JPS6218017Y2

JPS6218017Y2 -

Info

Publication number: JPS6218017Y2
Application number: JP18802981U
Authority: JP
Priority date: 1981-12-18
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1987-05-09
Also published as: JPS5895016U

Description

【考案の詳細な説明】考案の技術分野本考案は、金属箔と絶縁シートとを重ねて巻い
た巻線を用い、しかも巻線内に冷媒通路であるダ
クト部を形成させた箔巻変圧器に関する。

考案の技術的背景箔巻変圧器は、巻線の占積率が良く小形、軽量
化ができる特長がある。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
では実用化されている。近年、その優れた長所に
鑑み、より高電圧、大容量の例えば275KV，
300MVA級変圧器への適用拡大が研究されている
が、最大の鍵はいかに冷却能力を向上させ高い絶
縁能力を巻線に持たせられるかということと、短
絡事故時の半径方向機械力に対して耐えさせ得る
かにかかつている。まだ、この様な高電圧大容量
変圧器は実用化に到つてないが、巻線内に冷却ダ
クトを内蔵させ絶縁特性の優れたフロンガス等の
冷媒を送り込み、巻線損失から発生する熱を冷
す、いわばヒートパイプ方式の箔巻変圧器が有力
である。

第１図は、公知の前記ヒートパイプ方式の箔巻
変圧器の概念図を示し、第２図はそれに使用する
冷却ダクトの構造を、第３図は冷却ダクトの斜視
図を示す。

鉄心の脚部１に、金属箔２と絶縁シート３を重
ねて巻いた低圧巻線４と高圧巻線５が巻装され、
それらの巻線内には中空状の冷却ダクト６が内蔵
されている。冷却ダクト６の中空部の薄い隙間内
には、フロンＲ−113等の冷媒が封入されてお
り、ポンプ７により循環され巻線内の発熱を冷媒
の蒸発潜熱で奪い、その蒸気を凝縮器８内におい
て冷却水管９で冷却させ凝縮させる様になつてい
る。液化した冷媒は冷媒タンク１０に貯められ、
更にポンプ７で巻線内に送り込まれるという冷媒
循環冷却回路が構成されている。冷媒路管１１
Ａ，１１Ｂはステンレス等の金属で作られてお
り、この冷媒路管１１Ａ，１１Ｂと冷却ダクト６
とは絶縁パイプ１２Ａ，１２Ｂで接続され、また
冷媒路管１１Ａ，１１Ｂはタンク１３等のアース
電位にも接続されている。一方、冷却ダクト６
は、巻線内に組み込まれている関係上近接する巻
線と同電位に電気的に接続されている。巻線各部
の絶縁はタンク１３内に封入された絶縁油或いは
SF₆ガスといつた絶縁媒体により絶縁されてい
る。

なお、第１図において、本考案と直接関係のな
い巻線の引き出しリード線或いはタンク１３の外
に引き出すブツシング等は省略してある。

背景技術の問題点以上説明した従来型の変圧器は、冷媒の蒸発潜
熱を利用している為、優れた冷却特性が期待でき
る反面、冷却ダクト６の製作が非常に困難という
問題点がある。

この点を、第１図の部分拡大図である第２図に
より説明する。

第２図において、金属シート２、絶縁シート３
及び冷却ダクト６は、それぞれの間に空間がある
かの如くに図示されているが、これは各部品を明
確に表示する為のもので、実際は互いに密着され
ているものである。そして、中空の冷却ダクトの
構成板は厚さ１mm程度以下の金属板で構成されて
いる。これを厚くすると、金属板での熱抵抗が大
きくなると共に、変圧器巻線の直径も大きくなり
不経済となる。この様な薄い２相の円筒板により
構成される冷却ダクト６は、巻線作業時の金属箔
の張力或いは変圧器運転中に金属シート間に発生
する電磁機械力による金属板の変形の結果、閉塞
される可能性がある。その為、このダクトの冷却
通路内に、第４図の如く間隔片１４を適度に取付
けたり、或いは第５図に示す様に冷却ダクトの円
筒部の金属板にリブ状の凹凸１５を形成して間隔
片の作用をもたせ補強していた。

ところで、箔巻変圧器においては、この様な、
直径の異なる冷却ダクト６が、第１図に示された
如く同心的に多数配置されており、図示の例では
４個の冷却ダクトが示されているが、実際
300MVA程度になると10個近くの冷却ダクトが必
要になり、しかも冷却ダクトの円筒部は、直径
150cm程度高さ200cm程度の大きさになる。

この円筒状冷却ダクトは、巻線に組込まれた時
巻線である金属シート２または絶縁シート３と密
着しなければならない。その理由は、僅かでも空
隙ができると、この部分での巻線から冷却ダクト
への熱伝導率が著しく低下し、本方式の特徴であ
る高冷却性能特性が著しく損われるからである。
その為、冷却ダクトの製作に当つては、正しく直
円の筒を形成し、しかも直径における誤差も0.1
cm以下の誤差とする必要がある。しかし乍ら、こ
の様な精度の製品は板金加工だけで工作するのは
非常に困難である為、外筒部、内筒部を個別にプ
レス成形した後、専用治具を用いて溶接またはロ
ー付けしなければならなかつた。そして、前記の
如く、この様な冷却ダクトが直径の異なる10種類
近くもある為、プレス様の型、専用工具が多数必
要になり、冷却ダクトの製作費用が著しく嵩む欠
点があつた。

考案の目的本考案は、この種の箔巻変圧器を製作するに当
つて、冷却ダクトの製作工数が嵩むことが大きな
支障となつている点に着目し、冷却ダクトを使用
することなく巻線を冷却できる様にした箔巻変圧
器を提供することを目的とする。

考案の概要本考案の箔巻変圧器は、巻線を構成する金属箔
の間に間隔片を配置し、これによつて金属箔間に
ダクトとなる隙間を形成させ、この部分に冷媒を
送り込む様にしたものである。

考案の実施例以下、本考案の実施例を第６図により説明す
る。なお、従来型と同一の部材については同一符
号を付し説明は省略する。

本実施例において、箔巻巻線を構成する金属箔
２の間に絶縁物で製作された棒状間隔片１６が複
数個配置され、これによつて金属箔２間にダクト
となる隙間が形成されている。この様なダクトと
なる隙間を持つた巻線は、冷媒容器１７の中に満
たされている冷媒１８の中に投入されている。

この冷媒容器１７は、箔状巻線及びその絶縁物
を冷媒中に投入させる為の容器で、一例として第
６図の如く内筒部、外筒部及び底部より成る断面
図Ｕ字形の円筒状をなしている。この内筒部、外
筒部及び底部は、樹脂により一体成形されても良
いし、また個別に成形された後一体に組合わされ
ても良い。また、この冷媒容器１７は絶縁物だけ
を材料として構成される場合と、一部に金属が使
用される場合とがある。

そして、変圧器タンク１３の底部は、凝縮器８
から流下したり冷媒容器１７から溢れ出た冷媒１
８を溜めておく液留め１９となつており、この液
留め１９の部分からタンク１３の上部に向かつて
ポンプ２１を具えた導管２０が設けられている。
そして、この導管２０の先端は前記冷媒容器１７
の上部開口部にまで延長され、液留め１９からの
冷媒が再び冷媒容器１７内に循環される様になつ
ている。また、この導管２０は変圧器の鉄心部分
上方に設けられたスプレ２２の部分にまで延長さ
れ、変圧器鉄心部分に対しても冷媒１８を散布で
きる様になつている。

なお、タンク１３内の液状冷媒以外の空間は、
冷媒の蒸気または、蒸気量が少ない時の空間の絶
縁強度を補う目的で、非凝縮性気体例えばSF₆ガ
スで満たされている。

次に、本考案の変圧器における冷却伝熱作用を
説明する。即ち、箔巻巻線の金属シート２内に生
じた損失熱は、熱伝導によつて金属シート２と絶
縁シート３とを介して箔巻線内のダクト中にある
冷媒１８に伝達される。冷媒はこの伝達された熱
により蒸発し、蒸発潜熱により巻線から熱を奪
う。蒸発した冷媒蒸気は、ダクト内を上昇し上部
より冷媒容器１７外に到達し、更に変圧器と外部
冷媒との熱変換器である凝縮器８に達し、ここで
蒸気は凝縮により自身の熱を外部冷媒に伝え、自
身は液状の冷媒に戻し凝縮器８の下部から流下し
て、変圧器タンク１３底部の液留め１９に到達す
る。タンク底部の液状冷媒は、ポンプ２１により
導管２０を通して冷媒容器１７に供給され、蒸発
による減量を補給される。この場合、冷媒容器中
の冷媒は常に少なくとも箔巻線の金属シートが冷
媒液中に没する量以上にある様に保持される。

また、冷媒１８の一部は、導管２０から分岐さ
れたスプレ２２によつて変圧器の鉄心脚部分にも
散布され、その部分の冷却を行なう。

なお、本考案は図示の実施例に限定されるもの
ではなく、例えば鉄心脚部分に冷媒を散布するス
プレは必ずしも必要なものではない。また、冷媒
容器１７から溢れ出た冷媒１８を回収する導管２
０と冷媒を液化する凝縮器とを別回路に設けてい
るが、この凝縮器８を導管２０上に設けることも
可能である。

考案の効果以上の通り本考案によれば、冷却ダクト６を製
作する必要がなくなり、変圧器の構造の単純化及
び部品点数の削減に伴う低価格化が達成される。
それに加えて、従来の冷却ダクト６を巻線内の金
属シート間に内蔵させる構成では、この冷却ダク
トを巻線に組込む為に巻線作業の中断があり作業
能率も低下していたが、本考案においては、作業
途中で間隔片１６を巻込みながら巻線作業を続行
できる為能率の向上が得られる。更に、前述の如
く巻線と冷却ダクト間の熱伝導を効果的に行なう
には、巻線と冷却ダクト間を密着させなければな
らないが、従来構造では直径150cm程度長さ200cm
の冷却ダクト６の面が巻線と密着する様に組立て
ることに非常な熟練技術を要し、しかも密着して
いるかどうか短時間に確認できる方法がない為、
製品が完成し確認試験を終了するまで良好な密着
作業がなされたか不明であつた。これに対し、本
考案では冷媒が直接巻線に接する為空隙が生じる
虞れがなく、極めて容易に巻線作業ができる。ま
た、従来型では巻線の熱は冷却ダクト６の円筒部
の金属板を介して冷媒１８に伝達されていたが、
本考案では、巻線から直接冷媒に伝達される為、
巻線と冷却間の熱伝達特性も向上される。

また、従来型では、第１図の絶縁パイプ１２と
冷媒路管１１及び冷却ダクト６との間のパイプ接
続部に洩れがあると、重大な運転支障を来たす
が、本考案ではその様な複雑な接合部がない為、
極めて信頼性が高い。更に、第２図に示した様に
従来構造では、１個の冷却ダクト６の円筒部の上
下端にある集液部Ａから他の冷却ダクトの集液部
Ａ間の距離が、円筒部分間の距離に比べて短い
為、絶縁上の弱点になつていたが、本考案ではこ
の様な集液部がなく絶縁上の効果も得られる。

更にまた、金属箔を使用した箔巻線を低温沸騰
性の冷媒中に浸漬させる様にした本考案では、巻
線のダクト面で発生した蒸気の上昇通路が真直ぐ
で冷媒中に蒸気留りが生ずることなく、しかも冷
却通路に当るダクトの両側の金属シート間には
高々数百ボルト程度である１巻回分の電圧しか加
わらないので、絶縁上の信頼性が一層向上し、高
性能の製品が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型箔巻変圧器の一例を示す断面
図、第２図は同上拡大断面図、第３図は同上冷却
ダクトの斜視図、第４図は冷却ダクトの断面図、
第５図は冷却ダクトの他の例を示す斜視図、第６
図は本考案の箔巻変圧器の一例を示す断面図であ
る。１……鉄心、２……金属箔、３……絶縁シー
ト、４……低圧巻線、５……高圧巻線、６……冷
却ダクト、７……ポンプ、８……凝縮器、９……
冷却水管、１０……冷媒タンク、１１Ａ，１１Ｂ
……冷媒路管、１２Ａ，１２Ｂ……絶縁パイプ、
１３……タンク、１４……間隔片、１５……凹
凸、１６……棒状間隔片、１７……冷媒容器、１
８……冷媒、１９……液留め、２０……導管、２
１……ポンプ、２２……スプレ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

金属箔と絶縁シートとを重ねて巻いて成る箔状
巻線を鉄心の脚部に巻装して変圧器中身を構成
し、この変圧器中身をタンク内に絶縁媒体と共に
収納した箔巻変圧器において、箔状巻線間に間隔
片が介在され、この間隔片よつて箔状巻線間に冷
媒のダクトとなる隙間が形成され、この箔状巻線
がタンク内に設けられた冷媒容器の冷媒中に浸漬
されており、更にこの冷媒容器中の箔状巻線にタ
ンク外部に配置された冷却装置にて冷却された冷
媒を散布する散布装置を設けたことを特徴とする
箔巻変圧器。