JP2010283061A - 変圧器 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧巻線部の冷却性能が向上するとともに、高圧巻線と低圧巻線との間で発生する放電による絶縁破壊を抑制した変圧器を得る。
【解決手段】この発明の変圧器は、密閉容器と、この密閉容器に収納された鉄心と、この鉄心の主脚部９を囲って配置された低圧巻線３と、この低圧巻線３を囲って配置された高圧巻線４と、この高圧巻線４と低圧巻線３との間であって主脚部９の軸線の方向に沿って延びて設けられた縦スペーサ７とを備え、高圧巻線４は、軸線に沿った方向に積層段に積層された複数の高圧巻線部１１を有し、隣接した高圧巻線部１１間であって縦スペーサ７の径方向上に縦スペーサ７に接続されて高圧心向きスペーサ６が設けられ、高圧心向きスペーサ６は、周方向の幅が、縦スペーサ７の周方向の幅よりも小さい。
【選択図】図２

Description

この発明は、密閉容器に収納された鉄心の主脚部を囲って配置された低圧巻線と、この低圧巻線を囲って配置された高圧巻線と、この高圧巻線と前記低圧巻線との間であって前記主脚部の軸線の方向に沿って延びて設けられた縦スペーサとを備えた変圧器に関する。

引用文献１の第４図には、高圧巻線部が互いに直接積層されて構成された高圧巻線を有するガス絶縁変圧器が記載されている。
このものの場合、隣接した高圧巻線部間の絶縁は、平角素線導体を絶縁被覆の膜厚を厚くして確保されている。

特開昭６０-１２１７１０号公報（第４図）

上記ガス絶縁変圧器は、高圧巻線部が互いに直接積層されているので、運転中に素線導体から発生した熱が円滑に外部に放出することができず、冷却性能が悪いという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、高圧巻線部の冷却性能が向上するとともに、高圧巻線と低圧巻線との間で発生する放電による絶縁破壊を抑制した変圧器を得ることを目的とする。

この発明に係る変圧器は、密閉容器と、この密閉容器に収納された鉄心と、この鉄心の主脚部を囲って配置された低圧巻線と、この低圧巻線を囲って配置された高圧巻線と、この高圧巻線と前記低圧巻線との間であって前記主脚部の軸線の方向に沿って延びて設けられた縦スペーサとを備え、前記高圧巻線は、前記軸線に沿った方向に積層段に積層された複数の高圧巻線部を有し、隣接した前記高圧巻線部間であって前記縦スペーサの径方向上に縦スペーサに接続されて高圧心向きスペーサが設けられ、前記高圧心向きスペーサは、周方向の幅が、前記縦スペーサの周方向の幅よりも小さい。

この発明に係る変圧器によれば、隣接した高圧巻線部間に高圧心向きスペーサが介在しているので、高圧巻線部間に空間が生じており、高圧巻線部の放熱性が向上する。
また、高圧心向きスペーサの周方向の幅が、縦スペーサの周方向の幅よりも小さいので、高圧心向きスペーサの内側端面と縦スペーサの外側壁面とが当接する部位で、縦スペーサの角部では、電界集中により高電位が生じるも、この角部を起点とした径内側方向に延びた沿面が無いので、それだけ縦スペーサの沿面に沿った沿面放電の発生が抑制され、ガス絶縁変圧器の絶縁耐力が向上する。

この発明の実施の形態１のガス絶縁変圧器の要部側断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。 図１の縦スペーサ側の高圧心向きスペーサ周辺の等電位線図である。 高圧心向きスペーサの周方向の幅が、縦スペーサの周方向の幅よりも大きいガス絶縁変圧器の要部平断面図である。 この発明の実施の形態２のガス絶縁変圧器の内部の平断面図である。 図５のガス絶縁変圧器における縦スペーサ側の高圧心向きスペーサ周辺の等電位線図である。 高圧心向きスペーサの誘電率が縦スペーサの誘電率よりも小さいガス絶縁変圧器における縦スペーサ側の高圧心向きスペーサ周辺の等電位線図である。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１のガス絶縁変圧器の部分側断面図、図２は図１のガス絶縁変圧器のＩＩ-ＩＩ線に沿った矢視断面図である。
このガス絶縁変圧器は、絶縁ガスである、例えば六フッ化硫黄ガスが密閉された金属製の密閉容器１内には、鉄心２、低圧巻線３、高圧巻線４、低圧心向きスペーサ５、高圧心向きスペーサ６、縦スペーサ７及び絶縁バリア８が収納されている。

上記低圧巻線３は、鉄心２の主脚部９の周囲に設けられており、上下方向に等分間隔を空けて配置された複数の低圧巻線部１０で構成されている。それぞれが電気的に接続された低圧巻線部１０は、絶縁被膜された平角素線導体を周方向に渦巻状に巻回、積層して構成されている。
上記高圧巻線４は、低圧巻線３の外周に同心で配置されており、上下方向に等分間隔をおいて配置された複数の高圧巻線部１１で構成されている。それぞれが電気的に接続された高圧巻線部１１は、絶縁被膜された平角素線導体を周方向に渦巻状に巻回、積層して構成されている。
矩形状平板の上記低圧心向きスペーサ５は、隣接した低圧巻線部１０間に周方向に等分間隔で放射状に配置されており、隣接した低圧巻線部１０間の絶縁を確保し、また低圧巻線部１０の放熱性を確保している。
矩形状平板の上記高圧心向きスペーサ６は、隣接した高圧巻線部１１間に周方向に等分間隔で放射状に配置されており、隣接した高圧巻線部１１間の絶縁を確保し、また高圧巻線部１１の放熱性を確保している。

上記縦スペーサ７は、放射状に配置され、各低圧心向きスペーサ５と高圧心向きスペーサ６との間であって、最上階の、低圧巻線部１０及び高圧巻線部１１から、最下段の、低圧巻線部１０及び高圧巻線部１１まで上下方向に延びて配置されており、低圧巻線３と高圧巻線４との間の絶縁距離を一定に保持している。
この各矩形状の縦スペーサ７の内側壁面には、各低圧心向きスペーサ５が接着剤で固定されており、縦スペーサ７の外側壁面には、各高圧心向きスペーサ６が接着剤で固定されている。低圧心向きスペーサ５、縦スペーサ７及び高圧心向きスペーサ６は、径方向に放射状に配置されている。
低圧心向きスペーサ５、高圧心向きスペーサ６の周方向の幅寸法は、縦スペーサ７の周方向の幅寸法よりも小さい。
低圧心向きスペーサ５、高圧心向きスペーサ６の誘電率は、縦スペーサ７の誘電率よりも大きく、例えば、低圧心向きスペーサ５、高圧心向きスペーサ６はポリエステルで構成され、縦スペーサ７はポリエステルファイバーで構成されている。
上記絶縁バリア８は、円筒形状であり、各縦スペーサ７を分断して低圧巻線３と高圧巻線４との間に配置されており、低圧巻線３と高圧巻線４との間の絶縁を確保している。

上記構成のガス絶縁変圧器では、低圧巻線３と高圧巻線４、密閉容器１と低圧巻線３、密閉容器１と高圧巻線４との間には電位差が生じるために、金属製の密閉容器１内には、絶縁ガスである六フッ化硫黄ガスが密閉されている。
また、高圧巻線４と低圧巻線３との間の絶縁距離を確保するために、上下方向に延びた絶縁物である縦スペーサ７が周方向に等分間隔で配置され、かつ高圧巻線４と低圧巻線３との間で複数個の縦スペーサ７を分断する形で円筒形状の絶縁バリア８が配置されている。
また、上下方向に隣接した低圧巻線部１０間に配置された低圧心向きスペーサ５、及び上下方向に隣接した高圧巻線部１１間に配置された高圧心向きスペーサ６により、隣接した低圧巻線部１０間及び高圧巻線部１１間の絶縁を確保し、また低圧巻線部１０及び高圧巻線部１１の放熱性を確保している。

高圧巻線４と低圧巻線３との間には、電位差が最も発生する部位であり、例えば図３に示す等電位分布を描く。
特に、高圧心向きスペーサ６の内側端面と縦スペーサ７の外側壁面とが当接する部位で、高圧心向きスペーサ５の角部イでは、電界集中により高電位である。
この部位では、電気力線は、高圧巻線４から低圧巻線３の方向に径内側方向に延びている。
この環境下において、図４に示すように、高圧心向きスペーサ６０の周方向の幅寸法が縦スペーサ７０の周方向の幅寸法よりも大きい場合には、高圧心向きスペーサ６０の内側端面と縦スペーサ７０の外側壁面とが当接する部位で、縦スペーサ７０の角部ロでは、電界集中により高電位である。
そして、この角部ロを起点として、縦スペーサ７０の沿面に沿った低圧巻線部１０に向かって沿面放電が発生し易い。
これに対して、この実施の形態では、図２に示すように、高圧心向きスペーサ６の周方向の幅寸法が縦スペーサ７の周方向の幅寸法よりも小さいので、高圧心向きスペーサ６の内側端面と縦スペーサ７の外側壁面とが当接する部位で、縦スペーサ７の角部イでは、電界集中により高電位が生じる。
しかしながら、このものの場合、この角部イを起点とした径内側方向に延びた沿面が無いので、それだけ縦スペーサ７の沿面に沿って低圧巻線部１０に向かった沿面放電の発生が抑制され、ガス絶縁変圧器の絶縁耐力が向上する。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２のガス絶縁変圧器の内部平断面図である。
この実施の形態では、各縦スペーサ７Ａの外側壁面には、高圧心向きスペーサ６の先端部が嵌入される凹部１２が形成されている。また、各縦スペーサ７Ａの内側壁面には、低圧心向きスペーサ５の先端部が嵌入される凹部１２が形成されている。
この他の構成は実施の形態１と同じである。

この実施の形態では、実施の形態１と同様に、高圧心向きスペーサ６の周方向の幅寸法が縦スペーサ７Ａの周方向の幅寸法よりも小さいので、縦スペーサ７Ａの沿面に沿った沿面放電の発生が抑制され、ガス絶縁変圧器の絶縁耐力が向上する。

また、図６は図５のガス絶縁変圧器の要部の等電位線図であり、実施の形態１のガス絶縁変圧器と比較すると、縦スペーサ７Ａに凹部１２を形成したことで、高圧心向きスペーサ６の縦スペーサ７Ａ側の端部周辺の電位線が密となり、絶縁耐圧性の点では劣るものの、各高圧心向きスペーサ６及び各低圧心向きスペーサ５は、縦スペーサ７Ａの凹部１２で結合されているので、各高圧心向きスペーサ６及び各低圧心向きスペーサ５に対する外部からの力による位置ずれを確実に防止することができる。

また、この実施の形態では、実施の形態１と同様に、高圧心向きスペーサ６の誘電率が縦スペーサ７Ａの誘電率よりも大きい。
従って、図６に示したこの実施の形態の等電位線図と、高圧心向きスペーサ６０Ａの誘電率が縦スペーサ７０Ａの誘電率よりも小さい、比較例である図７に示した等電位線図とを比較して分かるように、この実施の形態のものは、比較例と比較して高圧心向きスペーサ６の縦スペーサ７Ａ側の端部周辺の電位線が疎であり、凹部１２を形成したことによる電位線の高密度化を抑制し、ガス絶縁変圧器の絶縁耐力の低下を抑制している。

なお、上記の各実施の形態では、絶縁ガスとして六フッ化硫黄ガスを用いたが、六フッ化硫黄ガスに窒素ガスを含んだ混合ガスであってもよいし、また密閉容器１内に絶縁油が充填された変圧器であってもよい。
また、高圧心向きスペーサ６を複数段毎に隣接した高圧巻線部１１間に配置した変圧器であってもよい。

１ 密閉容器、２ 鉄心、３ 低圧巻線、４ 高圧巻線、５ 低圧心向きスペーサ、６ 高圧心向きスペーサ、７，７Ａ 縦スペーサ、８ 絶縁バリア、９ 主脚部、１０ 低圧巻線部、１１ 高圧巻線部、１２ 凹部。

Claims (3)

1. 密閉容器と、
   この密閉容器に収納された鉄心と、
   この鉄心の主脚部を囲って配置された低圧巻線と、
   この低圧巻線を囲って配置された高圧巻線と、
   この高圧巻線と前記低圧巻線との間であって前記主脚部の軸線の方向に沿って延びて設けられた縦スペーサとを備え、
   前記高圧巻線は、前記軸線に沿った方向に積層段に積層された複数の高圧巻線部を有し、
   隣接した前記高圧巻線部間であって前記縦スペーサの径方向上に縦スペーサに接続されて高圧心向きスペーサが設けられ、
   前記高圧心向きスペーサは、周方向の幅が、前記縦スペーサの周方向の幅よりも小さいことを特徴とする変圧器。
2. 前記縦スペーサには、前記高圧心向きスペーサの先端部が嵌入された凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
3. 前記高圧心向きスペーサの誘電率は、前記縦スペーサの誘電率よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の変圧器。

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