JP2008108802A - Gas insulated transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、SF6 ガス、窒素ガス、炭酸ガス、空気などの絶縁ガスにより冷却を行うガス絶縁変圧器に係り、特に冷却性能を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a gas insulation transformer that performs cooling with an insulating gas such as SF 6 gas, nitrogen gas, carbon dioxide gas, and air, and more particularly to a technique for improving cooling performance.
ガス絶縁変圧器の従来例を図5を用いて説明する。すなわち、タンク1内にけい素鋼板を積層した鉄心2と、この鉄心2の主脚に巻回された内側(低圧)巻線3および外側(高圧)巻線4からなる機器本体がSF6 ガス、窒素ガスなどの絶縁ガス5とともに収納されている。
A conventional example of a gas-insulated transformer will be described with reference to FIG. That is, an apparatus body comprising an
また、内側巻線3および外側巻線4はそれぞれ絶縁被覆された銅線を円筒状に巻回し、これを4層分形成した多重円筒巻線であり、内周側および外周側に設置された絶縁筒6により巻線間の絶縁や鉄心2との絶縁を保っている。各円筒巻線間および円筒巻線と絶縁筒との間には垂直ダクト用のスペーサ7により垂直ダクト8が形成され、さらに、円筒巻線の上下部には水平ダクト用のスペーサ9a、9bにより水平ダクト10が形成されている。
Each of the inner winding 3 and the
そして、タンク外部に前記絶縁ガスを冷却するための複数の冷却器11が設置され、前記タンク1と前記複数の冷却器11の間にガスを循環させるための配管12および送風機13が設けられている。
A plurality of
冷却器で冷やされた絶縁ガスは温度が上昇しながら鉄心および巻線を冷却し、冷却器に戻り循環する。特に巻線内では図中矢印で示すように絶縁ガスが外側下部から流入し、垂直ダクト内を下から上に流れて巻線の冷却を行っている。このように、鉄心と巻線からなる機器本体は絶縁ガスにより冷却されると共に絶縁されている。 The insulating gas cooled by the cooler cools the iron core and the windings as the temperature rises, and circulates back to the cooler. In particular, in the winding, as shown by the arrows in the figure, the insulating gas flows in from the outside lower part and flows in the vertical duct from the bottom to the top to cool the winding. As described above, the device body composed of the iron core and the winding is cooled and insulated by the insulating gas.
ここで、変圧器の容量が小さい場合は送風機がない自然循環冷却方式となるが、ガスの流れは全く同様である。
ところで、近年、環境問題の観点からガス絶縁機器のSF6 ガス使用量の削減が提案されており、SF6 ガスのガス圧力を下げることや窒素ガス、炭酸ガス、空気、あるいはこれらの混合ガスなどを用いた機器の開発・研究も行われている。 By the way, in recent years, reduction of the amount of SF 6 gas used in gas insulation equipment has been proposed from the viewpoint of environmental problems, such as reducing the gas pressure of SF 6 gas, nitrogen gas, carbon dioxide gas, air, or a mixed gas thereof. Development and research of the equipment using is carried out.
ここで、上記従来のようなガス絶縁変圧器において、SF6 ガスのガス圧力を下げた場合や上記のような他の絶縁ガスを用いた場合には、ガスの熱容量がSF6 ガスに比べて大幅に減少するため、冷却能力も大幅に低減することになる。特に、送風機を持たないガス自然循環方式のガス絶縁変圧器では冷却能力の低下が顕著であり、課題となっていた。 Here, in the gas insulated transformer as described above, when the gas pressure of the SF 6 gas is lowered or when another insulating gas as described above is used, the heat capacity of the gas is larger than that of the SF 6 gas. Since it is greatly reduced, the cooling capacity is also greatly reduced. In particular, in a gas-insulated transformer of the natural gas circulation type that does not have a blower, the cooling capacity is significantly reduced, which has been a problem.
このような問題に対処する手段としては、本体タンク内の巻線を大型化して発熱量を小さくする、あるいは冷却器の台数あるいは1台当たりのパネル枚数を増やすといった冷却設計を行うことが考えられる。しかし、これらの対策では機器の大型化を招くという欠点がある。 As a means for coping with such a problem, it is conceivable to make a cooling design by increasing the winding in the main body tank to reduce the amount of heat generation, or increasing the number of coolers or the number of panels per unit. . However, these measures have a drawback that the size of the equipment is increased.
また、ガスが流れやすい円筒巻線を採用すればガス循環流量が増加するため、冷却性能が向上する。しかし、この場合もガスが流れやすい巻線と流れにくい巻線の差が顕著になり、局所的に巻線温度が上昇してしまうという欠点がある。特に、図5に示す従来例においては、外周側から流入したガスが入口から近い垂直ダクトに多く流れてしまい、入口から遠い垂直ダクトにあまり流れない場合がある。この場合は、内側の円筒巻線の温度が上昇することになってしまう。 In addition, if a cylindrical winding that facilitates gas flow is employed, the gas circulation flow rate is increased, so that the cooling performance is improved. However, in this case as well, there is a drawback that the difference between the winding that tends to flow gas and the winding that does not flow easily becomes remarkable, and the winding temperature rises locally. In particular, in the conventional example shown in FIG. 5, there are cases where a large amount of gas flowing from the outer peripheral side flows into the vertical duct near the entrance and does not flow so much into the vertical duct far from the entrance. In this case, the temperature of the inner cylindrical winding will increase.
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、絶縁ガスによる巻線冷却性能の均一化および向上を図り、冷却能力を最大限にできるガス絶縁変圧器を提供することにある。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to achieve uniform and improved winding cooling performance with an insulating gas to maximize the cooling capacity. It is to provide a gas-insulated transformer that can.
上記目的を達成するため、本発明のガス絶縁変圧器は、けい素鋼板を積層した鉄心と、前記鉄心の主脚部分に銅線を円筒状に巻回してなる低圧の内側巻線と高圧の外側巻線をそれぞれ複数同心円状に配置した多重円筒巻線と、各円筒巻線間に垂直スペーサを円周方向に等間隔に配置してなる垂直冷却ダクトと、前記円筒巻線の上下に水平スペーサを放射状かつ等間隔に配置してなる水平ダクトと、を備えたガス絶縁変圧器において、前記内側巻線および外側巻線の上下端部の少なくとも一方と、前記水平スペーサとの間に、前記水平スペーサの位置に対応して、板状の流量調整部を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a gas-insulated transformer according to the present invention comprises an iron core laminated with silicon steel sheets, a low-voltage inner winding formed by winding a copper wire in a cylindrical shape around the main leg portion of the iron core, and a high-voltage Multiple cylindrical windings each having a plurality of outer windings arranged concentrically, a vertical cooling duct in which vertical spacers are arranged at equal intervals in the circumferential direction between the cylindrical windings, and horizontally above and below the cylindrical windings In a gas-insulated transformer comprising a horizontal duct having spacers arranged radially and at equal intervals, between at least one of the upper and lower ends of the inner winding and the outer winding, and the horizontal spacer, A plate-like flow rate adjusting unit is provided corresponding to the position of the horizontal spacer.
以上のような本発明によれば、内側巻線および外側巻線の上下端部の少なくとも一方と、前記水平スペーサとの間に、水平スペーサの位置に対応して設けた、板状の流量調整板により流路の断面積が狭められて圧力損失が発生するため、各垂直ダクト内のガスの流れが均一になる。このため、巻線の冷却効率が均一化し向上し、巻線温度の局所的な上昇を抑えることができる。これにより、ガス絶縁変圧器の巻線冷却性能を最大限に高めることができる。 According to the present invention as described above, a plate-like flow rate adjustment provided corresponding to the position of the horizontal spacer between at least one of the upper and lower ends of the inner winding and the outer winding and the horizontal spacer. Since the cross-sectional area of the flow path is narrowed by the plate and pressure loss occurs, the gas flow in each vertical duct becomes uniform. For this reason, the cooling efficiency of the winding is made uniform and improved, and a local increase in the winding temperature can be suppressed. Thereby, the winding cooling performance of the gas insulated transformer can be maximized.
以上のような本発明によれば、絶縁ガスによる巻線冷却性能の均一化および向上を図り、冷却能力を最大限にできるガス絶縁変圧器を提供することができる。 According to the present invention as described above, it is possible to provide a gas-insulated transformer that can achieve uniform and improved winding cooling performance with an insulating gas and maximize the cooling capacity.
以下、本発明に係る代表的な実施形態について、図1〜図3を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, typical embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
(1)第1の実施の形態
[構成]
本発明の第1の実施形態のガス絶縁変圧器は、図1に示すように、低圧側の内側巻線3と高圧側の外側巻線4とが、それぞれ絶縁被覆された銅線を円筒状に巻回され、これを4層分形成した多重円筒巻線であり、内周側および外周側に設置された絶縁筒6により巻線間の絶縁や鉄心との絶縁を保っている。
(1) First Embodiment [Configuration]
As shown in FIG. 1, the gas-insulated transformer according to the first embodiment of the present invention has a cylindrical shape in which a low-voltage side inner winding 3 and a high-voltage side
各円筒巻線間および円筒巻線と絶縁筒との間には垂直ダクト用のスペーサ7により垂直ダクト8が形成されている。また、内側巻線および外側巻線の上下部にはそれぞれ水平ダクト用のスペーサ9a,9bが設置され、これにより水平ダクト10が形成されている。この水平ダクト10の存在により、冷却用の絶縁ガスが水平ダクト10の外周側から流入する構造になっている。
A
本実施形態では、さらに、内側巻線3とスペーサ9aとの間、外側巻線4の下部とスペーサ9bとの間に、それぞれ薄板状の流量調整板14a,15aが設置されており、外側巻線下部の流量調整板15aのガスの流れ方向に対する幅は、内側巻線下部の流量調整板14aにおけるガスの流れ方向に対する幅よりも広く形成されている。
In this embodiment, furthermore, thin plate-like flow
[作用効果]
以上のような構成の本実施形態において、巻線内では図1中矢印で示すように、絶縁ガスは巻線下部の水平ダクト外周側から流入し、外周側の垂直ダクトから内周側の垂直ダクトまで順に分流していき、それぞれの垂直ダクト内を下から上に流れて巻線の冷却を行う。
[Function and effect]
In the present embodiment configured as described above, the insulating gas flows from the outer peripheral side of the horizontal duct at the lower part of the winding and from the vertical duct on the outer peripheral side to the inner peripheral side as indicated by the arrows in FIG. The air is shunted to the ducts in order, and the windings are cooled by flowing in the vertical ducts from the bottom to the top.
ここで、従来は、入口から近い外周側の垂直ダクトにガスが流れやすく、入口から遠い内周側の垂直ダクトにガスが流れにくいガスの分流特性があった。 Here, conventionally, there has been a gas shunting characteristic in which gas easily flows into the vertical duct on the outer peripheral side close to the inlet and hardly flows into the vertical duct on the inner peripheral side far from the inlet.
これに対し、本実施形態では、流れやすい外周側に幅の広い流量調整板15aを設置することにより、垂直ダクト入口の流路断面積が絞られ、流れの急縮小及び急拡大が起こり、比較的大きな圧力損失が発生することになる。また、流れにくい内周側に設置される流量調整板14aは幅が狭いため、大きな圧力損失は発生せず、流れの抵抗はほとんど変わらない。
On the other hand, in the present embodiment, by installing the wide flow
したがって、従来流れやすかった外側巻線の垂直ダクトにおいてはガスが流れにくくなり、内側巻線の垂直ダクトでは従来と変わらないため、両巻線のガスの流れは均一になる。特に、流量調整板14a,15aの幅を調整することにより、巻線の発熱量に応じてガス流量を制御することが可能になる。これにより、巻線の冷却効率が平均化され、巻線温度の上昇を抑えることができ、ガス絶縁変圧器の巻線冷却性能を最大限に高めることができる。
Therefore, gas hardly flows in the vertical duct of the outer winding, which has been easy to flow in the past, and the gas flow in both windings becomes uniform because the vertical duct of the inner winding is not different from the conventional. In particular, by adjusting the widths of the flow
(2)第2の実施の形態
[構成]
本発明の第2の実施形態について、図2を用いて説明する。図2は、図1と同様な巻線部の詳細図であり、内側巻線および外側巻線の上下部にはそれぞれ水平ダクト用のスペーサ9a,9bが設置され、水平ダクト10が形成されている。本実施形態では、水平ダクトの外周側が絶縁筒6aにより塞ぎ、その代替的な役割を担うものとして、内周側のスペーサ間に開口部16を設けたものである。すなわち、冷却用の絶縁ガスは開口部16から流入し、巻線の内周側から外周側に向かって水平ダクトを進み、巻線内に流入する構造になっている。
(2) Second Embodiment [Configuration]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a detailed view of a winding portion similar to FIG. 1, and
また、内側巻線3とスペーサ9aの間と、外側巻線4の下部とスペーサ9bとの間に、それぞれ薄板状の流量調整板14c,15cを設置され、内側巻線下部の流量調整板14cの幅は、外側巻線下部の流量調整板15cよりも広く構成されている。
Further, thin plate-like flow
[作用効果]
以上のような構成の本実施形態において、巻線内では図中矢印で示すように、絶縁ガスは巻線下部の水平ダクト内周側から流入し、内周側の垂直ダクト8から外周側の垂直ダクト8まで順に分流していき、それぞれの垂直ダクト8内を下から上に流れて巻線の冷却を行うことになる。
[Function and effect]
In the present embodiment configured as described above, the insulating gas flows from the inner peripheral side of the horizontal duct at the lower part of the winding and from the
ここで、入口から近い垂直ダクト8にガスが流れやすく、入口から遠い垂直ダクト8にガスが流れにくいガスの分流特性は本実施形態でも同様である。流れやすい内周側に幅の広い流量調整板14cを設置することにより、垂直ダクト8入口の流路断面積が絞られ、比較的大きな圧力損失が発生する。また、流れにくい外周側に設置される、流量調整板15cは幅が狭いため、大きな圧力損失は発生しない。
Here, the gas shunting characteristics are also the same in this embodiment as the gas easily flows into the
したがって、流れやすかった内側巻線の垂直ダクト8でガスが流れにくくなり、外側巻線の垂直ダクト8ではガスの流れにくさは変わらないため、両巻線のガスの流れは均一に近づく。特に、流量調整板14c,15cの幅を調整することにより、巻線の発熱量に応じてガス流量を制御することが可能になる。これにより、巻線の冷却効率が平均化され、巻線温度の上昇を抑えることができ、ガス絶縁変圧器の巻線冷却性能を最大限に高めることができる。
Accordingly, the gas does not easily flow in the
(3)第3の実施の形態
[構成]
本発明の第3の実施形態について、図3を用いて説明する。図3は、本実施形態における流量調整板14d,15dの概略図である。内側巻線3用の流量調整板14dおよび外側巻線4用の流量調整板15dは共に巻線断面形状に概略一致したドーナツ板形状をしており、各巻線ごとに異なる大きさの穴17a,17bが、一定の間隔並びにピッチで設けられている。
(3) Third Embodiment [Configuration]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic view of the flow
図3では、内側巻線3における穴17aが大きくかつ密に設けられ、外側巻線4における穴17bが小さく粗に設けられていることがわかる。これは、水平ダクトの外周側から絶縁ガスが流入する場合の実施形態を表すものである。反対に、水平ダクトの内周側から絶縁ガスが流入する場合は、図3の態様と逆であり、内側巻線3における穴17aを小さくかつ粗に設け、外側巻線4における穴17bを大きく密に設ける。
In FIG. 3, it can be seen that the
[作用効果]
以上のような構成の本実施形態において、水平ダクトの外周側から絶縁ガスが流入する場合は、内側巻線用の流量調整板14dに大きい穴17aを密に開け、外側巻線用の流量調整板15dに小さい穴17bを粗く設けていることにより、流路断面積を簡単に精度よく設定でき、巻線間のガス流量を精度よく制御できる。
[Function and effect]
In the present embodiment configured as described above, when the insulating gas flows from the outer peripheral side of the horizontal duct, a
一方、逆に水平ダクトの内周側から絶縁ガスが流入する場合は穴の関係を逆に設定することにより、流路断面積の調整およびガス流量の制御が容易になる。なお、本実施形態では、工作性を考慮して扇形状の流量調整板を数枚組み合わせてドーナツ板状に加工するのが好ましい。 On the other hand, when the insulating gas flows in from the inner peripheral side of the horizontal duct, the adjustment of the flow path cross-sectional area and the control of the gas flow rate are facilitated by setting the hole relationship in reverse. In the present embodiment, it is preferable to process several fan-shaped flow rate adjusting plates into a donut plate shape in consideration of workability.
(4)他の実施形態
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような態様も含むものである。例えば、第1の実施形態における薄板状の流量調整板14a,15aは、巻線の下部だけでなく、巻線上部に設置することや巻線上下部の両方に設けることも可能である。上下に設けた場合、半分の圧力損失を2ヶ所で発生させることになるが、寸法誤差や組立誤差などによる圧力損失の見積り誤差は小さくなる。
(4) Other Embodiments The present invention is not limited to the above embodiments, and includes the following aspects, for example. For example, the thin plate-like flow
また、入口から遠い内側の流量調整板14aを省略することや、同幅を水平ダクトのスペーサ9aよりも小さくすることも可能である。後者の場合、垂直ダクト入口部の流路断面積を拡大することになり、結果的にガスを流れやすくする効果が得られる。さらに、流量調整板14aをスペーサ9aと接着することにより、位置決めや組立精度が高まるとともに工作性も向上する。これにより、巻線組立時に発生する前記流量調整板の位置ずれなどをなくすことができ、寸法誤差や性能見積り誤差を小さくすることができる。
It is also possible to omit the inner flow
さらに、図4に示すように、内周巻線下部の流量調整板14bおよび外周巻線下部の流量調整板15bを内周側から外周側に向かって徐々に幅が広くなるように構成することも可能である。この場合、隣り合う流量調整板間の流路断面積は内周側から外周側に向かって徐々に狭くなる。すなわち、流れにくい内周側の垂直ダクトでは入口の流路断面積が広く、流れやすい外周側の垂直ダクトでは入口の流路断面積が狭くなるため、外周側に向かうほど大きな圧力損失が発生することになる。
Furthermore, as shown in FIG. 4, the flow
したがって、内周側と外周側の垂直ダクトでガスを均一に流すことができ、巻線毎のガス流量制御ではなく、垂直ダクト毎のガス流量制御が可能となる。さらに、この流量調整板は各垂直ダクト毎に異なる幅を持たせて構成することも可能である。 Therefore, gas can be made to flow uniformly in the vertical ducts on the inner peripheral side and the outer peripheral side, and gas flow rate control for each vertical duct is possible instead of gas flow rate control for each winding. Further, the flow rate adjusting plate can be configured to have a different width for each vertical duct.
1…タンク
2…鉄心
3…内側巻線
4…外側巻線
5…絶縁ガス
6,6a…絶縁筒
7…垂直スペーサ
8…垂直ダクト
9…水平スペーサ
10…水平ダクト
11…冷却器
12…配管
13…送風機
14a,14b,14c,14d…内側流量調整板
15a,15b,15c,15d…外側流量調整板
16…開口部
17a,17b…穴
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記内側巻線および外側巻線の上下端部の少なくとも一方と、前記水平スペーサとの間に、前記水平スペーサの位置に対応して、板状の流量調整部を設けたことを特徴とするガス絶縁変圧器。 An iron core in which silicon steel sheets are laminated, and a multi-cylindrical winding in which a plurality of low-voltage inner windings and a plurality of high-voltage outer windings are concentrically arranged around a main leg portion of the iron core in a cylindrical shape. A vertical cooling duct in which vertical spacers are arranged at equal intervals in the circumferential direction between the cylindrical windings, and a horizontal duct in which horizontal spacers are arranged radially and at equal intervals above and below the cylindrical windings, In the gas-insulated transformer provided,
A gas characterized in that a plate-like flow rate adjusting portion is provided between at least one of the upper and lower end portions of the inner winding and the outer winding and the horizontal spacer, corresponding to the position of the horizontal spacer. Isolation transformer.
前記流量調整部は、前記2つのダクトを流れるガスの上流側においてガスの流れ方向に対する板幅が広く形成され、ガス流の下流側においてガスの流れ方向に対する板幅が狭く形成されたことを特徴とする請求項1又は2記載のガス絶縁変圧器。 The vertical cooling duct and the horizontal duct are formed so that the gas flow path flows in from the outer peripheral side of the winding and flows out from the inner peripheral side,
The flow rate adjusting unit is formed with a wide plate width with respect to the gas flow direction on the upstream side of the gas flowing through the two ducts, and with a narrow plate width with respect to the gas flow direction on the downstream side of the gas flow. The gas insulation transformer according to claim 1 or 2.
前記ドーナツ形状の流量調整部は、表面に複数の穴を備え、
前記複数の穴は、前記2つのダクトを流れるガスの上流側は大きく密に設けられ、下流側に向けて小さく粗に設けられていることを特徴とする請求項1記載のガス絶縁変圧器。 The flow rate adjusting portion is formed in a donut shape that is concentrically arranged with each cylindrical winding and has substantially the same inner diameter and outer diameter.
The donut-shaped flow rate adjustment unit has a plurality of holes on the surface,
2. The gas-insulated transformer according to claim 1, wherein the plurality of holes are provided densely on the upstream side of the gas flowing through the two ducts, and are provided small and coarse toward the downstream side.
前記扇形状の流量調整部は、表面に複数の穴を備え、
前記複数の穴は、前記2つのダクトを流れるガスの上流側は大きく密に設けられ、下流側に向けて小さく粗に設けられていることを特徴とする請求項1記載のガス絶縁変圧器。 The flow rate adjusting unit is arranged in a plurality of fan shapes that are concentrically arranged with the cylindrical windings and have substantially the same inner diameter and outer diameter,
The fan-shaped flow rate adjusting unit includes a plurality of holes on the surface,
2. The gas-insulated transformer according to claim 1, wherein the plurality of holes are provided densely on the upstream side of the gas flowing through the two ducts, and are provided small and coarse toward the downstream side.
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