(57)【要約】【課題】単時間で容易にガスの入れ替えができ、冷却性能を向上させたガス絶縁変圧器を提供する。【解決手段】タンク１内に鉄心２と巻線３を絶縁性ガス４と共に収納し、タンク１の外部に上部配管７ａを介して冷却器６を接続する。この冷却器６を下部配管７ｂを介してタンク１の下部と接続し、下部配管７ｂには送風機５を配設する。この下部配管７ｂには、送風機５とタンク１の間に分岐配管１０を接続し、その先端部を隔壁９の外部へ延長する。分岐配管１０には第１のバルブ１１を設置し、下部配管７ｂには分岐配管１０への分岐部とタンク１との間に第２のバルブ１２を設置する。タンク１の下部には、タンク１内に絶縁性ガスを注入し、あるいはタンク１内から絶縁性ガスを回収する注入・回収用バルブ８を設け、これらの全体あるいは一部を、隔壁９により区画された空間あるいは部屋内に設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋内に設置され、且つ、タンク内に鉄心と巻線と絶縁性ガスを収納し、前記タンク外部に、前記絶縁性ガスを循環させるための送風機と、前記絶縁性ガスを冷却するための冷却器が設けられ、前記送風機及び冷却器と前記タンクとを接続する配管を備えたガス絶縁変圧器において、
前記配管の所定の位置に、第１のバルブを備えた分岐配管が接続され、前記分岐配管を介して、前記絶縁性ガスを屋外に放出することができるように構成されていることを特徴とするガス絶縁変圧器。
【請求項２】
前記分岐配管が、前記ガス絶縁変圧器が設置された部屋あるいは建物の外部まで連通された配管あるいは空間に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁変圧器。
【請求項３】
前記分岐配管が、前記送風機の吐出口とタンクとの間に接続され、前記分岐配管とタンクとの間に第２のバルブが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガス絶縁変圧器。
【請求項４】
前記絶縁性ガスが、窒素ガス単体又は二酸化炭素ガス単体、またはこれらの混合ガス、あるいはこれらの絶縁ガスと他の絶縁ガスとの混合ガスであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載のガス絶縁変圧器。
【請求項５】
タンク内に鉄心と巻線と絶縁性ガスを収納し、前記タンク外部に、前記絶縁性ガスを循環させるための送風機と、前記絶縁性ガスを冷却するための冷却器が設けられ、前記送風機及び冷却器と前記タンクとを接続する配管を備えたガス絶縁変圧器において、
前記送風機として、羽根の軸方向とガスの流れる方向が一致した軸流ファンを用いたことを特徴とするガス絶縁変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス絶縁変圧器に係り、特に、絶縁性ガスの入れ替えが容易にでき、冷却性能を向上させることができるように改良を施したガス絶縁変圧器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁変圧器は、不燃性の絶縁冷却媒体としてＳＦ6ガスを用いることが一般的である。ＳＦ6ガスは通常の運転状態では、無色、無臭、無味、不燃性の非常に安定した気体であり、しかも無毒である。しかし、環境面から地球温暖化の指標の一つとして地球温暖化係数ＧＷＰ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｗａｒｍｉｎｇ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）があり、種々のガスのそれぞれを一定量放出したときの温暖化への寄与をＣＯ2に対する比率で表している。
【０００３】
ＳＦ6ガスは化学的に極めて安定で、大気中寿命が３２００年と長く、赤外線吸収量も大きいため、ＳＦ6ガスのＧＷＰはＣＯ2の２３９００倍と極めて大きい。ただし、地球温暖化への寄与の大きさは、ＧＷＰと大気中濃度の積で与えられ、現時点ではＳＦ6ガスの大気中濃度が極めて低いため、ＳＦ6ガスの影響力はＣＯ2に比べると極めて小さい。
【０００４】
しかしながら、ＧＷＰが大きいということは温暖化への潜在的影響力が大きいということであり、今後ＳＦ6ガスの排出量が増え、大気中での濃度が増加すると、その影響力はＣＯ2と比較してかなり大きくなる可能性もある。このような観点から、１９９７年１２月に京都で開催された第３回気候変動に関する国際連合枠組み条約締約国会議（ＣＯＰ３）において、ＳＦ6ガスも削減対象ガスとして加えられ、排出の抑制と削減についての対応が要求されている。
【０００５】
このように環境面からも、ガス絶縁変圧器におけるＳＦ6ガスの使用削減が望まれている。そのため、最近は、ＳＦ6ガスの代替ガスの研究が実施されるようになっている。例えば、特許文献１には、絶縁ガスとして窒素、二酸化炭素、乾燥空気等の自然界に多く存在するガスを利用する技術が示され、また、これらのガスとＳＦ6ガスをある割合で混合したもの、特殊なガスを利用したもの等の提案もなされている。
【０００６】
また、絶縁ガスの排出を抑制するため、あるいは、異常を診断するためにはガスの回収が必要となるが、このための研究等も行われている（特許文献２）。さらに、ＳＦ6ガス及び代替ガスは気体であるため、油などの液体冷媒に比べて熱容量が小さく、冷却性能が悪いという欠点がある。このため、冷却効率を上げるべく、種々の提案がなされている。例えば、流量を増やすために圧損を低減する提案や、特許文献３に示されるような送風機に関する提案等もなされている。
【特許文献１】特開２００３−１４２３１８号公報
【特許文献２】特開平１０−３３２５５０号公報
【特許文献３】特開平１１−１６７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの従来のガス絶縁変圧器では、メンテナンス時などにおけるガスの入れ替え作業が非常に煩雑であるという問題点があった。特に、絶縁ガスとしてＳＦ6ガスを用いた場合には、上述したようにＳＦ6ガスを大気に放出することは好ましくないため、ガス回収装置で回収する必要があり、この作業に多大な時間を要するため、配管途中に設けたバルブを閉めて、必要最小限の区分のガスだけを回収する等の対策を行っている。また、酸素以外のガスを使用したガス絶縁変圧器の場合には、酸欠の恐れがあるため、そのガスをそのまま変圧器が置かれた空間に放出することはできない。
【０００８】
また、特許文献３に示されたように、ガス絶縁変圧器に用いられる送風機としては、比較的大きな吐出圧が得られる遠心ファンが用いられることが一般的である。この遠心ファンは、ガスの流入口と吐出口が９０°異なる位置に設けられているという特徴をもっている。
【０００９】
従って、このような遠心ファンを用いた場合、遠心ファンに接続される冷却器などへの配管を、遠心ファンの一方の端部と直線状となる位置に設置するのが、レイアウト上効果的であった。しかし、このように構成すると、冷却器の設置位置が必要以上に高くなるだけでなく、遠心ファンでは流量が出にくく、冷却性能が劣るなどという課題も残されていた。
【００１０】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解消するために提案されたものであり、その目的は、メンテナンス時などにおいて、ガスの入れ替えが必要となった場合でも、単時間で容易にガスの入れ替えができ、冷却性能を向上させたガス絶縁変圧器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、屋内に設置され、且つ、タンク内に鉄心と巻線と絶縁性ガスを収納し、前記タンク外部に、前記絶縁性ガスを循環させるための送風機と、前記絶縁性ガスを冷却するための冷却器が設けられ、前記送風機及び冷却器と前記タンクとを接続する配管を備えたガス絶縁変圧器において、前記配管の所定の位置に、第１のバルブを備えた分岐配管が接続され、前記分岐配管を介して、前記絶縁性ガスを屋外に放出することができるように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、メンテナンス時などにおいて、ガスの入れ替えが必要となった場合でも、単時間で容易にガスの入れ替えができ、冷却性能を向上させたガス絶縁変圧器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した実施の形態（以下、実施形態という）について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
（１）第１実施形態
（１−１）構成
本実施形態のガス絶縁変圧器は、図１及び図２に示すように構成されている。すなわち、タンク１内に鉄心２と巻線３が絶縁性ガス４と共に収納され、また、タンク１の外部には、タンク１の上部に接続された上部配管７ａを介して、絶縁性ガス４を冷却するための冷却器６が接続されている。また、冷却器６は、下部配管７ｂを介して、タンク１の下部と接続されている。そして、下部配管７ｂには、絶縁性ガス４を循環させるための送風機５が配設されている。
【００１５】
また、前記下部配管７ｂには、送風機５とタンク１の間に分岐配管１０が接続され、その先端部は隔壁９の外部へ延長されている。また、前記分岐配管１０には第１のバルブ１１が設置され、前記下部配管７ｂには、分岐配管１０への分岐部とタンク１との間に第２のバルブ１２が設置されている。また、タンク１の下部には、タンク１内に絶縁性ガスを注入し、あるいはタンク１内から絶縁性ガスを回収する注入・回収用バルブ８が設けられ、これらの全体あるいは一部が、隔壁９により区画された空間あるいは部屋内に設置されている。
【００１６】
なお、上記のように構成された本実施形態のガス絶縁変圧器においては、前記絶縁性ガス４として、窒素、二酸化炭素など空気中に通常含まれるもの、あるいはこれらの混合ガスが用いられている。例えば、窒素ガス単体又は二酸化炭素ガス単体、またはこれらの混合ガス、あるいはこれらの絶縁ガスと他の絶縁ガスとの混合ガスが用いられる。
【００１７】
（１−２）作用
上記のような構成を有する本実施形態のガス絶縁変圧器は、以下のように作用する。
ガス絶縁変圧器においては、メンテナンス等の場合に、タンク１内に封入されている絶縁性ガス４を抜く必要があるが、本実施形態においては、分岐配管１０に設けられた第１のバルブ１１を開けることにより、分岐配管１０を通して、タンク１内の絶縁性ガス４を、変圧器が設置された部屋あるいは建物より外部に簡単に放出することができる。特に、タンク１内の圧力が大気圧と同じになるまでは、短時間に、且つ安全に絶縁性ガス４の放出がなされる。
【００１８】
さらに、タンク１内が大気圧の状態になった後、タンク１内の絶縁性ガス４を空気に入れ替える場合には、第１のバルブ１１は開いたまま、タンク流入部の第２のバルブ１２を閉じ、タンク下部に設けられた注入・回収用バルブ８にボンベ等を接続して、タンク１内に空気を注入することにより、タンク内部の絶縁性ガス４をタンク１から効果的に押し出し、さらに、分岐配管１０により簡単に外部に放出させることができる。
【００１９】
また、第１のバルブ１１は開いたまま、タンク流入部の第２のバルブ１２を閉じ、タンク下部に設けられた注入・回収用バルブ８を開け、送風機５を運転することにより、タンク１内のガスが送風機５により分岐配管１０を通して放出され、タンク１が設置された室内の空気が、注入・回収用バルブ８からタンク１内に流入するため、上記と同様に短時間でガスの入れ替えを行うことができる。
【００２０】
ここで、本実施形態においては、絶縁性ガスは通常の空気中に含まれるもので構成されており、空気中から抽出して製造することが多いため、そのまま外部に放出しても元の空気中に戻るだけであり、温暖化係数は変わらず問題は生じない。
【００２１】
（１−３）効果
本実施形態によれば、タンク内の絶縁性ガスをタンクが設置された部屋あるいは建物の外部に容易に放出できるため、作業員の酸欠の恐れがなく、また、タンク内の絶縁性ガスを短時間で空気に入れ替えることができるため、効率の良いガスの入れ替えが可能となる。
【００２２】
（２）第２実施形態
（２−１）構成
本実施形態は、上記第１実施形態の送風機として軸流ファンを用いたものである。すなわち、図３に示すように、送風機５は、羽根の軸方向とガスの流れる方向が一致した軸流ファンであり、冷却器６とタンク１を接続する直線状の下部配管７ｂに設置されている。なお、軸流ファンのモータ１３は、ファンの羽根１４と同一軸上にあり、配管内に設置されている。
【００２３】
（２−２）作用
軸流ファンは一般的に吐出圧が比較的小さいが、流量が大きいという特性をもっている。分子量の大きいＳＦ6ガスなどでは、流量を出すために大きな吐出圧を必要としていたが、窒素、二酸化炭素など空気中に通常含まれるガスは分子量が比較的小さいため、必ずしも大きな吐出圧は必要ではなく、流量が出やすい軸流ファンのほうが冷却効率の点で有利となる。また、モータ１３が配管内に設置されるため、モータ１３の冷却効率が良好で、モータの騒音が低減でき、回転軸のガスシール部が不要となるという利点もある。
【００２４】
さらに、本実施形態においては、軸流ファンが冷却器６の下部からタンク１への直線状の配管に設置され、ガスの流れも直線状になるため、ガスの曲り損失がなくなり、流量も増大させることができる。また、従来から用いられている遠心ファンのように、ガスの流入口と吐出口が９０°異なる位置に設けられた構造ではないため、冷却器６の設置高さも低くすることができるために、レイアウトの制限がなくなるという利点もある。
【００２５】
（２−３）効果
このように、本実施形態によれば、ガス循環流量を増加させることができるため、冷却効率が向上すると共に、冷却器の設置高さを低くすることが可能となる。
【００２６】
（３）他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が考えられる。すなわち、上記第１実施形態において、前記送風機は上部配管７ａに設けても良く、下部配管７ｂに設けた場合と同様の効果が得られる。なお、この場合の分岐配管の設置位置は、送風機の吐出側であれば、冷却器の上部でも下部でも差し支えない。
【００２７】
また、送風機がないガス自然循環方式のガス絶縁変圧器の場合や、圧力を大気圧まで下げるためのガス放出であれば、分岐配管の位置はどこであっても効果は同様である。さらに、タンク流入部の第２のバルブ１２は、省略することもできる。
【００２８】
また、送風機は定期的な軸受のメンテナンスを必要とするが、上記第２実施形態において、軸受として摩擦が小さく寿命の長い磁気軸受を用いることにより、より信頼性の高い送風機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るガス絶縁変圧器の第１実施形態の構成を示す正面断面図
【図２】図１に示したガス絶縁変圧器を上方から見た平面図
【図３】本発明に係るガス絶縁変圧器の第２実施形態の構成を示す要部拡大断面図
【符号の説明】
【００３０】
１…タンク
２…鉄心
３…巻線
４…絶縁性ガス
５…送風機
６…冷却器
７…配管
８…注入・回収用バルブ
９…隔壁
１０…分岐配管
１１…第１のバルブ
１２…第２のバルブ
１３…送風機のモータ
１４…送風機の羽根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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