JP7501162B2

JP7501162B2 - 油入変圧器

Info

Publication number: JP7501162B2
Application number: JP2020114662A
Authority: JP
Inventors: 陽神谷
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2024-06-18
Anticipated expiration: 2040-07-02
Also published as: JP2022012662A

Description

本発明は、油入変圧器に関し、特に、容器内に収容される絶縁油によって冷却される油入変圧器に関する。

変圧器は、電磁誘導を利用して交流電力の電圧を変換する機器であり、磁気回路を構成する鉄心と、電気回路を構成する巻線とが容器内に収容されて構成される。このような変圧器としては、特許文献１に開示されるように、鉄心及び巻線を容器に収容し、容器に絶縁油を充填したものが知られている。

特許文献１の変圧器は、容器の外部に冷却装置が設けられている。冷却装置は、扁平な袋状をなす複数の冷却用パネルと、冷却用パネルの下方から上方に向かって送風冷却する冷却扇とを備えている。冷却用パネルは、厚さ方向と、幅方向との２方向に並べて配置され、厚さ方向に並べた複数の冷却用パネルを１つの群とした場合、幅方向に４つの群をなして設置されている。そして、４つの群をなす冷却用パネルを前記幅方向から挟む位置には、一対の風ガイドが上下に亘って設けられ、冷却扇からの送風を冷却用パネルに沿って上方に導いている。

実開昭６２－２３４２７号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、複数の冷却用パネルにおける隣り合う群の間に、冷却扇からの送風が流れ易くなり、冷却用パネルの厚さ方向両面に流れる送風が少なくなって冷却効率が低下する、という問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、冷却効率を高めることができる油入変圧器を提供することを目的の一つとする。

本発明における一態様の油入変圧器は、巻線、磁心及び絶縁油を収容する容器と、前記容器の外部に設けられて前記絶縁油を冷却する冷却装置と、を備えた油入変圧器であって、前記冷却装置は、上下方向に向けられた状態で複数並設され、内部に前記絶縁油が流れる複数の冷却用パネルと、前記冷却用パネルの下部から上方に向かって送風する送風装置と、前記冷却用パネルの近傍に配設される送風調整体とを備え、前記冷却用パネルの厚さ方向を第１方向、該第１方向に対し上から見て直交する方向を第２方向とし、前記冷却用パネルは、前記第１方向に複数並べられて冷却ユニットを形成し、該冷却ユニットが前記第２方向に複数並べられ、前記送風調整体は、前記冷却ユニットの前記第１方向にて外方に向かう前記送風装置の送風を前記冷却ユニットの前記第１方向両側にガイドする第１ガイド部材と、前記第２方向に隣り合う前記冷却ユニットの間に向かう前記送風装置の送風を前記冷却用パネルの前記第１方向両面に沿う方向にガイドする第２ガイド部材とを備え、前記第２ガイド部材は、前記送風装置の上端より上方であって、前記冷却用パネルの下端より下方の空間に配設されることを特徴とする。

本発明によれば、第１ガイド部材を設けたので、冷却ユニットにおける第１方向両側から外部に向かって風が流出することを防止することができる。また、第２ガイド部材を設けたので、隣り合う冷却ユニットの間に風が流れることを抑制することができる。これにより、各ガイド部材によって、冷却用パネルの両面に沿って流れる風量を増やすことができ、冷却装置での冷却効率上昇を図ることができる。

本実施の形態に係る油入変圧器を模式的に示した縦断面図である。図２Ａは、冷却装置の概略斜視図であり、図２Ｂは、送風調整体の概略斜視図である。図３Ａは、冷却装置の縦断面図であり、図３Ｂは、冷却装置の部分正面図である。図４Ａは、従来例の冷却装置の図３Ａと同様の断面図であり、図４Ｂは、従来例の冷却装置の図３Ｂと同様の正面図である。変形例に係る冷却装置の図３Ｂと同様の正面図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る油入変圧器について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る油入変圧器を模式的に示した縦断面図である。図１に示すように、油入変圧器１は、磁気回路を構成する磁心２と、磁心２に巻回されて電気回路を構成する巻線３とを備え、商用交流電源等から所定周波数の交流電力が供給される。また、油入変圧器１は、磁心２及び巻線３を収容する容器１０を備えている。

容器１０内には、磁心２及び巻線３の冷却効果や絶縁強度を高めるため、絶縁液体として絶縁油Ｌが収容（充填）されている。絶縁油Ｌの液面Ｌ１は、磁心２及び巻線３の最上端位置より高い位置に設定され、磁心２及び巻線３の全てが絶縁油Ｌに浸漬した状態となっている。

油入変圧器１にあっては、容器１０の外部において、上部配管２１、下部配管２２、冷却装置２３及び循環装置２４を備えている。上部配管２１の一端部は、容器１０の上方に接続され、下部配管２２の一端部は、容器１０の上方に接続されている。そして、上部配管２１及び下部配管２２の他端部は冷却装置２３にそれぞれ接続され、上部配管２１の中途に循環装置２４が設けられている。

循環装置２４は、送油ポンプ等によって構成され、上部配管２１を介して容器１０内から絶縁油Ｌを吸い込み、吸い込んだ絶縁油Ｌを冷却装置２３及び下部配管２２を経て容器１０に戻している。言い換えると、循環装置２４の駆動によって絶縁油Ｌが容器１０、上部配管２１、循環装置２４、冷却装置２３、下部配管２２、容器１０の順に送出されて、装置内で循環される（図１中の矢印参照）。この循環にて、磁心２及び巻線３からの発熱によって加熱された絶縁油Ｌが冷却装置２３で冷却されるようになる。なお、絶縁油Ｌの循環は、絶縁油Ｌの温度変化を利用した自然循環としてもよく、この場合には循環装置２４を省略した構成としてもよい。要するに、循環装置２４は必須ではなく、用いない場合もある。

続いて、冷却装置２３の構成について説明する。ここで、以下の説明においては、各図において矢印で示したＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を基準に説明する。以下の実施の形態では、Ｘ方向、Ｙ方向が水平方向と平行となり、Ｚ方向が鉛直方向と平行になるが、これらの方向は実施の形態と同様の機能を発揮し得る限りにおいて変更してもよい。

図２Ａは、冷却装置の概略斜視図であり、図２Ｂは、送風調整体の概略斜視図である。図２Ａに示すように、冷却装置２３は、複数の冷却用パネル３０と、複数の冷却用パネル３０の下方（－Ｚ側）に設けられる送風装置３１（図３Ａ参照、図２では不図示）及び送風調整体３２とを備えている。

冷却用パネル３０は、上下方向（Ｚ方向）に向けられた状態で複数並設されている。冷却用パネル３０は、上下に細長い略長方形状をなし、内部に絶縁油Ｌが流れる空間を形成可能な袋状に形成されている。

冷却用パネル３０においては厚さ方向が第１方向とされ、該第１方向は、本実施の形態ではＹ方向と平行に設定される。また、冷却用パネル３０において、第１方向に対し上から見て直交する方向、すなわちＸ方向と平行となる方向が第２方向に設定される。

冷却用パネル３０は、Ｙ方向に複数並べられて冷却ユニット３４を形成する。そして、冷却装置２３において、冷却ユニット３４がＸ方向に複数並べて配置されている。

各冷却ユニット３４は、該冷却ユニット３４を形成する複数の冷却用パネル３０それぞれの上端側に接続される上部流路３５及び下端側に接続される下部流路３６を備えている。上部流路３５は上部配管２１（図１参照）に、下部流路３６は下部配管２２（図１参照）に集合管等（不図示）を介して接続されている。よって、各冷却ユニット３４では、容器１０（図１参照）内の絶縁油Ｌが上部配管２１から上部流路３５を経て複数の冷却用パネル３０に流れ込み、下部流路３６及び下部配管２２を通じて容器１０内に戻される。

図３Ａは、冷却装置の縦断面図であり、図３Ｂは、冷却装置の部分正面図である。なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、図示の簡略化のために構成の一部を省略している。送風装置３１は、複数の冷却ユニット３４の直下位置それぞれに設けられ、冷却用パネル３０の下部から上方に向かって送風する。送風装置３１は、具体的な構成の図示を省略するが、軸流ファンとすることが例示でき、Ｘ方向の幅が冷却用パネル３０のＸ方向の幅に応じた大きさに設けられている。

図２Ｂに戻り、送風調整体３２は、枠状をなす第１ガイド部材４１と、第１ガイド部材４１の内側に設けられる複数の第２ガイド部材４２を備えている。

第１ガイド部材４１は、Ｚ方向（上下方向）から見て長方形状に形成されて該Ｚ方向に開通する枠状に形成されている。第１ガイド部材４１は、Ｘ方向両側を形成する一対の短壁４３と、Ｙ方向両側を形成する一対の長壁４４とを備え、一連の閉ループをなすように形成される。

第１ガイド部材４１の内部には、全ての冷却ユニット３４の下端側が収容される。これにより、図３Ａに示すように、各冷却ユニット３４の下端側がＹ方向両側から第１ガイド部材４１の長壁４４で覆われた状態となる。また、第１ガイド部材４１は、上下方向にて送風装置３１と冷却用パネル３０との間を跨ぐ位置に設けられる。

第１ガイド部材４１の長壁４４には、該長壁４４の下端から内方に向かう内方壁４５が設けられ、長壁４４と内方壁４５とでＬ字状の断面形状に形成されている。

図２Ｂに示すように、各第２ガイド部材４２は、第１ガイド部材４１の一対の長壁４４の間を連結するようＹ方向に延出し、該長壁４４に固定される。

図３Ｂに示すように、第２ガイド部材４２は、Ｘ方向に隣り合う冷却ユニット３４の間それぞれに設けられている。第２ガイド部材４２のＸ方向の幅は、隣り合う冷却ユニット３４の間の隙間のＸ方向の幅より大きく形成される。第２ガイド部材４２は、送風装置３１の上端より上方であって、冷却用パネル３０の下端より下方の空間に配設される。第２ガイド部材４２は、一対の傾斜板４２ａを備えた形状に設けられ、例えばアングル部材によって構成することができる。言い換えると、一対の傾斜板４２ａは、各下端が相互に連結され、該下端から上端に向かって次第にＸ方向に離れる方向に傾斜している。

ここで、実施の形態の冷却装置による送風の流れについて、図４に示す従来例と対比して説明する。図４Ａは、従来例の冷却装置の図３Ａと同様の断面図であり、図４Ｂは、従来例の冷却装置の図３Ｂと同様の正面図である。なお、図４の従来例は、本実施の形態の冷却装置２３における送風調整体３２を省略した構成であり、本実施の形態と共通する構成については、同一の符号を付して説明する。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、従来例の構成においても、送風装置３１から上方の冷却ユニット３４に向かって送風する。このとき、従来例は、図４Ａに示すように、冷却ユニット３４のＹ方向両側から外部に向かって流出する風量が増大し、Ｙ方向に隣り合う冷却用パネル３０の間に流れ込む風量が減少し易くなる。また、従来例では、図４Ｂに示すように、Ｘ方向に隣り合う冷却ユニット３４の間に流れ込む風量が増大し、冷却用パネル３０のＹ方向両面に沿って流れる風量が減少し易くなる。

これに対し、本実施の形態では、図３Ａに示すように、Ｙ方向にて冷却ユニット３４の外方に向かう送風装置３１の送風が第１ガイド部材４１によって遮られる。そして、第１ガイド部材４１は遮った送風を冷却ユニット３４のＹ方向両側に沿うようにガイドし、冷却ユニット３４におけるＹ方向両側にて隣り合う冷却用パネル３０の両面に沿って送風が流れるようになる。言い換えると、従来例にて冷却ユニット３４の外部に向かって流出していた風が、本実施の形態では冷却用パネル３０の間を流れるようになる。

また、本実施の形態では、図３Ｂに示すように、Ｘ方向に隣り合う冷却ユニット３４の間に向かう送風装置３１の送風が第２ガイド部材４２によって遮られる。そして、第２ガイド部材４２は遮った送風を冷却用パネル３０側、具体的には、冷却用パネル３０のＹ方向両面に沿う方向にガイドする。言い換えると、従来例にてＸ方向に隣り合う冷却ユニット３４の間に流れていた風が、本実施の形態ではＹ方向に隣り合う冷却用パネル３０の間を流れるようになる。

以上のように、本実施の形態によれば、第１ガイド部材４１によって、冷却ユニット３４におけるＹ方向両側から外部への風の流出を防止でき、更には、第２ガイド部材４２によって、Ｘ方向に隣り合う冷却ユニット３４の間への風の流れを抑制できる。そして、それらの風の流れを、冷却用パネル３０におけるＹ方向両側の広い面に沿うようにガイドして該冷却用パネル３０に沿って流れる風量を増やすことができ、冷却装置２３での冷却効率上昇を図ることができる。

また、第１ガイド部材４１が送風装置３１と冷却用パネル３０における下端側の一部領域に跨り、第１ガイド部材４１が冷却用パネル３０の上下方向全体を覆うことなく、外部への風の流出を規制している。これにより、冷却効率の向上を実現しつつ、第１ガイド部材４１としての使用材料を抑制でき、軽量化、組み立て作業の容易化を図ることができる。

また、送風調整体３２にて、枠状の第１ガイド部材４１に複数の第２ガイド部材４２を固定しており、部品としての一体化を通じて、組み立てや取り扱いの容易化を図ることができる。

また、第２ガイド部材４２を一対の傾斜板４２ａによって形成することで、Ｘ方向に隣り合う冷却ユニット３４の間に流れないように遮った風の圧損を抑制しつつ、冷却用パネル３０側にガイドすることができる。

また、第２ガイド部材４２が送風装置３１の上端より上方であって、冷却用パネル３０の下端より下方の空間に配設され、送風装置３１からの送風を冷却用パネル３０側に良好にガイドすることができる。

また、本実施の形態では、第２ガイド部材４２で遮られる隙間を介して複数の冷却ユニット３４がＸ方向に並設されるので、冷却装置２３がＸ方向に大型化することを抑制しつつ送風装置３１の送風がＸ方向にて無駄に流出することを防止できる。これにより、冷却装置２３の省スペース化に対応できる上、冷却効率の向上を図ることができる。

本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

本実施の形態では、本発明を油入変圧器１に適用した構成について説明したが、上述した作用効果が得られるのであれば、他の静止誘導電器に適用することも可能である。

なお、上記実施の形態にて図示した内容は、上述した作用効果を発揮できれば、磁心２や巻線３、容器１０、冷却用パネル３０、第１ガイド部材４１、第２ガイド部材４２の形状等について変更してもよい。

また、送風装置３１の設置位置、設置数は、上記実施の形態と同様の機能を得られるのであれば変更してもよく、例えば、図５の変形例に示す構成としてもよい。図５は、変形例に係る冷却装置の図３Ｂと同様の正面図である。図５の変形例では、２つの冷却ユニット３４に対し、１つの送風装置３１を設置し、上記実施の形態と比べて送風装置３１のＸ方向の幅を拡大している。そして、図５では、２つの冷却ユニット３４の間に、送風装置３１の中心位置が配置されるので、送風装置３１の中心の真上に第２ガイド部材４２が配置される。かかる変形例に構成によっても、第２ガイド部材４２によって、Ｘ方向に隣り合う冷却ユニット３４の間への風の流れを抑制して冷却効率上昇を図ることができ、また、送風装置３１の設置数削減を図ることもできる。

１油入変圧器
２磁心
３巻線
１０容器
２３冷却装置
３０冷却用パネル
３１送風装置
３２送風調整体
３４冷却ユニット
４１第１ガイド部材
４２第２ガイド部材
４２ａ傾斜板
Ｌ絶縁油

Claims

巻線、磁心及び絶縁油を収容する容器と、前記容器の外部に設けられて前記絶縁油を冷却する冷却装置と、を備えた油入変圧器であって、
前記冷却装置は、上下方向に向けられた状態で複数並設され、内部に前記絶縁油が流れる複数の冷却用パネルと、前記冷却用パネルの下部から上方に向かって送風する送風装置と、前記冷却用パネルの近傍に配設される送風調整体とを備え、前記冷却用パネルの厚さ方向を第１方向、該第１方向に対し上から見て直交する方向を第２方向とし、
前記冷却用パネルは、前記第１方向に複数並べられて冷却ユニットを形成し、該冷却ユニットが前記第２方向に複数並べられ、
前記送風調整体は、前記冷却ユニットの前記第１方向にて外方に向かう前記送風装置の送風を前記冷却ユニットの前記第１方向両側にガイドする第１ガイド部材と、前記第２方向に隣り合う前記冷却ユニットの間に向かう前記送風装置の送風を前記冷却用パネルの前記第１方向両面に沿う方向にガイドする第２ガイド部材とを備え、
前記第２ガイド部材は、前記送風装置の上端より上方であって、前記冷却用パネルの下端より下方の空間に配設されることを特徴とする油入変圧器。
前記第１ガイド部材は、複数の前記冷却ユニットを前記第１方向から覆いつつ、上下方向にて前記送風装置と前記冷却用パネルとの間を跨ぐ位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の油入変圧器。
前記第２ガイド部材は、前記第２方向に隣り合う前記冷却ユニットの間にて前記第１ガイド部材に固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の油入変圧器。
前記第２ガイド部材は、下端が相互に連結され、該下端から上端に向かって次第に離れる一対の傾斜板を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の油入変圧器。