JPH10172839A - 変圧器巻線 - Google Patents

変圧器巻線

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JPH10172839A
JPH10172839A JP33334796A JP33334796A JPH10172839A JP H10172839 A JPH10172839 A JP H10172839A JP 33334796 A JP33334796 A JP 33334796A JP 33334796 A JP33334796 A JP 33334796A JP H10172839 A JPH10172839 A JP H10172839A
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JP
Japan
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winding
spacer
axial direction
transformer
openings
Prior art date
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Pending
Application number
JP33334796A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasunori Ono
康則 大野
Noriyuki Hayashi
則行 林
Kazuyuki Kiyono
和之 清野
Yoshio Hamadate
良夫 浜館
Iwao Umene
巌 梅根
Yoshihiro Nagao
吉広 長尾
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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Abstract

(57)【要約】 【課題】円板状巻線で、隣接する円板の間を連結する部
分に、位置決めのためのスペーサが挿入されると、水平
ダクトを流れる冷却媒体の流量が他の水平ダクトに比較
して少なくなり、巻線の温度上昇が大きくなる。 【解決手段】円板状巻線1で、個々の円板と隣接する円
板の間を連結する巻線渡り部2に挿入されるスペーサ4
として、水平ダクト6の流れ方向とほぼ垂直に配置され
る面に多数の開口を設けた構造物を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は絶縁性のガスを絶縁
及び冷却媒体として用いたガス絶縁変圧器に関する。
【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,小型化の要求も強い。
不燃性の絶縁冷却媒体を用いた変圧器として、SF6
ス絶縁変圧器があるが、SF6 ガスは密度,比熱,熱伝
導率などの冷却性能に関する物性値が液状絶縁冷却媒体
に比べて小さいために冷却性能が低い。このため、絶縁
冷却媒体である、SF6 ガスの体積流量を多くするよう
にしている。
【0003】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
して垂直スペーサを設け、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挿入し
て折流区域を形成し、折流板の開口部が巻線の半径方向
の内外に交互に設けられ、絶縁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が折流区域ごとに交
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い場合、すなわち冷却媒体の流速が
大きいと折流板の後方に流れの淀みを生じ、局部的に大
きな巻線温度上昇が起こる。これに対し、巻線内のガス
の流れを改善するため、絶縁筒に沿った垂直ダクトの半
径方向の幅を大きくしたり(特開平4−168707 号公報参
照)、また、垂直ダクトの他に巻線の半径方向の中央付
近に、軸方向に貫通するガスダクトを設けたり(特開昭
52−43937 号公報参照)、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。
【0004】(例えば、特開昭53−40820 号公報,特開
昭54−34025 号公報等)。
【0005】一方、円板状巻線の場合、隣接する円板の
間を連結する部分(巻線渡り部)があり、円板の部分の
素線と巻線渡り部の素線の位置決めのためスペーサを挿
入する。このスペーサは、水平ダクトの入口、あるいは
出口に位置するため、スペーサが挿入された水平ダクト
の冷却を劣化させる可能性があるが、これについては、
ほとんど検討されていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】円板状巻線で、隣接す
る円板の間を連結する部分(巻線渡り部)に、位置決め
のためスペーサが挿入されると、該当する水平ダクトを
流れる冷却媒体の流量が他の水平ダクトに比較して少な
くなり、巻線の温度上昇が大きくなる。さらに、スペー
サが、水平ダクトの流れの入口側に配置された場合、上
述した折流板後方の流れの淀みと類似の流れの淀みが、
スペーサの後方に生じ、局部的に巻線温度が上昇すると
いう問題がある。
【0007】本発明の目的は、巻線渡り部に位置決めの
ためにスペーサを挿入した水平ダクトでも冷却媒体の流
量を確保するとともに、流れを均一化することで巻線の
局部加熱を防止し、信頼性の高い変圧器巻線を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は円板状巻線で、円板状巻線の円板と隣接す
る円板の間を連結する巻線部分(巻線渡り部)に挿入さ
れる、位置決めのためのスペーサとして、水平ダクトの
流れ方向とほぼ垂直に配置される面に多数の開口を設け
た構造物を用いる。
【0009】上記した本発明のように構成することによ
り、冷却媒体は水平ダクト流路断面のうち位置決めスペ
ーサで閉塞されていない部分を通過するばかりでなく、
スペーサに流れ込んだ冷却媒体も、スペーサに設けられ
た多数の開口部を通過できるため、冷却に必要な流量を
確保できる。また、多数の開口はほぼ均一に設けられて
いるため、スペーサの後方で流れの淀みを生ずることも
ない。その結果、巻線渡り部付近でも、巻線の局部過熱
を防止することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図1から
図6を参照しながら具体的に説明する。
【0011】図1は本発明の一実施例で変圧器巻線を示
す部分斜視図である。ここでは、円板状巻線1を3段分
について示してある。図では省略しているが、巻線1は
内周側絶縁筒2と外周側絶縁筒2′の間に納められてい
る。巻線1と内周側絶縁筒2の間には内周側垂直スペー
サ4が設けられ、内周側垂直ダクト5が形成される。巻
線1と外周側絶縁筒2′の間には外周側垂直スペーサ
4′が設けられ、外周側垂直ダクト5′が形成される。
隣接する円板状巻線1は、巻線渡り部2により連結され
る。円板状巻線1と巻線渡り部2を所定の位置に保持す
るため、位置決めスペーサ8が挿入される。図2は位置
決めスペーサ8の詳細を示す平面図である。位置決めス
ペーサ8は多数の円形開口12を設けた平板の上部に、
円板状巻線1の上面に掛け、前記平板が落下するのを防
止するため、ずり防止構造11を設けている。なお、位
置決めスペーサ8はプレスボードで製作した。
【0012】次に、本実施例での動作を図3,図4を用
いて説明する。図3は、巻線部の縦断面図であり、一つ
の折流区域を示している。この例では、7段の円板状巻
線1が内周側絶縁筒2と外周側絶縁筒2′の間に納めら
れている。図中下側の折流板7と内周側絶縁筒2の間の
開口部から流入したSF6 ガスは、流れ10に模式的に
示すように、内周側垂直ダクトを上昇しながら、徐々に
水平ダクト6に分岐して流れ、外周側垂直ダクトを上昇
する流れとなり、図中上側の折流板7と外周側絶縁筒
2′の間の開口部から流出する。巻線渡り部2と円板状
巻線1の間には、多数の円形開口12を設けた位置決め
スペーサ8が挿入されている。位置決めスペーサ8に開
口部を設けない場合、巻線渡り部2に対面する水平ダク
ト6には、ほとんどガスは流れ込まず、巻線に局部過熱
を生じる。一方、多数の円形開口を設けた場合は、巻線
渡り部2でも、素線で直接閉塞していない多数の開口か
ら、ガスが水平ダクト6に流入し、上下の円板状巻線1
を冷却するため、巻線に局部過熱を生じない。
【0013】図4は試験結果の一例を示す温度上昇特性
図で、巻線渡り部2に対面する水平ダクト6における、
流路の開口率と位置決めスペーサ後方の巻線最高温度上
昇(入口ガス温度に対する)の関係を示している。試験
は、冷却媒体圧力0.6MPa、巻線の発熱密度は316k
W/m3 で行った。巻線の寸法は流路長(水平方向)14
7mm,水平ダクト高さ4.5mm ,内周側垂直ダクト幅2
2mm,外周側垂直ダクト幅25mmである。流路の開口率
0%、すなわち、水平ダクト6をほぼ閉塞した場合、最
高巻線温度上昇は48℃程度であり、局部過熱による巻
線の被覆材料の劣化が問題となる。一方、流路の開口率
が50%の時は、最高巻線温度上昇は24℃程度と大幅
な冷却性能の改善がみられ、局部過熱の問題はなくな
る。また、円板状巻線と巻線渡り部の素線はほぼスペー
サの厚みだけ離れて配置され、製作中の素線被覆の損傷
などの問題はない。
【0014】なお、本実施例では、スペーサの開口部は
プレスボードに多数の円形の穴を開けて製作したが、こ
の代わりに多孔性の絶縁材料(乾燥したへちまの繊維の
ようなもの)で、形成してもよい。この場合、プレスボ
ードへの孔開け加工が不要になる。
【0015】また、本実施例では、多数の円形の孔をほ
ぼ等間隔に配置したが、特に冷却の必要がある部分の孔
径を大きくしたり、孔あけの密度を大きくしても良い。
さらに、孔の形状は円形とは限らず、高い開口率が得ら
れる蜂の巣形状でも良い。
【0016】図5は本発明の第二の実施例で、位置決め
スペーサ8の形状を示す平面図である。位置決めスペー
サ8の形状以外は図1の実施例と同一であるので、その
説明を省略する。図5の位置決めスペーサは、ほぼ図2
と同じであるが、多数の開口部が長方形開口13である
点が異なっている。
【0017】かかる構成法によれば、図1の実施例で説
明したのと同様な局部過熱防止効果が有る。本実施例の
位置決めスペーサ8は、製作が容易であり、比較的機械
強度が高いという利点もある。なお、開口部の大きさ,
個数,配置等については、図5に限ったものではなく、
種々の変形例が考えられる。
【0018】図6は本発明の第三の実施例で、位置決め
スペーサ8の形状を示す平面図である。位置決めスペー
サ8の形状以外は図1の実施例と同一であるので、その
説明を省略する。図5の位置決めスペーサは、ほぼ図2
と同じであるが、多数の開口部が短冊状開口14である
点が異なっている。
【0019】かかる構成法によれば、図1の実施例で説
明したのと同様な局部過熱防止効果が有る。本実施例の
位置決めスペーサ8は高い開口率が得やすいため、流入
するガス流量が少ないところに用いると特に有効であ
る。
【0020】これまでの実施例はガス絶縁変圧器につい
て説明してきたが、ますます小型化が要求される油入変
圧器でも、より一層効率の良い冷却が求められており、
本発明が油入変圧器巻線に関しても有効である。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、冷却媒体は水平ダクト
流路断面のうち位置決めスペーサで閉塞されていない部
分を通過するばかりでなく、スペーサに流れ込んだ冷却
媒体も、スペーサに設けられた多数の開口部を通過でき
るため、冷却に必要な流量を確保できる。また、多数の
開口はほぼ均一に設けられているため、スペーサの後方
で流れの淀みを生ずることもない。その結果、巻線渡り
部付近でも、巻線の最高温度上昇は、スペーサに開口を
設けない場合の約50%に低減できるため、局部過熱を
防止することができる。冷却効果の高い変圧器巻線を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の部分斜視図。
【図2】本発明の一実施例の詳細の平面図。
【図3】本発明の一実施例の動作を説明するための縦断
面図。
【図4】本発明の一実施例の効果のグラフ。
【図5】本発明の第二実施例の平面図。
【図6】本発明の第三実施例の平面図。
【符号の説明】
1…円板状巻線、2…巻線渡り部、4…内周側垂直スペ
ーサ、4′…外周側垂直スペーサ、5…内周側垂直ダク
ト、5′…外周側垂直ダクト、6…水平ダクト、8…位
置決めスペーサ。
フロントページの続き (72)発明者 浜館 良夫 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 梅根 巌 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 (72)発明者 長尾 吉広 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 (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄心脚の周りに絶縁筒を隔壁として円板状
    巻線が、水平ダクト形成用のスペーサにより一定の間隔
    を置いて軸方向に積層され、隣接する円板の間を連結す
    る巻線部を有し、前記巻線と内外両側の前記絶縁筒の間
    に、軸方向の垂直スペーサを挿入して垂直ダクトが形成
    され、巻線全体の軸方向に、複数枚の折流板が内外交互
    に開口部を有して挿入されて複数の折流区域が形成さ
    れ、前記折流区域を絶縁冷却媒体が軸方向にジグザグ状
    に流れる変圧器巻線において、 前記円板状巻線の円板部分と前記隣接する円板の間を連
    結する巻線部分の間に挿入されるスペーサとして、水平
    ダクトの流れ方向とほぼ垂直に配置される面に複数の開
    口を設けた構造物を用いることを特徴とする変圧器巻
    線。
  2. 【請求項2】鉄心脚の周りに絶縁筒を隔壁として円板状
    巻線が、水平ダクト形成用のスペーサにより一定の間隔
    を置いて軸方向に積層され、隣接する円板の間を連結す
    る巻線部を有し、前記巻線と内外両側の前記絶縁筒の間
    に、軸方向の垂直スペーサを挿入して垂直ダクトが形成
    され、巻線全体の軸方向に、複数枚の折流板が内外交互
    に開口部を有して挿入されて複数の折流区域が形成さ
    れ、前記折流区域を絶縁冷却媒体が軸方向にジグザグ状
    に流れる変圧器巻線において、 前記円板状巻線の円板部分と前記隣接する円板の間を連
    結する巻線部分の間にスペーサを挿入した水平ダクトで
    も、前記水平ダクトの流路断面が前記スペーサを挿入し
    ない場合の50%以上となるような開口を有する構造物
    でスペーサを構成したことを特徴とする変圧器巻線。
  3. 【請求項3】前記構造物の開口の形状をほぼ円形とし、
    複数個配置した請求項1あるいは請求項2に記載の変圧
    器巻線。
  4. 【請求項4】前記構造物の開口の形状をほぼ長方形と
    し、複数個配置した請求項1あるいは請求項2に記載の
    変圧器巻線。
  5. 【請求項5】前記構造物の開口の形状をほぼ短冊状と
    し、複数個配置した請求項1あるいは請求項2に記載の
    変圧器巻線。
  6. 【請求項6】前記構造物を多孔性の絶縁材料で形成した
    請求項1あるいは請求項2に記載の変圧器巻線。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012019026A (ja) * 2010-07-07 2012-01-26 Mitsubishi Electric Corp 静止誘導器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012019026A (ja) * 2010-07-07 2012-01-26 Mitsubishi Electric Corp 静止誘導器

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