JP2008109029A - 油入電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】真空引作業における到達真空度を高くでき、真空注油時の残留気泡の発生を抑制できる絶縁構成を備えた油入電気機器を得る。
【解決手段】電気機器本体が絶縁油を充填したタンク内に収納され、絶縁油の流路とならない部分に配置された絶縁ワッシャ３と絶縁アングル４のような絶縁部材同士が、重ね代５を介して組み合わされて一体的に構成された絶縁構造物を有する油入電気機器において、絶縁構造物の重ね代５部にスペーサ６を介在させて隙間７を形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、変圧器など油入電気機器に係わり、特にその絶縁構成に関するものである。

高電圧の油入電気機器、例えば変圧器では、巻線と鉄心間あるいは巻線間の絶縁のために、固体の絶縁物を挿入して高い絶縁耐力が得られる構造を採っている。固体絶縁物としては絶縁紙、特に、プレスボードが多く用いられている。絶縁物は巻線を囲む形で配置されるため、高電圧になるほど複雑な構成となり、単一の絶縁物では構成できず、多数の絶縁物を組み合わせて必要な構造に形成している。
従来の油入電気機器の絶縁構成として、例えば、巻線と絶縁物を備え、絶縁物同士を接合させて組み立て、巻線の絶縁を行う静止誘導機器において、絶縁物の接合面に突起を形成し、又は、係止用テープの貼付や粘着剤の塗布等の処置を施して、絶縁物相互の摩擦力を強化することにより位置ずれがないように固定する技術が開示されている。（特許文献１参照）。

特開２００１−３３２４２９号公報（第２頁、図１）

高電圧の油入電気機器では、内部に気泡が残留すると絶縁耐力が大きく低下するため、油入電気機器のタンクを真空引きした後に真空状態で注油して油を満たす方法が採用されている。また、注油する油は脱気したものを使用し、真空状態で注油した後に、残留する微量な空気を脱気油に溶解させて気泡の残留が極小になるように配慮している。
例えば、発電所や変電所で使用される油入変圧器のような高電圧の油入電気機器では、非常に高い信頼性を要求されており、このため、絶縁耐力を低下する要因はわずかな懸念も取り除いて信頼性を確保する必要がある。

特許文献１に示す静止誘導機器の絶縁構造では、絶縁物同士の接合面を密着させて組み合わせた後、押圧して固定しているが、接合面を完全に密着させることは難しく、わずかな空気層が存在する場合がある。この残存空気が、注油時の真空引き作業でも除去しきれず、真空注油時に気泡となって残留する可能性がある。注油する油を脱気する配慮を行っても、気泡が残存する懸念が残るという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、真空引作業における到達真空度を高くでき、真空注油時の残留気泡の発生を抑制できる絶縁構造を備えた油入電気機器を得ることを目的とする。

この発明に係わる油入電気機器は、電気機器本体が絶縁油を充填したタンク内に収納され、重ね代を介して一体的に組み合わされた複数の絶縁部材からなる絶縁構造物が、絶縁油の流路とならない部分に配置されて構成された油入電気機器において、絶縁構造物の重ね代部にスペーサを介在させて隙間を形成したものである。

この発明の油入電気機器によれば、絶縁油の流路とならない箇所に配置され、重ね代を介して組み合わされ絶縁構造物の、重ね代部にスペーサを介在させて隙間を形成したので、真空引作業における到達真空度を高くでき、真空注油時の残留気泡の発生を抑制することができる。

実施の形態１．
油入電気機器として、外鉄形変圧器を例にあげて説明する。図１は、外鉄形変圧器の巻線絶縁部分の部分断面の一例を示す図である。
一般に、変圧器は鉄心の脚部に高圧側巻線と低圧側巻線が巻回され、巻線同士及び巻線と鉄心間に絶縁物が挿入されて構成されている。鉄心，巻線，及びそれらを取り巻く絶縁物等で構成される変圧器本体（中身）は、絶縁油を充填したタンク（図示せず）内に収納されている。図１に示す部分は、低圧側巻線（図示せず）に対向する高圧側巻線の端部を示す部分断面図である。

高圧側巻線１の線路側端部には、電界分布を改善するための静電板２が、高圧側巻線１の巻線端に電気的に接続されて設けられている。低圧側巻線（図示せず）と高圧側巻線１側との間を絶縁する平板状の絶縁ワッシャ３が、巻線の絶縁階級に応じて複数枚設けられている。また、静電板２の端部を覆い、高圧側巻線１と鉄心（図示せず）の間を絶縁する絶縁アングル４が、同じく高圧側巻線１の絶縁階級に応じて複数枚設けられ、上記の絶縁ワッシャ３と重ね代５を介して一体的に組み合わされて絶縁構造物が構成されている。絶縁ワッシャ３や絶縁アングル４の材料としては、通常、プレスボードが用いられる。
絶縁構造物を絶縁ワッシャ３や絶縁アングル４のような複数の絶縁部材を組み合わせて構成するのは、複雑な構造の場合、単一の絶縁物では構成できず、また、材料の歩留まりや、加工の容易性、組立作業の利便性等を考慮してコスト低減を図るためである。

巻線部の内部や、巻線と絶縁構造物との間で、冷却のために絶縁油の流路を設ける必要がある部分は、流路を形成するように絶縁物を構成する。本実施の形態の絶縁構造物は、絶縁油の流路とならない部分に配置されるものである。
このような箇所に配置される絶縁構造物を複数の絶縁物を組み合わせて一体的に構成する場合には、従来は絶縁物同士を密着させて接合していた。
本実施の形態の発明の特徴とするところは、絶縁油の流路とならない箇所に配置され、複数の絶縁物同士が、重ね代を介して組み合わされて一体的に構成された絶縁構造物、すなわち、上記の絶縁ワッシャ３と絶縁アングル４とで構成されたような絶縁構造物において、重ね代５部にあえてスペーサ６を介在させて微小な隙間７を形成したことである。

図２は絶縁ワッシャ３と絶縁アングル４との接合個所を示す部分斜視図である。図のように、隙間７の部分には間隔片として平板状で所定の厚さのスペーサ６を配置している。スペーサ６は、例えば、絶縁ワッシャ３と絶縁アングル４のいずれかの面に予め接着等により貼り付けておき、組立時には接合面部に圧力を加えて固定することで双方の絶縁物がずれたり変形したりしないように配慮している。隙間７の寸法ｄはスペーサ６の厚さで調整することができる。また、スペーサ６の材料としては、例えば、絶縁ワッシャ３や絶縁アングル４と同等のプレスボードを使用すればよい。

次に、作用について説明する。
巻線に絶縁構造物を組み込み、鉄心を組み立てて構成した変圧器本体をタンクに収納し、付属品を組み立てた後に絶縁油を注入するが、このとき、内部に気泡が残留すると絶縁耐力が大きく低下する。そこで、タンク内を真空引きした真空状態で、脱気した絶縁油を注油して油を満たすようにしている。こうすることで、残留する微量な空気が、脱気した油に溶解して気泡の残留が極少になる。
この過程において、絶縁物同士が密着した接合面を有する絶縁構造物がある場合、密着面にわずかな空気が残る虞があり、これが、気泡となって残留する懸念があった。この気泡を除去するためには、真空引作業での真空度を上げる必要がある。

本実施の形態では、絶縁ワッシャ３と絶縁アングル４のように、重ね代５を介して一体構成する絶縁構造物の重ね代５部に、スペーサ６を挿入して積極的に隙間を設けるようにしたため、注油時の真空引き作業において、残留する気泡量を密着構造に比べ大幅に少なくすることができる。

次に、重ね代５部の隙間７の寸法ｄについて説明する。
図３は、接合面に微小な隙間を形成し絶縁油を含浸した絶縁構造モデルを、試験タンク内に収納し、タンク内部を真空引きしたときの、タンク内真空度とモデル内真空度の関係を示す図である。
絶縁構造モデルは、プレスボードのベース片にスペーサ片を貼り合わせて油隙を形成し、油隙寸法を０〜３．２ｍｍに変化させたものを複数個用意し、タンク内を真空引きして、タンク内の真空度と同時に各モデル内の油隙部の真空度を測定した。
この結果、図に示すように、油隙寸法が０．８ｍｍ以上有れば、タンク内を真空引きしたとき、それに比例してモデル内の真空度も高くなるが、０．５ｍｍ以下に狭くなると到達真空度が急に悪くなることがわかった。絶縁物同士を密着させた場合には、到達真空度は更に悪くなり、１０Ｔｏｒｒよりも高くなった。

この結果から、隙間７の寸法ｄを０．８ｍｍ以上とすれば、重ね代を有して接合された絶縁構造物を真空引きしたときの到達真空度を、容易に１０Ｔｏｒｒ以下にすることができ、油入電気機器の真空注油時に残留する気泡量を、絶縁物同士を密着させたときよりも効果的に抑制できることがわかった。
なお、必要以上に隙間を設ける必要はなく、隙間を設けることで絶縁構造物全体が大きくなるのを避けるためにも、例えば、絶縁物材料として使用されているプレスボードの一般的な厚さである、１．６ｍｍや３．２ｍｍ以下に抑えるのが望ましい。

以上のように、本実施の形態の発明によれば、重ね代を介して一体的に組み合わされた複数の絶縁部材からなる絶縁構造物を、絶縁油の流路とならない部分に配置して構成し、重ね代部にスペーサを介在させて隙間を形成したので、真空注油時の真空引き作業において高い真空度を確保でき、注油時の残留気泡を抑制できるため、信頼性の高い油入電気機器を提供することができる。

また、重ね代部に形成する隙間の寸法を０．８ｍｍ以上としたので、真空引き時の到達真空度をタンク内部と同じレベルにまで上げることができるため、注油時の気泡の残留を効果的に抑制することができる。

実施の形態２．
図４は実施の形態２による油入電気機器の絶縁物の接合個所を示す部分斜視図であり、実施の形態１の図２に相当する部分である。本図に示す以外の絶縁物の構成等は実施の形態１と同等なので、同等部分は同一符号を付して説明は省略し、相違点を中心に説明する。図２との相違点は、隙間を形成するスペーサの形状である。

図４に示すように、絶縁ワッシャ３と絶縁アングル４との接合個所の重ね代５部に挿入するスペーサとして、本実施の形態ではコルゲート加工したスペーサ８を使用している。実施の形態１の図２の場合は、矩形状をした平板のスペーサ６により隙間を形成して、到達真空度を上げるようにしたが、その場合、スペーサ６と絶縁ワッシャ３あるいは絶縁アングル４との間には、面接触で接触する接触面が存在する。この個所は、前述のように、到達真空度を阻害する要因となる。図２の場合でも、重ね代５部が全て面接触している場合に比べると、接触面積が大幅に縮小しているため、残留気泡の抑制効果は十分にあるが、接合面積は小さい方が望ましい。

そこで、本実施の形態では、図４のように、スペーサ８としてコルゲート加工した絶縁部材を用いることにより、絶縁ワッシャ３及び絶縁アングル４との接触個所９はコルゲートの頂部だけとなるため、接触面積は大幅に縮小される。
なお、本構造においても、重ね代部の隙間７の寸法ｄについては、実施の形態１と同様に０．８ｍｍ以上とすれば、注油時の気泡の残留を効果的に抑制することができる。

以上のように、本実施の形態の発明によれば、絶縁構造物の重ね代部に介在させるスペーサを、コルゲート加工した絶縁部材で構成したので、重ね代部における絶縁物とスペーサとの接触面積を最小化することができ、真空注油時の残留気泡を効率よく抑制できる効果が得られる。

なお、実施の形態１及び実施の形態２において、重ね代を有する絶縁構造物として、絶縁アングルと絶縁ワッシャの組み合わせを例にあげたが、絶縁油の流路とならない部分に配置されるものであれば、他の絶縁物についても適用できるのは言うまでもない。また、油入電気機器として外鉄型変圧器について説明したが、内鉄型油入変圧器や油入リアクトル等の油入電気機器についても同様に適用できる。

この発明の実施の形態１による外鉄形変圧器の巻線絶縁部分の部分断面図である。 図１の中の絶縁構造物の接合個所を示す部分斜視図である。 この発明の実施の形態１による絶縁構造物の作用を説明するための、タンク内真空度とモデル内真空度の関係を示す図である。 この発明の実施の形態２による外鉄形変圧器の絶縁構造物の接合個所を示す部分斜視図である。

符号の説明

１ 高圧側巻線 ２ 静電板
３ 絶縁ワッシャ ４ 絶縁アングル
５ 重ね代 ６ スペーサ
７ 隙間 ８ スペーサ
９ 接触箇所。

Claims (3)

1. 電気機器本体が絶縁油を充填したタンク内に収納され、重ね代を介して一体的に組み合わされた複数の絶縁部材からなる絶縁構造物が、上記絶縁油の流路とならない部分に配置されて構成された油入電気機器において、
   上記絶縁構造物の上記重ね代部にスペーサを介在させて隙間を形成したことを特徴とする油入電気機器。
2. 請求項１記載の油入電気機器において、上記隙間の寸法を０．８ｍｍ以上としたことを特徴とする油入電気機器。
3. 請求項１又は請求項２記載の油入電気機器において、上記スペーサはコルゲート加工した絶縁部材であることを特徴とする油入電気機器。

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