JP2003524893A - 変圧器を冷却する装置及び方法 - Google Patents

変圧器を冷却する装置及び方法

Info

Publication number
JP2003524893A
JP2003524893A JP2001562722A JP2001562722A JP2003524893A JP 2003524893 A JP2003524893 A JP 2003524893A JP 2001562722 A JP2001562722 A JP 2001562722A JP 2001562722 A JP2001562722 A JP 2001562722A JP 2003524893 A JP2003524893 A JP 2003524893A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
transformer
fins
cooling device
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001562722A
Other languages
English (en)
Inventor
トーマス シェーリン,ジェフリー
シー. コーク,クリストファー
ジョン ブレスカシン,ローリー
Original Assignee
ユニフィン インターナショナル,インコーポレイティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ユニフィン インターナショナル,インコーポレイティド filed Critical ユニフィン インターナショナル,インコーポレイティド
Publication of JP2003524893A publication Critical patent/JP2003524893A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08Cooling; Ventilating
    • H01F27/10Liquid cooling
    • H01F27/12Oil cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/0233Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with air flow channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
    • F28F1/16Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally the means being integral with the element, e.g. formed by extrusion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
    • F28F1/16Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally the means being integral with the element, e.g. formed by extrusion
    • F28F1/18Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally the means being integral with the element, e.g. formed by extrusion the element being built-up from finned sections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
    • F28F1/22Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally the means having portions engaging further tubular elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02Casings
    • H01F27/025Constructional details relating to cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F28D2021/0031Radiators for recooling a coolant of cooling systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Transformer Cooling (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 変圧器を流れる誘電性流体を冷却するための流体/空気熱交換器を使用する変圧器を冷却するための装置及び方法が提供される。装置は、誘電性流体を冷却するために変圧器と流体的に連絡した多数の鉛直冷却管を有する。管は、装置がその流体を冷却するために自然対流空気流と熱サイホン作用を利用するように鉛直空気流路を形成するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 発明の分野 この発明は一般に変圧器の冷却の分野に関し、特に流体/空気熱交換器を使用
する変圧器の誘電性流体冷却器に関する。
【0002】 発明の背景 送電業においては、大形発電所において引き続いて送電を行うために電圧を上
げる大形の電力変圧器を使用したり、住居地域や工業地域に供給される電圧に下
げる小形の分配変圧器を使用したりするなど、種々の電圧設定において変圧器を
使用している。変圧器は数千ボルトの定格出力を有することもあり、運転中に相
当の熱を発生したりすることもある。もしこの熱が適切に放散されなければ、そ
の熱が変圧器を損傷してその期待寿命を削減し、或いはそれを運転不能にするこ
とさえある。最も大きい電力変圧器は、誘電性流体の中に浸漬されて構成部品を
絶縁し、冷却する。典型的な誘電性流体には標準鉱油、高温鉱油及び高温合成油
が含まれる。
【0003】 運転時において、変圧器内部の誘電性流体即ち油の自然循環と変圧器の周囲の
空気とによって変圧器は十分に冷却され得る(ONAN)。油と空気の自然循環
を使用して、流体は自然の熱対流(natural thermal convection)により変圧器の
コア(core)と外部の熱交換器乃至冷却器を通して循環する。変圧器の外側の冷却
器は、空気の自然循環を許すように構成されている。自然循環は相対的に低効率
なので、大きな熱交換器が必要とされるのが一般的である。
【0004】 (ONAN)型の冷却の制約を克服するために、油自然循環及び強制空気流型
装置が使用される(ONAF)。誘電性流体は、自然の熱対流によって変圧器の
コアと外部冷却器を通って循環する。変圧器の外の熱交換器即ち冷却器は、強制
的に空気が冷却器を通過するようにするファンを収容するように構成される。こ
れは熱交換器の冷却特性を改善し、これによって同量の冷却を達成するために必
要とされる交換器の数を削減する。これは又、変圧器と冷却器の組立体の全体寸
法をより小さくする。
【0005】 更にそれ以上に熱容量を増大するために、強制油流と強制空気流(OFAF)
冷却が使用される。油はポンプを使用して変圧器を通して強制的に流される。変
圧器内の流体の速度を増加させることは、熱交換器の構成材料と流体の間の熱伝
達の増大を可能にする。ONAFと同様に、空気は強制的に熱交換器を通り越し
て流され、これにより熱交換器の冷却効率を増大する。
【0006】 放熱器(radiator)は、変圧器の誘電性流体を冷却するために使用される最も一
般的な熱交換器である。放熱器は種々の形状及び構造をとる。一つの型の冷却器
は、管ヘッダに溶接された炭素鋼管を備えた管型放熱器である。他のより一般的
な型の冷却器は、放熱器ユニットを形成するように積み重ねられた炭素鋼板から
作られる。これらの放熱器は、数個の個別放熱器部分からなるバンク(bank)の形
で使用され、変圧器の側面に直接ボルト締めされることができる。運転中、誘電
性流体は放熱器の上部に入り、底から出ることによって変圧器から鋼板内に流入
する。冷却を実現するために、空気が放熱器板を横切って鉛直方向に流れ、流体
から熱を引き出す。上述したように、空気の自然対流が、望ましい冷却特性を達
成するためには不十分であることもある。この様な訳で、放熱器板を横切る空気
流れを容易化して冷却作用を改良するためにファンが設けられる。しかしながら
、空気が板を横切って水平方向に流れるようにファンを設けるのが一般的であり
、このため周辺空気の自然な熱流特性を利用し損なっている。更に現在の放熱器
技術は、誘電性流体を冷却するために大きな空間を必要としている。個別の放熱
器板は、必要冷却量が増加するにつれて、熱伝達機構として効率が低下する。
【0007】 板型の放熱器は薄い材料から構成されるのが一般的であり、各板の外周の回り
に溶接継ぎ目を持っている。この継ぎ目は腐食の主たる発生場所であり、設計は
この問題に取り組むことが必要とされる。更に放熱器の構成に使用される炭素鋼
及び他の材料は、比較的熱伝導性の低い熱伝導体である。
【0008】 放熱器は誘電性流体によって満たされるので、放熱器の数と大きさが増大する
と誘電性流体の量が増大する。当業者によって良く理解されるように、このこと
は変圧器のコストを増大するばかりでなく、又その重量を増大し、重心に影響を
及ぼして変圧器タンクの追加的な構造補強を必要とする。
【0009】 ONAFモードにおいて、冷却装置は、放熱器に作用する応力を最小にする小
型ファンを使用する。小型ファンは大量の空気を動かさず、このため、かなりの
量の空気冷却を必要とする設計では、多くのファンが必要となる。多くのファン
を使うと、配線が追加されること、空気配分が悪化すること、保守作業及び電気
の損失が増大すること、という様な冷却装置における別の問題が発生する。
【0010】 先に述べたように放熱器が自然の流体流の下で作動すると、高温の油と低温の
油の間の相対的な密度差によって流体流が発生する。任意の流体系における場合
と同様に、系の抵抗乃至圧力降下が増大するにつれて、流体流量が減少するとい
う流量対抵抗曲線にこの系も従う。単一の放熱器を考えると、油が外側の板に達
するためにより遠くに動かなければならず、そのためより多くの抵抗に遭うので
最も外側の板(タンクから最も遠く離れている)には、より少ない油が流れよう
。この様に油を冷却するプロセスは最大化されず、そして誘電性流体の冷却が不
効率なものとなる。
【0011】 従来技術は変圧器を流れる誘電性流体を冷却するための種々の装置を開示して
いるけれども、従来型の変圧器冷却装置よりもより効率的で、より小型でより軽
量である、誘電性流体を冷却する熱交換装置に対するニーズが存在している。本
発明はこれら及び他のニーズを満たし、且つ従来技術の欠点を克服するものであ
る。
【0012】 発明の概要 一般的に述べれば、変圧器を流れる誘電性絶縁流体を冷却する冷却装置が提供
される。その装置は、上部開口と底部開口を持つように配向された一以上の冷却
管を有する。各管は、半径方向に突出した複数の内部フィンとそれに沿って長手
方向に延びる外部フィンとを有する。更に、束構造を形成するために外部フィン
の連結部分によって、これらの管はその長手軸に沿って相互連結される。変圧器
と冷却管の上部開口との間を流体的に連絡している一以上の分配ヘッダが設けら
れる。更に、変圧器と冷却管の底部開口との間を流体的に連絡している一以上の
集合ヘッダが設けられる。最後に複数の鉛直空気流路が、束構造の外部フィンに
よって形成される。
【0013】 発明の他の態様において、変圧器を流れる誘電性絶縁流体を冷却する方法が提
供される。この方法によれば、誘電性絶縁流体は変圧器から一以上の鉛直管を通
って循環し、且つ空気流が誘電性絶縁流体を冷却する冷却管の相互連結によって
形成された鉛直空気流路を通って循環する。
【0014】 変圧器を流れる誘電性絶縁流体を冷却するための流体/空気熱交換器を使用し
て、変圧器を冷却するための装置及び方法が提供される。装置は、誘電性流体を
冷却するために、変圧器に流体的に連絡した多くのアルミニウム製冷却管を有す
る。これらの管は鉛直な空気流路を形成するように構成されていて、装置が流体
を冷却するために逆流となる自然対流の空気流(counter current natural conve
ction air flow)を使用するようにされる。
【0015】 本発明のこれら及び他の目的及び利点は、発明の好適な実施例の図面について
の以下の詳細な説明からより容易に明らかになろう。
【0016】 発明の詳細な説明 図面を詳しく、最初は図1及び図2を参照すると、本発明の冷却装置が全体と
して、参照番号10によって示されている。冷却装置10は、流体/空気熱交換
器を使用して、電気変圧器の巻き線及び他の内部部品を熱的及び電気的に絶縁す
るために使用される誘電性流体を冷却するものとして示されている。好適な実施
例において、冷却装置10は、一以上の分配ヘッダ16と集合ヘッダ18を介し
て電気変圧器14に流体的に連絡している多数の冷却管12を含んで構成されて
いる。分配ヘッダ16は、変圧器14の上部垂直部分を冷却管12の上部に連絡
している。集合ヘッダ18は、分配ヘッダ16と対称的に同じに、変圧器14の
下部垂直部分を冷却管12の下部に連絡している。理解されるように、多くの装
置的構成が冷却管12を変圧器14に連絡するために利用でき、従ってそれらは
この発明の教示の中に含まれると解されるものである。
【0017】 図3は、図2に示された矢印の方向に線3−3に沿って見られた冷却装置10
の部分的端部立面図である。図1、図2及び図3を参照するに、好適な実施例に
おいて、各分配ヘッダ16は変圧器に流体的に連絡したマニホールド20を持っ
ている。一以上のエアフォイル延長部22は、マニホールド20から外向きに延
びると共にマニホールド20に流体的に連絡している。各エアフォイル延長部2
2の底面は、冷却管12の上部に連絡した複数の開口乃至孔(図示なし)を持ち
、そしてそれらに流体的に連絡して変圧器14との連絡を全うしている。集合ヘ
ッダ18は、分配ヘッダ16と対称的に同じであり、マニホールド24と冷却管
12の下部に流体的に連絡した対応するエアフォイル延長部26とを含んで構成
されている。
【0018】 上述したように、冷却装置は、変圧器に流体的に連絡した多数の冷却管12を
有している。図4は、図3に示された線4−4に沿ってとられた冷却管12の拡
大断面を示している。冷却管12は好ましくは円形で押出しアルミニウムから製
作される。アルミニウムは良好な熱伝導体であり、重量が小さく、そして腐食し
ないという有利な特性を有する。理解されるように、これらの特性を持つ如何な
る材料も、この発明の教示の中に含まれる。続いて詳細に述べると、各冷却管1
2は鉛直な流路28と、ハニカム型構造の鉛直空気流路30を形成するような要
領で多数の冷却管12を互いに連結することが出来る複数の離間した外部フィン
とを持っている。好ましくは各冷却管12が、管壁32、半径方向に延びている
6個の離間した内部フィン34、半径方向に延びている6個の離間した外部冷却
フィン36、半径方向に延びている3個の離間した外部爪フィン38及び外部冷
却フィン36の間で一つ置きに離れて半径方向に延びている3個の離間した外部
ボールフィン40を持っている。全てのフィンは、各冷却管12の冷却管壁32
の表面に沿って長手方向に延びている。
【0019】 6個の内部フィン34は、冷却管壁32の内面から延び、そして冷却管壁32
の内周面に沿って等間隔で配置されている。内部フィン34は、冷却管の半径の
約半分ほど冷却管12の中心に向かって半径方向内向きに延びている。これらの
内部フィン34は、誘電性流体が冷却管12内を流れるときにそれから熱を引き
出す助けとなる。
【0020】 12個の外部フィン36、38、40は、冷却管壁32の外面に沿って長手方
向に延び、冷却管12の直径と略同じ距離だけ冷却管壁32から離れるように半
径方向外向きに延びている。更に、全ての内部及び外部フィン34、36、38
、40は、フィンの表面に沿って長手方向溝乃至チャネルを持っている。これは
追加的な表面面積を生み出して、冷却管12の内部を流れる誘電性流体を大いに
冷却するようになっている。
【0021】 外部爪フィン38と外部ボールフィン40は管壁32に接続され、そして外部
冷却フィン36の間で管壁32の周面に沿って等間隔で交互に配置されている。
図4の断面で冷却管12を見たときに、あたかも冷却管12の内部から冷却管壁
32を貫通して外側へ突出するように、これらの外部フィン38、40が6個の
内部フィン34と連続して見えるように、3個の外部爪フィン38と3個の外部
ボールフィン40が、冷却管壁32に沿って配置されている。更にフィンは、冷
却管壁32の回りを時計方向に動くと、冷却フィン36には爪フィン38が続き
、これには別の冷却フィン36が続き、そしてこれにはボールフィン40が続く
ように配設されている。爪フィン38とボールフィン40は、終端部に取り付け
られた爪部42とボール部44とをそれぞれ持っている。爪部42とボール部4
4とを咬み合わせることによって冷却装置用のハニカム型相互連結構造乃至束4
6を生ずるように多くの冷却管12が一体的に連結できるように、爪フィン38
とボールフィン40が構成されている。
【0022】 冷却管12を互いに連結することによって得られる束(bundle)46は、鉛直の
空気流路乃至通路30を形成する。空気流路30は冷却管フィン36、38、4
0の全外面に沿って延び、冷却装置10の底部から上部へ自然対流と熱サイホン
作用(thermal siphoning)とを利用して鉛直方向に空気を流すようにしている。
熱サイホン作用乃至「煙突効果」は、冷却管とそれらに関連する外部フィンとに
よって形成された閉鎖空間内に捉えられた空気が、鉛直方向に急速に膨張するこ
とによって生ずる。鉛直方向上向きの空気の急速な膨張は高い空気流速を生じ、
結果として熱伝達特性を大きくする。この様にして、煙突効果は空気流の自然の
特性を利用し、誘電性流体を大いに冷却する。理解されるように、誘電性流体を
冷却するために空気の熱サイホン作用を使用する冷却管12の他の構造もこの発
明の教示の範囲内にある。
【0023】 図5は、冷却装置と図2の関連する変圧器の略示図であり、更に本発明の誘電
性流体流と空気流とを図示している。運転中に、変圧器14によって発生される
熱は、変圧器コア50を取り囲む誘電性流体48を変圧器カバー42の上部まで
対流で上昇させ、そして分配ヘッダ16の中へ入れる。分配ヘッダ16のマニホ
ールド20は流体48を受け入れ、そしてそれが冷却を始めると、エアフォイル
延長部22を介して個別の冷却管12を通って下降する。誘電性流体48は冷却
管12内で急速に冷え、集合ヘッダ18内のエアフォイル延長部26内へ下降す
る。それから流体48は、集合ヘッダ18のマニホールド24内に流入し、それ
から変圧器カバー52内に流入するが、そこで加熱されてサイクルが再び最初か
ら始まる。理解されるように鉱油や高温合成油を含む数種の流体が誘電性流体と
して使用することが出来る。
【0024】 冷却過程において、周囲空気は矢印54によって示された方向において冷却装
置10内へ吸引され、そこで冷却装置10の下部部分において集合ヘッダ18に
よって少し温められる。それから空気は、鉛直の空気流路30を通って上向きに
流れ、そこで加熱されて膨張し速度を増す。最終的に空気は、矢印56に示され
る方向へ分配ヘッダ16を通り越して周囲大気の中へ流れ上がることによって冷
却装置10を出るが、誘電性流体48からの熱を一緒に運ぶ。上述したように、
鉛直空気流の自然対流が、誘電性流体のより効率的な冷却を実現する。理解され
るように、冷却装置を通る他の方法の鉛直空気流もこの発明の教示内に含まれる
【0025】 従来型の変圧器用熱交換器乃至冷却装置と同様に、強制空気流、強制流体流及
び二者の複合体が誘電性流体の更なる冷却を達成するために使用できる。油自然
流、空気強制流(ONAF)構成において、ファン58(図2,図3及び図5)
が束46の底部に連結される。これは、冷却管12を越えて流れる鉛直空気流を
増大し、これは順次誘電性流体の冷却を増進する。
【0026】 更に油強制流、自然空気流(OFAN)構成を用いて、更なる冷却が実現でき
る。ポンプ(図示しない)が変圧器の内部に設けられてコア50を横切り冷却管
12を通る流体の量を増大する。これは又、誘電性流体の冷却を増進する効果を
有する。油強制流と空気強制流とを組み合わせる(OFAF)と、冷却装置の冷
却特性を大いに増大しさえもする。
【0027】 前述したように構成され且つ作動されて、冷却装置は多数のアルミニウム製鉛
直冷却管を使用して電気変圧器内で使用される誘電性流体から熱を除去する。好
ましい構成において、連結された冷却管は自然対流と熱サイホン作用を利用する
鉛直空気流路を形成し冷却管を流れる誘電性流体を冷却する。熱サイホン作用の
使用は、冷却装置を流れる空気の自然熱特性を使用することにより、流体を大い
に冷却する。この様にして、その放熱器を水平方向に横切るように空気を強制的
に流すファンを設置することによって従来型放熱器で大いなる冷却が達成される
状態において、本発明の冷却装置においては、従来型放熱器構造で得られるもの
と同レベルの冷却を達成するのに、ファンの数を減少し得る、又は完全に除去し
得る。
【0028】 本発明によって得られるより高い冷却効率のために、変圧器を冷却するために
必要とされる冷却管は少なくなる。冷却管が少ないと、従来型の変圧器用放熱器
構造に比してより小さく且つより軽い流体/空気熱交換器が得られる。大きさの
配慮は変圧器の設計において、特に変圧器変電所を設置するための土地面積が制
限されている市街地領域のように、スペースの限られた領域で使用される変圧器
にとって重要である。より小さい冷却装置は又、変圧器にかかる機械的応力を低
減する。更に管数が少ないために、変圧器を冷却するために必要とされる誘電性
流体の量が少なくなる。
【0029】 本発明による別の利点は、冷却管がアルミニウムから製作されることである。
これは更に、放熱器式冷却装置の重量を削減し、変圧器構造に作用する不適切な
応力を防止する。アルミニウムは又、従来型変圧器用放熱器構造において使用さ
れる炭素鋼よりも良好な熱伝導体である。
【0030】 変圧器用放熱器における溶接継ぎ目は、腐食が発生する主要な位置である。前
述されるように構成された冷却装置は、従来型の変圧器用放熱器で使用されるも
のの約15%の溶接継ぎ目しか持っておらず、この様にして冷却装置構造の劣化
の機会を低減している。
【0031】 以上の説明より、その構造に固有の他の利点と共に本明細書に明らかにされた
全ての結果及び目的を実現するために本発明が適切に採用されるものであること
が理解されよう。
【0032】 ある種の特徴及び副次的組み合わせが有用であり、他の特徴及び副次的組み合
わせと関連することなく採用できることが理解されよう。これは、本発明の範囲
によって企図され、且つその内部に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、電気変圧器に関連して配置された好適な変圧器冷却装置の斜視図であ
る。
【図2】 図2は、略示図的に示された電気変圧器に関連して配置された図1の好適な変
圧器冷却装置の側面図である。
【図3】 図3は、図2に示された矢印の方向で線3−3に沿って見られた、本発明の拡
大された部分的な端部立面図である。
【図4】 図4は、図3に示された矢印の方向に線4−4に沿ってとられた、本発明の冷
却管の拡大断面図である。
【図5】 図5は、本発明の運転中における誘電性流体流と空気流とを更に示すために、
電気変圧器の部分が破断されている図2の好適な変圧器冷却装置の側面図である
【手続補正書】
【提出日】平成14年8月29日(2002.8.29)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 コーク,クリストファー シー. カナダ国,オンタリオ エヌ5ダブリュ 3エヌ6,ロンドン,エリアス ストリー ト 672 (72)発明者 ブレスカシン,ローリー ジョン カナダ国,オンタリオ エヌ5アール 5 ワイ3,セント トーマス,キャバノー クレセント 17 Fターム(参考) 5E050 BA05 CA04

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 変圧器を流れる誘電性絶縁流体を冷却する冷却装置であって
    、 各々が上部開口と底部開口を持ち、且つ束構造を形成するように相互に連結さ
    れた、実質的に鉛直態様で配向された複数の冷却管と、上記変圧器と上記冷却管
    の上記上部開口との間に位置し且つこれらに流体的に連絡した一以上の分配ヘッ
    ダと、上記変圧器と上記冷却管の上記底部開口との間に位置し且つこれらに流体
    的に連絡した一以上の集合ヘッダと、上記の相互連結された束構造によって形成
    された複数の鉛直空気流路とを具備する冷却装置。
  2. 【請求項2】 上記冷却管が該管の外面に沿って長手方向に延びている複数
    の半径方向外向きに突出している外部フィンを更に有する請求項1に記載の冷却
    装置。
  3. 【請求項3】 上記冷却管が該管の内面に沿って長手方向に延びている複数
    の半径方向内向きに突出している内部フィンを更に有する請求項2に記載の冷却
    装置。
  4. 【請求項4】 上記フィンが上記管と平行に延びる長手溝を有する請求項3
    に記載の冷却装置。
  5. 【請求項5】 上記内部フィンと上記外部フィンとが等しい間隔で離れてい
    る請求項3に記載の冷却装置。
  6. 【請求項6】 上記外部フィンは、上記管の外面から半径方向外向きに突出
    している複数の外部爪フィンを含み、各外部爪フィンはその終端部に爪を有する
    請求項2に記載の冷却装置。
  7. 【請求項7】 上記外部フィンは、上記管の外面から半径方向外向きに突出
    している複数の外部ボールフィンを含み、各外部ボールフィンはその終端部にボ
    ール部を有する請求項6に記載の冷却装置。
  8. 【請求項8】 上記爪フィンと上記ボールフィンとは、束構造を形成するよ
    うに相互連結が可能に構成されている請求項7に記載の冷却装置。
  9. 【請求項9】 上記外部フィンは、上記管の外面から半径方向外向きに突出
    している複数の外部冷却フィンを含む請求項2に記載の冷却装置。
  10. 【請求項10】 上記冷却管がアルミニウムから製作されている請求項1に
    記載の冷却装置。
  11. 【請求項11】 上記一以上の分配ヘッダの各々は、上記変圧器に流体的に
    連絡したマニホールドと、そこから延び出し且つそれに流体的に連絡した一以上
    のエアフォイル延長部とを有し、上記一以上のエアフォイル延長部の各々は複数
    の開口を持つ底面を有する請求項1に記載の冷却装置。
  12. 【請求項12】 上記エアフォイル延長部の上記開口の各々は対応する冷却
    管の上部開口に流体的に連絡している請求項11に記載の冷却装置。
  13. 【請求項13】 上記一以上の集合ヘッダの各々は、上記変圧器に流体的に
    連絡したマニホールドと、それから延び出し且つそれに流体的に連絡している一
    以上のエアフォイル延長部とを有し、上記一以上のエアフォイル延長部の各々は
    複数の開口を持つ上面を有する請求項1に記載の冷却装置。
  14. 【請求項14】 上記エアフォイル延長部の上記開口の各々は対応する冷却
    管の底部開口に流体的に連絡している請求項13に記載の冷却装置。
  15. 【請求項15】 上記束状の冷却管は、ハニカム構造に連結されている請求
    項1に記載の冷却装置。
  16. 【請求項16】 変圧器を流れる誘電性絶縁流体を冷却する方法であって、
    変圧器から下向きに一以上の鉛直管を通して誘電性絶縁流体を循環することと、
    上記管の相互連結によって形成された鉛直空気流路を通して空気流を上向きに循
    環して上記誘電性絶縁流体を冷却することとを含む方法。
  17. 【請求項17】 上記鉛直空気流路を通る空気流の循環が自然の熱対流によ
    って生ずる請求項16に記載の方法。
  18. 【請求項18】 上記鉛直空気流路を通る空気流の循環が熱サイホン作用に
    よって生ずる請求項16に記載の方法。
  19. 【請求項19】 上記鉛直空気流路を通る空気流の循環が強制的な空気流に
    よって生ずる請求項16に記載の方法。
  20. 【請求項20】 誘電性絶縁流体の循環が自然の熱対流によって生ずる請求
    項16に記載の方法。
  21. 【請求項21】 誘電性絶縁流体の循環が強制的な誘電性絶縁流体流によっ
    て生ずる請求項16に記載の方法。
JP2001562722A 2000-02-24 2001-02-20 変圧器を冷却する装置及び方法 Pending JP2003524893A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18452000P 2000-02-24 2000-02-24
US60/184,520 2000-02-24
PCT/CA2001/000195 WO2001063629A1 (en) 2000-02-24 2001-02-20 System and method for cooling transformers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003524893A true JP2003524893A (ja) 2003-08-19

Family

ID=22677228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001562722A Pending JP2003524893A (ja) 2000-02-24 2001-02-20 変圧器を冷却する装置及び方法

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20010032718A1 (ja)
EP (1) EP1258017A1 (ja)
JP (1) JP2003524893A (ja)
KR (1) KR20030007441A (ja)
CN (1) CN1416580A (ja)
AU (1) AU2001237159A1 (ja)
BR (1) BR0108629A (ja)
CA (1) CA2401121A1 (ja)
IL (1) IL151394A0 (ja)
MX (1) MXPA02008260A (ja)
RU (1) RU2002122748A (ja)
WO (1) WO2001063629A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023518108A (ja) * 2020-04-30 2023-04-27 ヒタチ・エナジー・スウィツァーランド・アクチェンゲゼルシャフト 熱交換器及び熱交換器を備える電気装置
JP7499354B2 (ja) 2020-04-30 2024-06-13 ヒタチ・エナジー・リミテッド 電気装置、パネルおよび熱交換器

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6742342B1 (en) 2003-05-13 2004-06-01 Praxair Technology, Inc. System for cooling a power transformer
US6967556B2 (en) * 2003-06-30 2005-11-22 International Business Machines Corporation High power space transformer
US7081802B2 (en) * 2004-03-31 2006-07-25 Praxair Technology, Inc. System for cooling a power transformer
DE102004021107A1 (de) * 2004-04-29 2005-11-24 Bosch Rexroth Ag Flüssigkeitskühlung für Eisenkern und Wicklungspakete
DE102004054180A1 (de) * 2004-11-10 2006-05-11 Abb Technology Ag Wärmetauscher für einen Transformator
GB2439026B (en) * 2005-04-05 2009-10-28 Vetco Gray Scandinavia As An arrangement for heat transport or cooling
US8253076B2 (en) * 2007-10-29 2012-08-28 Smiths Medical Asd, Inc. Respiratory system heater unit
DE102008037311B3 (de) * 2008-08-11 2009-11-05 Compact Dynamics Gmbh Kraftfahrzeugwärmetauscher, auch in einem Kraftfahrzeug
US8710946B2 (en) * 2008-09-17 2014-04-29 General Electric Company Rupture resistant system
US8717134B2 (en) 2008-09-17 2014-05-06 General Electric Company System with directional pressure venting
KR101102522B1 (ko) * 2008-11-03 2012-01-03 현대중공업 주식회사 변압기용 히트파이프식 냉각장치
US8461953B1 (en) * 2009-08-18 2013-06-11 Marvin W. Ward System, method and apparatus for transformer cooling
EP2333798B1 (en) * 2009-12-08 2015-08-26 ABB Technology AG Heat exchanger system for dry-type transformers
CN101887796A (zh) * 2010-07-07 2010-11-17 江苏天力电气有限公司 一种变压器波纹油箱风冷散热导向装置
US7963743B1 (en) * 2010-10-16 2011-06-21 Winter Curt B Wind turbine with improved cooling
US20130056190A1 (en) * 2011-09-02 2013-03-07 Hamilton Sundstrand Corporation Cooling structure
US20130056188A1 (en) * 2011-09-02 2013-03-07 Hamilton Sundstrand Space Systems International Inc. Cooling structure
PL2795638T3 (pl) * 2011-12-23 2016-09-30 Radiator chłodzący z chłodzeniem cieczą
KR101239303B1 (ko) * 2013-01-16 2013-03-06 갑 동 김 열교환 타입 변압기 냉각 시스템
ITVI20130201A1 (it) * 2013-07-31 2015-02-01 Convett S R L Radiatore in alluminio a tubi ellittici alettati.
US9466414B2 (en) 2015-02-24 2016-10-11 Cooper Technologies Company Vibration stabilizer for enclosure cooling fins
CN105047367B (zh) * 2015-05-09 2017-03-15 陈学福 可拆卸连接有内翅片的变压器散热器
US10217556B2 (en) 2015-11-03 2019-02-26 Carte International Inc. Fault-tolerant power transformer design and method of fabrication
CN105374515A (zh) * 2015-11-19 2016-03-02 铜陵瑞博电子科技有限公司 一种油浸式变压器
DE102016200744A1 (de) 2016-01-20 2017-07-20 Siemens Aktiengesellschaft Transformator mit temperaturabhängiger Kühlung
CN105863238A (zh) * 2016-05-16 2016-08-17 江苏业强脚手架科技发展有限公司 一种折流增强换热型筒状脚手架
US9961806B2 (en) 2016-05-19 2018-05-01 Power Distribution Systems Development LLC Systems and methods for transformer cooling by vertical airflow
AT518986B1 (de) * 2016-10-07 2018-03-15 Dipl Ing Thomas Euler Rolle Wärmetauscher
JPWO2018139649A1 (ja) * 2017-01-30 2019-11-14 京セラ株式会社 熱交換器
US10130009B2 (en) 2017-03-15 2018-11-13 American Superconductor Corporation Natural convection cooling for power electronics systems having discrete power dissipation components
US10193340B2 (en) * 2017-03-15 2019-01-29 American Superconductor Corporation Multi-level cascaded H-bridge STATCOM circulating cooling fluid within enclosure
CA3053258C (en) 2017-04-19 2023-05-09 Abb Schweiz Ag Cooling system and cooling method
KR102363710B1 (ko) * 2017-05-10 2022-02-15 히타치 에너지 스위처랜드 아게 개선된 열 제거부를 구비한 전기 장치
KR102003346B1 (ko) * 2017-11-08 2019-07-24 김동빈 건식 변압기 냉각장치
US11631533B2 (en) 2017-12-30 2023-04-18 Hitachi Energy Switzerland Ag System for sensor utilization in a transformer cooling circuit
DE102018208612A1 (de) * 2018-05-30 2019-12-05 Siemens Aktiengesellschaft Transformator
WO2020005076A1 (en) * 2018-06-26 2020-01-02 Solarjoule Ip Holdings Improvements to heat exchange
CN108717891A (zh) * 2018-06-26 2018-10-30 淄博鹏太电力设备有限公司 变压器散热装置以及散热方法
CN112912975A (zh) * 2018-10-19 2021-06-04 Abb电网瑞士股份公司 用于具有改进的冷却的变压器的散热器
EP3686535B1 (en) * 2019-01-22 2024-03-06 Hitachi Energy Ltd Condenser
TWI714037B (zh) * 2019-03-26 2020-12-21 緯創資通股份有限公司 用於儲液槽體的氣流產生系統、具有其之浸沒式冷卻設備以及其操作方法
CN110808147A (zh) * 2019-11-14 2020-02-18 杭州优朴信息技术有限公司 一种结构改良的变压器油箱
CN113306692B (zh) * 2021-06-02 2022-06-14 中国船舶科学研究中心 一种可调节低流阻舷外冷却器
US11982499B2 (en) 2022-08-05 2024-05-14 Hamilton Sundstrand Corporation Heat exchanger with heat transfer augmentation features
US20240044587A1 (en) * 2022-08-05 2024-02-08 Hamilton Sundstrand Corporation Heat exchanger with heat transfer augmentation features

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR605438A (fr) * 1925-10-30 1926-05-26 Perfectionnements aux cuves des transformateurs à bain d'huile
FR649614A (fr) * 1928-02-23 1928-12-26 G Et J Menges Perfectionnements apportés dans l'établissement des échangeurs thermiques
GB361736A (en) * 1931-02-13 1931-11-26 English Electric Co Ltd Electric transformer and like tanks
DE671286C (de) * 1937-06-05 1939-02-03 Aeg Kuehlgefaess fuer Transformatoren, insbesondere grosser Leistung
FR1374649A (fr) * 1963-10-31 1964-10-09 Zaporozhski Transformatorny Zd Dispositif de refroidissement pour transformateur

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023518108A (ja) * 2020-04-30 2023-04-27 ヒタチ・エナジー・スウィツァーランド・アクチェンゲゼルシャフト 熱交換器及び熱交換器を備える電気装置
US11719492B2 (en) 2020-04-30 2023-08-08 Hitachi Energy Switzerland Ag Heat exchanger and electric arrangement comprising heat exchanger
JP7344404B2 (ja) 2020-04-30 2023-09-13 ヒタチ・エナジー・スウィツァーランド・アクチェンゲゼルシャフト 熱交換器及び熱交換器を備える電気装置
JP7499354B2 (ja) 2020-04-30 2024-06-13 ヒタチ・エナジー・リミテッド 電気装置、パネルおよび熱交換器

Also Published As

Publication number Publication date
CA2401121A1 (en) 2001-08-30
AU2001237159A1 (en) 2001-09-03
BR0108629A (pt) 2003-12-23
WO2001063629A1 (en) 2001-08-30
RU2002122748A (ru) 2004-03-10
CN1416580A (zh) 2003-05-07
IL151394A0 (en) 2003-04-10
US20010032718A1 (en) 2001-10-25
KR20030007441A (ko) 2003-01-23
MXPA02008260A (es) 2002-11-29
EP1258017A1 (en) 2002-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003524893A (ja) 変圧器を冷却する装置及び方法
US6394176B1 (en) Combined heat exchanger, particularly for a motor vehicle
EP1088689A3 (en) Compound heat exchanger having two cores
CN108087053B (zh) 一种具有多重冷却结构的层叠式高效冷却器
US20120312515A1 (en) Apparatus for heat dissipation of transforming radiators
CN211404232U (zh) 一种变压器及其组合式风冷却装置
CN207702700U (zh) 一种散热装置
CN107560242A (zh) 使用蜂窝状翅片的管壳式冷凝器及其工作方法
CN212538899U (zh) 基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器
KR101458352B1 (ko) 인버터 냉각 일체형 라디에이터
CN210004806U (zh) 一种笼式散热器
CN102022869A (zh) 扁管换热器结构
CN218329438U (zh) 一种双冷却方式的高效换热器
TW504715B (en) System and method for cooling transformers
CN110030771B (zh) 一种采用热管水冷的汽车空调用节能冷凝器
JP2004028470A (ja) 熱交換器
KR20210000499A (ko) 열교환기
CN110792506A (zh) 一种用于内燃机的水冷空冷一体式冷却器
CN213242184U (zh) 一种油冷型高效散热变压器
US1902572A (en) Radiator
CN219759335U (zh) 一级能效干式变压器
JP2872314B2 (ja) 熱交換器
CN209877158U (zh) 辐射对流式换热器及具有其的空调器
KR100879190B1 (ko) 오일 쿨러 일체형 응축기
JP2005257104A (ja) 一体型熱交換器