CN1068133C

CN1068133C - 变压器

Info

Publication number: CN1068133C
Application number: CN96122004A
Authority: CN
Inventors: 樋口佳也; 小泉真; 藤田裕幸; 稻垣惠造
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 2001-07-04
Anticipated expiration: 2016-10-22
Also published as: TW307879B; CN1155741A; JP3653581B2; JPH09180946A; KR980011535A

Abstract

本发明提供一种变压器，能可靠地减小在沿着箱体周围的大范围路径上的涡流，将铁心及在该铁心周围彼此按同心配置在低压绕组、高压绕组装在铁制箱体内，其特征在于：在箱体的周壁与上述两绕组的外周之间设有屏蔽装置，它用电阻比铁制箱体低的导体形成，且可在周围产生屏蔽电流，该电流能产生与从上述两个绕组间的绕组间隙泄漏的磁通方向相反的磁通。

Description

变压器

本发明涉及将铁心及在其周围彼此按同心配置的低压线圈、高压线圈设置在箱内的变压器，尤其是适于采用铁制箱体的变压器。

近年来，为适应对输电系统大容量化的需求，要求对输电系统的总体进行重新探讨。特别是，在大都市中对电力的需要在逐年增加，所以为适应其电力需求，在大都市内各处都在设置变电所，输电系统正在朝着从各个变电所分散供电的方向变化。

这样，在大都市内设置新的变电所时，在过去可以象设置在山间地带的变电所那样提供宽敞的用地，但从土地利用效率的观点出发，则要求设置在例如大型建筑物、公园等的地下的狭窄场所。因此，令后随着需求激增的都市型变电所，将构成地下变电所，因此，对装置就提出了如下所述的要求。

首先，第1点是小型化。其理由是，作为地下变电所必须能装设在业已过于拥挤的都市的某个规划区域内，此外，还必须根据地方的大小来考虑设备的工艺。

第2点是应具有不燃性。其理由是，因绝缘损坏而使变压器燃烧的可能性，与以往相比，在人口密集地区将导致重大事故。

但是，这两个必要的条件随着变压器设计的进行是彼此矛盾的。即，首先，装置的小型化必然使其结构构件更为靠近。其结果是，如使在过去彼此分开设置的绕组与铁心的固定零件及箱体等导电性结构构件接近，则很容易产生由从绕组间隙泄漏的磁通产生的涡流。因此，将使结构构件的发热增加。

另一方面，针对不燃性的要求，必须从过去用油进行的绝缘·冷却，改为用不燃性气体进行绝缘·冷却，但如采用不燃性气体，则因热容量的不同而使冷却能力降低。

这样，两个必要的条件，存在着同时使发热增加和冷却能力降低这种不适应的情况。因此，要求地下变电所用的变压器应具有能解决象这样的不适徉情况的新的概念。

一般说来，大多数电力用变压器都是将铁心置于绕组内部的铁心式变压器，采用将作为绕组的低压绕组、高压绕组同心围绕一个铁心配置的方式。

另外，设置在地面上的油绝缘·冷却式变压器，其主流的形式是将三相同心绕组设置在三相三柱或三相五柱的铁心上，并将其装在一个长型的箱内。在这种情况下，当将三相都装在一个箱内时，因各相产生的涡流分别具有各自错开120°的相位，所以能够互相抵消，因此，除了靠近各绕组的局部部位，不会发生大范围的电流路径。

然而，欲设置在地下的气体绝缘·冷却式变压器，因封入约10个大气压的高压气体，所以必须将每个单相装在一个圆筒形的高压箱体内。但在这种情况下，如将单相装在一个箱体内，因不存在抵消涡流的分量，所以不仅在靠近各绕组的局部部位，而且在箱体内沿其周围的大范围路径上将产生涡流。此外，即使在具有超大容量箱体的变压器的情况下，由于是以单相驱动多个绕组并将其装在一个箱体内，所以也存在同样的问题。

虽然最近开发出气体绝缘·冷却式变压器及超大容量式变压器，但目前对于涡流还没有足够的了解，而且对大范围路径的涡流的产生也认识不足。本发明者等通过计算机仿真对变压器及箱体系统按三维进行了涡流分析，对在大范围路径上涡流的产生获得了足够的认识。

作为以往的第1现有技术，如日本专利特开平1-89409中公开的，在磁通侵入部位设置铜板等低电阻构件，使涡流在该构件上产生，并利用铁制的高电阻构件抑制磁通的侵入，从而降低因涡流造成的损耗。此外，作为第2现有技术，如特开昭日本专利63-117412、特开昭62-73703、特开昭62-37919中公开的，在磁通侵入部位设置难于产生涡流的叠层钢板，使磁通不会侵入箱内。

另外，作为第3现有技术，如日本专利特开平2-18912公开的，箱体本身用铝等良导体构成，即使有涡流产生也能使损耗减小。

可是，当把如上所述的现有技术应用于地下变电所的变压器时，存在下述问题。

即，在第1、第2现有技术中，虽然对磁通直接侵入部位的涡流具有局部抑制的效果，但是对如上所述的在大范围路径上产生的涡流就不能期望有什么效果了。

另外，在第3现有技术中，由于箱体是用铝制作的，箱体本身的质地比铁制的柔软，因此，不仅由于内装的绕组及铁心的重量而且由于箱体本身的自重，存在着在搬运时箱体会发生变形的问题。要想解决这一问题就要提高强度，为此很容易考虑到增加箱体的壁厚，但当采用这种方法时，由于需使用大量的价格比铁高的铝，所以存在着导致成本增加的问题。

再有，如用象铝之类的非磁性体构成箱体，绕组间产生的漏磁通将会泄漏到箱体外部，在其他磁性体结构构件上产生新的涡流损耗。因此，存在着在象地下变电所这样的多个箱体靠近配置的地方不能适用的问题。

鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的是提供一种即使是将每个单相装在箱体内的气体绝缘·冷却式或大容量式变压器、也能够可靠地减少在箱体周围大范围路径上产生的涡流的变压器。

本发明的变压器，是将铁心及在其周围彼此按同心配置的低压绕组、高压绕组装在铁制箱体内的变压器，其特征在于：在箱体的周壁与上述两绕组的外周之间设有屏蔽装置，它用电阻比铁制箱体低的导体形成，且可在周围产生屏蔽电流，该电流能产生与从上述两个绕组间的绕组间隙泄漏的磁通方向相反的磁通。

在本发明中，如在低压绕组和高压绕组间的间隙发生漏磁通，则因屏蔽装置采用由电阻比铁制箱体低的导体构成的非磁性材料形成，所以屏蔽装置会受到有由该漏磁通产生的电动势的影响，因此将在屏蔽装置上沿着其周围产生涡流。

在这种情况下，屏蔽装置的屏蔽电流将产生与从低压绕组和高压绕组间的绕组间隙产生的漏磁通方向相反的磁通，所以能可靠地抑制在箱体周壁的内侧产生的涡流。即，可以使屏蔽装置本身产生涡流，尽可能减小在箱体内沿其周围的大范围路径上产生的涡琉。

其结果是，与第1、第2现有技术相比，利用屏蔽装置能极为有效地减小在箱体周围的大范围路径上产生的涡琉，因而能最大限度地抑制箱体的发热，因此，使低压绕组、高压绕组的绕组和铁制箱体能够靠近，所以能实现变压器的小型化。而且，因箱体是铁制的磁性材料，所以与采用铝制箱体的第3现有技术相比，能保证箱体的强度，并能在搬运时防止箱体变形。

图1是用于说明本发明变压器的第1实施例的斜视图。

图2是用于说明现有技术的变压器的斜视图。

图3是表示图1所示变压器中屏蔽装置安装例的主要部件的说明图。

图4是用于说明本发明变压器的第2实施例的斜视图。

图5用于说明本发明变压器的第3实施例的斜视图。

图6是表示图5所示变压器中屏蔽装置安装示例的主要部分的说明图。

图7是用于说明将本发明的变压器应用于超大容量变压器的第4实施例的斜视图。

图8是表示本发明变压器第5实施例的采用整圈屏蔽装置时的说明图。

图9是表示漏磁通、相间过渡磁通和屏蔽电流的关系的说明图。

图10是表示大功率2绕组变压器的一般示例的局部剖视的说明用斜视图。

图11是将图10的变压器的一部分纵剖后的说明图。

图12是用于说明该图10的变压器的漏磁通与涡流的关系的斜视图。

图13是用于说明整圈屏蔽装置的另一例的斜视图。

图14是用于说明形成图13所示整圈屏蔽装置时的具体例的斜视图。

图15是用于说明整圈屏蔽装置的又一例的斜视图。

图16是表示本发明变压器第6实施例的采用整圈屏蔽装置时的说明图。

图17是表示大功率3绕组变压器的一般示例的局部剖视的说明用斜视图。

图18是用于说明该图17的变压器的漏磁通与涡流的关系的斜视图。

图19是示出本发明变压器第7实施例、采用具有叠层钢板的整圈屏蔽装置后的说明图。

图20是用于表示漏磁通与具有叠层钢板的整圈屏蔽装置的关系的斜视图

图21是表示具有叠层钢板的整圈屏蔽装置的另一例的斜视图。

图22是表示筒形整圈屏蔽装置安装示例的主要部分的说明图。

图23是表示该环形整圈屏蔽装置安装例的主要部分的说明图。

符号说明：

1-铁心、2-低压绕组、3-高压绕组、4-箱体、41-箱体周壁、5-绕组间隙、6、6a～6c-漏磁通、7-在屏蔽装置上产生的涡流、7 ′-在箱体周壁的内侧产生的涡流、8-屏蔽装置、81-多条圆筒形钢板、82-多条屏蔽线圈、15-整圈屏蔽装置、15a-横向屏蔽部、15b-邻接部分纵向屏蔽部、16a～16c-屏蔽电流、23a～23c-绕组对、70-大范围循环涡流、71-相间过渡涡流、72-局部循环涡流。

以下，参照图1至图23说明本发明的实施例。图1和图2示出本发明的第1实施例。

图1所示实施例的变压器形成将低压绕组2及高压绕组3同心围绕铁心1配置的铁心式，由铁心1、低压绕组2、高压绕组3构成变压器本体。铁心1用钢板按规定层数层叠，图中虽未详细示出，但通常构成在纵向具有三个铁柱的三柱形状。而且，低压绕组2、高压绕组3相对于铁心1的三柱之中的中央部铁柱同心配置，构成1相三柱结构。而箱体4则以铁等磁性材料形成，在装有上述变压器本体的内部封入约10个大气压的高压气体，构成气体绝缘·冷却结构。

按这种方式构成的变压器，当施加电压时，如图2所示，从低压绕组2和高压绕组间3的绕组间隙5泄漏出磁通6，该泄漏出的磁通(漏磁通)6的一部分被以磁性材料形成的箱体4的周壁41吸引，形成在该周壁41内通过后重新回到低压绕组2和高压绕组3间的绕组间隙5的闭合回路。这时，在箱体4的周壁41上，如箭头所示在该周壁41的内部区域只有反复通过等量的磁通，所以不存在周壁41内部包围的净交链磁通。

但是，对于箱体4的周壁41来说，由于通过绕组间隙5的磁通6是存在于该周壁41的内侧净交链磁通，所以在抵消该磁通的方向上产生如箭头所示的涡流7′，该涡流7′在箱体周壁41的周围形成大范围的涡流，造成涡流损耗。

因此，在实施例中，如图1所示，于箱体4内在箱体4和高压绕组3之间配置屏蔽装置8。该屏蔽装置8在本例中配置在箱体4的周壁41和高压绕组3的外周之间，而且与41、3相对应形成筒形。此外，屏蔽装置8的材质采用铜、铝等低电阻导体，在本例中使用低价的铜板。

如图3所示，该屏蔽装置8安装在固定于箱体4的周壁41的安装架9上。具体地说，安装架9具有与箱体4的周壁41联结的支座91及从该支座91向内侧伸出、且形成沟槽93的固定部92，用不锈钢等非磁性材料构成。而且，用螺栓10将安装架9的支座91固定在箱体周壁41上，通过将屏蔽装置8隔着绝缘垫11保持在安装架9的支座91上，将该屏蔽装置8设置在箱体周壁41和高压绕组3的外周之间。在这种情况下，作为绝缘垫11起着电绝缘作用，所以用陶瓷或绝缘性橡胶等构成。螺栓10可用通常的铁制螺栓，但也可采用与安装架9同样的材质。

如上所述，当采用在箱体4内设有屏蔽装置8的变压器时，如从低压绕组2和高压绕组3间的绕组间隙5产生漏磁通6，则因屏蔽装置8是用由电阻比铁制箱体4低的导体制成的非磁性材料构成的，所以在屏蔽装置8上由于受到该漏磁通6的作用产生电动势，因此如图1所示，将在屏蔽装置8上沿其内周产生屏蔽电流7。

在这种情况下，由于屏蔽装置8的屏蔽电流7将产生与从低压绕组2和高压绕组3间的绕组间隙5产生的漏磁通6方向相反的磁通，所以能可靠地抑制在箱体4的周壁41的内侧产生的如图2所示的涡流7′。即，在屏蔽装置8本身产生屏蔽电流7，极力地减小在箱体4内沿其周围的大范围路径上产生的涡琉7′。

其结果是，与第1、第2现有技术相比，利用屏蔽装置8能极为有效地减小在箱体周围的大范围路径上产生的涡琉，因而能最大限度地抑制箱体的发热，因此，使低压绕组、高压绕组的绕组和铁制箱体能以靠近，所以能实现变压器的小型化。而且，因发热少、且能小型化，所以即使充分使用不燃性气体也能承受，可以实现不燃化。

另外，由于箱体4是用铁制磁性材料构成的，所以与使用铝制箱体的第3现有技术相比，铁制箱体4不仅价格低廉，而且能保证箱体的强度，并能在搬运时防止箱体变形。

再有，由于屏蔽装置8是用钢板成型制成的筒体，所以屏蔽装置8的制造简单容易。作为该屏蔽装置8的尺寸(高度)，不必与箱体4的内壁高度齐平，只要其高度达到能进入由漏磁通6形成的闭合回路范围的程度即可。

如果屏蔽装置8用铜制作，与用铁作箱体4的材料相比，电阻是其1/50，所以涡流以50比1的比例大部分流过屏蔽装置8，因此，能抑制会流过铁制箱体4的涡流。采用这种屏蔽装置8时的屏蔽电流的强度，与其说是取决于导体的电阻率不如说是取决于电感，其强度的大小基本上能将交链磁通抵消。如图2所示的现有技术，由于没有设置屏蔽装置，当用铁制成箱体4时，流过该箱体4的涡流与设有屏蔽装置8的情况相比，大致上可以认为是流过屏蔽装置的屏蔽电流的1/3。涡流损耗与电阻率的一次方、涡流的平方成比例。使涡流流过屏蔽装置与流过箱体相比，能将涡流损耗降低到1/10左右。

另外，当屏蔽装置8设置在箱体周壁41和高压绕组3之间时，如上所述，由于屏蔽装置8保持在固定于箱体周壁41的安装架9上，所以能使屏蔽装置8可靠地起到作用。此外，在本例中示出了安装架9沿着箱体周壁41的整个内周联结固定的示例，但当然也可以形成采用多个部位固定于周壁41的形状。

图4至图6示出本发明变压器的各种实施例。

在图4示出的实施例中，作为设置在箱体4的周壁41和高压绕组3的外周之间的屏蔽装置8，准备了多个(图中所示为3个)具有适当高度的筒形铜板81，并将这些筒形铜板81沿高度方向配置。当设置这些筒形铜板81时，因其结构基本上与图1所示的第1实施例相同，所以这里对其的说明从略。

在图5和图6示出的实施例中，作为屏蔽装置8，准备了多个将铜线绕成环形而形成的环形屏蔽线圈82，并将这些环形屏蔽线圈82在箱体4内沿高度方向按适当的间隔配置。

另外，环形屏蔽线圈82设置在固定于箱体周壁41的安装架9上。如图6所示，该安装架9具有与箱体周壁41联结的支座91及设有可放置绝缘子12的沟槽的固定部92，支座91用螺栓10固定，同时用紧固件13将上述环形屏蔽线圈82安装在放置于固定部92的绝缘子12上。因此，屏蔽线圈82的设置也与图1所示的第1实施例基本相同。

如采用图4至图6的实施例，则因沿高度方向配置了多个圆筒形铜板81或屏蔽线圈82，所以与用一块铜板覆盖整个高压绕组3的第1实施例相比，能减少材料的使用量，使成本更低，此外，由于是采用多个，所以对设置时的作业性也具有良好的效果。尤其是如采用图4所示的实施例，与采用形成圆筒形的一个屏蔽装置8的第1实施例相比，由于使用的是按小型形成的多个铜板81，所以容易制作。

图7示出本发明变压器的第4实施例。

图7所示的实施例，是应用于以1相驱动6个绕组的超大容量变压器的实施例，将具有由低压绕组2和高压绕组3构成的3对绕组的铁心1装在箱体4内。为此，将具有3对绕组的铁心1用紧固件100固定。

在该超大容量变压器中，由于是将3对绕组装在一个箱体内的超大容量的结构，而箱体的大小因铁路运输等关系对尺寸规定上限，所以箱体与由低压绕组2和高压绕组3构成的绕组挨得很近，因而在箱体上流过的涡流很大。此外，因在一个箱体内的各绕组由1相驱动，所以将会产生与气体冷却·绝缘变压器相同的问题。在3对绕组中从低压绕组2和高压绕组3的绕组间隙5泄漏出磁通，该漏磁通的位置，如图1的实施例所述，通过箱体4的周壁41重新返回绕组间隙5。在这种情况下，从3对绕组的间隙泄漏的磁通是同相的，所以产生的涡流不能相互抵消，而是相互增强后在箱体内壁上沿着绕组方向大范围地流过。

因此，在本实施例中与第1实施例的情况相同，于箱体4内在箱体4与高压绕组3之间设置屏蔽装置8，利用该屏蔽装置8流过屏蔽电流，产生与在绕组间隙5产生的漏磁通方向相反的磁通，用来抑制涡流损耗，能获得与图1的实施例基本相同的作用效果。

另外，在本实施例的情况下，屏蔽装置8是用一块铜板构成，但当然也可与图4至图6所示实施例的情况相同，用多块铜板81、多个屏蔽线圈82构成同样的结构。

图8至图21是应用于长距离大容量输电用变压器的各种实施例。

在至此所述的实施例中，说明了适合于设置在地下变电所的变压器。可是，当前，发电厂多是建设在相隔很远的地方，因此长距离大容量化的输电是必然的事情。为进行这样的长距离大容量输电，按规划将使用1000kV进行超高压的UHV输电，目前正在开发应用于此目的的设备。为适应该UHV用变压器的大容量化，采用以每个单相6对绕组驱动如图7所示的u、v、w各相、并将每3对装在一个箱体内的形式。另外，在UHV输电的同时，还计划对以500KV的高压输电承担着我国(指日本)主要干线的系统进行变革，目前，为此目的的设备也正在开发之中。为适应500kV用变压器的大容量化，采用以2对绕组驱动如图10所示的u、v、w各相、并将每个单相装在一个箱体内的形式。

可是，象上述UHV用变压器那样在箱体内有2对或3对绕组时，因相互邻接的绕组对的励磁方向相反，所以在这些绕组对邻接的部分，在绕组对上将沿水平方向在绕组间产生如图12中的粗线71所示的相间过渡磁通。由该相间过渡磁通71产生的电动势与涡流成直角，所以涡流的方向变为沿上下流过。于是，回到箱体上部或下部的涡流，在相反一侧的侧面又重新沿着绕组的方向转回，返回到出发点而形成大范围的一周路径。

以下，在后文对由低压绕组2和高压绕组3构成的绕组的说明中，将参照图11及图12详细说明采用这里称作绕组对的2个绕组对23a、23b的单相2绕组变压器的一般例。

首先，在图10和图11中示出的一般的单相2绕组变压器，绕组对23a、23b通常是同心配置在如图所示的具有侧轭铁1a的4柱铁心1或图中未示出的具有2铁柱的铁心的各铁柱上。并且，该铁心1、绕组对23a、23b、铁心紧固零件100及图中未示出的绝缘·冷却油都装在一个方形的箱体4内。

从各绕组对23a、23b的绕组间隙5泄漏出的磁通6的一部分被以磁性材料形成的箱体4的周壁41吸引，在该周壁41内穿过后重新又回到绕组间隙5，这时，在箱体4的周壁41上，只在外壁面41a包围的内部区域反复通过等量的磁通，所以不存在外壁面41a包围的净交链磁通，但通过绕组间隙5的磁通6却作为净交链磁通存在于由内壁面41b包围的内部区域，所以在抵消该磁通的方向上产生涡流70，如图12所示，该涡流70构成从各绕组对23a、23b邻接部分的分开部位沿水平方向流向箱体4的侧面的涡流。这一点与在图2中所述的情况相同。

但是在这种情况下，由于在各绕组对23a、23b邻接部分，各绕组对的极性彼此相反，所以如图12所示，产生了将各绕组对交链在一起的相间过渡磁通71，而且，由于该相间过渡磁通71是沿着水平方向发生的，所以在各绕组对23a、23b邻接部分沿垂直方向感应生成大范围的循环涡流70。因此，在单相2绕组变压器中，涡流在各绕组对23a、23b的周围构成水平方向，而在各绕组对23a、23b邻接部分则构成垂直方向，其结果是形成如图中的细实线所示的大范围的循环涡流70。因而，如图12所示，该大范围的循环涡流70形成了在箱体4内各绕组对23a、23b的周围沿着水平方向产生、但在两绕组对23a、23b的邻接部分从水平方向变为垂直方向、通过箱体4的顶部和底部转到相反一侧的壁面、重新又返回水平方向的路径。

在实施例中，为了抑制上述大范围循环涡流70，如图8所示，在各绕组对23a、23b与箱体4的周壁41之间配置了一个整圈屏蔽装置15。即，如图8所示，该整圈屏蔽装置15形成有配置在箱体周壁41与各绕组对23a、23b及铁心1的轭铁1a之间、除该两绕组对23a、23b邻接部分外、沿水平方向覆盖在两绕组对及轭铁1a的周围的横向屏蔽部15a；及覆盖各绕组对23a、23b邻接部分的周围、及与其对应的铁心1的上下部分、和铁心紧固零件100的邻接部分纵向屏蔽部15b。在这种情况下，在图8中，邻接部分纵向屏蔽部15b构成沿上下方向覆盖绕组对23a、23b邻接部分的正面侧及背面侧、同时沿水平方向覆盖铁心1及铁心紧固零件100的形状。

另外，作为该整圈屏蔽装置15，与上述实施例相同，由铜、铝等低电阻导体构成，在本例中采用多个由廉价的铜线构成的环形屏蔽线圈或用铜板形成。

在结构如上所述的变压器中，如图9所示，从绕组对23a、23b各自的绕组间隙5产生漏磁通6a、6b，同时在各绕组对23a、23b之间产生相间过渡磁通71，所以将产生大范围循环涡流70。但是，这时，由于在箱体周壁41与各绕组对23a、23b、铁心1、铁心紧固零件100之间配置有整圈屏蔽装置15，整圈屏蔽装置15的横向屏蔽部15a与漏磁通6a、6b交链，同时整圈屏蔽装置15的邻接部分纵向屏蔽部15b与相间过渡磁通71交链，所以在整圈屏蔽装置15上产生如粗线箭头所示的彼此反向的屏蔽电流16a、16b。即，屏蔽电流16a、16b，对应于漏磁通6a、6b及相间过渡磁通71的方向在整圈屏蔽装置15的横向屏蔽部15a上彼此构成相反的方向，并产生抵消漏磁通6a、6b方向的磁通，其结果是能在大的程度上减小在箱体4中由两绕组对23a、23b产生的大范围循环涡流70，因此，与图7所示的实施例相比，能达到更加可靠的抑制漏磁的效果。换句话说，是由电阻小的整圈屏蔽装置15转移了本来应在箱体4内产生的涡流。

另外，上述整圈屏蔽装置15不仅能减低图12所示的大范围循环涡流70，而且还能减低在漏磁通6a、6b侵入箱体4的部位产生的局部循环涡流72。这是由于整圈屏蔽装置15减小了产生局部循环涡流72的主要原因的漏磁通6a、6b减小的缘故。另外，该局部循环涡流72在图11中是因漏磁通6a、6b进入箱体周壁41而在水平方向产生的涡流。

整圈屏蔽装置15还能减小在铁心紧固零件100上产生的涡流。即，如图11所示，从绕组间隙5产生的漏磁通6的一部分6′被铁心紧固零件100吸引后、从箱体周壁41的上部进入、通过该周壁41的内部，经过铁心紧固零件100、然后返回绕组间隙5。该路径的磁通6′是绕组对23a、23b的高压绕组3产生的漏磁通，不与低压绕组交链。在这种情况下，整圈屏蔽装置15与上述漏磁通6′交链，同样能在产生对大范围循环涡流70的情况下同样起到将其减小的作用，因此也能减小在铁心紧固零件100上产生的涡流。

另外，对于箱体4的周壁41，除上述漏磁通6′之外，还有从绕组间隙5经铁心紧固零件100在铁心1内通过后返回路径上的磁通，但这是低压绕组2产生的漏磁通，因其不与高压绕组交链，所以不构成问题。

在实施例中，作为如8和图9所示的整圈屏蔽装置15，示出了沿着绕组对23a、23b的高度方向将多个具有适当高度的低电阻导体设置的示例，但也可构成如图13所示的形状。即，图13中示出的整圈屏蔽装置15，其横向屏蔽部15a及邻接部分纵向屏蔽部15b用平板形的低电阻导体形成。这时，既可以用整个导体整体形成，也可以例如图14所示，分别单独形成横向屏蔽部15a及邻接部分纵向屏蔽部15b，其交叉点采用焊接方法固定。

另外，也可按图15所示构成。即，整圈屏蔽装置15之中，除了将横向屏蔽部15a分成上下两个道并在水平方向也分割成两段，共计形成四个，在该各四个横向屏蔽部15a′上分别设置与各绕组对23a、23b的邻接部分相对应的邻接部分的纵向屏蔽部15b′，将其配置在箱体4内，从而形成一个总的整圈屏蔽装置15。如果形成这样的分割结构的整圈屏蔽装置15，则尤其是在引出各绕组对23a、23b的配线时，因可以从上下左右的各横向屏蔽部15a′之间(或左右的邻接部分纵向屏蔽部15b′之间)引出，所以易于进行配线处理。

将图8所示的实施例模型化，并通过计算机根据三维动态磁场分析进行了研讨，得到的验算结果表明，通过设置整圈屏蔽装置15，在箱体4上的最大密度下可获得约86％的减低效果、在最大涡流密度下可获得约95％的减低效果。该结果证明对涡流抑制效果是显著的。

以下，根据图16说明本发明的第6实施例。这种情况适用于具有三个绕组对23a、23b、23c的变压器。

首先，说明具有单相3绕组的变压器，如图17所示，它具有绕组对23a、23b、23c、铁心1、铁心紧固件100，并将这些部件封装在图中未示出的绝缘·冷却油内。绕组对23a、23b、23c通常被缠绕在如图所示的具有轭铁1a的5柱铁心1或图中未示出的具有3个铁柱的铁心的各铁柱上，并装在箱体4内。该变压器的特征是：在各绕组对23a、23b、23c中，两侧绕组对23a、23c的励磁方向彼此相同，而位于中央的绕组对23b与在其两侧的绕组对23a、23c的励磁方向相反。

因此，如图18所示，由于在一侧的绕组对23a和中央侧绕组对23b之间产生与单相2绕组变压器的情况相同的相间过渡磁通71，所以将流过大范围的循环涡流70。除此之外，中央侧绕组对23b和另一侧的绕组对23c之间也产生相间过渡磁通71a、71b(参照图16)，所以与这两个绕组对23b、23c相对应，也将产生大范围的循环涡流70。这时的大范围循环涡流70与在绕组对23a、23b之间发生的情况是非对称的。另外，在箱体4的周壁上，在中央侧绕组对23b和两侧的绕组对23a、23c的邻接部分，也与在一侧的绕组对23a和中央侧绕组对23b之间邻接部分的情况同样，产生大范围的循环涡流70′，其路径为从铁心1、铁心紧固件100的上部、下部起沿着垂直方向，而在中央侧绕组对23b的正面侧改变为大致水平方向，到中央侧绕组对23b和绕组对23c的邻接部分再改为沿着垂直方向。

因此，在本实施例中，具有用于抑制上述大范围循环涡流70、70′的整圈屏蔽装置15。即，如图16所示，该整圈屏蔽装置15设置在箱体4与各绕组对23a～23c及铁心1的轭铁1a之间，具有围绕绕组对23a～23c及铁心轭铁1a的横向屏蔽部15a以及分别包住一端的绕组对23a和中央侧绕组对23b邻接部分及中央侧绕组对23b和另一侧绕组对23c邻接部分的邻接部分的纵向屏蔽部15b、15c。

当从各绕组对23a～23c的绕组间隙5产生漏磁通6a～6c、同时在彼此邻接的绕组对23、23b之间及23b、23c之间产生相间过渡磁通71a、71b时，由于整圈屏蔽装置15的横向屏蔽部15a和邻接部分纵向屏蔽部15b、15c与该漏磁通6a～6c及相间过渡磁通71a、71b交叉，所以在整圈屏蔽装置15上产生如箭头所指方向的屏蔽电流16a～16c。其结果是，即使是单相3绕组变压器，也与单相2绕组变压器时一样，不仅能抑制大范围循环涡流70、70′，而且能抑制局部循环涡流72。

图19和图20示出本发明变压器的第7实施例。

这种情况适用于采用了整圈屏蔽装置15的单相3绕组变压器。即，如图19所示，本实施例的整圈屏蔽装置15设置在箱体周壁与各绕组对23a～23c、铁心1的轭铁1a之间，具有沿水平方向围住绕组对23a～23c及铁心轭铁1a的横向屏蔽部15a以及使由中央侧绕组对23b的漏磁通产生的屏蔽电流的方向与由两侧绕组对23a、23c的漏磁通产生的屏蔽电流16a、16c的方向成为同向的环圈部18。

该环圈部18是在横向屏蔽部15a的中间位置处将其与中央侧绕组对23b相对应的部分卷绕在叠层钢板17上形成的。这时，如图20所示，将横向屏蔽部15a的中间位置处在叠层钢板17的下方从外侧向内侧缠绕，同时在该叠层钢板17的内侧再从下斜向上方缠绕到叠层钢板17的上方表面侧，结果在叠层钢板17的表面侧形成两道环部18a、18b。此外，叠层钢板17与绕组对23b的高度大致相同，沿厚度方向将多块钢板层叠后形成。

在该变压器中，从各绕组对23a～23c产生漏磁通6a～6c，但由于整圈屏蔽装置15的横向屏蔽部15a与两侧绕组对23a、23c产生漏磁通6a、6c交链，所以流过如箭头所示的屏蔽电流16a、16c。这时，因在整圈屏蔽装置15的中间位置(中央部分)设有环圈部18，所以，对于中央侧绕组对23b的漏磁通6b，通过将横向屏蔽部15a缠绕在与其相对的叠层钢板17上形成的环圈部18与其交链，从而在该环圈部18上产生与由两侧的漏磁通6a、6c产生的屏蔽电流16a、16c方向相同的屏蔽电流16b，该屏蔽电流16b与屏蔽电流16a、16c叠加。

其结果是，由于从各绕组对23a～23c产生漏磁通6a～6c而在整圈屏蔽装置15上流过叠加后的屏蔽电流16，所以能抑制在箱体内产生的涡流。此外，虽然在叠层钢板17上产生电动势，但因在叠层方向上不导通，所以基本上不产生涡流。在整圈屏蔽装置15上叠层钢板17部分的环圈部18在叠层钢板17的外侧缠成两道，环路内的磁通在感应电动势的方向上反转，尽管不起作用但必须对此注意。

另外，现已发现上述叠层钢板17的整圈屏蔽装置15也有用整块铜板或铝板形成的实例，但例如图21所示，用多个环形的屏蔽环形成也能获得同样的效果，再有，虽然图中未示出，但当然也可用具有适当高度的筒形构件形成。在图示的实施例中，虽然是在单相3绕组变压器中采用了具有环圈部18的整圈屏蔽装置15的例，但并不以此为限，在单相2绕组时，如在与邻接的两个绕组对中任何一个绕组对相对应的位置上设置环圈部18，则能获得与上述同样的效果，所以对单相2绕组变压器也能同样适用。

当以上说明中所述的整圈屏蔽装置15例如采用铜材时，与箱体所用的铁相比，电阻大约为其1/10，所以涡流以10比1左右的比例大部分在该整圈屏蔽装置15流过，因而能将流过铁制箱体的涡流抑制到1/10。在这种系统中，涡流的强度与其说是取决于导体的电阻率不如说是取决于电感，当流过时基本上能将交链磁通抵消。因此，无论是在不设置整圈屏蔽装置15时，或设置整圈屏蔽装置15时，总电流没有多大变化。而涡流损耗则与电阻率的一次方、涡流的平方成比例。因此在设有整圈屏蔽装置的情况下，能将总的涡流损耗降低到现有的1/11左右。

如用关系式表达以上内容，则可表示如下。在以下的式中，﹁=﹂的含义是近似相等。

电阻R的关系式为，R屏蔽=0.1×R箱体 (1)

感应电流的关系式为，10×I箱体(有屏蔽)=I屏蔽 (2)

I箱体(无屏蔽)=I箱体(有屏蔽)+I屏蔽 (3)

W(无屏蔽)=R箱体×(I箱体(无屏蔽))² (4)

W(有屏蔽)=R箱体×(I箱体(有屏蔽))²+

R屏蔽×(I屏蔽)² (5)

比例W(有屏蔽)/W(无屏蔽)

=R箱体×(I箱体(无屏蔽))²+R屏蔽×

(I屏蔽)²/R箱体×(I箱体(无屏蔽))²

=1/11(将式1～式3代入整理后得) (6)

另外，在图8以后的实施例中，给出了采用整圈屏蔽装置15的示例，以下，根据图22和图23说明整圈屏蔽装置15的安装例。

首先，整圈屏蔽装置15设在箱体周壁41与铁心1、其轭铁1a、绕组对23a～23c、铁心紧固件100之间的空间内，最好设置在与各部分相距数cm的位置。其理由是，流过整圈屏蔽装置15的屏蔽电流将产生二次磁通，所以若与箱体4过于靠近，则可能会在箱体4上感应出二次电流。因此，构成在图22和图23中分别示出的安装架9，将整圈屏蔽装置15隔离设置。

即，图22示出的安装架9适用于用整块铜板或多道筒形铜板构成的包围绕组对23a～23c整体的整圈屏蔽装置15，它具有支座91、形成沟槽93的固定部92、放置在沟槽93内的绝缘垫11及螺栓10，基本上与以上在图6中所述情况相同。

无论在上述图22、图23的哪一种情况下，如使用铁等磁性体，则会吸引磁通，并因涡流而造成局部发热，所以最好采用不锈钢之类的非磁性体或陶瓷等绝缘体构成安装架9。在这种情况下，当采用不锈钢或陶瓷时，很难用焊接等方法直接安装在箱体4上，所以通过采用螺栓10能使安装作业容易进行，而且，如用不锈钢制的螺栓10构成，将更为有效。

另外，因作为非磁性体使用的不锈钢是一种导电体，所以为避免发生由整圈屏蔽装置15产生的屏蔽电流形成的涡流，最好设置如图22所示的绝缘垫11、如图23所示的绝缘子12。但是，为了避免因流动带电等造成的带电，在整圈屏蔽装置15上必须设置接地线。

在至此所述的图7以后的实施例中，示出了在两侧具有轭铁1a的铁心1上设有2个、3个绕组对的示例，但如上所述，也适用于采用不设轭铁而只具有2柱或3柱的铁心1的变压器，可取得同样的效果。

如上所述，按照本发明的权利要求1～4，在箱体周壁与高压绕组外周之间设置由电阻低于铁制箱体的导体形成的屏蔽装置，利用该屏蔽装置在周围产生涡流，该涡流能产生与来自低压绕组、高压绕组之间的绕组间隙的磁通方向相反的磁通，所以利用屏蔽装置能极为有效地减小在箱体周围的大范围路径上产生的涡琉，因而能最大限度地抑制箱体发热，因此，使低压绕组、高压绕组的绕组和铁制箱体能够靠近，所以能实现变压器的小型化，而且，如箱体是铁制的磁性材料，则不仅能保证箱体的强度，并具有能在搬运时防止箱体变形的效果。

另外，按照权利要求2～4，具有能简单且容易地制作屏蔽装置的效果。

按照权利要求5～8，在结构上可利用整圈屏蔽装置抑制在箱体周壁上产生的大范围循环涡流，所以即使是长距离大容量输电用变压器也能抑制设备的发热、减低损耗，从涡流方面来说具有能提高可靠性的效果。尤其是，按照权利要求5和6，不仅对来自各绕组对的绕组间隙的漏磁通有效，而且对在邻接的绕组对之间产生的相间过渡磁通也是有效的，所以具有能使由于容量大对冷却系统造成的困难达到减轻冷却负荷的效果。此外，按照权利要求7和8，具有能够容易抑制来自各绕组对的绕组间隙的漏磁通、并能以低廉价格制作的效果。

Claims

1．一种变压器，将铁心及在该铁心周围彼此按同心配置的低压绕组、高压绕组装在铁制箱体内，其特征在于：在箱体的周壁与上述两绕组的外周之间设有屏蔽装置，它用电阻比铁制箱体低的导体形成，且可在周围产生屏蔽电流，该电流能产生与从上述两个绕组间的绕组间隙泄漏的磁通方向相反的磁通。

2．如权利要求1所述的变压器，其特征在于：所述屏蔽装置是用一整块材料形成的筒体。

3．如权利要求1所述的变压器，其特征在于：所述屏蔽装置沿高度方向配置在箱体周壁与上述两绕组的外周之间，是由多个道圆筒形的物体构成的。

4．如权利要求1所述的变压器，其特征在于：所述屏蔽装置沿高度方向配置在箱体周壁与上述两绕组的外周之间，是由绕成的多个环形绕组构成的。

5．一种变压器，将铁心及由在该铁心周围彼此按同心配置的低压绕组、高压绕组构成的多个绕组对装在铁制箱体内，其特征在于：在箱体的周壁与上述多个绕组对之间设有整圈屏蔽装置，它用电阻比铁制箱体低的导体形成，且以使从各绕组对的绕组间隙产生的漏磁通和与其邻接的绕组对之间产生的相间过渡磁通相互交链的方式，将上述低电阻导体十字形交叉组合在一起，这种十字形组合的上述低电阻导体彼此的端部相互结合而形成上述低电阻导体的环路，产生用来抑制因上述磁通在上述箱体周围产生的涡流的屏蔽电流。

6．一种变压器，将铁心及由在该铁心周围彼此按同心配置的低压绕组、高压绕组构成的多个绕组对装在铁制箱体内，其特征在于：在箱体的周壁与上述多个绕组对之间设有整圈屏蔽装置，它用电阻比铁制箱体低的导体形成，且与从各绕组对的绕组间隙产生的漏磁通、和在一个绕组对及与其邻接的绕组对之间产生的相间过渡磁通同时交链，并能产生用来抑制由上述两磁通在上述箱体周围产生的涡流的屏蔽电流，该整圈屏蔽装置的构成形状为，具有配置在箱体周壁与各绕组对之间、沿水平方向围住该各绕组对的横向屏蔽部；以及沿上下方向包住各绕组对的相互邻接部分的邻接部分纵向屏蔽部。

7．一种变压器，将铁心及由在该铁心周围彼此按同心配置的低压绕组、高压绕组构成的至少2个绕组对装在铁制箱体内，在该2个绕组对之中，任何一个绕组对的励磁方向与另一个绕组对的彼此相反，其特征在于：在箱体的周壁与上述多个绕组对之间设有整圈屏蔽装置，它用电阻比铁制箱体低的导体形成，且与从各绕组对的绕组间隙产生的漏磁通交链，并能产生用来抑制由该磁通在箱体周围产生的涡流的屏蔽电流，该整圈屏蔽装置具有配置在箱体周壁与各绕组对之间、沿水平方向围住该各绕组对的横向屏蔽部；以及使由任何一个绕组对的漏磁通产生的屏蔽电流的方向与由另一个绕组对的漏磁通产生的屏蔽电流的方向成为同向的环圈部。

8．一种变压器，将铁心及由在该铁心周围彼此按同心配置的低压绕组、高压绕组构成的3个绕组对装在铁制箱体内，在该3个绕组对之中，两侧绕组对的励磁方向彼此相同，而中央绕组对与两侧的绕组对的励磁方向彼此相反，其特征在于：在箱体的周壁与上述多个绕组对之间设有整圈屏蔽装置，它用电阻比铁制箱体低的导体形成，且与从各绕组对的绕组间隙产生的漏磁通交链，并能产生用来抑制由该磁通在箱体周围产生的涡流的屏蔽电流，该整圈屏蔽装置具有配置在箱体周壁与各绕组对之间、沿水平方向围住该各绕组对的横向屏蔽部；以及使由两侧绕组对的漏磁通产生的屏蔽电流的方向与由中央侧绕组对的漏磁通产生的屏蔽电流的方向成为同向的环圈部。