JPH041489B2 - - Google Patents
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- JPH041489B2 JPH041489B2 JP56184215A JP18421581A JPH041489B2 JP H041489 B2 JPH041489 B2 JP H041489B2 JP 56184215 A JP56184215 A JP 56184215A JP 18421581 A JP18421581 A JP 18421581A JP H041489 B2 JPH041489 B2 JP H041489B2
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- windings
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
- H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
- H01F27/363—Electric or magnetic shields or screens made of electrically conductive material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Regulation Of General Use Transformers (AREA)
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は金属シートと絶縁シートを重ねて巻い
た箔巻巻線からなる低圧巻線および高圧巻線を備
えた変圧器に関する。
た箔巻巻線からなる低圧巻線および高圧巻線を備
えた変圧器に関する。
［発明の技術的背景］
この種の箔巻巻線を備えた変圧器は、巻線の占
積率が良いので小型、軽量化を実現できる利点が
ある。すでに数kV、数100kVA程度の比較的電
圧の低い小容量の変圧器では実用化され、かなり
市場に出回つている。
積率が良いので小型、軽量化を実現できる利点が
ある。すでに数kV、数100kVA程度の比較的電
圧の低い小容量の変圧器では実用化され、かなり
市場に出回つている。
最近に至りその優れた長所に鑑み、より高電
圧、大容量の例えば275kV、300MVA変圧器に
適用拡大が研究されているが、箔巻変圧器の最大
の欠点である巻線軸方向の上下端部に流れる大き
な渦電流による巻線端部の温度上昇過大の問題を
いかに克服するかが大容量箔巻変圧器を実用化す
る上で最大の鍵である。
圧、大容量の例えば275kV、300MVA変圧器に
適用拡大が研究されているが、箔巻変圧器の最大
の欠点である巻線軸方向の上下端部に流れる大き
な渦電流による巻線端部の温度上昇過大の問題を
いかに克服するかが大容量箔巻変圧器を実用化す
る上で最大の鍵である。
従来の箔巻変圧器は第１図に示す構成をなして
いる。絶縁媒体として畝縁油またはSF6ガスなど
の絶縁ガスを封入したタンク１の内部に鉄心２が
設けられ、この鉄心２の脚部の外側周囲に絶縁筒
３を介して低圧巻線４が巻装され、この低圧巻線
４の外側周囲に絶縁バリヤ６を介して高圧巻線５
が巻装されている。これら各巻線４，５から成る
主巻線はアルミニウムなどからなる絶縁シート８
とを重ね合わせて巻いた箔巻巻線で構成されてい
る。各巻線４，５の巻線軸方向上下端部の上側お
よび下側には鉄心２と各巻線４，５とを締付ける
ためのクランプ９，９が配置されている。タンク
１の壁部内側には巻線４，５からの漏れ磁束によ
りタンク１壁部が加熱することを防止するタンク
シールド１０が取付けてある。
いる。絶縁媒体として畝縁油またはSF6ガスなど
の絶縁ガスを封入したタンク１の内部に鉄心２が
設けられ、この鉄心２の脚部の外側周囲に絶縁筒
３を介して低圧巻線４が巻装され、この低圧巻線
４の外側周囲に絶縁バリヤ６を介して高圧巻線５
が巻装されている。これら各巻線４，５から成る
主巻線はアルミニウムなどからなる絶縁シート８
とを重ね合わせて巻いた箔巻巻線で構成されてい
る。各巻線４，５の巻線軸方向上下端部の上側お
よび下側には鉄心２と各巻線４，５とを締付ける
ためのクランプ９，９が配置されている。タンク
１の壁部内側には巻線４，５からの漏れ磁束によ
りタンク１壁部が加熱することを防止するタンク
シールド１０が取付けてある。
［背景技術の問題点］
一般の変圧器は平角銅線を巻回した低圧および
高圧巻線を使用しているために、巻線に負荷電流
が流れると、第１図の破線で示すような巻線漏れ
磁束が発生するが、箔巻巻線からなる低圧および
高圧巻線４，５を備えた変圧器においては、巻線
４，５に負荷巻線が流れると漏れ磁束の水平方向
成分を打消すように巻線４，５に大きなループの
渦電流が流れる。この結果、箔巻変圧器の巻線漏
れ磁束は第１図の２点鎖線で示すように、巻線
４，５の巻線軸方向中央部では垂直に通り、巻線
４，５から出る直前から直後にかけて略直角に曲
がるような通り方をする。この時、各巻線４，５
の巻線軸方向の上下端部には通常の負荷電流に加
えて大きな渦電流が重畳して流れるために、巻線
４，５の巻線軸方向上下端部の電流密度は巻線
４，５の巻線軸方向中央部の電流密度に比して極
端に高くなる。しかも、この巻線４，５の軸方向
端部における巻線半径方向の電流密度分布の特性
は第２図に示すように巻線４の端部では電流密度
が外周部から内周部に向けて高くなり、（Ａ線）、
巻線５の端部では電流密度が内周部から外周部に
向けて高くなり、（Ｂ線）、この結果巻線の隅部で
特に高くなる傾向にあることが判る。このように
巻線４，５の軸方向部および隅部における電流密
度が過大となる結果、巻線４，５の巻線軸方向上
下端部および隅部のみが異常に高い温度となる。
高圧巻線を使用しているために、巻線に負荷電流
が流れると、第１図の破線で示すような巻線漏れ
磁束が発生するが、箔巻巻線からなる低圧および
高圧巻線４，５を備えた変圧器においては、巻線
４，５に負荷巻線が流れると漏れ磁束の水平方向
成分を打消すように巻線４，５に大きなループの
渦電流が流れる。この結果、箔巻変圧器の巻線漏
れ磁束は第１図の２点鎖線で示すように、巻線
４，５の巻線軸方向中央部では垂直に通り、巻線
４，５から出る直前から直後にかけて略直角に曲
がるような通り方をする。この時、各巻線４，５
の巻線軸方向の上下端部には通常の負荷電流に加
えて大きな渦電流が重畳して流れるために、巻線
４，５の巻線軸方向上下端部の電流密度は巻線
４，５の巻線軸方向中央部の電流密度に比して極
端に高くなる。しかも、この巻線４，５の軸方向
端部における巻線半径方向の電流密度分布の特性
は第２図に示すように巻線４の端部では電流密度
が外周部から内周部に向けて高くなり、（Ａ線）、
巻線５の端部では電流密度が内周部から外周部に
向けて高くなり、（Ｂ線）、この結果巻線の隅部で
特に高くなる傾向にあることが判る。このように
巻線４，５の軸方向部および隅部における電流密
度が過大となる結果、巻線４，５の巻線軸方向上
下端部および隅部のみが異常に高い温度となる。
この現象に対する対策として、巻線４，５の導
体である金属シート７の厚さを増して巻線軸方向
端部および隅部の電流密度を温度上昇が問題にな
らないレベルにまで下げれば良い。しかし、巻線
４，５の巻厚を巻線軸方向に一様になるように巻
き上げるには巻線軸方向端部を除く渦電流の影響
がない巻線軸方向の約90％以上を占める巻線中央
部分の金属シート７の厚さも一様に増す必要があ
る。このために金属シート７全体の厚さが増大し
て、巻線の占積率が良いという箔巻巻線の最大の
特徴が失われてしまう。また、金属シート７の厚
さは一様にして巻線軸方向端部の冷却を巻線中央
部に比して格段に良くする冷却構造の採用も考え
られるが、実現が難しいという問題がある。
体である金属シート７の厚さを増して巻線軸方向
端部および隅部の電流密度を温度上昇が問題にな
らないレベルにまで下げれば良い。しかし、巻線
４，５の巻厚を巻線軸方向に一様になるように巻
き上げるには巻線軸方向端部を除く渦電流の影響
がない巻線軸方向の約90％以上を占める巻線中央
部分の金属シート７の厚さも一様に増す必要があ
る。このために金属シート７全体の厚さが増大し
て、巻線の占積率が良いという箔巻巻線の最大の
特徴が失われてしまう。また、金属シート７の厚
さは一様にして巻線軸方向端部の冷却を巻線中央
部に比して格段に良くする冷却構造の採用も考え
られるが、実現が難しいという問題がある。
［発明の目的］
本発明は箔巻巻線の占積率を低下させることな
く巻線軸方向端部における電流密度の増大を抑制
して温度上昇を防止した変圧器を提供するもので
ある。
く巻線軸方向端部における電流密度の増大を抑制
して温度上昇を防止した変圧器を提供するもので
ある。
［発明の概要］
本発明の変圧器は、箔巻巻線からなり主巻線を
構成する低圧巻線（内側巻線）の内側周囲および
高圧巻線（外側巻線）の外側周囲の少なくともい
ずれか一方に箔巻巻線からなる補助巻線を設け、
この補助巻線の電流容量を主巻線より大きくする
ことにより、渦電流が主巻線に殆ど生ぜず補助巻
線に集中的に発生させ、従つて主巻線の巻線軸方
向端部における電流密度の増大を抑制するもので
ある。
構成する低圧巻線（内側巻線）の内側周囲および
高圧巻線（外側巻線）の外側周囲の少なくともい
ずれか一方に箔巻巻線からなる補助巻線を設け、
この補助巻線の電流容量を主巻線より大きくする
ことにより、渦電流が主巻線に殆ど生ぜず補助巻
線に集中的に発生させ、従つて主巻線の巻線軸方
向端部における電流密度の増大を抑制するもので
ある。
［発明の実施例］
第３図ないし第５図は本発明の変圧器の一実施
例を示している。この実施例の変圧器は前述した
従来例と同様に絶縁媒体を封入したタンク１の内
部に設けた鉄心２に、金属シート７と絶縁シート
８とを重ねて巻いた箔巻巻線からなり、主巻線を
構成する低圧巻線４と高圧巻線５を内外側同心円
状に巻装してあり、またクランプ９，９が設けて
ある。
例を示している。この実施例の変圧器は前述した
従来例と同様に絶縁媒体を封入したタンク１の内
部に設けた鉄心２に、金属シート７と絶縁シート
８とを重ねて巻いた箔巻巻線からなり、主巻線を
構成する低圧巻線４と高圧巻線５を内外側同心円
状に巻装してあり、またクランプ９，９が設けて
ある。
この実施例の変圧器においては、タンク１内に
おける内側巻線である低圧巻線４の内側周囲、す
なわち低圧巻線４と鉄心２の脚部との間には同心
円状に補助巻線１１が設けてあり、この補助巻線
１１は絶縁筒３を介して鉄心２の脚部に巻装され
る。なお、この補助巻線１１と低圧巻線４との間
には絶縁バリヤ１２が設けられる。また、外側巻
線である高圧巻線５の外側周囲、すなわち高圧巻
線５とタンク１の周壁部との間には同心円状に補
助巻線１１が設けてあり、この補助巻線１１は絶
縁バリヤ１３を介して高圧巻線５に巻装される。
このため、全体的には鉄心２の脚部を中心とし
て、絶縁筒３、補助巻線１１、絶縁バリヤ１２、
低圧巻線４、絶縁バリヤ６、高圧巻線５、絶縁バ
リヤ１３および補助巻線１１の順で同心円状に設
けられる。これら各補助巻線１１，１１は、主巻
線である巻線４，５と同様に金属シート７と絶縁
シート８とを重ねて巻いた箔巻巻線で構成され、
前記主巻線に比べ大きな電流容量を有している。
但し、この補助巻線１１，１１は、巻線電圧も低
く、且つ巻線容量も少なく設定してあり、この補
助巻線１１，１１を設けても変圧器全体の巻線重
量に与える影響は殆ど無視できる程度である。ま
た、巻線４，５の巻線軸方向上下端部側に設けた
クランプ９，９における巻線端部に面する側面に
は、例えばけい素鋼板を積層して形成した磁気シ
ールド１４，１４が夫々設けてある。
おける内側巻線である低圧巻線４の内側周囲、す
なわち低圧巻線４と鉄心２の脚部との間には同心
円状に補助巻線１１が設けてあり、この補助巻線
１１は絶縁筒３を介して鉄心２の脚部に巻装され
る。なお、この補助巻線１１と低圧巻線４との間
には絶縁バリヤ１２が設けられる。また、外側巻
線である高圧巻線５の外側周囲、すなわち高圧巻
線５とタンク１の周壁部との間には同心円状に補
助巻線１１が設けてあり、この補助巻線１１は絶
縁バリヤ１３を介して高圧巻線５に巻装される。
このため、全体的には鉄心２の脚部を中心とし
て、絶縁筒３、補助巻線１１、絶縁バリヤ１２、
低圧巻線４、絶縁バリヤ６、高圧巻線５、絶縁バ
リヤ１３および補助巻線１１の順で同心円状に設
けられる。これら各補助巻線１１，１１は、主巻
線である巻線４，５と同様に金属シート７と絶縁
シート８とを重ねて巻いた箔巻巻線で構成され、
前記主巻線に比べ大きな電流容量を有している。
但し、この補助巻線１１，１１は、巻線電圧も低
く、且つ巻線容量も少なく設定してあり、この補
助巻線１１，１１を設けても変圧器全体の巻線重
量に与える影響は殆ど無視できる程度である。ま
た、巻線４，５の巻線軸方向上下端部側に設けた
クランプ９，９における巻線端部に面する側面に
は、例えばけい素鋼板を積層して形成した磁気シ
ールド１４，１４が夫々設けてある。
しかして、このように構成された変圧器におい
て、低圧巻線４および高圧巻線５に負荷電流を流
すと、各巻線４，５における薄い金属シート７の
巻線軸方向上下端部には、巻線漏れ磁束が通過す
るが、この金属シート７には漏れ磁束の水平方向
成分を打消すための渦電流が殆ど流れず、主巻線
に比べて電流容量の大きい低圧巻線４の内側に設
けた補助巻線１１と高圧巻線５の外側に設けた補
助巻線１１の各巻線軸方向上下端部の方に集中し
て渦電流が流れる。このために、主巻線である巻
線４，５の巻線軸方向端部、すなわち金属シート
７の巻線軸方向上下端部は、この上下端部を除く
シート中央部と同様に通常の負荷電流が流れるだ
けの状態に近い状態になるから、巻線４，５の巻
線軸方向上下端部における極端な電流密度の上昇
は大幅に緩和される。この場合の巻線４，５の巻
線軸方向端部における巻線半径方向電流密度分布
の特性を第５図に示す。この線図でA′線は巻線
４端部の、B′線は巻線５端部の電流密度を示し
ている。この線図によれば、第２図で示す従来変
圧器における巻線軸方向端部の電流密度に比して
大幅に低下していることが判る。従つて、巻線
４，５の巻線軸方向端部は電流密度の増大による
温度の異常な上昇がない。そして、高圧巻線５の
外側に設けた補助巻線１１よりも外側に巻線漏れ
磁束が漏れ出さないので、漏れ磁束によるタンク
１の壁部の過熱を防止でき、従来タンク１の壁部
に取付けていたタンクシールド１０は不要とな
る。また、低圧巻線４の内側に設けた補助巻線１
１よりも内側に巻線漏れ磁束が漏れ出さないの
で、巻線漏れ磁束による鉄心２およびその周辺の
金属構造材の過熱を防止できる。さらに、クラン
プ９，９に取付けた磁気シールド１４，１４は、
巻線漏れ磁束の巻線４，５内での直進性をより強
め、巻線４，５の上下端部に僅かに残る渦電流を
さらに低減させる効果がある。そして、各巻線
４，５における金属シート７は渦電流による温度
上昇を避けるために全体の厚さを増大する必要が
ないので、巻線４，５の占積率の低下を防止でき
る。
て、低圧巻線４および高圧巻線５に負荷電流を流
すと、各巻線４，５における薄い金属シート７の
巻線軸方向上下端部には、巻線漏れ磁束が通過す
るが、この金属シート７には漏れ磁束の水平方向
成分を打消すための渦電流が殆ど流れず、主巻線
に比べて電流容量の大きい低圧巻線４の内側に設
けた補助巻線１１と高圧巻線５の外側に設けた補
助巻線１１の各巻線軸方向上下端部の方に集中し
て渦電流が流れる。このために、主巻線である巻
線４，５の巻線軸方向端部、すなわち金属シート
７の巻線軸方向上下端部は、この上下端部を除く
シート中央部と同様に通常の負荷電流が流れるだ
けの状態に近い状態になるから、巻線４，５の巻
線軸方向上下端部における極端な電流密度の上昇
は大幅に緩和される。この場合の巻線４，５の巻
線軸方向端部における巻線半径方向電流密度分布
の特性を第５図に示す。この線図でA′線は巻線
４端部の、B′線は巻線５端部の電流密度を示し
ている。この線図によれば、第２図で示す従来変
圧器における巻線軸方向端部の電流密度に比して
大幅に低下していることが判る。従つて、巻線
４，５の巻線軸方向端部は電流密度の増大による
温度の異常な上昇がない。そして、高圧巻線５の
外側に設けた補助巻線１１よりも外側に巻線漏れ
磁束が漏れ出さないので、漏れ磁束によるタンク
１の壁部の過熱を防止でき、従来タンク１の壁部
に取付けていたタンクシールド１０は不要とな
る。また、低圧巻線４の内側に設けた補助巻線１
１よりも内側に巻線漏れ磁束が漏れ出さないの
で、巻線漏れ磁束による鉄心２およびその周辺の
金属構造材の過熱を防止できる。さらに、クラン
プ９，９に取付けた磁気シールド１４，１４は、
巻線漏れ磁束の巻線４，５内での直進性をより強
め、巻線４，５の上下端部に僅かに残る渦電流を
さらに低減させる効果がある。そして、各巻線
４，５における金属シート７は渦電流による温度
上昇を避けるために全体の厚さを増大する必要が
ないので、巻線４，５の占積率の低下を防止でき
る。
補助巻線１１，１１としては、定格電圧の低い
三次巻線、あるいは段絶縁の高圧巻線の中性点側
タツプ巻線のいずれを使用してもよい。いずれの
場合であつても試験電圧レベルは低く、第３図お
よび第４図で示すように補助巻線１１とタンク１
周壁部との間の絶縁距離d2、三相の場合の各相間
の絶縁距離d3は短くてよい。第１図で示す高圧巻
線５とタンクシールド１０との間の絶縁距離d4
と、第２図で示す高圧巻線５と補助巻線１１との
間の絶縁距離d1を比較すれば、後者の絶縁距離d1
の方が短くできる。すなわち、本発明の変圧器で
は補助巻線１１が高圧巻線５と同心円状に配置さ
れているため、この両者を絶縁筒で細いギヤツプ
に仕切つたいわゆる多重バリヤ構造にした絶縁バ
リヤ１３を設けることにより、絶縁距離d1を大幅
に短縮することが可能であるからである。
三次巻線、あるいは段絶縁の高圧巻線の中性点側
タツプ巻線のいずれを使用してもよい。いずれの
場合であつても試験電圧レベルは低く、第３図お
よび第４図で示すように補助巻線１１とタンク１
周壁部との間の絶縁距離d2、三相の場合の各相間
の絶縁距離d3は短くてよい。第１図で示す高圧巻
線５とタンクシールド１０との間の絶縁距離d4
と、第２図で示す高圧巻線５と補助巻線１１との
間の絶縁距離d1を比較すれば、後者の絶縁距離d1
の方が短くできる。すなわち、本発明の変圧器で
は補助巻線１１が高圧巻線５と同心円状に配置さ
れているため、この両者を絶縁筒で細いギヤツプ
に仕切つたいわゆる多重バリヤ構造にした絶縁バ
リヤ１３を設けることにより、絶縁距離d1を大幅
に短縮することが可能であるからである。
［発明の効果］
本発明の変圧器は、箔巻巻線からなり主巻線を
構成する低圧巻線の内側および高圧巻線の外側の
少なくともいずれか一方に箔巻巻線からなり主巻
線よりも電流容量の大きい補助巻線を設けること
により、巻線の占積率を損なうことなく、巻線軸
方向端部における電流密度の増大を阻止して温度
上昇を防止できる。
構成する低圧巻線の内側および高圧巻線の外側の
少なくともいずれか一方に箔巻巻線からなり主巻
線よりも電流容量の大きい補助巻線を設けること
により、巻線の占積率を損なうことなく、巻線軸
方向端部における電流密度の増大を阻止して温度
上昇を防止できる。
第１図は従来の変圧器を示す概略的構成を示す
縦断側面図、第２図は従来変圧器における巻線端
部の電流密度分布を示す線図、第３図は本発明の
変圧器の一実施例の概略的構成を示す縦断側面
図、第４図は同平面図、第５図は同実施例の変圧
器における巻線端部の電流密度分布を示す線図で
ある。 １……タンク、２……鉄心、３……絶縁筒、４
……低圧巻線、５……降圧巻線、６……絶縁バリ
ヤ、７……金属シート、８……絶縁シート、９…
…クランプ、１１……補助巻線、１２，１３……
絶縁バリヤ、１４……磁気シールド。
縦断側面図、第２図は従来変圧器における巻線端
部の電流密度分布を示す線図、第３図は本発明の
変圧器の一実施例の概略的構成を示す縦断側面
図、第４図は同平面図、第５図は同実施例の変圧
器における巻線端部の電流密度分布を示す線図で
ある。 １……タンク、２……鉄心、３……絶縁筒、４
……低圧巻線、５……降圧巻線、６……絶縁バリ
ヤ、７……金属シート、８……絶縁シート、９…
…クランプ、１１……補助巻線、１２，１３……
絶縁バリヤ、１４……磁気シールド。
Claims (1)
- １ タンクの内部に設けた鉄心に金属シートと絶
縁シートを重ねて巻いた箔巻巻線からなる低圧巻
線を巻装し、この低圧巻線の外側に前記箔巻巻線
からなる高圧巻線を巻装して主巻線を構成した変
圧器において、前記低圧巻線の内側および前記高
圧巻線の外側の少なくともいずれか一方に箔巻巻
線からなり前記主巻線よりも電流容量が大きく、
渦電流を集中的に発生させる補助巻線を設けたこ
とを特徴とする変圧器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56184215A JPS5885510A (ja) | 1981-11-17 | 1981-11-17 | 変圧器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56184215A JPS5885510A (ja) | 1981-11-17 | 1981-11-17 | 変圧器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5885510A JPS5885510A (ja) | 1983-05-21 |
| JPH041489B2 true JPH041489B2 (ja) | 1992-01-13 |
Family
ID=16149376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56184215A Granted JPS5885510A (ja) | 1981-11-17 | 1981-11-17 | 変圧器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5885510A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3809429B1 (en) * | 2019-08-28 | 2024-03-27 | Bombardier Nug Propulsion System Co., Ltd. | Transformer structure, and locomotive traction transformer |
-
1981
- 1981-11-17 JP JP56184215A patent/JPS5885510A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5885510A (ja) | 1983-05-21 |
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