JP2003520422A - 電力コンデンサおよびそれに関連する使用および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、高電圧用の電力コンデンサに関するもので、コンテナ（１）内に封入されている少なくとも１つのコンデンサ素子（２ａ−２ｄ）を備える。空間が、各コンデンサ素子（２ａ−２ｄ）とコンテナ（１）との間に形成される。本発明の目的は、上記コンデンサ内のオイルの漏洩問題の処理を可能にすることである。本発明によれば、上記空間は、ゲル化成分を含む誘電性流体（１０）で満たされる。オイルの代わりにゲルを使用しているので、オイルの漏洩は全然起こらない。本発明は、また、上記コンデンサ内でのゲルの使用方法および本発明のコンデンサの製造方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、請求項１の前文記載のタイプの電力コンデンサに関する。本発明の
電力コンデンサは、主として、１ｋＶ以上、例えば、５ｋＶ、好適には、少なく
とも１０ｋＶの定格電圧用の電力コンデンサである。

【０００２】 電力コンデンサは、電力を送電したり、分配したりするためのシステムの重要
な構成部品である。電力コンデンサ装置は、主として、静的バール・システムに
より電圧を安定させる目的で、並列および直列補償により送電能力を増大するた
めに使用され、また高調波を除去するためのフィルタとしても使用される。 第２および第３の態様によれば、本発明は、請求項２１記載のタイプの使用、
および請求項２３記載のタイプの方法に関する。

【０００３】 コンデンサは、９０度に近い位相角を持ち、そのため無効電力を発生する。無
効電力を消費する構成部品の近くにコンデンサを接続することにより、その場所
に必要な無効電力を発生することができる。それにより、有効電力を送電するた
めに、ケーブルを最大限に活用することができる。負荷による無効電力の消費は
変動するので、消費に見合うある量の無効電力を絶えず発生することが望ましい
。この目的のために、コンデンサ・バンク内に直列接続および／または並列接続
により複数のコンデンサが接続される。消費される無効電力に対応して、必要な
数のコンデンサを接続することができる。上記方法によりコンデンサを使用して
、消費電力を補償する方法は位相補償と呼ばれる。分路バッテリーの形のコンデ
ンサ・バンクは、この目的のために、無効電力を消費する構成部品の近くに配置
される。このような分路バッテリーは、一緒に接続された複数のコンデンサから
なる。各コンデンサは、複数のコンデンサ素子を備える。このような従来のコン
デンサの構造については以下に説明する。

【０００４】 分路バッテリーは、通常、複数の直列接続のコンデンサの多数のチェーンを含
む。チェーンの数は、位相の数により決まるが、位相の数は通常は３つである。
それ故、チェーン内の第１のコンデンサは、電力消費構成部品に電力を送電する
ためのケーブルに接続している。電力を送電するための上記ケーブルは、地面ま
たはアース電位を持つ周囲のいくつかの場所からある距離だけ離して配置される
。この距離は、ケーブルの電圧により異なる。それ故、コンデンサは、ケーブル
に接続している下向きの第１のコンデンサから直列に接続している。直列接続の
コンデンサのチェーンの対向端部のところに配置されている第２のコンデンサは
、アース電位または（例えば、アースしていない三相システムのような）ゼロ電
位の電気システムの一点に接続している。コンデンサの数およびその設計は、直
列接続コンデンサの許容電圧（定格電圧）が、ケーブルの電圧に対応するように
行われる。それ故、複数のコンデンサは直列に接続され、アース電位から絶縁さ
れているスタンド内、またはプラットフォーム上に配置される。それ故、このよ
うなコンデンサ・バンクは、複数の異なる構成部品を含み、比較的多くの材料を
必要とする。コンデンサ・バンクは、また、スタンド／プラットフォームが、風
とか地震等のような外部の影響に耐えることができるように、比較的頑丈な構造
を持っていなければならない。それ故、このようなコンデンサ・バンクを建設す
るには、かなりの作業が必要になる。コンデンサ・バンクが多数のコンデンサを
含んでいる場合には、この問題は特に重要な問題になる。コンデンサ・バンクは
、また比較的広い敷地面積を必要とする。

【０００５】 交流電圧用の長いケーブルは、誘導性であり無効電力を消費する。それ故、直
列補償用のコンデンサ・バンクは、必要な無効電力を発生するために、上記ケー
ブルに沿って一定の間隔を置いて配置される。誘導電圧降下を補償するために、
複数のコンデンサが直列に接続される。分路バッテリーに対向する直列補償用の
コンデンサ・バンクの場合には、コンデンサの直列接続は、通常、ケーブル内の
電圧の一部を消費するだけである。直列補償用のコンデンサ・バンク内に含まれ
る、直列接続コンデンサのチェーンも補償対象のケーブルに対して直列に配置さ
れる。

【０００６】 従来のコンデンサ・バンクは、複数のコンデンサを含む。上記コンデンサは、
コンデンサ・ロールの形の複数のコンデンサ素子を含む。コンデンサ・ロールは
、平らな形をしていて相互に積み重ねられて、例えば、１ｍの高さのスタックを
形成する。間に中間金属層を持つ非常に多数の誘電性フィルムが、スタックの垂
直方向に平行に配置される。スタックに掛かる電圧が増大すると、金属層の間に
働くクーロン力により、スタックは垂直方向に幾分圧縮される。同じ理由で、電
圧が低くなると、スタックは垂直方向に幾分大きくなる。形成されたスタックは
、比較的低い特定の機械的共振周波数、すなわち、固有周波数を持つ。スタック
の機械的共振周波数は、電流の特定の周波数により増幅され、大きなノイズを発
生する場合がある。主要な周波数は、このような周波数である。しかし、機械的
共振周波数の増幅は、電流の高調波によっても発生する場合がある。

【０００７】 米国特許第５，４７５，２７２号が、この周知のタイプの電力コンデンサを開
示している。本明細書においては、相互に積み重ねられ、共通のコンテナ内に設
置された複数のコンデンサ素子からなる、高電圧コンデンサについて説明する。
上記コンテナは従来の方法による金属製のものである。電気的なリードスルーは
、陶器またはポリマからできている。上記米国特許は、また、コンデンサ素子を
直列または並列に接続するための種々の別の結合装置も開示している。

【０００８】 （発明の説明） このタイプの周知のコンデンサの場合には、コンデンサ素子はオイルを含んで
いる。オイルは、また、コンデンサ素子を囲むように配置されていて、そのため
コンデンサ素子とコンテナの壁との間の空間を満たしている。絶縁という面では
、オイルは満足できるものであるが、多くの欠点も含んでいる。コンテナが破損
したり、密封が不完全である場合には、オイルの漏洩が起こり、それによりコン
デンサの機能が失われたり、環境を汚染したりする。 このような背景があるので、本発明の１つの目的は、この種のタイプの電力コ
ンデンサからのオイルの漏洩の問題を解決することである。

【０００９】 第１の態様によれば、本発明のこの目的は、特許請求の範囲の特徴を記載して
ある部分に定義した特徴のある機能を持つ、請求項１記載の前文記載のタイプの
電力コンデンサにより達成される。例えば、オイルのような電気流体の形をして
いる絶縁媒体はゲル化成分を含む。誘電流体は、ゲル化成分がすでに添加されて
いる電気絶縁オイルであってもよい。これに関連して、上記成分としては、部分
成分の混合物を使用できることを理解されたい。それ故、コンデンサ素子を囲ん
でいるゲルの代わりに、この目的のために通常使用されるオイルを使用すること
ができる。それ故、コンテナが損傷を受けても、オイルの漏洩は起こらない。何
故なら、液状のオイルを使用していないからである。誘電性流体は一定の形状を
保持しているので、滴状にならないために漏洩は起こらない。コンテナは、ポリ
マ材料でできていて、ある程度撓み、ほとんど割れ目を生じることがないので、
封入されているゲルと共に重要な特性を持つ。この材料は優れた絶縁性と、強度
、管理性およびコストのような他の必要な機能も併せ持つ。本発明の設計により
、高電圧用の電力コンデンサの場合に特に問題になる、コンデンサ巻線の縁部の
周囲の熱伝導および絶縁の問題をうまく解決することができる。

【００１０】 電気装置で使用するためのゲルおよびオイルは周知のものである。例えば、Ｐ
ＣＴ／ＳＥ９８／０２３１４は、多孔性のファイバをベースとする構造体、また
は積層構造体を含む、導体および絶縁システムを備える電気装置の配置を開示し
ている。上記構造体は、固体化してゲルになる誘電性流体を含む。上記特許は、
とりわけ、金属およびプラスチック・フォイルで巻かれたコンデンサ・バンクを
浸漬するための用途を開示している。しかし、この方法で浸漬したコンデンサ素
子は、コンテナ内でコンデンサ素子を囲んでいるオイルの漏洩の問題を解決して
いない。何故なら、上記装置は、オイルが熱により可逆反応を起こす、すなわち
、高温で流体になるゲル・システムだからである。また、上記特許は、このタイ
プの問題を解決していない。

【００１１】 ＪＰ７１６ １２ ６８およびＪＰ１０３ ２６ ７２１は、他の例を開示し
ている。しかし、これらの特許は、両方とも、高電圧用の電力コンデンサに関す
るものではない。ＪＰ１０３ ２６ ７２１は、ゲルが機械的振動を抑制するた
めに使用されているコンデンサに関する。それ故、この特許の目的は、絶縁流体
がコンテナを通して漏洩するのを防止するのに重点を置いている本発明の目的と
は完全に異なるものである。ＪＰ１０３ ２６ ７２１は、一方の側壁がウレタ
ン樹脂からなるコンデンサに関する。この特許の目的は、コンデンサが破損した
場合、ゲルの形をしているもっと柔軟な材料を追加して、材料に割れ目ができる
のを防止することにより、導電性の材料を通しての漏洩を防止することである。
この特許の場合も、ゲルは機械的な抑制を行うために使用されている。

【００１２】 本発明の電力コンデンサの好適な実施形態の場合には、誘電性流体のゲルの状
態は、コンデンサが動作中に発生する全温度範囲内で熱的に安定している。比較
的高い温度でも、ゲル状態が維持されるように、ゲル化成分を選択することによ
りオイルの漏洩の発生をさらに抑制することができる。好適な実施形態の場合に
は、誘電性流体は、シリコンをベースとする流体であり、このことは、特に、ゲ
ル化シリコン成分に適する。それ故、例えば、環境面から見て非常に有利なコン
デンサを得ることができる。代わりに、ポリウレタンおよび／またはイソシアネ
ートのような成分を含むゲル・システムは、このような環境上の利点を持ってい
ない。これらのものは、火災の際に有毒ガスを発生するので、製造中に環境に悪
影響を与え、廃棄物を安全に管理し、安全に処理しなければならない。有毒ガス
は、上記ＰＣＴ／ＳＥ９８／０２３１４によるオイルを含むコンデンサが、燃え
た場合に発生する。さらに、このような成分を含むゲル・システムは、大きく膨
張し、金属化フィルムに悪影響を与えるという欠点がある。金属化フィルム、す
なわち、金属でコーティングしたフィルムを含む実施形態は有利であるので、こ
れはかなり重大な欠点である。試験により、上記フィルムが破壊する場合もある
ことが分かった。シリコンをベースとするゲル・システムを使用すれば、この欠
点は解決する。それ故、この実施形態は、非常に重要な実施形態である。

【００１３】 本発明は、プラスチックおよび金属のロール状のフィルム、または金属でコー
ティングしたフィルムの形をしているコンデンサ素子から周知の方法で作られる
電力コンデンサで使用した場合特に有利である。この場合、ゲルは部分的な放電
を避けるために、できればその端部のところで、巻いたコンデンサ素子を浸漬す
るように配置される。それ故、これは、本発明の電力コンデンサの好適な実施形
態である。別な方法としては、上記巻線を乾式にすることもできる。

【００１４】 上記電力コンデンサの他の実施形態の場合には、第２の電気流体が、巻線の間
の空間内にしみ込む。上記第２の電気流体は液状である。すなわち、ゲル化して
いない。

【００１５】 コンテナ内でコンデンサ素子を囲んでいるゲルは、いくつかの要件を満たさな
ければならない。それ故、ゲルは、ゲル状態で高いせん断強さを持っていなけれ
ばならないし、優れた熱伝導性を持っていなければならないし、高い電気的強度
を持っていなければならないし、動作中に発生する温度範囲内で十分な電気的絶
縁特性をもっていなければならないし、熱的に安定していなければならない。

【００１６】 好適な実施形態の場合には、電気流体は電気絶縁性のオイルを含む。それ故、
上記流体は、高温において、上記要件を満たすことができるものでなければなら
ない。この点から、シリコン・オイルを添加することは、上記オイルに特に適し
ている。

【００１７】 本発明の好適な実施形態の場合には、ゲル化成分は、シリコンを含むが、この
シリコンは、好適には、少なくともいくつかのビニール置換基、すなわち、ビニ
ール・サイド・グループを含むポリジメチルシロキサンであることが好ましい。

【００１８】 もう１つの好適な実施形態の場合には、ゲル化成分は、シラン官能架橋剤を含
む。他の好適な実施形態の場合には、この架橋剤はシリコンを含むが、このシリ
コンは、できれば少なくともいくつかのシラン置換基を含むポリジメチルシロキ
サンであることが好ましい。

【００１９】 シラン官能架橋剤の量は、好適には、１〜８０重量％であることが好ましい。 好適なゲル化成分、好適なその代替物、および好適な量を使用すれば、上記の
要件に関して、電気流体は都合のよい特性を持つことができる。 特に好適な実施形態の場合には、電気流体は、また、金属錯体を含み、この金
属錯体は、さらに、上記要件を満足するために貢献する。この場合も、混入する
金属錯体の量は、２〜４０００ｐｐｍであり、好適には、１０〜２０００ｐｐｍ
であり、この量が適当な量であることが分かっている。

【００２０】 さらに他の好適な実施形態の場合には、誘電性流体は、低分子量のシリコン液
を含むが、このシリコン液は、好適には、ポリジメチルシロキサン液であること
が好ましい。この場合も、ゲル状で得られる流体は、上記のいくつかの要件を十
分に満足させる。

【００２１】 本発明の他の実施形態の場合には、誘電性流体は、ゲル化を遅延させる薬剤を
含む。そのため、制御をうまく行うことができ、ゲル化プロセスが長くなり、そ
れにより、製造が容易になり、優れた品質のゲル機能の達成に貢献する。

【００２２】 ゲル化遅延成分の適当な量は、０．００１〜４重量％である。他の好適な実施
形態の場合には、誘電性流体の組成は、１〜８０重量％、好適には、２０〜５０
重量％のシラン官能架橋剤、２〜４０００ｐｐｍ、好適には、１０〜２０００ｐ
ｐｍの金属錯体、０〜６０重量％、好適には、１０〜５０重量％の低分子量のポ
リジメチルシロキサン、０〜４重量％のゲル化遅延剤からなり、残りはビニール
置換基を含むポリジメチルシロキサンである。 このような組成の場合、流体は、絶縁媒体として非常によく適した特性を持つ
ことになり、必要な要件を満足させる。

【００２３】 他の好適な実施形態の場合には、誘電性流体は、植物油を含むが、この植物油
は、できればシリコン・オイルと混合しているものであることが好ましい もう１つの好適な実施形態の場合には、ゲル化成分は、植物油を含む。 さらに本発明のもう１つの実施形態の場合には、通常の動作温度において、ゲ
ル内の圧力は、少なくとも大気圧に等しくなる。

【００２４】 ある好適な実施形態の場合には、各コンデンサ素子は、ほぼ円形で、シリンダ
ー状の形をしていて、コンテナの内部も対応する円形で、シリンダー状の形のを
しているので、コンテナは、各コンデンサ素子を密着状態で囲み、各コンデンサ
素子の軸方向は、コンテナの軸方向と一致する。

【００２５】 コンテナの内部が、コンデンサ素子のシリンダー状の形に対応する、円形で、
シリンダー状の形をしているので、コンテナは、コンデンサ素子を密着状態で囲
み、製造上の見地から見て、非常にコンパクトで、有利で電気的に良好な形の素
子に適しているコンデンサが得られる。

【００２６】 他の実施形態の場合には、コンテナは、導電性の材料から作られる。それ故、
コンデンサ素子とコンテナとの間の絶縁体は、もっと簡単になり、コンデンサ素
子とコンテナとの間の放電の危険もなくなる。さらに、コンデンサの電気的接続
が非常に簡単になり、両者の間に必要な表面漏れ距離をコンテナ自身により形成
することができる。絶縁が簡単になり、リードスルーが不必要になるので、コン
デンサも比較的コンパクトになり、それにより、コンパクトなコンデンサ・バン
クを形成することができる。

【００２７】 本発明の第２の特徴は、コンテナ内に配置されているコンデンサ素子を絶縁す
るための、ゲル化した誘電性流体の使用に関する。好適な実施形態の場合には、
ゲルは、本発明の電力コンデンサに対する上記の組成に対応する組成を持つ。本
発明の使用により、本発明の電力コンデンサに関する上記の利点に類似の利点が
得られる。

【００２８】 第３の特徴により、本発明の目的が、請求項２３記載の方法により達成される
。本発明の電力コンデンサは、この方法により実用的な方法で得られる。 本発明の方法の好適な実施形態の場合には、コンテナ内に導入する前に、誘電
性流体のガス抜きが行われる。そうすることにより、コンデンサの機能の信頼性
が向上する。何故なら、表面を光らせる恐れがあるゲル内の気泡が防止されるか
らである。このように表面が光ると、長い間に侵食を起こす恐れがある。

【００２９】 上記およびその他の本発明の電力コンデンサの好適な実施形態、本発明の使用
および本発明の方法は、各請求項１、請求項２１および請求項２３のサブ請求項
に記載してある。

【００３０】 （発明の有利な実施形態） 図１は、本発明のコンデンサの設計の略図である。本発明のコンデンサは、こ
の例の場合には、４つのコンデンサ素子（２ａ−２ｄ）を囲んでいるポリエチレ
ン製の外部コンテナ１からなる。コンテナ１は、コンデンサ素子２ａ−２ｄのよ
うに、円形で、シリンダー状の形をしている。コンデンサ素子２ａ−２ｄは、直
列に接続している。接続端子３、４は、コンデンサの各端部に配置されている。
各端子は、コンテナの材料内に装着されていて、コンテナを貫通している導電フ
ォイルからなる。ゲル１０は、コンデンサ素子２ａ−２ｄとコンテナとの間に配
置されている。ゲルは、電気絶縁体および熱導体としての働きをする。

【００３１】 図２は、ロールにしっかりと巻き付けられている、金属でコーティングされた
ポリマ・フィルムを含む個々のコンデンサ素子を示す。コンデンサ素子２は、コ
ンデンサ素子を冷却するために使用することができる、中央を貫通している軸方
向に延びる孔部６を持つ。コンデンサ素子の通常の大きさは、直径１００〜３０
０ｍｍ、孔部の直径２０〜９０ｍｍ、好適には、３０ｍｍ、高さ５０〜８００ｍ
ｍである。このようなコンデンサ素子は、約１〜１５ｋＶ用に使用される。例え
ば、直径２００ｍｍ、孔部の直径６０ｍｍ、高さ１５０ｍｍのコンデンサ素子は
、約４〜１０ｋＶ用に使用される。それ故、図１に示すように、これらコンデン
サ素子を直列に４個接続すれば、最高４０ｋＶの電圧に使用することができ、８
個のコンデンサ素子を接続すれば、８０ｋＶの電圧に使用することができる。

【００３２】 コンデンサ素子２では熱損失が発生し、素子の内部が加熱される。最高温度は
電気的寸法にとって非常に重要なものである。温度が上昇すると応力が低下し、
単位容積当りの出力が低下する。すなわち、温度は材料の消費およびコストにか
なりの影響を持つ。熱の発生が均等なシリンダー状の容積の場合で、中央部に開
口部がない場合には、半径方向の温度プロファイルは、図３に破線の曲線で示す
ように、漸近曲線のような外観を示す。コンデンサ素子が、中央部に半径Ｒｉの
開口部６を持っている場合には、温度プロファイルは図３の実線の曲線のように
なる。必要な場合には、強制冷却を行うこともできる。その場合、得られる温度
プロファイルは、図３に点線で示すようになる。

【００３３】 図４は、図２のコンデンサ素子を通る半径方向の部分拡大断面図である。部分
断面図は、金属でコーティングしたフィルムの、２つの隣接しているシリンダー
状の巻部分を示す。フィルム８ａおよび８ｂの厚さは、それぞれ、１０μｍであ
り、材料はポリプロピレンである。金属層９ａ、９ｂの厚さは約１０ｎｍであり
、アルミニウムまたは亜鉛またはその混合物からなり、ロール状に巻く前にポリ
プロピレンフィルム上に蒸着済みである。このような金属化されたフィルムを使
用すれば、２５０Ｖ／μｍ程度の電気的応力Ｅを達成することができる。このよ
うなコンデンサ素子の製造技術は周知のものであるので、これ以上の説明は省略
する。別な方法としては、フィルム・フォイル技術を使用してコンデンサ素子を
作ることもできる。この場合、プロピレン・フィルムおよびアルミニウム・フォ
イルは、一緒にロール状に巻かれる。しかし、金属化フィルムを使用すれば、自
己修復という利点が得られるし、フィルム・フォイル技術と比較した場合、電気
的応力が高くなり、エネルギー密度が高くなるという利点も得られる。

【００３４】 金属層は、プラスチック・フィルムを、一方の側面の縁部から、他方の側面の
縁部から少し離れたところまでをカバーする。それ故、フィルム８ａのランダム
な領域１６ａは金属によりコーティングされていない。同様に、フィルム８ｂの
ランダムな領域１６ｂも、金属コーティングされていない。しかし、フィルム８
ｂの露出しているランダムな領域１６ｂは、フィルム８ａ上の露出しているラン
ダムな領域からの対向端縁部のところに位置する。層９ａの電気的接続は、図に
示すように、コンデンサ素子の上端部および層９ｂの下端部のところで行われ、
その結果、一方の方向にプラスの電極ができ、もう一方の方向にマイナスの電極
ができる。確実に効率的な電気的接触を行うために、端部に亜鉛をスプレーする
ことができる。

【００３５】 図４ａの変形例の場合には、コンデンサ素子は、内部直列接続を持つ。この場
合、各プラスチック・フィルム８ａ、８ｂ上の金属層９ａ、９ｂは、それぞれ、
コーティングされていない部分１７ａ、１７ｂにより分離されている２つの部分
９ａ’、９ａ”および９ｂ’、９ｂ”にそれぞれ分割される。金属層を２つ以上
の部分に分割することもできる。金属層部分の各組、例えば、９ａ’および９ｂ
’は、直列に接続している部分コンデンサ素子を形成する。

【００３６】 図４ｂは、修正実施形態のもう１つの例を示す。この場合、一方のプラスチッ
ク・フィルム８ａ上の金属層９ａは、コーティングされていない部分１７ａによ
り分離されている、２つの部分９ａ’、９ａ”に分割され、一方、他のプラスチ
ック・フィルム８ｂ上の金属層９ａは、分割されていない。各部分９ａ’および
９ａ”は、右へフィルム８ｂの縁部まで延びていて、そのため、この場合、同じ
フィルム８ｂとの電気的接続が行われる。もう一方のプラスチック・フィルム上
の金属層９ｂは、フィルムの縁部から少し離れた両方の側面１６ａ、１６ｂ上で
終わっているので、どの方向にも電気的接続が行われない。

【００３７】 コンデンサ素子（２ａ−２ｄ）とコンテナとの間のゲルは、Ｓｉｌｇｅｌ（登
録商標）６１２という商品名で、Ｗａｃｈｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ社が市
販している成分からなり、ゲル形成成分を含む。この成分に粘性の低いシリコン
・オイルが混入される。ゲル化遅延剤である、「Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ＰＴ ８
８」という商品名で、Ｗａｃｈｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ社が市販している
成分を他の実施形態に混入する。適当なシリコン・オイルとしては、「Ｄｏｗ
Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｌｉ
ｑｕｉｄ」という商品名で、ダウ・コーニング社が市販しているオイルがある。

【００３８】 ゲルを形成する液体混合物の組成は、約６０〜７０％のゲル化成分、Ｓｉ１ｇ
ｅｌ（登録商標）６１２Ａからなる半分、およびＳｉ１ｇｅｌ（登録商標）６１
２Ｂからなる半分であるが、これは単に例示としてのものに過ぎない。基本的な
成分、すなわち、シリコン・オイルは、約３０〜４０％であるが、インヒビター
を使用する場合には、その割合をもっと少なくすることができる。残り、すなわ
ち、数パーセントは、ゲル化遅延剤である。

【００３９】 実験により、２３℃の温度で処理した場合、ゲル化遅延成分を含んでいない場
合には、約１時間で固体化することが分かった。０．５重量％の「Ｉｎｈｉｂｉ
ｔｏｒ ＰＴ ８８」の混合物の場合には、固体化に要した時間は１０時間以上
に延びた。１重量％の混合物の場合には、固体化に要した時間は約１００時間で
あり、２重量％を超える混合物の場合には、１５０時間以上掛かった。約１％の
ゲル化遅延成分の混入が、恐らく適していて、６０℃の処理温度で固体化に要す
る時間が十分長くなった。

【００４０】 液体混合物は、フィルム層の間に浸透することができ、その結果、コンデンサ
素子の少なくとも側面の縁部が浸漬された。種々の成分を含む液体がガス抜きさ
れ、混合物に添加された。混合物は、例えば、ポンプまたは真空により、入り口
を通してコンテナ内に導入された。

【００４１】 図２は、種々のタイプのコンデンサ素子のための、本発明の電力コンデンサの
組立方法を示す。すべての場合、コンデンサ素子１２は、コンテナ１内で、ゲル
化成分を含む誘電性流体１０により囲まれていて、コンテナ内ではゲル状になっ
ている。

【００４２】 原則的に、コンデンサ素子２は、素子内に誘電性流体を含んだ状態で、３つの
異なる方法で組み立てることができる。第１の方法の場合には、コンデンサ素子
２は、乾式のものであってもよい。すなわち、その巻線内に誘電性流体が全然存
在しなくてもよい。第２の方法の場合には、コンデンサ素子は、コンデンサ素子
を囲んでいるゲル１０と同じ方法でゲル化している誘電性流体を含む。このゲル
は、端部領域Ａと特に関連している。第３の方法の場合には、コンデンサ素子２
は、ゲル化しないオイルのような誘電性流体により浸漬される。この場合も、端
部領域Ａだけが浸漬されるのが問題になる場合がある。

【００４３】 第１の方法は、主として、特に金属でコーティングしたプラスチック・フィル
ムを含むタイプの、固く巻いたコンデンサ素子に関連する。他の２つの方法は、
主として、特に、巻線内で、別々のプラスチック・フィルムおよび金属フォイル
を使用しているタイプの、緩く巻いたコンデンサ素子に関連する。

【００４４】 図５は、本発明のコンデンサ素子２’の他の実施形態の縦断面図である。コン
デンサ素子は、Ａで示す共通の軸に対して同心の３つのサブ素子２０１、２０２
、２０３に分割されている。一番外側のサブ素子２０１は、ほぼチューブ状をし
ていて、内側２０４は、狭い間隔を置いて中間サブ素子２０２を囲んでいる。中
間サブ素子は、同様に、一番内側のサブ素子２０３を狭い間隔を置いて囲んでい
る内面２０５を持つ。一番内側のサブ素子２０３は、貫通中央チャネル２０６を
含む。３つのサブ素子は、異なる半径方向の厚さを持ち、一番外側のサブ素子の
厚さが一番薄い。それ故、サブ素子はほぼ同じ容量を持つ。絶縁体２０７は、サ
ブ素子の間に配置されている。

【００４５】 サブ素子は直列に接続している。２つの半径方向に隣接しているサブ素子は、
同じ端部にその結合点の中の一方を持つ。それ故、一番外側のサブ素子２０１は
、結合部材２１０により、コンデンサ素子２’の一方の端部のところで、中間サ
ブ素子２０２に接続していて、中間サブ素子２０２は、結合部材２１１により、
コンデンサ素子２’の他方の端部のところで、一番内側のサブ素子２０３に接続
している。このことは、コンデンサ素子２’の接続部分２１２、２１３が、その
対向端部に位置することを意味する。 サブ素子の数が、例えば、５または７のように３より多い場合には、サブ素子
の端部における結合点の接続は、同じ方法で交互に行われる。

【００４６】 図６は、図５のタイプの複数のコンデンサ素子を直列に接続する方法を示す。
この図は、２つの上記コンデンサ素子２’ａ、２ｂを示す。内部サブ素子２０３
の上端部のところの下のコンデンサ素子２’ｂの接続部２１２は、一番外側のサ
ブ素子２０１の下端部のところの上のコンデンサ素子２’ａの接続部２１３に接
続している。絶縁体２１４は、このタイプのコンデンサ素子内で発生する電位差
を処理するために、コンデンサ素子の間に配置されている。

【００４７】 図７は、本発明の電力コンデンサのもう１つの例である。この例の場合、コン
テナ３０１およびコンデンサ素子３０２の設計は、従来のタイプのものである。
それ故、コンデンサ用コンテナ３０１は、ボックス型で、コンデンサ素子３０２
は、重ねられた平らなユニットに巻かれる。電気接続端子３０３、３０４は、同
じ方法で設置される。ゲル３１０は、上記実施形態と同じ方法で、コンデンサ素
子３０２とコンテナ３０１との間の空間に配置される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態によるコンデンサの簡単な斜視図である。

【図２】 図１の詳細図である。

【図３】 図２のコンデンサ素子の熱の発生を示すグラフである。

【図４】 図２の詳細図の半径方向の一部の拡大図である。

【図４ａ】 図４に対応する部分であるが、他の実施形態のものである。

【図４ｂ】 図４に対応する部分であるが、もう１つの他の実施形態のものである。

【図５】 他の実施形態のコンデンサ素子の縦断面図である。

【図６】 一緒に接続している、図５の２つのコンデンサ素子である。

【図７】 本発明のもう１つの実施形態のコンデンサの斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ライホネン，サリ スウェーデン．エス−129 54 ヘゲルス テン，ドクトル ヴィダーストロムスガタ 35，３ティーアール

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各コンデンサ素子（２ａ−２ｄ）とコンテナ（１）との間に
   、空間が形成されるようにコンテナ（１）内で囲まれている少なくとも１つのコ
   ンデンサ素子（２ａ−２ｄ）を備える高電圧用の電力コンデンサであって、前記
   コンデンサが、また、ゲル化成分を含む誘電性流体（１０）として前記コンテナ
   （１）内に配置されている絶縁媒体を含み、前記絶縁媒体が、前記空間をほぼ満
   たしていることと、前記コンテナ（１）が、例えば、ポリエチレンのようなポリ
   マ材料でできていることを特徴とする電力コンデンサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電力コンデンサにおいて、前記ゲル化成分が
   シリコンを含むことを特徴とする電力コンデンサ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の電力コンデンサにおいて、前記シリコンが、
   ポリジメチルシロキサンを含むことを特徴とする電力コンデンサ。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の電力コンデンサにおいて、前記シリコ
   ンが、ビニール置換基を含むことを特徴とする電力コンデンサ。
5. 【請求項５】 請求項１−請求項４の何れか１項記載の電力コンデンサにお
   いて、前記誘電性流体（１０）のゲル状態が、前記コンデンサの動作中発生する
   全温度範囲内において、熱的に安定していることを特徴とする電力コンデンサ。
6. 【請求項６】 請求項１−請求項５の何れか１項記載の電力コンデンサにお
   いて、各コンデンサ素子（２ａ−２ｄ）が、ロールを形成するために数回巻かれ
   たフィルムを含み、前記フィルムが、プラスチックの複数の層（８）、および金
   属または金属でコーティングしたプラスチック・フィルムの層（９）を含み、第
   ２の誘電性流体が、前記ロールの端部の少なくとも領域内の前記巻線の間の空間
   内に配置されていて、前記第２の誘電性流体が液状であることを特徴とする電力
   コンデンサ。
7. 【請求項７】 請求項１−請求項５の何れか１項記載の電力コンデンサにお
   いて、各コンデンサ素子（２ａ−２ｄ）が、ロールを形成するために数回巻かれ
   たフィルムを含み、前記フィルムが、プラスチックの複数の層（８）、および金
   属または金属でコーティングしたプラスチック・フィルムの層（９）を含み、前
   記誘電性流体（１０）が、前記ロールの端部の少なくとも領域内の前記巻線の間
   の空間内に配置されていることを特徴とする電力コンデンサ。
8. 【請求項８】 請求項１−請求項７の何れか１項記載の電力コンデンサにお
   いて、前記誘電性流体（１０）が、好適には、シリコン・オイルであることが好
   ましい、電気的に絶縁性のオイルを含むことを特徴とする電力コンデンサ。
9. 【請求項９】 請求項２または請求項３記載の電力コンデンサにおいて、前
   記ゲル化成分が、シラン官能架橋剤を含むことを特徴とする電力コンデンサ。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の電力コンデンサにおいて、前記シラン官能
    架橋剤が、好適には、少なくともいくつかのシラン置換基を含むポリジメチルシ
    ロキサンであることが好ましい、シリコンを含むことを特徴とする電力コンデン
    サ。
11. 【請求項１１】 請求項７または請求項８記載の電力コンデンサにおいて、
    シラン官能架橋剤の量が、１〜８０重量％であることを特徴とする電力コンデン
    サ。
12. 【請求項１２】 請求項２−請求項１１の何れか１項記載の電力コンデンサ
    において、前記誘電性流体（１０）も、金属錯体を含むことを特徴とする電力コ
    ンデンサ。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載の電力コンデンサにおいて、金属錯体の量
    が、２〜４０００ｐｐｍ、好適には１０〜２０００ｐｐｍであることを特徴とす
    る電力コンデンサ。
14. 【請求項１４】 請求項２−請求項１３の何れか１項記載の電力コンデンサ
    において、前記誘電性流体（１０）が、低分子量のシリコン液、好適にはポリジ
    メチルシロキサン液を含むことを特徴とする電力コンデンサ。
15. 【請求項１５】 請求項２−請求項１４の何れか１項記載の電力コンデンサ
    において、前記誘電性流体（１１）が、ゲル化を遅延させる薬剤を含むことを特
    徴とする電力コンデンサ。
16. 【請求項１６】 請求項２−請求項１５の何れか１項記載の電力コンデンサ
    において、前記誘電性流体（１０）の組成が、１〜８０重量％のシラン官能架橋
    剤、２〜４０００ｐｐｍ、好適には、１０〜２０００ｐｐｍの金属錯体、０〜６
    ０重量％、好適には、１０〜５０重量％の低分子量のポリジメチルシロキサン、
    ０〜４重量％のゲル化遅延剤からなり、残りはビニール置換基を含むポリジメチ
    ルシロキサンであることを特徴とする電力コンデンサ。
17. 【請求項１７】 請求項８記載の電力コンデンサにおいて、前記誘電性流体
    （１０）が、植物油を含むことを特徴とする電力コンデンサ。
18. 【請求項１８】 請求項１−請求項１７の何れか１項記載の電力コンデンサ
    において、前記誘電性流体（１０）が，少なくとも大気圧に等しい圧力を受けて
    いることを特徴とする電力コンデンサ。
19. 【請求項１９】 請求項１−請求項１８の何れか１項記載の電力コンデンサ
    において、各コンデンサ素子が、ほぼ円形で、シリンダー状の形をしていて、前
    記コンテナ（１）の内部も対応する円形で、シリンダー状の形をしているので、
    前記コンテナが、各コンデンサ素子を密着状態で囲み、各コンデンサ素子の軸方
    向が、前記コンテナの軸方向と一致することを特徴とする電力コンデンサ。
20. 【請求項２０】 請求項１−請求項１９の何れか１項記載の電力コンデンサ
    において、前記コンテナ（１）が、直列に接続している複数のコンデンサ素子（
    ２ａ−２ｄ）を囲んでいることと、電気接続端子（３、４）が、前記コンテナ（
    １）の各端部のところに配置されていて、前記コンテナ（１）自身が、前記接続
    端部間で絶縁体としての働きをしていることとを特徴とする電力コンデンサ。
21. 【請求項２１】 高電圧用の電力コンデンサ内で、１つまたはそれ以上のコ
    ンデンサ素子（２ａ−２ｄ）を絶縁するための絶縁媒体としてのゲル化誘電性流
    体の使用方法であって、前記コンデンサ素子が、例えば、ポリエチレンのような
    ポリマ材料のコンテナ（１）内に配置されている使用方法。
22. 【請求項２２】 請求項２１記載の使用方法において、前記誘電性流体（１
    ０）が、請求項２−請求項１７の何れか１項記載のタイプであることを特徴とす
    る使用方法。
23. 【請求項２３】 請求項１−請求項２０の何れか１項記載の電力コンデンサ
    の製造方法において、少なくとも１つのコンデンサ素子（２ａ−２ｄ）が、コン
    テナ内に配置されていることと、ゲル化することができる誘電性流体が、各コン
    デンサ素子（２ａ−２ｄ）と前記コンテナ（１）との間の空間内に導入され、そ
    の後で、前記誘電性流体（１０）をゲル化することとを特徴とする方法。
24. 【請求項２４】 請求項２３記載の方法において、前記コンテナ内に導入す
    る前に、前記誘電性流体のガス抜きが行われることを特徴とする方法。