JPH0855735A - ガス絶縁静止電気機器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンク内の電気機器に対して循環流量を確保
して、電気機器を十分に冷却できるガス絶縁静止電器機
器の冷却装置を提供する。 【構成】 冷却装置１の容器１ｃを高ガス圧に耐えられ
る円筒形に形成する。容器１ｃ内部に、軸方向に複数の
円管７ｃを収容し、この円管７ｃが挿通するように、薄
板１３を容器の軸方向に複数枚配設する。薄板１３を熱
伝導性の高い材料で、対向する二端部を切欠部を設けた
円形に形成する。容器１ｃの両端部に、円管７ｃに接続
された水室８ａ，８ｂを設ける。図中上方の水室８ａ
に、冷却水の導入口９および導出口１０を備える。ま
た、絶縁性ガスが流入するガス入口部１１ｃは、容器１
ｃ側面に設けられ、容器１ｃにおけるガス入口部１１ｃ
に対向する位置には、ガス出口部１２ｃを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静止電気機器を絶縁性
ガスを充填したタンク内に収容したガス絶縁静止電気機
器に接続され、絶縁性ガスを循環冷却するためのガス絶
縁静止電気機器の冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】変圧器やリアクトルなどの静止電気機器
は、電動機などの回転機器に比べて発生熱の放散が困難
なため、温度上昇値を規定値以下に保つために特別な冷
却方法を講じる必要がある。低圧小容量の静止電気機器
の場合には、空気の対流による自然冷却を行うことも可
能であるが、変電所などに使用される静止電気機器に
は、冷却特性の優れた冷却、絶縁媒体が必要となる。か
かる媒体として、近年では、不燃性で安全性が高い絶縁
性ガスが用いられている。この、絶縁性ガスは軽量で、
劣化が少ないという利点も有しているので、これを用い
た冷却装置の需要は益々高まっている。

【０００３】このようなガス絶縁静止電気機器の冷却装
置は、ＳＦ6 ガスやＳＦ6 ガスとパーフロロカーボン等
の流体混合物等の絶縁性ガスを充填し、変圧器やリアク
トルを収容したタンクと、絶縁性ガスを強制循環させる
ブロアに接続されている。そして、冷却装置により冷却
した絶縁性ガスをブロアにより循環させ、タンク内の変
圧器やリアクトルを構成するコイルおよび鉄心を冷却し
ている。

【０００４】ところで、上記のような冷却方式の静止電
気機器においては、絶縁性ガスがコイル、鉄心および冷
却装置等の各セクションを流れる際の圧力損失が大きい
場合、ブロア流量が減少する。このため、コイルおよび
鉄心の冷却が不十分となり、コイルの温度が上昇し、短
時間で絶縁材料を劣化させる原因となってしまう。

【０００５】これに対処するため、絶縁性ガスのガス圧
を上げてガスの熱容量を上げ、さらに、高ガス圧時にお
いても流体圧力損失が小さい冷却装置を用いることがな
されている。このような構成にすれば、循環する絶縁性
ガスの質量流量が増加することになり、冷却効率が向上
し、変圧器コイルおよび鉄心を十分に冷却することがで
きることになる。

【０００６】このような高ガス圧タイプのガス絶縁静止
電気機器の冷却装置の一例を、図６、図７に基づいて説
明する。本実施例における静止電気機器は変圧器であ
り、図６はガス絶縁変圧器の基本的な構成の一例、図７
は冷却装置の基本的な構成の一例を示している。まず、
図６に示すように、冷却装置１およびこれに連通された
ブロア２は、コイル３を収納した変圧器タンク４に配管
５を介して接続されている。冷却装置１の容器１ａは、
図７（ａ），（ｂ）に示すように、高圧ガス圧に耐えら
れる円筒形で、容器１ａ内部の軸方向には円形の仕切板
６ａとドーナツ形の仕切板６ｂが一定の間隔で交互に配
置されている。さらに、この仕切板６ａ，６ｂを貫通す
る複数の円管７が容器１ａ内の軸方向に収納されてい
る。この容器１ａの両端部には、円管７の両端部分が接
続された水室８ａ，８ｂが設けられ、このうち図中上方
の水室８ａには、冷却水の導入口９および導出口１０が
備えられている。また、絶縁性ガスが容器１ａ内に流入
するガス入口部１１、および流出するガス出口部１２
は、容器１ａの側面に設置されている。

【０００７】以上のような構成のガス絶縁開閉装置にお
いては、図６に示すように、絶縁性ガスは矢印の方向に
流れ、ブロア２から送給された絶縁性ガスは、変圧器タ
ンク４に流入してコイル３を冷却する。また、コイル３
を冷却して温度が上昇した絶縁性ガスは、変圧器タンク
４から冷却装置１に流入し、冷却され、再び変圧器タン
クへと循環する。

【０００８】そして、ガス入口部１１から冷却装置１に
流入した絶縁性ガスは、図７に示すように、実線矢印で
示した方向に流れる。つまり、円形の仕切板６ａとドー
ナツ形の仕切板６ｂにより区切られた冷却路を、容器１
ａ内の外側から中央部、中央部から外側へと放射状に蛇
行して流れる。したがって、絶縁性ガスは円管７群の外
側を平行あるいは直角に流れ、最終的にガス出口部１２
から流出される。

【０００９】一方、冷却液である冷却水は、冷却水導入
口９のある水室８ａから点線矢印で示す方向に導入さ
れ、円管７群を通り図中下部の水室８ｂへ、さらに円管
７群の中を通って冷却水導出口１０から導出されること
になる。このように、絶縁性ガスは容器１ａの内部で放
射状に蛇行を繰り返しながら、円管７の中を流れる冷却
水によって熱が奪われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなガス絶縁変圧器の冷却装置には、以下のような問
題点があった。すなわち、図７のような冷却装置におい
ては、所定の間隔で円形の仕切板６ａとドーナツ形の仕
切板６ｂを交互に設けた構成となっているため、絶縁性
ガスは容器１ａ内を外側から中央部へ、中央部から外側
へと放射状に蛇行する。その結果、曲り部等において液
体の圧力損失が増大することになる。

【００１１】このように、冷却装置の液体圧力損失が増
大すると、それに伴って変圧器タンク４に流入する循環
流量が減少してしまい、変圧器のコイル３および鉄心に
対して十分な循環流量が確保できないため、十分に冷却
することができなくなる。

【００１２】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その主たる目
的は、タンク内のコイルおよび鉄心に対する循環流量を
確保して、コイルおよび鉄心を十分に冷却できるガス絶
縁静止電器機器の冷却装置を提供することにある。

【００１３】第２の目的は、冷却装置の容器内に絶縁性
ガスを均一に循環させることができるガス絶縁静止電器
機器の冷却装置を提供することにある。

【００１４】第３の目的は、一台の冷却装置の冷却能力
を、スペース効率良く高めることができるガス絶縁静止
電気機器の冷却装置を提供することにある。

【００１５】第４の目的は、複数第の冷却装置を用い
て、冷却能力を、スペース効率良く高めることができる
ガス絶縁静止電気機器の冷却装置を提供することにあ
る。

【００１６】第５の目的は、部材数が少なくても、高い
冷却能力を持つガス絶縁静止電気機器の冷却装置を提供
することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、内部に絶縁性ガスが循環
可能な容器と、内部に絶縁性ガスが充填されると共に電
気機器本体が収納されたタンクに前記容器を接続するガ
ス出口部と、絶縁性ガスを強制循環させるガスブロアに
前記容器を接続するガス入口部と、前記容器内部に複数
配設された円管と、前記円管内に冷却水を循環させる水
室とを有するガス絶縁静止電気機器の冷却装置におい
て、前記容器が円筒形に形成され、前記円管が容器内部
の軸方向に配設され、前記円管が挿通された薄板が、前
記容器の軸方向に一定の間隔を設けて複数枚重ねて配設
され、前記薄板の端部に、前記容器における対向する内
側面との間に隙間を形成する切欠部が設けられ、前記ガ
ス入口部と前記ガス出口部とが、前記容器における対向
する側面に設けられたことを特徴とする。

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のガ
ス絶縁静止電気機器の冷却装置において、前記ガス出口
部が前記ガス入口部に対向する位置よりも、前記容器の
軸方向にずらして設けられ、前記容器内における前記ガ
ス入口部と前記ガス出口部との中間部に、前記薄板と平
行な仕切り板が設けられ、前記仕切り板と前記容器の内
側面との間における前記ガス入口部側および前記ガス出
口部側に隙間が設けられ、前記ガス出口部側の隙間が前
記ガス入口部側の隙間よりも小さく形成されたことを特
徴とする。

【００１９】請求項３記載の発明は、請求項２記載のガ
ス絶縁静止電気機器の冷却装置において、前記ガス入口
部、前記ガス出口部および前記仕切り板が複数組設けら
れたことを特徴とする。

【００２０】請求項４記載の発明は、請求項１、請求項
２または請求項３記載のガス絶縁静止電気機器の冷却装
置において、前記容器がガス流路に直列に複数台接続さ
れたことを特徴とする。

【００２１】請求項５記載の発明は、請求項１、請求項
２、請求項３または請求項４記載のガス絶縁静止電気機
器の冷却装置において、前記ガス入口部および前記ガス
出口部が、前記容器側に径が漸次拡大した管によって構
成されたことを特徴とする。

【００２２】

【作用】以上のように構成された本発明の作用は以下の
通りである。すなわち、請求項１記載の発明では、ガス
ブロアによって、ガス入口部から円筒形の容器内部に絶
縁性ガスが送給される。絶縁性ガスは、円管の外部を薄
板１３に平行に流れて、容器のガス入口部に対向する側
面に設けられたガス出口部ｃから流出する。円管の内部
には、水室から冷却水が供給されているので、これによ
り絶縁性ガスが冷却されて、タンク内に送給され、タン
ク内の電気機器が冷却される。絶縁性ガスは、容器内部
を蛇行することなく薄板１３に平行に流れるので、液体
の圧力損失が増大することはない。

【００２３】請求項２記載の発明では、ガス入口部から
送給された絶縁性ガスは、容器内のガス入口部側に流れ
る。そして、仕切り板と容器内側面とのガス出口部側の
隙間は、ガス入り口部側の隙間よりも小さいので、絶縁
性ガスは、ガス入口部側の隙間を通って容器のガス出口
部側に流れ、ガス出口部から流出する。したがって、ガ
ス入口部からガス出口部までの容器内に絶縁性ガスを偏
りなく均一に流すことが可能になる。

【００２４】請求項３記載の発明では、複数のガス入口
部から容器内に流入した絶縁性ガスの流れる方向が、上
記のように、仕切板と容器の内側面との間の隙間によっ
て制限されながら、複数のガス出口部から流出する。ガ
ス入口部およびガス出口部が複数設けられているので、
一つの容器内に多量の絶縁性ガスをより均一に流すこと
ができる。

【００２５】請求項４記載の発明では、容器がガス流路
に直列に接続されているので、冷却効率が向上する。

【００２６】請求項５記載の発明では、ガス入り口部は
容器側に漸次拡大した管なので、ガス入り口部から流入
した絶縁ガスは、管の内部に沿って容器内部に広がりや
すい。また、ガス出口部は容器側に漸次拡大した管なの
で、容器内に広がった絶縁性ガスが流出しやすい。した
がって、仕切り板を用いなくとも絶縁性ガスの流れが均
一になる。

【００２７】

【実施例】本発明の実施例を、図面にしたがって以下に
説明する。なお、従来例と同一の部材は同一の符号を付
し、説明は省略する。

【００２８】（１）第１実施例 請求項１記載の発明に対応する一実施例を、第１実施例
として以下に説明する。すなわち、本実施例において
は、図１に示すように、冷却装置１の容器１ｃが高ガス
圧に耐えられる円筒形に形成されている。容器１ｃ内部
には、軸方向に複数の円管７ｃが収容され、この円管７
ｃが挿通するように、薄板１３が容器の軸方向に複数枚
配設されている。この薄板１３は、対向する二つの端部
に切欠部が設けられた円形で、熱伝導性の高い材料で形
成されている。容器１ｃの両端部には、円管７ｃに接続
された水室８ａ，８ｂが設けられている。図中上方の水
室８ａには、冷却水の導入口９および導出口１０が備え
られている。また、絶縁性ガスが流入するガス入口部１
１ｃは、容器１ｃ側面に設けられ、容器１ｃにおけるガ
ス入口部１１ｃに対向する位置には、ガス出口部１２ｃ
が設けられている。

【００２９】以上のような構成を有する本実施例の作用
は以下の通りである。すなわち、冷却液である冷却水
は、冷却水導入口９のある水室８ａから点線矢印で示す
ように、円管７ｃの方向に導入される。そして、冷却水
は円管７ｃ群を通り図中下部の水室８ｂへ流れ、さらに
円管７ｃ群の中を通って冷却水導出口１０から導出され
る。一方、絶縁性ガスは、実線矢印で示すように、ガス
入口部１１ｃから流入し、容器１ｃ内に拡大して円管７
ｃ群の外部を薄板１３に平行に流れ、最終的にガス出口
部１２ｃから流出される。

【００３０】以上のような本実施例の効果は以下の通り
である。すなわち、絶縁性ガスは円管７ｃ群の外部を薄
板１３に平行に流れるので、ガス流の曲りは最小限にな
る。このため、放射状に蛇行する図７の従来例のように
曲がり部によって圧力損失が増大することはない。した
がって、流体圧力損失が大幅に低減し、ブロアに加わる
負荷が低減して、変圧器タンクに流入する絶縁性ガスの
循環流量が増大するので、冷却能力を増大させることが
できる。

【００３１】（２）第２実施例 請求項２記載の発明に対応する一実施例を第２実施例と
して以下に説明する。本実施例の基本的な構成は上記第
１実施例と同様であるが、ガス入口部１１ｄ、ガス出口
部１２ｄの配置位置、および仕切板１４を設けた点が異
なる。すなわち、図２に示すように、冷却装置１の容器
１ｄ側面に設けたガス入口部１１ｄに対し、ガス出口部
１２ｄは、容器１ｄの側面におけるガス入口部１１ｄに
対向する位置よりも、軸方向にずれた位置に設けられて
いる。容器１ｄ内におけるガス入口部１１ｄ側には、円
管７ｃ群と平行な入口側流路１５が形成され、ガス出口
部１２ｄ側には、円管７ｃと平行な出口側流路１６が形
成されている。また、容器１ｄ内における図中上下方向
の中央部には、円形の薄板１３と平行で、薄板１３より
もガス出口部１２ｄ側に大きい形状の仕切板１４が配設
されている。

【００３２】以上のような構成を有する本実施例の作用
は以下の通りである。すなわち、絶縁性ガスは、実線矢
印で示すように、ガス入口部１１ｄから流入し、仕切板
１４の上部における円管７ｃ群の外部を薄板１３に平行
に流れる。そして、入口側流路１５を通り、仕切板１４
の下部における円管７ｃ群の外部を薄板１３に平行に流
れる。さらに、絶縁性ガスは円管７ｃと平行な出口側流
路１６に合流し、最終的にガス出口部１２ｄから流出さ
れる。この際、仕切板１４により出口側流路１６の断面
積が絞られているため、ガス入口部１１ｄから直線的に
出口側流路１６に向かうガス流量が制御される。したが
って、ガス入口部１１ｄからガス出口部１２ｄまでの容
器１ｄ内に、絶縁性ガスを均一に流すことが可能にな
る。

【００３３】以上のような本実施例の効果は以下の通り
である。すなわち、容器１ｄ内に絶縁性ガスが偏りなく
均一に流れるので、円管７ｃおよび薄板１３の表面積を
有効に利用することが可能となり、第１実施例よりもさ
らに冷却能力を増大させることができる。

【００３４】（３）第３実施例 請求項３記載の発明に対応する一実施例を第３実施例と
して以下に説明する。本実施例の基本的な構成は、前記
第１実施例と同様であるが、ガス入口部１１ｅ、ガス出
口部１２ｅの配置位置および数が異なる。すなわち、図
３に示すように、冷却装置１の容器１ｅの側面には、ガ
ス入口部１１ｅが図中上下に二つ設けられている。容器
１ｅにおけるガス入口部１１ｅに対向する側面には、二
つのガス入口部１１ｅの間に対応する位置に、ガス出口
部１２ｅが図中上下に設けられている。さらに、容器１
ｅ内におけるガス入口部１１ｅとガス出口部１２ｅとの
中間部には、円形の薄板１３と平行で、薄板１３よりも
ガス出口部１２ｄ側に大きい仕切板１４が配設されてい
る。

【００３５】以上のような構成を有する本実施例の作用
は以下の通りである。すなわち、絶縁性ガスは、実線矢
印で示すように、２箇所のガス入口部１１ｅから流入
し、容器内で拡大して円管７ｃ群の外部を薄板１３に平
行に流れ、最終的にガス出口部１２ｅから流出される。
この際、仕切板１４により出口側流路１６の断面積が絞
られているため、ガス入口部１１ｅから直線的に出口側
流路１６に向かうガス流量が制御される。

【００３６】以上のような本実施例の効果は以下の通り
である。すなわち、ガス入口部１１ｅとガス出口部１２
ｅが二組設けられ、それぞれに対応する仕切板１４が設
けられているので、一つの容器１ｅであっても、第１実
施例および第２実施例よりもさらに冷却能力を増大させ
ることができる。

【００３７】（４）第４実施例 請求項４記載の発明に対応する一実施例を第４実施例と
して以下に説明する。本実施例は、図４に示すように、
第１実施例、第２実施例または第３実施例で示した冷却
装置１（図中容器１ｆで示す）を、ガス流路に直列に２
台接続させたものである。このような構成すると、冷却
装置１が一台の場合に比べて冷却能力がほぼ２倍とな
る。また、ブロア２一台に対する冷却装置１の数が多い
ため、ブロア台数を減らしても高い冷却能力を維持でき
る。したがって、変圧器本体を小型化することができ
る。

【００３８】（５）第５実施例 請求項５記載の発明に対応する一実施例を第５実施例と
して以下に説明する。本実施例は、図５（ａ），（ｂ）
に示すように、冷却装置１の容器１ｇ内部における軸方
向には、複数の円管７ｃが収容され、この円管７ｃが挿
通するように、方形の薄板１３が容器の軸方向に複数枚
配設されている。容器１ｇ側面には、容器１ｇ側に進む
にしたがって径が漸次拡大した管状のガス入口部１１ｇ
が設けられ、これに対応する容器１ｇの反対側面には、
容器１ｇから離れるにしたがって径が漸次縮小した管状
のガス出口部１２ｇが設けられている。

【００３９】このように構成すると、ガス入口部１１ｇ
より流入する絶縁ガスは漸次拡大しながら容器１ｇ端部
にまで導かれるため、冷却装置１の大きさが大きくなっ
ても容器１ｇ内部に偏りなくガスを流すことが可能にな
る。したがって、容器１ｇがガス入口部１１ｇの径に対
して大きい場合などは、本実施例を適用することにより
容器１ｇ内部の端部にまで淀みを生じることなく冷却す
ることができる。また、ガス入口１１ｇおよびガス出口
部１２ｇの流体圧力損失を低下させる効果もあり、ガス
の流れが均一になると共に、流体圧力損失の小さい冷却
装置を得られることになる。さらに、仕切板を設けなく
とも、絶縁性ガスを容器１ｇ内に均一に流すことができ
るので、部品点数を増加させる必要がない。

【００４０】（６）その他の実施例 本発明は、以上のような実施例に限定されるものではな
く、各部材の配置、形状等は適宜変更可能である。すな
わち、第３実施例においては、容器１ｅがやや長くなる
が、ガス入口部１１ｅとガス出口部１２ｅとを容器１ｅ
の対向する側面に交互に設けてもよい。また、第２実施
例、第３実施例および第４実施例においても、ガス入口
部およびガス出口部を容器側に径が漸次拡大した管によ
って形成してもよい。さらに、本発明は、変圧器やリア
クトル等のどのような静止電気器にも適用可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、容器にお
ける対向する側面にガス入口部およびガス出口部とを設
け、ガス流方向に平行配置された薄板を設けるという単
純な構成によって、タンク内の電気機器に対する循環流
量を確保して、電気機器を十分に冷却できるガス絶縁静
止電器機器の冷却装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス絶縁静止電気機器の冷却装置の第
１実施例を示す図であり、（ｂ）は正面断面図であり、
（ａ）は図（ｂ）中Ａ−Ａ線での平面断面図である。

【図２】本発明のガス絶縁静止電気機器の冷却装置の第
２実施例を示す正面断面図である。

【図３】本発明のガス絶縁静止電気機器の冷却装置の第
３実施例を示す正面断面図である。

【図４】本発明のガス絶縁静止電気機器の冷却装置の第
４実施例を示す概略図である。

【図５】本発明のガス絶縁静止電気機器の冷却装置の第
５実施例を示す図であり、（ｂ）は正面断面図であり、
（ａ）は図（ｂ）中Ｂ−Ｂ線での平面断面図である。

【図６】従来のガス絶縁静止電気機器の一例を示す概略
図。

【図７】従来のガス絶縁静止電気機器の冷却装置の一例
を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面
断面図である。

【符号の説明】

１…冷却装置 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｆ，１ｇ…容
器 ２…ブロア ３…コイル ４…変圧器タンク ５…配管 ６ａ…円形仕切板 ６ｂ…ドーナツ形仕切板 ７，７ｃ…円管 ８ａ，８ｂ…水室 ９…冷却水導入口 １０…冷却水導出口 １１，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｇ…ガス入口部 １２，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｇ…ガス出口部 １３，１３ｇ…薄板 １４…仕切板 １５…入口側ガス流路 １６…出口側ガス流路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に絶縁性ガスが循環可能な容器と、
   内部に絶縁性ガスが充填されると共に電気機器本体が収
   納されたタンクに前記容器を接続するガス出口部と、絶
   縁性ガスを強制循環させるガスブロアに前記容器を接続
   するガス入口部と、前記容器内部に複数配設された円管
   と、前記円管内に冷却水を循環させる水室とを有するガ
   ス絶縁静止電気機器の冷却装置において、 前記容器が円筒形に形成され、 前記円管が容器内部の軸方向に配設され、 前記円管が挿通された薄板が、前記容器の軸方向に一定
   の間隔を設けて複数枚重ねて配設され、 前記薄板の端部に、前記容器における対向する内側面と
   の間に隙間を形成する切欠部が設けられ、 前記ガス入口部と前記ガス出口部とが、前記容器におけ
   る対向する側面に設けられたことを特徴とするガス絶縁
   静止電気機器の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記ガス出口部が前記ガス入口部に対向
   する位置よりも、前記容器の軸方向にずらして設けら
   れ、 前記容器内における前記ガス入口部と前記ガス出口部と
   の中間部に、前記薄板と平行な仕切り板が設けられ、 前記仕切り板と前記容器の内側面との間における前記ガ
   ス入口部側および前記ガス出口部側に隙間が設けられ、 前記ガス出口部側の隙間が前記ガス入口部側の隙間より
   も小さく形成されたことを特徴とする請求項１記載のガ
   ス絶縁静止電気機器の冷却装置。
3. 【請求項３】 前記ガス入口部、前記ガス出口部および
   前記仕切り板が複数組設けられたことを特徴とする請求
   項２記載のガス絶縁静止電気機器の冷却装置。
4. 【請求項４】 前記容器がガス流路に直列に複数台接続
   されたことを特徴とする請求項１、請求項２または請求
   項３記載のガス絶縁静止電気機器の冷却装置。
5. 【請求項５】 前記ガス入口部および前記ガス出口部
   が、前記容器側に径が漸次拡大した管によって構成され
   たことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３また
   は請求項４記載のガス絶縁静止電気機器の冷却装置。