TWI523051B - Static induction electrical appliances - Google Patents

Description

靜態感應電器

本發明係關於變壓器或電抗器等之靜態感應電器，尤其關於將繞線內部以冷媒作冷卻之靜態感應電器。

變壓器或電抗器等之靜態感應電器，係隨著大容量化、或小形化的技術進展使得起自損失之發熱密度傾向於提高，為了將其作冷卻，將絕緣性的冷媒充填於靜態感應電器之槽內的方法正廣泛受到採用。

例如變壓器之情況下，將變壓器內容本體收納於槽，將礦油、液體矽膠、植物油、合成酯油等的絕緣性之液態冷媒液浸於槽內而作液浸，在散熱器或肋材等的冷卻設備或槽壁面、及變壓器本體之間，液態冷媒作循環，使得變壓器本體受到冷卻。於變壓器本體，繞線係發熱源，為了達成液態冷媒從繞線下部流進繞線內，邊將繞線作冷卻邊流出往繞線上部，利用固體絕緣物而形成流路之構造正廣泛受到採用。此外，繞線內的冷媒流路，係連接於設在將繞線從上下作固定之繞線上下支撐部的冷媒流 路。

為了作為變壓器而作正常之動作，繞線，係在一次、二次至三次以上的繞線彼此之間、繞線內的電線間、繞線與鐵芯之間、繞線與變壓器槽之間、繞線上下端部與其周邊的構造物之間等需要絕緣受到確保，以確保依所要求之規格的絕緣耐力之方式而被設計/製造。此情況下，以要求規格下之施加電壓為上限而進行局部放電不會發生的設計為最合理，惟難以將發生在使用時因落雷等而引起估計以上之過電壓等一時超越規格的苛刻之狀況的可能性完全排除。

因此，酌量如此之苛刻的狀況下，為暫時發生局部放電仍難以造成電擊穿之構造更佳。一般情況下，在前述繞線下部或上部發生局部放電時，放電會朝向如鐵芯緊固金屬件之周邊構造物而進展，惟此時放電係在前述繞線上下支撐部的冷媒流路內進展，另外許多情況下在前述冷媒中及沿著構成前述冷媒流路之固體絕緣物的沿面而進展。進展之放電到達如鐵芯緊固金屬件的周邊構造物時造成電擊穿。要造成電擊穿，係該放電進展距離越長，因放電的原因越需要大的能量。

例如，在專利文獻1，係揭露將冷媒之流路空間以固體絕緣物作細分割，降低一個空間內的絕緣上之弱點的存在機率之方法。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本發明專利公開2013-65762公報

靜態感應器的絕緣構造，係在要求規格上被合理地設計，同時為於超越規格之苛刻的電壓施加條件下即使暫時發生局部放電，仍難以造成電擊穿之構造較佳。

記載於專利文獻1之發明，係將流路藉固體絕緣物作細分化雖因而有抑制絕緣冷媒中的塵土等所致之放電發生風險的效果，惟就以繞線端部或在於端部之屏蔽為起點之放電進展的情況下難以造成電擊穿之效果有限。

在本發明係目的在於提供使從上述靜態感應電器的繞線端部至鐵芯緊固金屬件等之周邊構材的依固體絕緣物之沿面距離伸長比已知構造更長，使得即使在繞線端部發生局部放電的情況下仍難以造成繞線端部-周邊構材間之電擊穿的靜態感應電器。

為了解決上述之課題，本發明相關之靜態感應電器，係特徵在於：於本體槽內收納具備具有至少2個鐵芯腳之鐵芯、及捲繞於該鐵芯腳的周圍之繞線的靜態感應電器本體，於前述本體槽內封入絕緣冷媒，前述靜態感 應電器本體被藉前述絕緣冷媒而浸漬，前述鐵芯係在上下被藉鐵芯緊固金屬件而緊固固定，於前述上下的鐵芯緊固金屬件與繞線之間分別設置絕緣物的繞線支撐部，於前述繞線與前述繞線支撐部係形成使前述絕緣冷媒流入之冷媒流路，設於前述繞線支撐部之冷媒流路中的至少一方，係圓環狀流路被於上下方向多段地形成，前述圓環狀流路彼此，係分別被以一處以上的連接口而連接，前述連接口係分別被比圓環狀流路的寬度隔開距離而配置。

依本發明，於靜態感應電器被施加估計外之過大的電壓之情況下，即使暫時發生局部放電仍可防止造成電擊穿，可靠性會提升。

1‧‧‧鐵芯腳

2‧‧‧繞線

3‧‧‧本體槽

4‧‧‧鐵芯緊固金屬件

5‧‧‧繞線上支撐部

6‧‧‧繞線下支撐部

7‧‧‧冷媒冷卻裝置

8‧‧‧U字形剖面的固體絕緣物

8A‧‧‧L字形剖面的固體絕緣物

9‧‧‧流路支撐構材

9A‧‧‧繞線軸方向剖面皺摺形流路支撐構材

9B‧‧‧繞線軸方向剖面圓筒形流路支撐構材

9C‧‧‧繞線徑方向剖面皺摺形流路支撐構材

9D‧‧‧繞線周方向剖面皺摺形流路支撐構材

10‧‧‧連接口A

11‧‧‧連接口B

12‧‧‧連結管

13‧‧‧槽內下部配管

14‧‧‧圓環狀流路

14A‧‧‧第一圓環狀流路

14B‧‧‧第二圓環狀流路

15‧‧‧絕緣冷媒之流動

[圖1]就應用本發明的變壓器之剖面構成作繪示者。

[圖2]就圖1之繞線上支撐部內的冷媒流路構成作繪示者。為應用本發明的變壓器之要部放大剖面圖。

[圖3]就實際上構成圖2之U字形剖面的固體絕緣物時之一例作繪示者。

[圖4]就實際上構成圖2之U字形剖面的固體絕緣物時之一例作繪示者。

[圖5]就構成使用於本發明之固體絕緣物時的其他例 作繪示者。

[圖6]就於圖2之圓環狀流路，設置支撐流路的流路支撐構材之構造的一例作繪示者。

[圖7]就使用於本發明之流路支撐構材的一例作繪示者。

[圖8]就使用於本發明之流路支撐構材的其他例作繪示者。

[圖9]就使用於本發明之流路支撐構材的其他例作繪示者。

[圖10]就使用於本發明之流路支撐構材的其他例作繪示者。

[圖11]平面表示圓環狀流路之周方向剖面的圖。就設於圓周方向位置之隔件的配置例作繪示。

以下，使用圖式說明有關於在實施本發明方面合適的實施例。下述係終究不過為實施之例，非限定發明之實施態樣的趣旨。

[實施例1]

於圖1就應用本發明之靜態感應電器的整體之冷媒流路構造作繪示。於本體槽3內收納具備具有鐵芯腳1之鐵芯、及捲繞於鐵芯腳1的周圍之繞線2的靜態感應電器本體。於本體槽3內封入絕緣冷媒，靜態感應電器 本體被藉絕緣冷媒而浸漬。

圖1之靜態感應電器本體的構成，係以剖面圖繪示可知悉一個鐵芯腳1、捲繞於該鐵芯腳之繞線2、鐵芯緊固金屬件4、繞線上下的繞線上支撐部5及繞線下支撐部6各自的配置之地方，惟實際上係可採取具有二個以上之鐵芯腳，例如單相二腳、單相三腳、三相三腳、三相五腳等的構成。

鐵芯係使其上下被藉鐵芯緊固金屬件4而緊固固定。接於繞線2上部而設置繞線上支撐部5，接於繞線2下部而設置繞線下支撐部6，繞線2係被藉繞線上支撐部5及繞線下支撐部6而從上下作固定。

於繞線下支撐部6~繞線2~繞線上支撐部5係形成連續之冷媒流路，該冷媒流路係以繞線上支撐部5與繞線下支撐部6而連接於絕緣冷媒空間(本體槽內的包圍靜態感應電器本體及繞線上支撐部5、繞線下支撐部6之區域)。

於本體槽3外部係設置將絕緣冷媒作冷卻之冷媒冷卻裝置7，本體槽3與冷媒冷卻裝置7係上部彼此、下部彼此以連結管12作連接。本體槽3下部的連結管12連接口，係以繞線下支撐部6與槽內下部配管13而連接。採取下部之鐵芯緊固金屬件4係呈管狀，兼作槽內下部配管13的一部分之構造，惟槽內下部配管13與下部的鐵芯緊固金屬件4獨立而構成亦可。

冷媒之流動係可於流路上設置如泵浦之動力 源而實現，亦可以冷媒的溫度差所致之對流而實現。於冷媒流路無如泵浦之動力源的情況下，槽內下部配管13係可省略。此外，於靜態感應電器本體的冷卻有充裕之情況下，係亦可進一步省略冷媒冷卻裝置7。

本發明係尤其適用於以圖1所示之繞線上支撐部5至繞線下支撐部6的冷媒流路構造。如圖2所示，在繞線上支撐部5係於繞線2之上端部與以覆蓋其的方式而設置之U字形剖面的絕緣物8之間設置空間從而形成第一圓環狀流路14A，再者以覆蓋其的方式而形成U字形剖面之絕緣物8從而形成第二圓環狀流路14B。

第一圓環狀流路14A係與第二圓環狀流路14B在連接口A10連接，第二圓環狀流路14B，係在連接口B11連接於本體槽內的絕緣冷媒空間。

第一圓環狀流路14A與第二圓環狀流路14B之連接口A10，係例如，於隔開第一圓環狀流路14A與第二圓環狀流路14B的個體絕緣物8之共有壁，其中心角每45度設於8地方。同樣，連接口B11係於形成第二圓環狀流路14B的上側壁之固體絕緣物8中心角每45度設於8地方。

各自的連接口A及連接口B係以於繞線圓周方向互相不同的方式，各偏差22.5度而配置較佳。另外，各連接口之各數、圓周方向配置和形狀係不限定於圖2者，連接口A10-連接口B11間的距離比圓環狀流路14之寬度隔開距離而配置即可。

此外，設置連接口A10、連接口B11係不限於圓環狀流路14的上側壁、下側壁，只要實現連接流路之功能則可設於內外徑側壁。

再者，相對於第一圓環狀流路14A之第二圓環狀流路14B同樣，第三、第四...亦可連接更多數個圓環狀流路14，該情況下最上段之圓環狀流路14在該下側流路壁以外連接於絕緣冷媒空間。依此等之構成，即實現如圖2所示之從繞線內流路朝向槽內空間，而於圓周方向絕緣冷媒鋸齒地流動之冷媒流路。

U字形剖面的固體絕緣物8，係可如圖3所示以L字形剖面的固體絕緣物8A之貼合而實現。此情況下，如圖4所示，可貼合於圓筒狀固體絕緣物添加缺口，而將該部分折彎於內側、外側而作成L字形剖面者。

連接口A10、連接口B11係於流路壁開孔從而設置，惟亦可如圖5所示將構成流路壁之固體絕緣部作分割而圓周方向配置從而設置。

以圖2所示之圓環狀流路14的構成，係能以將U字形剖面的固體絕緣物8貼合等之方法而支撐流路，惟亦可如圖6所示，於圓環狀流路14內部設置矩形剖面的圓環狀固體絕緣物之流路支撐構材9而支撐流路。

此外，流路支撐構材9的形狀係只要可支撐流路則不限定於此，可為例如示於圖7之繞線軸方向剖面為皺摺形者，亦可為示於圖8之繞線軸方向剖面為圓筒形者，亦可為如圖9所示繞線徑方向的剖面為皺摺形者，亦 可為如圖10所示繞線周方向剖面為皺摺形者與圖7者的組合。

此等之流路支撐構材係無須於繞線周方向為連續，可為將分割成複數個之者排列於繞線周方向而配置者。

另外，至少第二圓環狀流路以後的圓環狀流路14係無須遍及全周而連接繋，可在幾處被分隔。可如圖11所示而構成。圖11，係將圓周狀之圓環狀流路14說明方便上以平面方式作表現者。如此，可將圓環狀流路14構成為U字形剖面的固體絕緣物8之中心角每隔45度而分段的流路。此情況下係連續之流路的連接口10A與連接口B11間之距離大於圓環狀流路的寬度即可。另外第一以後任何圓環狀流路14皆無須軸方向剖面狀為一定。

此等繞線上支撐部5的流路構造，係為了容易實現而以一般的形狀之絕緣物構材的組合而示，惟可將複數個構材以一塊的絕緣物而形成。另外無關於流路構造之部分的構造係不作限定。

圖2~圖11的構造係就繞線上支撐部5作繪示，惟就繞線下支撐部6亦可上下反轉而應用同樣的構造，另外可為在繞線2上下所選擇之實施構造有異，或一方為歷來構造之組合。

另外，如以圖1所說明，繞線上支撐部5係將繞線內流路與本體槽3內空間作連接，惟繞線下支撐部6係將繞線內流路、槽內下部配管13或本體槽3內空間 作連接。

於本實施例，係可將形成於繞線上支撐部至繞線下支撐部內部之冷媒流路長，有效增長，其結果在繞線上下端部發生局部放電之情況下到達周邊構造物之所需的放電進展長變長，可將靜態感應電器的絕緣可靠性提高為歷來以上。

2‧‧‧繞線

8‧‧‧U字形剖面的固體絕緣物

10‧‧‧連接口A

11‧‧‧連接口B

14A‧‧‧第一圓環狀流路

14B‧‧‧第二圓環狀流路

15‧‧‧絕緣冷媒之流動

Claims (8)

1. 一種靜態感應電器，特徵在於：於本體槽內收納具備具有至少2個鐵芯腳之鐵芯、及捲繞於該鐵芯腳的周圍之繞線的靜態感應電器本體，於前述本體槽內封入絕緣冷媒，前述靜態感應電器本體被藉前述絕緣冷媒而浸漬，前述鐵芯係在上下被藉鐵芯緊固金屬件而緊固固定，於前述上下的鐵芯緊固金屬件與繞線之間分別設置絕緣物的繞線支撐部，於前述繞線與前述繞線支撐部係形成使前述絕緣冷媒流入之冷媒流路，設於前述繞線支撐部之冷媒流路中的至少一方，係圓環狀流路被於上下方向多段地形成，前述圓環狀流路彼此，係分別被以一處以上的連接口而連接，前述連接口係分別被比圓環狀流路的寬度隔開距離而配置。
2. 如申請專利範圍第1項的靜態感應電器，其中，前述圓環狀流路的一者，係於前述繞線的端部、及以覆蓋其的方式而設置之U字形剖面的絕緣物之間設置空間從而形成，再者其他圓環狀流路於前述U字形剖面之絕緣物、及以覆蓋其的方式而設置之其他U字形剖面的絕緣物之間設置空間從而形成。
3. 如申請專利範圍第2項的靜態感應電器，其中， 前述U字形剖面的絕緣物，係藉二個L字形剖面絕緣物而形成。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的靜態感應電器，其中，於前述圓環狀流路內部配置流路支撐構材，將流路空間作支撐。
5. 如申請專利範圍第4項的靜態感應電器，其中，前述流路支撐構材的繞線軸方向剖面為皺摺形。
6. 如申請專利範圍第4項的靜態感應電器，其中，前述流路支撐構材的繞線軸方向剖面為圓形。
7. 如申請專利範圍第4項的靜態感應電器，其中，前述流路支撐構材的繞線徑方向剖面為皺摺形。
8. 如申請專利範圍第4項的靜態感應電器，其中，前述流路支撐構材被以其繞線軸方向剖面為皺摺形之構材與繞線周方向剖面為皺摺形的構材之組合而構成。