JPH08111321A - 強制対流冷却方式変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】基本的なシステム配置をほとんど変更すること
なく、タンク内部の鉄心および巻線の温度を低下すると
ともに、信頼性の高い強制対流冷却方式変圧器を提供す
る。 【構成】鉄心５および巻線６を収納し内部に冷却媒体を
封入したタンク３と、このタンク３内の冷却媒体を循環
させる循環装置２と、冷却媒体を冷却する熱交換器１と
を備えた強制対流冷却方式変圧器において、循環装置２
を熱交換器１の上流側に配設し、循環装置２から吐出さ
れた冷却媒体が熱交換器１、タンク３を経て循環装置２
に吸収される循環経路を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は絶縁ガスや絶縁油などの
冷却媒体を循環装置により循環させ、タンク内に収納し
た鉄心および巻線を強制対流冷却する強制対流冷却方式
変圧器に関する。

【０００２】

【従来の技術】タンク内部の鉄心および巻線を強制対流
冷却する強制対流冷却方式変圧器の冷却システムとして
は、図４に示すように絶縁ガスや絶縁油などの冷却媒体
を冷却する熱交換器１と、冷却媒体を循環させる循環装
置２と、熱交換器１とタンク３を、循環装置２とタンク
３をそれぞれ接続する配管８とを備え、熱交換器１とタ
ンク３との間に循環装置２を配設し、熱交換器１により
冷却された冷却媒体を循環装置２で吸収し、タンク３内
部に吐出している。

【０００３】すなわち、タンク３内部の鉄心５や巻線６
などから発生する熱（損失）は、タンク３下部の高圧室
４から上部の低圧室７へ流れる冷却媒体に伝達されて、
鉄心５や巻線６を始めとするタンク３の内容物が冷却さ
れる。そして、温度上昇した冷却媒体は、熱交換器１で
冷却された後、循環装置２により昇圧されて、タンク３
内部に送り込まれるループを構成するシステムを用いて
いる。熱交換器１とタンク３との間に配設される循環装
置２は、概ね熱交換器１の下方に配置されるが、熱交換
器１の上方に配置されることもある。ここで、熱交換器
１は、空冷式や水冷式の変圧器の冷却システムの補機と
して広く用いられ、循環装置２はファン，ブロア，ポン
プなどが用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の電力
事情に鑑み、上述した変圧器の高性能化が望まれてお
り、この高性能化とは高効率化，小型化，軽量化，大容
量化および信頼性の向上などを目指すことにある。従来
の強制対流冷却方式の変圧器の冷却システムの内、ガス
絶縁変圧器では、熱交換器１→配管→ブロアを用いた循
環装置２→配管８→タンク３下部の高圧室４→鉄心５、
巻線６→タンク３上部の低圧室７→配管８→熱交換器１
と、閉じた系を冷却媒体としての絶縁ガスが循環する。
タンク３内部に発生する熱は、この循環する絶縁ガスに
伝達し、熱交換器１でさらに空気や水などの低温の冷却
媒体に捨てられる。

【０００５】上記のような変圧器では、循環装置２を通
過した絶縁ガスをタンク３に送り、タンク３内部の鉄心
５および巻線６を冷却していたので、図５（Ａ），
（Ｂ）に示すように循環装置２の損失による絶縁ガスの
温度上昇分Δｔｓ、タンク３内での絶縁ガスの温度上昇
分Δｔ_T が発生し、タンク３入口部の高圧室４では、絶
縁ガス温度がＴｉ、タンク３出口部の低圧室７では絶縁
ガス温度がＴｏとなる。これは循環装置２での絶縁ガス
温度がタンク３入口部の高圧室４での絶縁ガス温度に重
畳されるためである。

【０００６】上記変圧器のシステムにおいて、鉄心５や
巻線６の冷却性能を向上させる方法としては、循環装置
２の容量を増加させたり、系の通風抵抗を減少させて循
環容量を増加させたり、あるいは熱交換器１の伝熱性能
を向上させたりする。また、循環装置２の効率を向上さ
せたり、循環装置２での損失を低減させ温度上昇を抑制
することがあり、あるいはそれらの組み合わせによる方
法が考えられる。

【０００７】上述のような方法による冷却性能の向上達
成のためには、当然、熱交換器１や循環装置２の補機性
能の向上が必須であり、変圧器本体の冷却構造の最適化
も必要となってくる。例えば、タンク３内部の流入絶縁
ガス温度を下げて、鉄心５や巻線６の最大温度の低減を
図る場合には、熱交換器１の伝熱面積の拡大や循環装置
２の吐出流量の増加が必要となり、システム全体が大型
化するという問題点があった。

【０００８】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、新素材や新たな機器・装置を導入することな
く、従来と同一性能・同一台数の循環装置と熱交換器を
用い、基本的なシステム配置をほとんど変更することな
く、タンク内部の鉄心および巻線の温度を低下するとと
もに、信頼性の高い強制対流冷却方式変圧器を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項１は、鉄心および巻線を収納し
内部に冷却媒体を封入したタンクと、このタンク内の冷
却媒体を循環させる循環装置と、上記冷却媒体を冷却す
る熱交換器とを備えた強制対流冷却方式変圧器におい
て、上記循環装置を上記熱交換器の上流側に配設し、上
記循環装置から吐出された冷却媒体が上記熱交換器、上
記タンクを経て上記循環装置に吸収される循環経路を構
成したことを特徴とする。

【００１０】請求項２は、請求項１記載の循環装置がポ
ンプであって、タンク内に封入した冷却媒体が絶縁油で
あることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１において
は、循環装置を熱交換器の上流側に配設し、循環装置か
ら吐出された冷却媒体が熱交換器、タンクを経て循環装
置に吸収される循環経路を構成したことにより、循環装
置の損失による冷却媒体の温度上昇分を熱交換器の上流
側で発生させ、この温度上昇分を熱交換器により冷却す
る。その結果、冷却システム構成および構造をほとんど
変更することなく、変圧器温度を循環装置の損失に相当
する温度上昇分だけ低下することができる。すなわち、
タンク内部の鉄心および巻線などの被冷却物の温度を上
記温度上昇分だけ低下させることができる。

【００１２】請求項２においては、請求項１記載の循環
装置がポンプであって、タンク内に封入した冷却媒体を
絶縁油としたことにより、強制冷却対流方式の油入変圧
器の性能を向上させることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１４】図１は本発明に係る強制対流冷却方式変圧
器の第１実施例を示す構成図である。なお、従来の構成
と同一または対応する部分には図４と同一の符号を用い
て説明する。図１に示すように、本実施例の強制対流冷
却方式変圧器は、鉄心５および複数の巻線６が収納され
内部に冷却媒体としての絶縁ガスを封入したタンク３
と、このタンク３内の絶縁ガスを循環させるためにブロ
アを使用した循環装置２と、絶縁ガスを空冷式や水冷式
などを用いて冷却する熱交換器１と、これら熱交換器
１，タンク３，および循環装置２の循環ループを構成す
るための配管８とを備えている。

【００１５】循環装置２は、熱交換器１とタンク３との
間おいて熱交換器１の上流側に配設されるとともに、熱
交換器１またはタンク３の上方部に配設されている。そ
して、循環装置２とタンク３、熱交換器１とタンク３は
それぞれ配管８により連結されている。

【００１６】これにより本実施例では、循環装置２から
吐出された絶縁ガスが熱交換器１により冷却され、この
熱交換器１により冷却された絶縁ガスをタンク３内部に
吐出し、このタンク３内の鉄心５および複数の巻線６を
冷却した後、再び循環装置２に吸収される循環経路を構
成し、熱交換器１から配管８を介してタンク３内部に絶
縁ガスを直接送気するようにしている。

【００１７】次に、本実施例の作用について説明する。

【００１８】装置が運転状態に入ると、循環装置２が駆
動し、変圧器系内の絶縁ガスは、循環装置２→熱交換器
１→タンク３の下部の高圧室４→鉄心５および巻線６→
タンク３上部の低圧室７→循環装置２の順に送風され、
装置内を循環する。

【００１９】したがって、本実施例では図２（Ａ），
（Ｂ）に示すように、循環装置２の損失による絶縁ガス
の温度上昇分Δｔｓを熱交換器１の上流側で発生させ、
タンク３内での絶縁ガスの温度上昇分Δｔ_T を合わせた
Δｔｓ＋Δｔ_T 分を熱交換器１で冷却する。そのため、
タンク３入口部の高圧室４では絶縁ガス温度がＴｉ、タ
ンク３出口部の低圧室７では絶縁ガス温度がＴｏに対し
て、それぞれΔｔｓ減少してＴｉ−Δｔｓ、Ｔｏ−Δｔ
ｓとすることができる。

【００２０】なお、この系で発生する損失は、鉄心５や
複数の巻線６で発生する電気損、循環装置２で生じる損
失、および配管８や構造物内部の通風経路における通風
損失もあるが、図２では配管８や構造物などの経路での
流体摩擦損失による絶縁ガスの温度上昇は、他の損失に
よる絶縁ガスの温度上昇に比較して十分小さいため、無
視するものとする。

【００２１】このように本実施例によれば、冷却ループ
における絶縁ガスの循環装置２を熱交換器１の上流側に
配設したことにより、新素材や新たな機器・装置を導入
することなく、従来と同一性能・同一台数の循環装置２
と熱交換器１を用い、冷却システム機器構成および構造
をほとんど変更することなく、変圧器温度を循環装置２
の損失に相当する温度上昇分Δｔｓだけ低下することが
できる。すなわち、タンク３内部の被冷却物の温度をΔ
ｔｓだけ低下させることができる。

【００２２】図３は本発明に係る強制対流冷却方式変圧
器の第２実施例を示す構成図である。前記第１実施例と
同一の部分には同一の符号を付して説明する。

【００２３】本実施例でも前記第１実施例と同様に循環
装置２は、熱交換器１の上流側に配設されるものの、位
置的には熱交換器１およびタンク３の下方部となり、こ
のタンク３と循環装置２とが配管８で接続されている。
この場合、タンク３上部が高圧室４で、タンク３下部が
低圧室７となるように循環装置２が作動する。したがっ
て、外観上は図４に示した従来例の構成と同様である
が、冷却媒体としての絶縁ガスの循環方向は従来方式と
全く逆向きとなるリバースフローである。

【００２４】次に、本実施例の作用について説明する。

【００２５】本実施例では、タンク３上部が高圧室４
で、タンク３下部が低圧室７となり、循環装置２の配置
および絶縁ガスの流れの方向は、前記第１実施例と異な
るものの、循環装置２の損失による絶縁ガスの温度上昇
分Δｔｓを熱交換器１の上流側で発生させる構成は同様
であるため、タンク３入口部および出口部の絶縁ガス温
度Ｔｉ、Ｔｏがそれぞれ減少して、Ｔｉ−Δｔｓ、Ｔｏ
−Δｔｓとすることができる。このように本実施例によ
れば、絶縁ガスの循環方向を従来と逆向きとなるリバー
スフローとしたことにより、前記第１実施例と同様の効
果が得ることができる。

【００２６】なお、前記第１および第２実施例において
は、冷却媒体として絶縁ガスを用いたが、これ以外に絶
縁油を使用するようにしてもよい。この場合には、循環
装置２としてはブロアの代わりにポンプが使用される。
このようにすれば、強制冷却対流方式の油入変圧器の性
能を向上させることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、循環装置を熱交換器の上流側に配設し、循環
装置から吐出された冷却媒体が熱交換器、タンクを経て
循環装置に吸収される循環経路を構成したことにより、
循環装置の損失による冷却媒体の温度上昇分を熱交換器
の上流側で発生させ、この温度上昇分を熱交換器により
冷却する。その結果、冷却システム構成および構造をほ
とんど変更することなく、変圧器温度を循環装置の損失
に相当する温度上昇分だけ低下することができる。すな
わち、タンク内部の鉄心および巻線などの被冷却物の温
度を上記温度上昇分だけ低下させることができ、冷却性
能および信頼性を高めた強制対流冷却方式変圧器を提供
することができる。

【００２８】請求項２においては、請求項１記載の循環
装置がポンプであって、タンク内に封入した冷却媒体を
絶縁油としたことにより、強制冷却対流方式の油入変圧
器の性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る強制対流冷却方式変圧器の第１実
施例を示す構成図。

【図２】（Ａ），（Ｂ）は第１実施例において各部の冷
却媒体温度を示す図，循環経路を示す模式図。

【図３】本発明に係る強制対流冷却方式変圧器の第２実
施例を示す構成図。

【図４】従来の強制対流冷却方式変圧器を示す構成図。

【図５】（Ａ），（Ｂ）は従来例において各部の冷却媒
体温度を示す図，循環経路を示す模式図。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ 循環装置 ３ タンク ４ 高圧室 ５ 鉄心 ６ 巻線 ７ 低圧室 ８ 配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄心および巻線を収納し内部に冷却媒体
   を封入したタンクと、このタンク内の冷却媒体を循環さ
   せる循環装置と、上記冷却媒体を冷却する熱交換器とを
   備えた強制対流冷却方式変圧器において、上記循環装置
   を上記熱交換器の上流側に配設し、上記循環装置から吐
   出された冷却媒体が上記熱交換器、上記タンクを経て上
   記循環装置に吸収される循環経路を構成したことを特徴
   とする強制対流冷却方式変圧器。
2. 【請求項２】 循環装置がポンプであって、タンク内に
   封入した冷却媒体が絶縁油であることを特徴とする請求
   項１記載の強制対流冷却方式変圧器。