JPH0822918A - 変圧器巻線 - Google Patents

変圧器巻線

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JPH0822918A
JPH0822918A JP6155682A JP15568294A JPH0822918A JP H0822918 A JPH0822918 A JP H0822918A JP 6155682 A JP6155682 A JP 6155682A JP 15568294 A JP15568294 A JP 15568294A JP H0822918 A JPH0822918 A JP H0822918A
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JP
Japan
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winding
gap
insulating cylinder
flow
dimension
Prior art date
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Pending
Application number
JP6155682A
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English (en)
Inventor
Takeshi Sakamoto
健 坂元
Kiyoto Hiraishi
清登 平石
Hiroyuki Fujita
裕幸 藤田
Yuichi Kajiwara
祐一 梶原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPH0822918A publication Critical patent/JPH0822918A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】円板巻線あるいはヘリカル巻線からなるSF6
ガス絶縁変圧器の巻線において、水平ダクト内の絶縁冷
却媒体の流量分布を均一化し、局部加熱を防止し、温度
上昇分布を均一化する。 【構成】円板巻線あるいはヘリカル巻線1の、軸方向に
複数枚挿入される折流板4の半径方向の間隙を、片方の
間隙は大間隙7とし、他方の側に狭い小間隙8を設け、
少流量の絶縁冷却媒体を小間隙8を通して上方の折流区
に流すようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、円板巻線またはヘリカ
ル巻線からなる変圧器巻線の冷却性能を向上させる構造
に関係し、特に強制循環冷却のSF6 ガス絶縁変圧器の
巻線の局部加熱防止と温度上昇分布の均一化を狙った構
造に関する。
【0002】
【従来の技術】都市に設置する変圧器には防災上、不燃
化の要望が強く、また、大容量化,小形化の要求も強
い。不燃性の絶縁冷却媒体を用いた変圧器として、SF
6 ガスを絶縁冷却媒体としたガス絶縁変圧器が実用化さ
れているが、SF6 ガスは密度,比熱,熱伝導率など
の、伝熱性能に関する物性値が他の液状絶縁冷却媒体に
比べ小さいために冷却性能が悪く、また、絶縁耐力も小
さい。このため、冷却媒体であるガスの体積流量を多く
流す一方、変圧器巻線内の絶縁距離、すなわち、垂直ダ
クトや水平ダクトなどの、絶縁冷却媒体を流す寸法を大
きくしている。変圧器巻線の構造として、鉄心の周りに
素線を円板状に巻いた円板巻線あるいはら旋状に巻いた
ヘリカル巻線の場合は、巻線の半径方向の内側及び外側
に、絶縁筒に沿って垂直スペーサを配置して垂直ダクト
を設け、また、円板状の巻線の軸方向には巻線各段間に
水平スペーサを挿入して水平ダクトを形成するととも
に、折流板を巻線の軸方向に複数枚挿入して折流区を形
成し、切欠きが巻線の半径方向の内外に交互に設けら
れ、冷却媒体は軸方向に流れるに従い、巻線内の半径方
向の流れの向きが折流区ごとに交互に変わるようになっ
ている。このような構造で冷却媒体の体積流量が多く、
また冷却媒体の流れる水平ダクトの断面積が大きいと、
折流区内の上方の水平ダクトへ冷却媒体が多く流れ、下
方部の水平ダクトには少なく流れる傾向になる。このた
め、巻線の温度上昇分布に大きな差が生じ、巻線の平均
温度上昇に比べて巻線の最高温度上昇が高くなる傾向が
ある。このようなことから、巻線内のガスの流れを改善
するために、絶縁筒に沿った垂直ダクトの他に、巻線の
半径方向の中央付近に、軸方向に貫通する垂直ダクト
(ガスダクト)を設けたり、またこのダクトの半径方向の
寸法や位置を巻線の段ごとに異ならせる方法もある(特
開昭52−43937 号,特開昭53−40820 号,特開昭54−34
025 号公報)。しかし、この構造では、流れの抵抗の少
ない絶縁筒に沿った垂直ダクト内をガスが多く流れ、巻
線の半径方向の中央付近の垂直ダクトや、水平ダクト内
を流れるガスの流量は相対的に少なくなり、巻線温度上
昇低減の効果は小さい。また、ガスダクトを設けると、
巻線の半径方向の寸法が増大すると共に、ガスダクトを
確保するためのスペーサが必要となり、またそれを巻線
内に挿入する作業が増加する。また、ガスダクトの半径
方向の位置を巻線の段ごとに異ならせると、冷却媒体の
流れに分岐合流箇所が多くなり、冷却媒体の圧力損失が
増大し、冷却媒体の流量が少なくなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、円板
巻線あるいはヘリカル巻線からなるSF6 ガス絶縁変圧
器の巻線内の各ダクト、特に水平ダクト内を流れる冷却
媒体流量を均一化して局部加熱を防止し、温度上昇分布
を均一化するとともに、巻線全体を小形化し、温度上昇
を低減する巻線構造を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】巻線を構成する円板巻線
あるいはヘリカル巻線の、軸方向に複数枚挿入される折
流板の半径方向の端面と絶縁筒との間隙を、片方の間隙
は絶縁筒から絶縁筒に相対するコイル端までの寸法、ま
たはそれ以上の大間隙とし、従来絶縁筒に接するように
伸ばされていた他方の側に、狭い間隙を設け、少量の流
量の絶縁冷却媒体を前記間隙を通して上方の折流区に流
すようにする。前記狭い間隙の確保は、単純には折流板
の半径方向の長さを短くすることでも良いし、また、絶
縁特性を考慮し少なくとも3mm程度の低い、もしくは垂
直ダクトの半径方向の寸法を折流区内のコイル段数で除
した値程度の寸法の、支持用直線スペーサを絶縁筒の軸
方向に沿って設け、これを支えにして折流板を上方に折
り曲げて形成させる。
【0005】
【作用】円板巻線あるいはヘリカル巻線の軸方向に複数
枚挿入される折流板の片側は、絶縁筒とコイルの半径方
向端部間と同じ寸法が軸方向に交互にあるため、絶縁冷
却媒体は、巻線全体として軸方向にジグザグ状に流れる
が、折流板の他の側にも狭い間隙があるため、狭い間隙
の下方の垂直ダクトを流れてきた絶縁冷却媒体はその間
隙に相当する流量が上方の折流区に流れる。この冷却媒
体の流れは、狭い間隙通過直後の空間の圧力を低下さ
せ、上方の折流区下部の巻線の水平ダクト内の冷却媒体
の流れを前記狭い間隙側へ誘起し、折流区下部の水平ダ
クト内の冷却媒体の流量を多くする。また、狭い間隙を
作る、折流板を折り曲げた場合も前記間隙を通過した直
後の冷却媒体の流れが上方への方向性を有することにな
り、より効果的に折流区下部の水平ダクト内の冷却媒体
の流量を増加させることができる。
【0006】
【実施例】本発明による一実施例を図1及び図2により
説明する。図1は、本発明による巻線の縦断面図、図2
は本発明による巻線部分の斜視図である。図1におい
て、1は巻線、2は絶縁筒、3はコイルで絶縁筒2内に
円板状に巻かれている。4は折流板で、巻線1の軸方向
に複数個配置され、折流区を形成する。折流板4は半径
方向に交互に大間隙7を確保すると共に、その半径方向
の反対側は、絶縁筒2の近辺まで伸びて、小間隙8を形
成する。また、この構成を部分拡大して斜視した図2に
より説明する。図2において、絶縁筒2の間にコイル3
が円板状に巻かれている。コイル3は軸方向に水平スペ
ーサ9を介して積層され、水平ダクト6を形成する。垂
直ダクト5は垂直スペーサ10により形成される。折流
板4の片方は垂直スペーサ10により、大部分の絶縁冷
却媒体を流す流路となる大間隙7を確保する。折流板4
の他の側は、絶縁筒との間に小間隙8を確保するように
配置される。
【0007】このような巻線では、絶縁冷却媒体の大部
分は、折流板より下方の折流区から大間隙7を通ってそ
の上方の折流区へ流入するが、一部の絶縁冷却媒体は大
間隙7とは半径方向の反対側の、折流板4と絶縁筒の間
に形成された小間隙8を通して絶縁冷却媒体は上方の折
流区へ流入する。
【0008】ここで、従来技術の巻線のように、小間隙
8が無い場合の、巻線折流区内の流動及び温度上昇の状
況を図3により説明する。図3は従来技術における巻線
冷却特性図で、図3(a)は巻線縦断面概略図、図3
(b)はコイル間の水平ダクト内流速分布図、図3
(c)は各段コイルの平均温度上昇を示す温度上昇分布
図である。図3(a)において、2は絶縁筒、3はコイ
ル、4′は折流板、5は垂直ダクト、7′は間隙であ
る。間隙7′から折流区へ流入した冷却媒体の、各水平
ダクト内への分配は、間隙7′近傍の軸方向の冷却媒体
の流速が大きく、大きな運動エネルギを有するため、図
3(b)に示すように、折流区内の下方で少なく、上方
に多く流れる傾向となる。このため、コイルの温度上昇
は、図3(c)に示すように、逆に、折流区の下方で大
きく、上方で低くなる。特に、垂直ダクトの幅が狭く、
間隙7′を通過する冷却媒体の流速が大きい場合には、
この傾向が顕著となり、折流区下方部のコイルの温度上
昇は非常に大きくなる。そこで、本発明のように大間隙
7とは反対側に小間隙8を設けることにより、冷却媒体
の一部は小間隙を軸方向にある流速を持って通過するた
め、小間隙8の上方近傍の冷却媒体は、誘起されて軸方
向の流速を得て圧力が低くなり、大間隙7側の垂直ダク
トとの間の圧力差が増大し、水平ダクト内の流量が増大
する。このため、折流区下方部の熱伝達率が増大し、冷
却媒体の温度上昇も低減でき、結果としてコイルの温度
上昇も低減できる。なお、大間隙7を通過する冷却媒体
の流量は減少するため、折流区の上方の水平ダクト流れ
る流量は減少し、コイルの温度上昇はやや大きくなる
が、コイルの温度上昇は均一化され、最高温度上昇は低
減できるので、コイルを被覆している絶縁フィルムの寿
命が伸びる。
【0009】図4に本発明による他の実施例の巻線の縦
断面図を、また、図5には、本発明による他の実施例の
巻線の部分斜視図を示す。本実施例では、巻線を折流区
に区分する折流板と絶縁筒との片方の間隙は、第1の実
施例と同様、絶縁筒から絶縁筒に相対するコイル端まで
の寸法、またはそれ以上の寸法の大間隙とし、半径方向
反対側の間隙は、狭い間隙とするが、その確保の方法と
して、コイルに面する側の絶縁筒表面に、周方向に複数
の、高さの低い、軸方向に走る支持用直線スペーサ11
を設け、折流板4″を支持用直線スペーサ11にもたせ
かけるようにして小間隙8′を設ける。その部分の斜視
図を図5に示す。支持用直線スペーサ11は、周方向に
一定間隔を置いて複数本、絶縁筒に配設される。なお、
大間隙7、あるいは垂直ダクト5は垂直スペーサ10に
より確保される。
【0010】本実施例によれば、第1の実施例と同様、
絶縁冷却媒体の大部分は、折流板より下方の折流区から
大間隙7を通ってその上方の折流区へ流入し、一部の絶
縁冷却媒体は大間隙7とは半径方向の反対側の、小間隙
8′を通って絶縁冷却媒体は上方の折流区へ流入する。
小間隙8′を通過した冷却媒体は、折流板4″の端部に
おける傾斜により、流動方向に方向性が与えられ、また
小間隙8′に至までの圧力損失を小さくでき、小間隙
8′上方空間の圧力を低くでき、折流板上方の水平ダク
ト内の冷却媒体の、小間隙8′へ向かう流れをより効果
的に多くできる。このため、折流板下方部のコイルの温
度上昇を小さく押さえることができ、従って、コイルの
最高温度上昇を低減することができる。
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、折流板の半径方向の両
側に設けられた絶縁冷却媒体通路のうち、流路断面積の
大きい大間隙を流れる流量は多いが、半径方向反対側の
小間隙を流れる小流量の冷却媒体の流れを確保でき、こ
の流れにより、小間隙の上方近傍の圧力を低減でき、こ
の作用により折流区下方部の水平ダクトの、出入口間の
圧力差を大きくできる。この圧力差により、水平ダクト
を流れる冷却媒体の流量を増加でき、ダクト内の熱伝達
率の増大、従ってコイルの温度上昇を低減できる。特
に、巻線全体の中で、最高温度上昇を示すのは、折流板
の上方の、折流板に近いコイルであることを考慮する
と、本発明により、巻線の最高温度上昇を低減でき、コ
イルの温度分布を均一化できる。また、コイルの半径方
向内部にガスダクトを設けることなく、温度上昇の低減
を図れるため、寿命の確保,コイル、従って巻線の小形
化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す巻線の縦断面図。
【図2】本発明の一実施例を示す巻線内部分の斜視図。
【図3】従来技術における巻線冷却特性図。
【図4】本発明の他の実施例の巻線の縦断面図。
【図5】本発明の他の実施例の巻線内の部分斜視図。
【符号の説明】
1…巻線、2…絶縁筒、3…コイル、4…折流板、5…
垂直ダクト、6…水平ダクト、7…大間隙、8…小間
隙。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶原 祐一 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄心の周りに電圧の異なる円板巻線あるい
    はヘリカル巻線を絶縁筒を隔壁として同心的に配置し、
    前記円板巻線あるいは前記ヘリカル巻線を水平スペーサ
    により一定の間隔を置いて軸方向に積層し、巻線全体の
    軸方向に、複数枚の折流板を設けて絶縁冷却媒体を軸方
    向にジグザグ状に流すようにした変圧器巻線において、
    前記折流板の半径方向の端面と前記絶縁筒との間隙を、
    片方の間隙は前記絶縁筒から前記絶縁筒に相対するコイ
    ル端までの寸法、またはそれ以上とし、他方の間隙は微
    小な寸法としたことを特徴とする変圧器巻線。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記折流板の半径方向
    の前記端面と前記絶縁筒との間隙を、片方の間隙は前記
    絶縁筒から前記絶縁筒に相対するコイル端までの寸法、
    またはそれ以上とし、他方の間隙は前記絶縁筒との間
    に、少なくとも3mm程度の、もしくは垂直ダクト間隙を
    折流区内のコイル段数で除した数値程度の寸法とした変
    圧器巻線。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記折流板の半径方向
    の前記端面と前記絶縁筒との間隙を、片方の間隙は前記
    絶縁筒から前記絶縁筒に相対するコイル端までの寸法、
    またはそれ以上とし、他方の間隙は、前記絶縁筒との間
    に微小な半径方向の寸法とする際、前記絶縁筒に微小寸
    法の高さの、軸方向に沿うスペーサを配置し、前記折流
    板を上方に折り曲げて前記絶縁筒の相互間に微小な間隙
    を垂直ダクトに設けた変圧器巻線。
JP6155682A 1994-07-07 1994-07-07 変圧器巻線 Pending JPH0822918A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016033940A (ja) * 2014-07-31 2016-03-10 株式会社東芝 ガス絶縁変圧器
CN112119473A (zh) * 2019-04-22 2020-12-22 东芝三菱电机产业系统株式会社 变压器的冷却构造

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016033940A (ja) * 2014-07-31 2016-03-10 株式会社東芝 ガス絶縁変圧器
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