JPS58176909A

JPS58176909A - 水冷式油入電気機器

Info

Publication number: JPS58176909A
Application number: JP5829782A
Authority: JP
Inventors: Yoshizo Nishiguchi; 西口　喜三
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-04-09
Filing date: 1982-04-09
Publication date: 1983-10-17
Also published as: JPH0226773B2

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】［発明め技術分野］本発明は、冷却装置の熱交換部に損傷が生じた場合にお
いても、冷却水が機器内に浸入しない構造とした水冷式
油入電気機器に関する。

［発明の技術的背景］絶縁油が通る配管を冷却水と接触させて冷却する様にし
た水冷式油入電気機器は、自然空冷式の電気機器に比較
して外形寸法が小さくなること、また、周囲に放熱しな
いこと等から、屋内に設置する場合や段重面積に制限を
受ける場合等に採用されている。その構造としては、機
器タンクの側壁内面に水冷管を取付けた水冷管内蔵式の
ものと、油配管と冷却水゛とが接する熱交換部を有する
ユニット化した冷却装置を機器タンクの外部に取付け、
送油ポンプにより機器タンクの絶縁油を、冷却装置内の
熱交換部の油配管に循環させて冷却する送−２− 油水重大のものとがあるが、現在では後者が多く採用さ
れている。

ところで、この送油水冷式における問題点は、万一、冷
却装置の熱交換部に損傷を生じた時、機器内に冷却水が
浸入する虞れがあることで、冷却水の浸入により絶縁機
能が損われて危険な上に、絶縁物が吸湿してしまうので
、事故の復旧もかなり面倒なこととなる。この為、熱交
換部に損傷が生じた場合においても、冷却水が機器内に
浸入することのない様に次の様な手段が従来から提案さ
れている。

その一つは、冷却装置の熱交換部を二重管とし、一方の
管に損傷を生じただけでは、冷却水の浸入問題は生じな
い様にしたもので、一方の管の損傷による漏水または漏
油は、濡れ検出リレーによって直ちに検出するものであ
る。この二重管構造による送油冷却式は、信頼性はある
が、熱交換部を二重管とした為冷却効率が悪く、装置も
大形化し高価となる欠点がある。

他の一つの冷却水浸入防止構造は、絶縁油側の−３− 圧力を冷却水側より、何らかの手段によって常に高くし
ておき、万−冷却装置の熱交換部に損傷が生じても、絶
縁油が水側に流出するだけで、冷却水が機器内には浸入
することのない様にしたものである。この場合、油が流
出することにより生ずる双方の圧力異常は、絶縁油側と
冷却水側との間に設けた差圧リレーにより検出する構造
としている。この圧力差方式の装置は、冷却効率が低下
せず、しかも、大形の機器では、機器と冷却＠蹟の高低
差をそのまま利用して、絶縁油側の圧力を冷却水側の圧
力より容易に高くすることができる為広〈実施されてい
る。しかし、中形以下の機器では、機器の高さが低く、
従って機器と冷却装置の高低差を利用した油頭圧力が小
さく、必要な油側圧力とならない場合が多く、この為従
来、次の様な手段により油側圧力を高くしている。

第１の手段は、コンサベータの取付位置を高くして必要
な油頭圧力を得るものである。しかし、機器のカバー上
部に取付ける架台の構造上、その高さには限度があり、
また、通常の＾さであれば−４− コンサベータを取付けた状態の全装備で輸送できるもの
が、コンサベータの取付位１を高くした為全装備の輸送
ができなくなること、更には屋内機器として利用される
ことが多い為、建屋の設計にも悪影響を与える等の諸問
題があり、好ましいものではない。

この問題を解決する為に、オリフィスを用いて絶縁油側
の圧力を高め゛る様にした第１図及び第２図に示す如き
装Ｗが従来から実施されている。

即ち、この従来型において、変圧器中身等の機器は、タ
ンク１内に絶縁油′と共に収納されており、この油は、
機器タンク１とパイプによって接続され、タンク１の上
部カバー２上に設けられたコンサベータ３にまで満たさ
れている。タンク１上部には送油接続管４が設けられ、
この送油接続管４は送油ポンプ５を介して、冷却装置６
上部の油入口接手７に接続されている。一方、冷却装置
Ｆ６下部に設けられた油出口接手８は、第１及び第２接
続管９．１０を介して、タンク１下部の受油接続管１１
に接続されている。この場合、第１接続管−５− ９と第２接続管１０と間には、接続管９．１０の内径よ
りも小径の孔が開いた円板であるオリフィス１２が挿入
されている。

冷却装置６は、絶縁油が通る配管を冷却水で冷却する熱
交換器を有し、冷却＠Ｗ６の下部には、冷却媒体である
水が入る導水！！１３と水を回収する排水管１４が接続
されている。なお、前記油出口接手８と導水管１３との
間には、漏水または漏油を知る為の差圧リレー１５が設
けられている。

この従来型によれば、送油ポンプ５によって冷却装置６
上の油側の圧力を高め、同時にオリフィスによって生ず
る油頭損失によってタンク１内の油の圧力を低くするこ
とにより、コンサベータの位置を低くしたまま冷却装胃
内の絶縁油側の圧力を高くすることができる。

［背景技術の問題点］しかし乍ら、この従来型は、オリフィスに生じる油頭損
失分だけ、ｉ油ポンプの揚程を通常のものに比較して大
きくしておく必要があった。また、オリフィスにおける
油頭損失は、油の温度を高め−　　６　− ることになるので、冷却装置の必要容量が増加すること
もあった。これらのことから、第１図の従来型にあって
は、冷却装置全体の大形化及びそれに伴う運転費、即ち
電力費が増加する欠点があった。

［発明の目的］本発明は上記の点に鑑みて提案されたもので、機器の高
さ及びコンサベータの高さを大きくすることなく、油側
の圧力を高め、しかも、冷却装置の運転費の少ない水冷
式油入電気機器を提供することを目的とする。

［発明の概Ｉ！］本発明の水冷式油入電気機器は、コンサベータとタンク
とを接続するバイブの先端を、冷却装置とタンクを循環
する油の流速の速い部分に開口させることにより、速い
流速によって生じる背圧を利用し、コンサベータ自体の
高さは同じであっても、流れのない油の部分にバイブ先
端を開口させた場合に比較して、油側全体の圧力を上昇
させたものである。

−７− 即ち、第３図に示す如く、オリフィス１２がなく、しか
もコンサベータ３の位１が第１図の従来型と同位置にあ
る水冷式油入電気機器において、タンク１から送油ポン
プ５、冷却装置６を通って再びタンク１に戻る油循環路
における各部分の流速は、コンサベータのバイブが開口
しているタンク１の上部ではほぼＯに等しく、送油ポン
プ５の前後においては、流速が極めて速いものとなって
いる。しかるに、これら循環路の各部分に例えば透明管
を開口させた場合には、流速の殆んどない部分の透明管
２６については、その油面はコンサベータ３内の油面と
ほぼ同一となるが、流速の速い送油ポンプ５の手前の部
分、即ち送油接続管４の部分においては、この流速によ
って透明管２７には背圧が作用し、その背圧弁だけ油力
油頭が低くなり、油面はコンサベータ３内の油面よりも
下がった位習となる。また、送油ポンプ５の後段の部分
については、送油ポンプ５の作用により速い流速によっ
て生ずる背圧以上の圧力が加わる為、その部分は圧力油
頭が高く透明管２８内の油面は−８− コンサベータ３の油面よりも通かに高いものとなってい
る。

ここで、本発明においては、コンサベータ３と変圧器タ
ンク１とを接続するバイブを流速が速く、しかも圧力油
頭が低い部分に開口させ、その部分の背圧を利用するこ
とにより、あたかもコンサベータ側からタンク内に前記
背圧相当分の圧力が加わる様にして、変圧器タンク１内
及び油の循環路全体の圧力を向上させ、冷却装置内の冷
却水の圧力よりも油側の圧力を上昇させる様にしたもの
である。

［発明の実施例］以下、本発明の第１実施例を第３図乃至第５図によって
説明する。なお、第１図と同一部分については、同一の
番号を付して説明を省略する。

コンサベータ３とタンク１とを接続するバイブ２１は、
カバー２の上を延長されて、送油接続管４付近のカバー
２を貫通している貫通接手管２２の上端に接続されてい
る。この貫通接手管２２の下端、即ち、タンク１内側の
端部には圧力油頭増−９− 加管２３が接続されている。この圧力油頭増加管２３の
先端は、送油ｉ読管４の入口部分であって油の流速が増
加する箇所に、その開口部を流れの下流に向けて挿入さ
れている。なお、本実施例では、タン？１と冷却装置ｆ
６との接続管２４にオリフィスは設けられていない。

この様な構成を有する本実施例の冷却機能を説明すると
、以下の通りである。

即ち、送油ポンプ５の運転によりタンク１上部の高温の
油は、送油接続管４を疑て送油ポンプ５に吸込まれ、こ
の送油ポンプ５の作用により油入口接手７を軽て冷却装
置！６へ送、られる。冷却装置６内で配管を介し冷却水
と接触して冷却された油は、冷却装置の油出口接手８を
経て接続管２４を通り、タンク１の受油接続管１１を経
てタンク１に入る。この様に油は循環し、冷却１ｊｌ！
６で冷却された油は、タンク１内の電気機器のｔＭｒ！
Ｉ上昇を防止する本来の機能を果す。

次に、本発明において、油側の圧力を冷却水側より上昇
させる作用について説明する。

−１０− 送油ポンプ５の運転により、送油接続管４には第５図矢
印で示す如く、タンク１から冷却装置Ｉ６への油の流れ
が生ずる。これにより圧力油頭増加！２３の開口部は、
コンサベータ３内の油をタンク１内に吸込む様な背圧を
受ける。即ち、このパイプ２１が開口している送油接続
管４の部分に、第３図に示す如く透明管２７を開口させ
たとすれば、透明管２７に表れる油面高りは、背圧に該
当する速度水頭を除いた圧力油頭を表わすことになり、
コンサベータ３の油面高より低いものとなる。

よって、第４図の如く、コンサベータ３がらのパイプ２
１を送油接続管４の部分に開口させれば、送油接続管４
内の圧力油頭を増加することができ、結局油の全油頭を
増加することができる。このことは、タンク１及び冷却
装置６内の油の圧力を全体的に高めることになる。

これを確かめる為に、第４図に想像線で示す様に、従来
のコンサベータのパイプの先端と同様の位置に油ろ通弁
２５を介して透明管２６を取付は油ろ通弁２５を開くな
らば、この透明管２６内の−１１− 油面は、コンサベータ内の油面より前記背圧に該当する
油！ＩＩＨ分だけ高い位置となる。これは従来の水冷式
油入電気ｍｅの構造において、コンサベータの位置を想
像線で示した位１まで上げたものと等価となり、タンク
及び油の循環路内の圧力を全体的に高めたものとなる。

なお、本実施例において、送油接続管４内の流速が小さ
く、背圧が必要な値にならない時は、第６図の様に、管
路損失がなるべく増やさない様に考慮して送油接続管４
ａを絞った形状とすることにより、流速を大きくすれば
よい。

この場合、背圧の値はピトー管の動圧の値と同様で、次
式により計算できる。

Ｈ−ｖ２／：ＩＩＭ　　但し、Ｈ・・・圧力油頭（−）
、Ｖ・・・流速（１／秒＞、Ｑ・・・重力の加速度合、
流速Ｖが３．５■／秒の場合に生じる背圧油頭は）Ｉ　
−３，５２／　２Ｘユ、、９．８−　０．６２５即ち６
２．５０−となる。

以上の値の圧力油頭が加わるならば、冷却装置の油側圧
力は大形機器のそれと同程度となり、冷−１２− 却、水側の圧力に比較して充分高いものとなる。また、
流速もこの程度であれば管路内に空胴現象が生ずる心配
もない。以上のことから、本実施例には施工上の問題点
もない。

また、圧力油頭増加管２３を送油接続管４内に導くこと
によって送油接続管４の流路が狭（なった結果生ずる損
失水頭は、圧力油頭増加管２３の管径を可能な限り小さ
くすることによって、充分小さくできる。

本実施例は、コンサベータとタンクを接続する圧力油頭
増加管２３をタンクの上部の送油接続管４内に導いたも
のであるが、圧力油頭増加管２３を導入する位置は、第
７図に示す第２実施例の如く、冷却装置６からタンク１
へ油を受ける浸油接続管１１内であっても良い。即ち、
この第２実施例では、コンサベータ３から延びたパイプ
２１は、タンク１の浸油接続管１１の内部に設けられた
圧力油頭増加管２３に接続されている。この圧力油頭増
加管２３も前記実施例と同様に、油の流れの下流に向か
って先端が開口している。また、この−１３− 第２実施例における浸油接続管１１は、流速を大きくす
る為、一部を絞った形状となっている。

この第２実施例においては、第１実施例において既に述
べた効果の外、浸油接続管１１を絞ることによる油頭損
失や、浸油接続管１１内に圧力油頭増加管２３を挿入す
ることによって生じる油頭損失が、冷却装置６内の油側
圧力を轟くする様に作用するので、第１実施例に比して
圧力油頭増加管２３の開口に生じる背圧がそれだけ小さ
くても良いという利点がある。また、浸油接続管１１を
流れる油は冷却されたものであり、これと接するコンサ
ベータ３内の油も冷却された濃度の低いものとなるので
、コンサベータ３の油の劣化防止効果も生ずる。

また、圧力油頭増加管２３を導き入れる位置は、第１及
び第２実施例に限らず、油の流速の速いところであれば
可能である。しかし、第３図及び第４図に示すＡ部、即
ち、送油ポンプ５の出口付近には導入することができな
い。これは送油ポンプ５により油に加えられた油頭が、
冷却装置６内部−１４− での摩擦等により未だ消費されておらず、油の肴する全
油頭そのものが高い値を有しており、背圧による油頭の
低下を差し引いても、なおコンサベータの油面は高くな
ってしまうからである。即ち、第３図想像線の如く、仮
にＡ部に圧力油頭増加管２３を開口させた場合に、圧力
油頭増加管２３に接続した透明管２８に表れる油面は、
送油ポンプ５の作用により流速のない箇所に開口させた
透明管２６の油面よりも格段に高い位置となる。

更に、送油接続管４及び浸油接続管８に設ける圧力油頭
増加管２３の先端は、第８図に示す様に、接続管の内壁
に設けた開口部とすることもできる。

この場合、圧力油頭増加管２３を接続管４．８内に挿入
することによる油頭損失が除去される利点がある。

［発明の効果］以上の通り、本発明によれば、低位置のコンサベータを
使用するにも拘わらず循環する油の圧力が高められるの
で、冷却装置の熱交換部に損傷を生じた場合にも水が機
器内に浸入することを防止−１５− できる。しかも、圧力を高める為にコンサベータの高さ
を大きくする必要がないので、機器全体の小形化が可能
となり、また、コンサベータを取付けた全装備の状態で
輸送できる効果もある。その上、機器内の圧力及び冷却
装置内の圧力を一様に高める為、従来型のオリフィスを
使用したものの様な冷却装置内の圧力のみを増加する為
に生ずるポンプの余分な揚程が不要となり、ポンプが能
力の低い小形のもので済む。更に、オリフィスを使用し
たものは、オリフィスによる油頭損失が油温を高めるエ
ネルギに代り冷却装置の必要容量を増加させるものであ
ったが、本発明ではその様な余分な油頭損失はない利点
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型のオリフィスを設けた送油水冷式油入電
気機器の側面図、第２図は第１図の要部拡大断面図、第
３図は彎来型の送油水冷式油入電気機器の各部分の圧力
油頭を示す側面図、第４図は本発明の水冷式油入電気機
器の第１実施例を示す側面図、第５図乃至第６図は、第
４図の要部拡−１６− 大断面図、第７図は本発明の第２実施例を示す側面図、
第８図（イ）（ロ）はその他の実施例を示す拡大断面図
である。１・・・タンク、２・・・カバー、３・・・コンサベー
タ、４・・・送油接続管、５・・・送油ポンプ、６・・
・冷却装置、７・・・油入口接手、８・・・油出口接手
、９・・・第１接続管、１０・・・第２接続管、１１・
・・浸油接続管、１２・・・オリフィス、１３・・・導
水管、１４排水管、１５・・・差圧リレー、２１・・・
パイプ、２２・・・貫通接手管、２３・・・圧力油頭増
加管、２４・・・接続管、２５・・・油ろ通弁、２６，
２７．ｊ８・・・透明管。７３１７代理人弁理士則近憲佑（ほか１名）−１７− 第５図フ１第６１！１１１１Ｅ７図第　８１１（イ）手続補正書（自発）特許庁長官殿１、事件の表示特願昭５７−５８２９７号２、　発明の名称水冷式油入電気機器３、補正をする者事件との関係　特許量−人（３０７）東京芝浦電気株式会社４、代理人〒１００東京都千代田区内幸町ｌ−１−６（１）　　明細書の発明の詳細な説明の欄、補正の内容（１）本願添付明細書第１５頁第１０行目乃至第１５行
目に記載の１更に、・・・・・・利点がある。」を削除
する。（２）同明細書第１７頁第１行目乃至第３行目に記載の
「第７図は・・・・・・断面図である。」を削除し、次
の文を挿入する。「第７図は本発明の第２実施例を示す側面図である。」（３）同添付図面第８図（イ）、（ロ）を削除する。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　水冷式の冷却装置と送油ポンプを具え、電気機
器中身の収納されたタンク内部の油を、送油ポンプによ
り冷却装置を介して循環させて、電気機器中身を冷却す
る油入電気機器において、フンサベータとタンクを接続
するバイブのタンク側の先端に圧力油頭増加管を設け、
この圧力油頭増加管を前記の油の循環路のうち、送油ポ
ンプの出口付近以外の油の流速の速い箇所に開口させ、
この油の流速によってコンサベータ内部に背圧を生じさ
せる様にしたことを特徴とする水冷式油入電気機器。
（２）　圧力油頭増加管が、油の循環路のうち、タンク
上部と送油ポンプを接続する管路内に導入され、油の流
れの下流に向かって開口されている特許請求の範囲第１
項記載の水冷式油入電気機器。
（３）　圧力油頭増加管が、油の循環路のうち、−１− 冷却装置とタンク下部とを接続する管路内に導入され、
油の流れの下流に向かって開口されている特許請求の範
囲第１項記載の水冷式油入電気機器。