JP5717426B2 - 静止誘導電器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、静止誘導電器に関する。

電力系統に設置される変圧器、リアクトル等の静止誘導電器の巻線は、通電運転時に多くの熱を発生する。このため、巻線周辺に冷却路を形成し、この冷却路に絶縁油などの液体冷媒、またはＳＦ６ガスなどの気体冷媒を循環させることによって、巻線を冷却している。

従来の静止誘導電器の構成について図面を参照して説明する。図４は、従来の静止誘導電器の断面を示す。ここで、中心軸の始点を下側、終点を上側とし、周方向軸の始点を内周側、終点を外周側としている。また、図４では図示しないが、中心軸を対称に対向側にも同様の構成をそなえる。

従来の静止誘導電器は、内側絶縁筒１、外側絶縁筒２、巻線３、閉塞板４−１〜４−４を備える。内側絶縁筒１は、中心軸を中心として円筒形状に形成される。外側絶縁筒２は、内側絶縁筒１の外周側に中心軸を中心として円筒形状に形成される。巻線３は、内側絶縁筒１の外周側に中心軸を中心に巻き回され、上下方向にはＡ〜Ｔセクションに分かれている。これらのセクション同士は、図示しない水平間隔片により隙間が確保されて固定されている。また、内側絶縁筒１と巻線３との隙間、外側絶縁筒２と巻線３との隙間は、夫々図示しない垂直間隔片により確保されて固定されている。

内側絶縁筒１と巻線３との上下方向の隙間を内側垂直冷却路５ａ、外側絶縁筒２と巻線３との上下方向の隙間を外側垂直冷却路５ｂ、図示しない水平間隔片により形成された巻線３のセクション間の隙間を水平冷却路５ｃとしている。

閉塞板４−１は、内側絶縁筒１から外周方向にＰセクションとＱセクションとの間に設置され、内側垂直冷却路５ａを閉塞し、外側垂直冷却路５ｂを開放している。

閉塞板４−２は、外側絶縁筒２から内周方向にＬセクションとＭセクションとの間に設置され、内側垂直冷却路５ａを開放し、外側垂直冷却路５ｂを閉塞している。

閉塞板４−３は、内側絶縁筒１から外周方向にＨセクションとＩセクションとの間に設置され、内側垂直冷却路５ａを閉塞し、外側垂直冷却路５ｂを開放している。

閉塞板４−４は、外側絶縁筒２から内周方向にＤセクションとＥセクションとの間に設置され、内側垂直冷却路５ａを開放し、外側垂直冷却路５ｂを閉塞している。

また、冷媒の流れる方向を実線矢印にて示している。閉塞板４−１と外側絶縁筒２との隙間からＭ〜Ｐセクションに流れ込んだ冷媒は、各セクション間の水平冷却路５ｃを通り、外周側から内周側に流れる。その後、閉塞板４−２と内側絶縁筒１との隙間からＩ〜Ｌセクションに流れ込み、各セクション間の水平冷却路５ｃを通り、内周側から外周側に流れる。さらに、閉塞板４−３と外側絶縁筒２との隙間からＥ〜Ｈセクションに流れ込み、各セクション間の水平冷却路５ｃを通り、外周側から内周側に流れる。

図４におけるＸ−Ｘ断面図を図５に示す。上述したように、内側絶縁筒１、外側絶縁筒２、および巻線３は、同心軸にて形成されており、巻線３のセクションは水平間隔片６により隙間を確保している。この水平間隔片６は、ここでは３０度間隔にて設置され、１周につき１２個設置している。垂直間隔片７は、水平間隔片６と接続し、内側絶縁筒１と巻線３との隙間、外側絶縁筒２と巻線３との隙間を確保している。

上述した構成を備えることによって、冷媒を内周側から外周側、外周側から内周側へと交互に流すことが可能となり、巻線３を冷却していた。しかし、巻線３の周方向の長さが長く、巻線３の中央部における冷却性能が悪いという課題があった。

上述した課題に対して、冷却性能の向上を図った静止誘導電器として、巻線の中央部に垂直冷却路を設ける方法も提案されている。この巻線の中央部に垂直冷却路を設けた静止誘導電器の構成を図６に示す。

図６に示す静止誘導電器の構成が図４に示す静止誘導電器の構成と異なる点は、巻線３を周方向に２分割し、中央部に中央垂直冷却路５ｄを設けた点である。ここでは、巻線３をＡ〜Ｔセクションとａ〜ｔセクションとに分割している。さらに、巻線３を分割するに伴い、閉塞板４−１〜４−４の構造を変更している。

閉塞板４−１は、外側絶縁筒２から内周方向にｐセクションとｑセクションとの間に設置され、さらにＰセクションとＱセクションとの間にも解離した閉塞板４−１を設置している。すなわち、閉塞板４−１は、内側垂直冷却路５ａを開放し、外側垂直冷却路５ｂを閉塞し、中央垂直冷却路５ｄを開放している。

閉塞板４−２は、ＬセクションとＭセクションとの間からｌセクションとｍセクションとの間に設置され、中央垂直冷却路５ｄを閉塞している。

閉塞板４−３は、内側絶縁筒１から外周方向にＨセクションとＩセクションとの間に設置され、さらにｈセクションとｉセクションとの間にも解離した閉塞板４−３を設置している。すなわち、閉塞板４−３は、内側垂直冷却路５ａを開放し、外側垂直冷却路５ｂを閉塞し、中央垂直冷却路５ｄを開放している。

閉塞板４−４は、ＤセクションとＥセクションとの間からｄセクションとｅセクションとの間に設置され、中央垂直冷却路５ｄを閉塞している。

上述した構成を備えることによって、Ｑセクションとｑセクションとの間の中央垂直冷却路５ｄを通った冷媒は、ｍ〜ｐセクション間の水平冷却路５ｃを外周方向に流れる。その後、閉塞板４−２、４−３、４−４と外側絶縁筒２との間の垂直冷却路５ｂから上方向に流れる。

また、閉塞板４−２と内側絶縁筒１との間の垂直冷却路５ａからＩ〜Ｌセクションに流れ込んだ冷媒は、各セクション間の水平冷却路５ｃを外周方向に流れる。さらに、閉塞板４−３の中央部の中央垂直冷却路５ｄを通り、Ｅ〜Ｈセクションに流れ込み、各セクション間の水平冷却路５ｃを内周方向に流れ、閉塞板４−４と内側絶縁筒１との間の垂直冷却路５ａから上方向に流れる。

本構成によれば、巻線３の中央部は中央垂直冷却路５ｄが設けられているため、冷却性能は向上するが、Ｍ〜Ｐセクション、ｉ〜ｌセクション、およびｅ〜ｈセクションにおける水平冷却路５ｃを通る冷媒量が少なく、冷却性能に劣るという課題がある。

特開昭６１−１５０３０８号公報

本発明の実施形態は、水平冷却路を通る冷媒量を増加させ、冷却性能の優れた静止誘導電器を提供することを目的とする。

本発明の実施形態における静止誘導電器は、絶縁材料で筒型に形成された内側絶縁筒と、絶縁材料で筒型に形成され、前記内側絶縁筒を覆う外側絶縁筒と、前記内側絶縁筒と前記外側絶縁筒との間に巻き回され、周方向に２分割され、上下方向に複数のセクションに分割された巻線と、前記巻線のセクション間に挿入され、前記巻線と前記内側絶縁筒との間の内側垂直冷却路、および前記巻線と前記外側絶縁筒との間の外側垂直冷却路を閉塞する第１の閉塞板と、前記巻線のセクション間に挿入され、周方向に２分割された前記巻線の間の中央垂直冷却路を閉塞する第２の閉塞板とを有し、前記第１の閉塞板と隣接するセクションのうち下側に設置されたセクションと前記第１の閉塞板との間隔である第１の間隔は、前記第１の閉塞板および前記第２の閉塞板が挿入されていないセクション間の間隔である第２の間隔より広く、前記第２の間隔の３倍以下あり、前記第２の閉塞板と隣接するセクションのうち下側に設置されたセクションと前記第２の閉塞板との間隔である第３の間隔は、前記第２の間隔より広く、前記第２の間隔の３倍以下ある。

第１の実施形態における静止誘導電器の構成を示す図。 第２の実施形態における静止誘導電器の構成を示す図。 第３の実施形態における静止誘導電器の構成を示す図。 従来の静止誘導電器の構成を示す図。 従来の静止誘導電器の構成を示す断面図。 従来の静止誘導電器の構成を示す図。

本実施形態に係る静止誘導電器について図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態の静止誘導電器の構成について図１を用いて説明する。図１は、静止誘導電器の断面図である。ここで、中心軸の始点を下側、終点を上側とし、周方向軸の始点を内周側、終点を外周側としている。また、図１では図示しないが、中心軸を対称に対向側にも同様の構成をそなえる。

本実施形態の静止誘導電器は、内側絶縁筒１、外側絶縁筒２、巻線３、閉塞板４−１〜４−４を備える。内側絶縁筒１は、中心軸を中心として円筒形状に形成される。外側絶縁筒２は、内側絶縁筒１の外周側に中心軸を中心として円筒形状に形成される。巻線３は、内側絶縁筒１の外周側に中心軸を中心に巻き回され、周方向に２分割されている。さらに、上下方向にはＡ〜Ｔセクション、ａ〜ｔセクションに分かれている。

これらのセクション同士は、図示しない水平間隔片により隙間が確保されて固定されている。また、内側絶縁筒１と巻線３との隙間、外側絶縁筒２と巻線３との隙間は、夫々図示しない垂直間隔片により確保されて固定されている。

内側絶縁筒１と巻線３との上下方向の隙間を内側垂直冷却路５ａ、外側絶縁筒２と巻線３との上下方向の隙間を外側垂直冷却路５ｂ、周方向に２分割された巻線３間の隙間を中央垂直冷却路５ｄとしている。さらに、図示しない水平間隔片により形成された巻線３のセクション間の隙間を水平冷却路５ｃとしている。

閉塞板４−１は、内側絶縁筒１から外周方向にＰセクションとＱセクションとの間と、外側絶縁筒２から内周方向にｐセクションとｑセクションとの間に設置している。すなわち、内側垂直冷却路５ａおよび外側垂直冷却路５ｂを閉塞し、中央垂直冷却路５ｄを開放している。

閉塞板４−２は、ＬセクションとＭセクションとの間からｌセクションとｍセクションとの間に設置され、中央垂直冷却路５ｄを閉塞している。

閉塞板４−３は、閉塞板４−１と同様に内側絶縁筒１から外周方向にＨセクションとＩセクションとの間と、外側絶縁筒２から内周方向にｈセクションとｉセクションとの間に設置している。すなわち、内側垂直冷却路５ａおよび外側垂直冷却路５ｂを閉塞し、中央垂直冷却路５ｄを開放している。

閉塞板４−４は、閉塞板４−２と同様に、ＤセクションとＥセクションとの間からｄセクションとｅセクションとの間に設置され、中央垂直冷却路５ｄを閉塞している。

また、冷媒の流れる方向を実線矢印にて示している。閉塞板４−１の中央部に形成された中央垂直冷却路５ｄからＭ〜Ｐセクション、およびｍ〜ｐセクションに流れ込んだ冷媒は、各セクション間の水平冷却路５ｃを内周方向および外周方向に流れる。その後、閉塞板４−２と内側絶縁筒１との隙間の内側垂直冷却路５ａと、閉塞板４−２と外側絶縁筒２との隙間の外側垂直冷却路５ｂからＩ〜Ｌセクション、およびｉ〜ｌセクションに流れ込んだ冷媒は、各セクション間の水平冷却路５ｃを内周方向および外周方向に流れる。

さらに、閉塞板４−３の中央部に形成された中央垂直冷却路５ｄからＥ〜Ｈセクション、およびｅ〜ｈセクションに流れ込んだ冷媒は、各セクションの水平冷却路５ｃを内周方向および外周方向に流れる。その後は、内側垂直冷却路５ａおよび外側垂直冷却路５ｂと通り、上方向に流れる。

本実施形態によれば、巻線３を周方向に２分割することによって、巻線３の中央部の冷却性能は向上している。さらに、水平冷却路５ｃを通る冷媒量が多いため、各セクション全体における冷却性能が向上している。また、各セクション全体の冷却性能が向上するため、最も温度上昇が大きい巻線３の上部と、最も温度上昇が小さい巻線３の上下方向中央部との温度差が小さくなる。

なお、本実施形態では、閉塞板４−１〜４−４同士の間隔は、４セクションとしているが、数値を限定するものではなく、１つの巻線３の中に閉塞板４−１および閉塞板４−２の２つの閉塞板を備えることによって、上述した効果を実現できる。

また、最も温度上昇が大きい巻線３の上部、および、中央部より発熱量の大きい下部における閉塞板４−１〜４−４同士の間隔を、巻線３の上下方向中央部における閉塞板４−１〜４−４同士の間隔より小さくすることも可能である。つまり、巻線３の上部および下部の閉塞板４−１〜４−４の間隔を５〜１０セクション、巻線３の上下方向中央部における閉塞板４−１〜４−４の間隔を１１〜２０セクションとすることができる。このように巻線３の上下方向の場所に応じて、閉塞板４−１〜４−４の間隔を変更することによって、さらに巻線３の最上部および最下部と、上下方向中央部との温度差が小さくなる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の静止誘導電器の構成について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、本実施形態の静止誘導電器における閉塞板４−１の構成を示す断面図である。図２（ｂ）は、本実施形態の静止誘導電器における閉塞板４−２の構成を示す断面図である。第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

本実施形態の構成が第１の実施形態の構成と異なる点は、閉塞板４−１、４−２と、その下側に設置されたセクションとの間に形成された水平冷却路５ｃの間隔を、閉塞板４−１、４−２を挿入しないセクション間に形成された水平冷却路５ｃの間隔より広くしている点である。

すなわち、図２（ａ）では、閉塞板４−１が挿入されていないセクション間の水平冷却路５ｃの間隔Ｌ０に比べ、閉塞板４−１とＱセクションとの水平冷却路５ｃの間隔Ｌ１が広くなるように構成している。同様に、図２（ｂ）においても、閉塞板４−２が挿入されていないセクション間の水平冷却路５ｃの間隔Ｌ０に比べ、閉塞板４−２とＭセクション間の水平冷却路５ｃの間隔Ｌ１が広くなるように構成している。ここでのＬ１は、下記の（１）式を満たすように構成している。

Ｌ０＜Ｌ１≦３Ｌ０ ・・・（１）式
つまり、Ｌ１は、Ｌ０より広く、３倍のＬ０以下であることを示している。

上述した構成を備えることによって、第１の実施形態の効果に加え、閉塞板４−１とＱセクションとの間の水平冷却路５ｃ、および閉塞板４−２とＭセクションとの間の水平冷却路５ｃを流れる冷媒量が増加する。そのため、冷媒を循環させるポンプまたはブロア等の冷媒循環手段を備えない自冷式の静止誘導電器に本実施形態を適用することによって、閉塞板４−１とＱセクションとの間の水平冷却路５ｃ、および閉塞板４−２とＭセクションとの間の水平冷却路５ｃにおける冷媒の滞留を防止することが可能である。

（第３の実施形態）
第３の実施形態の静止誘導電器の構成について図３を用いて説明する。図３（ａ）は、本実施形態の静止誘導電器における閉塞板４−１の構成を示す断面図である。図３（ｂ）は、本実施形態の静止誘導電器における閉塞板４−２の構成を示す断面図である。第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

本実施形態の構成が第１の実施形態の構成と異なる点は、閉塞板４−１、４−２と、その下側に設置されたセクションとの間に形成された水平冷却路５ｃの間隔を、閉塞板４−１、４−２を挿入しないセクション間に形成された水平冷却路５ｃの間隔より狭くしている点である。

すなわち、図３（ａ）では、閉塞板４−１が挿入されていないセクション間の水平冷却路５ｃの間隔Ｌ０に比べ、閉塞板４−１とＱセクションとの水平冷却路５ｃの間隔Ｌ１が狭くなるように構成している。同様に、図３（ｂ）においても、閉塞板４−２が挿入されていないセクション間の水平冷却路５ｃの間隔Ｌ０に比べ、閉塞板４−２とＭセクション間の水平冷却路５ｃの間隔Ｌ１が狭くなるように構成している。ここでのＬ１は、下記の（２）式を満たすように構成している。

０．３Ｌ０≦Ｌ１＜Ｌ０ ・・・（２）式
つまり、Ｌ１は、Ｌ０の０．３倍より広く、Ｌ０より狭いことを示している。

上述した構成を備えることによって、第１の実施形態の効果に加え、閉塞板４−１とＱセクションとの間の水平冷却路５ｃ、および閉塞板４−２とＭセクションとの間の水平冷却路５ｃを流れる冷媒量が減少する。すなわち、冷媒を循環させるポンプまたはブロア等の冷媒循環手段を備える送冷媒式の静止誘導電器に本実施形態を適用することによって、閉塞板４−１とＱセクションとの間の水平冷却路５ｃ、閉塞板４−２とＭセクションとの間の水平冷却路５ｃに冷媒が集中することを抑制することが可能となる。

つまり、図３（ａ）ではＱセクションとＲセクションとの間の水平冷却路５ｃ、およびｑセクションとｒセクションとの間の水平冷却路５ｃを流れる冷媒量が増加する。図３（ｂ）ではＭセクションとＮセクションとの間の水平冷却路５ｃ、およびｍセクションとｒセクションとの間の水平冷却路５ｃを流れる冷媒量が増加する。そのため、巻線３全体の冷却性能を向上させることが可能となる。

本発明に係る実施形態によれば、水平冷却路を通る冷媒量を増加させ、冷却性能の優れた静止誘導電器を提供することが可能となる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…内側絶縁筒
２…外側絶縁筒
３…巻線
４−１〜４−４…閉塞板
５ａ…内側垂直冷却路
５ｂ…外側垂直冷却路
５ｃ…水平冷却路
５ｄ…中央垂直冷却路
６…水平間隔片
７…垂直間隔片

Claims (3)

1. 冷媒循環手段を備えない自冷式の静止誘導電器において、
   絶縁材料で筒型に形成された内側絶縁筒と、
   絶縁材料で筒型に形成され、前記内側絶縁筒を覆う外側絶縁筒と、
   前記内側絶縁筒と前記外側絶縁筒との間に巻き回され、周方向に２分割され、上下方向に複数のセクションに分割された巻線と、
   前記巻線のセクション間に挿入され、前記巻線と前記内側絶縁筒との間の内側垂直冷却路、および前記巻線と前記外側絶縁筒との間の外側垂直冷却路を閉塞する第１の閉塞板と、
   前記巻線のセクション間に挿入され、周方向に２分割された前記巻線の間の中央垂直冷却路を閉塞する第２の閉塞板と
   を有し、
   前記第１の閉塞板と隣接するセクションのうち下側に設置されたセクションと前記第１の閉塞板との間隔である第１の間隔は、前記第１の閉塞板および前記第２の閉塞板が挿入されていないセクション間の間隔である第２の間隔より広く、前記第２の間隔の３倍以下あり、
   前記第２の閉塞板と隣接するセクションのうち下側に設置されたセクションと前記第２の閉塞板との間隔である第３の間隔は、前記第２の間隔より広く、前記第２の間隔の３倍以下ある静止誘導電器。
2. 冷媒循環手段を備える送冷媒式の静止誘導電器において、
   絶縁材料で筒型に形成された内側絶縁筒と、
   絶縁材料で筒型に形成され、前記内側絶縁筒を覆う外側絶縁筒と、
   前記内側絶縁筒と前記外側絶縁筒との間に巻き回され、周方向に２分割され、上下方向に複数のセクションに分割された巻線と、
   前記巻線のセクション間に挿入され、前記巻線と前記内側絶縁筒との間の内側垂直冷却路、および前記巻線と前記外側絶縁筒との間の外側垂直冷却路を閉塞する第１の閉塞板と、
   前記巻線のセクション間に挿入され、周方向に２分割された前記巻線の間の中央垂直冷却路を閉塞する第２の閉塞板と
   を有し、
   前記第１の閉塞板と隣接するセクションのうち下側に設置されたセクションと前記第１の閉塞板との間隔である第１の間隔は、前記第１の閉塞板および前記第２の閉塞板が挿入されていないセクション間の間隔である第２の間隔の０．３倍以上であり、前記第２の間隔より狭く、
   前記第２の閉塞板と隣接するセクションのうち下側に設置されたセクションと前記第２の閉塞板との間隔である第３の間隔は、前記第２の間隔の０．３倍以上であり、前記第２の間隔より狭い静止誘導電器。
3. 前記巻線の上端部または下端部での、前記第１の閉塞板と前記第２の閉塞板との間隔は、前記巻線の上下方向中央部での、前記第１の閉塞板と前記第２の閉塞板との間隔より小さい請求項１または請求項２に記載の静止誘導電器。

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