JPH02206104A

JPH02206104A - 変圧器

Info

Publication number: JPH02206104A
Application number: JP2580589A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakamoto; 坂元　健; Haruyuki Yamazaki; 晴幸山崎; Kiyoto Hiraishi; 平石　清登; Keizaburo Kawashima; 川嶋　啓三郎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1989-02-06
Publication date: 1990-08-15

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、不燃性の液状冷媒を用いた。液冷ガス絶縁変
圧器に係り、特に、停電等の電源遮断時にも冷却性能を
維持する装置を備えた、屋内設置の液冷ガス絶縁変圧器
に関する。

〔従来の技術〕

都市の過密化に伴い、都市に設置する変圧器は超高圧大
容量化する傾向にあるが、防災上変圧器の不燃化の要望
が強まっている。大容量変圧器の不燃化に際しては、絶
縁冷媒として変圧器油に代リ、不燃性の液状冷媒が必要
であるが、絶縁特性や熱安定性、冷却性能を考慮すると
、現在のところパーフルオロカーボン液が最適な冷媒で
ある。

しかし、この冷媒は変圧器油に比べて非常に高価である
ため、経済性のある変圧器にするためには、この冷媒の
使用量を少なくする必要がある。

冷媒の使用量が少なく、冷媒をポンプにより強制循環し
て構造物の冷却を行う変圧器では、停電等の電源の不具
合によりポンプ等の補機が停止すると、停止の原因追求
や対応策実施のため１０分間程度の時間が必要である。

この間、変圧器本体の巻線に電流が流れている場合、発
熱は継続して起こるため、巻線等の構造物の温度が上昇
し、その冷却が必要である。特に、冷媒循環用ポンプが
停止すると冷媒は自然循環による流れとなり、強制循環
の場合の冷媒の流速に比べて極端に遅くなり、冷却性能
が低下する。一方、冷媒を冷却する冷却器には、地下を
含む屋内設置の変圧器では、冷却水を通して放熱を行う
が、補機用電源が遮断されると、冷却水も止まり、変圧
器内の冷媒の温度が上昇する。

このような状況に対する従来技術として、冷媒循環系内
の冷却器の容積を大きくして冷媒量を多く保有させてお
き、この冷却器に冷媒循環系の外部より圧縮されたガス
を供給する系統を備え、ポンプの停止による循環流景仰
を検知し、圧縮されたガスを冷却器に導く、一方、冷却
器前のバルブを閉めて変圧器本体の冷媒出口部の弁を開
放し、冷却器と開放された弁間の圧力差で冷媒を循環さ
せる方法（特開昭６２−２２４９（１８号、同６２−２
３９５（１７号公報）が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術では、停電等によりポンプが停止した場合、冷
媒系の外部より圧縮ガスが冷却器へ導かれ、冷媒系内の
冷媒が変圧器本体の冷媒出口部より放出されることにな
る。電源回復後は導入したガスの処理や、放出した冷媒
を再充填する必要があり、直ちには再起動できない。ま
た、高価な冷媒を冷媒系に多量に保有しておく必要があ
る。さらに、放出した液を回収する容器が必要となるは
か、高温の液が放出されると冷媒が蒸発し、蒸気を液化
するための余分な冷却装置が必要となる。

本発明は液を放出せず、また、液量を増やすことなく電
源回復後でも直ちに通常の運転に戻すことが可能な停電
対策を備えだ液冷式のガス絶縁変圧器を提供することを
目的とする。他の目的は、停電時には冷媒の温度上昇を
抑えることができる方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、蓄積されたポテンシャルエネルギにより、冷
媒用の循環ポンプを駆動する。すなわち、変圧器の冷媒
を冷却する冷却水系統において、変圧器を設置する建屋
の高所におるクーリングタワーの後に適正な容量の貯水
槽を設け、また、変圧器に付属の冷却器の冷却水出口側
配管に、電磁弁を介して水車を設け、水車を出た冷却水
は下部水槽へ流れる。なお、水車の軸は、冷媒用の循環
ポンプの軸、あるいは循環ポンプを駆動するモータの軸
とクラッチを介して接続される。また、冷却器を出た冷
却水は、水車を経由しないで下部水槽へ流れる配管を設
け、途中に電磁弁を備える。

また、他の方法は、圧縮空気により空気タービンを駆動
し、これにより循環ポンプを駆動する。

゛〔作用〕貯水槽には通常運転時は、適当量の冷却水が保有されて
おり、この冷却水は冷却器を通って下部水槽へ流れ落ち
る。停電等の電源の不具合が発生すると、水車の上流側
に設けられた電磁弁が開放され、冷却器から、直接、下
部水槽へ流す配管中の電磁弁が閉じられ、冷却器を出た
冷却水は水車を駆動する。さらに、循環ポンプの軸と水
車の軸間のクラッチが接続され、水車の回転動力は循環
ポンプに伝達され、循環ポンプは、はとんど停止するこ
となく、貯水槽の水がなくなるまで回転を続け、変圧器
構造物を冷却する冷媒の循環が行われ、従って、冷却機
能が維持できる。なお、停電等による電源の不具合が発
生した場合の、監視者等による状況判断や対応策を講じ
るのに１０分程度でよいため、貯水槽の保有水量は多く
なくてよい。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。鉄心
２．低圧巻線３．高圧巻線４は不燃性の液状冷媒６に浸
され、液状冷媒６は容器５、及び、セパレータ８によっ
て囲まれる空間内に納められる。これらの構造物はタン
ク１内に収納され、容器５とタンク１の間の空間は絶縁
のため、絶縁ガス７が充填される。液状冷媒６はタンク
１の外部に置かれた循環ポンプ１０により配管工１を経
由してタンク１内に送られ、管線等を冷却してタンク１
の上部より取り出され、冷却器９で、冷却水１３により
冷却される。一方、冷却水１３は下部水槽１２から汲み
上げポンプ１４により汲み上げられ、建屋等の上方に設
置されたクーリングタワー１６に配管１５を経て送られ
る。冷却水１３はクーリングタワー１６により冷却され
、貯水槽１７に一時的に溜められる。冷却水１３は貯水
槽１７より配管１８．１９を経て冷却器９に入り、通常
運転時は配管１９，２０、電磁弁２１を経由して下部水
槽１２に戻る。また、配管１９′より配管２２が枝別れ
して設けられ、電磁弁２３を介して水車２４が配設され
る。水車２４の軸と循環ポンプ１０の軸はクラッチ２５
により接続されている。このクラッチは、通常運転時は
切り離され、停電時に回転動力が伝達される。なお、冷
却水１３が貯水槽１７より配管１８，２６、弁２７を通
って、直接、水車２４へ流れる系統を設けてもよい。

このような構成の変圧器で、停電時の補機電源に不具合
が発生した場合は、循環ポンプ１０や汲み上げポンプ１
４を駆動するモータは停止するため、冷却水は汲、み上
げられない。しかし、貯水槽１７内の冷却水は落ちよう
とする。停電により電磁弁２１は閉じ、電磁弁２３は開
くため、下部水槽１２に対して位置エネルギをもつ貯水
槽１７内の冷却水は、配管１８，１９、冷却器９内を通
り、配管１９’　、２２、電磁弁２３を経て水車２４を
回し、下部水槽１２に落ちる。また、クラッチ２５が停
電になると水車２４の回転動力を循環ポンプ１０へ伝達
されるため循環ポンプ１０は回転し、液状冷媒６は、通
常運転時に近い状態で変圧器内を強制循環し、巻線３，
４等を循環ポンプ１０に動力のない状態に比べ、性能よ
く冷却することができる。なお、冷媒６も冷却器９で、
通常運転時とほぼ同様に冷却水により冷却されるため。

変圧器内の構造物の温度上昇は小さく抑えられる。

なお、変電所において、停電等が発生すれば、その原因
や状況の判断や対応策を講じるのに約１０程度度必要の
ため、水車２４を回すための冷却水流量は少ずしも通常
運転時と同程度でなくてもよい。

一方、電源が回復しても、通常運転時に比べ貯水槽の水
量が変っている程度であり、容易に、直ちに、通常運転
に入ることができる。

本実施例による効果は、停電時では、短時間は冷却性能
が維持でき、巻線等の構造物の温度上昇が低く抑えられ
、過大な故障や事故を起こすことが少なくなる。

なお、冷媒を循環するのにクーリングタワーからの冷却
水により水車を回し、この水車により循＝８− 環ポンプを駆動する案が実開昭６２−８０３１３号公報
にあるが、これは通常運転時用であり、汲み上げポンプ
や水車の効率を考えると、モータによる循環ポンプ駆動
より効率が低く、不経済である。

第２図により本発明の他の実施例を説明する。

９は冷却器、１０は循環ポンプであり、配管２９は図示
していない圧縮器から圧縮空気３５をアキュムレータ３
１へ送る配管で、３０は弁である。

圧縮空気３５は弁３２を経て配管３３により空気タービ
ン２８へ導かれ配管３４より大気へ放出される。２５は
クラッチである。停電等の電源に不具合が発生すると、
弁３２が開かれ、圧縮空気３５は空気タービン２８を駆
動する。循環ポンプ１０は、クラッチ２５により空気タ
ービン２８からの回転動力を伝達されて回転する。なお
、冷却器９は、冷却水で冷却されても大気でファン等に
より冷却されてもよい。

停電等が発生すると、循環ポンプを駆動するモータは動
力を発生しなくなるが、アキュムレータ３１内に貯えら
れていた圧縮空気３５が、弁３２を開くことにより、空
気タービン２８へ供給されて回転動力を得て、クラッチ
２５により循環ポンプ１０を駆動する。本実施例によれ
ば、停電後でも液状冷媒６は、強制循環され、変圧器構
造物の温度上昇を小さく抑えることができる。また、電
源復帰後も、ただちに、通常運転のための起動が可能で
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、停電等による電源不具合時でも、液状
冷媒の放出なしに、状況判断や原因追求。

対応策実施に要する時間程度は、循環ポンプの駆動が可
能で、変圧器構造物の冷却性能を維持できる。また、電
源回復後も、直ちに、変圧器の再起動ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の変圧器の系統図、第２図は
本発明の他の実施例の系統図である。１・・・タンク、６・・・液状冷媒、９・・・冷却器、
１０・・・循環ポンプ、１２・・・下部水槽、１３・・
・冷却水、１４・・・汲み上げポンプ、１６・・・クー
リングタワー１７・・貯水槽、１８，１９．１９’　、
２０．２２・・配管、２１．２３・・・電磁弁、２４・
・・水車、２５・・・クラッチ、２８・・・空気タービ
ン、３１・・・アキュムレータ、３５・・・圧縮空気。

Claims

【特許請求の範囲】

１．液状冷媒を循環ポンプにより強制的に循環させ、前
記液状冷媒を冷却器で冷却水により冷却する変圧器にお
いて、前記冷却水を冷却するクーリングタワーの後流側に、一
定容量の前記冷却水を保有し得る貯水槽を設け、前記冷
却器と下部水槽間に電磁弁及び水車を設け、前記水車の
回転軸と前記循環ポンプの回転軸をクラッチを介して接
続したことを特徴とする変圧器。
２．請求項第１項に記載の変圧器において、停電時に、
蓄積された物質の位置エネルギを利用して、前記液状冷
媒の前記循環ポンプを駆動することを特徴とする変圧器
。
３．液状冷媒を循環ポンプにより強制的に循環させて冷
却する変圧器において、停電時に、蓄積された圧縮空気の圧力エネルギを利用し
て、前記循環ポンプを駆動することを特徴とする変圧器
。
４．液状冷媒を循環ポンプにより強制的に循環させ、冷
却器で冷却する変圧器において、圧縮空気を蓄積するアキュムレータと、前記圧縮空気に
より作動する空気タービンと、前記空気タービンの回転
軸と前記循環ポンプの回転軸をクラッチを介して接続す
る手段とを含むことを特徴とする変圧器。