JPH06151206A

JPH06151206A - 変圧器巻線

Info

Publication number: JPH06151206A
Application number: JP30079092A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakamoto; 健坂元
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1992-11-11
Publication date: 1994-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化を狙った超々高圧変圧器の折流板を有す
る巻線において、折流区下方部の水平ダクトの低流量域
の流量増大を図り、巻線の局部過熱を防止と温度上昇の
低減を図る。【構成】巻線の折流区４の下方部に位置する水平スペー
サ６を、冷却媒体の入口側垂直ダクト７ｂに突き出さ
せ、その部分に高さ方向に対して円周方向に交互に拡大
部６ａを設ける。さらに、折流区下方部の円板巻線の複
数個のターン間にターン間間隙材９を挿入し、ターン間
間隙１０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変圧器巻線の冷却性能
を向上させる構造に関係し、特に、超々高圧変圧器を小
型化する際の巻線の温度上昇低減と局部過熱防止構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の都市部の電力需要増大の傾向に伴
い、超々高圧（以下ＵＨＶと略す）送電の必要性が高ま
っている。ＵＨＶ送電には大容量のＵＨＶ変圧器が必要
であるが、ＵＨＶ変圧器は山間部に設置される場合が多
く、これを設置点まで鉄道により輸送する場合には、小
型化しその寸法を車両限界内に納める必要がある。従来
大容量変圧器では、一般に、巻線内の漂遊損を低減する
ため、巻線素線に銅線を捩った転移電線を採用している
が、転移電線を用いると、巻線の寸法が大きくなり、変
圧器の大きさを車両限界内に納めることが困難になる。
ＵＨＶ変圧器では高電圧のため素線に巻く絶縁紙の厚さ
を厚くして絶縁強化を図る必要があり、この変圧器を小
型化するには、巻線素線を平角線にし巻線の寸法を縮小
する必要がある。平角線にすると、特に、巻線の上下端
部の漂遊損が増加し、巻線素線の温度上昇が大きくなる
可能性がある。また巻線は、円板巻線にする場合が多
く、その高さ方向に複数枚の折流板を挿入して折流区を
形成するが、冷却媒体である変圧器油の水平ダクトでの
流れは、折流区内の上方部で多量の冷却媒体が流れ、折
流区入口付近（下方部）では流量が少なく、巻線素線の
温度上昇が高くなる傾向にある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＵＨ
Ｖ変圧器巻線の、特に損失の大きいコイルの温度上昇を
低減し局部過熱を防止する巻線構造を提供することにあ
る。また、他の目的は折流区内の冷却媒体流量分布を改
善し温度上昇の均一化を図ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】折流板を設けた巻線の、
折流区下方部の水平ダクトでの流量を増大させるため、
水平スペーサを、冷却媒体の入口側垂直ダクトに突き出
させ、その部分の円周方向の幅を高さ方向に対して円周
方向に交互に拡大部を設ける。或いは、折流区下方部の
円板巻線に接する部分の垂直スペーサに、高さ方向に対
して円周方向に交互に抵抗体を設ける。さらに、折流区
入口付近（下方部）の円板巻線、あるいは損失の大きな
円板巻線の複数個のターン間に間隙材を挿入し、軸方向
の間隙を設ける。

【０００５】

【作用】折流区の下方部で、入口側垂直ダクトに突き出
た幅広の水平スペーサにより、入口側垂直ダクトを上昇
する冷却媒体の流れに抵抗が生じ、抵抗が生じた水平ス
ペーサの上流側（下方部）にある水平ダクトへ冷却媒体
が多く流れるようになる。また、入口側の垂直ダクトを
形成する垂直スペーサの幅の拡大（流路断面積の縮小）
により、同様の効果を示すため、その上流側にある水平
ダクトへ冷却媒体が多く流れる。この効果に加え、折流
区下方部の円板巻線のターン間に設けられた複数の間隙
に冷却媒体が流れることにより、その間隙に接する素線
の冷却面積が増大し、その素線、あるいはその円板巻線
の冷却が促進され、温度上昇が低下する。

【０００６】

【実施例】本発明による実施例を図１及び図２により説
明する。図１は、巻線の折流区下部付近の部分斜視図、
図２ａは巻線の折流区下端から第１番目のコイルの上面
の平面図、図２ｂは、折流区下端から第２番目のコイル
の上面の平面図である。図１及び図２において、１は巻
線素線で、導体２が絶縁紙３により被覆されている。４
は冷却媒体の半径方向の流れの向きを折流区ごとに変え
る折流板、５ａ，５ｂは絶縁筒、６は水平ダクト１１を
形成する水平スペーサで、円周方向に数十個所設置され
ている。７ａ，７ｂは垂直ダクトであるが、６ａは入口
側垂直ダクト(ここでは７ｂ)に突き出た水平スペーサ拡
大部である。なお、図２ａ，図２ｂに示すように、折流
区下方部において、水平スペーサ拡大部６ａは、高さ方
向に対しては円周方向に交互に、入口側垂直ダクト７ｂ
に配設される。また、８ａ，８ｂは垂直スペーサ、９は
ターン間間隙材、１０はターン間間隙、１２は折流区入
口である。ターン間間隙材９は、図３に示すように、薄
い板状の絶縁板材９ａに、コイル高さと同程度の長さの
絶縁性材料の棒状支持材９ｂが一定の間隔をおいて付け
られており、素線を巻くときに素線とともに巻かれて円
板巻線を構成し、巻線ターン間に間隙１０を形成する。

【０００７】なお、図４に、折流区入口が巻線の内側に
ある場合の水平スペーサを示すが、この場合も水平スペ
ーサ拡大部６ｂを高さ方向に対しては円周方向に交互に
設けて、垂直ダクト７ａを流れる冷却媒体に抵抗を与え
る。

【０００８】このような構成の巻線で、冷却媒体は、折
流区入口１２を通ってその上部の折流区に入り、入口側
垂直ダクト７ｂを上昇し、各水平ダクト１１へ分岐され
る。ここで、その折流区で、下から第２番目の水平ダク
トを形成する水平スペーサ６の、入口側垂直ダクト７ｂ
に突き出た部分や水平スペーサ拡大部６ａにより、冷却
媒体の流れが抵抗を受け、その上流側（ここでは第１番
目）の水平ダクトに多くの冷却媒体が流れることにな
る。また、その上方の、第３番目の水平ダクトにある水
平スペーサ６や水平スペーサ拡大部６ａの抵抗により、
第２番目の水平ダクトへの流量が増大する。なお、水平
スペーサ拡大部６ａは、円周方向に交互に設けられてい
るため、入口側垂直ダクト７ｂを流れる冷却媒体は新た
な抵抗を受けることになり、水平ダクト１１へ流れやす
くなる。

【０００９】さらに、本実施例では、折流区下方部のコ
イルのターン間に半径方向に複数個所、間隙材９を挿入
しているため、水平ダクトへ分岐した冷却媒体の一部
は、ターン間に形成された各間隙１０を上方に流れ、各
間隙１０に面する巻線素線１を冷却する。本発明を、例
えば１折流区当たり１０段のコイルがある巻線に実施し
た場合の巻線内流動・冷却特性の説明図を図５に示す。
ターン間間隙は下方の５段のコイルに設けた場合の例で
ある。図５には、１折流区内の巻線断面と、水平ダクト
内の冷却媒体の流速、及び各コイルの平均温度上昇を示
す。流速と温度上昇を示す線のうち、破線は従来構造の
場合で、水平ダクト内の流速は、折流区の下方部で小さ
く、上方部で大きい。それに対応して、コイルの平均温
度上昇は、下方部で高く、上方部で低い。一方、実線で
示した本発明の場合は、水平スペーサ拡大部の抵抗のた
め、折流区下方部の水平ダクト内の流速が増加し、その
かわり折流区上方部の流速は低下している。また、コイ
ルの平均温度上昇は、折流区下方部で低くなっており、
効果が表われている。また、図６には、ターン間間隙を
設けた場合のコイルの半径方向の温度上昇分布を示す。
図５の場合と同様に、破線は従来例の場合で、実線が本
発明を実施した場合である。ターン間間隙のある位置で
は、間隙に面する素線が良く冷却されるため、その近辺
の素線も冷却され、コイル全体として、温度上昇は小さ
くなっている。

【００１０】本発明による他の実施例を図７により説明
する。図７は、折流区下方部の円板巻線に接する部分の
垂直スペーサ８ｂに、高さ方向に対して円周方向に交互
にコイル高さと同程度の垂直ダクト抵抗体８ｃを設けた
ものである。本実施例では、折流区下端部から第１段目
のコイルに相当する垂直ダクト抵抗体８ｃにより、冷却
媒体が流れの抵抗を受けて第１番目の水平ダクトに多く
の流量が流れる。以下、第２段目以降のコイルに相当す
る垂直ダクト抵抗体８ｃによっても同様の効果が期待で
きる。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、折流区の下方部で、入
口側垂直ダクトに突き出た水平スペーサ拡大部により、
入口側垂直ダクトの流路が狭まり、入口側垂直ダクトを
上昇する冷却媒体が抵抗を受け、抵抗となる水平スペー
サの上流側（下方部）にある水平ダクトへ冷却媒体が多
く流れる。このため、水平ダクト内の流速が増加し、素
線の温度上昇が低下する。また、入口側の垂直スペーサ
に付けた垂直ダクト抵抗体によっても、同様の効果を示
すため、その上流側（下方部）にある水平ダクトへ冷却
媒体が多く流れる。さらに、この効果に加え、折流区下
方部のコイルのターン間に設けられた間隙にも冷却媒体
が流れることにより、その間隙に接する素線の冷却面積
が増加し、またその素線に隣あう素線も冷却が促進さ
れ、温度上昇が低下する。これらのことにより、巻線素
線の局部過熱を防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例を示す巻線の部分斜視
図。

【図２】本発明による一実施例を示す巻線内の水平ダク
トの平面図。

【図３】本発明による一実施例での間隙材の例の斜視
図。

【図４】本発明による一実施例を示す巻線内の、内側に
折流区入口がある場合の水平スペーサを示す説明図。

【図５】本発明による巻線内流動冷却特性の説明図であ
る。

【図６】本発明によるコイルの半径方向温度分布の説明
図。

【図７】本発明による他の実施例を示す巻線の部分の斜
視図。

【符号の説明】

１…巻線素線、２…導体、３…絶縁紙、４…折流板、５
ａ，５ｂ…絶縁筒、６…水平スペーサ、６ａ…水平スペ
ーサ拡大部、７ａ，７ｂ…垂直ダクト、８ａ，８ｂ…垂
直スペーサ、８ｃ…垂直ダクト抵抗体、９…ターン間間
隙材、９ａ…絶縁板材、９ｂ…棒状支持剤、１０…ター
ン間間隙、１１…水平ダクト、１２…折流区入口。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄心の周りに円板巻線からなる電圧の異な
る巻線を同心的に複数配置し、前記円板巻線を軸方向に
複数の折流区に分割する折流板を挿入した巻線におい
て、前記各折流区の下方部に位置する水平スペーサの、
入口側垂直ダクトに突き出た部分に、高さ方向に対して
円周方向に交互に拡大部を設け、前記各折流区の下方部
に位置する前記円板巻線の複数のターン間に、間隙材を
挿入し、軸方向の間隙を設けたことを特徴とする変圧器
巻線。
【請求項２】請求項１において、前記各折流区の下方部
に位置する前記水平スペーサの、前記入口側垂直ダクト
に突き出た部分に、高さ方向にたいして円周方向に交互
に拡大部を設けた変圧器巻線。
【請求項３】請求項１において、損失の大きな前記円板
巻線のターン間に、半径方向に複数個の間隙を設けた変
圧器巻線。
【請求項４】請求項１において、前記各折流区の下方部
の前記円板巻線が接する入口側垂直スペーサに、高さ方
向にたいして円周方向に交互にコイル高さと同程度の高
さの円周方向に伸びる抵抗体を設けた変圧器巻線。