JP2019096782A - Oil-filled transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油入変圧器の冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure of an oil-filled transformer.
油入変圧器は、主に鉄心、コイル、絶縁油およびタンクにより構成される。
コイル部の抵抗損、鉄心部の鉄損により発熱が生じ、変圧器内部の温度が上昇する。コイルや鉄心で生じた熱は、絶縁油の対流でタンク壁に移動し、タンクの表面から空気の対流により外部へ放熱される。
Oil-filled transformers mainly consist of iron cores, coils, insulating oil and tanks.
Heat is generated due to resistance loss in the coil section and iron loss in the iron core section, and the temperature inside the transformer rises. The heat generated in the coil or core moves to the tank wall by the convection of the insulating oil, and is dissipated to the outside by the convection of air from the surface of the tank.
冷却性能の向上を図るためには、タンク壁に設ける波状に成形された波リブの本数や高さを変更して放熱面積を増やすことが考えられるが、これは変圧器の大型化、質量増加に繋がる。 In order to improve the cooling performance, it is conceivable to change the number and height of the wave ribs formed on the tank wall to increase the heat radiation area, but this means increasing the size of the transformer and increasing the mass Lead to
冷却性能の向上を図るために、特許文献1に示された油入変圧器では、タンク内部で電気絶縁油に浸った状態あるいは浮いた状態の集熱部と、タンク上部に設けたカバーの外側に配置される放熱部と、集熱部で集めた熱を放熱部に伝達する伝熱部により構成される放熱機構によって、タンク内部の熱をタンク外部に放熱する構造が提案されている。
In order to improve the cooling performance, in the oil-filled transformer disclosed in
前記特許文献1には、カバー上部の放熱部、カバー下部の集熱部、集熱部で集めた熱を放熱部に伝達する伝熱部によって構成される冷却構造が記載されている。
しかし、変圧器の外観の変更は、製品適用の難易度が高い。また、コイル上部からカバー下部の空間には接続線があるため、絶縁距離の確保から集熱部の占有面積の確保が難しい。
However, changing the appearance of the transformer is highly difficult for product application. In addition, since there is a connecting wire in the space from the upper part of the coil to the lower part of the cover, it is difficult to secure the occupied area of the heat collecting portion from securing the insulation distance.
本発明の目的は、変圧器のタンク内に熱伝導効率の良い材料を配置することで、放熱効率を高め、冷却性能を向上させる油入変圧器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an oil-impregnated transformer that improves heat dissipation efficiency and cooling performance by arranging a material with high thermal conductivity in a tank of a transformer.
上記課題を解決するための、本発明の「油入変圧器」の一例を挙げるならば、
鉄心と、前記鉄心に巻き回したコイルと、前記鉄心および前記コイルを収容するタンクと、前記鉄心および前記コイルを浸すように前記タンクに入れた絶縁油とを有する油入変圧器であって、前記タンクの内側に、前記コイルとの間に前記絶縁油よりも熱伝導率の高い伝熱板を備えるものである。
If an example of the "oil-filled transformer" of the present invention for solving the above-mentioned subject is mentioned,
An oil-filled transformer comprising: an iron core; a coil wound around the iron core; a tank for containing the iron core and the coil; and an insulating oil placed in the tank so as to immerse the iron core and the coil. Inside the tank, a heat transfer plate having a thermal conductivity higher than that of the insulating oil is provided between the tank and the coil.
本発明によれば、油入変圧器において、絶縁油より熱伝導率の良い伝熱板をタンク内に配置することで、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。 According to the present invention, in the oil-filled transformer, the heat transfer efficiency can be enhanced and the cooling performance can be improved by arranging the heat transfer plate having a thermal conductivity better than the insulating oil in the tank.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be apparent from the description of the embodiments below.
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the drawings for explaining the embodiments, the same components are denoted by the same names and reference numerals, and the repetitive description thereof will be omitted.
以下、本発明の実施例1の油入変圧器を図1〜図3に沿って説明する。 Hereinafter, an oil-filled transformer according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
図1は、実施例1の油入変圧器の概略正面断面図である。油入変圧器1は、鉄心12、コイル11、絶縁油13およびタンク14により構成される。タンク14には、鉄心−コイル組立体が収容され、鉄心−コイル組立体を浸すように絶縁油13が入れられている。タンク14の上部には、開口部を覆うようにカバー15が設けられている。タンク14は、例えば鋼板で形成されており、タンク14の側面部分は、平坦な側板部141と、波状に成形された波リブ部142により構成される。
FIG. 1 is a schematic front cross-sectional view of the oil-filled transformer of the first embodiment. The oil filled
本実施例においては、伝熱板21が、タンクの側板部141の内側に全面または部分的に接触するように、タンク14の上部から下部に渡って、配置されている。伝熱板21は、熱伝導率が絶縁油13より良いアルミニウムや銅などの金属材料を使用して構成される。
In the present embodiment, the
油入変圧器の運転時には、絶縁油13は、タンク14内の下層部に比べて上層部の温度が高くなる。伝熱板21をタンク14の上部から下部に渡って設けることにより、タンク内上層部の絶縁油13の熱を下層部に逃がして、絶縁油の高温箇所を分散させることで、変圧器全体としての冷却効率を高めることができる。
また、伝熱板21をタンクの内側に設けることでコイル11や鉄心12などの発熱源の熱を、絶縁油13を介して伝熱板21で集め、タンク内壁面と接触させることで伝熱板21からタンク壁部に熱伝達できるため、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。
なお、タンクは丸形、矩形のどちらのタンク形状にも適用可能である。
During the operation of the oil-filled transformer, the temperature of the upper part of the insulating
Further, by providing the
The tank can be applied to any of round and rectangular tank shapes.
図2に、本実施例1の伝熱板の構造を示す。図2(a)は伝熱板を取り付けた油入変圧器の平面断面図を、図2(b)(c)はそれぞれ2分割された伝熱板の正面図および平面図を示す。図2(a)に示すように、タンクは丸形のタンク形状をしており、タンクの一側には波リブが設けられ、他側には波リブは設けられていない。伝熱板は、タンク14への取付作業がしやすいように、分割された伝熱板21a、21bにより構成されている。図2(b)は波リブ部を備えていない側壁に重なる伝熱板21aを、図2(c)は波リブ部142を備える側壁に重なる伝熱板21bを示す。波リブ部142に重なる伝熱板21bについては、波リブに対応する位置に開口部211を設けて、波リブの中空部分への絶縁油13の流出入を阻害しない構造としている。これにより、絶縁油13の対流を阻害することなく、波リブ部142により放熱を行うことができる。
FIG. 2 shows the structure of the heat transfer plate of the first embodiment. Fig.2 (a) shows the plane sectional view of the oil-impregnated transformer which attached the heat-transfer plate, FIG.2 (b) (c) shows the front view and top view of the heat-transfer plate divided into two respectively. As shown in FIG. 2 (a), the tank has a round tank shape, one side of the tank is provided with a wave rib, and the other side is not provided with a wave rib. The heat transfer plate is composed of divided
図3に、伝熱板の取付方法の一例を示している。図3(a)は伝熱板21を取り付けた平面断面図、図3(b)は正面断面図を示す。タンク底板部143に設けたガイド31、タンク側板部141に設けたストッパ32に沿わしてタンク内壁面との間に伝熱板21を差し込み、タンク側板部141に設けたスタッド及びナット33を用いて伝熱板21を締め付け固定する。図の例は、伝熱板21の一側をストッパ32で支持し、他側をスタッド及びナット33で固定するものである。固定部分は複数個所とすることで伝熱板21とタンク14との密着性を高め、熱伝達効率を高めることが可能である。なお、伝熱板の取付方法は、これに限るものではない。
FIG. 3 shows an example of a method of attaching the heat transfer plate. Fig.3 (a) is the plane sectional view which attached the
本実施例によれば、油入変圧器において、絶縁油より熱伝導率の良い伝熱板をタンクの側板部の内側に接触するように配置することで、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。 According to this embodiment, in the oil-impregnated transformer, the heat transfer efficiency is improved and the cooling performance is improved by arranging the heat transfer plate having a thermal conductivity better than the insulating oil so as to be in contact with the inside of the side plate portion of the tank. It can be done.
本発明の実施例2を図4Aおよび図4Bに沿って説明する。実施例2は、タンク内壁部に伝熱板を設ける点については実施例1と同じであるが、伝熱板の構造の点で異なる。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. The second embodiment is the same as the first embodiment in that the heat transfer plate is provided on the inner wall portion of the tank, but differs in the structure of the heat transfer plate.
図4Aに本実施例の伝熱板を取り付けた油入変圧器の平面断面図を、図4Bに本実施例の伝熱板の構造を示す。伝熱板21の中央部がコイル11の外周に沿った形状に形成されており、伝熱板21を発熱部であるコイル11により近づけた形状である。伝熱板21の端部はタンク14の内壁に接触し、タンク14へ熱を伝達できるように構成されている。図4Bに示すように、伝熱板21の中央部には多数の開口部211が設けられており、この開口部を通して絶縁油が通過可能で、対流を阻害しないように構成されている。
FIG. 4A shows a plan sectional view of the oil-impregnated transformer to which the heat transfer plate of the present embodiment is attached, and FIG. 4B shows the structure of the heat transfer plate of the present embodiment. A central portion of the
本実施例によれば、伝熱板21をコイル11の外周に沿った形状とし、コイルに近づけて配置することにより、伝熱板で絶縁油を介して熱源部近くの熱を集め、タンク壁部に効率よく熱伝達させることが可能となり、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。
According to the present embodiment, the
本発明の実施例3を図5Aおよび図5Bに沿って説明する。実施例3は、タンク内壁部に伝熱板を設ける点については実施例1、2と同じであるが、伝熱板の構造の点で異なる。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. The third embodiment is the same as the first and second embodiments in that the heat transfer plate is provided on the inner wall portion of the tank, but differs in the structure of the heat transfer plate.
図5Aに本実施例の伝熱板を取り付けた油入変圧器の平面断面図を、図5Bに本実施例の伝熱板の構造を示す。伝熱板21の中央部に、伝熱板を波形に折り加工した折り加工部212が設けられており、折り加工部212が発熱部であるコイル11に近づくように配置されている。伝熱板21の端部はタンク14の内壁に接触し、タンク14へ熱を伝達できるように構成されている。
FIG. 5A shows a plan sectional view of the oil-impregnated transformer to which the heat transfer plate of this embodiment is attached, and FIG. 5B shows the structure of the heat transfer plate of this embodiment. A folded
本実施例によれば、伝熱板にコイルに近づくように折り加工部を設けることにより、伝熱板を伝熱媒体として熱源部近くの熱をタンク壁部に効率よく熱伝達させることが可能となり、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。また、波形の折り形状とすることにより、表面積が多くなるため、熱伝達の効率が良くなる。 According to the present embodiment, the heat transfer plate can be used as a heat transfer medium to efficiently transfer heat near the heat source to the tank wall by providing the heat transfer plate as a heat transfer medium. Thus, the heat dissipation efficiency can be enhanced and the cooling performance can be improved. In addition, since the surface area is increased by forming the corrugated folding shape, the heat transfer efficiency is improved.
本発明の実施例4を図6A〜図6Cに沿って説明する。実施例4は、タンク内壁部に伝熱板を設ける点については実施例1、2、3と同じであるが、伝熱板の構造の点で異なる。 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A to 6C. The fourth embodiment is the same as the first, second, and third embodiments in that a heat transfer plate is provided on the inner wall of the tank, but differs in the structure of the heat transfer plate.
図6Aに本実施例の伝熱板を取り付けた油入変圧器の平面断面図を、図6Bに側面断面図を、図6Cに伝熱板部の拡大平面断面図を示す。本実施例では、タンクの側壁に設けられた波リブ142の中空部分に板状の伝熱板21の一側が入っており、伝熱板21の他側は発熱部であるコイル11の近くまで延びている。コイル11などで発生した熱は、絶縁油13を介して伝熱板21へ伝達され、伝熱板21によりタンクの波リブ部142へ伝達され、波リブ部から外部へ放熱される。
6A shows a plan sectional view of the oil-impregnated transformer to which the heat transfer plate of the present embodiment is attached, FIG. 6B shows a side sectional view, and FIG. 6C shows an enlarged plan sectional view of the heat transfer plate portion. In the present embodiment, one side of the plate-like
図6Cに、伝熱板部の拡大平面断面図を示す。伝熱板21は、波リブ部142の中空部分に伝熱板21を挟み入れた状態で、プレス治具41によりプレスしてかしめることで固定される。
FIG. 6C shows an enlarged plan sectional view of the heat transfer plate portion. The
本実施例によれば、伝熱板を伝熱媒体として熱源部近くの熱を波リブ部に効率よく熱伝達させることが可能となり、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。 According to this embodiment, the heat transfer plate can be used as a heat transfer medium to efficiently transfer the heat in the vicinity of the heat source to the wave rib, so that the heat radiation efficiency can be enhanced and the cooling performance can be improved.
本発明の実施例5を図7Aおよび図7Bに沿って説明する。実施例5は、タンク内壁部に伝熱板を設ける点については実施例1と同じであるが、タンクの形状の点で異なる。 A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. The fifth embodiment is the same as the first embodiment in that a heat transfer plate is provided on the inner wall of the tank, but differs in the shape of the tank.
図7Aに本実施例の伝熱板を取り付けた油入変圧器の平面断面図を、図7Bに本実施例の伝熱板の構造を示す。本実施例では、タンクの形状が矩形状(平面断面図において、長方形)となっている。そして、図7Bに示す、平板状の伝熱板21が、タンク14壁面の平板部分に密着して取り付けられている。伝熱板21には、波リブに対応する位置に開口部211を設けて、波リブの中空部分への絶縁油13の流出入を阻害しない構造としている。図7Aに示すように、タンクを矩形状にすることにより、伝熱板14を発熱源であるコイル11に近づけることができる。
FIG. 7A shows a plan sectional view of the oil-impregnated transformer to which the heat transfer plate of the present embodiment is attached, and FIG. 7B shows the structure of the heat transfer plate of the present embodiment. In the present embodiment, the shape of the tank is rectangular (in the plan sectional view, rectangular). Then, a flat
本実施例によれば、タンクの形状を矩形状とすることにより、伝熱板をコイルに近づけてコイル等で発生した熱をタンク壁面に効率よく熱伝達させることが可能となり、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。 According to this embodiment, by making the shape of the tank rectangular, it is possible to bring the heat transfer plate close to the coil and efficiently transfer the heat generated by the coil etc. to the wall of the tank, thereby enhancing the heat radiation efficiency. , Cooling performance can be improved.
本発明の実施例6を図8Aおよび図8Bに沿って説明する。実施例6は、タンク内壁部に伝熱板を設ける点については実施例1と同じであるが、タンクの形状の点で異なる。 A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A and 8B. The sixth embodiment is the same as the first embodiment in that a heat transfer plate is provided on the inner wall of the tank, but differs in the shape of the tank.
本実施例では波リブの無いタンク形状となっている。図8Aに波リブの無い丸形タンク43を示し、(a)は平面断面図、(b)は側面断面図である。また、図8Bに波リブの無い矩形タンク44を示し、(a)は平面断面図、(b)は側面断面図である。波リブの無いタンクにおいても、タンクの内側に、コイルとの間に伝熱板21を設けることにより、熱源近くの熱をタンク壁部に効率よく熱伝達できる。
In this embodiment, it has a tank shape without wave ribs. The
上記の各実施例では、単相変圧器を例に説明したが、本発明は、三相三脚型や三相五脚型の三相変圧器など、他の油入変圧器にも用いることができる。 In each of the above embodiments, a single-phase transformer has been described as an example, but the present invention may be used for other oil-filled transformers such as a three-phase tripod type or a three-phase five-leg type three-phase transformer it can.
1 油入変圧器本体
11 コイル
12 鉄心
13 絶縁油
14 タンク
141 タンク側板
142 波リブ
143 タンク底板
15 カバー
21 伝熱板(アルミ板)
211 開口部
212 折り加工部
31 ガイド
32 ストッパ
33 スタッド、ナット
41 プレス治具
211
Claims (14)
前記タンクの内側に、前記コイルとの間に前記絶縁油よりも熱伝導率の高い伝熱板を備える油入変圧器。 An oil-filled transformer comprising: an iron core; a coil wound around the iron core; a tank for containing the iron core and the coil; and an insulating oil placed in the tank so as to immerse the iron core and the coil.
An oil filled transformer provided with a heat transfer plate having a thermal conductivity higher than that of the insulating oil between the inside of the tank and the coil.
前記伝熱板の材料は、アルミニウムまたは銅であることを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 1,
The material of the heat transfer plate is aluminum or copper.
前記伝熱板は、前記タンクの内壁面の全面または一部に密着して設けられていることを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 1,
The oil-filled transformer, wherein the heat transfer plate is provided in close contact with the whole surface or a part of the inner wall surface of the tank.
前記タンクの側面には、複数の波リブを有し、
前記伝熱板の前記波リブの中空部分と重なる部分に、絶縁油が通過する開口部を設けたことを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 3,
The side of the tank has a plurality of wave ribs,
An oil-filled transformer characterized in that an opening portion through which insulating oil passes is provided in a portion overlapping the hollow portion of the wave rib of the heat transfer plate.
前記伝熱板が部分的にコイル形状に沿った形状を有しており、前記伝熱板のコイル形状に沿った形状部分をコイルに近づけて配置したことを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 1,
The oil-filled transformer, wherein the heat transfer plate partially has a shape along a coil shape, and a shape portion along the coil shape of the heat transfer plate is disposed close to the coil.
前記伝熱板のコイル形状に沿った形状部分に、前記絶縁油が通過する開口部を設けたことを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 5,
An oil-filled transformer characterized in that an opening through which the insulating oil passes is provided in a portion of the heat transfer plate along the coil shape.
前記伝熱板は、前記コイルに近づくように波形の折り加工を形成したことを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 1,
An oil-filled transformer characterized in that the heat transfer plate has a corrugated fold so as to approach the coil.
前記タンクの側面には、複数の波リブを有し、
前記波リブの中空部分に前記伝熱板の一側を配置し、前記伝熱板の他側を前記コイルに向かって延びるように配置したことを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 1,
The side of the tank has a plurality of wave ribs,
One side of the heat transfer plate is disposed in the hollow portion of the wave rib, and the other side of the heat transfer plate is disposed so as to extend toward the coil.
前記波リブの中空部分に前記伝熱板の一側を挟み入れた状態で、かしめ固定したことを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 8,
An oil-impregnated transformer characterized in that one side of the heat transfer plate is sandwiched in the hollow portion of the wave rib and crimped and fixed.
前記タンクの形状が丸タンクであることを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 1,
An oil filled transformer characterized in that the shape of the tank is a round tank.
前記タンクの形状が矩形タンクであることを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 1,
An oil-filled transformer characterized in that the shape of the tank is a rectangular tank.
前記伝熱板は、分割した複数の伝熱板で構成したことを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 1,
An oil filled transformer characterized in that the heat transfer plate is constituted by a plurality of divided heat transfer plates.
前記伝熱板の差し込みを案内するタンク底板部に設けたガイド、およびタンク側板部に設けたストッパと、
前記伝熱板を締め付け固定するタンク側板部に設けたスタッドおよびナットを備えることを特徴とする油入変圧器。 In the oil-filled transformer according to claim 1,
A guide provided on a tank bottom plate for guiding insertion of the heat transfer plate, and a stopper provided on a tank side plate;
An oil filled transformer comprising a stud and a nut provided on a tank side plate portion for clamping and fixing the heat transfer plate.
前記絶縁油よりも熱伝導率が高い金属部材が、前記絶縁油に接触するように、前記鉄心および前記コイルと前記タンクの内壁との間に配置されていることを特徴とする油入変圧器。 An oil-impregnated transformer comprising: an iron core; a coil wound around the iron core; an insulating oil covering the iron core and the coil; and a tank covering the insulating oil,
An oil-filled transformer characterized in that a metal member having a thermal conductivity higher than that of the insulating oil is disposed between the iron core and the coil and the inner wall of the tank so as to contact the insulating oil. .
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