JPS595607A - 巻線温度調整装置 - Google Patents

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】 用いて好適な巻線温度調整装置に関する。

一般に、電気機器は、これを使用する際に発熱を伴うも
のであることは周知の通りであり、電気は、巻線と鉄心
とを備えて構成されており、変圧器やりアクドルがこれ
に相当する。ここでは、変圧器を例にとって以下に説明
する。

第１図は、従来の強制冷却変圧器の概略構成をた巻線３
を上部及び下部から支持すると共に前記鉄心２を締付け
る上部及び下部締付金具４及び５を含んで構成されてお
り、この変圧器１は冷却媒体としての冷却油６と共にタ
ンク７内に収容されている。このタンク７の上部ヘッダ
及び下部ヘッダには、上部配管９及び冷却油６を強制循
環させるポンプ１０を備えた下部配管１１を介して冷却
油６を冷却するクーラ１２が複数台接続されている。前
記クーラ１２は、図示しないが多数の配管にフィンを設
けると共に前記フィンを強制冷却するファンを設け、か
つ前記ポンプ１０を付属したものとして構成されている
。また、前記クーラ１２等は、タンク１台に付き、概ね
１０台位設けられている。従って、クーラ１２等の各構
成要素で同一のものには同一の符号を付し、かつ同一系
統のものには同一の添字を付して説明をする。前記タッ
ク７の上部には、ブッシング１３が設けられており、変
圧器１からはブッシング１３、配線１４を介して図示し
ない負荷に′電力が供給されるようになっている。前記
配線１４には割器用変流器（以下、ＣＴという）１５が
設けられており、このＣＴ１５によって負荷変動が検出
できるよう°　になっている。前記ＣＴ１５で検出され
た負荷変動は、制御回路１６に取り込まれており、ポン
プ１０及びクーラ１２のファン（図示せず）からなる補
機の損失を低減するため、負荷の変動に応じて各クーラ
１２の運転台数を前記制御回路１６からの運転指令１７
に基づいて変更制御するようになっている。なお、運転
指令１７は、ポンプ１０及びクーラ１２のファンを運転
停止させる信号である。

このように構成された従来例によれば、変圧器１に接続
された負荷の変動をＣＴ１５によって検出し、この検出
信号を制御回路１６に取り込み、制御回路１６は前記変
圧器１の定格に対する負荷変動の割合に応じてクーラ１
２（ポンプ１０を含む）の運転台数を変更制御する運転
指令信号１７を各クーラ１２に出力する。このようにク
ーラ１２の運転制御がされている場合、低減負荷状態か
ら負荷が急増したことにより巻線温度が著しく増大する
という問題がある。この問題について第２図を参照して
説明する。

第２図は、負荷電流に対する冷却油及び巻線温度の関係
を示す特性図であり、横軸に時間ｔを、縦軸には負荷電
流１１巻線６温度許容値θＰ１巻線温度θＷ及び冷却油
温度θ０をそれぞれ取ったものである。

第２図において、時刻１．以前の負荷電流■、。

は、変圧器１の定格容量に比較して小さいものとすると
、クーラ１２は巻線３の温度が許容値を超えない程度ま
で低減された台数で運転されている。

このため、冷却油温度は、一般に定格運転状態の冷却油
温度と比較して高くなっている。

時刻ｔ、においで、負荷が急増した場合、Ｃｉ”　１５
によって負荷電流１□０が検出されるので、この電流値
を取り込んだ制御回路１６は、クーラ１２、．１２ｂ、
・・・、（ポンプ１０ｍ＋１０ｂ１・・・）を−斉に運
転する。しかしながら、この時点ｔ１以降に、全クーラ
１２．．１２ｂを一斉運転しても冷却油温度の時定数が
、数時間と長いため、冷却油温度θ０は、図に示す曲線
へのように徐々にしか低下しない。この結果、時刻ｔ１
以降の巻線３０巻線温度Ｏｗは、図に示す曲線Ｂのよう
に急激に上昇し、巻線許容温度θＰを超えてしまい、冷
却油温度θ０が一定値θｏ１に低下するまでの期間（’
ｌ−１２）は許容温度θＰ以下にならないという不都合
な現象が生じる。従って、この期間（’ｔ〜”２　　）
において、変圧器１の巻線３は、熱的に著しく劣化する
という欠点があった。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、負荷急
増時の巻線温度上昇を防止して巻線の熱的劣化の防止を
図ると共に、低負荷時にクーラの運転台数を低減して省
エネルギー化を図った巻線温度調整装置を提供するにあ
る。

本発明は、上記目的を達成するため、負荷変動及び冷却
媒体からの検出信号に基づいて巻線温度を検出し、ある
いは負荷変動に応じて発熱する巻線温度モニタを冷却媒
体中に配置してこの巻線温度モニタの温度を検出し、こ
の検出巻線温度が巻線許容温度を超えると判定された場
合、強制循環されている冷却媒体に、この冷却媒体温度
より充分低い温度の冷却媒体を混合して巻線温度の上昇
を抑制するようにしたものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は、本発明に係る巻線温度調整装置Ａの第１実施
例の要部を示す構成図である。第３図において、第１図
に示す構成要素と同一のものには同一の符号を付し説明
を省略する。第３図に示す第１実施例が第１図の構成と
異なるところは、ポンプ１０によシタンク７の上部ヘッ
ダ、上部配管９、クーラ１２、下部配管１１及びタンク
７の下部ヘッダという径路を通ってタンク７内に強制循
環される冷却油６の油温度より充分低い温度の冷却媒体
としての冷却油６′を所定量貯蔵できる冷媒貯蔵槽１８
を設けると共に、前記冷媒貯蔵槽１８内の冷却油６′を
制御回路１００からの混合指令１０１があるときに前記
強制循環されている冷却油６に混合する混合手段２０を
設け、かつ負荷変動をＣＴ１５を介して制御回路１００
に取り込むと共に、タンク７の上部あるいは上部配管９
伺近に取り付けた温度検出器１９からの冷却油温度を制
御回路１００に取り込み、この制御回路１００は、両検
出器からの負荷変動及び冷却油温度に基づいて下記（１
）式により巻線温度θＷを検出し、この巻線温度θＷが
巻線許容温度θＰを超えると判定したときに混合指令信
号１０１を出力できるようにした点にある。

さらに詳説すると、前記混合手段１００は、バイパス配
管２１を設け、このバイパス配管２１を図示のように前
記冷媒貯蔵槽１８に接続し、バイパス配管２１と下部配
管１１との接続点を分岐部２２、及び合流部２３とし、
この分岐部２２に分流弁２４を設けて構成されている。

なお、分流弁２４は、駆動装置２５によって駆動される
ようになっている。

また、制御回路１００は、次に示す第（１）式を記憶す
ると共に、ＣＴ１５からの負荷電流、温度検出器１９か
らの検出温度と第（１）式により巻線温度θＷを算出で
きるようになっている。すなわち、巻線温度０ｗは、タ
ンク７の周囲温度をθＴ１タンク７内の冷却油温度をθ
ｏ１巻線３の温度上昇による冷却油温度をθｏｔｖ、及
び巻線３の部分における温度のばらつきを見込んだ温度
余裕をｏｆとすると、 θＷ二（θτ十００十ｏＱＷ十θｆ）　　　　　・・・
・・・・・（１）ここで、巻線３の温度上昇による冷却
油温度θｏｗは温度検出器１９で検出するものであり、
この温度θｏｗは、例えば、θｏ　ｗ　＝　Ｃ／　ｆ■
（ただし、Ｃは定数であり、■は巻線３を流れる冷却油
６の流速である。）で与えられる。なお、θＴ、θ０゜
Ｏｆは、予め定数として与えられているのが一般的であ
る。

」二連のように構成された第１実施例の動作について以
下に第２図を参照しながら説明する。

第２図において、時刻ｔ１以前の動作は第１図の動作と
同一なので省略し、時刻ｔ１以降の動作について説明す
る。時刻１．において、負荷電流Ｉが、ＩＩ。からＩ２
０に急増した場合、制御回路１００は、ＣＴ１５からの
検出信号に基づいて当該負荷の状態に応じた運転台数で
クーラ１２（ポンプ１０を含む）を運転するように運転
指令１７を出力する。次いで、冷却油温度θｏｗを温度
検出器１９を介して取り込んだ制御回路１００は、第（
１）式で巻線温度θＷを求め、この巻線温度θＷを予め
設定されている巻線許容温度θＰと比較し、巻線温度θ
Ｗが温度θＰを超えると判定したときに、混合手段２０
の駆動装置２５に混合指令１０１を出力する。すると、
駆動装置２５により分流弁２４がバイパス配管２１側に
切り換わり、前記冷媒貯蔵槽１８内の冷却油６′が強制
循環されている冷却油６に混合される。つ寸り、循環経
路は、下部配管１１の分岐部２１、バイパス配管２１、
冷媒貯蔵槽１８、合流部２３、ポンプ１０、タンク下部
ヘッダというように変更されるものである。

このように、冷媒貯蔵槽１８からの冷却油６′が、直ち
に変圧器１の巻線３に供給されるので、冷却油６の温度
は第２図に示す曲線Ｃのように低下する。従って、巻線
温度θＷは、第２図に示す曲線りの如くなり、巻線許容
温度θＰを超えることがなくなり、巻線３の熱的劣化を
防止することができる。さらに、直ちに巻線温度θＷを
低下できるので、低負荷時のクーラ１２の運転台数を必
要最小限にできる。従って、補機の運転台数を減少でき
るので、省エネルギーを図れる利点がある。

第４図は、本発明に係る第２実施例υ要部を示す構成図
である。第４図に示す第２実施例が第１実施例と異なる
ところは、負荷変動を検出するＣＴ１５からの電流によ
り負荷変動に応じて発熱する巻線温度モニタ３０をタン
ク７内の冷却油６中に配設し、該巻線温度モニタ３０の
温度θｗｗを温度検出器１９で検出して制御回路１００
に取り込み、前記検出温度θｗｗが巻線３０巻線温度θ
Ｗと対応することを利用して、この温度θｗｗと巻線許
容温度θＰとを比較し、前記温度θｗｗが巻線許容温度
θＰを超えたときに混合手段２０に混合指令１０１を出
力するようにした点にあり、他の構成要素には変更がな
い。従って、第２実施例と第１実施例と同一構成要素に
は同一の符号を付し、構成の説明は省略する。この第２
実施例は第１実施例と同様の作用・効果を有し、特に第
（１）式の演勢が不要となるので、制御回路１００が簡
単になるという利点がある。

本発明の変形例としては、混合手段２００分流弁２４を
下部配管１７とバイパス配管２１との合流部２３に設け
るか、あるいは分岐部２２と合流部２３との双方に設け
てもよいものである。

次に、他の変形例としては、冷媒貯蔵槽１８及び混合手
段２０を上部配管９を取り付けてもよい。

このようにしても、前述した第１及び第２実施例と同様
の効果が得られる。

さらに、他の変形例としては、冷媒貯蔵槽１Ｂからの冷
却油６′を巻線３の冷却油だけに混合させて冷却効果を
増大させるため、第３図及び第４図に示すように巻線上
部空間における冷却油６と下部空間の冷却油６とを断熱
性の仕切板３１で分離して構成してもよい。このような
構成によれば、冷却効果が増大するほか、冷却貯蔵槽の
冷却油６′の量を減少することができるという利点があ
る。

なお、冷媒貯蔵槽１８には、冷却フィンを取り利けてお
き、冷却油６′の温度を低下させておくことが望捷しい
。もちろん、冷媒貯蔵槽１８の冷却は、他の方法であっ
てもよい。

第５図は、本発明に係る第３実施例を示す構成図である
。この第３実施例が第１実施例と異なるところは大冷媒
貯蔵槽１８として、該巻線；３の下部とタンク７との間
に断熱性の下部仕切板３２を設けて貯蔵槽とし、かつ下
部配管１１と下部締付金具５との接続部に分流弁２４を
設けて、この分流弁２４によって下部締付金具５１１１
１またはタンク７の下部側に開放するようにし、かつ下
部線（＝３金具５の下部に弁３３．３３を設け、前記弁
３３゜３３は分流弁２４がタンク７の下部側に開放され
るときに開放されるように混合手段２０を構成した点に
ある。なお、分流弁３２及び３３は、制御回路１００か
らの混合指令１０１によってタンク７の下部側に接続さ
れるようになっている。

この第３実施例によれば、第１及び第２実施例と同様の
作用・効果を有すると共に、冷媒貯蔵槽１８及びバイパ
ス配管２１とを省略できるというとはいうまでもない。

以上述べたように本発明によれば、巻線温度が巻線許容
温度を超えたときに、強制循環される冷熟２０ ６３国 ５ １ｏｏ　　　　　　　　　　１０／ 熟４日 １５ 第５内 ５ １θＤ　　　　　　　１０／ 第１頁の続き ０発　明　者　楠本季夫 大阪市北区中之島三丁目３番２２ 号関西電力株式会社内 ■出　願　人　株式会社日立製作所 東京都千代田区丸の内−丁目５ 番１号 ３２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、巻線及び鉄心を有する静止誘導電器を冷却媒体と共
   に収容するタンクの上下部ヘッダに、前記冷却媒体を冷
   却しかつ該冷却媒体を」二部ヘッダから下動を制御回路
   に取り込みかつ前記負荷変動に基づいて前記各クーラの
   運転台数を該制御回路によって制御するように構成した
   巻線温度調整装置において、所定量の冷却媒体を貯蔵す
   る冷媒貯蔵槽と、前記冷媒貯蔵槽内の冷却媒体を混合指
   令信号があるときに前記強制循環されている冷却媒体に
   混合する混合手段と、前記タンク上部付近の冷却媒体温
   度を検出する温度検出器とを設け、前記制御回路は前記
   負荷変動及び温度検出器からの冷却媒体温度に基づいて
   前記巻線温度を検出しかつこの巻線温度が巻線の許容温
   度を超えると判定したときに前記混合手段に混合指令を
   出力するように構成共に収容するタンクの上下部ヘッダ
   に、前記冷却媒体を冷却しかつ該冷却媒体を上部ヘッダ
   から下いて前記各クーラの運転台数を該制御回路によっ
   て制御するように構成した巻線温度調整装置において、
   所定量の冷却媒体を貯蔵する冷媒貯蔵槽と、前記冷媒貯
   蔵槽内の冷却媒体を混合指令信号があるときに前記強制
   循環されている冷却媒体に混合する混合手段と、前記タ
   ンク上部付近の冷却媒体内で負荷変動に応じて発熱する
   巻線温度モニタと、該巻線温度モニタの温度を検出する
   温度検出器とを設け、前記制御回路は前記温度検出器か
   らの温度が巻線の許容温度を超えると判定したときに前
   記混合手段に混合指令を出力するように構成してなる巻
   線温度調整装置。