JP2000269048A - 静止誘導電器巻線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＣシールド導体を用いた耐衝撃電圧特性改
善方法では、コイル内部の発生電圧抑制効果が十分では
なかったが、これを改善する静止誘導電器巻線の提供に
ある。 【解決手段】 ＣＣシールド導体２１とは別にコイル１
の内部に内部シールド導体３１を挿入し、同様に隣接す
るコイル２の内部に内部シールド導体３２を挿入して、
この両内部シールド導体を接続することにより、巻線内
の隣接コイル間を静電結合させ、コイル間の等価直列静
電容量を増加させる。このコイル間の等価直列静電容量
の増加により、コイル内部に発生する差電圧が抑制され
て静止誘導電器の耐衝撃電圧特性が向上し、静止誘導電
器の小型化、軽量化を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静止誘導電器巻線
に係り、特に、電力用に用いられる衝撃電圧特性を改良
した信頼度の高い静止誘導電器巻線に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力用変圧器の信頼性に関わる重要な特
性として、雷などのサージに対する衝撃電圧特性があ
る。これは高周波成分を含んだ単極性のサージ電圧が侵
入してきた時の変圧器内部の過渡特性、いわゆる電位振
動特性であり、この特性が悪いと変圧器内部に過電圧が
発生し、場合によっては破壊に至ることもある。

【０００３】変圧器の電位振動特性改善方法としては、
従来巻線の巻回構造を変えて巻線の直列静電容量を増す
ことが一般的であり、素線導体を入組んで巻回するイン
ターリーブ巻線や、複数段離れたコイル間を静電結合さ
せるシールド導体をコイル内に巻込んだいわゆるＣＣ
（コンデンサカップリング）シールド巻線などがよく用
いられている。

【０００４】後者のＣＣシールド巻線は、図３に示した
ようにコイル１内のコイル導体１１とともに巻き込まれ
たＣＣシールド導体２１と複数段離れた他のコイル４内
に巻き込まれたＣＣシールド導体２２とを接続すること
により、離れた位置にあるコイル１、コイル４間を静電
結合させて等価的に各コイルの直列静電容量を増加させ
るもので、コイル内ターン数が少なくても高い効果が得
られ、ＣＣシールド導体の巻き込み回数の調整によって
電位振動特性の最適化が図れる、といった利点がある。

【０００５】この種のシールド導体による衝撃電圧特性
改善方法としては、例えば特開昭４９−９６２２等が挙
げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記ＣＣシールド巻線
やインターリーブ巻線等の従来技術は、巻線全体として
の衝撃電圧特性を改善し変圧器の信頼性を向上させる有
効手段ではあるが、各コイル内部の電位振動については
考慮されていない。そのため最近、発変電所内の断路器
の開閉による振動性高周波サージ、いわゆる断路器サー
ジによってコイル内部に過電圧が発生する可能性が指摘
されている。

【０００７】また、上記ＣＣシールド巻線は、シールド
導体が存在するため、電力変換に有効な導体の占める割
合、いわゆる巻線の占積率が低下し、変圧器の小型化、
軽量化を図る際の問題点の一つともなっていた。

【０００８】本発明の目的は、各コイル内部における過
電圧の発生を抑制し、また、衝撃電圧特性を低下させる
ことなく占積率を向上させることにより、変圧器の小型
化、軽量化を可能とすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、従来のＣＣ
シールド巻線を施したコイル内に、隣接コイル間を静電
結合させる内部シールド導体を挿入してコイルの等価直
列静電容量を増加させたことによって達成される。

【００１０】上記手段によると、隣接するコイルの内部
に巻き込んだ両内部シールド導体を接続し静電結合させ
ることにより隣接コイル間の等価直列静電容量を増加さ
せる。これによりコイル内部のコイル間に発生する差電
圧を小さくすることができ、コイル内部の耐衝撃電圧特
性を向上できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態の変圧
器巻線で、円板巻線の一部分を抜き出し、その断面を簡
略化して示した模式図である。同図１において、コイル
１を構成するコイル導体１１はＣＣシールド導体２１を
巻き込んで巻かれており、該ＣＣシールド導体２１は、
４つ離れたコイル４に巻き込まれたＣＣシールド導体２
２と接続されている。

【００１２】本実施形態の特徴は、該ＣＣシールド導体
２１とは別にコイル１の内部に内部シールド導体３１を
巻き込み挿入する。同様に隣接するコイル２の内部にも
内部シールド導体３２を挿入し、この両内部シールド導
体３１と３２とを接続することにより、円板巻線内の隣
接するコイル１とコイル２とを静電結合させた点にあ
る。

【００１３】通常、コイル内部のコイル内径側のコイル
間４２に発生する差電圧は、ＣＣシールド導体２１が挿
入されているコイル外径側のコイル間４１における差電
圧よりも大きい電圧が発生し、また、コイルを構成する
導体ターン数の増加と共に増大する図２は、コイル間４
２の発生差電圧と、コイル間４１の発生差電圧との比率
を、コイル内ターン数を横軸にとって示したものであ
る。

【００１４】そこで、図１のような構成にして内部シー
ルド導体３１，３２を挿入することにより、隣接コイル
１，２間の等価直列静電容量が増加し、コイル内部のコ
イル間４２に発生する差電圧を、内部シールドを挿入し
ない場合に比べて小さくすることができ、ＣＣシールド
のみを挿入した場合よりも耐衝撃電圧特性を向上でき
る。

【００１５】また、ＣＣシールド導体２１は静電結合さ
せた２つのコイル１，４の中間電位となるため、コイル
導体１１とＣＣシールド導体２１との間には、静電結合
させたコイル間差電圧の１／２の差電圧が発生する。す
なわち、図示において、コイル間４１の差電圧と同程度
の差電圧が発生することになる。従ってＣＣシールド導
体２１の絶縁被覆は、コイル導体１１の絶縁被覆の２倍
前後の厚さにする必要があり、これが巻線の占積率の低
下を招く要因となっている。

【００１６】それに対して内部シールド導体３１とコイ
ル導体１２との間にはコイル間４１の差電圧の１／２程
度の差電圧しか発生しないため、内部シールド導体３１
の絶縁被覆は、ＣＣシールド導体２１の絶縁被覆よりも
薄くすることができる。そのため巻線の占積率をあまり
低下させることなく内部シールドを適用することができ
る。

【００１７】従って内部シールド導体を挿入した分、Ｃ
Ｃシールド導体の巻き込みターン数を減らせば、コイル
内部のコイル間差電圧を抑制して耐衝撃電圧特性を向上
させるとともに、さらに巻線の占積率を従来よりも向上
させることができる。

【００１８】内部シールド導体３１の挿入位置は、ＣＣ
シールド導体２１の挿入位置と最内径側コイル導体１３
との間のどの位置でも効果は得られるが、望ましくはそ
の中間付近の大きなコイル間差電圧が発生する位置に挿
入するのが良い。図示のコイル内径側に電線渡り部があ
る場合は、その渡り部付近の大きなコイル間差電圧が発
生する部位に挿入するとよい。

【００１９】なお、本実施形態においては内部シールド
導体３１を１ターン挿入しているが、１ターン以上ある
いは１ターン未満の内部シールド導体を挿入することも
可能である。また、本実施形態においては内部シールド
導体３１と内部シールド導体３２のコイル内挿入位置は
同じであるが、異なる位置に挿入された内部シールド導
体同士を接続しても同様の効果が得られる。

【００２０】また、本実施形態においては４つ離れたコ
イル間がＣＣシールドで静電結合されている例を用いて
説明したが、６つ離れたコイル間がＣＣシールドにより
静電結合された場合や、あるいはＣＣシールド導体の一
部がコイル導体と接続されている場合についても同様
に、内部シールド導体挿入により耐衝撃電圧特性を向上
させることができる。

【００２１】図４は、本発明の他の実施形態を示す。本
実施形態の特徴は、コイル間４３を挟んで隣接するコイ
ル２とコイル３とを、内部シールド導体３３と内部シー
ルド導体３４によって静電結合した点にある。その他の
構成は図１に示した実施形態と同様である。

【００２２】コイル間４３には、コイル外径側に電線渡
り部があり、それと反対のコイル内径側であるから、図
１の電線渡り部のあるコイル間４２以上に大きな差電圧
が発生するが、このように内部シールド導体３３と３４
で静電結合した構成とすることにより、コイル２とコイ
ル３の間の等価直列静電容量が増加し、コイル間４３に
発生する差電圧を抑制することができる。

【００２３】本実施形態における内部シールド導体３
３、３４の挿入位置は、図１に示した実施形態と同様
に、ＣＣシールド導体２３の挿入位置と最内径側コイル
導体１４との間であればよいのであるが、望ましくはコ
イル内径側の大きな差電圧が発生するコイル間４３付近
が効果的である。

【００２４】図５は、本発明のさらに他の実施形態を示
す。本実施形態の特徴は、隣接するコイル１とコイル２
とを内部シールド導体３１と内部シールド導体３２によ
って静電結合させると共に、内部シールド導体３３と内
部シールド導体３４によってコイル２とコイル３とを静
電結合させた点にある。その他の構成は、図１あるいは
図４に示した実施形態と同様である。

【００２５】このように隣接する全てのコイル間をコイ
ル内径側で静電結合させた構成とすることにより、コイ
ル間４２とコイル間４３の発生差電圧をより効果的に抑
制することができる。

【００２６】以上、幾つかの実施形態を用いて本発明を
説明してきたが、これら複数の実施形態の組み合わせも
また可能である。また、各実施形態では円板巻線を対象
として説明したが、円筒巻線やヘリカル巻線等、他の巻
回構造の変圧器巻線、変流器、リアクトル等にも適用可
能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した本発明の静止誘導電器巻線
によれば、コイル内部に発生するコイル間差電圧を抑制
して耐衝撃電圧特性を向上させ、さらに巻線の占積率を
向上させることができる。従って、静止誘導電器の信頼
性を向上させ、小型化、軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における変圧器巻線の断面
を示す模式図である。

【図２】本発明の一実施形態におけるコイル内部に発生
する差電圧抑制効果を示す特性図である。

【図３】従来の、ＣＣシールド導体を用いて耐衝撃電圧
特性を向上させた変圧器巻線の構造を示す模式図であ
る。

【図４】本発明の他の実施形態における変圧器巻線の断
面を示す模式図である。

【図５】本発明のさらに他の実施形態における変圧器巻
線の断面を示す模式図である。

【符号の説明】

１、２、３、４・・・コイル、１１、１２、１３、１４
・・・コイル導体、２１、２２、２３・・・ＣＣシール
ド導体、３１、３２、３３、３４・・・内部シールド導
体、４１、４２、４３・・・コイル間差電圧発生部位。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数段離れたコイル間をコイル内に挿入
   したシールド導体を介して静電結合させ耐衝撃電圧特性
   を改善した静止誘導電器巻線において、前記シールド導
   体とは別に隣接コイル間を静電結合させる内部シールド
   導体をコイル内に挿入したことを特徴とする静止誘導電
   器巻線。
2. 【請求項２】 上記隣接コイル間を静電結合させる内部
   シールド導体の絶縁被覆厚さを、上記複数段離れたコイ
   ル間を静電結合させるシールド導体の絶縁被覆厚さより
   も薄くしたことを特徴とする請求項１記載の静止誘導電
   器巻線。
3. 【請求項３】 上記隣接コイル間を静電結合させる内部
   シールド導体の挿入位置を、コイル内径側の大きなコイ
   ル間差電位が発生する部位としたことを特徴とする請求
   項１または２記載の静止誘導電器巻線。
4. 【請求項４】 上記隣接コイル間を静電結合させる内部
   シールド導体の挿入位置を、コイル内径側の電線渡り部
   付近の大きなコイル間差電位が発生する部位としたこと
   を特徴とする請求項１または２または３記載の静止誘導
   電器巻線。
5. 【請求項５】 上記隣接コイル間を静電結合させる内部
   シールド導体の挿入位置を、コイル外径側電線渡り部と
   反対のコイル内径側の大きなコイル間差電位が発生する
   部位としたことを特徴とする請求項１または２または３
   記載の静止誘導電器巻線。