JPS61194804A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、金属シートと絶縁シートを重ねて巻回して成
る箔状巻線内ζ：、冷却ダクトを内蔵した箔巻変圧器に
おける、特に巻線の電流密度改善のための技術に関する
ものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

箔状巻線を備えた箔巻変圧器は、巻線の占積率が良く小
型・軽量化を実現できる特性を有する為、数茸、数１０
０　ＫＶ人程度の比較的電圧の低い、小容量の変圧器に
おいてはすでに実用化され、広く普及している。

最近、この様な箔巻変圧器の優れた長所に鑑み、より高
電圧・大容量の変圧器、例えば２７５ＫＶ。

３００ＭＶ人級変圧器への適用拡大が研究されているが
、最大の技術的問題点はいかに巻線に対する冷却能力を
向上させ、高い絶縁能力を巻線に持たせられるかという
点である。まだ、この様な高電圧大容量変圧器への実用
化はされていないが、この様な箔巻変圧器における巻線
の冷却方式としては、巻線内に冷却ダクトを内蔵させ、
絶縁特性の優れた冷媒を送り込んで巻線損失から発生す
る熱を直接的に冷やす、いわばヒートパイプ式のものが
考えられている。

第４図に、この様な方式の箔巻変圧器として従来から知
られているものの一例を示す。

−図において、タンク１には、絶縁媒体として絶縁油或
いは８Ｆ、ガス等の絶縁ガスが封入され、このタンク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２ｍ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の外側には、絶縁
バリヤ６を介して高圧巻線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
等から成る絶縁シート８を重ねて巻回して成る箔状巻線
にて構成されている。尚、各巻線４゜５はタンク１内に
封入された絶縁媒体により絶縁されている。又、低圧及
び高圧巻線４，５には、その軸方向に延びる冷却ダクト
９が巻き込まれて内蔵されている。冷却ダクト９内は、
フロン１１３やフロリナー）Ｆｅ１２等の冷媒が通る様
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４．６を冷却する。そして、この冷媒はタン
クｌ外部に設けた凝縮器１０にシいて水冷却により冷却
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、ポンプ球によって導液管１３と絶縁パイプ１
４を介して接続されている。以上説明した従来の箔巻変
圧器は、冷媒の循環する冷却系と巻線の絶縁ガスとが完
全に分離されていることから、一般にセパレート式箔巻
変圧器と呼ばれる。このセパレート式箔巻変圧器は、冷
媒の蒸発潜熱を利用している為、優れた冷却特性を期待
でき、大容量変圧器として有望である。

ところがシート状巻線では磁束の影響により。

巻線上、下端部に渦電流が生じ１局部的な温度上昇を起
こし、熱応力が発生する問題があり、何らかの対策を検
討しなければならなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の従来技術における欠点に鑑みなされた
ものであり、シート状巻線の上、下端部の渦電流を緩和
し、温度上昇をおさえ、熱応力を低減した信頼性の高い
箔巻変圧器を得ることを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明は以上の目的を達成するために、シート状巻線上
、下端部にシート材と比較して導電率の高い材料な圧接
等により接合した巻線構造とすることによって、上、下
端部の渦電流を緩和し１局部的な温度上昇をおさえ、熱
応力を低減するものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を第１図をもって説明する。

ここでは巻線材料を一般的に用いられるアルミニウムか
らなる箔状巻線について示す。

シート状に加工前のアルミニウム材の両端部に、アルミ
ニウムと比較して約２倍程度の導電率を持つ鋼材を加熱
圧接、爆着等によって接合させ、その後シート状に加工
する。

この様にして製造された第１図に示す本実施例の箔巻変
圧器の巻線構造において、巻線上、下端部が巻線本体の
アルミニウム７と比較して導電率の高い鋼材１６である
ので、従来のアルミニウム７の単体における巻線構造と
比較して、鋼材部１６で渦電流による電流密度を緩和し
、局部的な温度上昇をおさえることができ、巻線端部の
熱応力を低減することができる。

第２図はアルミニウムシート内の軸方向電流分布の一例
を示す図で、平均電流（負荷電流／金属シート断面積）
に対する電流倍数を表わしたものである。従来巻線構造
における電流分布ａは上。

下端部の電流倍数１′が他の部分（電流倍数１）と比較
して、約７倍にもなっているのに対し、本実施例による
一点鎖線で示す電流分布すは、上、下端部ｂ′で他部と
比較して約３倍程度に減少し、従来巻線構造の端部電流
分布暑′と比較して１／／！以下の電流倍数となってい
る。

又第３図はアルミエフムシ−Ｆ内の軸方向熱応力分布の
一例を示す図で、縦軸・に巻線の軸方向位置、横軸に円
周方向応力を表したものである。

従来巻線構造の熱応力分布暑は第３図の電流分布と同様
に巻線軸方向の上、下端部−′において、引張りの熱応
力が発生しているが、本実施例による端部熱応力ｂ′で
は、従来の端部応力鳳′と比較して、約１／／２程度に
応力が減少していることがわかる。

第３図に示す巻線構造の熱応力分布は、温度分布の高低
の影響によるもので、又この温度分布の変化は前述した
通り、巻線内の電流分布の影響からである。

この電流分布は、変圧器運転時の起動、停止。

又負荷変動によって変化し、従ってこの運転時による電
流変化によって温度の高低分布が生じ、この温度変化の
差が激しいほど高い熱応力が生じる。

変圧器の運転モードによって、高い熱応力が生じると長
期にわたる運転では１巻線内の熱応力によって運転寿命
に大きな制限を与え、信頼性を損なう原因となる。

従って本実施例の第２図、第３図に示す通り、電流密度
を減少させることによって、巻線内の温度上昇をおさえ
、熱応力を減少させることは、変圧器の運転寿命に大き
く貢献し、信頼性の高い箔巻変圧器を提供することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明を適用することによって、シ
ート状巻線上、下端部の渦電流を緩和し、局部的な温度
上昇をおさえることによって、温度上昇による熱応力を
低減し、信頼性の高い箔巻変圧器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す箔巻変圧器巻線構造の
断面図、第、２図は本発明による巻線構造の電流分布の
従来構造の比較を示す特性図、第３図は本発明による巻
線構造の円周方向熱応力分布の従来構造の比較を示す特
性図、第４図は従来用いられている箔巻変圧器の概略構
成を示す断面図である。 ｌ・・・タンク、２・・・鉄心、３・・・絶縁筒、２１
・・・鉄心主脚、４・・・低圧巻線、５・・・高圧巻線
、６・・・絶縁バリア、７・・・金属シート、８・・・
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、１５・・・絶縁テープ
、１６・・・アルミニウム、１７・・・鋼。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（ほか１名）’／２
３４−５６７ 亀シ罠（壱較 第２図 Ｏ 円周′８酌熱府力 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉄心に金属シートと絶縁シートとを重ね合わせて巻回し
   た箔状の巻線内に、内部に冷媒を循環させる冷却パネル
   を内蔵した箔巻変圧器において、シート状巻線上、下端
   部にシート状巻線材と比較して導電率の高い材料を接合
   したことを特徴とする箔巻変圧器。