JP2001525654A - 開閉所 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明によると、開閉所は、少なくとも一つの開閉器（４６）と、少なくとも一つの高圧用回転電機（４４）を備える。回転電機は、少なくとも一つの巻線を備え、この巻線は、少なくとも一つの電気を運ぶ導体を備える。この導体は、固体絶縁材から形成される絶縁層から成る絶縁系を備え、絶縁層の内側には、内側層が配置される。この内側層は、電気を運ぶ導体の伝導率よりも低いが、ただし、電位を等化し、従って、内側層の外側の電界を等化するのに十分な伝導率を持つ。上述のような導体の設計のために回転電機（の巻線）を高圧電力網に直接に接続することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、少なくとも一つの開閉器（スイッチギアー）と、少なくとも一つの
電気導体を含む少なくとも一つの巻線を備えた少なくとも一つの回転電機（ロテ
ーティングエレクトリックマシーン）とを備えている開閉所（スイッチギアース
テーション）に関する。

【０００２】

【従来の技術】

このような電機には、主として、以降、しばしば、電力網とも呼ばれる配電あ
るいは送電網に供給する発電機として用いられる同期機がある。これら同期機は
、モータとして、位相補償器用あるいは電圧を制御するために用いられる。後者
の場合、これらは機械的にはアイドリング機械として用いられる。この技術分野
には、ダブルフェッド（ｄｏｕｂｌｅ−ｆｅｄ）機械、非同期コンバータカスケ
ード、外部ポール機械、同期フラックス機械、非同期機械なども含まれる。

【０００３】 巻線は、幾つかの実現においてはエアーウンド（ａｉｒ−ｗｏｕｎｄ）とされ
ることもあるが、ただし、一般には、磁気回路は、垂直あるいは斜めに積層され
たシートの磁気コア、他のアモルファスあるいは粉末ベースの材料、あるいは交
流磁束（フラックス）を発生する目的に任意の他の作用から構成される。磁気回
路は、しばしば、ある種の冷却系を備え、巻線が電機の固定子あるいは回転子あ
るいはこの両方内に配置される。

【０００４】 本発明の理解を深めるために、以下では、最初に、従来の技術について説明す
る。

【０００５】 以下では、回転電機の一例として同期機を用いて説明する。説明の第一の部分
は、主として、同期機の磁気回路と、従来の技術ではこれがどのように構成され
るかについて述べる。説明される磁気回路は、殆どの場合固定子内で用いられる
ために、以下では、磁気回路は積層コアを持つ固定子として説明され、固定子の
巻線は固定子巻線と呼ばれ、巻線を収容する積層コア内のスロットは固定子スロ
ットあるいは単にスロットと呼ばれる。

【０００６】 殆どの同期機は、回転子内には界磁巻線を、固定子内には交流巻線を含み、メ
インフラックスが回転子内で直流によって生成される。同期機は通常は三相設計
とされる。同期機は、しばしば、突出極を持ち、突出極は固定子内に交流巻線を
含む。

【０００７】 大型同期機の固定子本体は、通常、スチール構造を溶接することで製造される
。通常、積層コアは、ワニスを施された0.35あるいは0.5mmの電気シートから形 成される。大型電機では、このシートは複数のセグメントにパンチングされ、こ
れらセグメントが固定子本体にくさび／ありつぎによって固定される。積層コア
は圧力フィンガと圧力プレートによって保持される。

【０００８】 同期電機の巻線の冷却方式には、３つの方式がある。

【０００９】 空冷の場合は、固定子巻線と回転子巻線の両方がこれらを通って流れる冷却空
気によって冷却される。冷却空気用のチャネルが固定子の積層構造と回転子の両
方の中に設けられる。径方向の換気および空気による冷却のために、少なくとも
中型および大型電機では、鋼板コアがスタックに分割され、コア内に径方向と軸
方向の換気ダクトが設けられる。周囲の空気を冷却空気として用いることもでき
るが、ただし、高電力用途では殆どの場合、熱交換器を備えたクローズド型の冷
却システムが用いられる。タービン発電機や大型同期補償器では、水素冷却が用
いられる。この冷却方式は、熱交換器を備えた空冷方式と同様に機能するが、空
気の代わりに水素ガスが冷媒として用いられる。水素ガスは、空気より良好な冷
却能力を持つが、密封と漏れの監視が困難である。高電力用途のタービン発電機
では、固定子巻線と回転子巻線の両方を水冷することが知られている。チューブ
形式の冷却チャネルが固定子巻線の導体の内部に設けられる。大型電機に伴う一
つの問題は、冷却が不均一となり、電機内に温度差が生じることである。

【００１０】 固定子巻線は、鋼板コアのスロット内に配置されるが、スロットの断面は、通
常、長方形あるいは台形とされる。各相巻線は、複数の直列に接続されたコイル
のグループから構成され、各コイルのグループは、複数の直列に接続されたコイ
ルから構成される。コイルのある部分は、固定子内に配置されるコイル辺であり
、他の部分は、固定子の外側に配置されるコイル端である。コイルは、高さおよ
び／あるいは幅が揃えられた一つあるいは複数の導体から形成される。各導体の
間には、薄い絶縁体、例えば、エポキシ／ガラスファイバが存在する。

【００１１】 コイルとスロットの間は、コイル絶縁体、つまり、電機のアースに対する定格
電圧に耐えられる絶縁体を用いて絶縁される。絶縁材としては、プラスチック、
ワニス、ガラスファイバ材などが用いられるが、通常は、いわゆる雲母テープが
用いられる。雲母テープは、雲母と硬質プラスチックの混合物から成り、特に、
絶縁の急速な破壊を招く部分放電に耐えられるように製造される。絶縁体をコイ
ルに貼り付けるためには、雲母テープをコイルの周囲に幾層にも巻く。絶縁材が
含浸され、次に、コイル辺に周囲の固定子との接触を改善するために石炭ベース
のペイントが塗られ、これがアース電位に接続される。

【００１２】 巻線の導体面積は、要求される電流密度と、用いられる冷却方式によって決ま
る。導体とコイルは、通常は、スロット内の導体材の量を最大化するために、長
方形とされる。コイルは、典型的には、いわゆるRoebelバーから形成され、この
場合、幾つかのバーは、冷媒用に中空にされる。Roebelバーは、複数の長方形の
、並列に接続された銅の導体から成り、これらがスロットに沿って360度だけ交 さされる。ただし、540度や他の交さを持つRinglandバーを用いることもできる 。磁場から見たときに導体材の断面内に循環電流が発生することがあり、転位は
これを回避する目的で施される。

【００１３】 機械的および電気的理由から、電機は、必ずしも任意の所望のサイズ（容量）
に製造できるものではく、電機の容量は、実質的に、以下の３つの要素によって
決まる： −巻線の導体面積。通常の動作温度では、銅は、例えば、3〜3.5A/mm^２なる最
大値を持つ。

【００１４】 −固定子と回転子材の最大フラックス（磁束）密度。

【００１５】 −絶縁材内の最大電界強度。絶縁耐力とも呼ばれる。

【００１６】 多相交流巻線は、単層あるいは二層巻線として設計される。単層巻線の場合は
、スロット当たり１つのコイル辺しか存在せず、二層巻線の場合は、スロット当
たり２つのコイル辺が存在する。２層巻線は、通常、ダイアモンド巻線として設
計され、単層巻線は、ダイヤモンド巻線もしくは同心巻線として設計される。ダ
イアモンド巻線の場合は、一つのコイルスパン（場合によっては２つのコイルス
パン）のみが存在し、フラット巻線は同心巻線として設計され、この場合は、コ
イル幅のより大きな変化が許される。コイル幅とは、同一コイルに属する２つの
コイル辺間の弧度法での対応する極ピッチまでの距離あるいは中間スロットのピ
ッチ数での距離を意味する。通常、巻線に所望の特性を与えるために、多様なコ
ーディング、例えば、分数ピッチなどが用いられる。巻線のタイプによって、実
質的に、スロット内のコイル、つまり、コイル辺が固定子の外側、すなわち、コ
イル端で互いにどのように接続されるかが決まる。

【００１７】 固定子の積層シートの外側では、コイルには塗られた半導電性アース電位層は
ない。コイル端には、通常、径方向の磁場を軸方向の磁場に変換するために、電
界（Ｅ−ｆｉｅｌｄ）制御がいわゆるコロナ保護ワニスの形式にて提供される。
これはコイル端の絶縁がアース電位より高くなることを意味する。このため、し
ばしば、コイル端付近に破壊的なコロナが発生する。このようにコイル端のいわ
ゆる電界制御ポイントは、回転電機では、様々な問題を伴う。

【００１８】 通常、全ての大型電機は、２層巻線で、同等の大きなコイルを持つように設計
される。各コイルは、一方の側がこれらの一方の層内にき、他方の側が他方の層
内にくるように配置される。これは、全てのコイルがコイル端で交差することを
意味する。２つより多数の層が用いられた場合、これら交差のために巻線の作業
が困難となり、コイル端を劣化させることとなる。

【００１９】 同期機／発電機の電力網への接続は、電力網の電圧が、通常、回転電機の電圧
より高レベルにあるために、通常、Δ／Ｙ−結線されたいわゆる昇圧変圧器を介
して行なわれる。この変圧器は同期機とともにプラントの統合された部分を構成
する。変圧器は余分のコストが係ることに加え、システムの総合効率も低下させ
る。もし、高圧の電機を製造することができれば、この昇圧変圧器は除去するこ
とができる。

【００２０】 近年、従来より高圧の回転電機を設計することに対する要請がますます高まっ
ている。従来の技術による同期機で達成可能な最大電圧レベルは、コイルの製造
の歩留まりも考慮すると、約25〜30kVである。

【００２１】 同期機の設計に関する新たなアプローチへの幾つかの試みが、とりわけ、J.El
ektrotechnika,No.1,1970,pp.6−8に掲載の“Water−and−oil−cooled Turboge
nerator TVM-300"なる名称の文献、米国特許第4,429,224号“Stator of Generat
or"、およびロシア特許第955369号において開示されている。

【００２２】 J.Elektrotechnikaにおいて説明される水冷および油冷同期機は、最大20kVま での電圧を目指している。この文献は、オイル／紙の絶縁材から成る新たな絶縁
系について述べている。この方式では、固定子がオイルに完全に浸漬される。こ
の方式では、オイルは冷媒として用いられるのと同時に、絶縁体としても用いら
れる。固定子内のオイルが回転子に向かって漏れるのを防止するために、コアの
内側面に誘電体のオイル分離リングが設けられる。固定子巻線は、オイルおよび
紙の絶縁体が設けられる楕円形状の中空の導体から製造される。絶縁を施された
コイル辺は、長方形の断面を持つように製造されたスロットにくさびによって固
定される。冷媒としてオイルが中空の導体内および固定子の壁内の穴の両方に用
いられる。ただし、このような冷却系は、コイル端において、オイルと電気の両
方の多数の接続が必要となる。さらに、絶縁層が厚くなると、導体の曲率半径が
増加し、結果として、巻線の張出しのサイズも増加する。

【００２３】 上述の米国特許は、同期機の固定子部分に関する。この固定子は、積層シート
の磁気コアを備え、これは、固定子巻線用の台形のスロットを持つ。これらスロ
ットは、回転子の内側に向かってテーパがつけられる。これは、中性点に最も接
近した巻線の部分が配置される回転子の内部領域に向かって固定子巻線の絶縁の
必要性が小さくなるためである。加えて、固定子部分のコアの内側面に最も近い
所には、誘電体のオイル分離シリンダが設けられる。このシリンダ部分のために
、このリングがない場合より、電機に対する磁化要件が増加する。固定子巻線は
、オイルに浸かったケーブルから形成され、各コイル層は同一の直径を持つ。こ
れらコイル層は、スロット内で、スペーサによって分離され、くさびによって固
定される。この巻線は、特徴として、２つのいわゆるハーフ巻線から成り、これ
らが直列に接続される。これら２つのハーフ巻線の一方は絶縁スリーブの内側の
中央に配置される。固定子巻線の導体は周囲のオイルによって冷却される。系内
にこのように多量のオイルが用いられるために、短所として、漏れの危険がある
。加えて、故障が発生した場合、大変な洗浄作業が必要となる。スロットの外側
にくる絶縁スリーブの部分は、円筒部分と、電流を運ぶ層にて強化された円錐の
末端部から成り、この部分はケーブルがエンド巻線に入る領域の電界強度を制御
する機能を持つ。

【００２４】 上述のCCCP 第955369号から明らかなように、同期機の定格電圧を上げるため のもう一つの試みにおいては、油冷固定子巻線は従来の高圧ケーブルから形成さ
れ、全ての層は同一の寸法を持つ。ケーブルは固定子スロット内に収容され、固
定子スロットは、ケーブルの断面積と固定および冷却剤のために必要とされる空
間とに相当する大きさの円形の径方向に配列された開口として形成される。この
巻線の様々な異なる径方向に配列された層が絶縁チューブによって包囲され、こ
の中に固定される。これら絶縁チューブは絶縁スペーサによって固定子スロット
内に固定される。冷却にはオイルが用いられるために、この場合も、オイル冷媒
を内側空隙（エアーギャップ）内に密封するために、内側誘電リングが必要とさ
れる。加えて、この設計では複数の異なる固定子スロットの間に非常に狭い径方
向のウエストが形成され、このために大きなスロット漏れ磁束（フラックス）が
発生し、電機の磁化要件に悪影響を与える。

【００２５】 1984年のElectric Power Research Institute,EPRI,EL−3391からの報告は、 中間変圧器なしに電力網に接続できるような高圧回転電機を達成するための新た
な電機の概念について述べる。この解決策は、調査の結果、効率的にも、コスト
的にも、非常に有望であることが判明した。１９８４年の時点で、電力網に直接
に接続する発電機を開発することが可能であると考えられた主な理由は、当時、
超伝導回転子が開発されたことにある。超伝導場の大きな磁化容量のために、電
気応力に耐えるのに十分な厚さを持つ空隙巻線を用いることが可能になった。こ
のプロジェクトによると、巻線を備える磁気回路を設計するための最も有望な概
念と、いわゆるモノリシックシリンダ電機子とを組み合わせることで、高圧電機
を直接に電力網に接続することが可能であると判断された。この概念によると、
この巻線は、３つの円筒型の絶縁ケーシング内に同心円状に包囲された２つの導
体のシリンダから形成され、全構造が歯のない鉄心に固定される。この解決策で
は、主絶縁層は、電力網と電力網との間および電力網と大地（アース）との間の
電位に耐えるために十分に厚くされる。しかし、提唱の解決策には、明らかなよ
うに、超伝導回転子が必要となることに加えて、厚い絶縁層が必要とされるため
に電機のサイズが大きくなるという欠点がある。さらに、コイル端における大き
な電界を制御するために、コイル端を絶縁し、オイルあるいはフロンにて冷却す
る必要がある。さらに、液体の誘電体が大気から水分を吸うのを防止するために
電機全体を密封する必要がある。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】 上述の説明から明らかなように、今日の開閉所は改善を要する。より具体的に
は、従来の技術では、“昇圧”変圧器が必要とされるが、発電機を改善すること
で、これを除去することが要請される。

【００２７】 ここで、ここで用いられる開閉所（スイッチギアーステーション）なる用語は
、電力を集電および／あるいは配電するための開閉所であって、これには、これ
ら動作のために要求される設備に加えて、例えば、切り替えおよび監視のために
設備も含まれることに注意する。

【００２８】 本発明の主目的は、上述の従来の技術の少なくとも幾つの短所を克服すること
ができる開閉所を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】

この主目的は、特許請求の範囲、特に、特許請求の範囲１によって定義される
タイプの開閉所によって達成される。

【００３０】 広い意味においては、本発明による設計は、電気を運ぶ導体に起因して発生す
る電界を実質的に絶縁層内に閉じ込めることができるために、発生する損失を低
減し、このために、高効率にて動作する。加えて、損失が低減されるためにデバ
イス内で発生する温度も押さえられ、このため、冷却要件も小さくなり、必要と
される冷却デバイスの設計を、本発明によらない場合より単純化することができ
る。

【００３１】 本発明による導体／絶縁系は、フレキシブルなケーブルとして実現されるが、
これは、従来の硬直な巻線と比較して、製造および搭載の点で、かなり優れてい
る。本発明による絶縁系は、ガスおよび液体の絶縁料は用いない。 本発明による回転電機は、上述の昇圧変圧器を省くのに十分な高圧にて動作す
ることができる。つまり、この電機は従来の技術による電機よりかなり高い電圧
にて動作するために、電力網に直接に接続することができる。このため、回転電
機を備えるシステムに対する投資コストが大幅に削減され、加えて、システムの
総合効率も向上する。従来の技術による方式では巻線のある領域に電界を制御す
るための手段が必要とされたが、本発明による方式では、この必要もなくなる。
もう一つの長所として、本発明の方式では、電圧および電流の位相が互いに外れ
ることで発生する無効電流を低減する目的で、アンダーあるいはオーバー磁化を
得ることがより簡単となる。このため、開閉所は、全体として、損失が低減し、
より効率的となる。加えて、開閉所全体が単純となり、コストを削減できるばか
りか、必要とされるスペースも節約できる。

【００３２】 巻線の設計のために、デバイス全体の電界を巻線内に閉じ込めることが可能と
なる。より具体的には、本発明によると、巻線は、その長さの少なくとも一部に
沿って固体絶縁体から形成される絶縁層を備える。この絶縁層の内側には内側層
が設けられ、この絶縁層の外側には外側層が設けられ、これらの層は半導電性材
料から形成される。“固体の絶縁体”なる用語は、ここでは、巻線は、液体ある
いはガス状の絶縁材、例えば、オイルの形式の絶縁材を用いないことを意味する
。本発明においては、代わりに、絶縁層はポリマー材から形成される。内側層と
外側層もポリマー材から形成されるが、ただし、これらの層は半導電性ポリマー
材から形成される。

【００３３】 内側層と固体絶縁体は、実質的に表面全体に渡って互いに強固に接続される。
外側層と固体絶縁体も、これらの間の界面全体に渡って互いに実質的に強固に接
続される。内側層はその半導電性特性の結果として、内側層の外側の電位、従っ
て、電界と等しくなる。外側層も、少なくとも絶縁層のそれより高い電気伝導率
を持つ半導電性材から形成され、アースあるいは他の相対的に低い電位に接続さ
れる。結果として、この外側層の電位は等しくなり、電気を運ぶ導体に起因して
発生する電界をこの外側層の内側に閉じ込める。他方で、この外側層の抵抗はこ
の外側層内で発生する電気損失が最小となるように十分に小さくされる。

【００３４】 この絶縁層と内側および外側の半導電性層との間の強固な相互接続は、実質的
にこれらの界面全体に渡って一様にされ、空洞や穴などが生じないようにされる
。本発明においては高い電圧レベルが想定されるために、絶縁体に掛かる電気的
および熱的負荷も非常に大きくなる。いわゆる部分放電（PD）は、しばしば、高
圧設備の絶縁体にとって重大な結果を与えることが知られている。絶縁体内に空
洞や穴などが存在すると、高圧の内部コロナ放電が発生し、絶縁体を徐々に劣化
させ、最終的には、絶縁体に電気絶縁破壊が発生する。これは、電磁デバイスに
重大な損傷を与える。このため、絶縁体は均質であることを要求される。

【００３５】 絶縁層の内側の層は、導体のそれよりは低いが、ただし、内側層の電位が等し
くなり、従って、内側層の外側の電界と等しくなるのに十分な電気伝導率を持つ
。これと、内側層の強固な相互接続および実質的に界面全体に渡っての電気絶縁
、つまり、空洞の不在とが一体となって、内側層の外側の電界が実質的に一様に
維持され、部分放電の危険が最小に押さえられる。

【００３６】 内側層と固体の電気絶縁層は、好ましくは、実質的に等しい熱膨張率を持つ材
料から形成される。外側層と固体の絶縁層についても同様にされる。こうするこ
とで、内側層と外側層および固体の電気絶縁層から形成される絶縁系は、温度が
変化したとき、一体化された部分として一様に膨張および収縮することとなり、
温度の変化でこれら界面が破壊あるいは分解することが回避される。こうして、
内側層と外側層および固体絶縁層の間の接触面の健全性が保障され、健全性が長
期間に渡る動作を通じて維持される条件が整えられる。

【００３７】 加えて、内側層と外側層および固体絶縁層の材料は、高弾性の材料から形成さ
れ、ケーブルが曲げられたときに発生するひずみや、動作の際の熱によるひずみ
に耐えられるようにされる。固体絶縁層と内側および外側層との間の十分な接着
性およびこれら内側および外側層と固体絶縁層の高い弾性も、それぞれ、内側お
よび外側層と固体絶縁層の材料が実質的に同一の熱膨張率を持たない場合は、非
常に重要である。さらに、好ましくは、内側および外側層と固体絶縁層の材料は
、実質的に同一の弾性（Ｅ係数）を持つようにされ、こうすることで、内側およ
び外側層と固体絶縁層の間の広い領域内で剪断力が発生した場合でも、これに耐
えられるようにされる。

【００３８】 内側および外側層と固体絶縁層の材料の弾性（Ｅ）係数は、好ましくは、500M
PA以下、より好ましくは、200MPA以下とされる。ケーブルによって巻線を形成す
るためには、これが高度にフレキシブルであることが必要とされる。ケーブルは
、好ましくは、機能に悪影響を与えることなく、曲げることができ、この曲げ半
径は、ケーブルの直径の２０倍以下、好ましくは、ケーブルの直径の１５倍以下
であることを必要とされる。さらに好ましくは、ケーブルは、十分な機能を失う
ことなく、ケーブルの直径の４〜５倍あるいはそれ以下の曲げ半径に曲げること
ができることを要求される。

【００３９】 絶縁系に掛かる電気的負荷は、絶縁層の周りの半導電性材の内側層と外側層が
、実質的に等電位の表面を形成し、このために、絶縁層内の電界が絶縁層の厚さ
全体を通じて比較的一様に分布する傾向があるために低減する。

【００４０】 高圧用および電気エネルギー伝送用のケーブルそのものとの関連では、絶縁層
は固体絶縁材から形成され、内側層と外側層は半導電性材から形成された導体を
設計することは、従来から知られている。電気エネルギーの伝送においても、絶
縁層が欠陥を含むべきでないことが以前から知られている。しかしながら、伝送
用の高圧ケーブルでは、電位はケーブルの長さに沿って変化せず基本的には同一
レベルである。しかし、伝送用の高圧ケーブルでは、瞬間的な出来事、例えば雷
などのために、瞬間的な電位差が発生することはある。本発明によると、特許請
求の範囲に記載されるフレキシブルなケーブルが電磁デバイスの巻線として用い
られる。

【００４１】 少なくとも幾つかが互いに絶縁されたより小さないわゆる素線から巻線の電気
を運ぶ導体を形成することで、追加の改善を達成される。これら素線を比較的小
さな、好ましくは、概ね円形の、断面を持つようにした場合、これら素線を横切
る磁場は電界に対して一定な幾何形状を示し、渦電流の発生が最小に押さえられ
る。

【００４２】 本発明によると、巻線は、こうして、好ましくは、ケーブルの形に形成される
。このケーブルは、少なくとも一つの導体と上述の絶縁系から構成され、この導
体の素線の外周にケーブルの内側層が設けられる。この内側半導電性層の外周に
は、ケーブルの主絶縁層が固体絶縁体の形で設けられる。

【００４３】 本発明による外側半導電性層は、導体に沿って電位を等しくするのに十分であ
るが、同時に電流が表面に沿って流れることがないような電気特性を持つことを
要求される。これは、電流が流れると損失が発生し、結果として、望ましくない
熱負荷が発生するためである。内側および外側層の（２０°Ｃにおける）抵抗値
については、請求項５と６に規定される通りである。内側半導電性層についても
、電界の電位を等しくするための十分な電気伝導率を持つが、同時に電界を閉じ
込めるのに十分な抵抗率を持つことを要求される。

【００４４】 内側層が、導体の表面の不規則性を等化し、等電位の表面を形成し、絶縁層と
の界面の所に高度の表面仕上げ面を形成することは、重要なことである。内側層
の厚さは変えることもできるが、ただし、導体および固体絶縁層に対して平面が
平坦となるように、厚さは、好ましくは、０．５〜１ｍｍの間とされる。

【００４５】 本発明によると、フレキシブルな巻線ケーブルが回転電機の巻線として用いら
れるが、本発明のケーブルは、XLPE（架橋ポリエチレン）ケーブルや、EP（エチ
レンプロピレン）ゴム絶縁を備えるケーブルと以下の点で異なる。第一に、これ
は、導体が素線から形成されることと、ケーブルが、少なくとも幾つかの実施例
においては、ケーブルを機械的に保護するための外側ケーシングを持たないこと
の両方において新たな設計である。ただし、本発明から逸脱することなく、外側
半導電性層の外側に、導体の金属シールドと外側マントルを設けることもできる
。この場合、金属シールドは、外側の機械的および電気的保護、例えば、落雷に
対する保護として機能する。内側半導電性層は、好ましくは、導体と電位が等し
くなるようにされる。この目的で、導体の素線の少なくとも一つは、内側半導電
性との良好な電気的接触が得られるように絶縁を破られる。別の方法として、異
なる素線を別々に内側半導電性層と電気的に接触させることもできる。本発明に
よるケーブル状の巻線の決定的な長所は、電界が巻線内に閉じ込められ、このた
め、外側半導電性層の外側には電界が存在しないことである。電界は固体主絶縁
層内に閉じ込められる。

【００４６】 長所として、固定子の熱的負荷が大幅に低減される。このため、電機の一時的
な過負荷は、それほど重大ではなくなり、電機を過負荷状態で、より長期間に渡
って、損傷が発生する危険なく、運転することが可能となる。今日、発電プラン
トの所有者が、運転の障害が発生した場合、法律によって規定される配電要件を
保障するために他の設備に直ちに切り替えることを求められていることを考える
と、これは発電プラントの所有者にとって大きな利益である。

【００４７】 本発明の回転電機を用いると、システム内に電機を電力網に接続するために変
圧器および遮断器を設置する必要がなくなるために、保守コストが大幅に削減さ
れる。

【００４８】 上述のように、巻線ケーブルの外側半導電性層は、アース電位に接続される。
これは、この外側層を巻線ケーブルの全長に渡って実質的にアース電位に保つ目
的で行なわれる。これとの関連で、外側半導電性層を分割し、つまり、これを巻
線ケーブルの長さに沿って分布する複数の部分に切断し、各外側層の部分を個別
にアース電位に接続することもできる。この方法では巻線ケーブルの長さに沿っ
てのより良好な一様性が達成できる。

【００４９】 上述のように、固体絶縁層と内側および外側層は、例えば、押出し成形にて形
成される。ただし、他の技術を用いることもでき、例えば、これら内側および外
側層と絶縁層の形成は、それぞれ、例えば、問題の材料を導体／巻線上にスプレ
イすることで達成することもできる。

【００５０】 好ましくは、巻線ケーブルは、円形の断面を持つように設計される。ただし、
より良好な充填密度を達成する必要がある場合、他の形状の断面を用いることも
できる。

【００５１】 回転電機内に電圧を構築するために、巻線ケーブルが磁気コア内のスロット内
に複数の連続するターンが得られるように通される。巻線はコイル端の交差の数
が低減されるように、多層同心ケーブル巻線として設計される。巻線の絶縁層は
、磁気コアの効率を上げるためにテーパをつけることもできるが、この場合は、
スロットの形状も巻線のテーパがつけられた絶縁層に合わせて設計される。

【００５２】 本発明による回転電機の重要な長所は、外側半導電性層の外側でコイル端領域
の電界がほぼゼロとなり、外側ケーシングはアース電位となり、このため、電界
を制御する必要がなくなることである。これは、シートの内側にも、コイル端付
近にも、あるいはこれらの間の遷移領域にも、電界の集中が発生しないことを意
味する。

【００５３】 要約すると、本発明による回転電機の形態での電磁デバイスは、従来の技術に
よる電機と比較して多数の重要な長所を持つ。第一に、この電機は、全てのタイ
プの高圧電力網に直接に接続することができる。もう一つの重要な長所として、
本発明によると、巻線の少なくとも一部に沿って、好ましくは、巻線全体に沿っ
て、アース電位に一貫して接続されるために、コイル端領域をコンパクトするこ
とが可能となると共に、ブレーシング（ｂｒａｃｉｎｇ）手段をコイル端領域に
おいてアース電位にすることが可能となる。加えて、上述のように、回転電機か
らオイルベースの絶縁および冷却系を排除することができ、このため、密封の問
題が解消され、上述の誘電体リングの必要性もなくなる。加えて、全ての強制冷
却系もアース電位にすることができる。

【００５４】

【発明の実施の形態】

以下に、本発明の幾つかの実施例を、図面を用いてより詳細に説明する。

【００５５】 本発明による磁気回路の製造の一つの重要な特徴は、巻線として、導体の
ケーブルが用いられることである。この導体のケーブルは、固体電気絶縁層と、
内側半導電性層あるいはケーシングを備える。内側半導電性層は、絶縁層と、そ
の内側に配置される一つあるいは複数の電気導体の間に配置される。絶縁層の外
側には、外側半導電性層あるいはケーシングが配置される。このようなケーブル
は、他の電力技術の分野において、例えば、送電用の標準のケーブルとして既に
存在する。本発明の実施例について説明する前に、従来のケーブルについて簡単
に説明する。内側の電気が流れる導体は、複数の素線から成り、これら素線の外
周には、半導電性内側層が配置され、この半導電性内側層の外周には、固体絶縁
材から成る絶縁層が配置される。固体絶縁材は、電気損失が低く、破壊強度の高
いポリマー材から形成される。具体的には、ポリエチレン（PE）、より好ましく
は、架橋ポリエチレン（XLPE）やエチレンプロピレン（EP）などが用いられる。
この外側半導電性層の外周には、金属シールドや外側絶縁ケーシングが設けられ
る。これら内側および外側半導電性層には、導電性の成分、例えば、すすやカー
ボンブラックを含むポリマー材、例えば、エチレン共重合体が用いられる。

【００５６】 図１は、本発明による回転電機の巻線に用いるケーブルの一つの好ましい実施
例を示す。ケーブル１は、この図面に示すように、電流が流れる導体２を備える
。導体２は、絶縁された素線と絶縁されない素線の両方の交さ配列からなる。電
気機械的に交さされた、押出し成形された絶縁素線を用いることもできる。これ
ら素線は複数の層を形成するようにより合わせ／交さすることもできる。この導
体２の外周には内側半導電性層３が配置され、この内側半導電性層３の外周には
、固体絶縁材の均質な層が配置される。固体絶縁層４は、液体あるいはガスタイ
プの絶縁材は全く用いない。固体絶縁層４の外周には、外側半導電性層５が配置
される。電機の巻線として用いられるケーブルは、この好ましい実施例において
は、金属シールドと外側シース（被覆）を施されるが、ただし、これは必ずしも
必須ではない。外側半導電性層５内で電流が誘導され、関連する損失が発生する
のを回避するために、これが、好ましくは、コイル端、つまり、シートスタック
からエンド巻線への遷移領域において遮断される。この遮断は、以下のようにし
て達成される。外側半導電性層５がケーブルに沿って分布する複数の部分に分割
され、各部分が電気的に完全あるいは部分的に分離される。次に、各部分をアー
スに接続することで、外側半導電性層５がケーブルの全長に渡ってアース電位あ
るいはこの近傍に維持される。こうすることで、固体絶縁材にて絶縁された巻線
が、コイル端付近や、コンタクト面あるいは長期の使用によって汚れた面の近傍
で、アースとの間に大きな電位差を生じ、電界を誘導することが回避される。

【００５７】 回転電機を最適化するためには、磁気回路のスロットと歯の設計は、極めて重
要である。上述のように、スロットは、コイルの側面ケーシングに、可能な限り
近接して接続する必要がある。加えて、歯は、各径レベルにおいて、可能な限り
広くする必要がある。これは、損失を最小にするためや、電機の磁化要件その他
のために重要である。

【００５８】 巻線として、上述のケーブルのような導体を用いる方式は、幾つかの点で、磁
気コアを最適化できる可能性を持つ。以下では、これらを、電機の固定子に用い
る磁気回路を例にとって説明する。図２は、本発明による電機のセクタ／ポール
ピッチ６の実現の軸方向端面図を示す。従来のように、固定子は、一連のセクタ
（扇形）シートから成る積層コアあるいは電気シートから構成される。コアの後
部８から径方向に最も外側の端には、複数の歯９が回転子に向かって径方向に内
側に延びるように配置される。これら歯９の間には対応する数のスロット１０が
設けられる。上述のようなケーブル１を用いると、とりわけ、高圧電機に対する
スロットの深さを、従来の技術より、大きくすることができる。これらスロット
の断面は回転子に向かってテーパがつけられる。これは、ケーブルの絶縁の必要
性が、空隙（アエギャップ）に向かって、各巻線層で次第に小さくなるためであ
る。図面から明らかなように、スロットは、本質的に、円形の断面１２を持ち、
巻線の各層を構成するように配置され、これら層の間は、より幅の狭いウエスト
部分１３を形成する。このようなスロットの断面は、“円連鎖スロット（cycle
chain slot）”と呼ばれる。このような高圧電機においては、比較的多数の層が
必要とされ、絶縁層と外側半導電性層についてはケーブルの寸法はできる限り押
さえる必要がある。このため、ケーブル絶縁層と固定子スロットのテーパは、理
想的には、連続的であることが望ましいが、現実には、これを達成することは困
難である。このため、図２に示す実施例においては、３つの異なる寸法のケーブ
ル絶縁層が用いられ、これらが、３つの対応する寸法のセクション１４、１５、
１６内に配置される。つまり、実現に当たっては、修正された“円連鎖スロット
”が用いられる。さらに、図面に示すように、固定子の歯は、実現に当たっては
、スロットの深さ全体に沿って一定の半径幅を持つような形状にされる。

【００５９】 一つの代替の実現として、上述のような従来の電力ケーブルを巻線として用い
ることもできる。この場合は、ケーブルの金属シールドと被覆を適当な位置で剥
離することで、外側半導電性層のアースが達成される。

【００６０】 本発明は、実現されるケーブルの寸法に依存して、絶縁層および外側半導電性
層に様々な修正を加えることができるが、これら様々な代替の形態も本発明の範
囲に入るものである。さらに、いわゆる“円連鎖”スロットを、上述の説明を超
えて修正することもできる。

【００６１】 上では、説明の磁気回路は、回転電機の固定子および／あるいは回転子に用い
るものと想定されたが、ただし、類似の磁気回路の設計を、回転電機の固定子お
よび／あるいは回転子以外の用途に用いることもできる。

【００６２】 巻線については、好ましくは、多層同心ケーブル巻線と呼ばれる巻線が用いら
れる。このタイプの巻線では、同一のグループの全てのコイルを次々と径方向に
外側に配置することで、コイル端における交差の数が最小化される。さらに、こ
のタイプの巻線は、製造が簡単な上、スロットに固定子巻線をスレッド（ｔｈｒ
ｅａｄ）する作業も容易である。本発明によるケーブルは比較的かなりフレキシ
ブルであるために、巻線を比較的単純なスレッドによって容易に得られる。巻線
をスレッドするとは、より具体的には、フレキシブルなケーブルをスロット１０
の開口１２に通す（スレッドする）動作を意味する。

【００６３】 図３に示す従来の発電機２０を用いる方式においては、発電機２０は、遮断機
２３を介して、発電機の変圧器、すなわち、昇圧変圧器２１に供給する。この変
圧器２１は、従来の発電機２０では、低レベルの電圧しか発生できないために必
要となる。より具体的には、変圧器２１は、伝送損失を低減する目的で、電圧を
所望のレベルに昇圧するために用いられる。高圧開閉器が２２として示される。
発電機２０と変圧器２１の間、および変圧器２１と開閉器２２との間には、それ
ぞれ、遮断機２３と２４が設置される。断路器が２５として示される。従来の変
流器２６と計器用変圧器２７が、測定の目的で、従来のやり方で設置される。発
電機２０は、励磁の目的で、励磁用変圧器２８および制御ユニット２９とともに
働く。補助電力変圧器（変電器）が３０として示され、これは、補助電力開閉器
３１に接続される。

【００６４】 残りの部分については、過電圧保護の目的で従来のサージダイバータが設置さ
れる。アース手段が３３として示される。

【００６５】 図４は、本発明による開閉所を示す。本発明による一つあるいは複数の巻線を
用いる高圧発電機３４は、十分に電圧が高いために、高圧開閉器３５を介して、
目的の配電あるいは送電網に直接に接続することができる。このため、図３の従
来の実現において用いられた昇圧変圧器は必要とされず、開閉所は大幅に簡素化
される。他にも幾つかの差異がある。第一に、図３の従来例において用いられる
補助電力変圧器は、発電機３４の補助電力巻線にて置換される。他の顕著な差異
として、発電機３４と高圧開閉器３５との間のライン内に保護デバイス３６が追
加される。この保護デバイス３６は、過電流リミッタとして機能する。より具体
的には、保護デバイス３６は、エラーが検出されると、アースへの低インピーダ
ンス電流路を形成することで過電流を制限する。つまり、図４の例では、図３の
例において用いられる変圧器２１は除去されるために、万一、例えば発電機３４
の絶縁系に障害が発生した場合、送電網の全電力が発電機に、少なくとも遮断機
が作動する前に、掛かる恐れがあるが、過電流ダイバータ（保護）デバイス３６
は、回路ブレーカより早く動作し、過電流をそらすことで、過電流が発電機３４
に悪影響を及ぼすのを回避する。加えて、好ましくは、発電機３４と高圧開閉器
３５との間のライン内には、過電流の原因となる障害が発生したとき過電流を制
限する特性を持つ電流制限リアクトルが設けられる。一つの好ましい実施例にお
いては、過電流制限リアクトルは、発電機３４と高圧開閉器３５との間のライン
３７内に、過電流ダイバータデバイスのライン３７への接続点と発電機３４との
間に設けられ、このリアクトルは、電力網内のどこかで障害が発生した際に、電
力網から発電機に向かって電流が流れるのを制限する。

【００６６】 図５は、従来の開閉所の斜視図を示す。この開閉所は、２つの発電機３８を備
え、各発電機は、高電流バー３９および高電流開閉器モジュール４０を介して、
昇圧変圧器４１に供給する。昇圧変圧器４１は、高圧開閉器４２に接続される。
さらに、補助電力変圧器（変電器）などの補助設備が追加される。昇圧変圧器４
１は、従来のオイルを満たされた形態であるために、壁などの形態の防火分離を
必要とすることに加えて、オイル収集プラントなどの形態の保安手段を必要とす
る。図面からわかるように、開閉所は、極端に複雑であり、コストも高くなる。
オイルにて絶縁される昇圧変圧器４１は、オイルが満たされた変圧器と関連する
火災の危険のために、発電機を収容するビル４３の外側に配置される。

【００６７】 図６は、本発明による開閉所を示す。より具体的には、図６においては、高圧
発電機４４が、中間の昇圧変圧器を介することなく、直接に電力網に接続される
。上述のように、これは、発電機の巻線の設計のために可能となる。図６に示す
ように、ケーブル４５が発電機４４から高圧開閉器４６へと延びる。高圧ケーブ
ルを介しての発電機と電力網との間の接続が非常に単純なために、図３の従来の
例において必要とされる高価な設備と比較して、コストが著しく削減される。さ
らに、様々な変圧器その他も除去される。図６に示す設計は、変圧器用のオイル
を完全に回避することができるために、環境に優しく、火災の危険も大幅に低減
する。

【００６８】 図７は、静的VRA補償（Static VAR Compensation:SVC）と開閉器から構成され
る従来の開閉所を示す。SVCを備える開閉所は、通常、高圧開閉器４７内の開閉 装置、電圧をサイリスタ４９、５０が扱うレベルに変圧するための変圧器４８、
リアクトル、コンデンサ、および二重方向サイリスタバルブから構成される。殆
どの伝送アプリケーションにおいて、サイリスタを制御するために、自動電圧調
整器（AVR）が必要とされる。このプラント（開閉所）は、短所として、多くの 装置を必要とし、これら装置は大きなスペースを占拠する。

【００６９】 図８は、回転同期補償器５１と高圧開閉器５２から構成される本発明による開
閉所を示す。同期補償器５１と高圧開閉器５２との間には、変圧器は必要とされ
ない。これは、同期補償器５１が問題の伝送電圧を管理できるように設計されて
いるためであるが、これは、同期補償器の巻線が本発明によるケーブルによって
実現されることから可能となる。

【００７０】 図８から明らかなように、この実現は図７の実現よりかなり単純となり、スペ
ースもあまり必要とされない。

【００７１】 図９は、DCリンクを持つ“バック・ツウ・バック”設計の静的コンバータを備
える従来の開閉所を示す。図面から明らかなように、このタイプの開閉所では、
大きな短所として、主としてフィルタの量のために、要求されるスペースが大き
くなる。変圧器は複雑で、これらプラントのために特別に設計される。

【００７２】 図１０は、本発明による回転コンバータ５３を備える開閉所を示す。これらコ
ンバータは、おのおの、上述の巻線を用いるモータ／発電機から構成される。図
１０の例は、特に、幾つかの点で異なるパラメータを持つ異なる網の間で通信（
コミュニケーション）を確立する必要がある場合に適する。例えば、網５４は、
第二のAC網５５と、異なる電圧レベル、異なる位相位置、異なる周波数、あるい
は異なる相数を持つことが考えられる。図１０に示すように、モータ／発電機（
回転コンバータ）によって、一方のユニット（回転コンバータ）５３が他方のユ
ニット５３を駆動するようなやり方で、網を接続することで、網間に外乱をもた
らすことなく、通信問題を解決することができる。上述と同様に、高圧開閉器５
６と様々なブレーカが用いられる。図４との関連でより詳細に説明した保護デバ
イス３６も用いられるが、より具体的には、これらは、ここでは、ペアのモータ
／発電機の両側に２つ用いられ、ここでは５７として示される。こうして、保護
デバイス５７は、ペアのモータ／発電機を両方の網５４、５５から保護する。残
りの部分については、前の図面との関連で既に説明した要素がここでも用いられ
る。

【００７３】 以上の説明から明らかなように、本発明による開閉所は、電磁回路を備える回
転電機の様々な実施例において従来の技術と比較して大きな長所を持つ。本発明
の基本的な長所については、既に上で述べた通りであるが、追加する強調すべき
点については、電機の巻線の本発明による設計は、電機、より具体的には、その
ケーブル接続の周囲の磁場および電界が押さえられるために、開閉所近傍の環境
にとっても優しいことである。

【００７４】 可能な修正 勿論、本発明は、上に説明の実施例に限定されるものではなく、当業者におい
ては、上述の本発明の基本概念の説明から本発明の概念から逸脱することなく、
細部において様々な修正ができ、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限され
るものである。例えば、本発明は、上に説明の特定の材料に制限されるものでは
なく、代わりに、同等な機能を持つ材料を用いることもできる。本発明による絶
縁系の製造についても、様々な層間の接着性が保障される限り、押出しや、スプ
レイ以外の技法を用いることもできる。さらに、追加の等電位層を設けることも
できる。例えば、上で“内側”および“外側”として示した層の間の絶縁層内に
、追加の一つあるいは複数の等電位層を配置することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 現在の改良された標準のケーブル内に含まれる部分を示す図。

【図２】 本発明による磁気回路のセクタ／ポールピッチを示す図。

【図３】 従来の技術、すなわち発電機と関連する開閉器との間に昇圧変圧器が結合され
る様子を示す図。

【図４】 昇圧変圧器が除去された本発明による装置を示す図。

【図５】 従来の発電プラントを示す図。

【図６】 本発明を用いることによって簡素化された発電プラントを示す図。

【図７】 従来の技術による静的バー補償（SVR）と開閉器から構成される開閉所を示す 図。

【図８】 図７の従来の開閉所と対照てきに、本発明による開閉所がいかに簡素化される
かを示す図。

【図９】 従来の技術によるDCリンクを持つ“バック・ツウ・バック”設計の静的コンバ
ータを備える開閉所を示す図。

【図１０】 図９の静的コンバータを備える従来の開閉所と比較して、本発明による回転コ
ンバータを備える開閉所が、いかに簡素化され、スペースも節約できるかを示す
図。

【符号の説明】

１ ケーブル ２ 電気を運ぶ導体 ３ 内側半導電性層 ４ 固体絶縁層 ５ 外側半導電性層 ６ ２０ 発電機 ２１ 昇圧変圧器（変圧器） ２２ 高圧開閉器 ２３ 遮断器 ２５ 断路器 ２６ 変流器 ２７ 計器用変圧器 ２８ 励磁用変圧器 ２９ 制御ユニット ３４ 高圧発電機 ３５ 高圧開閉器 ３６ 過電流ダイバータ（保護）デバイス ３８ 発電機 ３９ 高電流バー ４０ 高電流開閉器モジュール ４１ 昇圧変圧器 ４２ 高圧開閉器 ４４ 高圧発電機 ５３ 回転コンバータ ５６ 高圧開閉器 ３６ 保護デバイス

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年３月１０日（２０００．３．１０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5G016 AA09 DA01 DA45 5G309 LA06 LA20 LA21 RA01 5H604 AA01 BB01 BB04 BB10 BB14 CC01 CC05 DA06 DA07 DA15 DB02 DB25 DB26 PD01 PD02 PD06 PD07

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの開閉器（３５、４６、５２）および少なくとも一つの高圧用
   回転電機を備え、前記電機が少なくとも一つの電気導体（２）を含む少なくとも
   一つの巻線（１）を有する、開閉所であって、 前記巻線（１）が、固体絶縁材から形成される絶縁層（４）を含む絶縁系と、
   この絶縁系の内側の内側層（３）とを備え、この内側層（３）が、前記電気導体
   の導電率より低いが、内側層（３）が電位を等化し、結果として、内側層の外側
   の電界を等化するのに十分な導電率を持つことを特徴とする開閉所。
2. 【請求項２】 前記絶縁系が、前記絶縁層の外側に外側層（５）を含み、この外側層（５）が
   前記絶縁層より高い導電率を持ち、この外側層（５）がアースあるいは相対的に
   低い電位に接続されることによって、電位が等化され、前記電気導体（２）に起
   因して発生する電界がこの外側層（５）の内側に実質的に閉じ込められることを
   特徴とする請求項１記載の開閉所。
3. 【請求項３】 前記少なくとも一つの電気導体（２）が、少なくとも一つの誘導ターンを形成
   することを特徴とする請求項１あるいは２記載の開閉所。
4. 【請求項４】 前記内側層および/あるいは外側層（３、５）が、半導電性材料から形成され ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の開閉所。
5. 【請求項５】 前記内側層（３）および/あるいは外側層（５）が、10^−６ Ωcm〜100 kΩcm
   の範囲の抵抗率、好ましくは、10^−３〜1000Ωcm、より好ましくは、1〜500Ωcm
   、より具体的には、10〜200Ωcmの抵抗率を持つことを特徴とする請求項１乃至 ４のいずれかに記載の開閉所。
6. 【請求項６】 前記内側層（３）および/あるいは外側層（５）が、導体／絶縁系１メートル 当たり50μΩ〜5MΩの範囲の抵抗を持つことを特徴とする請求項１乃至５のいず
   れかに記載の開閉所。
7. 【請求項７】 前記固体絶縁層（４）、内側層（３）および／あるいは外側層（５）が、ポリ
   マー材料から形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の開
   閉所。
8. 【請求項８】 前記内側層（３）および／あるいは外側層（５）並びに固体絶縁層（４）が、
   界面全体に渡って互いに強固に接続され、温度が変動したり、導体および固体絶
   縁系が曲げられた場合でも、内側層および外側層と固体絶縁層との間の接着性が
   維持されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の開閉所。
9. 【請求項９】 前記内側層（３）、外側層（５）および固体絶縁層（４）が実質的に同一の熱
   膨張率を持つ材料から形成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに
   記載の開閉所。
10. 【請求項１０】 前記内側層（３）と外側層（５）が、前記強固な固体絶縁層（４）の押出し成
    形と同時に押出し成形することで得られることを特徴とする請求項１乃至９のい
    ずれかに記載の開閉所。
11. 【請求項１１】 前記導体（２）および固体絶縁系からフレキシブルなケーブル（１）によって
    形成される巻線を構成することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載
    の開閉所。
12. 【請求項１２】 前記内側層（３）が前記少なくとも一つの導体（２）と電気的に接触されるこ
    とを特徴とする請求項２乃至１１のいずれかに記載の開閉所。
13. 【請求項１３】 前記少なくとも一つの導体（２）が、複数の素線から成り、前記導体（２）の
    少なくとも一本の素線が少なくとも部分的に絶縁されず、前記内側層（３）と電
    気的に接触されることを特徴とする請求項１２記載の開閉所。
14. 【請求項１４】 前記内側層と外側層（３、５）および固体絶縁層（４）が弾性材料から形成さ
    れ、動作中に温度が変化した場合でも、これら材料の強固な固体絶縁層への接着
    性が維持されることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか
    に記載の開閉所。
15. 【請求項１５】 前記内側層と外側層および固体絶縁層の材料が、500 MPA、好ましくは、200 M
    PA以下の弾性（Ｅ）係数を持つことを特徴とする請求項１４記載の開閉所。
16. 【請求項１６】 前記内側層および外側層と固体絶縁層との間の接着性が、材料の最も弱い所の
    それと同一のオーダであることを特徴とする請求項１４あるいは１５記載の開閉
    所。
17. 【請求項１７】 前記導体（２）および固体絶縁系が、高圧、好ましくは、10kVを超え、より具
    体的には、36kVを超え、さらに好ましくは、72.5kVを超える高圧用に設計される
    ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の開閉所。
18. 【請求項１８】 前記外側層（５）が複数の部分に分割され、これら各部分が個別にアースある
    いは他の低い電位の所に接続されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれ
    かに記載の開閉所。
19. 【請求項１９】 前記少なくとも一つの巻線が電機の固定子および／あるいは回転子に用いられ
    ることを特徴とする請求項１記載の開閉所。
20. 【請求項２０】 前記磁場発生回路が一つあるいは複数の磁気コア（８）を備え、この磁気コア
    が前記巻線（１）を通されるスロット（１０）持つことを特徴とする請求項１乃
    至１９のいずれかに記載の開閉所。
21. 【請求項２１】 前記外側層（５）がアース電位に接続され、前記電機の電界が前記外側層の外
    側では、前記スロット（１０）内およびコイル端領域の両方において、ほぼゼロ
    となることを特徴とする請求項１９あるいは２０記載の開閉所。
22. 【請求項２２】 前記スロット（１０）が、多数の実質的に広がっている円筒状の開口（１２）
    として形成され、これら開口が径方向に外側に向かって配列され、円筒の開口間
    の狭いウエスト部によって分離されることを特徴とする請求項１９乃至２１のい
    ずれかに記載の開閉所。
23. 【請求項２３】 前記スロット（１０）の開口の断面が、前記磁気コア（８）の後部から前方に
    向かって次第に狭くなることを特徴とする請求項２２記載の開閉所。
24. 【請求項２４】 前記スロット（１０）の断面が、連続的あるいは非連続的に次第に狭くなるこ
    とを特徴とする請求項２３記載の開閉所。
25. 【請求項２５】 前記電機が、発電機、モータ、あるいは同期補償器を構成することを特徴とす
    る請求項１９乃至２１のいずれかに記載の開閉所。
26. 【請求項２６】 前記発電機が、水力発電機あるいはタービン発電機であることを特徴とする請
    求項２５記載の開閉所。
27. 【請求項２７】 前記電機が、中間変圧器を介することなく、高圧、好ましくは、36kVあるいは
    それ以上の電力網に直接に接続されることを特徴とする請求項１乃至２６のいず
    れかに記載の開閉所。
28. 【請求項２８】 前記回転電機が電機に用いられる巻線と連続な一つあるいは複数のフレキシブ
    ルなケーブルを介して開閉器に接続されることを特徴とする請求項２７記載の開
    閉所。
29. 【請求項２９】 前記電機が前記開閉器を介して配電あるいは送電網に接続されることを特徴と
    する請求項２５あるいは２７記載の開閉所。
30. 【請求項３０】 前記回転電機が回転同期コンバータあるいは非同期コンバータであることを特
    徴とする請求項１乃至２９のいずれかに記載の開閉所。
31. 【請求項３１】 前記回転電機と開閉器との間のラインに過電流ダイバータ（３６）が接続され
    、万一障害が発生した場合、過電流がアースあるいは他の電位物にそらされるこ
    とを特徴とする請求項１乃至３０のいずれかに記載の開閉所。
32. 【請求項３２】 前記回転電機と開閉器との間のラインに電流制限リアクトルが接続され、障害
    に起因する過電流が制限されることを特徴とする請求項１乃至３１のいずれかに
    記載の開閉所。