JP2635727B2 - 箔巻変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、金属シートと絶縁シートを重ねて巻回して
成る箔状巻線内に、冷却パネルを内蔵した箔巻変圧器に
関する。

（従来の技術） 鉄心脚の周囲に金属シートと絶縁シートを重ねて巻回
して箔状巻線を構成した箔巻変圧器は、巻線導体の占積
率が良いので通常の平角線状の導体を用いた変圧器と比
較して小形・軽量化に適した特徴を有している。

しかし、より高電圧・大容量の変圧器を実現させる為
には、巻線に対する冷却能力を更な向上させ、且つ高い
絶縁能力を巻線に持たせることが不可欠となっており、
この為巻線内に冷媒の流通する冷却パネルを内蔵させ、
巻線から発生する熱を直接的に冷却する様に構成するこ
とが考えられている。この種の変圧器としては米国特許
第403990号が知られている。

この従来から提案されている箔巻変圧器は、例えば第
３図に示す様に、鉄心脚１の周囲に金属シート２と絶縁
シート３を重ねて巻回して巻線を構成したものである。
この巻線は内側巻線４と外側巻線５とからなり、これら
の各巻線内には環状の冷却パネル６が内蔵されている。

冷却パネル６は冷媒が流れる為の狭い隙間を取って重
ねた２枚の金属板の周辺を溶接等で封じたものである。
この冷却パネル６の隙間に、フロンＲ−113やフロリナ
ートFC−75等の冷媒をポンプ７で常時流し込み、冷媒に
箔巻巻線内で発生した熱を奪い取らせることで冷却を行
っている。熱を吸収した冷媒は導出ノズルより巻線外部
へ送り出され、タンク８外部に設けた冷却器９内で冷却
され再度冷却パネル６内へ送り込まれる。なお、冷媒は
冷却パネル６に送り込まれる前に一旦集液管10に集めら
れるが、この集液管10はタンク８等と同電位のアース電
位を保持している為、金属シート２と同電位を有する冷
却パネル６との接触は、絶縁パイプ11を介して行なわれ
ている。冷却パネル６は、金属シート２を熱伝導により
冷却する為、金属シート２或いは絶縁シート３に接触し
ており、更に冷却パネル６が巻線内に巻き込まれている
関係上、冷却パネル６にもほぼ同電圧が印加され、この
金属シート２や冷却パネル６と外部との絶縁はタンク８
内に封入された絶縁用の例えば六フッ化イオウ（SF₆）
等の絶縁ガスによってなされる。

以上説明した箔巻変圧器は、冷却の為の冷媒が流れる
循環回路と絶縁ガスとが完全に分離されていることから
セパレート式箔巻変圧器と呼ばれており、従来の平角線
状の導体を用いた変圧器に比較し、大幅な小形・軽量化
が可能で、絶縁信頼性が高い等の利点を有している。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上述した従来の箔巻変圧器には次の様な問
題点がある。即ち第３図に示すように絶縁パイプ11の一
方は巻線4,5の上下端面において冷却パネル６と接続さ
れ、もう一方は巻線から十分絶縁距離をとって配設され
た集液管10に接続されているが、前記巻線4,5の上下端
面には巻線4,5の口出しリードや巻線の支え絶縁物など
も存在するため、これらとの絶縁を考えながら冷却パネ
ルと絶縁パイプ11の接続部の配置を決め、絶縁パイプ11
を引き出すためには、絶縁パイプ11が可撓性を有する必
要があるため、例えば実開昭56−162800号公報のように
絶縁物コルゲート管が使用されるがコルゲート管は平滑
な管に比べて内部の流体抵抗が大きいため冷媒循環系の
圧損上昇につながり補機損の増大をまねくという欠点が
あった。

例えば内径φ15の平滑なテフロン管と第４図に示すよ
うな同径のテフロン製コルゲート管との流体抵抗を比較
してみる。計算方法は「管路・ダクトの流体抵抗」日本
機械学会P.30〜P.33による。

例えばコルゲート管内での流体摩擦係数は であり一方平滑なテフロン管では表面粗さ0.0015mmと
し、内部を流速を2.3m/sとすると λ＝0.0205 となりコルゲート管の1/10と小さい。

従って流速を共にｖ＝2.3m/sとして絶縁パイプの長さ
をｌ＝２×90cm（１枚の冷却パネルに対して入口側・出
口側の絶縁パイプ長の合計）冷媒をFC−75（密度γ＝1.
68 55℃）とすると絶縁パイプ内での圧力損失はコルゲ
ート管の場合 一方平滑な管では圧力損失は となりコルゲート管の1/10にすることができる。

このように平滑な管を用いれば圧力損失を減らすこと
は可能であるが平滑な管は可撓性がないため種々の形に
曲げて使うことができない。肉厚の薄い平滑な管を使用
すればある程度の可撓性を有するがこの絶縁パイプには
外側に存在する絶縁ガスの圧力が外圧として加わるため
肉厚の薄い管を使用することは不可能である。

またコルゲート管の径を大きくすることにより圧力損
失を減らすことは可能であるがこの場合曲げの曲率半径
が大きくなる上スペースを占有する体積も増し増線端部
の配置が困難になる。

本発明は以上の様な従来技術の欠点に鑑み、その目的
は、冷却ダクトに接続される絶縁パイプの圧力損失を減
少させることによりポンプの揚程を減らし補機の損失を
低減した箔巻変圧器を得ることにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明においては、絶縁パ
イプとして内面が滑らかな絶縁管の一端または両端部を
コルゲート管構造としたものを使用する。

（作用） これによって絶縁パイプ内の圧力損失を、コルゲート
管のみを使用した場合に比べて大幅に少なくしたもので
ある。

（実施例） 以下本発明の実施例を第１図および第２図を参照して
説明する。第１図は絶縁パイプ11が内面が滑らかな厚肉
の絶縁管11aの一方の端部または両端部を薄肉のコルゲ
ート管11bとした構成である。

冷却ダクトとの接続は、絶縁パイプ11の端部に固着さ
れたフランジ金具17を冷却ダクト端部のノズル16にナッ
ト18を使って締め込むことにより実施される。この構成
による絶縁パイプ11には、絶縁ガスの圧力が外圧として
加わるが、厚肉の絶縁管11aとコルゲート管11bで構成さ
れているので、外圧に対する所用強度は十分確保でき
る。また絶縁パイプ11の一部をコルゲート管としたこと
から可撓性を有しており取付け組立ても容易である。さ
らに絶縁パイプ全長の約９割を占める厚肉の絶縁管11a
の内面は平滑であることからパイプ内部の流体摩擦係数
はコルゲート管11bだけで構成された場合に比べ約1/10
となり、圧力損失も約1/10とすることができる。

第２図は前記第１図に示した厚肉の絶縁管11aの部分
を、内面は平滑、外面はコルゲート管の外側形状に合わ
せたものである。この様な構成においても前記第１図と
同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、内面が平滑な絶縁
パイプの一端または両端部をコルゲート管としたことに
より、所用の外圧強度を有すると共に取付け組立てが容
易で、かつ、絶縁パイプ内での流体圧力損失を1/10に
し、補機の小さい箔巻変圧器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における絶縁パイプを示す半断面図、第
２図は本発明の他の実施例を示す半断面図、第３図はセ
パレート式変圧器を示す断面図、第４図は従来の絶縁パ
イプの断面図である。 １……鉄心脚、２……金属シート ３……絶縁シート、４……内側巻線 ５……外側巻線、６……冷却パネル ７……ポンプ、８……タンク ９……冷却器、10……集液管 11……絶縁パイプ 11a……内面平滑絶縁層、11b……コルゲート管 16……ノズル、17……フランジ金具 18……ナット

フロントページの続き (72)発明者 浦田 信夫 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株式会社東芝浜川崎工場内 (56)参考文献 特開 昭63−1012（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−89813（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄心の脚部に金属シートと絶縁シートを重
   ねて成る箔状巻線を巻回し、この箔状巻線内に冷却パネ
   ルを配設し、この冷却パネル内に冷媒を循環させて巻線
   を冷却するようにした箔巻変圧器において、前記冷却パ
   ネル内への冷媒の出し入れのために前記冷却パネル端部
   に内面が滑らかな絶縁パイプを接続し、この絶縁パイプ
   の両端部の少くとも一端部をコルゲート管構造としたこ
   とを特徴とする箔巻変圧器。