JP2000182841A - 電気機器の冷却装置 - Google Patents

電気機器の冷却装置

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JP2000182841A
JP2000182841A JP10356629A JP35662998A JP2000182841A JP 2000182841 A JP2000182841 A JP 2000182841A JP 10356629 A JP10356629 A JP 10356629A JP 35662998 A JP35662998 A JP 35662998A JP 2000182841 A JP2000182841 A JP 2000182841A
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cooling
pipe
cooler
tank
cooling medium
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JP10356629A
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Shinichiro Ando
伸一郎 安藤
Atsushi Takizawa
敦 瀧澤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配管の直径を変化および流量調整弁を設ける
ことにより 冷却容量を有効に活用し、よりコンパクト
な電気機器の冷却装置を提供すること。 【解決手段】 冷却媒体によって冷却される電気機器の
複数の発熱部1a,1b,1cと、前記冷却媒体を冷却
する複数の冷却部4と、前記それぞれの冷却部で冷却さ
れた各冷却媒体を合流して前記それぞれの発熱部に分岐
する配管6,7,8a,8b,8cと、前記それぞれの
発熱部を冷却した各冷却媒体を合流して前記それぞれの
冷却部に分岐する配管10,13,11を備えた電気機
器の冷却装置において、前記各配管における前記合流さ
れる冷却媒体間および前記分岐される冷却媒体間の流体
圧力損失を均一化するように、前記各配管の管径7a,
7b,7c,10a,10b,10cを異ならせたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気機器の冷却装置
に係り、特に、例えば、変圧器のような電気機器におい
て、冷却媒体として油、SF6 ガス、あるいはPFC
(パーフルオロカーポン液)等を用いた電気機器の冷却
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、都市部における電力需要の増大に
より、都市部変電所に設置される変圧器のような電気機
器は超高圧化および大容量化に向かう傾向にある。ま
た、設置スペースの制約等により地下変電所の建設が増
加し、不燃化の要求も高まってきている。
【0003】そのため、従来の油入電気機器に代えて絶
縁媒体として絶縁性能の優れたSF6 ガス等の絶縁ガス
を用いたガス絶縁電気機器が用いられるようになってき
ている。
【0004】これらの電気機器の冷却装置における冷却
媒体としては、絶縁油や絶縁ガスを用いる場合が多い
が、油入電気機器とガス絶縁電気機器との冷却能力上の
大きな違いの一つは、絶縁ガスの熱容量が絶縁油の熱容
量より小さいことである。そのため、ガス絶縁電気機器
ではブロアを用いて強制的に絶縁ガスを多量に流し、電
気機器の冷却能力を確保しなければならない。
【0005】強制循環式ガス絶縁電気機器の冷却装置の
一例を図4から図6を用いて説明する。
【0006】図4は従来技術に係わる電気機器の冷却装
置の平面図、図5は図4のX方向から見た断面図、図6
は図4のY方向から見た断面図である。
【0007】この電気機器の冷却装置は、図4に示すよ
うに、鉄心2とコイル3を絶縁ガスと共に収納したタン
ク1a,1b,1cを3つ1列に並ぶ形態で配置され、
複数の冷却器4に連通するブロア5と共にタンク1a,
1b,1cの配列に対し垂直方向に配列されている。ま
た、これらの図に示すように、各タンク1a,1b,1
cと各冷却器4およびブロア5との間は、タンク1a,
1b,1cの配列と平行に入口側タンク脇共通配管7と
出口側タンク脇共通配管10が設置され、また、タンク
1a,1b,1cの配列と垂直方向に入口側冷却器脇共
通配管12と出口側冷却器脇共通配管13が設置されて
いる。さらに、ブロア5と入口側冷却器脇共通配管12
はブロア接続管6により接続され、入口側冷却器脇共通
配管12は入口側タンク脇共通配管7と接続されてい
る。また、入口側タンク脇共通配管7とタンク1a,1
b,1cは入口側タンク接続管8a,8b,8cにより
接続され、タンク1a,1b,1cと出口側タンク脇共
通配管10は出口側タンク接続管9により接続され、出
口側タンク脇共通配管10は出口側冷却器脇共通配管1
3と接続され、出口側冷却器脇共通配管13と冷却器4
は冷却器接続管11によってそれぞれ接続されている。
なお、矢印は絶縁ガスの流れを示す。
【0008】これらの図において、ブロア5によって送
出された絶縁ガスは、ブロア接続管6を介して入口側冷
却器脇共通配管12に流入し、他のブロア接続管6より
流入した絶縁ガスと合流する。合流された入口側冷却器
脇共通配管12の絶縁ガスは入口側タンク脇共通配管7
を介して、各入口側タンク接続管8a,8b,8cに分
流しそれぞれのタンク1a,1b,1cに流入し、それ
ぞれのコイル3と鉄心2を冷却する。タンク1a,1
b,1c内で温度上昇した絶縁ガスは、タンク1a,1
b,1cから出口側タンク接続管9を介して、出口側タ
ンク脇共通配管10に流入し、他の出口側タンク接続管
9より流入した絶縁ガスと合流する。合流した出口側タ
ンク脇共通配管10の絶縁ガスは出口側冷却器脇共通配
管13を介して、冷却器接続管11に分流し冷却器4に
流入する。冷却器4で冷却された絶縁ガスは連通するブ
ロア5に流入し、再び各タンク1a,1b,1cへ送り
出され、上記の循環が繰り返される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
技術においては、各タンク1a,1b,1cや各冷却器
4中の絶縁ガスに温度差が生じることがある。このよう
な場合、絶縁ガスの温度を均一に保つためには、それぞ
れのタンクやそれぞれの冷却器における絶縁ガスの流量
を調整しなければならない。
【0010】一般に、並列に流路がある場合の流量配分
はそれぞれの流路内の圧力損失が等しくなるように配分
される。強制循環式のガス絶縁電気機器における絶縁ガ
スのように、流速が速く、粘性の低い状態では、流れの
方向を維持しようとする慣性項が流れの方向を阻止しよ
うとする粘性項より強いため、分岐点での分岐側の流体
圧力損失が大きい。
【0011】そのため、図4に示す分岐部Sでは、入口
側タンク接続管8a,8cへ分岐する絶縁ガスの流体圧
力損失は、入口側タンク脇共通配管7側に分岐する絶縁
ガスの流体圧力損失よりも大きくなる。各タンク1a,
1b,1c内の流体圧力損失と発熱量が等しい場合に
は、端部に配置されたタンク1a,1cに流入する絶縁
ガスの流量は、中央に配置されたタンク1bに流入する
絶縁ガスの流量より少なくなり、タンク1a,1cの絶
縁ガスの温度がタンク1bの絶縁ガスの温度より高くな
る。このため、各冷却器4の冷却容量はタンク1a,1
cの絶縁ガスの温度により決定され、タンク1bにとっ
ては過分な冷却容量となる問題がある。
【0012】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
各タンク、各冷却器における冷却媒体の温度が均等にな
るように、冷却媒体を分配、供給し、変圧器等の電気機
器におけるコイルや鉄心を効率良く冷却し、必要最小限
の冷却容量で冷却することのできる電気機器の冷却装置
を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次のような手段を採用した。
【0014】冷却媒体によって冷却される電気機器の複
数の発熱部と、前記冷却媒体を冷却する複数の冷却部
と、前記それぞれの冷却部で冷却された各冷却媒体を合
流して前記それぞれの発熱部に分岐する配管と、前記そ
れぞれの発熱部を冷却した各冷却媒体を合流して前記そ
れぞれの冷却部に分岐する配管を備えた電気機器の冷却
装置において、前記各配管における前記合流される各冷
却媒体間および前記分岐される冷却媒体間の流体圧力損
失を均一化するように、前記各配管の管径を異ならせた
ことを特徴とする。
【0015】また、請求項1に記載の電気機器の冷却装
置において、前記各配管の前記冷却媒体が合流している
共通配管部は、前記冷却部から遠い位置にある前記発熱
部に配管されるに従って管径を小さく、または前記複数
の発熱部から遠い位置にある前記冷却部に配管されるに
従って管径を小さくしたことを特徴とする。
【0016】また、請求項1ないしは請求項2のいずれ
か1つの請求項に記載の電気機器の冷却装置において、
前記それぞれの発熱部または前記それぞれの冷却部に冷
却媒体が流出入する前記各配管の分岐部を、前記冷却媒
体の流通方向に沿って傾斜させたことを特徴とする。
【0017】また、請求項1ないしは請求項3のいずれ
か1つの請求項に記載のにおいて、前記それぞれの発熱
部または前記それぞれの冷却部の前記冷却媒体の流出入
する箇所に流量調整装置を設けたことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の第1の実施形態
を図1および図2を用いて説明する。
【0019】図1は本実施形態に係わる電気機器の冷却
装置の平面図、図2は正面図である。
【0020】これらの図において、1a,1b,1c
は、一列に配置され、絶縁ガスと共にコイルや鉄心が収
納された変圧器等の電気機器のタンク、4はタンク1
a,1b,1cの配列に対してブロア5と共に垂直方向
に配置された冷却器、5は各冷却器4によって冷却され
た絶縁ガスを各タンク1a,1b,1cに強制循環させ
るためのブロア、6は各ブロア5と入口側冷却器脇共通
配管12間を接続するブロア接続管、7は、入口側冷却
器脇共通配管12に接続され、タンク配列と平行に配置
され各タンク1a,1b,1c位置に応じて小径部7
a,中径部7b,大径部7cを有する入口側タンク脇共
通配管、8a,8b,8cはそれぞれ入口側タンク脇共
通配管7から各タンク1a,1b,1c間に、絶縁ガス
の流れる方向に沿って傾斜して設けられる入口側タンク
接続管、9a,9b,9cは各タンク1a,1b,1c
から出口側タンク脇共通配管10に接続される出口側タ
ンク接続管、10は出口側タンク接続管9a,9b,9
cと出口側冷却器脇共通配管13に接続され、タンク配
列と平行に配置され各タンク1a,1b,1cの位置に
応じて小径部10a,中径部10b,大径部10cを有
する出口側タンク脇共通配管、11は出口側タンク脇共
通配管10と各タンク1a,1b,1cとを接続する冷
却器接続管、12は各ブロア接続管6と入口側タンク脇
共通配管7間を接続しタンク配列に垂直方向に配列され
る入口側冷却器脇共通配管、13は出口側タンク脇共通
配管10と各冷却器接続管11間を接続しタンク配列に
垂直方向に配置される出口側冷却器脇共通配管、14は
流量調整弁である。矢印は絶縁ガスの流れを示す。
【0021】このように構成される電気機器の冷却装置
において、各ブロア5によって送り出された絶縁ガス
は、ブロア接続管6を介して入口側冷却器脇共通配管1
2に流入し、他のブロア接続管6より流入した絶縁ガス
と共に合流する。入口側冷却器脇共通配管12に流入し
た絶縁ガスは入口側タンク脇共通配管7を介して、入口
側タンク接続管8a,8b,8cに分流し、タンク1
a,1b,1c内に流入して、タンク1a,1b,1c
内の電気機器本体を冷却する。タンク1a,1b,1c
内で温度上昇された絶縁ガスは、タンク1a,1b,1
cから出口側タンク接続管9a,9b,9cを介して、
出口側タンク脇共通配管10に流入し、他の出口側タン
ク接続管9a,9b,9cより流入した絶縁ガスと合流
する。出口側タンク脇共通配管10の絶縁ガスは出口側
冷却器脇共通配管13を介して、冷却器接続管11に分
流し、各冷却器4に流入する。各冷却器4で冷却された
絶縁ガスは連通する各ブロア5に流入し、再びタンク1
a,1b,1cへ送り出され、上記の循環が繰り返され
る。
【0022】本実施形態によれば、入口側タンク脇共通
配管7は、ブロア5から遠い位置から小径部7a、中径
部7b、大径部7cで構成され、かつ、分岐側の入口側
タンク接続管8b、8cを入口側タンク脇共通配管7に
対して入口側タンク脇共通配管7内部の絶縁ガスの流れ
方向に沿った傾斜方向に設置している。そのため、分岐
側の入口側タンク接続管8b、8cにおける流体圧力損
失を低減することができ、各タンク1a,1b,1cに
流入する絶縁ガスの流量を適切に配分することができ
る。
【0023】また、これらの図6に示すように、ブロア
5から入口側冷却器脇共通配管12、タンク1a,1
b,1cから出口側タンク脇共通配管10、出口側冷却
器脇共通配管13から冷却器4の構成も上記と同様に構
成されているので、分岐側流体圧力損失を低減し、各タ
ンク1a,1b,1cおよび各冷却器4に流入する絶縁
ガスの流量を適切に配分することができる。
【0024】さらに、入口側タンク接続管8a,8b,
8cまたは出口側タンク接続管9a,9b,9cに流量
調整弁14を設けて、流量を調整するようにしたので、
各タンク1a,1b,1c内の絶縁ガスの高温部温度の
均一化をより一層効果的に行うことができる。
【0025】同様に、冷却器接続管11またはブロア接
続管6に流量調整弁14を設けて、流量を調整すること
により、各冷却器4内の絶縁ガスの低温部温度の均一化
をより一層効果的に行うことができる。
【0026】なお、本実施形態の配置構成は一例にすぎ
ず、他の配置構成によっても同様の効果が得られる。
【0027】次に、本発明の第2の実施形態を図3を用
いて説明する。
【0028】同図は本実施形態に係わる電気機器の冷却
装置の正面図である。
【0029】本実施形態は、第1の実施形態に比べて、
第1の実施形態がタンク1a,1b,1cの配列と冷却
器4およびブロア5との配列とを垂直方向に配列したの
に対して、本実施形態では、タンク1a,1b,1cの
配列と冷却器4およびブロア5との配列とを同方向に配
列すると共に、入口側タンク脇共通配管7、入口側冷却
器脇共通配管12、出口側タンク脇共通配管10、およ
び出口側冷却器脇共通配管13とも平行に配列している
点で相違する。その他の構成は略同一であるので説明を
省略する。
【0030】本実施形態においても、各タンク1a,1
b,1cまたは各冷却器4の冷却媒体の温度が均等にな
るように、各共通配管7,10,12,13の管径を変
え、分岐する側の流体圧力損失を小さくすることによ
り、絶縁ガスの流量を最適化すると共に、流量調整弁1
4によって流量を微調整し、冷却器4の冷却能力を効率
よく利用することができる。
【0031】また、上記各実施形態に示すように、設置
スペースの制約等に応じて、タンク1a,1b,1cま
たは冷却器4またはブロア5の配置および数は任意に設
定可能であり、さらに、並列に配置された電気機器の発
熱部、または並列に配置された冷却器およびブロアから
なる冷却部への配管位置に応じて管径を変え、また並列
な各流路内に流量調整弁14を設けることにより、絶縁
ガスの温度を均一化できるとともに、冷却能力を有効に
活用し冷却部をコンパクト化することができる。
【0032】
【発明の効果】上記のごとく、本発明によれば、発熱部
と冷却部との配置に応じて配管の管径を異ならせること
により、配管における冷却媒体の合流および分岐される
冷却媒体間の流体圧力損失を均一化することができ、各
発熱部における温度を均等化でき、全体として冷却能力
を有効に活用することができると共に、冷却部をコンパ
クト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係わる電気機器の冷
却装置の平面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係わる電気機器の冷
却装置の正面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態に係わる電気機器の冷
却装置の正面図である。
【図4】従来技術に係わる電気機器の冷却装置の平面図
である。
【図5】図4に示す電気機器の冷却装置のX方向から見
た断面図である。
【図6】図4に示す電気機器の冷却装置のY方向から見
た断面図である。
【符号の説明】
1a,1b,1c タンク 4 冷却器 5 ブロア 6 ブロア接続管 7 入口側タンク脇共通配管 7a,7b,7c 入口側タンク脇共通配管の小径部,
中径部,大径部 8a,8b,8c 入口側タンク接続管 9a,9b,9c 出口側タンク接続管 10 出口側タンク脇共通配管 10a,10b,10c 出口側タンク脇共通配管の小
径部,中径部,大径部 11 冷却器接続管 12 入口側冷却器脇共通配管 13 出口側冷却器脇共通配管
フロントページの続き Fターム(参考) 3L044 AA04 BA06 CA12 DA02 DB02 GA02 HA03 KA04 KA05 5E050 AA10 BA06 CA04 CA06 CB01 HA06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷却媒体によって冷却される電気機器の
    複数の発熱部と、前記冷却媒体を冷却する複数の冷却部
    と、前記それぞれの冷却部で冷却された各冷却媒体を合
    流して前記それぞれの発熱部に分岐する配管と、前記そ
    れぞれの発熱部を冷却した各冷却媒体を合流して前記そ
    れぞれの冷却部に分岐する配管を備えた電気機器の冷却
    装置において、 前記各配管における前記合流される各冷却媒体間および
    前記分岐される冷却媒体間の流体圧力損失を均一化する
    ように、前記各配管の管径を異ならせたことを特徴とす
    る電気機器の冷却装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記各配管の前記冷却媒体が合流している共通配管部
    は、前記冷却部から遠い位置にある前記発熱部に配管さ
    れるに従って管径を小さく、または前記複数の発熱部か
    ら遠い位置にある冷却部に配管されるに従って管径を小
    さくしたことを特徴とする電気機器の冷却装置。
  3. 【請求項3】 請求項1ないしは請求項2のいずれか1
    つの請求項において、 前記それぞれの発熱部または前記それぞれの冷却部に冷
    却媒体が流出入する前記各配管の分岐部を、前記冷却媒
    体の流通方向に沿って傾斜させたことを特徴とする電気
    機器の冷却装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないしは請求項3のいずれか1
    つの請求項において、 前記それぞれの発熱部または前記それぞれの冷却部の前
    記冷却媒体の流出入する箇所に流量調整装置を設けたこ
    とを特徴とする電気機器の冷却装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008066489A (ja) * 2006-09-06 2008-03-21 Toshiba Corp 静止誘導電器
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CN111564288A (zh) * 2020-05-25 2020-08-21 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置及其控制方法

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