JP2020043125A

JP2020043125A - 油入変圧器

Info

Publication number: JP2020043125A
Application number: JP2018167111A
Authority: JP
Inventors: 一真吉竹; Kazuma YOSHITAKE; 賢治中ノ上; Kenji Nakanoue; 将阿部; Masaru Abe; 貴郁日比野; Takafumi Hibino; 駿之介傳刀; Shunnosuke Dendo
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2020-03-19

Abstract

【課題】コイル絶縁を最小限とすることで小型化した油入変圧器を提供する。【解決手段】油入変圧器１は鉄心２と、鉄心２に巻き回したコイル３と、鉄心２およびコイル３を収容するタンク５と、鉄心２およびコイル３を浸すようにタンク５に入れた絶縁油４とを有する。油入変圧器１はタンク５内であって、コイル３とタンク５とが近接する位置に局所的に絶縁物７を設け、コイル３とタンク５との絶縁を確保する。【選択図】図３

Description

本発明は、油入変圧器の絶縁構造に関する。

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。
コイルは、従来、導体と共に絶縁紙を巻き込み層間絶縁を施すとともに、外周部に絶縁紙を巻き、タンクとの絶縁を確保している。特にタンクとコイルが近接する場合は、絶縁距離を確保するため、コイル外層にさらに絶縁紙を巻いている。

コイル外層にさらに絶縁紙を巻く場合、コイルの大型化や部分的に過剰絶縁となる場合がある。さらに、コイルの絶縁層が厚くなることで冷却を妨げることが懸念される。

特許文献１には、タンク側板と変圧器中身間に冷却媒体の流れを整流化する筒状絶縁物を付加することにより、冷却媒体の循環駆動力を高めて冷却効率を上げる技術が開示されている（要約参照）。

特開２０１３−１６１８３６号公報

特許文献１に記載の変圧器では、冷却媒体の循環駆動力を高めるために筒状絶縁物を取り付けているが、コイル導電部の絶縁には寄与しておらず、コイル絶縁と別に設けるため変圧器の大型化が懸念される。

本発明の目的は、コイル絶縁を最小限とすることで油入変圧器を小型化することにある。

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、前記タンク内であって、前記コイルと前記タンクとが近接する位置に局所的に絶縁物を設け、前記コイルと前記タンクとの絶縁を確保したものである。

本発明によれば、タンク内に局所的に絶縁物を備えることで、コイル絶縁を最小限とし、油入変圧器を小型化することができる。

また、コイルとタンクの間の空間を活用して絶縁油の対流流路を確保することにより、冷却性能を向上させることができる。

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。

丸形タンクを有する油入変圧器の外観図。従来構造の丸形タンクを有する油入変圧器を示す平面断面図。実施例１の丸形タンクを有する油入変圧器を示す平面断面図。実施例２の丸形タンクを有する油入変圧器を示す平面断面図。従来構造の矩形タンクを有する油入変圧器を示す平面断面図。実施例３の矩形タンクを有する油入変圧器を示す平面断面図。実施例４の矩形タンクを有する油入変圧器を示す平面断面図。実施例５の矩形タンクを有する油入変圧器を示す平面断面図。実施例６の矩形タンクを有する油入変圧器を示す平面断面図。

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。

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。

図１は丸形タンクを有する油入変圧器１の概略を示す外観図であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図である。丸形タンク５には、１次端子２１および２次端子２２が取り付けられている。

図２は、本実施例の対象とする丸形タンクを有する油入変圧器１の従来構造を示す平面断面図である。丸形タンクを有する油入変圧器１は、鉄心２、コイル３、絶縁油４および丸形タンク５により構成される。鉄心２にコイル３を巻き回して鉄心−コイル組立体が形成される。丸形タンク５には鉄心−コイル組立体が収納され、鉄心−コイル組立体を浸すように絶縁油４が入れられている。従来構造ではコイル３とタンク５が近接する場合、コイル３に外層補強絶縁部材６を設け、コイル３とタンク５の絶縁を確保している。外層補強絶縁部材６は、コイル３とタンク５との間に配置される緩衝部材ということができる。

図３に、本発明の実施例１の丸形タンクを有する油入変圧器の平面断面図を示す。本実施例の丸形タンクを有する油入変圧器１は、鉄心２、コイル３、絶縁油４および丸形タンク５により構成され、丸形タンク５には鉄心−コイル組立体が収納され、鉄心−コイル組立体を浸すように絶縁油４が入れられている。図２の従来構造とは異なって、コイル３に外層補強絶縁部材６を備えておらず、丸形タンク５の内側（内壁）に局所的に絶縁物７を設けている。絶縁物の材料は、絶縁紙やエポキシ樹脂部品などでよい。絶縁物を設ける場所は、コイル２が丸形タンク５に近接する場所である。丸形タンクの場合は、図に示すように、コイルがタンクに近接する場所は、鉄心−コイル組立体の四隅の曲線部である。鉄心−コイル組立体の四隅の曲線部に対向する丸形タンク５の内側に局所的に絶縁物７を設ける。ここで、「局所的に」とは、「限られた場所に」との意味である。

本実施例により、コイル３とタンク５が近接する必要最小限の箇所に絶縁物７を設けることで、従来構造と比べて、コイル３の小型化が可能となり、タンク５の細径化が実現可能となる。そして、タンク５の細径化により、変圧器の製品寸法の小型化が可能となる。

また、油入変圧器の冷却には絶縁油の対流により熱移動が行われ、対流が促進される状況でより冷却効率が高くなることが特許文献１などで明らかとなっている。そのため、タンク５に局所的に絶縁物７を設けることで得られた空間を絶縁油４の対流流路として活用することで、対流流路が拡大し対流が促進し、冷却効率が高くなることが期待される。

本発明の実施例２の油入変圧器を、図４に沿って説明する。実施例２の油入変圧器１は、鉄心２、コイル３、絶縁油４および丸形タンク５により構成され、丸形タンク５には鉄心−コイル組立体が収納され、鉄心−コイル組立体を浸すように絶縁油４が入れられている。図３の実施例１とは、絶縁物８の設置位置の点で異なる。本実施例では、コイル３の、丸形タンクと近接する場所、すなわち鉄心−コイル組立体の四隅の曲線部の位置に局所的に絶縁物８を設ける。

本実施例では、丸形タンク５では無く、コイル３のタンクと近接する場所に局所的に絶縁物８を取り付けることで、絶縁物８の使用量を最小限とし、絶縁油４の対流流路を確保している。本実施例は、実施例１における丸形タンク５の内面への絶縁物７の設置が困難な場合に有効である。

なお、図２の従来構造では外層補強絶縁部材６をコイル３外層部に巻き込んで、コイルの外層部全体に設けるのに対し、本実施例では絶縁物８をコイル３と丸形タンク５の近接部のみに局所的に設置する点で異なる。絶縁物８を局所的に設けることにより、絶縁物８の使用量を最小限とし、絶縁油４の対流流路を確保することができる。

本発明の実施例３の油入変圧器を、図５および図６に沿って説明する。

図５に、従来構造の矩形タンクを有する油入変圧器の平面断面図を示す。鉄心−コイル組立体は矩形タンク１０に収容されており、コイル３の外周に外層補強絶縁部材９が備えられ、コイル３とタンク１０の絶縁を確保している。

図６に、実施例３の矩形タンクを有する油入変圧器の平面断面図を示す。実施例３の油入変圧器１は、鉄心２、コイル３、絶縁油４および矩形タンク１０により構成され、矩形タンク１０には鉄心−コイル組立体が収納され、鉄心−コイル組立体を浸すように絶縁油４が入れられている。本実施例では、タンク１０の形状が矩形である点で実施例１とは異なっている。すなわち、実施例１の丸形タンク５ではコイルの４隅の曲線部がタンクとの近接部となっていたが、矩形タンク１０ではコイルの直線部がタンクとの近接部となる。本実施例ではこの近接部の違いに伴い、矩形タンク１０への絶縁物１１の設置位置を、コイル３と近接する矩形タンク１０の四辺の直線部としたものである。

なお、図６では、矩形タンク１０の上下の辺に設ける絶縁物１１を１つの絶縁物で構成しているが、左右に２分割して、鉄心−コイル組立体の２つのコイル２の間に対向する位置には絶縁物１１を設けないようにしてもよい。

本実施例においても、コイル３と矩形タンク１０が近接する必要最小限の位置に局所的に絶縁物１１を設けることで、従来構造と比べて、コイル３の小型化が可能となり、矩形タンク１０の細径化が実現可能となる。そして、矩形タンク１０の細径化により、変圧器の製品寸法の小型化が可能となる。

また、矩形タンク１０に部分的に絶縁物１１を設けることで得られた空間を絶縁油４の対流流路として活用することで、対流流路が拡大し対流が促進し、冷却効率が高くなることが期待される。

本発明の実施例４の油入変圧器を、図７に沿って説明する。

図７に、実施例４の矩形タンクを有する油入変圧器の平面断面図を示す。実施例４の油入変圧器１は、鉄心２、コイル３、絶縁油４および矩形タンク１０により構成され、矩形タンク１０には鉄心−コイル組立体が収納され、鉄心−コイル組立体を浸すように絶縁油４が入れられている。図６の実施例３とは、絶縁物１２の設置位置の点で異なる。本実施例では、コイル３の、矩形タンク１０と近接する場所、すなわちコイル３の矩形タンク１０と対向する直線部に局所的に絶縁物１２を設ける。

本実施例では、矩形タンク１０では無く、コイル３の矩形タンク１０と近接する位置に局所的に絶縁物１２を取り付けることで、絶縁物１２の使用量を最小限とし、絶縁油４の対流流路を確保している。本実施例は、実施例３における矩形タンク１０への絶縁物１１の設置が困難な場合に有効である。

実施例１から実施例４では、単相変圧器の例を説明したが、本発明は、図８に示すような三相三脚鉄心形の油入変圧器にも用いることができる。

図８において、実施例５の油入変圧器１は、鉄心２、コイル３、絶縁油４および矩形タンク１０により構成され、矩形タンク１０には鉄心−コイル組立体が収納され、鉄心−コイル組立体を浸すように絶縁油４が入れられている。鉄心−コイル組立体は三相三脚鉄心形である。三相三脚鉄心形の変圧器において、コイル３は周囲の直線部においてタンクと近接する。そのため、矩形タンク１０への絶縁物１１の設置位置を、コイル３と近接（対向）する矩形タンク１０の四辺の直線部とする。

なお、図８においては、矩形タンクへ絶縁物を設けたが、図７の実施例４に示すように、矩形タンクと近接するコイルの位置に絶縁物１２を設けてもよい。この場合は、コイル３の矩形タンク１０と対向する直線部に局所的に絶縁物１２を設ける。

本実施例においても、コイル３と矩形タンク１０が近接する必要最小限の箇所に絶縁物１１を設けることで、従来構造と比べて、コイル３の小型化が可能となり、矩形タンク１０の細径化が実現可能となる。そして、矩形タンク１０の細径化により、変圧器の製品寸法の小型化が可能となる。

実施例１から実施例４では、単相変圧器の例を説明したが、本発明は、図９に示すような三相五脚鉄心形の油入変圧器にも用いることができる。

図９において、実施例６の油入変圧器１は、鉄心２、コイル３、絶縁油４および矩形タンク１０により構成され、矩形タンク１０には鉄心−コイル組立体が収納され、鉄心−コイル組立体を浸すように絶縁油４が入れられている。鉄心−コイル組立体は三相五脚鉄心形である。三相五脚鉄心形の変圧器において、コイル３は、図の上下の直線部において矩形タンク１０と近接する。そのため、矩形タンク１０への絶縁物１１の設置位置を、コイル３と近接（対向）する矩形タンク１０の上下二辺の直線部とする。

なお、図９においては、矩形タンク１０へ絶縁物を設けたが、図７の実施例４に示すように、矩形タンクと近接（対向）するコイルの位置に絶縁物１２を設けてもよい。この場合は、コイル３の矩形タンク１０と対向する上下の直線部に局所的に絶縁物１２を設ける。

１油入変圧器
２鉄心
３コイル
４絶縁油
５丸形タンク
６コイルの外層補強絶縁部材
７丸形タンクへ取り付ける絶縁物
８コイルへ取り付ける絶縁物
９コイルの外層補強絶縁部材
１０矩形タンク
１１矩形タンクへ取り付ける絶縁物
１２コイルへ取り付ける絶縁物
２１一次端子
２２二次端子

Claims

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、
前記タンク内であって、前記コイルと前記タンクとが近接する位置に局所的に絶縁物を設け、前記コイルと前記タンクとの絶縁を確保した油入変圧器。
請求項１記載の油入変圧器において、
前記タンクは丸形タンクであり、
前記絶縁物を、前記丸形タンクの内側の、前記コイルと近接する位置に局所的に取り付けた油入変圧器。
請求項２記載の油入変圧器において、
前記絶縁物を、前記丸形タンクの内側の、鉄心−コイル組立体のコイルの四隅に対向する位置に局所的に取り付けた油入変圧器。
請求項１記載の油入変圧器において、
前記タンクは丸形タンクであり、
前記絶縁物を、前記コイルの、前記タンクと近接する位置に局所的に取り付けた油入変圧器。
請求項４記載の油入変圧器において、
前記絶縁物を、鉄心−コイル組立体のコイルの四隅の曲線部に局所的に取り付けた油入変圧器。
請求項１記載の油入変圧器において、
前記タンクは矩形タンクであり、
前記絶縁物を、前記矩形タンクの内側の、前記コイルと近接する位置に局所的に取り付けた油入変圧器。
請求項６記載の油入変圧器において、
前記絶縁物を、前記矩形タンクの内側の、鉄心−コイル組立体に対向する四辺の直線部に局所的に取り付けた油入変圧器。
請求項１記載の油入変圧器において、
前記タンクは矩形タンクであり、
前記絶縁物を、前記コイルの、前記タンクと近接する位置に局所的に取り付けた油入変圧器。
請求項８記載の油入変圧器において、
前記絶縁物を、鉄心−コイル組立体の、タンクと対向するコイルの直線部に局所的に取り付けた油入変圧器。
請求項２〜９の何れか１項に記載の油入変圧器において、
前記油入変圧器は、単相変圧器である油入変圧器。
請求項６〜９の何れか１項に記載の油入変圧器において、
前記油入変圧器は、三相三脚形変圧器である油入変圧器。
請求項６〜９の何れか１項に記載の油入変圧器において、
前記油入変圧器は、三相五脚形変圧器である油入変圧器。
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、
前記タンクと前記コイルとの間の領域のうち、
前記タンクと前記コイル間の距離が近い領域において、前記タンクと前記コイルの間に絶縁物が設けられる領域と、
前記タンクと前記コイル間の距離が遠い領域において、前記絶縁物が設けられていない領域を有すること
を特徴とする油入変圧器。