JPH04179207A

JPH04179207A - ガス絶縁変圧器

Info

Publication number: JPH04179207A
Application number: JP30606690A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Togawa; 戸川　安信
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1990-11-14
Publication date: 1992-06-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はＳＦ６ガスのような絶縁ガスを絶縁および冷却
の媒体として用いたガス絶縁変圧器に関する。

（従来の技術）従来の油入変圧器に代わる不燃性の変圧器として絶縁油
の代りに不燃性の絶縁ガス（例えばＳＦ６ガス）を中身
本体の冷却および絶縁の媒体として用いるいわゆるガス
絶縁変圧器が３０ＭＶＡの容量まで実用化されており、
今後、更に適用容量の拡大か求められている。しかしな
がら、ガス絶縁変圧器は気体で中身本体を冷却するとい
う構造上、油入変圧器に比べ冷却特性か悪く、容量の拡
大のためにはこのような冷却特性の悪さを改浮しなけれ
ばならない。

冷却特性が劣る気体を用いて浦人変圧器並の冷却特性を
得るためには、できるたけ多量のガスを循環させる必要
がある。

従来の強制対流方式のガス絶縁変圧器の一例を第４図に
より説明する。

図に示すように鉄心１、およびこの鉄心１に巻回された
巻線２から成る中身本体をタンク３内に絶縁ガス４と共
に収納し、鉄心］や巻線２内に絶縁ガスを強制的に流す
ため、仕切板８て中身本体とタンク内面とを上下に区分
している。またタンク３の外部にはガス送風機６を介し
て絶縁ガス４の冷却器５が接続されており、冷却器５と
タンク３とは上下で上部冷却配管つと下部冷却配管］Ｏ
により接続され、ガス送風機６は上部冷却配管９の途中
に接続されている。

このような構造において、鉄心および巻線２の発熱部を
通過（７て温度上）１’、した絶縁ガス４はタンク３上
部から上部冷却配管９を経由して冷却器５に送られ、冷
却される。冷却器５を出た絶縁ガス４は下部冷却配管］
０を紅でタンク３ド部からタンク３内へ戻る。タンク３
下部からタンク３内へ送られた絶縁ガス４は鉄心１およ
び巻線２の下部から鉄心１および巻線２の内部へ導かれ
、これらを冷却し、再び上部冷却配管９を経由して冷却
器５へもどるというザイクルをくり返す。このような冷
却系統においてタンク３から上部冷却配管９へ入る部分
ではガス流が急激に縮小し、下部冷却配管１０からタン
ク３へ入る部分では逆にガス流が急激に拡大する。

このため、強制対流式のガス絶縁変圧器に使イつれるガ
ス送風機の送風量は１台当り３０ｍ３／ｍｉｎと油入変
圧器の送油ポンプの流１２０００１／ｍｉｎに比べ１５
倍も多い上、同し容量で比較するとガス送風機の台数は
油ポンプより多く必要となり、変圧器１台分としてみる
と流量は数十（ｊ″Ｓとなる。

（発明が解決しようとする課題）しかしなから、ガス送風機を多数台爪側けてガス流量を
増加しようとしても、冷却系の圧力損失か大きくなると
、台数増加の割にあゴ：り効宋か出ない。第５図はガス
送風機のＱ−Ｈ特性を示す特性図であるか、ガス循環系
の圧力損失（Ｈ）が４００ｍｍＡｇの時、送ガス量が３
０ｍ’／ｍｉｎである。ガス送風機の台数を増加させた
時、圧力損失か４　Ｃ）　Ｏｍｒｎ　Ａ　ｇのままであ
れば、台数分の送ガス量増加となるが、例えばＩＣ１０
＋ｎ＋ｎＡｇ圧力損失が増加してしまうと送ガス量は２
０　ＩＴ（３／　ｍｉｎに現象する。流量か減ると圧損
も減少し、最終的にはＱ−Ｈ特性でバランスする２０〜
３０＋ｎ３／ｍｉｎの流量に落着くが、３０ｍ３／ｍｉ
ｎは確保できずガス送風機台数を増やしても全送ガス量
の台数分は増加しないという現象が起る。

従って、できるだけ少ないガス送風機を使用して多くの
ガスを循環させようとした場合、冷却系の圧力損失を最
少にする必要がある。

以」二は強制ガス循環方式の場合であるが、ガス送風機
を用いない自然対流循環方式の場合も同様で、冷却系の
圧力損失が大きく、循環量か減るため、冷却器の台数を
増加することによって冷却能力をＬげなければならなく
なる。

＝　５− 第６図に変圧器に別置形成熱器５台とガス送風機１台を
接続したモデルの各叩圧力損失の測定値を示す。送ガス
量は３３ｍ３／ｍｉｎで、Ｐ、は変圧器中身内部（鉄心
１１巻線２内及びタンク３の出入口部の圧力損失、Ｐ２
は冷却配管９，１０内の管摩擦による圧力損失、Ｐ、は
冷却器（放熱器）５及びその冷却配管９，１０の分岐・
合流による損失、Ｐ、はガス送風機６の揚程を示す。

これらのうち圧力損失として大きいのは表１に示すよう
に変圧器に中身内部Ｐ、と冷却器５部Ｐ３である。Ｐ、
については配管径を大きくしたり、配管の曲げ方をなめ
らかにするなどして低減することは可能である。一方Ｐ
１については巻線２や鉄心１内での圧力損失は約３３ｍ
ｍＡｇと小さく、残りの１．１７ｍｍＡｇがタンク３と
冷却配管９゜１０との接続部において、ガス流の急拡大
や急縮小によって生じる圧力損失である。

表　　　　１ −〇− このように冷却配着途中の曲りなとによる圧力損失に比
べ、急拡大、急縮小の損失係数は大きい。

しかもタンク′３と冷却配管９．１０の接続はカス絶縁
変圧器にと、ってイクー１−ｉＪ欠であるため、この部
分での圧力損失は避けられない。

本発明ｔｉ前記の問題を解決するためになされたもので
、てきるたけ少いガス送風機により所要の冷却特性を（
＜ｊることのできるガス絶縁変圧器を提１１ｔすること
を目的とするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するだめの手段）本発明は」−記の目的を達成するために、下部冷却配管
とタンクとの接続部において、下部冷却配管の径を絶縁
ガスの流れる方向に沿ってその先端まで徐々に拡大する
ことにより、急拡大による絶縁ガスの流れの圧損を減ら
し、一方上部冷却配管とタンクとの接続部においては接
続部のタンク内側に丸みをつけた急縮小による圧損を減
らすようにしたものである。

（作用）このようにすると、タンクの入口、出口部の圧力損失が
従来に比べ同流量で６０％減少することで全体の圧損が
２５％減少し、流量は１０％増加し、冷却特性か大幅に
向上する。

（実施例）以ド、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の縦断面図である。

第１図に示すように、鉄心１およびこの鉄心１に巻回さ
れた巻線２から成る中身本体をタンク３内に絶縁ガス４
と共に収納し、タンク３内部は絶縁ガス４の人口側と出
口側とに差圧を設け、鉄心１や巻線２内に絶縁ガスか強
制的に流れるようにするため、仕切板８で中身本体とタ
ンク内面とを上下に区分している。また、タンク３の外
部にはガス送風機６を介してカス冷却器５が接続されて
いる。ガス冷却器５とタンク３の下部とを接続する一ド
部冷却配管１０とタンク３との接続部において、−上部
冷却配管１０にレデューサを接続し、配管径を徐々に大
きくしてタンク３と接続する。第２図はこれによる損失
低減効果を示す図である。（Ｅ１本機械学会編　管路・
ダクトの流体抵抗　図４．１．２４）配管径を変えない
でタンク′３に接続した時（図てｄ、／ｄ、＝１．）の
損失係数は１．０であるのに対し、レゾユーザをイ・１
け出口部を拡げると、最大で０７２５にまで損失係数か
低ドする。拡がり角度θを６°とし、２θ−コ２、ｄ２
／ｄ、＝１．．６とすると、損失係数は【）５４に減少
する。最大径の一般部の径に対する広がり角度は′３０
°以下か好ましく、この範囲であれば効果か期待できる
。

一ガ、上部冷却配管つとタンク３との接続部については
角部に丸みをつけることにより急縮小部の損失係数は低
減できる。

第３図は（ａ）〜（ｄ）は急縮小部の丸味と損失係数と
の関係を示す。（同上図４．３）丸味なり、で−Ｌ部冷
却配管つとタンクク３とを接続した時の損失係数が０．
４〜０．４５であるのに対し、ｒ／ｄ＝０．６とすると
損失係数は０．０１〜０．０２に減少する。

以上の実施例を前述したモデルに適用し、同じガス送風
機で絶縁ガスを循環すると、従来招造の時のガス流量（
３３ｍ’　／ｍｉｎ　）か流れた時のタンク内圧力損失
はと１を減し、全体の圧損もＰ′Ｈ＋ｐ’　　２　　＋ｐ’　　３　　＝８７＋１９
５−２Ｇ２ｎ＋ｍＡｇと２５％低減する。第５図のＱ−
Ｈ特性と）（ｏｃ　Ｑ　２の関係から最終的にバランス
する流量と圧力損失を求めると、それぞれ３５．５ｍ３
／ｍｉｎ及び３０３ｍｎ＋Ａｇとなり、約８％流量増加
できる。これは通常のガス絶縁変圧器で巻線の最高温度
を５〜６℃下げる効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、鉄心および巻線を
収納するタンクと、このタンク内に封入された絶縁ガス
と、この絶縁ガスを冷却する冷却器を白゛するガス絶縁
変圧器において、冷却器から出てタンク内へ入る冷却配
管径を徐々に拡大し、タンクから冷却器へ向う絶縁ガス
のタンク出口部の角に丸味をつけて圧力損失を減らした
ことて、従来以上のガス循環量がとれ、冷却特性の良い
ガス絶縁変圧器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図（ａ）、
（ｂ）は急拡大部の配管径を徐々に拡大した時の拡大径
と一般部径の比と損失係数との関係を示す説明図、第３
図（ａ）〜（ｄ）は急縮小部の角の丸味の曲率と損失係
数との関係を示す１・・・鉄心、２・・・巻線、３・・
・タンク、４・・・絶縁ガス、５・・・冷却器、６・・
・ガス送風機、９・・・上部冷却配管、１０・・・下部
冷却配管。出願人代理人　弁理士　鈴江武ノ頂

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉄心および巻線を収納するタンクと、このタンク
内に封入された絶縁ガスと、前記タンクに設けられた絶
縁ガスの冷却器と、この冷却器の絶縁ガス出口と入りロ
とをタンクに対して接続する上，下部冷却配管とを有す
るガス絶縁変圧器において、冷却器出口とタンクを接続
する下部冷却配管の途中から配管径を絶縁ガスが流れる
方向に向ってその先端まで徐々に拡大し、その最大径の
一般部の径に対する拡がり角度を３０゜以下にしたこと
を特徴とするガス絶縁変圧器。
（２）鉄心および巻線を収納するタンクと、このタンク
内に封入された絶縁ガスと、前記タンク外　に設けられ
た絶縁ガスからの冷却器と、この冷却器の絶縁ガス出口
と入口とをタンクに対して接続する上，下部冷却配管と
を有するガス絶縁変圧器において、タンクと冷却器の絶
縁ガス入口部とを接続する上部冷却配管とタンクとの接
続部の内部角に丸味をつけたことを特徴とするガス絶縁
変圧器。