JP2001143944A

JP2001143944A - ガス絶縁静止誘導電器

Info

Publication number: JP2001143944A
Application number: JP32501699A
Authority: JP
Inventors: Takashi Iga; 尚伊賀; Sadao Furukawa; 貞夫古川; Keimei Kojima; 啓明小島; Hiroshi Miyao; 博宮尾; Hiroyuki Fujita; 裕幸藤田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】巻線占積率が高く、かつ巻線の直列静電容量が
大きく衝撃電圧に対する絶縁信頼性に優れた静止誘導電
器を提供する。【解決手段】平角素線４を転位して形成させる凹部に可
塑性絶縁物６を充填して断面を略矩形に成形した矩形転
位電線１を用いて、シールド線２を巻き込んで円板コイ
ル３を構成する。巻線を巻き上げた後の乾燥工程で、可
塑性絶縁物６を加熱硬化させる。【効果】転位電線１とシールド線２の間と、隣り合う転
位電線１の間の静電容量が大きくなるので、シールド線
の巻き込み長さが短くても、巻線全体の直列静電容量が
大きくなり、巻線占積率が高く、かつ衝撃電圧に対する
絶縁信頼性に優れた静止誘導電器を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は変圧器やリアクトル
等の静止誘導電器に係わり、特に、転位電線を用いた大
容量のガス絶縁静止誘導電器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市部の地下変電所や屋内変電所
に設置される電力用変圧器やリアクトル等の静止誘導電
器の不燃化が推進され、六フッ素硫黄（ＳＦ６）ガスを
絶縁及び冷却媒体とするガス絶縁変圧器の高電圧化・大
容量化が進んでいる。

【０００３】ガス絶縁変圧器は、絶縁物の材質を除けば
基本的な構成は油入変圧器と同じであり、雷サージ等の
急峻な過電圧の変圧器巻線端子への侵入に対して、油入
変圧器で一般的に採用されている、巻線の直列静電容量
を増大させて電位分布を改善する種々の巻線方式が適用
できる。

【０００４】巻線の直列静電容量を増加させる方式とし
て、インターリーブ巻線（またはハイセルキャップ巻
線）がよく知られている。この巻線は、円板コイル2枚
からなる双成コイルを数十個製作してから順次接続して
巻線を製作する必要があるので、一般に接続の容易な平
角線を用いることが多く、比較的容量の小さい巻線に適
している。ガス絶縁変圧器で一般的な100MVA級以下程度
の中・小容量器でも、高圧巻線を平角線を用いたインタ
ーリーブ巻線とすることが多い。

【０００５】一方、大容量の油入変圧器では、図５にそ
の概略構造を示したCCシールド巻線と呼ばれる方式もよ
く用いられている。同図において、２３は負荷電流が通
ずる導体であり、２は負荷電流を流さないシールド線で
ある。導体２３を巻回した円板コイル３の外周側のター
ン間にシールド線２が２ターン巻き込まれている。シー
ルド線２は最初の接続点P以外は導体２３と無接続であ
り、その両端は離れた位置の円板コイルに巻き込まれて
いるので、浮遊電位となっている。これにより、円板コ
イル間の直列静電容量を等価的に大きくしている。巻線
の直列静電容量は、シールド線の巻き込み回数を線路端
の円板コイルから徐々に少なくすることで最適に調整で
きるので、衝撃電圧が侵入した時の巻線の電位分布が均
等になり、絶縁耐力の高い巻線とすることができる。こ
こで、導体２３は、図６に示すように、エナメルで被覆
された奇数本の平角素線４を転位させたより線導体５に
絶縁テープを巻回した絶縁被覆７を施した転位電線であ
る。同図から分かるように、転位電線のより線導体に
は、素線の転位のために、周期的に変化する凹凸があ
る。転位電線は、平角線やその多導体で構成するよりも
巻線の漂遊損低減や占積率向上の点で有利である。

【０００６】ところで、上述のようにガス絶縁変圧器の
適用範囲が拡大し、275kV300MVA級の大容量器も実用化
されているが、この容量レベルになると平角線を用いた
インターリーブ巻線より転位電線を用いたCCシールド巻
線とした方が、巻線の漂遊損低減や占積率向上の観点か
ら有利である。しかし、CCシールド巻線をガス絶縁変圧
器に適用しようとすると、以下に述べるような問題が生
じる。

【０００７】図７は、図５に示したCCシールド巻線にお
いて、導体に転位電線を用いた場合の円板コイルの断面
を示したものである。同図において、１８ａから１８ｅ
は５ターン巻回された転位電線であり、２ａ、２ｂは外
周側に２ターン巻き込まれたシールド線である。図６に
示したように、転位電線のより線導体は奇数本の平角素
線を転位させているため、シールド線と接触する面は周
期的に変化する凸型になる。そのため、図７の転位電線
１８とシールド線２の間の空隙２４、転位電線内の空隙
２２ができる。油入変圧器の場合には、転位電線１８と
シールド線２の絶縁被覆(油浸紙)７、及び９の比誘電率
が約3.5であり、空隙２４、２２は比誘電率が約2.2の油
で充填されるので、転位電線１８とシールド線２との間
の静電容量はある程度大きくできる。しかし、ガス絶縁
変圧器では、空隙２４、２２には比誘電率が1のガスが
充填されるので、転位電線１８とシールド線２の絶縁被
覆（プラスチックフィルム）７、及び９の比誘電率約３
に比べて小さく、転位電線１８とシールド線２の間の静
電容量が油入変圧器と比べて小さくなり、巻線の直列静
電容量を増加させる効果が少ない。そのため、シールド
線の巻き込み長さを長くしなければならず、巻線占積率
が低下するという問題があった。

【０００８】この問題に対して、シールド線の導体を、
軟らかい中空導体、または導電性エラストマ、または発
泡性プラスチックを充填した導電性プラスチックチュー
ブとして転位電線に押圧着することにより、凸部に合わ
せて変形・密着させて静電容量を増加させる考案が特開
平9−17658号公報に開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、ガス絶縁変圧器において転位電線とシールド線の間
の直列静電容量の低下をある程度補償する効果がある
が、図７から容易に想像されるように、この方法では転
位電線１８とシールド線２の間の空隙２４をなくすこと
ができたとしても転位電線１８内部の空隙２２は残る。
そして、比誘電率の小さいこの空隙２２と電線の被覆
７、及び９の静電容量が直列接続されているので、合成
静電容量は空隙２２の影響であまり大きくならない。す
なわち、上記従来技術では、転位電線内部の空隙による
静電容量低下が考慮されておらず、巻線の直列静電容量
を増大させる効果が十分でないという問題があった。

【００１０】また、一般にシールド線を巻き込む範囲は
円板コイルを数十段積み重ねた巻線スタックの１／３ほ
どにすぎず、巻線の直列静電容量を増加させるために
は、巻線全体にわたって円板コイル内の転位電線のター
ン間静電容量を増加させることも効果的である。しか
し、上記従来技術では、図７のターン間の間隙２５によ
る転位電線のターン間静電容量の低下とその補償手段に
ついては考慮されていなかった。

【００１１】さらに、上記従来技術では、転位電線の凹
凸に合わせて容易に変形するよう、シールド線の導体を
中空導体、導電性エラストマ、または導電性プラスチッ
クチューブで構成している。しかし、容易に変形する中
空導体とするには導体を薄くせざるを得ず、巻線にイン
パルス電圧が侵入した時にシールド線に流れる充電電流
による発熱でシールド線の導体自身や絶縁被覆が損傷す
る恐れがある。シールド線表面は巻線内で最も電界が厳
しくなる部位であり、その損傷は最悪の場合巻線の絶縁
破壊につながる可能性があるので、シールド線の信頼性
については十分配慮する必要がある。また、導電性エラ
ストマや導電性プラスチックチューブは導電率が低く、
大きな充電電流を流すシールド線として十分機能しない
可能性がある。また、シールド線をコイルに巻込みなが
ら進める巻線作業ではシールド線を一定の張力で引っ張
る必要があるが、これらは機械的な強度が劣るので作業
中に断線する恐れがある。すなわち、上記従来技術で
は、シールド線に流れる充電電流によるシールド線の劣
化や、シールド線自体の機械的強度が十分考慮されてい
なかった。

【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みなされたもの
であって、転位電線とシールド線の間及び転位電線間の
静電容量を増大させて、巻線の直列静電容量が大きく衝
撃電圧に対する絶縁信頼性に優れた静止誘導電器を提供
することを目的とする。

【００１３】また、本発明の他の目的は、充電電流によ
る劣化がほとんどなく、機械的強度に優れ、かつ転位電
線との間の静電容量が大きいシールド線を備えた、衝撃
電圧に対する絶縁信頼性に優れた静止誘導電器を提供す
ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、より線導体の転位によって形成される凹部と絶縁被
覆の間に可塑性絶縁物を充填して転位電線の断面を略矩
形に成形した矩形転位電線を用いて巻線を構成し、巻線
の乾燥時に前記可塑性絶縁物を加熱硬化させたものであ
る。

【００１５】また、上記他の目的を達成するために、シ
ールド線は、平角線に絶縁テープを巻回した第１の絶縁
層と、第１の絶縁層の主に広幅面に密着した可塑性絶縁
物層と、絶縁テープを巻き回して第１の絶縁層と可塑性
絶縁物層を纏めて被覆する最外絶縁層からなり、円板コ
イル形成時に該シールド導体を転位電線の間に挟んで可
塑性絶縁物層を押圧変形させて巻線を構成し、巻線の乾
燥時に前記可塑性絶縁物を加熱硬化させたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図示した実施例に基づいて
本発明を詳細に説明する。図１に本発明のガス絶縁静止
誘導電器の円板コイルの縦断面図を示す。

【００１７】同図において、１は断面が略矩形に成形さ
れた矩形転位電線、２はシールド線であり、5ターン巻
回された矩形転位電線１（断面は内周側から１ａ、１
ｂ、１ｃ、１ｄ、及び１ｅ）の外周側にシールド線２が
2ターン（断面は内周側から２ａ、２ｂ）巻き込まれて
円板コイル３を形成している。ここで、矩形転位電線１
は、エナメルで絶縁被覆した9本の平角素線４を転位さ
せたより線導体５に、平角素線４の転位によって形成さ
れる凹部に可塑性絶縁物６を充填して断面が略矩形にな
るよう成形し、プラスチックフィルムのテープを巻き回
して絶縁被覆７を施したものである。また、シールド線
２は、平角銅線8にプラスチックフィルムのテープを巻
回して絶縁被覆9を施したものである。

【００１８】ここで、矩形転位電線１は以下のようにし
て製作することができる。図２は矩形転位電線１の製造
装置の概略構成を示したものである。同図において、１
０は素線の本数に対応した図示しないボビンを備えたよ
り線機、１１は素線のねじれを直すより戻し装置、１２
は素線を転位させる転位ヘッド、１３は絶縁被覆を施す
テープ巻き装置、１４は引取り装置、１５は巻取り装置
であり、通常の転位電線製造装置はこれらで構成され
る。通常の転位電線は、より線機１０にセットされた奇
数本の平角素線４をより戻し機１１でねじれを直しなが
ら転位ヘッド１２で転位させたより線導体５に、テープ
巻き装置１３で絶縁被覆したもので、引取り装置１４で
引っ張りながら巻取り装置１５でドラムに巻き取るよう
になっている。本実施例ではさらに、上記装置の転位ヘ
ッド１２とテープ巻き装置１３の間に、より線導体５の
両側面に短冊状の可塑性絶縁物を連続的に供給する可塑
性絶縁物供給手段１６、短冊状の可塑性絶縁物をより線
導体５に押圧着して平角素線４の転位による凹部を充填
して断面を略矩形に成形する断面形状成形手段１７を備
える。これにより、断面が略矩形の転位電線が得られ
る。

【００１９】ここで、可塑性絶縁物としては、転位電線
の製作時には断面形状成形手段１７によって容易に変形
してより線導体５の凹部を充填することが可能で、巻線
製作後の乾燥処理工程で硬化するものが好適である。こ
のような可塑性絶縁物としては、例えば、所定量の充填
剤と架橋剤を配合したイソブチレン・イソプレンゴムの
ポリマーがあげられる。なお、本実施例では断面形状成
形手段１７を可塑性絶縁物供給手段１６とテープ巻き装
置１３の間に配置したが、引取り装置１４とテープ巻き
装置１３の間に配置しても良い。

【００２０】通常の転位電線を用いて、図１に示したよ
うなガス絶縁変圧器の円板コイルを構成すると、転位電
線とシールド線の間にできる空隙と転位電線の絶縁被覆
の内側にある空隙には比誘電率１のガスが充填されるた
め、転位電線とシールド線の間の静電容量は小さくな
る。また、隣合う転位電線間の静電容量も小さくなるの
で巻線全体の直列静電容量が小さくなっていた。その結
果、巻線の電位分布を改善するためにシールド線の巻き
込み長さを長くせざるを得ず、占積率が低下するという
問題があった。

【００２１】一方、本実施例によれば、可塑性絶縁物と
してイソブチレン・イソプレンゴムのポリマーを用いた
場合、図1の転位電線１の平角素線４とシールド線２の
平角銅線８の間にはそれぞれ比誘電率約３の絶縁被覆
８、９と比誘電率約3.5の可塑性絶縁物６が充填されて
いるので、転位電線１ｃ、１ｄとシールド線２ａの間、
及び転位電線１ｄ、１ｅとシールド線２ｂの間の静電容
量が、通常の転位電線を用いた場合に比べて大きくな
る。さらに、転位電線１ａと１ｂ、及び１ｂと１ｃのよ
うに隣り合う転位電線が密着しているので、シールド線
が巻き込まれない円板コイルも含めて、巻線全体にわた
って隣り合う転位電線間の静電容量が増加する。その結
果、巻線全体の直列静電容量は通常の転位電線を用いた
場合に比べて格段に大きくなり、シールド線の巻き込み
長さが短くても巻線の直列静電容量が大きくなるので、
占積率が高くコンパクトで、かつ衝撃電圧に対する電位
分布が良好で絶縁信頼性に優れた静止誘導電器を提供す
ることができる。

【００２２】次に本発明の別の実施例を図３を用いて説
明する。

【００２３】図３において、図1と同じ構成要素には同
一の番号を付し説明は省略する。

【００２４】図３において、１８は断面形状が不揃いの
通常の転位電線であり、１９は転位電線１８の凸部に合
わせて変形した可塑性シールド線である。ここで、可塑
性シールド線１９は、図４に示したように、図１のシー
ルド線２の広幅面に所定の厚さの可塑性絶縁物層２０を
挿んで最外層をプラスチックフィルムのテープを巻き回
した絶縁層２１で被覆したものである。この可塑性シー
ルド線１９は、円板コイル３の製作時に転位電線１８の
間に巻き込まれるので、転位電線１８を締め付けること
により転位電線の凸形状に合わせて容易に変形し、図３
のように転位電線１８と密着する。なお、本実施例で
も、可塑性絶縁物として第１の実施例と同じイソブチレ
ン・イソプレンゴムのポリマーを用いれば、巻線乾燥工
程で加熱硬化させることができる。本実施例では、転位
電線内の空隙２２が残るので、巻線の直列静電容量を増
加させる効果は第1の実施例には及ばないが、占積率が
高くコンパクトで、かつ衝撃電圧に対する電位分布が良
好で絶縁信頼性に優れた静止誘導電器を提供することが
できる。また、可塑性シールド線１９の平角導体８は従
来と同じであるので、サージ侵入時の充電電流によるシ
ールド線の導体または絶縁被覆の損傷の恐れがなく、ま
た、円板コイルへの巻き込み時の断線の恐れがない。さ
らに、本実施例では、巻線中で最も高電界となるシール
ド線表面のガスくさびが可塑性絶縁物で充填されるの
で、絶縁耐力が向上するという効果もある。

【００２５】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、巻線全体の直列静電容量を増加させることができる
ので、巻線占積率が高くコンパクトで、かつ衝撃電圧に
対する電位分布が良好で絶縁信頼性に優れた静止誘導電
器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス絶縁静止誘導電器の一実施例を示
す円板コイルの縦断面図である。

【図２】本発明のガス絶縁静止誘導電器に用いる転位電
線の製造設備の概略構成図である。

【図３】本発明のガス絶縁変圧器の他の実施例を示す円
板コイルの縦断面図である。

【図４】図３に示した可塑性シールド線の構造を示す縦
断面図である。

【図５】従来のＣＣシールド巻線の巻線結線図である。

【図６】従来の転位電線の構造を示す鳥瞰図である。

【図７】従来のガス絶縁変圧器の巻線の円板コイルの縦
断面図である。

【符号の説明】

１…矩形転位電線、２…シールド線、３…円板コイル、
４…平角素線、５…より線導体、６…可塑性絶縁物、７
…絶縁被覆、８…平角銅線、９…絶縁被覆、１８…転位
電線、１９…可塑性シールド線、２２・２４・２５…空
隙。

フロントページの続き (72)発明者小島啓明茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者宮尾博茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者藤田裕幸茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分事業所内Ｆターム(参考） 5E044 DA01 DA07 5E050 HA06 5E058 CC13 CC15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄心と該鉄心に鎖交する巻線を備え、該
巻線の少なくとも一部は奇数本の平角素線を転位したよ
り線導体に絶縁被覆を施した転位電線を円板状に巻回し
た円板コイルからなる静止誘導電器において、前記より
線導体と前記絶縁被覆の間に絶縁物を充填して前記転位
電線の断面を略矩形に成形したことを特徴とするガス絶
縁静止誘導電器。
【請求項２】鉄心と該鉄心に鎖交する巻線を備え、該
巻線の少なくとも一部は奇数本の平角素線を転位したよ
り線導体に絶縁被覆を施した転位電線を円板状に巻回し
た円板コイルからなるガス絶縁静止誘導電器において、
前記より線導体の転位によって形成される凹部と前記絶
縁被覆の間に可塑性絶縁物を充填して前記転位電線の断
面を略矩形に成形したことを特徴とするガス絶縁静止誘
導電器。
【請求項３】前記円板コイルを構成する前記転位電線
の間に、衝撃電圧侵入時の電位分布改善用のシールド線
を巻き込んだことを特徴とする請求項１または２記載の
ガス絶縁静止誘導電器。
【請求項４】鉄心と該鉄心に鎖交する巻線を備え、該
巻線の少なくとも一部は奇数本の平角素線を転位したよ
り線導体に絶縁被覆を施した転位電線を円板状に巻回し
た円板コイルからなり、該円板コイルを構成する該転位
電線の間に衝撃電圧侵入時の電位分布改善用のシールド
線を巻き込んだガス絶縁静止誘導電器において、前記シ
ールド線は、平角線に絶縁テープを巻回した第１の絶縁
層と、該第１の絶縁層の主に広幅面に密着した可塑性絶
縁物層と、絶縁テープを巻き回して該第１の絶縁層と該
可塑性絶縁物層を纏めて被覆する最外絶縁層からなり、
前記円板コイルの巻回し時に該シールド線を前記転位電
線の間に挟んで前記可塑性絶縁物層を押圧変形させたこ
とを特徴とするガス絶縁静止誘導電器。
【請求項５】前記可塑性絶縁物は巻線組み立て後の乾
燥工程で硬化させることを特徴とする請求項１から５記
載のガス絶縁静止誘導電器。
【請求項６】前記可塑性絶縁物は充填剤と架橋剤を配
合したイソブチレン・イソプレンゴムのポリマーである
ことを特徴とする請求項１から６記載のガス絶縁静止誘
導電器。
【請求項７】絶縁及び冷却媒体が加圧した六弗化硫黄
ガスまたは窒素ガスまたはその混合ガスであることを特
徴とする請求項１から６記載のガス絶縁静止誘導電器。