JP5378196B2 - 油入変圧器 - Google Patents

Description

本発明は油入変圧器に係り、特に、変圧器を好適に冷却する構造に関するものである。

一般の油入変圧器では、コア（鉄心）及びコイル（巻線）の重量を支持し、またコアが振動するのを防ぐために、下部に締金具を備えている。また、短絡時にコイルに働く電磁力により、コイルが外側へ変形するのを防止するため、上部にも締金具を備えている。これらの上部及び下部の締金具は、コイル側面に備えられた連結部材にて互いに連結される構造となっている。そして、これらの上部及び下部の締金具は、強度を向上させるために箱型構造とされている。

特許文献１には、変圧器の支持体の寸法や重量を抑えて製作し易い簡易な構成とすることを目的として、８角形の鋼板の４辺を折り曲げて、底面部と４個の台形状の側面部を有する下部片（下部締金具）を製作する技術が開示されている。

特開２００８−２８８３８２号公報

油入変圧器では、タンク内の絶縁油を循環することで、コイルやコアで発生した熱を外部に放熱する構造となっている。しかしながら、上記したように締金具は一般に箱型構造のため締金具内部で絶縁油が滞留しやすく、タンク内の絶縁油の循環を妨げ変圧器の冷却効率を低下させる要因となっている。

前記特許文献１によれば、下部片を構成する４個の側面部の間に隙間を設け、油液の流動を可能にして冷却を行うことが述べられている。しかしながら、側面部は折り曲げて形成し互いに隙間を持つ構造であるので、強度的に限界があり、大形の変圧器には採用困難である。

本発明の目的は、締金具の強度を確保しつつ、締金具による絶縁油の滞留のない油入変圧器を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、磁路を形成する環状のコアと該コアに巻装されたコイルからなる変圧器本体を絶縁油が充填されたタンク内に収納してなる油入変圧器において、上記コアの上方に配され該コアの上部を覆う箱型状の上部締金具と、上記コアの底部側に配され該コアの底部を支持する箱型状の下部締金具と、上記上部締金具と上記下部締金具との両側面部の間を連結する連結部材とを備え、上記上部締金具及び上記下部締金具には、該締金具の側面部に絶縁油の流路となる開口部、または、該締金具の底面角部に絶縁油の流路となる切欠き部を設けた構成とする。

本発明によれば、締金具の強度を確保しつつ絶縁油の循環が促進されるので、大形の油入変圧器を含めて冷却効率を向上させることができる。

本発明に係る油入変圧器の一実施例を示す斜視構成図である。 上部締金具３と下部締金具５の構造の一例を示す斜視図である。 本実施例の油入変圧器の断面図である。 従来の油入変圧器の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明に係る油入変圧器の一実施例を示す斜視構成図である。説明のため、図示するようにＸ，Ｙ，Ｚ方向を定める。

本実施例の油入変圧器は、絶縁油を充填したタンク１０内に変圧器本体を収納している。変圧器本体は、磁気回路を構成する環状のコア１、その周囲に巻装したコイル２ａ，２ｂ、コア１の上部を覆いＹＺ断面がコ字状の上部締金具３、コア１の下部を支持しＹＺ断面がコ字状の下部締金具５、及び上部締金具３と下部締金具５を連結する連結部材７ａ，７ｂを有する。ここで上部締金具３にはそのＸ方向端面を補強する側面補強板４ａ，４ｂを、下部締金具５にはそのＸ方向端面を補強する側面補強板６ａ，６ｂを接合して、それぞれ箱型構造とする。そして連結部材７ａ，７ｂは、上部側面補強板４ａ，４ｂと下部側面補強板６ａ，６ｂとを固定ボルト８にて結合している。なお、図１では、図面の裏面側に配される連結部材７ａと側面補強板４ａ，６ａは省略している。

さらに本実施例の油入変圧器では、上部締金具３において側面補強板４ａ，４ｂのＺ方向高さを小さくして、箱型構造の側面（Ｘ方向端面）に絶縁油の流路となる開口部３１ａ，３１ｂを形成している。また下部締金具５において側面補強板６ａ，６ｂの高さを小さくするとともに、下部締金具５の底面端部を削除して箱型構造の底面角部（Ｘ方向端部）に絶縁油の流路となる切欠き部５１ａ，５１ｂを形成している。これら開口部３１ａ，３１ｂと切欠き部５１ａ，５１ｂを設けることで、タンク１０内の絶縁油は、上部締金具３及び下部締金具５を通過して流動することができる。

図２は、上部締金具３と下部締金具５の構造の一例を示す斜視図である。
上部締金具３は、ＹＺ断面がコ字状の主片３０に側面補強板４ａ，４ｂを接合したものである。その際、主片３０のＺ方向高さｈ０に対して、側面補強板４ａ，４ｂのＺ方向高さをそれより小さいｈ１とすることで、側面上部に高さΔｈ（＝ｈ０−ｈ１）の開口部３１ａ，３１ｂを形成している。

一方下部締金具５は、ＹＺ断面がコ字状の主片５０に側面補強板６ａ，６ｂを接合したものである。その際、主片５０（Ｚ方向高さｄ０）の底面端部（Ｘ方向端部）には、Ｘ方向にΔｃ、Ｚ方向にΔｄの切欠き部５１ａ，５１ｂを形成している。この切欠き部５１ａ，５１ｂに合わせて、側面補強板６ａ，６ｂのＺ方向高さをｄ１（＝ｄ０−Δｄ）としている。

上部締金具３はその開口部３１ａ，３１ｂにより、また下部締金具５はその切欠き部５１ａ，５１ｂにより、絶縁油は箱型構造の内部と外部と間を自由に流動することができる。なお、本実施例の上部締金具３と下部締金具５は、それぞれ上部側面補強板４ａ，４ｂと下部側面補強板６ａ，６ｂで補強した箱型構造としているため、機械強度を十分確保することができる。

図３は、本実施例の油入変圧器の断面図であり、図１におけるＸＺ断面を示す。変圧器本体であるコア１とコイル２ａ，２ｂは、Ｚ方向を上部締金具３と下部締金具５により、Ｘ方向を連結部材７ａ，７ｂと側面補強板４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂにより囲まれている。そして、この変圧器本体は、絶縁油が充填されたタンク１０に収納され、タンク底板９で支えられている。本実施例では、変圧器本体の内部とタンク１０の内壁側１１との間で絶縁油が流動できるように、上部締金具３において開口部３１ａ，３１ｂを、また下部締金具５において切欠き部５１ａ，５１ｂを設けている。

矢印１００ａ，１００ｂは変圧器内の絶縁油の流路を示す。下部締金具５の切欠き部５１ａ，５１ｂより流入した絶縁油は、コイル２ａ，２ｂ内で発生する熱を奪いながら上昇し、上部締金具３の開口部３１ａ，３１ｂよりタンク１０の内壁側１１へ流出する。流出した絶縁油はタンク１０の冷却フィン内（図示せず）で冷却されながら下降し、再び下部締金具５の切欠き部５１ａ，５１ｂに戻ってくる。このように、絶縁油はコイル２ａ，２ｂを通ってタンク１０内を循環（対流）するので、冷却効率を向上させることができる。

また本実施例では、タンク１０の底板９を凹型に成形し、その凹部９１に下部締金具５を載置する構成とした。凹部の両端位置９１ａ，９１ｂを下部締金具５の切欠き部５１ａ，５１ｂの位置に合わせることで、下部締金具５を固定し、変圧器本体が振れるのを防止することができる。なお、凹部９１の深さは下部締金具５に設ける切欠き部５１ａ，５１ｂの高さよりも小さくすることで、切欠き部５１ａ，５１ｂからの絶縁油の流入を妨げることはない。

図４は、比較のために従来の油入変圧器の一例を示す断面図である。図３と対応する部分には同じ符号を付している。
従来の変圧器は、上部締金具３’及び下部締金具５’を箱型構造としているが、これは、短絡事故時の強度を向上させる目的がある。短絡事故が発生するとコイル２ａ，２ｂには外側に広がろうとする電磁力が生じるが、この力を、連結部材７ａ，７’とそれに連結される上部締金具３’及び下部締金具５’で押えている。上部締金具３’及び下部締金具５’の側面には、タンク１０の内壁側１１への開口部がなく密閉されている。

矢印１００ａ’，１００ｂ’は従来の変圧器内の絶縁油の流路を示す。箱型構造においては、上部締金具３’の両隅領域１０１ａ，１０１ｂ、及び下部締金具５’の両隅領域１０１ｃ，１０１ｄにおいて絶縁油が滞留しやすい。すなわち絶縁油は、コイル２ａ，２ｂ内で発生する熱を奪い上昇するが、上部締金具３’側面からタンク１０の内壁側１１へ流出されず、また下部締金具５’側面から流入されない。このように絶縁油は、コイル２ａ，２ｂとタンク１０の冷却フィンとの間で循環（対流）しにくいので、冷却効率が低下する。

また従来の構造は、変圧器本体が振れるのを防止するために、タンク底板９’に振れ止め用の突起９２ａ，９２ｂを設け、下部締金具５’にもその突起に合うように振れ止め用の穴を設けていた。これに対し前記図３の本実施例の構造では、底板９に凹部９１を設けて変圧器本体を固定するようにしているので、振れ止め用の突起９２ａ，９２ｂは不要になる。

このように本実施例では、上部締金具３には開口部を、下部締金具５には切欠きを設けることで絶縁油の循環を促進し、変圧器内で発生する熱の冷却効率を向上させる効果がある。その際上部締金具３と下部締金具５は、側面補強板４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂで補強した箱型構造としているため、機械強度を十分確保することができる。また、冷却効率の向上によってタンク１０の冷却フィンを削減することができるため、タンクの小型・軽量化にも寄与する。

なお、上部締金具３と下部締金具５に設ける開口部や切欠き部は、上記実施例の構造に限定されない。また、絶縁油の循環を妨げない部分であれば、開口部の形状や場所は問わない。例えば、上部締金具３と下部締金具５の双方に開口部、または双方に切欠き部を設けても良い。また、上部締金具３の天頂部に開口部を設けても良い。

１…コア、
２ａ，２ｂ…コイル、
３，３’…上部締金具、
３０…主片、
３１ａ，３１ｂ…開口部、
４ａ，４ｂ，４ａ’，４ｂ’…側面補強板、
５，５’…下部締金具、
５０…主片、
５１ａ，５１ｂ…切欠き部、
６ａ，６ｂ，６ａ’，６ｂ’ …側面補強板、
７ａ，７ｂ…連結部材、
８…固定ボルト、
９，９’…タンク底板、
９１，９１ａ，９１ｂ…タンク底板凹部、
９２ａ，９２ｂ…振れ止め部、
１０…タンク、
１１…タンク内壁側、
１００ａ，１００ｂ，１００ａ’，１００ｂ’…絶縁油の流れ、
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ…絶縁油滞留部。

Claims (6)

1. 磁路を形成する環状のコアと該コアに巻装されたコイルからなる変圧器本体を絶縁油が充填されたタンク内に収納してなる油入変圧器において、
   前記コアの上方に配され該コアの上部を覆う箱型状の上部締金具と、
   前記コアの底部側に配され該コアの底部を支持する箱型状の下部締金具と、
   前記上部締金具と前記下部締金具との両側面部の間を連結する連結部材とを備え、
   前記箱型の上部締金具は、６面のうち前記コアが挿入される面を除いた５面で構成された締金具であり、
   前記上部締金具及び前記下部締金具には、該締金具の側面部に絶縁油の流路となる開口部、または、該締金具の底面角部に絶縁油の流路となる切欠き部を設けたことを特徴とする油入変圧器。
2. 請求項１に記載の油入変圧器において、
   前記開口部は、前記上部締金具の側面部の上面側に構成されていることを特徴とする油入変圧器。
3. 請求項１に記載の油入変圧器において、
   前記上部締金具と前記下部締金具は、断面がコ字状の主片に側面補強板を接合したものであって、該側面補強板の寸法を小さくすることで前記開口部を形成したことを特徴とする油入変圧器。
4. 請求項１に記載の油入変圧器において、
   前記上部締金具と前記下部締金具は、断面がコ字状の主片に側面補強板を接合したものであって、該主片の底面端部を切欠くことで前記切欠き部を形成したことを特徴とする油入変圧器。
5. 請求項１に記載の油入変圧器において、
   前記タンクは、底板の一部に凹部を形成し、該凹部の両端位置と前記下部締金具の切欠き部の位置にあわせたことを特徴とする油入変圧器。
6. 請求項５に記載の油入変圧器において、
   前記凹部の深さは、前記切欠き部の高さよりも小さいことを特徴とする油入変圧器。

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