JP2019057631A - 液冷式電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で済ませながら、地震発生時などにおける液面の揺動の防止効果に優れたものとする。【解決手段】実施形態に係る液冷式電気機器は、収納容器内に、機器本体が収納されると共に、前記機器本体の絶縁及び冷却のための冷却液が収納されるものにあって、前記収納容器内の冷却液の表面部分に位置して、前記冷却液の液面の上下方向の揺動に対応可能な所定の高さ寸法を有し内部が複数区画に仕切られた格子板状をなす波打ち抑制板を設けている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、液冷式電気機器に関する。

液冷式電気機器、例えば高電圧受配電設備用の油入変圧器においては、収納容器（収納容器）内に、変圧器本体を絶縁油と共に収納して構成されるものが知られている。ところで、例えば地震の発生時には、収納容器内において、液面（油面）が揺動し、充電部が露出して絶縁破壊に至る虞がある。そこで、従来では、収容容器の上部に、ほぼ全面を閉鎖するように仕切板を設けることにより、油面の揺動を押さえることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６２−１６０５２３号公報

上記した特許文献１では、仕切板に、故障や事故時に仕切板の下で発生した圧力を放出するための放圧板を設けたり、油温の変化に伴う絶縁油の体積変化を吸収する他の連通口を設けたりしていた。或いは、仕切板を２分割して夫々の仕切板を、ヒンジにより上下方向に開閉可能に設け、仕切板の開閉により、圧力変動を吸収する構成が採用されていた。
そのため、仕切板自体の構成が比較的複雑なものとなっていた。

そこで、比較的簡単な構成で済ませながら、地震発生時などにおける液面の揺動の防止効果に優れる液冷式電気機器を提供する。

実施形態に係る液冷式電気機器は、収納容器内に、機器本体が収納されると共に、前記機器本体の絶縁及び冷却のための冷却液が収納されるものにおいて、前記収納容器内の冷却液の表面部分に位置して、前記冷却液の液面の上下方向の揺動に対応可能な所定の高さ寸法を有し内部が複数区画に仕切られた格子板状をなす波打ち抑制板を設けている。

一実施形態を示すもので、油入絶縁変圧器の全体構成を概略的に示す縦断正面図 波打ち抑制板の構成を概略的に示す斜視図 実施形態の波打ち抑制板の作用を仕切りのない比較例のものと比較しながら説明するための縦断面図

以下、高電圧受配電設備用の油入絶縁変圧器に適用した一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る液冷式電気機器としての油入絶縁変圧器１の全体構成を概略的に示している。この油入絶縁変圧器１は、例えば金属製の収納容器２内に、機器本体としての変圧器本体３を収納して構成される。前記収納容器２は、図１でやや横長の矩形箱状に構成され、密閉されるようになっている。この収納容器２は、接地電位とされる。

前記変圧器本体３は、鉄心４に、例えば３個のコイル５を装着してなる周知構成を備えている。コイル５はモールドコイルから構成されている。詳しく図示はしないが、前記鉄心４は、図１で左右方向に延びる上ヨーク部４ａと下ヨーク部４ｂとの間に、上下方向に延びてそれらに連結される３本のレグ部を備えて構成されている。前記コイル５は、各レグ部に巻装されている。前記鉄心４は、例えば珪素鋼板を材料とした複数の金属薄板を積層して構成され、その上ヨーク部４ａは、例えば鋼材からなる上部クランプ６により締め付け固定されている。同様に、下ヨーク部４ｂは、下部クランプ７により締め付け固定されている。上部クランプ６（上ヨーク部４ａ）には、各コイル５の上端面を下方に押え付けるための複数個の押圧部材８が設けられている。

前記収納容器２の上壁部には、変圧器本体３（各コイル５）と外部とを電気的に接続するための複数個（１個のみ図示）のブッシング９が、該上壁部を上下に貫通するように設けられている。ブッシング９の内部側の接続端子と、前記各コイル５の端子とが、接続ケーブル１０により接続されている。尚、前記変圧器本体３の上部クランプ６と、収納容器２の上壁部との間には、上下方向に延びる複数本のシャフト１１が、それらを上下に接続するように設けられている。

そして、前記収納容器２内には、前記変圧器本体３全体が浸されるように、冷却液としての絶縁油（例えば鉱油）１２が、天井部近くまで充填されている。図１には、絶縁油１２の油面（液面）の高さ位置を符号Ｓで示している。このとき、前記変圧器本体３のコイル５の外周部や、接続ケーブル１０の接続部分等は、高電圧となる充電部とされるが、それら充電部全体が絶縁油１２により浸されて、絶縁が図られた状態とされる。尚、前記鉄心４及び上下部のクランプ６、７は、収納容器２と共に接地電位に接続されている。

さて、本実施形態の油入絶縁変圧器１にあっては、収納容器２内の絶縁油１２の表面（油面Ｓ）部分に位置して、絶縁油１２の波打ちを抑制するための波打ち抑制板１３が設けられる。以下、この波打ち抑制板１３について、図２及び図３も参照して述べる。図２に示すように、波打ち抑制板１３は、外縁部が、所定の高さ寸法Ｈを有した薄板から四角形の枠状、言い換えれば上下両面が開口した上下に薄型の矩形箱状に構成されている。これと共に、波打ち抑制板１３の内部は、同じ高さの薄板で、縦横に複数の区画（ブロック）１３ａに仕切られた格子板状をなしている。本実施形態では、この波打ち抑制板１３は、電気絶縁材料であって、冷却液である絶縁油１２よりも比重の小さい材料、例えばプラスチックから構成されている。

この波打ち抑制板１３の外形寸法は、収納容器２の内部に対応した大きさ、つまり収納容器２の上部空間に、周囲に僅かな隙間を残して嵌り込む（収容可能な）大きさとされている。またこの実施形態では、波打ち抑制板１３の内部は、例えば横方向に５分割に区画され、前後方向に３分割に区画されている。波打ち抑制板１３の高さ寸法Ｈは、絶縁油１２の油面Ｓの上下方向の揺動に対応可能な所定の高さ寸法とされている。

即ち、図３の上段に示すように、例えば地震の発生時に、収納容器２の内部で最大で傾斜角度θの油面Ｓの揺動が発生したとしても、油面Ｓが、波打ち抑制板１３の高さ寸法Ｈを乗り越えないものとされている。ちなみに、波打ち抑制板１３の寸法についての一例（具体例）を挙げておくと、図２に示すように、波打ち抑制板１３の幅寸法Ｗは約２００ｃｍ、奥行き（前後方向）寸法Ｄが約１２０ｃｍとされ、図３の上段に示すように、１つの区画１３ａの幅寸法Ｌが約４０ｃｍ（前後方向もほぼ同じ寸法）に構成されている。高さ寸法Ｈも、例えば約４０ｃｍ程度とされている。

この波打ち抑制板１３は、その外壁面部が、前記収納容器２の内壁面に対し、高さ方向のほぼ中間部に油面Ｓが位置されるように取付けられる。この場合、図示はしないが、収納容器２の内壁面に、絶縁材製のフック状の取付部材を複数設け、波打ち抑制板１３の外壁面部の被係止部を、それら取付部材に引っ掛けることにより、上下方向に位置決め状態に取付けられる。尚、波打ち抑制板１３が、絶縁油１２よりも比重の小さい材料からなるので、被係止部が取付部材から容易に外れるものであっても良い。

次に、以上の構成を備える油入絶縁変圧器１の作用・効果について述べる。上記構成の油入絶縁変圧器１は、収納容器２内に、変圧器本体３と共に絶縁油１２が収納されている。このとき、変圧器本体３のうち高電圧となる充電部全体が絶縁油１２に浸かっていることにより、良好な冷却性能及び絶縁性能を得ることができる。ここで、例えば地震の発生時には、収納容器２内において、絶縁油１２の油面Ｓが揺動し、充電部が露出するようなことがあると、絶縁破壊に至るなど絶縁上の問題が生ずる虞がある。

ところが、本実施形態では、収納容器２内の絶縁油１２の表面（油面Ｓ）部分に位置して波打ち抑制板１３が設けられている。この波打ち抑制板１３は、所定の高さ寸法Ｈを有し、内部が複数区画１３ａに仕切られた格子板状をなしている。そのため、地震などが発生した際に、その揺れの大きさに応じた角度で絶縁油１２の油面Ｓが上下に揺動するが、図３の上段に示すように、油面Ｓの上下方向の揺動は、仕切られた各区画１３ａ内で発生するようになる。

ここで、図３の下段に示したように、波打ち抑制板１３が存在しない場合を考えると、この状態では、収納容器２の全体の幅寸法Ｌ´は区画１３ａの幅寸法Ｌの約５倍（Ｌ´＝５Ｌ）であり、油面Ｓが最大角度θで揺動したとすると、油面Ｓの上下方向の高さ変動量ｄ´は、ｄ´＝（５Ｌ／２）ｔａｎθとなる。これに対し、図３の上段に示すように、仕切られた区画１３ａは、収納容器２全体に比べて、水平方向（横方向及び前後方向）の長さ寸法（幅寸法Ｌ）が小さいので、同じ角度θで揺動した場合でも、油面Ｓの揺動時の上下の高さの変動量ｄは、ｄ＝（Ｌ／２）ｔａｎθとなり、比較的小さく済む。これにより、油面Ｓの揺動を十分に小さく抑えることができるのである。

本実施形態では、従来例で述べたような仕切板を開閉可能に備えるもの等と異なり、波打ち抑制板１３自体が、比較的簡単な構成となり、この波打ち抑制板１３を、収納容器２内の絶縁油１２の油面Ｓ部分に設けるだけで済む。従って、本実施形態によれば、全体として比較的簡単な構成で済ませることができながら、地震発生時などにおける絶縁油１２の油面Ｓの揺動の防止効果に優れるものとなる。ひいては、地震の発生時に、収納容器２内において、油面Ｓが揺動して充電部が露出し、絶縁破壊に至るといったことを未然に防止することが可能となる。

また本実施形態では、波打ち抑制板１３を、電気絶縁材料から構成した。これにより、収納容器２内の波打ち抑制板１３の配置部分において、別途の絶縁手段を施さなくても済む。従って、絶縁手段を設けることに起因して全体が大型化してしまうことを、未然に防止することができる。言い換えれば、収納容器２ひいては油入絶縁変圧器１全体を小型で済ませることができる。

更に、特に本実施形態では、波打ち抑制板１３を、絶縁油１２よりも比重の小さい材料から構成した。これにより、仮に、地震による波打ち抑制板１３の取付部分の破損等が生じて、波打ち抑制板１３が収納容器２に支持されていない状態となった場合でも、波打ち抑制板１３は絶縁油１２の油面Ｓ部分に浮くようになる。このとき、絶縁油１２の膨張、収縮等により油面Ｓが上下に変動しても、波打ち抑制板１３を、油面Ｓに対して常に適切な位置に配置させることができる。従って、波打ち抑制板１３の位置の不良が発生することを未然に防止でき、安全性をより高めることができる。

尚、上記した実施形態では、冷却液として、鉱油を例にあげたが、鉱油以外の絶縁油全般や液体シリコーン、水等の冷却液であっても良い。冷却液を冷却するための放熱器を収納容器に添設して設けるようにしたものであっても良い。波打ち抑制板の材質としては、発泡プラスチック等のより軽いものであっても良い。波打ち抑制板に設ける区画としては、円や三角形などであっても良く、区画の数などについても種々の変形が可能である。波打ち抑制板を、収納容器の天井部から吊るすように設けても良く、或いは、最初から取付けずに液面上に浮かせて設けるようにしても良い。

その他、液冷式電気機器としては、変圧器に限らず、冷却液により機器本体の絶縁及び冷却を図るようにした電気機器全般に適用することもできる。以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は油入絶縁変圧器(液冷式電気機器）、２は収納容器、３は変圧器本体（機器本体）、１２は絶縁油（冷却液）、１３は波打ち抑制板、１３ａは区画を示す。

Claims (3)

1. 収納容器内に、機器本体が収納されると共に、前記機器本体の絶縁及び冷却のための冷却液が収納される液冷式電気機器において、
   前記収納容器内の冷却液の表面部分に位置して、前記冷却液の液面の上下方向の揺動に対応可能な所定の高さ寸法を有し内部が複数区画に仕切られた格子板状をなす波打ち抑制板を設けた液冷式電気機器。
2. 前記波打ち抑制板は、電気絶縁材料から構成されている請求項１記載の液冷式電気機器。
3. 前記波打ち抑制板は、前記冷却液よりも比重の小さい材料から構成されている請求項１又は２記載の液冷式電気機器。

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