JP2006353014A - 配電機材 - Google Patents

Abstract

【課題】 変圧器塔や配電盤の小型化と冷却ファン使用時の冷却効率を向上させる。
【解決手段】 側面の上下又は天井に配置された複数の換気窓を有する外箱１の中に油入り変圧器４、開閉器又は制御機器３を収め、冷却ファンを用いて機器冷却をする地上設置形変圧器塔、配電盤等の配電機材において、複数の小型の冷却ファン１２を外箱１下部の換気窓の裏面に配置し、冷却ファン１２で取り込んだ外気を周囲から直接変圧器４、開閉器又は制御機器３に吹き付け、外箱の天井又は側面上部の換気窓より排出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配電機材であり、特に油入り変圧器を組み込んだ地上設置形変圧器塔や配電盤等の配電機材の冷却構造に関わるものである。

変圧器や変電設備に冷却構造を設けることが行われている（特許文献１、２参照）。図２、図３に従来の構造を示す。変圧器４や開閉器，制御機器類３を同一箱内に収納した地上設置形変圧器塔や配電盤では、発熱量の大きい変圧器４とそれに比べて比較的小さい開閉器、制御機器類３をそれぞれ区画化して配置する傾向にある。このような構造とすることで、熱に弱い前記開閉器や制御機器類３を保護することはもちろん、塵埃を防ぐ機能も持たせている。従って、変圧器４で発生した熱は変圧器４近傍に設けられた外箱１の換気窓２を介して、外部へと放熱する構造としている。しかし、このような構造は変圧器４を剥き出しにした場合に対して、冷却効率が著しく低下するため、一般的には外箱１内部、特に排気側に大型の冷却ファン１１を設置し、排熱する構造を採っている。
特開平６−３４９６４８号公報 特開平８−１３８９５３号公報

変圧器や開閉器，制御機器類を外箱内部に収納した地上設置形変圧器塔や配電盤では、機器の設置面積の問題により、機器の小型化のニーズがあり、いかに冷却を効率よく行えるかが、機器を小型化する場合の課題となる。そのため、従来のような大型の冷却ファンを設置する空間をとることが難しい。また、油入り変圧器では絶縁油（鉱油）が消防法により危険物扱いとなるため、設置場所によっては換気窓の面積に規制がかけられる。従って、本発明では前記変圧器塔や配電盤などの配電機材の小型化と冷却ファン使用時の冷却効率の向上を目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、側面の上下又は天井に配置された複数の換気窓を有する外箱の中に油入り変圧器、開閉器又は制御機器を収め、冷却ファンを用いて機器冷却をする地上設置形変圧器塔、配電盤等の配電機材において、複数の小型の冷却ファンを外箱下部の換気窓の裏面に配置し、前記冷却ファンで取り込んだ外気を周囲から直接変圧器、開閉器又は制御機器に吹き付け、外箱の天井又は側面上部の換気窓より排出する構造を有する配電機材である。

また、本発明は、下部換気窓と冷却ファンの間にエアインテークを設けた構造を有する配電機材である。

そして、本発明は、収めた機器に接点付温度計を取り付け、該機器の負荷状態に応じた設定温度にて冷却ファンの動作を入切させる機能を有する配電機材である。

更に、本発明は、前記複数のファンは、通常時動作するものと停止しているものとからなり、温度上昇時に全数で動作する配電機材である。

本発明によれば、変圧器塔や配電盤などの配電機材の小型化と冷却ファン使用時の冷却効率を向上させることができる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の配電機材の実施例について、図面を用いて説明する。

実施例１を説明する。図１に示すように本実施例の変圧器塔では外箱１側板下部に設けられた複数の換気窓２の裏面それぞれに冷却ファン１２を設け、冷却ファン１２から取り込んだ外気が直接変圧器４の側板や波リブ５に当たるように配置してある（図４）。このため、冷却ファンから取り込んだ外気は油入り変圧器４の側板や波リブ５（放熱フィン）を通る際に変圧器４の熱を奪い、外箱１の天井、または側板上部の換気窓２から箱外部へと放出される。ここで冷却ファン１２の制御には変圧器４に取り付けた温度計により運転時の変圧器温度を監視することで運転を制御する。また、温度計による監視だけでなく、例えば、負荷側の電流値を監視することも実際には可能である。これらにより、冷却効率の向上と冷却ファンの寿命を長くする効果と省電力の効果を持たせられる。なお、冷却ファンは複数台設置することで、そのうちの一台が故障しても、他で補う構成とし、ファン故障時の冷却効率の低下を防ぐ効果をもつ。また、冷却ファンの向きは変圧器４の側板に当たった後、上部へとスムーズに流れるよう傾斜をつけておく。なお、冷却ファン１２の電源は変圧器４の二次側より供給するものとする。

実施例１における冷却ファン１２の配置に対して、一般的なファンの配置である天井部や外箱の側板上部換気窓の裏面に冷却ファンを配置した場合とで温度試験を行った。その結果を図５に示した。図５において、Ａは従来の変圧器塔において冷却ファンを設置しない場合，ＢはＡに対して冷却ファンを上部に設置した場合，ＣはＢにおいて冷却ファンの数量を増やした場合，ＤはＢと同等数量で下部に設置した場合の変圧器油温度上昇を示す。なお、冷却ファンは全て小型のものを使用して実験を行った。冷却ファンを側板下部換気窓の裏面へ配置した条件Ｄが、上部に配置したＢ，Ｃよりも油温度上昇が低い。即ち、冷却ファンを下部に設置し外気を取り込んだほうがより変圧器を冷却する能力があることが分かる。この現象は、機器の上部では空気温度が高く、下部では空気温度が低いこと、即ち空気に密度差が生じていることが原因の一つに挙げられる。通常、冷却ファンは単位時間あたりの流量体積が性能として決められているが、温度が低い空気は密度が濃いために機器下部にたまりやすく、そのため、冷却ファンを機器上部よりも下部に設置したほうがより多くの温度が低い空気を変圧器に流し込むことができる。また、空気の対流を考慮した場合、変圧器の側板に沿って対流が形成されることから、下部に冷却ファンを設けることにより、この対流の速度が速まり、熱を効率よく奪っているものと推測できる。以上の２点から上部に冷却ファンを設置するよりも下部に設置したほうが効果的であることが分かる。

実施例２を説明する。本実施例では実施例１と同様に冷却ファンを配置するが、図６に示すように、冷却ファン１２と換気窓２の間にエアインテーク１３を設けることで、冷却ファン１２にから外気がスムーズに変圧器４へと流れる構造とする。これにより、実施例１のときと比べて、より冷却効果が得られる。

実施例３を説明する。本実施例では、実施例１または実施例２の冷却ファン構造をもち、かつ、接点付温度計を変圧器に取り付ける。接点付温度計により変圧器４の油温度を監視し、油温度が設定温度に達した場合、冷却ファン１２を一斉に駆動させるように構成する。これにより、冷却ファン１２の寿命を伸ばし、かつ、変圧器塔で発生する損失を抑える効果をもつ。

実施例４を説明する。本実施例では、実施例３と同様な機器構成とするが、冷却ファン１２は通常動作しているものと停止しているものの２グループに分け、変圧器４の油温度が上昇したとき、即ち負荷が上がったときに全数で駆動するように構成する。これにより、実施例３のときよりも変圧器４の定格で発生する発熱量を増やしても適切に冷却することができる。即ち、変圧器４の容量を上げることや変圧器塔の小型化を実現できる。

実施例１における変圧器塔の構造図。 従来の変圧器塔の上面図。 従来の変圧器塔の側面図。 実施例１に示す冷却ファン近傍の構造図。 冷却ファンの設置場所を変えて温度試験を行ったときの変圧器油温度上昇を示す説明図。 実施例２に示す冷却ファン近傍の構造図。

符号の説明

１ 外箱および外箱側板
２ 換気窓
３ 開閉器，制御機器類
４ 変圧器
５ 変圧器タンク波リブ
１１ 冷却ファン（大型）
１２ 冷却ファン（小型）
１３ エアインテーク

Claims (4)

1. 側面の上下又は天井に配置された複数の換気窓を有する外箱の中に油入り変圧器、開閉器又は制御機器を収め、冷却ファンを用いて機器冷却をする地上設置形変圧器塔、配電盤等の配電機材において、
   複数の小型の冷却ファンを外箱下部の換気窓の裏面に配置し、前記冷却ファンで取り込んだ外気を周囲から直接変圧器、開閉器又は制御機器に吹き付け、外箱の天井又は側面上部の換気窓より排出する構造を有することを特徴とする配電機材。
2. 請求項１記載の配電機材において、
   下部換気窓と冷却ファンの間にエアインテークを設けた構造を有することを特徴とする配電機材。
3. 請求項１又は２に記載の配電機材において、
   収めた機器に接点付温度計を取り付け、該機器の負荷状態に応じた設定温度にて冷却ファンの動作を入切させる機能を有することを特徴とする配電機材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の配電機材において、
   前記複数のファンは、通常時動作するものと停止しているものとからなり、温度上昇時に全数で動作することを特徴とする配電機材。

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