JP2005236208A - 静止誘導電器 - Google Patents

Abstract

【課題】 巻線に対する冷却媒体の流量配分の適正化によりコンパクト化を得るようにした静止誘導電器を提供すること。
【解決手段】 鉄心１に低圧巻線３と高圧巻線５を巻回し、内側絶縁筒２と低圧巻線３の間、低圧巻線３と中間絶縁筒４の間、それに中間絶縁筒４と高圧巻線５の間に各々空隙を残して夫々垂直ダクト６を形成させ、冷却媒体Ｍを流通させて冷却を図るようにした静止誘導電器において、下側のコマ部材７の間にあるリング状の下側中間支持部材８と、上側にあるリング状の支持部材油に各々切欠部８Ａ、９Ａを設け、矢印Ｍ１とＭ２で示す新たな冷却媒体の流路が形成されるようにしたもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、変圧器やリアクトルなどの静止誘導電器に係り、特に、ガス状又は液状の媒体を用いて電気絶縁と冷却を図るようにした静止誘導電器に関する。

変圧器やリアクトルなどの静止誘導電器は、通電されると巻線や鉄心で損失が現れ、熱が発生して温度が上昇する。このとき静止誘導電器の耐用年数(寿命)は、絶縁物や冷却媒体の温度に左右されるので、所定の規格などにより冷却媒体や巻線の温度上昇限度値が定められている。

そこで、静止誘導電器の場合、従来から、巻線と鉄心からなる本体をタンクに収容した上で当該タンク内に絶縁と冷却を兼ねた媒体を充填し、絶縁性能と冷却性能の向上が図れるようにしているが、このとき、更に放熱手段を設け、これに冷却媒体を循環させることにより温度上昇が抑えられるようにしている(例えば特許文献１参照。)。

ここで、図４は、静止誘導電器の一例として従来技術による変圧器を示したもので、この場合、まず、鉄心１に内側絶縁筒２を介して低圧巻線３が巻回され、更に低圧巻線３の周りに中間絶縁筒４を介して高圧巻線５が巻回されている。

このとき内側絶縁筒２と低圧巻線３の間、低圧巻線３と中間絶縁筒４の間、それに中間絶縁筒４と高圧巻線５の間に各々空隙を残して夫々垂直ダクト６が形成されるようにしてあり、この垂直ダクト６の中に、矢印で示すように冷却媒体Ｍを流通させ、鉄心１と低圧巻線３、それに高圧巻線５の冷却が促進されるようになっている。

そして、これら低圧巻線３と高圧巻線５は、絶縁物の角形ブロック体からなる複数個のコマ部材７と、同じく絶縁物のリングからなる下側中間支持部材８、それに、これも同じく絶縁物のリングからなる支持部材９、１０を介在させた状態で、鉄心締付金具１１、１２により上下から押圧支持され、このとき鉄心１も鉄心締付金具１１、１２により締め付けられるようになっている。

このとき、複数個のコマ部材７は、下側中間支持部材８と支持部材９、１０に対して図５に示すように、相互に間隔を開けて配置されていて、コマ部材７の間に冷却媒体Ｍの通路が形成されるようになっている。なお、この図５のＡ−Ａ’線による断面が図４に相当する。

このようにして組立てられた静止誘導電器の本体は、図示のように、タンク１３内に収納され、冷却媒体Ｍが充填された状態で使用されるが、このときタンク１３内に上側と下側で連通させた放熱器１４を設け、タンク１３内の冷却媒体Ｍが対流により放熱器１４を通って循環されることにより冷却が促進されるようになっている。

更に詳しく説明すると、損失により本体の巻線３、５と鉄心１が発熱したとすると、垂直ダクト６内にある冷却媒体Ｍが特に強く加熱され温度が上昇する。この結果、冷却媒体Ｍは、この垂直ダクト６内で体積が膨張し比重が低下されるので、上昇してコマ部材７の間を通り、タンク１３の上端から放熱器１４の中に流入する。

放熱器１４内では冷却媒体Ｍと大気の間で熱交換が行われ、外部に熱が放散されて冷却媒体Ｍの温度が低下するので、放熱器１４内では冷却媒体Ｍが下降し、温度が低下した冷却媒体Ｍが放熱器１４の下端からタンク１３内に流入し、これがコマ部材７の間を通過して再び垂直ダクト６に流入するので、冷却媒体Ｍの自然循環が得られ、冷却動作が得られるのである。

このときの冷却媒体としては、ガス体の場合は例えば六弗化硫黄(ＳＦ₆)が用いられ、液体の場合は鉱油系の絶縁油が一般的であるが、アルキルベンゼン、シリコン油などの合成絶縁油が用いられることもある。
特開２００３−１７８９２２号公報

上記従来技術は、巻線に対する冷却媒体の流量配分が十分に配慮されておらず、巻線間での温度の制御に問題があった。

例えば、図４の静止誘導電器の場合、低圧巻線３は、内側に位置するので、外側に位置する高圧巻線５に比較して冷却媒体の流路抵抗が大きくなり、従って、冷却媒体の流量が減少して温度上昇が大きくなる。

このとき、内側に位置する巻線、つまり低圧巻線３を巻線の温度上昇限度値以内にするために放熱器の能力を上げる必要があるので不経済であり、且つ、放熱器を大きくする必要があるので、静止誘導電器が大型化してしまう。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、巻線に対する冷却媒体の流量配分の適正化によりコンパクト化を得るようにした静止誘導電器を提供することにある。

上記目的は、鉄心に巻回した少なくとも２種の巻線を備え、前記鉄心と前記少なくとも２種の巻線の夫々の間に形成した垂直ダクトに冷却媒体を流通させで冷却を図るようにした静止誘導電器において、前記少なくとも２種の巻線の下側にあるリング状の中間支持部材と上側にあるリング状の支持部材に切欠部を設け、前記垂直ダクトのうち、前記鉄心に一番近い巻線の内側にある垂直ダクトに対する前記冷却媒体の流路抵抗が、前記切欠部により軽減されるようにして達成される。

このとき、前記切欠部がリング状の部材の内周側から外周側に向かって形成されているようにしてもよい。

本発明によれば、放熱能力を上げなくても済むので、静止誘導電器が大型化するのを抑えることができる。

以下、本発明による静止誘導電器について、図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は本発明の一実施の形態で、本発明を変圧器として具現した場合の一例であり、ここで、８Ａ、９Ａは、詳細は後述するが、下側中間支持部材８と支持部材９に形成してある切欠部を表わし、その他は図４の従来技術の場合と同じである。

そして、まず、この図１の実施形態でも、鉄心１に内側絶縁筒２を介して低圧巻線３が巻回され、更に低圧巻線３の周りに中間絶縁筒４を介して高圧巻線５が巻回されている点は、図４で説明した従来技術による静止誘導電器と同じである。

次に、内側絶縁筒２と低圧巻線３の間、低圧巻線３と中間絶縁筒４の間、それに中間絶縁筒４と高圧巻線５の間に各々空隙を残して夫々垂直ダクト６が形成されるようにしてあり、この垂直ダクト６の中に、矢印で示すように冷却媒体Ｍを流通させ、鉄心１と低圧巻線３、それに高圧巻線５の冷却が促進されるようになっている点も、図４で説明した従来技術による静止誘導電器と同じである。

また、これら低圧巻線３と高圧巻線５は、絶縁物の角形ブロック体からなる複数個のコマ部材７と、同じく絶縁物のリングからなる下側中間支持部材８、それに、これも同じく絶縁物のリングからなる支持部材９、１０を介在させた状態で、鉄心締付金具１１、１２により上下から押圧支持され、このとき鉄心１も鉄心締付金具１１、１２により締め付けられるようになっている点も、図４で説明した従来技術による静止誘導電器と同じである。

更に、このようにして組立てられた静止誘導電器の本体がタンク１３内に収納され、冷却媒体Ｍが充填された状態で使用され、このときタンク１３内に上側と下側で連通させた放熱器１４を設け、タンク１３内の冷却媒体Ｍが対流により放熱器１４を通って循環されることにより冷却が促進されるようになっている点も、図４で説明した従来技術による静止誘導電器と同じである。

この結果、損失により本体の巻線３、５と鉄心１が発熱したとき、垂直ダクト６内にある冷却媒体Ｍが特に強く加熱され、温度が上昇し、冷却媒体Ｍの比重が低下された結果、垂直ダクト６内で上昇してコマ部材７の間を通り、タンク１３の上端から放熱器１４の中に流入する点も、図４で説明した従来技術による静止誘導電器と同じである。

しかも、放熱器１４内では冷却媒体Ｍと大気の間で熱交換が行われ、外部に熱が放散されて冷却媒体Ｍの温度が低下するので、放熱器１４内では冷却媒体Ｍが下降し、温度が低下した冷却媒体Ｍが放熱器１４の下端からタンク１３内に流入し、これがコマ部材７の間を通過して再び垂直ダクト６に流入するので、冷却媒体Ｍの自然循環が得られ、冷却動作が得られる点も、図４で説明した従来技術による静止誘導電器と同じである。

従って、この図１の実施形態の場合、図４で説明した従来技術による静止誘導電器と異なっている点は、下側中間支持部材８と支持部材９の各々に、図２に示すように、切欠部８Ａ、９Ａが形成されている点にある。

そして、これに応じて、コマ部材７のうち、下側中間支持部材８と支持部材９の内周側に配置されるべきコマ部材７については、図３に示すように、各々が切欠部８Ａ、９Ａを間に挟んだ形になるように配置し、これにより、各切欠部８Ａ、９Ａが冷却媒体Ｍの縦方向の通路になるようにする。

この結果、下側中間支持部材８と支持部材９の各々の下側にあるコマ部材７の間に流入した冷却媒体Ｍは、下側中間支持部材８と支持部材９の各々を下側から上側に横切って流れることができるようになるので、図１に矢印Ｍ１、Ｍ２で示すように、新たな冷却媒体Ｍの流路が形成され、その分、垂直ダクト６のうち低圧巻線３の内側にある垂直ダクト６に流入する冷却媒体Ｍの流量を多くすることができる。

更に詳しく説明すると、この場合も、巻線３、５と鉄心１の発熱により垂直ダクト６内にある冷却媒体Ｍが上昇した結果、冷却器１４を通る自然対流が現われ、これにより冷却が得られるのであるが、このとき、この図１の実施形態の場合、矢印Ｍ１、Ｍ２で示す新たな流路に冷却媒体Ｍが流れることになる。

そして、この矢印Ｍ１、Ｍ２による新たな流路に流れる冷却媒体Ｍは、垂直ダクト６のうち低圧巻線３の内側(図１では低圧巻線３の左側)にある垂直ダクト６に流入する冷却媒体Ｍの流量を多くする働きをする。

既に説明したように、低圧巻線３は、内側に位置するので、外側に位置する高圧巻線５に比較して冷却媒体の流路抵抗が大きく、冷却媒体の流量が減少して温度上昇が大きくなるが、この実施形態によれば、矢印Ｍ１、Ｍ２による新たな流路にも冷却媒体Ｍが流れるので、低圧巻線３の放熱にあずかる冷却媒体Ｍの流量が減少してしまうのを抑えることができる。

従って、この実施形態によれば、内側に位置する巻線、つまり低圧巻線３と、外側に位置する巻線、つまり高圧巻線５の冷却媒体Ｍの流量配分が制御された結果、巻線間での温度上昇が均等化でき、規格による温度上昇限度値に対する裕度が大きくなる分、冷却能力の増加を抑えることができる。

そして、この結果、本発明の実施形態によれば、放熱器の能力を上げる必要がなくなるので、経済的であり、且つ、放熱器を大きくする必要がないので、静止誘導電器の大型化が抑えられ、コンパクト化を得ることができる。

更に、この実施形態によれば、巻線の冷却効果が上がるので、素線の寸法を小さくして巻線の電流密度を高めることができ、巻線のコンパクト化を図ることもでき、これらのことから静止誘導電器本体の寸法と重量の低減により、電器全体のコンパクト化を図ることができる。

本発明による静止誘導電器の一実施形態を示す部分側断面図である。 本発明の一実施形態における中間部材と支持部材の概略平面図である。 本発明の一実施形態におけるコマ部材の配置状況を説明するための概略平面図である。 従来技術による静止誘導電器の一例を示す部分側断面図である。 従来技術におけるコマ部材の配置状況の一例を説明するための概略平面図である。

符号の説明

１：鉄心
２、４：内側絶縁筒
３：低圧巻線
５：高圧巻線
６：垂直ダクト
７：コマ部材
８：下側中間支持部材
８Ａ：切欠部(下側中間支持部材の切欠部)
９：上側支持部材
９Ａ：切欠部(上側支持部材の切欠部)
１０：支持部材
１１、１２：鉄心締付金具
１３：タンク
１４：放熱器
Ｍ：冷却媒体

Claims (2)

1. 鉄心に巻回した少なくとも２種の巻線を備え、前記鉄心と前記少なくとも２種の巻線の夫々の間に形成した垂直ダクトに冷却媒体を流通させで冷却を図るようにした静止誘導電器において、
   前記少なくとも２種の巻線の下側にあるリング状の中間支持部材と上側にあるリング状の支持部材に切欠部を設け、
   前記垂直ダクトのうち、前記鉄心に一番近い巻線の内側にある垂直ダクトに対する前記冷却媒体の流路抵抗が、前記切欠部により軽減されるように構成したこと特徴とする静止誘導電器。
2. 請求項１に記載の静止誘導電器において、
   前記切欠部がリング状の部材の内周側から外周側に向かって形成されていることを特徴とする静止誘導電器。

Images