JPS6353909A - 箔巻変圧器用ダクトスペ−サ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、絶縁油或いは絶縁ガスを充満した外囲容器内
に箔状導体と絶縁シートを重ねて巻回したコイルを収納
配置した箔巻変圧器用ダクトスペーサに関する。

（従来の技術） 箔巻変圧器は巻装導体の占積率がよいので、線状の導体
を用いた変圧器と比較し、小型ｉｔ化を実現できる特徴
があるが、より高電圧、大容量の変圧器に適用するには
コイルに対する冷却能力を向上させる必要があるので、
コイル内に絶縁油の流通する冷却ダクトを設け、コイル
の導体から発生する熱を直接的に冷却するように構成さ
れている。この種の従来の箔巻変圧器は、第３図に示す
ように鉄心１の外側に箔状導体２と絶縁シート３を重ね
巻きして低圧コイル４ａ　と高圧コイル４ｂとを構成し
、絶縁油８を充満した外囲容器１１内に収納しこれら各
コイル内には環状のダクト（５）が設けられている。こ
のダクトは第４図に示すように四角柱形状の絶縁物から
なるダクトスペーサ９を鉄心１に垂直方向で一定間隔毎
に挿入することにより多数の軸方向の冷媒流路である冷
却ダクト１０に細分化されている。このダクトスペーサ
は、冷媒流路を形成すると共に、冷却ダク）　１０を挾
むコイル４どうしの電気絶縁を行なっている０冷却ダク
トにも絶縁油８が満たされておし、これが箔巻コイル内
で発生したジュール熱によって加熱されて浮力を生じ煙
突効果によって冷却ダク）１０内を上昇し冷却ダクト１
０上部出口から出た後外細容器外部の冷却器（６）で冷
却水７によって冷却され、再び冷却ダクト１０下部入口
から冷却ダクト１０内に吸い込まれる。これは自然循環
冷却方式であるが、ポンプやプロワによって強制的に冷
却ダクト内に絶縁油或いは絶縁ガスを送り込む強制循環
方式でもよい。コイル表面および冷却ダクト１０内の絶
縁油８の温度分布は、第５図に示されるように冷却ダク
ト１０の流れ方向をＸ軸とし、冷却ダク）　１０下部入
口を原点とすると、コイル体内で発生するジュール熱の
分布が−様な場合、冷却ダクト１０に面したコイル表面
の熱流束（単位面積当りの伝熱４）は−様となり、冷却
ダクト１０内を流れる絶縁油８の温度は図中実線入で示
されるようにＸの増加に比例して温度が上昇する０又、
コイル表面温度も、絶縁油８の流れが発達していると、
熱伝達率が一定であるので、図中実線Ｂで示されるよう
に同様にＸの増加に比例して増加する。ところが冷却ダ
クト１０人口付近では流れが未発達な為、熱伝達率が高
くなり、コイル表面温度が下がる０また、冷却ダク）　
１０上部出口付近では絶縁油８の流れに自然に乱れが生
じることにより熱伝達率が大きくなり、ここでもコイル
表面温度が下がる０その結果、コイル表面温度は、図中
破線Ｃで示されるように冷却ダク）　１０下部入口付近
と上部出口付近で低くなる。次に、コイル両端部のうず
電流を考慮し、コイル両端部の熱流束をコイル中心部の
ものより大きくした場合、絶縁油温度分布は、図中−点
鎖線りで示めされるように、冷却ダクト１０で温度上昇
が大きくなる〇一方、コイル表面温度も両端部で高くな
り、特に冷却ダク）　１０上部出口付近で生じた絶縁油
８の乱れが最上部付近ではその乱れが消滅し、熱伝達率
が高くならないため、コイル表面温度は図中−点鎖線Ｂ
で示されるように最上端部付近において著るしく高くな
る０以上のような現象の為、コイル上端部の温度は容易
に限界値を越え、致命的な事になる。これに対して、コ
イル上端部だけをうまく冷却する方法は無く、上端部の
温度上昇に合わせて、冷却ダクト１０の数を増やしたり
、冷却ダクト１０内を流れる絶縁油の流量を大巾に増や
したりしなければならず、あまり温度上昇の大きくない
コイル中央部や下端部を必要以上に冷却する事にもなる
。

又、ここで、第４図を上部から見た図を第６図で表わす
と、コイル内で発生した熱は、ダクトスペーサの無い部
分では、点線矢印０のように、真直ぐ冷却ダクト内に伝
わるが、ダクトスペーサの当たる部分では、点線矢印０
のように、ダクトスペーサの無い所までまわりこまなけ
ればならないので、熱が、冷却ダクト内の絶縁油或いは
絶縁ガスに伝わりにくい。その結果この部分の温度上昇
をもたらす。

以上のように冷却効率が悪くなる事から、変圧器が大型
化し、コスト高となる欠点があった０（発明が解決しよ
うとする問題点） 上記従来技術では、コイル両端部のうず電流による大き
な発熱をうまく除去する事が難しく、又、コイル表面の
ダクトスペーサの当たる部分の冷却効率も悪い。その為
に、多数の冷却ダクトが必要となり、変圧器が大型化し
て、コスト高となる欠点がありた０ 本発明は、上記欠点を改善し箔状導体のダクトスペーサ
の当たる部分においても、又、熱損失の大きな端部にお
いても良好な冷却性能を有し、局所的な温度上昇の少な
い箔巻変圧器を実現する箔巻変圧器用ダクトスペーサを
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決する為の手段） 本発明は、絶縁油或いは絶縁ガスを充満してなる外囲容
器内に、箔状導体と絶縁シートを重ねて巻回したコイル
を収納配置し、コイル冷却の為に環状の冷却ダクトをコ
イル内に設けている箔巻変圧器において、前記冷却ダク
トを形成する為のダクトスペーサを、高熱伝導性及び高
電気絶縁性両者を兼ね備えた材質で構成する事に二って
間柩点を解決する。

（作用） 前記ダクトスペーサを高熱伝導性及び高電気絶縁性、両
者を兼ね備えた材質で構成する事によって、コイル間の
電気絶縁を保ちながら、かつ、高熱伝導性によって、両
端部の大きな発熱を、ダクトスペーサ内部に通して温度
上昇を均一にし、又、コイルのダクトスペーサの当たる
部分の発熱をうまく冷却ダクト内へ逃がす事ができる。

（実施例） 本発明の実施例を第１図、第２図に示す。第２図は第１
図を上部から見た図を示す。なお、第１　図＋　＊　２
　図ｉＣオイテ、ｇ３図、　第４図、　第５図。

第６図と同じ構成要素には、同一番号を符し、説明を省
略する。

本発明のダクトスペーサ（９）は、高熱伝導性及び、高
電気絶縁性両者を兼ね備えた材質、例えば鳩０３等の酸
化物セラミックやＡＬＮ等の窒化物セラミック等を用い
る。これらの物質は、高電気絶縁性を持つと共に、熱伝
導率が高く、従来電気絶縁物によく用いられるベークラ
イトが０．３／、、、に程度なのに対して、鳩０．で約
””’ｍ−ｋｒ　ＡＩＮでは、１００〜１７０４、ｋに
なり、はぼアルミニウムに匹敵する値を持っている。従
って、第２図に、ダクトスペーサ内部は熱が非常に通り
易く、コイルのダクトスペーサが当たる部分からの熱も
点線矢印（Ｇ）の様に、容易に冷却ダクト内の油や絶縁
ガスへ伝える事ができる。更に、コイル両端部のうず電
流による大きな発熱も、ダクトスペーサ内部を熱が流れ
、発熱量の比較的少ない中央部へ逃がす事ができる。

その結果、特に温度上昇が大きくなるコイル上端部の温
度を低く抑える事ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、コイルのダクトスペーサに当たる部分
においても又、熱損失の大きな両端部においても、良好
な冷却性能を有し、局所的な温度上昇の少ない、箔巻変
圧器が得られる。

この結果、冷却ダクト数が減少し、強制循環方式の場合
は、絶縁油又は絶縁ガスの循環流量が少なくて済む為に
、ポンプ動力を懸減でき、小型で低コストの良好な冷却
能力を有する変圧器を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す概略図、第２図は、本
発明の実施例の冷却ダクト部を上部から見た概略図、第
３図は、従来の箔巻変圧器の一例を示す概略図、第４図
は、従来の箔巻変圧器の冷却ダクト部の一例を示す概略
図、第５図は、従来の箔巻変圧器での冷却ダクト内の絶
縁油又は絶縁ガス及び、コイル体表面の温度分布を示す
曲線図、第６図は、従来の箔巻変圧器の冷却ダクト部を
上部から見た概略図である。 ２・・・箔状導体、　　　３・・・絶縁シート。 ５・・・冷却ダクト、　　８・・・絶縁油或いは絶縁ガ
ス。 ９・・・ダクトスペーサ、１１・・・外囲容器。 代理人　弁理士　則　近　Ｖ　佑 同　　　　竹　花　喜久男 第　　１　図 第　　２　図 第　　３　　図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁油或いは絶縁ガスを充満してなる外囲容器内に箔状
   導体と絶縁シートを重ねて巻回したコイルを収納配置し
   、コイル冷却の為に環状の冷却ダクトをコイル内に設け
   ている箔巻変圧器において、前記冷却ダクトを形成する
   為のダクトスペーサが、高熱伝導性と高電気絶縁性とを
   備えた材質によって、構成される事を特徴とする箔巻変
   圧器用ダクトスペーサ。