JPH03289108A - 箔巻変圧器 - 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】 し発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、金属シートと絶縁シートを重ねて巻回した巻
線内に、冷却ダクトを内蔵した箔巻変圧器に関するもの
である。

（従来の技術） 箔巻変圧器は、巻線の占積率が良く、小型・軽量化がで
きる特徴があり、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。

このような高電圧・大容量の箔巻変圧器を実用化するに
当たって、巻線の絶縁能力をいかに高め、また、冷却能
力を高めるかが重要な技術的問題点となる。このような
高電圧・大容量変圧器として、第２図のごとく巻線内に
冷却ダクトを内蔵させ、この冷却ダクトに絶縁特性の優
れた冷媒を送込み、巻線損失から発生する熱を冷媒の蒸
発潜熱を利用して冷却する、いわばヒートパイプ方式の
箔巻変圧器が有力である。

即ち、絶縁媒体として絶縁油あるいはＳＦＢガス等の絶
縁ガスを封入したタンク１の内部には、鉄心２が設けら
れている。この鉄心２の主脚２ａの外側には、絶縁筒３
を介して低圧巻線４が巻装され、この低圧巻線４の外側
に高圧巻線５が巻装されている。これら低圧巻線４及び
高圧巻線５はアルミニウム箔等から成る金属シート７と
、樹脂フィルム等から戊る絶縁シート８とを重ねて巻回
して成る箔状巻線にて構成されている。

これら低圧巻線４及び高圧巻線５には、その軸方向に延
びる冷却ダクト９が巻込まれて内蔵されている。この冷
却ダクト９内は、フロリナ−■・等の冷媒が通るように
中空になっており、この冷媒は冷却ダクト９内を通る過
程で、巻線４．５の発熱を冷媒の蒸発潜熱として奪い巻
線４．５を冷却する。そして、この冷媒は、タンク１外
部に設けた凝縮器１０において冷却されて凝縮され、液
化した冷媒は冷媒タンク１１に溜められた後、ポンプ１
２により導液管１３と絶縁パイプ１４を介して冷却ダク
ト９内に送出される。

なお、金属製の導液管１３は巻線４，５の両端部側に配
置され、冷却ダクト９の両端部には接続口が形成され、
導液管１３と冷却ダクト９の接続口とは絶縁パイプ１４
を介して接続されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記のような箔巻変圧器の巻線内に内蔵され
る冷却ダクト９の配置は、第３図の断面図に示すように
なっている。即ち、冷却ダクト９の形状は、巻線への装
着の容易さや製造上の観点から、円弧の長さが円周角で
１８０°より小さくなるよう設定されており、複数個の
冷却ダクト９ａ、９ｂが同一円周上に配置され、更に、
このように配置された冷却ダクト９が、巻線の半径方向
に所定の間隔で挿入されている。ここで、一般に、金属
シート７の厚さは１００μｍ以下、絶縁シト８は数１０
μｍ以下の厚さが採用されることが多く、一方、冷却ダ
クト９の厚さは２〜５１程度となるので、冷却ダクト９
の厚さの方が金属シートより数倍〜数１０倍厚く、また
、剛性も高いので、冷却ダクトつとそれに隣接する絶縁
シート８や金属シート７の間に小さな間隙ができやすく
、巻線と密着させることが困難となる。

しかしながら、このような間隙が生じると、冷却ダクト
９から巻線への熱伝達が間隙の存在のために悪くなり、
特にガス絶縁箔巻変圧器の場合は気体の熱伝導率が小さ
いため、熱伝達が悪く、冷却特性が著しく低下する。

また、このような間隙ができると、間隙部分のガス等の
絶縁媒体の誘電率が通常絶縁シート８の誘電率より小さ
いため、間隙部分に電界の集中が生じ、更には、タンク
１内に封入する絶縁媒体がこの間隙に含浸せず、絶縁上
の弱点となったりするという欠点を有していた。

本発明の目的は上記のような従来技術の問題点を解決し
、特に巻線の冷却特性を改善し、更には巻線の絶縁信頼
性をも高めた簡略で信頼性の高い箔巻変圧器を提供する
ことにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の箔巻変圧器は、金属シートと絶縁シトを重ね合
せた巻線内に円弧状に湾曲形成された冷却ダクトを配設
し、この冷却ダクトの内側あるいは外側の少なくとも一
方にゲル状絶縁物を塗布し、この冷却ダクトをゲル状絶
縁物と共に巻線内に巻込んだことを特徴とする。

（作用） 本発明の箔巻変圧器においては、巻線内にゲル状絶縁物
を巻き込むことにより、冷却ダクトと巻線間に微小な間
隙が生じることなく、両者を密着して巻線を形成するこ
とができる。また、冷却ダクトと巻線の間に巻き込まれ
た絶縁物は、ゲル状物質であるため、運転中や輸送時の
振動や熱収縮によっても絶縁物にクラックや割れ、更に
は、剥離が生じることなく、更に冷却ダクトが巻線に密
着しているので、巻線と冷却ダクトの間の熱伝達率が改
善され、冷却性能が向上する。また、冷却ダクトと巻線
間にギャップが生じないため、ギャップに電界が集中す
ることも防止でき、絶縁信頼性が高くなる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

なお、従来例に示した箔巻変圧器と同一の部材について
は、同一の符号を付し説明は省略する。

第１図において、金属シート７と絶縁シート８が重ね合
せて巻回された巻線内に、その内部に冷却媒体を封入す
ることができる冷却ダクト９が挿入されている。この冷
却ダクトの内側に隣接する絶縁シート８ａとの間に、シ
リコンゲルや液状ゴム等のゲル状絶縁物２０が塗布され
、巻線を形成している。このゲル状絶縁物の塗布に当た
っては、金属シート７ａと絶縁シー）８ａを巻回した後
、冷却ダクト９を取りつける際、予め冷却ダトの内側に
ゲル状絶縁物を塗布しておき、巻線に冷却ダクトを組込
むようにしても良く、或いはまた、冷却ダクトを巻線に
取り付けた後、ゲル状絶縁物を塗布しても良い。特に、
冷却ダクトの外側にゲル状絶縁物を塗布する場合は、こ
の方法が適す。

ゲル状物質には、硬化に長時間を要するもの、あるいは
常温で硬化するもの、あるいは１００゜Ｃ〜１５０°　
Ｃの高温にして数時間で硬化するものなど種々のものが
ある。本実施例ではそのいずれもが適用でき、常温で硬
化するものについては巻線の組立て時に冷却ダクトに塗
布し、巻線内に巻込むことにより巻線と冷却ダクト間の
間隙は完全にゲル状物質により充填され、硬化に必要な
時間放置することにより、上記巻線と冷却ダクトの間に
は空間隙は生じない。また、硬化に高温を要するものに
ついては、変圧器の乾燥工程を利用し、組立て終了後加
熱乾燥工程で硬化に必要な温度まで温度を上昇させて硬
化させる方法を用いることができる。

このように構成することにより、巻線と冷却ダクトの間
の空隙がなくなり、完全にゲル状物質を介して密着され
るため、冷却ダクトと巻線の間の熱伝達率が改善され、
冷却ダクトによる巻線の冷却特性が大幅に向上する。従
って、変圧器の熱的信頼性が向上し、ひいては冷却ダク
トの数も減少することができ、変圧器の小型化にも寄与
できる。

また、冷却ダクトと巻線間に生じる間隙が完全にゲル状
絶縁物によって充填されるため、特にガス絶縁変圧器に
おいてガスギャップが生じることはなくなる。通常絶縁
シートの誘電率は、ガスの誘電率の数倍の値であるため
、絶縁物に挟まれたガスの間隙にはその間隙が小さけれ
ば小さいほど、誘電率の逆数に比例して電界が集中する
。しかし、このような間隙がゲル状絶縁物により完全に
充填されているため、電界が集中することはなく、また
、ゲル状絶縁物の絶縁耐力は非常に高いので、絶縁信頼
性が更に向上する。

更に、冷却ダクト取付けに際し、冷却ダクトを巻線との
接触面がゲル状絶縁物により保護されることになるため
、巻線、特に絶縁シートを傷付けることはなくなり、組
立て時における巻線のターン間絶縁信頼性を大幅に向上
させることができる。

また、ゲル状絶縁物は機械的な衝撃力を吸収する力が大
きく、衝撃・振動のエネルギー吸収能力に優れ、運転時
や輸送時の衝撃・振動に対し、その力を和らげる効果も
有する。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、箔巻変圧器の冷却ダ
クトの内側あるいは外側に、ゲル状絶縁物を塗布して巻
線内に巻込んだことにより、巻線と冷却ダクトとの間を
密着させることができ、変圧器の冷却性能が大幅に向上
すると共に、巻線の絶縁信頼性を高め、更に振動・衝撃
に強い機械的強度の優れた箔巻変圧器を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の箔巻変圧器の一実施例を示す要部拡大
横断面図、第２図は従来の箔巻変圧器の断面を示す縦断
面図、第３図は従来の箔巻変圧器のその横断面図である
。 １・・・タンク、２・・・鉄心、２ａ・・・主脚、３・
・・絶縁筒、４・・・低圧巻線、５・・・高圧巻線、７
，７ａ・・・金属シート、８，８ａ・・・絶縁シート、
９・・・冷却ダクト、１０・・・凝縮器、１１・・・冷
媒タンク、１２・・・ポンプ、１３・・・導液管、１４
・・・絶縁パイプ、２０・・・ゲル状物資。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　鉄心の脚部に、金属シートと絶縁シートとを重ね合わ
   せて巻回して成る箔状巻線を巻装し、この巻線内に円弧
   状に湾曲形成された冷却ダクトを配設し、この冷却ダク
   ト内に冷媒を循環させて箔状巻線を冷却する箔巻変圧器
   において、 前記冷却ダクトの内側あるいは外側の少なくとも一方に
   ゲル状絶縁物を塗布し、この冷却ダクトとゲル状絶縁物
   を巻線内に巻込んだことを特徴とする箔巻変圧器。