JPS6281013A - 自冷式ガス絶縁変圧器 - 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］ 本発明は放熱器を備えた自冷式ガス絶縁変圧器に関する
。

［発明の技術的背景とその問題点］ 一般に、ガス絶縁変圧器においては、優れた絶縁性と高
い熱安定性（水分、金属の存在下でも２００℃程度まで
は安定といわれている）を有したＳＦ６ガスをタンク内
に封入することによって変圧器本体を絶縁している。こ
の場合、ＳＦ６ガスは自然対流による冷却性能が、絶縁
冷却媒体として絶縁油を用いる場合に比べて１／３〜１
／４程度と低い事情にある。このため、発熱体である変
圧器本体の鉄心１巻線及びそれらの絶縁物が規定温度の
最高値を超えないように、巻線の電流密度及び鉄心の磁
束密度を低くしなければならず、結果としてガス絶縁変
圧器は油入変圧器に比べ鉄心。

巻線が大形化し、ひいては全体として大形化となると共
に重量も大きくなってしまう１１情かある。

そこで、実開昭５９−１８５８１３号に示されるように
鉄心及び巻線の路上半分に絶縁材料のうち耐熱区分の高
いＨ種（最高使用温度が１８０’Ｃ）クラスの絶縁物を
用い、許容最高温度を１８０℃２程度にまで高くするこ
とにより、変圧器全体の小形軽量化を図るようにしたも
のが提案されている。

しかしながら、このものにおいては、絶縁材料として高
価なＨ種絶縁材料を多量に使用しなければならない事情
がある。

ここで、従来の具体的構成を第４図に示す。同図におい
て、１は鉄心２とこれの周囲部に絶縁筒３を介して配置
された巻線４とから成る変圧器本体、５はこの変圧器本
体１を収納配設し且つ絶縁用のＳＦ６ガス６が封入され
たタンクである。７は放熱器で、タンク５の外部に上部
ヘッダー８及び下部ヘッダー９を介してタンク５内と連
通して設けられている。而してこの構成において、変圧
器本体１の鉄心２及び巻線４に発生した熱はタンク５内
のＳＦ６ガス６に伝達され、このＳＦ６ガス６は、図中
矢印で示すようにタンク５内の温度差による自然対流に
よって上昇し、上部ヘッダー８を通って放熱器７内に入
りここで放熱して冷却された後、下部ヘッダー９を通っ
てタンク１内の上部に返送される循環を繰返し、これに
よって変圧器本体１が冷却される。ところで、現在我が
国で製作されているガス絶縁変圧器では、主絶縁＋」料
としては比較的安価でしかもガス中での絶縁性に優れて
いるポリエチレンテレフタレートフィルム（以下ＰＥＴ
という）を使用している。そのＰＥＴの耐熱区分はＥ種
（最高使用温度が１２０’Ｃ）であり、叉、巻線温度は
、周囲のガス温度に対し数位から士数位（℃）の温度差
を有することがら、第５図のタンク内のガス温度分布に
示すように、巻線４の下端位置をｈ１′１巻線４の上端
位置をｈ２′とした場合、巻線４の上端位置ｈ２′での
ガス温度を１０５℃程度に抑える必要がある（周囲温度
を４０℃としている）。ご；で、前述したようにＳＦ、
ガスの冷却性能は絶縁浦に比して劣ることから、自冷式
ガス絶縁変圧器においては、巻線の電流密度はもちろん
のこと、鉄心の磁束密度もそれに合わせて抑えなければ
ならず、従って鉄心についてはこれの断面が大きくなり
、又、巻線については鉄心の断面の大きさの増加による
径の増大及び電流密度から決まる素線サイズが増加して
しまい、全体として大形となると共に重量も大きくなっ
てしまう。

一方、前述した実開昭５９−１８５８１３号のように許
容最高温度の拡大をして全体の小形軽量化を図った場合
は、高価なＨ種絶縁材料を多量に使用しなければならず
、コスト高となってしまう問題点があった。

［発明の目的コ 本発明は上記りｆ情に鑑みてなされたものであり、その
１：１的は、全体の小形軽量化を図ることができ、しか
もコストの低減化も図り得る自冷式ガス絶縁変圧器を提
供するにある。

［発明の概要〕 本発明は、変圧器本体を収納配設しｎつ絶縁ガスを封入
したタンク内の−Ｌ部にあってこのタンク内を仕切板に
より鉄心側ガス流路と巻線側ガス流路を形成するように
仕切り、タンクの外部上部に前記鉄心側ガス流路と連通
し鉄心により熱せられ−た絶縁ガスを通し放熱する第１
の放熱器を設けると」（に、タンクの外部に前記巻線側
ガス流路と連通し前記第１の放熱器により放熱された絶
縁ガス及び巻線により熱せられた絶縁ガスを通し放熱し
てタンク内の下部に返送する第２の放熱器を設けた構成
とし、これにより、鉄心による巻線への熱影響を極力抑
えるようにしたところに特徴を有する。

［発明の実施例コ 以下本発明の一実施例につき第１図及び第２図を参照し
て説明する。まず第１図において、１１は変圧器本体で
、これは鉄心１２とこれの周囲部に絶縁筒１３を介して
配置された巻線１４とがら成る。１５はタンクで、内部
に変圧器本体１１が収納配設され且つ絶縁用のＳＦ６ガ
ス１６が封入されている。１７は仕切板で、これはタン
ク１５内の上部にあって絶縁筒１３の上端部に連設され
タンク１５内を鉄心側ガス流路１８と巻線側ガス流路１
９とに仕切っている。ここで、絶縁筒１３及び仕切板１
７　・１Ｉｌｉびに鉄心１２関係の絶縁物は、耐熱区分
かＨ種の絶縁材料で構成され、又、巻線１４関係の絶縁
物は、Ｅ種の絶縁材料で構成されている。一方、２０は
タンク１５の外部上部に配設された第１の放熱器で、こ
れの上部ヘッダー２１がタンク１５のダクト２２を介し
タンク１５内の上記鉄心側ガス流路１８と連通し、下部
ヘッダー２３が巻線側ガス流路１９の巻線１４］二方部
分に連通している。而してこの第１の放熱器２０は、タ
ンク１５内のうち鉄心１２により熱せられたＳＦ６ガス
１６を通し放熱することにより冷却し、その冷却したＳ
Ｆ６ガス１６を巻線側ガス流路１９に返送するようにな
っている。この場合、この第１の放熱Ｓ２０の上下方向
の長さ寸法Ｈは、この第１の放熱２Ｈ２０にて鉄心１３
によって熱せられた高ｌＲのＳＦ、ガス１６を巻線１４
上端部分のＳＦ６ガス１６の最高温度と同程度にまで冷
却するに必要な長さに設定している。２４はこの第１の
放熱器２０の下方に位置してタンク１５の外部側部に配
設された第２の放熱器で、これの上部ヘッダー２５が巻
線側ガス流路１９に連通し、下部ヘッダー２６が巻線１
４ド方部分のタンク１５内の上部に連通している。而し
てこの第２の放熱器２４は、第１の放熱器２０によって
冷却されたＳＦ６ガス１６及び巻線１４により熱せられ
たＳＦ６ガス１６を通し放熱することによって冷却し、
その冷却したＳＦ、ガス１６をタンク１５内の下部へ返
送するようになっている。

１−記構成のものの場合、鉄心１２により熱せられたＳ
Ｆ６ガス１６は、図中矢印で示すように絶縁筒１３内を
上昇し鉄心側ガス流路１８からダクト２２．上部ヘッダ
ー２１を通って第１の放熱器２０内に入り、そしてここ
を通過する過程で放熱することによって冷却され、この
後下部ヘッダー２３からタンク１５内の巻線側ガス流路
１９に返送される。又、巻線１４により熱せられて上昇
したＳＦ６ガス１６及び上記第１の放熱器２０によって
冷却されたＳＦ、ガス１６が巻線側ガス流路１９」二部
で合流し、これら合流したＳＦ６ガス１６は、上部ヘッ
ダー２５を通って第２の放熱器２４内に入り、ここを通
過する過程で放熱することによって冷却され、この後下
部ヘッダー２６からタンク１５内下部に返送される。こ
のような循環を繰返すことによって、変圧器本体１１が
冷却される。ここで、巻線１４及び鉄心１２の下端位置
部分をｈｔ、巻線１４の上端位置部分を）１２＋鉄心１
２の１一端位置部分をｈ３とした場合、夫々の位置ての
ＳＦ６ガス１６の温度分布は第２図に示すようになる。

図中特性線ａは巻線工４によって熱せられたＳＦ６ガス
１６のガス温度、特性線すは鉄心１２によって熱せられ
たＳＦ、ガス１６のガス温度を示す。即ち、鉄心１２に
より熱せられたＳＦ６ガス１６は、鉄心上端位置り、で
は１６５℃程度に達するが、第１の放熱器２０を通った
後の巻線上端位置ｈ２では１０５℃程度にまで冷却され
る。

このように本実施例によれば、タンク１５内のカス温度
は、鉄心上端位置ｈ３付近では１６５℃程度にはなるも
のの第１の放熱器２０によって巻線上端位置ｈ２付近で
は１０５℃程度に抑えられ、鉄心１２による巻線１４へ
の熱影響を極力抑えることができるので、鉄心１２関係
の絶縁物をＨ種の絶縁材料で構成しておけば、巻線１４
関係の絶縁物についてはそれより耐熱区分の低いＥ種の
絶縁材料で済ませ得る。従って、鉄心１２関係の絶縁５
物をＨ種の絶縁材料で構成することによって、鉄心１２
については油入変圧器の場合と大差のない高い磁束密度
を設定することができ、鉄心１２の断面を小さくして小
形軽量化を図ることができ、又、これに伴ない巻線１４
の径の縮小ができることから巻線１４の小形軽は化を図
ることができ、ひいては全体の小形軽は化を図ることが
できる。

しかも、絶縁物を多礒に必要とする巻線１４関係の絶縁
物にＥ種の安価で絶縁性に優れたＰＥＴなどの絶縁材料
を使用することによって、コストの低減化を図ることが
できる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例
えば第３図に本発明の他の実施例として示すように、第
１の放熱器２０と第２の放熱器２４との間にこれらに共
通の中間部ヘッダー２７を設けた構成としても良く、こ
のようにすれば、りンク１５とこれら第１及び第２の放
熱器２０，２４とのシール箇所が減り、ガス漏れ防止の
信頼性か向上し、また放熱器全体としての上下方向の長
さを短くてきる。更に、この場合、第１の放熱器２０と
第２の放熱器２４とが中間部ヘッダー２７を介して直線
状に連通していて、これら第１及び第２の放熱器２０．
２４内において第１の放熱器２０の上部ヘッダー２１部
分と第２の放熱器２４の上部ヘッダー２６部分でのＳＦ
６ガス１６の温度差か大きいことから、鉄心１２により
熱せられたＳＦ６ガス１６は第１及び第２の放熱器２０
゜２４内を大きな速度で下降し、このため、中間部ヘッ
ダー２７部分のガス圧力がタンク１５内の巻線１４１一
端部分より低くなることからそのタンク１５内の巻線１
４上端部分のＳＦ６ガス１６を中間部ヘッダー２７内へ
引込む力が生じ、よってＳＦ６ガス１６の循環を促進で
き、冷却効果を一層向上させることができる。

［発明の効果］ 以上の記述にて明らかなように本発明によれば、鉄心に
よる巻線への熱影響を極力抑えることができるようにし
たので、鉄心関係の絶縁物に耐熱区分の高い絶縁材料を
使用しつつも巻線については耐熱区分の低い絶縁材料を
使用でき、よって鉄心について油入変圧器と大差のない
高い磁束密度を設定できて鉄心及び巻線ひいては全体の
小形軽量化を図ることができ、しかも絶縁物を多量に必
要とする巻線関係の絶縁物には耐熱区分の低い安価な絶
縁＋Ａ料を使用することで、コストの低減化を図ること
ができるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は
縦断面図、第２図はガス１Ｍ度特性図であり、第３図は
本発明の他の実施例を示す第１図鞘当図である。そして
、第４図は従来構成を示す第１図相当図、第５図は従来
構成による第２図相当図である。 図面中、１１は変圧器本体、１２は鉄心、１３は絶縁向
、１４は巻線、１５はタンク、１６はＳＦ６ガス（絶縁
ガス）、１７は仕切板、１８は鉄心側ガス流路、１９は
巻線側ガス流路、２０は第、１の放熱器、２４は第２の
放熱器である。 出願人　　株式会社　　東　　芝 １ど−　゛、−−５ 代理人　　弁理士　佐　藤　　強−′。 □、ノ、−′。 １ツ塁当 第１図 第２　口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、鉄心及びこの鉄心の周囲部に絶縁筒を介して配置さ
   れた巻線とから成る変圧器本体と、この変圧器本体を収
   納配設し且つ絶縁ガスを封入したタンクと、このタンク
   内の上部にあってこのタンク内を鉄心側ガス流路と巻線
   側ガス流路を形成するように仕切る仕切板と、前記タン
   クの外部上部に前記鉄心側ガス流路と連通して設けられ
   前記鉄心により熱せられた絶縁ガスを通し放熱する第１
   の放熱器と、この第１の放熱器の下方に位置して前記タ
   ンクの外部に前記巻線側ガス流路と連通して設けられ前
   記第１の放熱器により放熱された絶縁ガス及び前記巻線
   により熱せられた絶縁ガスを通し放熱して上記タンク内
   の下部に返送する第２の放熱器とを具備して成ることを
   特徴とする自冷式ガス絶縁変圧器。