(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される変圧器本体、該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器、該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機、前記水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔、該冷却塔と前記水冷式冷却器とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道、該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽、該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
変圧器の過負荷運転時に前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に導く手段を有することを特徴とする変電所冷却システム。
【請求項２】
巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される変圧器本体、該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器、該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機、前記水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔、該冷却塔と前記水冷式冷却器とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道、該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽、該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を導く配管を接続すると共に、前記水冷式冷却器入口と低温冷却水が導かれる部分との間の配管に前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度を検出する温度計を設け、該温度計で検出する前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度が所定値以上になったら、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に導くことを特徴とする変電所冷却システム。
【請求項３】
巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される変圧器本体、該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器、該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機、前記水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔、該冷却塔と前記水冷式冷却器とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道、該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽、該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を導く配管を接続し、該低温冷却水の一部を導く配管の途中に流量調整弁を設けると共に、前記水冷式冷却器入口と低温冷却水が導かれる部分との間の配管に前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度を検出する温度計を設け、該温度計で検出する前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度が所定値以上になったら、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に導くと共に、前記温度計の検出信号を前記流量調整弁に伝達し、該流量調整弁の開度を調整して前記低温冷却水の流量を調整することを特徴とする変電所冷却システム。
【請求項４】
巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される変圧器本体、該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器、該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機、前記水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔、該冷却塔と前記水冷式冷却器とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道、該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽、該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を導く配管を接続し、該低温冷却水の一部を導く配管の途中に流量調整弁を設けると共に、前記水冷式冷却器入口と低温冷却水が導かれる部分との間の配管に前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度を検出する温度計を設け、かつ、該温度計からの信号により前記低温冷却水を汲み上げるポンプを起動したり、前記流量調整弁の開閉を指令する制御装置を有し、前記温度計で検出する前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度が所定値以上になったら、前記制御装置からの指令により前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に導くためのポンプを起動すると共に、前記温度計の検出信号に伴う前記制御装置からの指令により前記流量調整弁の開度を調整して前記低温冷却水の流量を調整することを特徴とする変電所冷却システム。
【請求項５】
巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される変圧器本体、該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器、該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機、前記水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔、該冷却塔と前記水冷式冷却器とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道、該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽、該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中で、かつ、前記水冷式循環ポンプの上流側に、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を導く配管を接続し、該低温冷却水の一部を導く配管の途中に流量調整弁を設けると共に、前記水冷式冷却器入口と低温冷却水が導かれる部分との間の配管に前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度を検出する温度計を設け、かつ、該温度計からの信号により前記低温冷却水を汲み上げるポンプを起動したり、前記流量調整弁の開度を指令する制御装置を有し、更に、前記冷却塔と水冷式冷却器とを接続する配管の途中で、かつ、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を導く配管の接続部より上流側に、該冷却塔からの冷却水の一部を前記蓄冷熱槽に戻す配管を接続すると共に、該配管の途中に止め弁を設け、前記温度計で検出する前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度が所定値以上になったら、前記制御装置からの指令により前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に導くためのポンプを起動すると共に、前記温度計の検出信号に伴う前記制御装置からの指令により前記流量調整弁の開度を調整して前記低温冷却水の流量を調整し、かつ、前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の混入が開始したら、前記止め弁を開き、該混入された低温冷却水の流量と同程度の前記冷却塔からの冷却水を前記蓄冷熱槽の高温冷却水側に流入させることを特徴とする変電所冷却システム。
【請求項６】
巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される複数の変圧器本体、該複数の変圧器本体の各々に設けられ、該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器、該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機、前記各々の水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔、該冷却塔と前記各々の水冷式冷却器とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道、該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽、該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
前記変圧器本体が過負荷運転された際に、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記変圧器冷却系統の水例式冷却器へ入る配管の途中に導く手段を前記各々の変圧器冷却系統に有することを特徴とする変電所冷却システム。
【請求項７】
巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される複数の変圧器本体、該複数の変圧器本体の各々に設けられ、該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器、該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機、前記各々の水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔、該冷却塔と前記各々の水冷式冷却器とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道、該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽、該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
前記変圧器冷却系統の各々の水冷式冷却器へ入る配管の途中に、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を分岐して導く配管を接続すると共に、前記水冷式冷却器入口と低温冷却水が導かれる部分との間の各々の配管に前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度を検出する温度計を設け、該温度計で検出する前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度が所定値以上になったら、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記冷却水の温度が所定値以上になった前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に導くことを特徴とする変電所冷却システム。
【請求項８】
巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される複数の変圧器本体、該複数の変圧器本体の各々に設けられ、該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器、該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機、前記各々の水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔、該冷却塔と前記各々の水冷式冷却器とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道、該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽、該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
前記変圧器冷却系統の各々の水冷式冷却器へ入る配管の途中に、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を分岐して導く配管を接続し、該低温冷却水の一部を導く分岐する前の配管の途中に流量調整弁を設けると共に、前記水冷式冷却器入口と低温冷却水が導かれる部分との間の各々の配管に前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度を検出する温度計を設け、該温度計で検出する前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度が所定値以上になったら、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記冷却水の温度が所定値以上になった前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に導くと共に、前記温度計の検出信号を前記流量調整弁に伝達し、該流量調整弁の開度を調整して前記低温冷却水の流量を調整することを特徴とする変電所冷却システム。
【請求項９】
巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される複数の変圧器本体、該複数の変圧器本体の各々に設けられ、該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器、該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機、前記各々の水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔、該冷却塔と前記各々の水冷式冷却器とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道、該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽、該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
前記変圧器冷却系統の各々の水冷式冷却器へ入る配管の途中に、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を分岐して導く配管を接続し、該低温冷却水の一部を導く分岐する前の配管の途中に流量調整弁を設けると共に、前記水冷式冷却器入口と低温冷却水が導かれる部分との間の各々の配管に前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度を検出する温度計を設け、かつ、該温度計からの信号により前記低温冷却水を汲み上げるポンプを起動したり、前記流量調整弁の開閉を指令する制御装置を有し、前記温度計で検出する前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度が所定値以上になったら、前記制御装置からの指令により前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記冷却水の温度が所定値以上になった前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に導くためのポンプを起動すると共に、前記温度計の検出信号に伴う前記制御装置からの指令により前記流量調整弁の開度を調整して前記低温冷却水の流量を調整することを特徴とする変電所冷却システム。
【請求項１０】
巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される複数の変圧器本体、該複数の変圧器本体の各々に設けられ、該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器、該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機、前記各々の水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔、該冷却塔と前記各々の水冷式冷却器とを接続する配管、該配管の途中に配置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道、該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽、該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
前記変圧器冷却系統の各々の水冷式冷却器へ入る配管の途中で、かつ、前記水冷式循環ポンプより前記水冷式冷却器側に、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を分岐して導く配管を接続し、該低温冷却水の一部を導く分岐する前の配管の途中に流量調整弁を設けると共に、前記水冷式冷却器入口と低温冷却水が導かれる部分との間の各々の配管に前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度を検出する温度計を設け、かつ、該温度計からの信号により前記低温冷却水を汲み上げるポンプを起動したり、前記流量調整弁の開度を指令する制御装置を有し、更に、前記冷却塔と水冷式冷却器とを接続する配管の途中で、かつ、前記冷却水循環ポンプより前記冷却塔側に、該冷却塔からの冷却水の一部を前記蓄冷熱槽に戻す配管を接続すると共に、該配管の途中に止め弁を設け、前記温度計で検出する前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度が所定値以上になったら、前記制御装置からの指令により前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記冷却水の温度が所定値以上になった前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に導くためのポンプを起動すると共に、前記温度計の検出信号に伴う前記制御装置からの指令により前記流量調整弁の開度を調整して前記低温冷却水の流量を調整し、かつ、前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の混入が開始したら、前記止め弁を開き、該混入された低温冷却水の流量と同程度の前記冷却塔からの冷却水を前記蓄冷熱槽の高温冷却水側に流入させることを特徴とする変電所冷却システム。
【請求項１１】
前記変圧器冷却系統の各々の水冷式冷却器へ入る配管の途中に接続され、前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を分岐して導く各々の配管に止め弁を設け、該止め弁のうち、前記温度計で検出される前記水冷式冷却器に入る冷却水の温度が所定値以上になった前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に接続される前記配管に設けられた前記止め弁のみが「開」となるように前記制御装置で制御されることを特徴とする特許請求の範囲第９項又は第10項記載の変電所冷却システム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は変電所冷却システムに係り、特に、変電所、例えば地下変電所に設置される変圧器を過負荷運転した場合に生じる変圧器構造物の温度上昇を抑制するものに好適な変電所冷却システムに関する。
背景技術
近年、都心部に設置される変電所の変圧器は防災上不燃化が要求され、また、電力需要の増大から大容量化、さらに、設置場所の確保が困難となってきているので、小型化の要求も強く、変圧器をビル等の地下に設置する例が多くなってきている。また、エネルギーの有効利用の観点から、変圧器等で発生する熱をできるだけ高温で回収し、ビル設備の給湯や暖房等の熱源に利用する場合も増加している。
一般に、変圧器をビル等の地下に設置する場合には、変圧器構造物で発生する熱を変圧器を冷却する冷却媒体に伝達すると共に、水冷式冷却器を介して冷却水に伝達し、この冷却水をポンプによりビルの屋上等に設置した冷却塔へ汲み上げ、冷却塔で冷却した後、変圧器の水冷式冷却へ戻す構成を採っている。排熱利用する場合には、変圧器用水冷式冷却器から冷却塔へ汲み上げる冷却水の一部を給湯等の熱負荷側へ分岐することもある。
また、変電所では、複数の変圧器を設置する例が多いが、ここで、ある変圧器が故障したり、運転不可能になった場合に、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ある。変圧器を過負荷運転すると、変圧器巻線に流れる電流が増大してしまう結果、変圧器の発熱量が増加し、このため変圧器巻線等の構造物やこれら構造物に接触している絶縁物，構造物を冷却する冷却媒体やこの冷却媒体を冷やす冷却水の温度が上昇する。特に、絶縁物は温度が過度に高くなると寿命が短くなり、信頼性が低下する。
このような状況を想定し、従来は、過負荷運転による温度に耐える耐熱絶縁材料を使用するか、あるいは使用する絶縁材料の耐熱温度以下に温度上昇を抑えるような、余裕のある変圧器の設計をしている。高温度に耐える絶縁材料は一般に高価であり、また、構造物の温度上昇を抑える余裕のある設計では、巻線の断面積を大きくし電流密度を下げる設計をすることになり、変圧器全体の体積や重量が大きくなる。
また、変圧器の過負荷対応策として、変圧器用の冷却器の他に、変圧器冷却媒体の貯蔵槽を設け、変圧器の過負荷運転時に冷却器から戻る冷却媒体に、前記貯蔵槽の低温の冷却媒体を一部混合させ、変圧器へ入る冷却媒体の温度を下げることが特開昭59−5607号公報で提案されている。
しかしながら、この例では、過負荷運転する場合の時間や発熱量を考慮すると、貯蔵槽は相当大きな体積になり大きなスペースが必要になる。また、熱容量を考慮すると、冷却媒体は液状の場合に限られ、冷却媒体がガスであるガス絶縁変圧器の場合に適用することはほとんど不可能である。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、地下変電所等に設置される変圧器からの熱を有効に給湯等に利用できる温度で熱回収できる条件を維持させつつ変圧器が小型化できることは勿論、変圧器を一時的に過負荷運転する場合でも構造物の温度上昇を過度に大きくすることなく、絶縁物の寿命を短縮させない変電所冷却システムを提供するにある。
発明の開示
本発明は、巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される変圧器本体，該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器，該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管，該配管の途中に設置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機，前記水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔，該冷却塔と前記水冷式冷却器とを接続する配管，該配管の途中に設置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道，該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽，該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
変圧器の過負荷運転時に前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に導く手段を有することを特徴とする。
これにより、地下変電所等に設置される変圧器からの熱を有効に給湯等に利用できる温度で熱回収できる条件を維持させつつ変圧器が小型化できることは勿論、変圧器を一時的に過負荷運転する場合でも構造物の温度上昇を過度に大きくすることなく、絶縁物の寿命を短縮させない変電所冷却システムを得ることができる。
変圧器が複数台同一変電所に設置されている場合には、前記蓄冷熱層から低温水を汲み上げ変圧器用の水冷式冷却器へ配水する複数の配管を、流量調整弁の後流側から分岐させて設け、その分岐後の配管の途中に止め弁を設ける構成にする。なお、前記止め弁には、過負荷運転する変圧器の水冷式冷却器に流れるように、前記制御装置により「開」の信号が送られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の変電所冷却システムの一実施例を示す概略図、第２図は本発明の一実施例における変圧器負荷と主要な流体の時間に対する温度変化の状況を示す特性図、第３図は本発明の変電所冷却システムの他の実施例を示す概略図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第１図は本発明の変電所冷却システムの一実施例を示し、地下ケーブル洞道の冷却システムのある地下変電所の例で、洞道の冷却システムに必要な冷凍機，洞道を冷却する低温冷却水や戻ってきた冷却水を溜めておく蓄冷熱槽が設置されている例である。
該図において、１は変圧器本体、２は変圧器本体１の冷却媒体３を冷却水４で冷却する水冷式冷却器、５は冷却媒体３を循環させるポンプあるいはブロワ等の冷媒循環機、6aは変圧器本体１と水冷式冷却器２を接続する配管、6bは水冷式冷却器２とブロワ等の冷媒循環機５を接続する配管である。また、７は冷却水４を大気で冷却する冷却塔、８は冷却水４を冷却塔７へ送る冷却水循環ポンプ、9aは冷却水４を冷却塔７へ導く上昇管、9bは冷却塔７からの冷却水４の戻り管である。10は地下ケーブルを配設した洞道、11は洞道10内の空間及び地下ケーブルを冷却するのに用いられる低温冷却水14aや地下ケーブルを冷却した後の高温冷却水14bを溜めておく蓄冷熱槽、12は高温冷却水14bを冷却する冷凍機、13は冷凍機12用の冷却塔である。15aは蓄冷熱槽11の低温冷却水14aを洞道10に洞道冷却用冷却水を流す送水管、15bは洞道10からの高温になった洞道冷却用冷却水を蓄冷熱槽11に戻す戻り管である。送水管15aには、低温冷却水14aを汲み上げ送水管15aに送るポンプ16がある。また、17aは蓄冷熱槽11より高温冷却水14bを冷凍機12に送る配管、17bは冷凍機12で冷却された低温冷却水14aを蓄冷熱槽11に送る配管、18は配管17aの途中に配置される高温冷却水14bを汲み上げる汲み上げポンプ、19bは冷凍機12より冷却塔13に冷却水を輸送する配管、19aは冷却塔13から冷凍機12に冷却水を戻す配管、20は配管19bの途中に配置されている冷却水を循環させるポンプである。
また、21は蓄冷熱槽11から低温冷却水14aをポンプ22で汲み上げ戻り管9bに混入させる配管、23は戻り管9bへの低温冷却水の流量を調節する流量調整弁である。24は戻り管9bから冷却塔７から戻る冷却水の一部を蓄冷熱槽11へ戻す配管、25は配管24の途中に配置されている止め弁である。26は冷却塔７から水冷式冷却器２へ入る冷却水の温度を検知する温度計、27は、この温度計26の信号によりポンプ22の運転や流量調整弁23の開度を指令する制御装置である。
このような構成の地下変電所冷却システムにおいて、通常の負荷での運転状態ではポンプ22は運転されず、流量調整弁23、及び止め弁25は閉の状態で変電所は運転される。
通常の運転時は、変圧器本体１内の構造物で発熱があるが、冷却媒体３がポンプあるいは冷媒循環機（ブロワ）５により変圧器本体１内に送られることにより、変圧器本体１の構造物が冷却され、熱を奪った冷却媒体３は変圧器本体１の上部より取り出され、配管6aを経由して水冷式冷却器２に導かれ冷却される。水冷式冷却器２で冷却された冷却媒体は再度配管6bを通って変圧器本体１に戻る。一方、冷却水４は冷却水循環ポンプ８により、水冷式冷却器２を経由して上昇管9aを上昇し冷却塔７に導かれて冷却され、この冷却塔７により冷却された冷却水４は、戻り管9bを通り水冷式冷却器２に戻る経路を循環する。
また、地下ケーブルが配設された洞道10を冷却する系統は、蓄冷熱槽11の高温冷却水14bが汲み上げポンプ18により配管17aを通って冷凍機12に送られ、低温冷却水となり、配管17bにより蓄冷熱槽11の低温側へ戻り低温冷却水14aとして蓄積させる。一方、冷凍機12からの排熱は冷却塔３により大気へ放熱される。
洞道10内及びその内部の地下ケーブルは、蓄冷熱槽11の低温冷却水14aがポンプ16により配管15aを経由して洞道10内に導かれることにより冷却され、冷却後の冷却水は、配管15bを通って蓄冷熱槽11に戻り高温冷却水14bとなる。なお、蓄冷熱槽11の水は、低負荷時や夜間等に低温冷却水14aの量が増加し、高温冷却水14bの量が少なくなる。
ここで、ある変圧器が故障あるいは運転不可能になり、他のいずれかの変圧器を一時的に過負荷運転する場合、過負荷運転する変圧器の発熱量は増大し、巻線等の変圧器構造物は温度が徐々に上昇してしまい、これにより変圧器本体１を冷却する冷却媒体3,冷却媒体３を冷却する冷却水４も徐々に温度が上昇する。
このような状態で、冷却塔７から水冷式冷却器２へ入る冷却水の温度が所定値以上になると、温度計26からの信号により制御装置27が働いてポンプ22が起動し、また、流量調整弁23が開き、蓄冷熱槽11から低温冷却水14aが汲み上げられて配管21を通り、戻り管9bの冷却水循環ポンプ８の上流側へ混入される。混入された低温冷却水14aの流量は、温度計26で検知される温度が所定値になるように制御装置27により流量調整弁23の開度が調整される。また、低温冷却水14aの混入が開始すると配管24にある止め弁25が開き、混入された低温冷却水14aの流量と同程度の冷却水が、配管24を通って蓄冷熱槽11の高温冷却水14b側へ流入する。なお、冷却塔７からの冷却水に混入させる低温冷却水14aの流量は、過負荷運転される負荷の値と、予想される持続時間により推定でき、蓄冷熱槽11の大きさを設定すればよい。
このような運転により、変圧器が過負荷運転された場合にも冷却水４の温度は大幅に所定値を越えることが無く、従って、冷却媒体３の温度，変圧器構造物の温度や絶縁物の温度も過度に高くならず寿命を維持できる。
第２図は第１図に示す実施例における変圧器の負荷と主要な位置での構造物や各流体の温度変化状況を時間に対して示す特性図で、破線は従来技術の場合、実線は本実施例の場合の温度変化状況を示す。
該図に示すごとく、変圧器の負荷が上昇すると前述のように変圧器本体１の構造物の発熱量が増大し、温度が上昇する。それにつれて、各部の流体も構造物から熱を受け温度上昇が大きくなる。従来技術の場合は、構造物の温度は徐々に温度が上昇し過負荷運転が続く限り単調に上昇するが、本実施例の場合には、水冷式冷却器２に入る冷却水の温度が一定値に達すると、低温冷却水4aが混入されるためほぼ一定に抑えられ、それにつれて各部の温度上昇は低く抑えられ、構造物、特に巻線の最高温度も抑えられる。
第３図は、本発明による他の実施例を示す変電所冷却システム概略図である。この例では、変圧器本体１が複数台あり、過負荷運転する変圧器本体１が予め指定できない場合、各変圧器本体１の水冷式冷却器２の冷却水入口側へ低温冷却水14aを混入させる構成を示すものである。
本実施例では設置する機器を簡素化するため、蓄冷熱層11からの低温冷却水14aを汲み上げるポンプ22、及び低温冷却水14a用の流量調整弁23を１台とし、流量調整弁23の後流側で分岐し、冷却器側に止め弁28を介して各水冷式冷却器２へ低温冷却水14aを分岐する構成にする。なお、各変圧器の水冷式冷却器２の冷却水の入り口側には、第１図に示したのと同様に、冷却水の温度を検出する温度計26を設置する。また、制御装置27では、過負荷運転させる変圧器の指定と、指定された変圧器に合わせて開くべき止め弁28へ「開」にすべき信号を送るようにする。さらに、前記制御装置27から同時に、冷却塔７からの冷却水４を蓄冷熱槽11に戻す配管24の途中に止め弁25を設ける。
このような構成において、過負荷運転に入った変圧器の構造物は徐々に温度が上昇し、冷却媒体３及び冷却水４の温度も上昇する。冷却塔７からの冷却水４の温度が一定値以上になると、低温冷却水14aの汲み上げポンプ22が起動し、止め弁25が開き水冷式冷却器２への冷却水４に低温冷却水14aが混入する。これにより、過負荷運転時でも冷却水４の温度は過度に高くなることが無く、従って、変圧器構造物及び絶縁物の温度も過度に高くなることがない。
産業上の利用可能性
以上説明した本発明の変電所冷却システムによれば、巻線や鉄心を含み冷却媒体で冷却される変圧器本体，該変圧器本体の冷却媒体を冷却する水冷式冷却器，該水冷式冷却器と前記変圧器本体とを接続する配管，該配管の途中に設置され、前記冷却媒体を循環させる冷媒循環機，前記水冷式冷却器からの冷却水を冷却する冷却塔，該冷却塔と前記水冷式冷却器とを接続する配管，該配管の途中に設置され、前記冷却水を循環させる冷却水循環ポンプからなる変圧器冷却系統と、
地下ケーブルが配設されている洞道，該洞道及び前記地下ケーブルを冷却するための低温冷却水と洞道及び前記地下ケーブルを冷却した後に排出される高温冷却水とを蓄える蓄冷熱槽，該蓄冷熱槽と配管により接続され、蓄冷熱槽からの高温冷却水を冷却し低温冷却水として該蓄冷熱槽に戻す冷凍機からなる洞道冷却系統とを備え、
変圧器の過負荷運転時に前記蓄冷熱槽に蓄えられている低温冷却水の一部を、前記変圧器冷却系統の水冷式冷却器へ入る配管の途中に導く手段を有するものであるから、
地下変電所等に設置される変圧器からの熱を有効に給湯等に利用できる温度で熱回収できる条件を維持させつつ変圧器が小型化できることは勿論、変圧器を一時的に過負荷運転する場合でも構造物の温度上昇を過度に大きくすることなく、絶縁物の寿命を短縮させない変電所冷却システムを得ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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