JP2014090067A - 柱上変圧器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量な冷却装置によって過負荷運転をする変圧器の放熱能力を向上して、寿命損失を抑制する。
【解決手段】配電系統の電柱上に設置されている柱上変圧器おいて、その上部または下部に設置可能なフレームと前記フレームに取り付けられる電動機５と、前記電動機５に直結した送風ファン３及び、前記柱上変圧器に取り付けられた温度検出センサ７と、前記温度検出センサ７が検出した温度情報に対応して前記電動機の動作を制御する制御装置８を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電系統の電柱に設置される柱上変圧器が過負荷運転となった時に、柱上変圧器の温度上昇を抑制し寿命損失を減少させる冷却装置に関する。

柱上変圧器は過負荷運転すると異常発熱する問題がある。そこで従来から柱上変圧器を強制的に冷却するために、例えば、柱上変圧器の下部に適合した形状のフレーム構造の内部に通風口と冷却ファンを１台以上取付け、さらに冷却ファンの上に、冷却ファンに雨水がかかることを防止する水受け、水受けに溜まった雨水をフレームの外に排水する水抜き、空気流整流装置により構成した技術が提示されている。（特許文献１参照）。

また、別の技術として長期間負荷許容量を大きくすることができる変圧器を提供するために、過負荷時に柱上変圧器に絶縁油と外側の空気との間で熱交換を行わせるための放熱器を柱上変圧器に取り付けた技術も提示されている。（特許文献２参照）

実公平０１−１５７４１１ 特開２０１２−７４６３９

しかし、特許文献１記載の技術は、過負荷運転になっている柱上変圧器に取り付ける強制冷却装置において、水受け、水抜きと整流装置を有するため重量が増し、電柱に柱上変圧器を取り付けている金具に負荷がかかり変形を起こす可能性がある。また、強制冷却装置の重量が重いので、柱上変圧器への冷却装置取付作業時に作業員にかかる負担が重いという問題点がある。

また、特許文献２記載の技術は、過負荷運転になっている柱上変圧器に放熱器を取り付けることで、放熱面積を大きくして放熱能力を向上しているが、放熱面に接する空気の対流によって冷却させる構造であるため、柱上変圧器周囲の気温が高くなると冷却能力が低下して十分な放熱を行えないことが想定される。

本発明は、以上の問題を解決できるものであり、過負荷運転になり温度が上昇した柱上変圧器を必要に応じて冷却できる軽量な冷却装置を提供するものである。

請求項１記載の発明は、柱上変圧器に取り付ける冷却装置であって、電動機に直結した送風ファンと、電動機を取り付けたフレーム、柱上変圧器に取り付けた温度検出センサと、温度検出センサが検出した温度情報に対応して電動機の動作を制御する制御装置を備えて構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、柱上変圧器に取り付ける冷却装置であって、電動機に直結した送風ファン、と電動機を取り付けたフレーム、通信機能による外部からの指示で電動機の動作を制御する制御装置を備えて構成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は、請求項２記載の冷却装置であって、柱上変圧器の胴部外径に対して、１１０％以内で拡大した外径を有する円筒状の通風管を柱上変圧器と送風ファンの間に備えて構成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は、請求項２或いは、請求項３記載の冷却装置であって、複数の電動機と該電動機に直結した送風ファンを備えて構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、従来例のように水受け、水抜き、整流装置を有しないので冷却装置を極力軽量化でき、取付金具への負荷や作業者の作業負担を軽減できる。また、過負荷運転によって柱上変圧器の温度が上昇した場合に、温度検出センサが検出した温度上昇情報に対応して電動機が動作し始め強制的に変圧器を冷却するため、柱上変圧器を構成する絶縁物や絶縁油が温度上昇によって劣化することを抑え、前記柱上変圧器の寿命が短くなることを抑制するとともに、温度が低下した場合は前記電動機を停止することができるので不必要な電力消費を抑えることができる。

請求項２記載の発明によれば、冷却装置の制御装置は、電動機の駆動を制御する外部からの指示を受ける通信機能を有するので、指示の送信側で過負荷を予測することにより、必要な時のみ電動機を動作させることができる。

請求項３記載の発明によれば、柱上変圧器の胴部外径に対して、１１０％以内で拡大した外径を有する円筒状の通風管を前記柱上変圧器と冷却装置の間に設置することで、送風ファンによって発生する気流が逸れることなく前記柱上変圧器の胴部側面に当たり冷却効果を高めることができる。

請求項４記載の発明によれば、電動機及び冷却ファンを複数個フレームに取り付けているので、電動機又は冷却ファンが１個故障しても全ての冷却機能を失うことを防ぐことができる。

第１実施形態の冷却装置の構造を示す断面図である。 第２実施形態の冷却装置の構造を示す正面図である。 第３実施形態の冷却装置の構造を示す正面図である。 第４実施形態の冷却装置の構造を示す断面図である。

以下、本発明の第１実施形態を図１に基づいて説明する。柱上変圧器１を冷却する冷却装置２は、図１に示すように気流３を発生させる送風ファン４、送風ファン４を回転させる電動機５、電動機５を保持するフレーム６、柱上変圧器１に取り付けられた温度検出センサ７、温度検出センサ７が検出した温度情報に対応して電動機５の動作を制御する制御装置８を備えて構成される。

温度検出センサ７は、柱上変圧器１内部の絶縁油９の温度を測定しており、温度情報を電動機５の動作を制御する制御装置８に送信する。過負荷運転により柱上変圧器１内部の絶縁油９の温度が通常運転による温度以上に上昇した場合、電動機５へ通電してこれを駆動する。また、柱上変圧器１内部の絶縁油９の温度が低下して通常運転による温度以下になった場合、電動機５への通電を停止する。なお、電動機５や温度センサ７及び制御装置８の電源は柱上変圧器１の図示しない二次側電線より確保すれば良い。また、温度センサ７の設置場所は、柱上変圧器１外面の底部でもよく、この場合、温度センサ７は柱上変圧器の外面底部の温度を測定する。

本発明に係る柱上変圧器１の冷却装置２は、図１に示すように取付金具１０を使用して電柱１１に取り付けられる。図１では柱上変圧器１の下側に取り付けてあるが、取付位置は柱上変圧器１の上側でもよい。また、冷却装置２の固定も電柱１１でなく、柱上変圧器１に直接取り付けてもよい。

本発明の第２実施形態を図２に基づいて説明する。図２に示すように冷却装置２は、気流３を発生させる送風ファン４、送風ファン４を回転させる電動機５、電動機５を保持するフレーム６、外部から電動機５の動作指示を受信する通信機能を有した制御装置８、制御装置８に外部からの指令を伝える通信線１２を備えて構成される。過去の実績に基づく事前の予測又は配電系統上で負荷量、断線等を監視する配電自動化子局が過負荷を検知した時点で外部からの指令を受けて冷却装置２を作動させることにより、過負荷運転による発熱で柱上変圧器１を構成する絶縁物や絶縁油の温度が上昇することを確実に抑えることができる。

本発明の第３実施形態を図３に基づいて説明する。図３に示すように柱上変圧器１の胴部外径に対し、外径を大きく設定した円筒状の通風管１３を、柱上変圧器１の下部を囲繞するように冷却装置２上に取り付ける。通風管１３の外径は、柱上変圧器１の側面に気流３を効率的に流すために、柱上変圧器１の胴部外径に対して１１０％以内で拡大した寸法とすることが有効である。これにより送風ファン４で発生させる気流１４は柱上変圧器１の底面に一旦当たった後、横方向に逸れて、逸れた気流１４が通風管１３の内面に当たることで、再度柱上変圧器１の側面に沿った気流３に合流するので、柱上変圧器１の胴部側面に当たる風量を増加することができ、冷却効率を高めることができる。また、冷却装置の設置場所を、柱上変圧器１の上部にした場合は、柱上変圧器１上部に通風管１３を取り付ける。

本発明の第４実施形態を図４に基づいて説明する。図４に示すように冷却装置２は、複数個の送風ファン４と複数個の電動機５、複数の電動機５を保持するフレーム６、柱上変圧器１に取り付けられた温度検出センサ７、温度検出センサ７が検出した温度情報に対応して電動機５の動作を制御する制御装置８を備えて構成される。複数個の送風ファン４及び電動機５を有するため、１つの送風ファン４又は電動機５が故障しても、全ての冷却機能が失われることを防ぐことができる。

以上説明したように本発明の冷却装置は、送風ファンに雨水がかかることを防止する水受け、水受けに溜まった雨水をフレームの外に排水する水抜き、送風ファンが発生させる気流を整流させる空気流整流装置を省くことで冷却装置を軽量化できるので、取付金具への負荷や作業者の作業負担を軽減できる。

また、温度センサが検出した温度情報に対応する制御装置又は過去の実績を基にした外部からの指令を受ける通信機能を有する制御装置によって電動機に接続した送風ファンの動作を制御して冷却することで、過負荷運転による発熱で柱上変圧器を構成する絶縁物や絶縁油の温度が過度に上昇することを確実に抑え、そのうえ、冷却が不要な時には電動機の動作を停止することにより、無駄な電力消費を抑えることができる。

さらに、冷却装置に円筒状の通風管を設置することで送風ファンが発生する気流が逸れることなく柱上変圧器に当たり冷却効果を高めることができる。しかも、複数個の電動機と送風ファンをフレームに取り付けることで１つの電動機又は送風ファンが故障した場合でも、冷却機能を完全に失うことを防ぐことができる。

柱上変圧器に利用可能である。

１・・・柱上変圧器、２・・・冷却装置、３、１４・・・気流、４・・・送風ファン、
５・・・電動機、６・・・フレーム、７・・・温度検出センサ、８・・・制御装置、
９・・・絶縁油、１０・・・取付金具、１１・・・電柱、１２・・・通信線、
１３・・・通風管

Claims (4)

1. 配電系統の電柱上に設置されている柱上変圧器おいて、その上部または下部に設置可能なフレームと前記フレームに取り付けられる電動機と、前記電動機に直結した送風ファン及び、前記柱上変圧器に取り付けられた温度検出センサと、前記温度検出センサが検出した温度情報に対応して前記電動機の動作を制御する制御装置よって構成したことを特徴とする柱上変圧器の冷却装置。
2. 配電系統の電柱上に設置されている柱上変圧器おいて、その上部または下部に設置可能なフレームと、前記フレームに取り付けられる電動機と、前記電動機に直結した送風ファン、外部から前記電動機の動作指示を受ける通信機能を有した制御装置によって構成したことを特徴とする柱上変圧器の冷却装置。
3. 前記柱上変圧器の胴部外径の１１０％以内で拡大した外径を有する円筒状の通風管を、当該柱上変圧器の上部または下部を囲繞するように、前記送風ファンの上または下に取り付けて構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の柱上変圧器の冷却装置
4. 前記電動機及び前記送風ファンを複数個前記フレームに取り付けて構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の柱上変圧器の冷却装置

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