JPS6315730B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、変圧器ケース内に絶縁油をユニツト
クーラ等の冷却装置で冷却してケース内の下部か
ら該ケース内に送油する送油式変圧器に関するも
のである。

従来の送油式変圧器では、冷却装置で冷却した
絶縁油を送油ポンプにより下部送油管からケース
内の下部に送給し、ケース内に収納した変圧器本
体の巻線間及び鉄心中に設けた油道に流通させて
いる。そして巻線及び鉄心を冷却して温度上昇し
た絶縁油はケース内の上部に達し、ケース上部に
接続された上部送油管を通して冷却装置に導かれ
て再び冷却される。この種の変圧器で冷却効果を
高めるためには、鉄心及び巻線に接触する絶縁油
の流速を早くすればよいことが知られているが、
巻線内を流れる絶縁油の流速を早くすると巻線内
に使用されている絶縁物と絶縁油との間の摩擦に
より静電気が生じ、絶縁油が帯電するようにな
る。この現象は流動帯電現象と呼ばれ、絶縁油に
電荷が或程度以上蓄積されると放電が生じて絶縁
物を損傷させる虞れがある。この流動帯電現象が
発生する要因は、絶縁油の流速だけではなく、絶
縁油の特性、絶縁油中の水分量、油温、及び絶縁
物の表面状態等の影響をも微妙に受けるものと考
えられるが、特に大きな要因は巻線内の絶縁油の
流速である。

一方、絶縁油を冷却するユニツトクーラ等の冷
却装置は冷却効率が高いため十分な冷却作用を行
なわせるには、放熱器内の流速をある程度早くす
るのが好ましく、放熱器内の流速を低下させると
冷却効果が大幅に低下する。したがつて放熱器内
の流速は可能な限り早くすることが望ましいが、
従来の変圧器では、放熱器内の流速を上昇させる
と、その流速の上昇分だけ巻線内の絶縁油の流速
も上昇するため、前記流動帯電現象の発生を避け
ることができず、またこの流動帯電現象を阻止す
るために巻線内の流速を低下させようとすると放
熱器内の流速も低下して冷却効果が阻害される欠
点があつた。

尚変圧器のケース内に巻線冷却流路と鉄心冷却
流路とをそれぞれ形成して、両冷却流路に対して
別個に冷却装置と送油手段とを設けることによ
り、巻線冷却流路内の絶縁油の流速を調整し得る
ようにした変圧器が知られているが、このように
構成した場合には変圧器の構造が著しく複雑にな
るのを避けられなかつた。

本発明の目的は、鉄心と該鉄心に嵌装された巻
線とを有する変圧器本体と、該変圧器本体を絶縁
油とともに収納するケースと、ケース内の上部及
び下部にそれぞれ上部送油管及び下部送油管を介
して接続される冷却装置と、前記冷却装置内の絶
縁油を下部送油管からケース内に流入させケース
内の絶縁油を上部送油管から冷却装置内に流入さ
せるべく冷却装置と下部送油管と収納ケースと上
部送油管とにより形成される絶縁油の循環系に油
流を生じさせる送油手段とを備えた送油式変圧器
において、構造を複雑にすることなく、かつ冷却
装置内の絶縁油の流速を変えることなく、流動帯
電現象を防止してしかも放熱器の放熱効果を阻害
することがない最適の流速で絶縁油を循環させる
ことができるようにすることにある。

そのため本発明の送油式変圧器は、鉄心に沿つ
て絶縁油を流すべくケース内の下部から鉄心に沿
つて該ケース内の上部に至るように設けられた鉄
心冷却流路と、巻線内を通して絶縁油を流すべく
鉄心冷却用流路からほぼ独立させてケース内の下
部から巻線内を経てケース内の上部に至るように
設けられた巻線冷却流路と、鉄心冷却流路の下部
と巻線冷却流路の下部とを連通させるように設け
られた通油路と、通油路を流れる絶縁油の流量を
調節するため該通油路の途中に挿入された流量調
節手段とを備えている。そして前記下部送油管を
巻線冷却流路の下部または鉄心冷却流路の下部に
連通させ、冷却装置から下部送油管を通して送給
される絶縁油を巻線冷却流路の下部または鉄心冷
却流路の下部に流入させる。

上記の構成において下部送油管を巻線冷却流路
の下部に連通させた場合には、冷却装置→下部送
油管→巻線冷却流路の下部→巻線冷却流路→ケー
ス内の上部→上部送油管→冷却装置の循環路と、
冷却装置→下部送油管→巻線冷却流路の下部→通
油路→鉄心冷却流路の下部→鉄心冷却流路→ケー
ス内の上部→上部送油管→冷却装置の循環路とを
通して絶縁油が流れる。

また上記の構成において下部送油管を鉄心冷却
流路の下部に連通させた場合には、冷却装置→下
部送油管→鉄心冷却流路の下部→鉄心冷却流路→
ケース内の上部→上部送油管→冷却装置の循環路
と、冷却装置→下部送油管→鉄心冷却流路の下部
→通油路→巻線冷却流路の下部→巻線冷却流路→
ケース内の上部→上部送油管→冷却装置の循環路
とを通して絶縁油が流れる。

これらいずれの場合にも、通油路の途中に挿入
された流量調節手段により通油路内を流れる絶縁
油の流量を調整することにより、冷却装置内の絶
縁油の流速を変えることなく、巻線冷却流路内で
の絶縁油の流速を流動帯電現象が発生しない程度
の流速に調整することができる。この調整によ
り、巻線冷却流路の絶縁油の流速を遅くした場
合、巻線に対する冷却作用が減退するが、このと
き鉄心冷却流路の絶縁油の流速が逆に速くなるの
で、鉄心に対する冷却作用を増進させて巻線に対
する冷却作用の減退を補うことができ、変圧器本
体の温度上昇の抑制に寄与する。

また上記のように構成すれば、冷却装置及び送
油手段を巻線冷却流路及び鉄心冷却流路に対して
共通に設ければよいため、巻線冷却流路及び鉄心
冷却流路に対してそれぞれ別個に冷却装置と送油
手段とを設ける場合に比べて構成を簡単にするこ
とができる。

尚上記の構成において、巻線冷却流路を鉄心冷
却用流路から『ほぼ独立させて』設けるとした
が、これは、両冷却流路が絶縁油の流速に差をも
たせ得る程度に実質的に独立していればよいとの
趣旨であり、流量調節手段により通油路内の流量
を調節することにより巻線冷却流路内の流速を鉄
心冷却流路内の流速より低く保つことができる範
囲であれば、両冷却流路相互間に多少の連通路が
存在しても何等差支えない。

以下図示の実施例により本発明の変圧器を詳細
に説明する。

第１図及び第２図において１は変圧器ケース
で、このケースは、水平板部２ａと凹陥部２ｂと
からなる船底形の下部ケース２と、水平板部２ａ
の上に伏せるようにして配置されて下端のフラン
ジ部３ａが水平板部２ａの周辺部に溶接等により
油密に接合された函形の上部ケース３とからなつ
ている。下部ケース２の凹陥部２ｂの両側には、
凹陥部２ｂの側壁外面及び水平板部２ａの下面に
両端が接合された傾斜板４，４が設けられ、これ
らの傾斜板４，４と水平板部２ａと凹陥部２ｂの
側壁とにより、凹陥部２ｂの両外側を平行に延び
る共通油道５，５が形成されている。これらの共
通油道５，５の両端（第１図の紙面と直角な方向
の両端）は図示しない端板により閉塞されてい
る。共通油道５，５は、ケース１内に収納される
後述の変圧器本体の巻線の下部に位置するように
して水平板部２ａに設けられた複数（図示の例で
は４個）の貫通孔６によりケース１内に連通して
いる。ケース１内には、絶縁油７とともに変圧器
本体８が収納されている。変圧器本体８の鉄心９
は、その下部継鉄部９ａを凹陥部２ｂ内に落し込
むようにして配置され、この鉄心９の下端面と凹
陥部２ｂの底面との間には帯板状の支持板１０，
１０…が凹陥部２ｂの長手方向（第１図の紙面と
直角な方向）に所定の間隔をあけて配置されてい
る。凹陥部２ｂ内に挿入された下部継鉄部９ａ
は、凹陥部２ｂの側壁と下部継鉄部９ａとの間に
配設された鉄心締付ジヤツキ１１，１１により鋼
板の積層方向に締付けられている。また鉄心９の
上部継鉄部９ｂは、断面矩形状の鉄心締付部材１
２，１２とこれらの鉄心締付部材を鉄心の積層方
向に互いに引き寄せるように付勢して連結する連
結部材１３とからなる鉄心締付装置１４により締
付けられている。

鉄心９に嵌装された巻線１５は、鉄心９の脚部
９ｃに絶縁筒１６を介して外嵌された低圧巻線１
７と、低圧巻線１７に絶縁筒１８を介して外嵌さ
れた高圧巻線１９とからなり、高圧巻線１９の外
側には更に絶縁筒２０が嵌挿されている。巻線１
５の下端は、鉄心９の脚部９ｃに外嵌されて下部
ケースの水平板部２ａの上に載置されたリング状
の絶縁物からなる巻線支持板２１の上に載置さ
れ、巻線１５の上端には、鉄心９の脚部９ｃに外
嵌されたリング状の絶縁物からなる巻線押え板２
２が載置されている。そして鉄心締付装置１４に
取付けられた巻線締付ジヤツキ２３により巻線押
え板２２を介して巻線１５が下方に押圧され、こ
れにより巻線１５が軸線方向に締付けられてい
る。

上記絶縁筒のうち、内側に配置された絶縁筒１
６は、その下端面及び上端面がそれぞれ巻線支持
板２１の上面及び巻線押え板２２の下面に密接す
るように形成され、中間に位置する絶縁筒１８
は、その上端と巻線支持板２１の間及び下端と巻
線押え板２２との間にそれぞれ、周方向に所定の
間隔で多数の図示しないスペーサが設けられて油
道間隙を形成している。また最外側の絶縁筒２０
は、下端面が巻線支持板２１の上面に密接するよ
うに形成され、この絶縁筒２０の上端と巻線押え
板２２との間にも周方向に所定の間隔をあけて多
数の図示していないスペーサが設けられていて油
道間隙が形成されている。低圧巻線１７の上端及
び下端と巻線押え板２２及び巻線支持板２１との
間には、それぞれ周方向に間隔をあけて図示しな
いスペーサが配置され、該スペーサにより低圧巻
線１７の上下に所定の油道間隙が形成されてい
る。同様に高圧巻線１９の上端及び下端と巻線押
え板２２及び巻線支持板２１との間にもそれぞれ
図示しないスペーサにより所定の油道間隙が形成
されている。そして高、低圧巻線内にも径方向の
油道間隙が形成されていることは勿論である。ま
た低圧巻線１７と絶縁筒１６，１８の間及び高圧
巻線１９と絶縁筒１８，２０の間にもそれぞれ巻
線の軸方向と平行し周方向に所定の間隔をあけて
図示しないスペーサが設けられ所定の油道間隙が
形成されている。そして巻線支持板２１には、水
平板部２ａに設けられた貫通孔６に整合する貫通
孔２４が形成され、共通油道５，５が、貫通孔６
及び２４を通して巻線１５内の前記した油道間隙
に連通されている。本実施例では、巻線支持板２
１の貫通孔２４が中央の絶縁筒１８の下端と巻線
支持板２１との間の油道間隙に開口するように設
けられており、後記する送油ポンプにより共通油
道５内に送給された絶縁油は、貫通孔６及び２４
を通して絶縁筒１８の内側及び外側に分流して低
圧巻線１７及び高圧巻線１９の内外周の油道間隙
を通つて上昇し、巻線押え板２２に衝き当つた後
合流して絶縁筒２０の上端と巻線押え板２２との
間の油道間隙を通して巻線１５内から外部に流出
するようになつている。

また巻線支持板２１及び巻線押え板２２の内周
面と鉄心９の脚部９ｃの外面との間及び絶縁筒１
６と脚部９ｃの外面との間にもそれぞれ油道間隙
が形成され、これらの油道間隙により、凹陥部２
ｂ内から鉄心９の脚部外面に沿つて上部に抜ける
鉄心表面冷却ダクト２５が形成されている。更に
鉄心９の内部には上下方向に延びる冷却ダクト２
６，２６，…が所定の間隔をおいて設けられ、鉄
心９に対しては、凹陥部２ｂ内から鉄心表面冷却
ダクト２５を経て上部に至る鉄心冷却流路と、所
定の間隔をあけて設けた支持板１０，１０間から
冷却ダクト２６の下端部に接つている冷却ダクト
２６，２６，…を経て上部に至る鉄心冷却流路と
が形成されている。そしてこれらの鉄心冷却流路
は、共通油道５から巻線１５内の油道間隙を経て
上部に至る巻線冷却流路に対して独立しており、
鉄心冷却流路及び巻線冷却流路を通つた絶縁油は
ケース内の上部で合流するようになつている。

第２図に示したように、凹陥部２ｂ内と、その
両側の共通油道５，５とは、凹陥部２ｂ内に連通
する第１の通油管２７Ａとこの第１の通油管２７
Ａから分岐して共通油道５，５に連通する第２の
通油管２７Ｂ，２７Ｂとにより接続され、第１の
通油管２７Ａの途中には油量調節バルブVaが設
けられている。

変圧器ケース１の両側方には絶縁油の冷却装置
２８，２８が配設される。これらの冷却装置は、
放熱器２９，２９と、複数個の送風フアンＦから
なつている。冷却装置２８の油出口側には送油ポ
ンプ３０，３０が設けられており、冷却装置２８
の油入口側は、上部送油管３１，３１により上部
ケース３の上端隅部に設けられた傾斜板部３ｂ，
３ｂにおいてケース内に連通されている。また送
油ポンプ３０，３０の送出口側は下部送油管３
２，３２を介して共通油道５，５内に連通されて
いる。

上部ケース３の傾斜板部３ｂ，３ｂの一方及び
他方にはそれぞれ低圧ブツシング３３及び高圧ブ
ツシング３４が取付けられ、これらのブツシング
は図示しない口出線により低圧巻線１７及び高圧
巻線１９にそれぞれ接続されている。更に上部ケ
ースの上部壁には、連通管３５を介してコンサベ
ータ３６が取付けられている。

上記の変圧器においては、第３図に示したよう
に、ケース下部の共通油道５，５から巻線１５内
の油道間隙を通つてケース１内の上部に至る巻線
冷却流路Ａと、凹陥部２ｂ内から鉄心の表面及び
内部を通つてケース内の上部に至る鉄心冷却流路
Ｂとが直列に接続された冷却装置２８及び送油ポ
ンプ３０に対して並列に接続された形になり、送
油ポンプ３０により下部送油管３２を通して送給
される絶縁油は巻線冷却流路Ａと鉄心冷却流路Ｂ
とに分流してケース内の上部に達した後合流して
上部送油管３１から冷却装置２８に戻る。そして
両冷却流路Ａ，Ｂ内の絶縁油の流速は、油量調節
バルブVaにより鉄心冷却流路Ｂ内に流入する絶
縁油量を調節することによつて任意に調整するこ
とができる。即ち油量調節バルブVaを絞つた場
合には、巻線冷却流路Ａ内に流入する絶縁油の流
速が早くなり、鉄心冷却流路Ｂ内の流速は遅くな
る。逆に油量調節バルブVaを開いた場合には巻
線冷却流路Ａ内の流速が遅くなり、鉄心冷却流路
Ｂ内の流速が早くなる。したがつて油量調節バル
ブVaを調節することにより、巻線冷却流路Ａ内
の流速を流動帯電現象が生じない速度に容易に調
節することができる。しかもこの場合冷却装置２
８内の流速は何ら低下することがない。

巻線冷却流路Ａ内の流速を遅くした場合には巻
線１５に対する冷却作用がやや減退するが、鉄心
冷却流路Ｂ内の流速が速くなるので、鉄心９に対
する冷却作用が逆に増進されて変圧器本体の温度
上昇が極力抑制される作用が行われる。鉄心冷却
流路Ｂ内の流速が速くなると、絶縁筒１６及び巻
線支持板２１、巻線押え板２２の内周面で流動帯
電現象が生じる虞れが生じるが、その電荷のいく
らかは鉄心を通して大地に逃すことができるので
実害はない。尚絶縁筒１６及び巻線支持板２１、
巻線押え板２２での流動帯電現象に対する保護を
より完全にするため、第４図に示すように、絶縁
筒１６の内周面に導電塗料や導電箔等の導電層３
７を形成し、この導電層を接地するようにしても
よい。また第５図に示すように絶縁筒１６内に導
電層３７を埋設して、この導電層を接地するよう
にしてもよい。

第４図または第５図に示すように、絶縁筒１６
に導電層３７を設ける外、巻線支持板２１及び巻
線押え板２２の内周面にも第６図に示すように導
電層３８を形成すればより望ましいのは勿論であ
る。

上記の実施例では、送油ポンプの送出口側を巻
線冷却流路の下部に接続したが、送油ポンプの送
出口側を鉄心冷却流路の下部に接続するようにし
てもよい。

また上記の例では、変圧器ケースが舟底型（バ
ツクタイプ）が形成されているが、通常の箱形の
変圧器ケースが用いられる場合にも、例えば下部
継鉄締付金具内に共通油道を形成するようにして
巻線冷却流路と鉄心冷却流路とを独立させること
により、本発明を実施することができる。

以上のように、本発明によれば、鉄心冷却流路
と巻線冷却流路とを互いにほぼ独立させて形成
し、両冷却流路を下部で通油路を介して連通させ
るとともに該通油路の途中に流量調節手段を設
け、冷却装置から絶縁油を供給する下部送油管を
巻線冷却流路の下部または鉄心冷却流路の下部に
連通させたので、両冷却流路に対して個別に冷却
装置を設けずに且つ冷却装置内を流れる絶縁油の
流速を変えることなく、流量調節手段によつて巻
線冷却流路を通る絶縁油の流速を流動帯電現象が
発生しない流速に調整できる。したがつて、簡単
な構成で冷却装置の冷却効率を低下させることな
く、流動帯電現象を防止できる。

また、本発明によれば、巻線冷却流路の絶縁油
の流速を遅くした場合、巻線に対する冷却作用が
減退するが、このとき鉄心冷却流路の絶縁油の流
速が逆に速くなるので、鉄心に対する冷却作用を
増進させて巻線に対する冷却作用の減退を補うこ
とができ、変圧器本体の温度上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第
２図は第１図の−線に沿つて断面した要部拡
大断面図、第３図は第１図の実施例における絶縁
油の流れを示す説明図、第４図及び第５図はそれ
ぞれ本発明で用いることができる絶縁筒の異なる
例を示す断面図、第６図は本発明で用いることが
できる巻線支持板及び巻線押え板を示す斜視図で
ある。 １……変圧器ケース、５……共通油道、９……
鉄心、１５……巻線、１６，１８，２０……絶縁
筒、１７……低圧巻線、１９……高圧巻線、２１
……巻線支持板、２２……巻線押え板、２７Ａ，
２７Ｂ……通油管、２８……冷却装置、２９……
放熱器、３０……送油ポンプ、Va……油量調節
バルブ、３１……上部送油管、３２……下部送油
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄心と該鉄心に嵌装された巻線とを有する変
   圧器本体と、前記変圧器本体を絶縁油とともに収
   納するケースと、前記ケース内の上部に上部送油
   管を介して接続され下部送油管を介して前記ケー
   ス内の下部に接続される冷却装置と、前記冷却装
   置内の絶縁油を前記下部送油管から前記ケース内
   に流入させ前記ケース内の絶縁油を前記上部送油
   管から前記冷却装置内に流入させるべく前記冷却
   装置と下部送油管とケースと上部送油管とにより
   形成される絶縁油の循環系に油流を生じさせる送
   油手段とを備えてなる送油式変圧器において、 前記鉄心に沿つて絶縁油を流すべく前記ケース
   内の下部から前記鉄心に沿つて該ケース内の上部
   に至るように設けられた鉄心冷却流路と、 前記巻線内を通して絶縁油を流すべく前記鉄心
   冷却用流路からほぼ独立させて前記ケース内の下
   部から前記巻線内を経て前記ケース内の上部に至
   るように設けられた巻線冷却流路と、 前記鉄心冷却流路の下部と巻線冷却流路の下部
   とを連通させるように設けられた通油路と、 前記通油路を流れる絶縁油の流量を調節するた
   め該通油路の途中に挿入された流量調節手段とを
   具備し、 前記下部送油管は前記巻線冷却流路の下部また
   は鉄心冷却流路の下部に連通させたことを特徴と
   する送油式変圧器。