JPS5935408A

JPS5935408A - 蒸発冷却変圧器

Info

Publication number: JPS5935408A
Application number: JP14544182A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Okubo; 仁大久保
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-08-24
Filing date: 1982-08-24
Publication date: 1984-02-27

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】［発明の技術分野］本発明は蒸発冷却変圧器の変圧器中身を蒸発冷却液体に
浸漬する構成に関するものである。

［発明の技術的背景］蒸発冷却変圧器の方式には、変圧器中身をそっくり蒸発
冷却液体中に浸して冷却及び絶縁を行う１浸方式、絶縁
は主にＳ　Ｆｓガス等のガス絶縁によるものとし冷却は
フロン等の不燃性蒸発冷却液体を変圧器中身に散布して
行ういわゆるスプレ一方式、更には変圧器中身のうち発
熱りる巻線導体のみを蒸発冷却液体中に浸す直浸とし他
の部分はガス絶縁のみとするいわゆる半直浸方式等がｄ
５る。

これらのそれぞれの方式はそれぞれの特徴を有しており
、その長所を生かして開発、運用されている。その長所
短所を簡単にまとめると以下の様になる。

まず、６浸方式は、変圧器中身をそっくり蒸発冷却液体
に浸してしまうので、冷却効率は最も優れており、冷却
のむらが発生することもなく、また、全体が熱暴走する
危険性が少ない。一方、全体を１浸する為に一般に高価
な蒸発冷却液体を大量に必要とする欠点を有する。

次に、スプレ一方式は、使用する蒸発冷却液体量を節約
できる反面、コイルのスタック方向或いはビルド方向に
わたって平均的な冷却をすることが困難であり、冷却の
むらができたり、またコイルが浸っていないので熱容量
が小さく、熱暴走に至る危険性をはらんでいる。

そこで、半直浸方式によって前記ニガ式の欠点を解消す
ることが考えられてきた。第１図において、従来の半直
浸方式による変圧器の概略を説明する。この半直浸方式
の変圧器は、鉄心１の下方周囲に円盤状の底盤２が設け
られこの底盤２上において半径方向に４重の円筒状絶縁
体３ａ　、　３ｂ　。

３ｃ、３ｄが立てられていて、半径方向に３つに区切ら
れた器を形成している。一番目と二番目の円筒状絶縁体
３ａ　、３ｂによって形成される内側の容器内には、低
ｊ３−巻線４が巻装されている。二番目と三番目の円筒
状絶縁体３ｂ、３ｃの間には、絶縁バリヤ５が配置され
ている。三番目と四番目の円筒状絶縁体３ｃ、３ｄによ
って形成される外側の容器内には、高圧巻線６が巻装さ
れている。

そして、内側の容器と外側の容器には蒸発冷却液体７が
溜められ、低圧巻線４及び高圧巻線６が浸漬されている
。この蒸発冷却液体は、巻線の上方に設けられた蒸発冷
却液体散布器８にＪ：っ−Ｃ供給される。

以上の蒸発冷却変圧器において、巻線４．６に発生した
熱は蒸発冷却液体７を蒸発沸騰させ、この気化した蒸発
冷却液体は変圧器中身を収納リーる図示しない変圧器タ
ンクに設けられた放熱器において凝縮され、その際変圧
器外部へ熱が放出される。

［背景技術の問題点］しかし、以上の半直浸方式の蒸発冷却変圧器においても
、変圧器が更に大容量化すると、巻線全体を浸す為に大
量の高価な蒸発冷却液体を必要とづる。また、高電圧大
容量の変圧器ではコイルスタックも非常に高くなる為、
比重の大きい蒸発冷却液体を用いるとスタック上部とス
タック下部の蒸発冷却液体の圧力差が大きくなり、巻線
導体の冷却が一様になされず、特に圧力の高いスタック
゛下部の巻線導体付近におりる蒸発冷却液体の沸騰温度
が上昇し、巻線がかなり高温にならないと液体が蒸発せ
ず冷却効率が低下するという問題が生じていた。

［発明の目的］本発明は上記した従来技術に鑑みなされたもので、蒸発
冷却液体の使用量を最小限度に止め、巻線全体の一様な
冷却を可能として冷却効率を向上させ、且つ冷却熱容量
を増大させた蒸発冷却変圧器を提供することを目的とす
る。

［発明の概要］本発明の蒸発冷却変圧器は、巻線をその軸方向であるス
タック方向に輪切り状に分割して複数セクションに分け
、各セクションまたは複数セクション毎の巻線をそれぞ
れ独立した上部開放型の絶縁容器に収納するものである
。これにより蒸発冷却液体を節約でき、更に、各絶縁容
器底部にＪ′３゛いて蒸発冷却液体の圧力が高くなるこ
とを防止して、各部位の巻線が一様温度で冷却液体を蒸
発させることを可能としたものである。

ご発明の実施例］本発明の第一実施例を第２図及び第３図において説明す
る。第１図と同一の部分については、同一の番号を付し
て説明を省略する。

第２図は、本発明の第一実施例の蒸発冷却変圧器におけ
る高圧巻線部分の拡大図である。この高圧巻線６は、ス
タック方向に輪切り状に分割されて、複数のセクション
１１を形成している。各セクション１１は、各々独立し
た絶縁容器１２に収納されている。この絶縁容器１２は
絶縁材から成リ、環状の底部１２ａを有し、その両側に
高さの低い側板１２ｂ、１２０を設けたものである。こ
の絶縁容器１２に収納された各セクション１１の高圧巻
線は、スペーサ１３を介してスタック方向に積み上げら
れている。スペーサ１３は、各絶縁容器１２の上面にお
いて中心から放射状に配置され、各絶縁容器１２を上方
の巻線の重量から保護するものである。また、スペーサ
１３の内側端部は、円周方向に点在Ｊるスペーサ支持体
１４に支りション１１において下のセクションになる毎
に大きくなっている。この様に構成され積み上げられた
高圧巻線は、前記円筒状絶縁体３ｃ　、３ｄの間に巻装
されている。

以上は高圧巻線６につみて述べたものであるが、低圧巻
１４についても、同様の構成がなされている。

本実施例の蒸発冷却変圧器において、巻線４゜６の上方
の蒸発冷却液体散布器８によって散布供給された蒸発冷
却液体は、最上段の絶縁容器１２に溜まる。そして、更
に蒸発冷却液体がｖｔ給されると、最上段の絶縁容器１
２からあδ１れて流下し、次段の絶縁容器１２に溜まる
。そして、次段の絶縁容器１２からもあふれると、更に
下方の絶縁容器１２に溜まる。この様にして、各セクシ
ョン１１の巻線４，６は常に一定の深さの蒸発冷に１液
体中に浸されることになる。よって、どの位置の巻線４
．６も自由表面を持つ一定の圧力下の蒸発冷却液体に浸
漬されることとなり巻線の部位により液体が変化して沸
ＩＩ！　ｍ　１５ｔが上昇してしまうこともよない。ま
た、蒸発冷ｉｊＩ″液体を供給する為の蒸発ン負却液体
散布器８を多数段けなくても、各セクション１１の絶縁
容器１２には、上段の容器ｌＪＸら順次蒸発冷部液体が
供給されることになる。

なお、本実施例では、絶縁容器１２の外径を一層のセク
ションになる毎に大きく形成して流下してくる蒸発冷却
液体を受けやすくして０るが、ターずしもこの必要はな
く、上部が外側にＩＪｆｌｔ＋）だ絶縁容器１２を用い
れば容器１２の形状を各レクショク゛ン共通にしても、
蒸発冷却液体は順次下方に流下するので蒸発冷部液体供
給上の問題はない。また、各セクションの絶縁容器１２
をオーバーフローバイブで結ぶこともできる。

次に、絶縁容器１２の変形例について説明する。

絶縁容器１２の構成は、第４図の様に絶縁材により一体
的に構成される他、第５図の様に断面がＬ字型の部材２
１８．２１ｂを２枚重ねて容器を形成するものであって
もよい。また、第６図の様に断面がし字型の部材２２ａ
、２２ｂをその底部において突ぎ合せて接合し容器を形
成するものでもよい。この底部の突き合せ部分２３の接
合精度はそれほど高いものである必要はない。なぜなら
絶縁容器に溜められる蒸発冷却液体は、いずれ下の絶縁
容器に流下するものだからである。また、絶縁容器１２
の深さｄは、各セクションにおける巻線導体の高さ及び
巻線の被覆厚さを越えるものでなければならない。更に
、環状の底部１２ａを有するこの絶縁容器１２の深さｄ
は、容器の内側と外側とで同じとすることもできるが、
第７図に示す様に内側の側板１２ｂの高さｄｌより外側
の側板１２ｃの高さｄ２の方を浅くすることにＪ、す、
蒸発冷却液体を絶縁容器１２の外側のみから流下させる
こともできる。この場合には、蒸発冷却液体の流下を巻
線の外側で起こづ−ようにコントロールできるので、ス
トレスのかかる主間隙間の蒸発冷却液体流下による不安
定性を減少させることができる。また、第８図に示す様
に各絶縁容器１２について交互に、内側外側の側板１２
ｂ、１２ｃの高さｄｌ、ｄ２を逆転することもできる。

この場合には、各絶縁容器１２の内部で蒸発冷却液体が
滞ることがなく半径方向に一定の流れが生じ、より一層
の冷却効果が向上する。この内側、外側の側板１２ｂ、
１２ｃの高さの高低差の逆転は、複数の絶縁容器１２毎
にすることもぐきる。また、第９図の様に、絶縁容器１
２０円周方向の一部分に切欠き２４を設け、この切欠き
２４の位置を上下の絶縁容器において円周方向にずら−
４こともできる。この場合にも各絶縁容器１２内部で蒸
発冷却液体が浦ることがなく、円周方向に一定の流れが
生じ冷却効果が向上する。

なお、第２図の第一実施例においては、各絶縁容器１２
内には分割されたーセクション分の巻線が収納されてい
るが、数セクション分の巻線を一個の絶縁容器１２に収
納することもできる。この場合の蒸発冷却液体の圧力は
、当然第一実施例と従来の半直浸方式との中間となり、
冷却効果も両者の中間となる。

［発明の効果］本発明の蒸発冷却変圧器によれば、各セクションの巻線
は各々蒸発冷却液体中に浸っており、蒸発体である巻線
仝休がらみれば６浸式と同等の冷却効果を有し、熱暴走
の危険も少なく熱容量の大きな変圧器が得られる上、蒸
発冷却液体はスプレ一方式並みと極めて少なくて済むと
いう利点が生ずる。そしてなによりも、蒸発冷却液体の
深さは絶縁容器の側板の高さにしがならず、よって１浸
方式または半直浸方式の様に巻線のスタック上部とスタ
ック下部の蒸発冷却液体の圧力差が大きくなることもな
く、巻線全体が非常に平等に冷却されるものとなり、ス
タック下部の巻線導体付近における蒸発冷却液体綿Ｉｎ
！温度が」−昇して冷却効率が低下するということもな
い。更に、絶縁容器が絶縁材でできている為、電位差の
生ずる各セクションの巻線間及び主間隙方向のストレス
に対して、絶縁上の信頼性を向上させる効果も派生する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半直浸方式の蒸発冷却変圧器における巻
線の右側断面図、第２図は本発明の蒸発冷却変圧器の一
実施例における巻線の右側断面拡大図、第３図は第２図
の平面図、第４図乃至第６図は本発明の蒸発冷却変圧器
における絶縁容器の各実施例断面図、第７図及び第８図
は本発明の蒸発冷却変圧器における絶縁容器の配置図、
第９図は本発明の絶縁容器の斜視図である。１・・・鉄心、２・・・底盤、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ
・・・円筒状絶縁体、４・・・低圧巻線、５・・・絶縁
バリヤ、６・・・高圧巻線、７・・・蒸発冷却液体、８
・・・蒸発冷却液体散布器、１１・・・セクション、１
２・・・絶縁容器、１２ａ・・・底部、１２ｂ、１２ｃ
・・・側板、１３・・・スペーサ、１４・・・スペーサ
支持体、２１ａ　、２１ｂ　、２２ａ　、２２ｂ−１字
型部材、２３・・・突き合わせ部分、２４・・・切欠き
。７３１７代理人弁理士則近憲佑（ほか１名）第１図第　２　図第３図第４図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　巻線をスタック方向に輪切り状に分割して複数
セクションを形成し、これら各セクションまたは数セク
ション毎の巻線を、環状の底部の両側に側板を設けて成
る上部開放型の絶縁容器に収納し、各絶縁容器に溜めら
れ１〔蒸発冷却液体内に各セクションを巻線を浸漬した
ことを特徴とする蒸発冷却変圧器。
（２）　各段の絶縁容器が、下方の絶縁容器になるにつ
れてその外径を増加している特許請求の範囲第１項記載
の蒸発冷却変圧器。
（３）　絶縁容器が、その内側の側板の高さより外側の
側板の高さを低くしている特許請求の範囲第１項記載の
蒸発冷却変圧器。
（４）　絶縁容器が、各絶縁容器毎に、または複数の絶
縁容器毎に、内側の側板の高さと外側の側板の高さの高
低差を逆転している特許請求の範囲第１項記載の蒸発冷
却変圧器。
（５）　絶縁容器が、その側板の一部に切欠きを有する
特許請求の範囲第１項記載の魚発冷７Ｊ］変圧器。
（６）　切欠きが、上下の絶縁容器において、その位置
をずらして設けられている特許請求の範囲第５項記載の
蒸発冷却変圧器。