JP2007173685A - 静止誘導電器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、大掛かりな設備を施すことなく、タンク内の絶縁媒体の冷却効率を向上させることができる静止誘導電器を提供することにある。
【解決手段】本発明は、鉄心２に装着された巻線６を有する電器本体を収納し絶縁媒体を充填したタンク（７）の表面に、冷却媒体流路１２（１８Ａ，１８Ｂ，２２）を形成したのである。
即ち、タンク（７）の表面積は大きく、このタンクの表面を利用して内部の絶縁媒体を冷却することで、別配置の冷却器の設置台数に左右されずに内部の絶縁媒体を効率よく冷却することができ、結果的に、静止誘導電器の大容量化や小型化を図ることができるのである。
【選択図】図１

Description

本発明は変圧器やリアクトル、さらには計器用変成器などの静止誘導電器に係り、特に、鉄心に装着された巻線を有する電器本体を、絶縁媒体を満たしたタンク内に収納した静止誘導電器に関する。

一般に、絶縁媒体を満たしたタンク内に鉄心に装着された巻線を有する電器本体を収納し、収納した電器本体の温度上昇を抑えるために、絶縁媒体を冷却する冷却器を備えている。そして、さらに静止誘導電器の大容量化や小型化を図るために、例えば特許文献１に示すように、前記冷却器を冷却する冷却装置を施している。

特開２００１−３４５２１８号公報

上記従来技術は、タンク内の絶縁媒体を冷却する冷却器の熱交換効率を高める冷却装置を設けるものであるが、タンクの大きさによって冷却器の設置台数が限られるので、冷却装置が大掛かりの割には絶縁媒体の十分な冷却は期待できなかった。

本発明の目的は、大掛かりな設備を施すことなく、タンク内の絶縁媒体の冷却効率を向上させることができる静止誘導電器を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、鉄心に装着された巻線を有する電器本体を収納し絶縁媒体を充填したタンクの表面に、冷却媒体流路を形成したのである。

即ち、タンクの表面積は大きく、このタンクの表面を利用して内部の絶縁媒体を冷却することで、冷却器の設置台数に左右されずに内部の絶縁媒体を効率よく冷却することができ、結果的に、静止誘導電器の大容量化や小型化を図ることができるのである。

以上説明したように本発明によれば、大掛かりな設備を施すことなく、タンク内の絶縁媒体の冷却効率を向上させることができる静止誘導電器を得ることができる。

以下本発明による静止誘導電器の第１の実施の形態を、図１〜図３に示す自冷式３相３脚変圧器に基づいて説明する。

本発明による変圧器１は、鉄心２と、この鉄心２に巻掛けられた巻線６とからなる変圧器本体（電器本体）を有し、これらを絶縁媒体として例えば液体シリコーン，合成炭化水素油，合成エステル油，合成ＰＡＯ油，高分子重量炭化水素油，植物エステル油，植物油，ＳＦ_６ガス，Ｎ_２ガス，乾燥空気，ＣＦ_３Ｉを充填した変圧器タンク７内に密封して収納している。そして、前記絶縁媒体を、矢印で示すように、前記変圧器タンク７の上下に連通させた冷却用パイプ９で変圧器タンク７外部に導き、外部で冷却装置１０により冷却し、変圧器タンク７内に戻すことで、絶縁媒体の温度上昇を抑制し、変圧器本体の冷却を行っている。

前記鉄心２は、等間隔で起立する３つの脚部３Ａ，３Ｂ，３Ｃと、これら脚部３Ａ，３Ｂ，３Ｃの上下を磁気的及び機械的に接続する上部継鉄４Ａと下部継鉄４Ｂとからなり、前記上部継鉄４Ａと下部継鉄４Ｂは、各々上部鉄心締付金具５Ａと下部鉄心締付金具５Ｂとによって各々締付け固定されている。

また、前記巻線６は、前記鉄心２の各脚部３Ａ，３Ｂ，３Ｃに各々装着されたＵ，Ｖ，Ｗ相の巻線６Ａ，６Ｂ，６Ｃからなる。

また、前記変圧器タンク７は、その側壁の外側表面全周に、上下方向に間隔をおいて断面Ｈ型の上部補強部材８Ａと下部補強部材８Ｂとを取付けて、変圧器タンク７を補強している。

そして、この上部補強部材８Ａと下部補強部材８Ｂに跨って閉塞板１１を取付けることで、閉塞板１１と上部補強部材８Ａと下部補強部材８Ｂと変圧器タンク７の側壁とで囲まれた空間を形成し、この空間を冷却媒体の流路、即ち、冷却媒体流路１２としている。この冷却媒体流路１２は、変圧器タンク７の全外周に亘って形成されるので、全周の一箇所で分断するために仕切板１３を設けている。この仕切板１３を境に一方側の冷却媒体流路１２に冷媒循環用パイプ１４の一端を連通させ、仕切板１３の他方側の冷却媒体流路１２に冷媒循環用パイプ１４の他端を連通させて冷却媒体の冷媒循環用閉回路を構成している。そして、この冷媒循環用パイプ１４の途中に、循環する冷却媒体を冷却する冷却装置１５とポンプ１６を設けて、冷却媒体を強制的に循環させている。尚、前記冷媒循環用パイプ１４は仕切板１３を境に一方端１４Ａは上部で前記冷却媒体流路１２に連通し、他方端１４Ｂは下部で前記冷却媒体流路１２に連通させることで、冷却媒体流路１２の上部に溜まった昇温した冷却媒体を冷媒循環用パイプ１４の一方端１４Ａから取り込んで、冷却装置１５で冷却後に他方端１４Ｂから冷却媒体流路１２の下部に送り込むことができる。

以上説明したように本実施の形態によれば、そもそも必要としていた上部補強部材８Ａと下部補強部材８Ｂを利用して冷却媒体流路１２を形成し、変圧器タンク７を外側から冷却するようにしたので、大掛かりな設備を必要とすることはない。そして、変圧器タンク７内の絶縁媒体は、冷却用パイプ９に循環させることで直接的に冷却できると共に、変圧器タンク７の側板に内側から接触することで外側の冷却媒体流路１２を流れる冷却媒体によって間接的に冷却される。これら絶縁媒体の直接的冷却及び間接的冷却の相乗効果によって、変圧器本体を効率よく冷却することができ、その結果、変圧器１は、同じ構造なら容量を増加させることができ、同じ容量なら構造を小型化することができる。

図４は、第１の実施の形態の第１の変形例を示すもので、図１〜図３と同一符号は同一構造物を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

第１の変形例において、第１の実施の形態と異なる点は、変圧器が自冷式単相センタコア変圧器１Ａである点であり、基本構成は第１の実施の形態と同じである。

自冷式単相センタコア変圧器１Ａは、鉄心２が巻線６を装着した脚部３と、この脚部３の両側に間隔をおいて起立された補助鉄心３Ｄ，３Ｅと、これら脚部３と補助鉄心３Ｄ，３Ｅの上下を磁気的及び機械的に接続する上部継鉄４Ａと下部継鉄４Ｂとからなり、前記上部継鉄４Ａと下部継鉄４Ｂは、各々上部鉄心締付金具５Ａと下部鉄心締付金具５Ｂとによって各々締付け固定されている。

そして、変圧器タンク７の外周に、閉塞板１１と上部補強部材８Ａと下部補強部材８Ｂと変圧器タンク７の側壁とで囲まれた空間を形成し、この空間を冷却媒体流路１２とした構成、この冷却媒体流路１２に仕切板１３を設けて冷却装置１５とポンプ１６を備えた冷媒循環用パイプ１４を接続する構成、及び変圧器タンク７内の絶縁媒体を冷却するための冷却装置１０を備えた冷却用パイプ９を変圧器タンク７の上下に連通させた構成は、第１の実施の形態と同じである。

したがって、この第１の変形例においても、大げさな設備を設置せずに、変圧器タンク７内の絶縁媒体が、冷却用パイプ９に循環させることで直接的に冷却できると共に、変圧器タンク７の外側の冷却媒体流路１２を流れる冷却媒体によって間接的に冷却されるので、これらの相乗効果によって変圧器本体を効率よく冷却することができる。その結果、変圧器１Ａは、同じ構造なら容量を増加させることができ、同じ容量なら構造を小型化することができる。

図５は、第１の実施の形態の第２の変形例を示すもので、図１〜図４と同一符号は同一構造物を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

この第２の変形例において、第１の実施の形態と異なる点は、変圧器が自冷式３相５脚変圧器１Ｂである点であり、基本構成は第１の実施の形態と同じである。

自冷式３相５脚変圧器１Ｂは、鉄心２が巻線６Ａ，６Ｂ，６Ｃを装着した脚部３Ａ，３Ｂ，３Ｃと、この脚部３Ａ，３Ｂ，３Ｃの両外側に間隔をおいて起立された補助鉄心３Ｄ，３Ｅと、これら脚部３Ａ，３Ｂ，３Ｃと補助鉄心３Ｄ，３Ｅの上下を磁気的及び機械的に接続する上部継鉄４Ａと下部継鉄４Ｂとからなり、前記上部継鉄４Ａと下部継鉄４Ｂは、各々上部鉄心締付金具５Ａと下部鉄心締付金具５Ｂとによって各々締付け固定されている。

そして、変圧器タンク７の外周に、閉塞板１１と上部補強部材８Ａと下部補強部材８Ｂと変圧器タンク７の側壁とで囲まれた空間を形成し、この空間を冷却媒体流路１２とした構成、この冷却媒体流路１２に仕切板１３を設けて冷却装置１５とポンプ１６を備えた冷媒循環用パイプ１４を接続する構成、及び変圧器タンク７内の絶縁媒体を冷却するための冷却装置１０を備えた冷却用パイプ９を変圧器タンク７の上下に連通させた構成は、第１の実施の形態と同じである。

したがって、この第２の変形例においても、大げさな設備を設置せずに、変圧器タンク７内の絶縁媒体が、冷却用パイプ９に循環させることで直接的に冷却できると共に、変圧器タンク７の外側の冷却媒体流路１２を流れる冷却媒体によって間接的に冷却されるので、これらの相乗効果によって変圧器本体を効率よく冷却することができる。その結果、変圧器１Ｂは、同じ構造なら容量を増加させることができ、同じ容量なら構造を小型化することができる。

図６は、第１の実施の形態の第３の変形例を示すもので、図１〜図３と同一符号は同一構造物を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

この第３の変形例において、第１の実施の形態と異なる点は、変圧器タック７の両側から冷却装置１０を備えた冷却用パイプ９を引き出して絶縁媒体の冷却効果を向上させた点であり、基本構成は第１の実施の形態と同じである。

したがって、この第３の変形例においても、第１の実施の形態及び第１，２の変形例と同じ効果を奏することができる。

図７及び図８は、第１の実施の形態の第４の変形例を示すもので、図１〜図３と同一符号は同一構造物を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

この第４の変形例において、第１の実施の形態と異なる点は、上部補強部材１７Ａと下部補強部材１７Ｂの断面がロ字状の箱型に形成されている点であり、基本構成は第１の実施の形態と同じである。

したがって、この第４変形例においても、第１の実施の形態と同じ効果を奏することができる。

図９は、第４の変形例をさらに変形した第５の変形例を示すもので、図１〜図３及び図８と同一符号は同一構造物を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

この第５の変形例において、第４の変形例と異なる点は、箱型の上部及び下部補強部材１７Ａ，１７Ｂ内にも各々冷却媒体流路１８Ａ，１８Ｂを形成し、冷却装置１５とポンプを備えた冷媒循環用パイプ１４の端部を各々分岐し、分岐した一つ目の一方端１４Ａと他方端１４Ｂを冷却媒体流路１２に接続し、分岐された二つ目の一方端１４ａと他方端１４ｂを前記冷却媒体流路１８Ａ，１８Ｂに接続した点であり、基本構成は第４の変形例と同じである。

尚、図示は省略しているが、前記冷却媒体流路１８Ａ，１８Ｂとは、冷却媒体が一方側から他方側へ流通するように接続されており、したがって、ポンプ１６−他方端１４ｂ−冷却媒体流路１８Ｂ−冷却媒体流路１８Ａ−一方端１４ａ−冷却装置１５−ポンプ１６の循環路を形成している。

したがって、この第５変形例においては、基本的には第４の変形例と同等の効果を奏することができるが、冷却効果を見ると、変圧器タンク７の側壁表面における冷却は、冷却媒体流路１２のほかに冷却媒体流路１８Ａ，１８Ｂを流れる冷却媒体によっても冷却されるので、第４の変形例よりも冷却面積が増大し、その結果、第４の変形例以上の冷却効果を得ることができる。

図１０及び図１１は、第５の変形例をさらに変形した第６の変形例を示すもので、図１〜図３及び図９と同一符号は同一構造物を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

この第６の変形例において、第５の変形例と異なる点は、３つの箱型の上部補強部材１７Ａと下部補強部材１７Ｂと中間補強部材１７Ｃを変圧器タンク７の外周に上下方向に間隔をあけて設置した点と、上方２つの上部補強部材１７Ａ及び中間補強部材１７Ｂの間に閉塞板１１を形成して変圧器タンク７の高さのほぼ１／２となる上方部を積極的に冷却するようにした点であり、基本構成は第５の変形例と同じである。

尚、図示は省略しているが、前記上部補強部材１７Ａ内の冷却媒体流路１８Ａと中間補強部材１７Ｃ内の冷却媒体流路１８Ｂとは、冷却媒体が一方側から他方側へ流通するように接続されており、したがって、ポンプ１６−他方端１４ｂ−冷却媒体流路１８Ｂ−冷却媒体流路１８Ａ−一方端１４ａ−冷却装置１５−ポンプ１６の循環路を形成している。

したがって、この第６変形例においては、基本的に第５の変形例と同等の効果を奏することができるほか、変圧器タンク７の上半分を積極的に冷却することで、上方部の温度が高くなりがちな変圧器本体の温度分布をほぼ平均化することができる。

ところで、上記第１の実施の形態及び各変形例において、変圧器タンク７内の絶縁媒体を、冷却媒体流路１２，１８Ａ，１８Ｂ内における冷却媒体を、例えば液体シリコーン，合成炭化水素油，合成エステル油，合成ＰＡＯ油，高分子重量炭化水素油，植物エステル油，植物油，ＳＦ_６ガス，Ｎ_２ガス，乾燥空気，ＣＦ_３Ｉのいずれかを単独で使用するか複合して使用することで、断熱作用を呈するので、例えば変圧器の保全員に対して火傷させないなど安全性向上を有することができる。また、変圧器タンク７と冷却媒体流路１２，１８Ａ，１８Ｂに注入する絶縁媒体及び冷却媒体の引火点を２５０℃を超えることで、難燃、不燃化することにより、防災性向上を有することができる。

以上の第１の実施の形態や第１〜第６の変形例においては、補強部材を使用することを前提とするものであるが、必ずしも補強部材を使用する必要はない。

図１２は、本発明による静止誘導電器の第２の実施の形態を示すもので、基本構成は第１の実施の形態とほとんど同じであり、したがって図１〜図３と同一符号は同一構造物を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

本第２の実施の形態において、第１の実施の形態と異なる点は、変圧器タンク７に補強部材が存在しないことと、その代わりに変圧器タンク７の表面に、スペーサ２１によって隙間を開けて空気導入板２０を設置して変圧器タンク７の表面との間に冷却媒体流路２２を形成した点である。

このように構成することで、変圧器１の運転による変圧器本体の発熱によって変圧器タンク７内の絶縁媒体が昇温し、それに伴って変圧器タンク７の表面も温度上昇する。この変圧器タンク７の表面の温度上昇によって、変圧器タンク７と空気導入板２０との間の空気は、破線矢印で示すように、上方に向かう流れが生じる。このような空気の流れによって、冷却媒体流路２２の下方から外気が導入され、その外気が上方に移動しながら変圧器タンク７の表面を冷却してゆく。

したがって、第２の実施の形態においても、大げさな設備を設置せずに、変圧器タンク７内の絶縁媒体は、冷却用パイプ９による直接的な冷却と共に、変圧器タンク７の表面の冷却媒体流路２２を流れる外気（冷却媒体）によって間接的に冷却されるので、これらの相乗効果によって変圧器本体を効率よく冷却することができる。その結果、変圧器１は、同じ構造なら容量を増加させることができ、同じ容量なら構造を小型化することができる。

以上説明の各実施の形態及び各変形例は、静止誘導電器として変圧器を一例に説明したが、前述のように、変圧器のほかにリアクトルや計器用変成器にも適用できることは云うまでもない。

本発明による静止誘導電器の第１の実施の形態である変圧器を示す縦断正面図。 図１の左側面図。 図２のＡ−Ａ線に沿う横断平面図。 本発明による静止誘導電器の第１の実施の形態である変圧器の第１の変形例を示す図３相当図。 本発明による静止誘導電器の第１の実施の形態である変圧器の第２の変形例を示す図３相当図。 本発明による静止誘導電器の第１の実施の形態である変圧器の第３の変形例を示す図３相当図。 本発明による静止誘導電器の第１の実施の形態である変圧器の第４の変形例を示す図１相当図。 図７の左側面図。 第４の変形例をさらに変形した第５の変形例を示す図８相当図。 第５の変形例をさらに変形した第６の変形例を示す図７相当図。 図１０の左側面図。 本発明による静止誘導電器の第２の実施の形態である変圧器を示す縦断正面図。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ…変圧器、２…鉄心、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…脚部、３Ｄ，３Ｅ…補助鉄心、４Ａ…上部継鉄、４Ｂ…下部継鉄、５Ａ…上部鉄心締付金具、５Ｂ…下部鉄心締付金具、６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…巻線、７…変圧器タンク、８Ａ，１７Ａ…上部補強部材、８Ｂ，１７Ｂ…下部補強部材、１７Ｃ…中間補強部材、９…冷却用パイプ、１０…冷却装置、１１…閉塞板、１２，１８Ａ，１８Ｂ，２２…冷却媒体流路、１３…仕切板、１４…冷媒循環用パイプ、１５…冷却装置、２０…空気導入板、２１…スペーサ。

Claims (13)

1. 鉄心に装着された巻線を有する電器本体と、この電器本体を収納し絶縁媒体を充填したタンクとを備えた静止誘導電器において、前記タンクの表面に、冷却媒体流路を形成したことを特徴とする静止誘導電器。
2. 前記冷却媒体流路は、液体の冷却媒体を流通させる液体冷却媒体流路であることを特徴とする請求項１記載の静止誘導電器。
3. 鉄心に装着された巻線を有する電器本体と、この電器本体を収納し絶縁媒体を充填したタンクとを備えた静止誘導電器において、前記タンクは、タンク表面の周囲を中空の補強部材で補強されており、この補強部材の中空を冷却媒体流路としたことを特徴とする静止誘導電器。
4. 鉄心に装着された巻線を有する電器本体と、この電器本体を収納し絶縁媒体を充填したタンクとを備えた静止誘導電器において、前記タンクは、タンク表面の周囲を上下方向に間隔を開けた少なくとも２つの補強部材で補強されており、この２つの補強部材の間を閉塞板で塞いで前記タンクの表面との間に冷却媒体流路を形成したことを特徴とする静止誘導電器。
5. 鉄心に装着された巻線を有する電器本体と、この電器本体を収納し絶縁媒体を充填したタンクとを備えた静止誘導電器において、前記タンクは、タンク表面の周囲を上下方向に間隔を開けた少なくとも２つの中空の補強部材で補強されており、この２つの補強部材の中空を冷却媒体流路とすると共に、前記２つの補強部材の間を閉塞板で塞いで前記タンクの表面との間に冷却媒体流路を形成したことを特徴とする静止誘導電器。
6. 前記冷却媒体流路は、前記タンクの上方部に形成されていることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の静止誘導電器。
7. 前記絶縁媒体と前記冷却媒体流路を流れる冷却媒体は、引火点が２５０℃を超えるものである請求項１，２，３，４又は５記載の静止誘導電器。
8. 前記絶縁媒体は、液体シリコーン，合成炭化水素油，合成エステル油，合成ＰＡＯ油，高分子重量炭化水素油，植物エステル油，植物油，ＳＦ_６ガス，Ｎ_２ガス，乾燥空気，ＣＦ_３Ｉのいずれかの単独又は複合したものである請求項１，２，３，４又は５記載の静止誘導電器。
9. 前記冷却媒体流路を流れる冷却媒体は水であり、前記絶縁媒体は、難燃液である請求項１，２，３，４又は５記載の静止誘導電器。
10. 前記冷却媒体流路は、閉流路であり、途中に冷却器が設けられていることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の静止誘導電器。
11. 前記冷却媒体流路は、気体の冷却媒体を流通させる気体冷却媒体流路であることを特徴とする請求項１記載の静止誘導電器。
12. 鉄心に装着された巻線を有する電器本体と、この電器本体を収納し絶縁媒体を充填したタンクとを備えた静止誘導電器において、前記タンク内の絶縁媒体を循環させて冷却する第１の流路と、前記タンクの表面を冷却する冷却媒体を循環させる第２の流路とを備えたことを特徴とする静止誘導電器。
13. 鉄心に装着された巻線を有する電器本体と、この電器本体を収納し絶縁媒体を充填したタンクとを備えた静止誘導電器において、前記タンクの表面に、間隔を置いて空気導入板を設け、この空気導入板と前記タンクの表面との間を冷却媒体流路としたことを特徴とする静止誘導電器。

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