JPH1022135A - 静止誘導電器の冷却システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】過負荷運転時であっても、あるいは停止直後時
であっても、室内への熱放散を抑制することができ、過
負荷運転時間を延長することが可能な静止誘導電器の冷
却システムを提供する。 【解決手段】地下または屋内変電所の機器室内に設置さ
れる静止誘導電器３と、この静止誘導電器の本体タンク
２内に充填され、静止誘導電器の巻線及び鉄心を直接冷
却する第１の冷媒と、この第１の冷媒を第２の冷媒で冷
却する熱交換器６と、前記第２の冷媒の熱を屋外に廃棄
する熱廃棄手段を備えた静止誘導電器の冷却システムに
おいて、前記冷却システムに、前記静止誘導電器の本体
タンク２の少なくとも一部を覆う防熱カバー１５と、こ
の防熱カバーと本体タンク２との間の間隙に前記静止誘
導電器が設置される機器室内の冷気を流通させる送風機
１２と、前記間隙を通過した冷気を機器室内に放出する
ことなく機器室外に導く導風路１７とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静止誘導電器の冷却
システムに係わり、特に地下変電所あるいは屋内変電所
に設置される静止誘導電器の冷却システムに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に採用されている超高圧地下変
電所あるいは屋内変電所に設置される静止誘導電器の冷
却システムは、静止誘導電器のタンク内に第１の冷媒，
例えば油あるいはガスなどの冷却媒体が満たされてお
り、この第１の冷媒によって巻線および鉄心が直接冷却
され、またこの第１の冷媒は、熱交換器を備えた冷却系
を介して第２の冷媒により冷却されるように形成されて
いるのが普通である。

【０００３】このように超高圧地下変電所に設置される
静止誘導電器の損失によって発生する熱の大部分は、熱
交換器を備えた冷却系，すなわち冷却媒体を循環させる
ポンプ、配管および屋上に設置された冷却塔で屋外に廃
棄される。しかし、この発生熱の一部は、静止誘導電器
本体タンクとその周囲の温度に差があることから、主に
放射と対流によって室内に放散され、室内の温度を上昇
させる。この室内温度が過度に上昇すると保守・点検に
支障を来したり機器に悪影響を与える恐れがあるため、
高温化した空気を換気設備で室外（あるいは建屋外）に
排出しなければならない。

【０００４】ところで、地下変電所では機器設置室の階
高低減が建屋建設時のコストダウンに大きな効果がある
ことから、最近においては階高低減を考慮した機器の最
適設計が推進されている。この階高低減には変圧器の縮
小化およびその冷却設備を含めた補機類の縮小化ある
が、機器設置室の階高は、天井に敷設される換気設備や
冷却水配管等のダクト類が変圧器の搬入・搬出の邪魔に
ならない高さにしなければならず、機器設置室の大きな
階高低減は難しいのが実情である。

【０００５】特に最近になって、主に防災上の理由から
超高圧地下変電所に従来の油入変圧器にかわって大容量
のガス絶縁変圧器が適用され始めたため、変圧器から室
内への熱の放散とこれを室外に排出するための換気設備
の大型化、特に換気ダクトの大型化が従来にも増して大
きな問題となってきた。これは、ガス絶縁変圧器は従来
の油入変圧器と比べて一般に運転温度が高いことと、変
圧器本体タンクが多分割型になるために表面積が増えて
放射によって室内に放散される熱量が増加するためであ
る。

【０００６】この問題を解決するために、地下または屋
内に設置される静止誘導電器本体タンク外側の全面また
は一部分に断熱材を設け、静止誘導電器から室内への放
熱を低減するとともに、静止誘導電器の発生損失による
熱は、巻線および鉄心を直接冷却する冷媒を間接的に冷
却するための熱交換器を経由して建屋外へ排出するよう
にしたものがある。なお、これに関連するものとして
は、例えば特開平５−６８２７号公報が挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように形成されて
いる静止誘導電器の冷却システムであると、建屋内への
放熱を低減するとともに、機器の発生損失による熱は熱
交換器を経由して建屋外へ放出されるので、建屋の換気
ダクトを小さくでき、階高を機器が必要な高さまで低減
することが可能となり、通常運転に際しては特に問題に
なることはないのであるが、しかしながら、変電所では
一つの変圧器が故障あるいは運転不可能になった場合に
は、他の変圧器を一時的に過負荷運転せざるを得ない場
合が生ずる。このときには次のような問題を生ずる恐れ
がある。

【０００８】すなわち、変圧器を過負荷運転すると巻線
に流れる電流が増大し、当然のことながら損失による発
熱量も増加する。特に、最近の超高圧地下変電所に適用
され始めた容量３００ＭＶＡ級の大容量ガス絶縁変圧器
では、もともとガスの熱容量が小さいために過負荷運転
時のガスの温度上昇、巻線等の構造物の温度上昇が著し
い。そのため、大容量ガス絶縁変圧器では信頼性を損な
わずに過負荷運転時間を延長することが課題となってく
る。

【０００９】ここで、前述したようにタンクの大部分を
断熱材で覆った場合、内部の温度上昇はさらに厳しくな
り、絶縁物の寿命が短くなって信頼性が低下することに
なり、その結果、過負荷運転時間がさらに短くなるとい
う問題が生じる。勿論冷却系統に故障が生じた場合にも
同様なことが起きる。すなわち、従来のこの種の冷却シ
ステムでは大容量ガス絶縁変圧器を過負荷運転せざるを
得ない場合、あるいはガス冷却器やブロワが故障したと
きの信頼性の低下の点については考慮されていなかっ
た。

【００１０】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、たとえ過負荷運転時であっても、
あるいは停止直後時であっても、室内への熱放散を抑制
することができ、過負荷運転時間を延長することができ
る静止誘導電器の冷却システムを提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、地下
または屋内変電所の機器室内に設置される静止誘導電器
と、この静止誘導電器の本体タンク内に充填され、静止
誘導電器の巻線及び鉄心を直接冷却する第１の冷媒と、
この第１の冷媒を第２の冷媒で冷却する熱交換器と、前
記第２の冷媒の熱を屋外に廃棄する熱廃棄手段を備えた
静止誘導電器の冷却システムにおいて、前記冷却システ
ムに、前記静止誘導電器の本体タンクの少なくとも一部
を覆う防熱カバーと、この防熱カバーと本体タンクとの
間の間隙に前記静止誘導電器が設置される機器室内の冷
気を流通させる送風機と、前記間隙を通過した冷気を機
器室内に放出することなく機器室外に導く導風路とを設
け所期の目的を達成するようにしたものである。

【００１２】また、地下または屋内変電所の機器室内に
設置される静止誘導電器と、この静止誘導電器の本体タ
ンク内に充填され、静止誘導電器の巻線及び鉄心を直接
冷却する第１の冷媒と、この第１の冷媒を第２の冷媒で
冷却する熱交換器と、前記第２の冷媒の熱を屋外に廃棄
する熱廃棄手段と、前記機器室に設けられ、機器室内の
空気を機器室外に排気する排気風洞とを備えた静止誘導
電器の冷却システムにおいて、前記冷却システムに、前
記静止誘導電器の本体タンクの少なくとも一部を覆う防
熱カバーと、この防熱カバーと本体タンクとの間の間隙
に前記静止誘導電器が設置される機器室内の冷気を流通
させる送風機と、前記間隙を通過した冷気を機器室内に
放出することなく前記排気風洞に導く導風路とを設ける
ようにしたものである。

【００１３】また、地下または屋内変電所に設置される
静止誘導電器と、この静止誘導電器の巻線及び鉄心を直
接冷却する第１の冷媒とこの第１の冷媒を第２の冷媒で
冷却する熱交換器と、この第２の冷媒の熱を屋外に廃棄
する熱廃棄手段を備えた静止誘導電器の冷却システムに
おいて、前記冷却システムに、前記静止誘導電器の本体
タンク表面を冷却するタンク表面水冷手段と、前記第２
の冷媒を供給する系路から前記タンク表面水冷手段に冷
媒を供給するバイパス路とを設けるようにしたものであ
る。また、この場合、前記タンク表面水冷手段を水冷ジ
ャケットまたは水冷パイプで形成するようにしたもので
ある。

【００１４】すなわちこのように形成された静止誘導電
器の冷却システムであると、本体タンクにその少なくと
も一部を覆う防熱カバーが設けられ、かつこの本体タン
クと防熱カバーとの間の間隙に、送風機により機器室内
の冷気を流通させ、かつこの間隙を通過した冷気を機器
室外に導く導風路を備え、そしてこの導風路が排気風洞
に連結されていることから、本体タンクは機器室内の冷
気で冷却され、その熱は機器室内に放散されることなく
排気風洞から屋外に排出される。すなわち、局所的な発
熱源の熱を一旦室内に放散することなく室外に排出する
ことができるので、給排気設備、特に風洞が大幅に小型
化され、さらに、機器室内への熱の放散を減らすために
本体タンクからの放熱を抑制するのではなく、タンク表
面を強制的に冷却しているので、過負荷運転時や補器停
止時にもガスや、巻線等の構造物の温度上昇を促進する
ことがなく、過負荷運転時間を延長し信頼性を向上させ
ることができるのである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図示した実施例に基づいて
本発明を詳細に説明する。図１にはその冷却システムを
備えた静止誘導電器およびその周辺が示されている。な
お、この図は静止誘導電器の冷却システムを超高圧地下
変電所に適用した場合の例を示すものである。

【００１６】図中１は地下変電所内で変圧器等が設置さ
れる機器室であり、２はこの機器室１に設置されたガス
絶縁変圧器の本体タンクである。なお、ここでは１相分
のガス絶縁変圧器の本体タンクが示されているが、実際
には３台で容量３００ＭＶＡの３相ガス絶縁変圧器３を
構成している。本体タンク２は縦型の円筒状に形成さ
れ、その側部にはリードダクト４が設けられている。こ
のリードダクトは一次巻線に接続されている一次リード
線を引き出すためのリードダクトである。この本体タン
ク２内には、図示はしていないが巻線と鉄心、それに絶
縁と冷却の媒体をなすＳＦ６ガスが収納されている。

【００１７】運転時には鉄心と巻線には損失による熱が
発生している。また、本体タンク２にはブロワ５、ガス
−水熱交換器６が配管７で接続されており、ブロワ５で
ＳＦ６ガスを循環させることにより、巻線と鉄心を冷却
している。ここで、巻線と鉄心から熱を奪って高温とな
ったＳＦ６ガスはガス−水熱交換器６で冷却水と熱交換
して低温となり、再びブロワ５で本体タンク２内に送ら
れる。ガス−水熱交換器６で熱交換して高温となった冷
却水は冷却水配管８とポンプ９で屋上に設置された冷却
塔１０によって外気と熱交換して低温になり、再びガス
−水熱交換器６に送られる。

【００１８】地下変電所に設置された変圧器等の静止誘
導電器の損失熱の大部分はこのような水冷却システムに
よって屋外に廃棄されている。しかし、通常、静止誘導
電器本体タンクの表面温度は機器設置室内の雰囲気温度
に比べて高いので、放射と対流によって本体タンク表面
から機器室内に熱を放散している。また、変電所では静
止誘導電器以外の機器にも損失があるので、これらの熱
を室外に廃棄して室内の温度や湿度を定められた範囲に
維持するための給排気設備が備えられている。

【００１９】本実施例でもこのような給排気設備を備え
ている。すなわち、１１は外気を機器室１内に導入する
給気風洞であり、１２は送風機である。また、１３、１
４はそれぞれ機器室１内の空気を屋外に排出する排気風
洞と送風機である。ここで、本実施例の大容量ガス絶縁
変圧器３は従来から一般に用いられてきた油入変圧器に
比べて運転温度が高いために、本体タンク２表面の温度
と機器室１内の雰囲気温度との差が大きくなる。さら
に、前述もしたが、大容量のガス絶縁変圧器では１タン
ク当たり１００ＭＶＡ程度の容量になるよう分割するの
で本体タンクの表面積が大きくなる。その結果、室内に
放散される熱量は膨大になり、これを屋外に廃棄するた
めに排気風洞は大型化する。排気風洞が大型化すると機
器室の階高が増加するので、変電所建屋の建設コストが
著しく増加するという問題が生じることになる。

【００２０】この問題を解決するために、本実施例で
は、本体タンク２の少なくとも一部を覆う防熱カバー１
５と、本体タンク２と防熱カバー１５との間の間隙に機
器室１内の冷気を流通させる送風機１６と、この間隙を
通過した冷気を機器室１内に放出することなく機器室１
外に導く導風路１７を備え、この導風路１７を排気風洞
１３に連結するようにしたのである。

【００２１】なお、防熱カバー１５はステンレス等の薄
板材で構成される。これにより、本体タンク２は機器室
１内の冷気で冷却され、その熱は機器室１内に放散され
ることなく排気風洞１３から屋外に排出される。すなわ
ち、本実施例では、局所的な発熱源の熱を一旦室内に放
散することなく室外に排出することができるので、給排
気設備、特に風洞が大幅に小型化される。

【００２２】さらに、本実施例では、機器室１内への熱
の放散を減らすために本体タンク２からの放熱を抑制す
るのではなく、タンク表面を強制的に冷却している。そ
のため、過負荷運転時や補器停止時にもガスや、巻線等
の構造物の温度上昇を促進することがなく、過負荷運転
時間を延長し、信頼性を向上させることができる。すな
わち、本実施例によれば、過負荷運転時や補器停止時の
信頼性を犠牲にすることなく、室内への熱放散を低減す
る事が可能となる。

【００２３】なお、本実施例ではガス絶縁変圧器３の一
つの本体タンク２ごとに防熱カバーを備えた例を示した
が、常にこのようにしなければならないわけではなく、
例えば複数の本体タンク２を一括して覆う防熱カバーを
用いるようにしても良いことは勿論である。

【００２４】次に、本発明の他の実施例を図２を参照し
ながら説明する。同図において前述の実施例と同一の構
成要素には同じ参照番号を付したのでその詳細説明は省
略する。本実施例が前述の実施例と異なる点は、本体タ
ンク２の冷却を水冷にしたことである。すなわち、１８
は本体タンク２に巻回された冷却パイプであり、空冷式
冷水製造装置１９に接続されている。ここで、冷却パイ
プ１８として銅パイプを使用し、本体タンク２と銀ロウ
付けすれば熱的な接触が良好となる。

【００２５】このように構成することにより、本体タン
ク表面２の熱は冷却パイプ１８内の冷却水によって空冷
式冷水製造装置１９に移動し、さらにこの空冷式冷水製
造装置１９で機器室１内の冷気と熱交換することによ
り、熱は吹出し空気に移動する。この吹き出し空気は機
器室１内に放出されることなく導風路１７を経由して排
気風洞１３から機器室１外に排出される。

【００２６】このように、本実施例によっても第１の実
施例と同様に、局所的な発熱源の熱を一旦室内に放散す
ることなく室外に排出するので、給・排気設備、特に風
洞が大幅に小型化する事が可能となる。さらに、本実施
例でもタンク表面を強制的に冷却しているので、過負荷
運転時や補器停止時にもガスや巻線等の構造物の温度上
昇を促進することがない。従って、本実施例によっても
第１の実施例と同様の効果がある。

【００２７】また、本実施例では冷却パイプ１８に空冷
式冷水製造装置１９を接続したが、ガス−水熱交換器６
と熱廃棄手段１０を接続する冷却水配管８を分岐させ
て、ガス−水熱交換器６と本体タンク２の冷却パイプ１
８とを並列に接続しても良い。このように構成すると、
空冷式冷水製造装置１９を使用する場合に比べて本体タ
ンク２の表面の温度はやや高くなるが、システムが簡素
化されるという利点もある。

【００２８】また、この実施例では、本体タンクの表面
を水冷却するに際し、冷却パイプを用いるようにした
が、例えば図３に示されているように、本体タンクを二
重に，すなわち水例ジャケット２０ａ，２０ｂを形成し
ジャケットに冷却水を流通させるようにしてもよい。な
お、２１はジャケット接続配管である。

【００２９】以上説明したようにこのように形成された
静止誘導電器の冷却システムであると、熱は機器室内に
放散されることなく屋外に排出される。すなわち、局所
的な発熱源の熱を一旦室内に放散することなく室外に排
出することができるので、従来のように機器室内への熱
の放散を減らすために本体タンクからの放熱を抑制する
のではなく、本体タンク表面が強制的に冷却されるの
で、過負荷運転時や補器停止時にもガスや、巻線等の構
造物の温度上昇を促進することがなく、過負荷運転時間
を延長し信頼性を向上させることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、たとえ過負荷運転時であっても、あるいは補器停止
時であっても、室内への熱放散を抑制することができ、
過負荷運転時間を延長することができるこの種の静止誘
導電器の冷却システムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静止誘導電器の冷却システムの一実施
例を示す縦断側面図である。

【図２】本発明の静止誘導電器の冷却システムの他の実
施例を示す縦断側面図である。

【図３】本発明の静止誘導電器の冷却システムの他の実
施例を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

１…機器室、２…本体タンク、３…ガス絶縁変圧器、４
…リードダクト、５…ブロワ、６…ガス−水熱交換器、
７…配管、８…冷却水配管、９…ポンプ、１０…冷却
塔、１１…吸気風洞、１２…送風機、１３…排気風洞、
１４…送風機、１５…防熱カバー、１６…送風機、１７
…導風路、１８…水冷パイプ、１９…空冷式冷水製造装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 裕幸 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 平石 清登 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下または屋内変電所の機器室内に設置
   される静止誘導電器と、この静止誘導電器の本体タンク
   内に充填され、静止誘導電器の巻線及び鉄心を直接冷却
   する第１の冷媒と、この第１の冷媒を第２の冷媒で冷却
   する熱交換器と、前記第２の冷媒の熱を屋外に廃棄する
   熱廃棄手段とを備えた静止誘導電器の冷却システムにお
   いて、 前記冷却システムに、静止誘導電器の本体タンクの表面
   を冷却するタンク表面冷却手段と、本体タンク表面の熱
   を静止誘導電器が設置されている室内に放散することな
   く機器室外に移送する熱移送手段とを設けたことを特徴
   とする静止誘導電器の冷却システム。
2. 【請求項２】 地下または屋内変電所の機器室内に設置
   される静止誘導電器と、この静止誘導電器の本体タンク
   内に充填され、静止誘導電器の巻線及び鉄心を直接冷却
   する第１の冷媒と、この第１の冷媒を第２の冷媒で冷却
   する熱交換器と、前記第２の冷媒の熱を屋外に廃棄する
   熱廃棄手段とを備えた静止誘導電器の冷却システムにお
   いて、 前記冷却システムに、前記静止誘導電器の本体タンクの
   少なくとも一部を覆う防熱カバーと、この防熱カバーと
   本体タンクとの間の間隙に静止誘導電器が設置されてい
   る機器室内の冷気を流通させる送風機と、前記間隙を通
   過した冷気を機器室内に放出することなく機器室外に導
   く導風路とを設けたことを特徴とする静止誘導電器の冷
   却システム。
3. 【請求項３】 地下または屋内変電所の機器室内に設置
   される静止誘導電器と、この静止誘導電器の本体タンク
   内に充填され、静止誘導電器の巻線及び鉄心を直接冷却
   する第１の冷媒と、この第１の冷媒を第２の冷媒で冷却
   する熱交換器と、前記第２の冷媒の熱を屋外に廃棄する
   熱廃棄手段と、前記機器室に設けられ、機器室内の空気
   を機器室外に排気する排気風洞とを備えた静止誘導電器
   の冷却システムにおいて、 前記冷却システムに、前記静止誘導電器の本体タンクの
   少なくとも一部を覆う防熱カバーと、この防熱カバーと
   本体タンクとの間の間隙に静止誘導電器が設置されてい
   る機器室内の冷気を流通させる送風機と、前記間隙を通
   過した冷気を機器室内に放出することなく前記排気風洞
   に導く導風路とを設けたことを特徴とする静止誘導電器
   の冷却システム。
4. 【請求項４】 地下または屋内変電所の機器室内に設置
   される静止誘導電器と、この静止誘導電器の本体タンク
   内に充填され、静止誘導電器の巻線及び鉄心を直接冷却
   する第１の冷媒と、この第１の冷媒を第２の冷媒で冷却
   する熱交換器と、前記第２の冷媒の熱を屋外に廃棄する
   熱廃棄手段を備えた静止誘導電器の冷却システムにおい
   て、 前記冷却システムに、前記静止誘導電器の本体タンクの
   表面を冷却するタンク表面水冷手段と、このタンク表面
   水冷手段に冷水を供給する冷水供給手段とを設けたこと
   を特徴とする静止誘導電器の冷却システム。
5. 【請求項５】 地下または屋内変電所に設置される静止
   誘導電器と、この静止誘導電器の巻線及び鉄心を直接冷
   却する第１の冷媒と、この第１の冷媒を第２の冷媒で冷
   却する熱交換器と、この第２の冷媒の熱を屋外に廃棄す
   る熱廃棄手段を備えた静止誘導電器の冷却システムにお
   いて、 前記冷却システムに、静止誘導電器の本体タンク表面を
   冷却するタンク表面水冷手段と、このタンク表面水冷手
   段に冷水を供給する空冷式冷水製造手段と、この空冷式
   冷水製造手段の吹出し空気を前記静止誘導電器が設置さ
   れる機器室内に放出することなく室外に排出する導風路
   とを設けたことを特徴とする静止誘導電器の冷却システ
   ム。
6. 【請求項６】 地下または屋内変電所に設置される静止
   誘導電器と、この静止誘導電器の巻線及び鉄心を直接冷
   却する第１の冷媒とこの第１の冷媒を第２の冷媒で冷却
   する熱交換器と、この第２の冷媒の熱を屋外に廃棄する
   熱廃棄手段を備えた静止誘導電器の冷却システムにおい
   て、 前記冷却システムに、前記静止誘導電器の本体タンク表
   面を冷却するタンク表面水冷手段と、前記第２の冷媒を
   供給する系路から前記タンク表面水冷手段に冷媒を供給
   する冷媒供給バイパス路とを設けたことを特徴とする静
   止誘導電器の冷却システム。
7. 【請求項７】 前記タンク表面水冷手段が水冷ジャケッ
   トまたは水冷パイプである請求項４，５または６記載の
   静止誘導電器の冷却システム。