JP4136304B2 - 自然冷却式変圧器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放熱器が変圧器本体とは別に設置された自然冷却式変圧器に関し、特に、放熱器を介して循環する絶縁媒体が逆流することのない自然冷却式変圧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の自然冷却式変圧器の構成を示す断面図である。自然冷却式変圧器は、絶縁媒体が充填された変圧器本体１と、この変圧器本体１とは別置の放熱器２と、変圧器本体１および放熱器２の上部同士，下部同士をそれぞれ連通させる上部配管３，下部配管４とにより構成されている。変圧器本体１にはＳＦ₆ ガスよりなる絶縁媒体が充填され、その絶縁媒体を変圧器本体１から上部配管３、放熱器２、下部配管４の順に自然に循環させ、変圧器本体１の中身を冷却している。なお、上部配管３の外周は、断熱材１７でもって覆われている。
【０００３】
図４において、変圧器本体１が運転されることによってその内部の絶縁媒体が温められてガス密度が低下して軽くなる。それによって、絶縁媒体が上部配管３内を自然に上昇して放熱器２に達する。放熱器３は、絶縁媒体の熱を外部に放出するので、絶縁媒体が冷やされることによりガス密度が高まり重くなるので、絶縁媒体が下部配管４を自然に下降するようになる。変圧器本体１内に戻って来た絶縁媒体は再びその変圧器本体１によって温められ、以下、絶縁媒体は、変圧器本体１から上部配管３、放熱器２、下部配管４の順に自然循環し、変圧器本体１が冷却されている。上部配管３の断熱材１７は、絶縁媒体が逆流するのを防ぐためのものである。すなわち、変圧器本体１の運転が停止しているときは絶縁媒体の循環も止まっているが、周囲の気象条件によっては上部配管３外周の温度が変圧器本体１のそれより冷える場合がある。上部配管３内の絶縁媒体が冷やされると、その部分のガス密度が高くなり重くなるので絶縁媒体が変圧器本体１側へ流れ始める。絶縁媒体は、一旦その方向に流れが形成されると、その方向に流れ続けるという性質を持っているので、絶縁媒体が変圧器本体１から下部配管４を介して放熱器２側へ流れ、さらに、放熱器２から上部配管３へ流れるという逆流が起きる可能性がある。絶縁媒体が逆流している状態で変圧器が運転されると、冷却効率が極端に低下して変圧器本体１の温度が異常に上昇して運転が不可能になる。
【０００４】
なお、変圧器本体１の運転中に絶縁媒体が順方向に流れている場合は、上部配管３が冷やされても絶縁媒体が逆流するということはない。上記の現象は、あくまでも変圧器の運転が停止され、変圧器本体１や上部配管３、放熱器２、下部配管４が同じ温度になるとともに絶縁媒体の流れが止まっているときに起きる現象である。しかも、その状態で上部配管３が冷却されたときに逆流が始まる。放熱器２や下部配管４の方だけが冷却された場合は、その絶縁媒体が下部配管４内を順方向に流れるだけなので逆流現象は起きない。
【０００５】
実際に逆流現象の起こり得るケースとしては、例えば、放熱器２が変圧器本体１より数メートル以上も高い位置に設置され、上部配管３や下部配管４が長い距離に渡って張られているような装置において、その変圧器の運転が一時停止された後、上部配管３が冷たい風を受けることなどにより冷却され、上部配管３内の絶縁媒体が、変圧器本体１内の絶縁媒体より冷えきってしまう場合である。なお、変圧器本体１と放熱器２とが同じ建物に覆われている場合は、上部配管３の絶縁媒体もそれらと同じ温度になるので、絶縁媒体の逆流現象は起きない。放熱器２が屋外や建屋などの屋上に設置され、上部配管３が何らかの気象条件により冷却された状態で変圧器の運転が開始されたときに絶縁媒体の逆流現象が起こり得る。上部配管３の外側が断熱材１７で覆われたことによって、上部配管３の外気が冷えても断熱材１７があるために、上部配管３内の絶縁媒体の温度が下がることがなく絶縁媒体が逆流しなくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の自然冷却式変圧器は、上部配管を断熱材で覆わねばならないという厄介さがあった。
すなわち、図４の説明で触れたように、変圧器本体１から放熱器２へ絶縁媒体を送る上部配管３は断熱材１７で覆わないと絶縁媒体に逆流が起こる可能性があった。しかも、実際に逆流現象の起こり得るのは上部配管３が長い距離に渡って張られている場合なので、断熱材１７で覆う作業も大変でありコストもかかっていた。
【０００７】
この発明の目的は、上部配管を断熱材で覆う必要のない自然冷却式変圧器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、絶縁媒体が充填された変圧器本体と、この変圧器本体とは別置の放熱器と、前記変圧器本体および前記放熱器の上部同士，下部同士をそれぞれ連通させる上部配管，下部配管とにより構成され、前記絶縁媒体を変圧器本体から上部配管、放熱器、下部配管の順に循環させてなる自然冷却式変圧器において、前記絶縁媒体に直流電界をかけることによって前記上部配管内の絶縁媒体の放熱器側への流れを形成する電気流体力学ポンプを前記上部配管に介装するとともに、前記直流電界を形成するための電圧を前記電気流体力学ポンプに印加する直流電源を設け、かつ、電気流体力学ポンプに電圧を印加する制御として、運転を停止させていた前記自然冷却式変圧器を起動させる直前に電気流体力学ポンプに電圧を印加するとともに、前記自然冷却式変圧器の運転中においては放熱器の温度と変圧器本体の上部配管側の出口の温度との差が予め設定された裕度以下であるときに電気流体力学ポンプに電圧を印加するようにするとよい。それによって、電気流体力学ポンプが上部配管内の絶縁媒体を放熱器へ流すので絶縁媒体の逆流が起きなくなり、上部配管を断熱材で覆う必要がなくなる。
かかる構成において、前記電気流体力学ポンプが、リング状に形成された第１の電極と平板状に形成された第２の電極とを備えるとともに、前記直流電源でもって第１の電極と第２の電極との間に電圧が印加されることにより第１の電極の中心部を流れる絶縁媒体の流れを形成し、これにより前記上部配管内の絶縁媒体の放熱器側への流れを形成するものであるようにしてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施例に基づいて説明する。図１は、この発明の実施例にかかる自然冷却式変圧器の構成を示す側面図である。断熱材の代わりにＥＨＤポンプ５（Ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｐｕｍｐ、すなわち、電気流体力学ポンプの略語）が上部配管３に介装されている。ＥＨＤポンプ５は、絶縁媒体に直流電界をかけることによって絶縁媒体の流れを放熱器２側へ形成するものである。図１のその他は、図４の従来の構成と同じであり、従来と同じ部分は同一参照符号を付けることによって詳細な説明は省略する。
【００１０】
図２は、図１のＥＨＤポンプ５の構成を示す断面図である。上部配管３の途中にＥＨＤポンプ５の容器６が介装され、容器６内に電極７，８が図示されていない支えを介して配されている。電極７がリング状に形成され、電極８は平板である。電極７，８は直流電源９に接続されている。直流電源９でもって電極７，８間に電圧を印加すると、その電界によって絶縁媒体１２がイオン化され、帯電電荷が発生する。この帯電電荷が電界によって流れを形成し、それにともなって、絶縁媒体１２が矢印１１のように電極７の中心部を上方へ流れるようになる。それによって、絶縁媒体１２が矢印１０のように上方へ流れ、上部配管３内に絶縁媒体１２の流れが形成される。したがって、上部配管３を断熱材で覆う必要がなくなり、製作コストを低減することができる。
【００１１】
図３は、この発明の異なる実施例にかかる自然冷却式変圧器の構成を示す側面図である。自然冷却式変圧器が、絶縁油よりなる絶縁媒体が充填された変圧器本体１５の上部両側にそれぞれ上部配管１３が接続され、その先にＥＨＤポンプ５を介して放熱器１４が接続されている。放熱器１４の下部はそれぞれ両側の下部配管１６を介して変圧器本体１５の下部に接続されている。図３のその他は、図１の構成と同じである。この場合の絶縁媒体は液体であるが、ＥＨＤポンプ５は気体の絶縁媒体と同様に液体にも作用し絶縁媒体の流れを形成する。したがって、この場合も、上部配管３を断熱材で覆う必要がなくなり、製作コストを低減することができる。
【００１２】
なお、前述されたように、自然冷却式変圧器の運転中は絶縁媒体が逆流することがないので、ＥＨＤポンプに電圧を印加する必要はない。運転停止させていた自然冷却式変圧器を起動させる直前にＥＨＤポンプに電圧を印加すればよい。したがって、ＥＨＤポンプによって常時電力が消費されることはなく、電力は殆ど必要とされない。
【００１３】
また、絶縁媒体の逆流が発生するのは放熱器２と変圧器本体１との温度差がなく、かつ、上部配管３が冷却された場合であることから、放熱器２の温度を温度センサーで測定し、その温度と変圧器本体１の上部配管３側出口の温度との差が所定の裕度以下，例えば数℃以下であるときにＥＨＤポンプ５に電圧を印加するようにしてもよい。前述のような運転停止させていた自然冷却式変圧器を起動させる直前にＥＨＤポンプ５に電圧を印加する構成に加えて、自然冷却式変圧器の運転中において上述のような放熱器・変圧器本体間温度差によりＥＨＤポンプ５への電圧印加を制御する構成を適用すれば、例えば、放熱器２と変圧器本体１との温度差がほとんどないような低負荷運転中において屋外に配設された上部配管３が何らかの気象条件により冷却されることにより絶縁媒体の正常な流れが形成されないような場合に、放熱器２と変圧器本体１との温度差が所定の裕度以下であるという条件でＥＨＤポンプ５に電圧を印加するような制御が行われることにより、絶縁媒体の正常な流れが形成され、絶縁媒体の逆流の発生が防止され、正常な運転を維持することができるようになる。
【００１４】
また、ＥＨＤポンプは、図２の構成に限定されるものではなく、気体や液体よりなる絶縁媒体に直流電界をかける構成とすることによってその絶縁媒体に流れを形成することができる。
【００１５】
【発明の効果】
この発明は前述のように、絶縁媒体に直流電界をかけることによって絶縁媒体の流れを形成する電気流体力学ポンプが上部配管に介装されてなるようにすることによって、上部配管を断熱材で覆う必要がなくなり製作コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例にかかる自然冷却式ガス絶縁変圧器の構成を示す側面図
【図２】図１のＥＨＤポンプの構成を示す断面図
【図３】この発明の異なる実施例にかかる自然冷却式ガス絶縁変圧器の構成を示す側面図
【図４】従来の自然冷却式ガス絶縁変圧器の構成を示す側面図
【符号の説明】
１：変圧器本体、２：放熱器、３：上部配管、４：下部配管、５：ＥＨＤポンプ

Claims (2)

1. 絶縁媒体が充填された変圧器本体と、この変圧器本体とは別置の放熱器と、前記変圧器本体および前記放熱器の上部同士，下部同士をそれぞれ連通させる上部配管，下部配管とにより構成され、前記絶縁媒体を変圧器本体から上部配管、放熱器、下部配管の順に循環させてなる自然冷却式変圧器において、前記絶縁媒体に直流電界をかけることによって前記上部配管内の絶縁媒体の放熱器側への流れを形成する電気流体力学ポンプを前記上部配管に介装するとともに、前記直流電界を形成するための電圧を前記電気流体力学ポンプに印加する直流電源を設け、かつ、電気流体力学ポンプに電圧を印加する制御として、運転を停止させていた前記自然冷却式変圧器を起動させる直前に電気流体力学ポンプに電圧を印加するとともに、前記自然冷却式変圧器の運転中においては放熱器の温度と変圧器本体の上部配管側の出口の温度との差が予め設定された裕度以下であるときに電気流体力学ポンプに電圧を印加するようにしたことを特徴とする自然冷却式変圧器。
2. 請求項１に記載の自然冷却式変圧器において、前記電気流体力学ポンプが、リング状に形成された第１の電極と平板状に形成された第２の電極とを備えるとともに、前記直流電源でもって第１の電極と第２の電極との間に電圧が印加されることにより第１の電極の中心部を流れる絶縁媒体の流れを形成し、これにより前記上部配管内の絶縁媒体の放熱器側への流れを形成するものであることを特徴とする自然冷却式変圧器。

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