JPS59104108A - 自冷式ガス絶縁変圧器 - 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】 この発明は、放熱器をタンク上蓋の上方に配設した自冷
式ガス絶縁変圧器に関する。

一般に、自冷式ガス絶縁変圧器においては、タンク内に
５Ｆ６−／ナス等の絶縁ガスを封入して冷却媒体として
いるが、この冷媒ガスの自然対流による度に低下する。

このため、発熱体である巻線および鉄心と冷媒ガスとの
温度差が規定値金超えないように′電流密度および磁束
密度を低くしなければならず、変圧器容量は１０００〜
３０００ＫＶＡまでが最高限度とされており、この容量
を超えるものについては、プロ了−による強制循環方式
が採用されている。

従来のこの種の変圧器として、第１図および第２図に示
す構造のものが知られている。同図において、符号１は
変圧器のタンクであり、この中に巻線２および鉄心３を
収納して絶縁ガス４を封入している。符号５は放熱器で
あり、変圧器タンク１の左右両１１１１の側板に沿って
複数個を配置し、それぞれの放熱器５の送入管６を変圧
器タンク１の側板から分岐した上部分岐管８に、送出管
７を下部分岐管９にそれぞれ連結している。この放熱器
５は、パイプ等により連続したダクトを形成してその表
面から外気に熱を放散する自冷式のものである。

巻線２および鉄心３から発生した熱は、タンク１内の絶
縁ガス４に伝達され、温度差による自然対流によって上
昇した絶縁ガス４は、矢印で示すようにタンク１の上部
分岐管８に接読する送入管６から放熱器５内に導かれ、
放熱器５の表面から熱を放散して冷却されたのち、送出
管７に接続する下部分岐管９からタンク１内に戻る循環
作用を繰り返す。

ところで、変圧器タンク１の外形寸法は、巻線２および
鉄心乙の大きさによって決捷り、このタンクの大きさに
対して必要とする放熱器５の外形寸法が決めらね、てい
るが、絶縁ガスが自然対流するときの速度は、放熱器５
の中心高さく冷却中心高さ）と巻線２および鉄心乙の中
心高さく発熱中心高さ）との差りによって左右される。

寸た、巻線および鉄心の一衣面の熱伝達率αは絶縁ガス
の自然対流速度に比例する。そして、この熱伝達率αは
次式で表わされる。

± αにＫ（１＋　ｈ　’　） ここに、Ｋ：冷却係数、　ｎ　：冷却系によって異なる
常数（ｎ≧１゜Ｏ）である。

上式から明らかなように、絶縁ガスの自然対流速度を犬
きくして巻線および鉄心の次面の熱伝達率αを向上させ
冷却効率を高くするＫは、冷却中心高さと発熱中心高さ
との差１１を太きくしなければならないことが判る。

３− しかしながら、従来の自冷式ガス絶縁変圧器では、放熱
器を変圧器タンクの側板に沿って配置する構造であるた
め、放熱器の外形寸法の基本となる高さには限度があっ
て必要以上に高くすることはできず、したがって、冷却
中心高さと発熱中心高さとの差りは比較的小さくなって
いる。このため、絶縁ガスの自然対流速度が減少して、
巻線および鉄心の冷却効果が十分に発揮されないことに
なり、自冷可能な変圧器容量も従来の最高限度以内に抑
制されるという欠点があった。

また、従来の自冷式ガス絶縁変圧器では、冷却効果を十
分に発揮させるには、単位の放熱器の外形寸法を大きく
するか、あるいはその配設数を増加する必要があるため
、変圧器全体としての重量が増加するだけでなく、変圧
器全体の幅寸法が大きくなってビル内や地下室等に設置
する場合は、床面積の制約２受けることが多く、必要と
する占有床面積が大きくなることは建築費の高騰にもつ
ながるという欠点があった。

この発明は、上記の欠点を除去して、絶縁ガス４− の自然対流による冷却効率を向」−シて自冷可能限度の
容量を高くすることができ、設置床面積が小ざく、さら
に放熱器の配設数を減少することができて、小型、軽量
な自冷式ガス絶縁変圧器を提供することを目的とする。

以下、この発明の実施例について、図面を参照して説明
する。

第３図および第４図は、この発明の実施例である。変圧
器のタンク１の上蓋１０ａの長さ方向中心線上に上部分
岐管１１を分岐させて２箇所に設け、該上部分岐管１１
の上端のフランジ１２に上昇ガス管１４の下端の７ラン
ジ１５を接会させてボルト、ナツトで締着し、−１−昇
ガス管１４を鉛直方向に立設する。該上昇ガス管１４の
上端には、上部ヘッダー管１６を水平方向にして接続す
る。

変圧器のタンク１の対向する側板１０ｂ、１０ｃの下端
部には前記上部分岐管１１を中心として対称位置にそれ
ぞれ下部分岐管１８．２０を分岐させて設け、該下部分
岐管１８．２０の先端のフラ　　゛フジ１９，２１に、
それぞれ下降ガス管２４．２６の下端屈折部のフランジ
２５．２７を接合させてボルト、ナツトで締着し、下降
ガス管２４　、２６を鉛直方向に立設する。下降ガス管
２４．２６には、その」二端にフランジ２９．３０が取
り付けてあり、前記変圧器タンク１の上部分岐管１１の
」二端と同一高さとしている。この下降ガス管２４゜２
６の上端（では、それぞ力、下部ヘッダー管６２゜６４
を水平方向にして取り付ける。下降ガス管２４．２６の
上端のフランジ２９．３０に下部ヘッダー管３２．３４
から分岐した接続部３３．３５のフランジ３６．３７を
接合させて、ボルト、ナツトで締着して接続しである。

上記のようにして、変圧器タンク１の上蓋１０ａの中央
上方に上部へラダー管１６を、上蓋１０ａの左右両側に
下部ヘソグー管：り２．３４を、それぞれ変圧器の長さ
方向と平行に配置して、上部ヘッダー管１６と下部ヘッ
ダー管６２．３４との間（（は、複数の放熱器５０を左
右両側に対向させて並列に配設する。該放熱器５０の上
部の送入管５１を上部ヘッダー管１６に、下部の送出管
５２を下部ヘッダー管３２．３４にそれぞれ図示しない
フランジを接合させて接続する。

このようにして、変圧器タンク１の上蓋１０ａの上方に
放熱器５０が架設され、ることになるが、必要に応じて
、」二蓋１０．＋との間に支持台を載置してもよく、寸
だ、上昇ガス管１４・との間に適宜の固定部材を介在さ
せて、該固定部材を放熱器５０と一ト昇ガス管１６とに
溶接して支持してもよい。

放熱器５０を一１＝記のように配設すると、巻線２およ
び鉄心６から発生した熱が伝達された絶縁ガス４は、矢
印で示すようにタンク上蓋１０ａの上部分岐管１１から
」二昇ガス菅１４内ケ」二昇して上部ヘッダー管１６に
至り、−に部ヘッダー管１６から送入管５１を介して放
熱’Ａ汁５０に導かれる。放熱器５０によって冷却され
た絶縁ガスは、送出管５２から下部ヘッダー管６２．６
４に入り、接続管３３．３りを経て下降ガス管２４．２
６内を下降して、タンク側板１０ｂ、１０ｃの下部分岐
管１８．２０からタンク１内に戻る。

上記実施例のように、この発明においては、放７− 熱器５０をタンク１の上方に配設して、冷却中心高さと
発熱中心高さとの差りけ従来よりも太きくしているから
、絶縁ガスの自然対流速度が増大し、このため巻線およ
び鉄心の表面の熱伝達率を向上させることが可能となる
。

また、この発明では、放熱器を変圧器タンクの上方に架
設しているから、変圧器全体の幅寸法を変圧器単体とそ
の両側の下降ガス管との幅寸法以内に止めることができ
、変圧器全体の設置床面積を大幅に減縮することが可能
となる。

また、この発明の放熱器は、その上部ヘッダー管の上昇
ガス管を変圧器タンクの上部分岐管にフランジによって
着脱口イモに接続し、下部ヘッダー管の接続管をフラン
ジによって下降ガス管と着脱自在に接続してあり、また
下降ガス管も変圧器タンクの下部分岐管にフランジによ
って着脱自在に接続されているから、これらの７ランジ
の部分から各部品を分離することができ、放熱器と変圧
器単体とを分解輸送して現地組立することも可能である
。

８− 第５図は、この発明の他の実施例である。この実施例で
は、変圧器タンク１の上蓋１０ａを上向きに適宜の曲率
半径でわん曲した半円筒形状に成形しである。寸だ、上
昇ガス管１４は、下端部から上端部（Ｃ至る間に漸次断
面積を縮少させて上向き先細り形状に成形する。

」二記の変圧器タンクの上蓋と」二屏ガス管との形状を
除くその余の構成は、第３図および第４図の実施例と同
一であるから、同一部分には同一符号をもって示し、詳
細な説明は省略する。

この実施例のように構成すると、自然対流によって上昇
した絶縁ガス４の流体抵抗が減少するから、自然対流速
度は、冷却中心高さと発熱中心高さとの差りの増加によ
る増大効果を超えてさらに増大することになる。

第６図および第７図は、この発明のさらに他の実施例で
ある。この実施例では、変圧器タンク１の上蓋１０ａの
幅寸法を側板１　ｏｂ　、　１０ｃよりも小さくして、
方形断面の下降ガス管２４．２６の側面を変圧器タンク
１の側板１０１）　、　１０　ｃの外面に密着させて溶
接している。下降ガス管２４゜２６は、その下端の一部
側面を切り欠いて、変圧器タンク１の側板１０ｂ、１０
ｃに設けた開口部６０に連通させている。

この実施例によると、下降ガス管２４．２６と変圧器タ
ンク１の側板１０ｂ、、１０ｃとが一体に結合するから
、下降ガス管２４．２６が変圧器タンク１の側板１０ｂ
、１０ｃの補強部材としての機能をも併せて兼備するこ
とになり、別途に補強部材を設ける必要がなくなるため
、変圧器全体の重量を軽減することが可能となる。

才だ、下降ガス管２４．２６と変圧器タンク１の側板１
０ｈ　、　１０ｃとの間の空間部がなくなるから、変圧
器全体の幅寸法は、第３図々いし第５図の実施例よりも
さらに縮少する。

タンク上蓋１０ａと上昇ガス管１４は、第５図のように
成形してもよい。

第８図は、第６図および第７図の実施例の変形例であり
、円形断面の下降ガス管２４を変圧器タンクの側板１０
ｂとの間に添板２８を挿入して、該添板２８の長さ方向
の両側端面を下降ガス管２４と変圧器タンクの側板１０
１］に溶接したものである。添板２８と変圧器タンクの
側板１０１）との固定は、ボルト締着してもよい。

この発明は、上述のように、放熱器を変圧器タンクの上
蓋の上方に配設して冷却中心高さと発熱中心高さの差を
犬きくする構成としている。したがって、この発明によ
れば、絶縁ガスの自然対流速度が大きくなり、冷却効率
が大幅に向上するから、自冷可能な変圧器容量の最高限
度を従来よりも高くすることができる。

捷た、この発明によれば、絶縁ガスの自然対流による冷
却性能が高くなるから、放熱器は小形のものとするか、
あるいは配設数を低減することができる。

また、この発明によれば、変圧器全体の設置床面積が組
手するから、ビル内や地下室等でも特別の占有床面積を
設けることなく設置することができ、変圧器全体の形状
が小形で、かつ軽量となることと相寸って、設備費およ
び建築費を安価にす１１− ることか可能となる。

さらに、この発明のガス絶縁変圧器は、ブロアーを用い
ずに自冷式によって容量を高くすることができるから、
同一容量の強制循環方式のガス絶縁変圧器に比べ、電力
消費険が少なく、省エネルギーの要請にも寄与するとい
う効果も併せて得られる。

この発明は、い捷まで説明したガス絶縁変圧器に限らず
ガス絶縁リアクトルに適用することができるほか、油入
変圧器や油入りアクドルについても応用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自冷式ガス絶縁変圧器の断面図、第２図
はその平面図、第３図はこの発明の実施例を示す断面図
、第４図はその平面図、第５図はこの発明の他の実施例
を示す断面図、第６図はこの発明のさらに他の実施例を
示す断面図、第７図はその平面図、第８図は下降ガス管
の変形例を示す一部水平断面図である。 １０ａ：タンク上蓋　１０ｂ　、　１０ｃ　：タンク側
板１２− １１：上部分岐管　１２：上部４ト岐管のフランジ１４
：上昇ガス管　１５：ｌ−ｆ’ｔガス管のフランジ１６
：上部ヘッダー管　２４，２６：下降ガス管２９．３０
：下降ガス管のフランジ ３２　、３４　：下部へラダー管 ３３．３５：下部ヘッダー管の接続管 ３６　、３７　：下部ヘッダー管の接続管のフランジ５
０：放熱器　　　５１：放熱器の送入管５２：放熱器の
送出管 特許出願人　　　富士電機製造株式会社代理人　弁理士
　　　森　　　　　哲　　也弁理士　　　内　　藤　　
嘉　　昭 弁理士　　　清　　水　　　　　正 弁理士　　　梶　　山　　拮　　是 第３図 ６ｔ、５す 特開昭５９−１０４１０８　　（６）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）　　ガス絶縁変圧器のタンク上蓋の中央部から分
   岐して立設した上昇ガス管の上端に上部ヘッダー管を接
   続し、タンク左右両側の側板の下端から分岐して立設し
   た下降ガス管の上端ＫＴ部へラダー管を接続し、該上部
   ヘッダー管と下部ヘッダー管との間のタンク上蓋の上方
   に複数の自冷式放熱器を並列させて配設し、該放熱器の
   送入管を上部ヘッダー管に接続し、放熱器の送出管を下
   部ヘソグー管に接続したことを特徴とする自冷式ガス絶
   縁変圧器。 （２、特許請求の範囲第１項記載の自冷式ガス絶縁変圧
   器において、上昇ガス管がタンク上蓋の上部分岐管に着
   脱自在に接合され、下降ガス管が下部へラダー管のＷ続
   管に着脱自在に接合されている自冷式ガス絶縁変圧器。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の自冷式
   ガス絶縁変圧器において、タンク上蓋が上向きにわん曲
   した断面形状に成形され、上昇ガス管が」二向き先細り
   の断面形状に成形されている自冷式ガス絶縁変圧器。 （４）特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のいずれ
   かに記載の自冷式ガス絶縁変圧器において、下降ノｒス
   管の側面がタンク１１１１＋板の外面に密着している自
   冷式ガス絶縁変圧器。