JP2010219338A - Stationary induction apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は静止誘導機器に関するものであり、特に円板状のコイルセクションの電界緩和構造を持つ静止誘導機器に関するものである。 The present invention relates to a static induction device, and more particularly, to a static induction device having a disk-shaped coil section electric field relaxation structure.
静止誘導機器、例えば変圧器の巻線構造の決定に当たってまず考えることは、系統からの雷サージの侵入に対して巻線の電位分布が全長に亘って均等で、且つ巻線の占積率(巻線断面に占める導体の比)が高く、作業性が良い巻線構造とすることである。この様な要求を満たす巻線構造の一つとしてHIS巻線(高直列容量巻線)が従来から広く使用されている。この巻線は相隣り合う導体間に電気的に離れた電位のコイル導体を配置する構造で、その巻き方の工夫により電位分布を改善する方法が今まで数多く提案されている。しかし、このHIS巻線はその構造から相隣り合うコイルセクション(円板状コイル)間にコイルセクション当たりの巻回数の約3倍の電位差が生じ、この部分に相当するコイルセクションの最内側のコイル導体に電界が集中するため絶縁の最弱点部分となり、機器の高電圧化の制約となっている。 When determining the winding structure of a static induction device, for example, a transformer, the first thing to consider is that the winding potential distribution is uniform over the entire length against the intrusion of lightning surge from the system, and the winding space factor ( The ratio of the conductor occupying the winding cross-section is high, and the winding structure has good workability. Conventionally, HIS windings (high series capacity windings) have been widely used as one of the winding structures satisfying such requirements. This winding has a structure in which coil conductors having electrical potentials are arranged between adjacent conductors, and many methods have been proposed so far to improve the potential distribution by devising the winding method. However, this HIS winding has a potential difference of about three times the number of turns per coil section between adjacent coil sections (disk coils) due to its structure, and the innermost coil of the coil section corresponding to this portion. Since the electric field concentrates on the conductor, it becomes the weakest point of insulation, limiting the voltage of the equipment.
このような高直列容量巻線を持つ静止誘導機器における電界集中の問題を解決するために、円板状のコイルセクションのコイル導体の径方向内側に、最内側のコイル導体と同一の電位を有するシールド導体を1ターン巻き込んでコイルセクションを構成した構造が提案されている。コイルセクションをこのようなシールド導体を巻き込んで構成することによって、電界緩和されて絶縁距離が減少し、コイル高さが減少でき、コイルが小形化することにより、絶縁信頼性が向上した小形化した静止誘導機器の巻線が得られる(例えば特許文献1参照)。 In order to solve the problem of electric field concentration in a static induction device having such a high series capacity winding, the same potential as that of the innermost coil conductor is provided on the radially inner side of the coil conductor of the disk-shaped coil section. A structure in which a coil section is formed by winding a shield conductor for one turn has been proposed. By constructing the coil section with such a shield conductor, the electric field is reduced, the insulation distance is reduced, the coil height can be reduced, and the coil is miniaturized, so that the insulation reliability is improved and the size is reduced. A winding of a static induction device can be obtained (see, for example, Patent Document 1).
しかしながらこのような静止誘導機器においては、電界緩和装置はすべてのコイルセクションについてコイルの最内側のコイル導体に1ターンずつ挿入されている。このことは巻線の占積率(巻線断面に占める導体の比)が小さくなることとなり、機器の高電圧化を制約することとなる。また全てのコイルセクションに電界緩和装置を挿入するために、作業時間が増加し、工程の増加による機器の価格増大が発生する。 However, in such a static induction device, the electric field relaxation device is inserted into the innermost coil conductor of the coil one turn at a time for every coil section. This reduces the space factor of the windings (the ratio of the conductor in the winding cross section) and restricts the high voltage of the equipment. Further, since the electric field relaxation devices are inserted into all the coil sections, the working time is increased, and the price of the equipment is increased due to the increased number of processes.
従って本発明の目的は、電界緩和装置を電圧印加部周辺に効率的に配置し、電界を緩和して機器の高電圧化、小型化、シールド材の削減を実現した静止誘導機器を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a static induction device that efficiently arranges an electric field relaxation device around the voltage application unit and relaxes the electric field to realize higher voltage, smaller size, and reduction of shielding material of the device. It is.
この発明の静止誘導機器は、コイル導体により構成されて直列接続され、軸方向に重ねられた複数個の円板状のコイルセクションと、上記コイルセクション間に冷媒流路を形成するスペーサ装置と、上記コイルセクションの最内側に配置され、該コイルセクションの上記コイル導体と同電位の電界緩和装置とを備えた静止誘導機器において、上記電界緩和装置が、上記コイルセクションのうちの電圧印加コイルセクションに対して軸方向に隣接するコイルセクションについてだけ設けられている。 A stationary induction device according to the present invention includes a plurality of disk-shaped coil sections that are configured by coil conductors and connected in series and are stacked in the axial direction, and a spacer device that forms a refrigerant flow path between the coil sections, In a static induction device that is disposed on the innermost side of the coil section and includes an electric field relaxation device having the same potential as the coil conductor of the coil section, the electric field relaxation device is connected to the voltage application coil section of the coil section. On the other hand, it is provided only for the axially adjacent coil sections.
この発明の静止誘導機器によれば、機器の高電圧化、小型化、シールド材の削減を実現することができる。 According to the static induction device of the present invention, it is possible to realize a higher voltage, a smaller size, and a reduced shielding material of the device.
以下、この発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
実施の形態1.
図1にこの発明の実施の形態1に係るHIS巻きの静止誘導機器の巻線構造図を示す。静止誘導機器の巻線装置の軸心CLの方向に延びた絶縁筒1には、周方向に間隔を置いて軸方向に延びた複数の軸方向スペーサ2が取り付けられている。また軸方向スペーサ2には、軸方向および周方向に間隔を置いて放射状に配置されて径方向に延びた径方向スペーサ6が取り付けられている。径方向スペーサ6の間には、高直列容量巻線構造により配置された円板状のコイルセクションS1〜S3、…SnおよびS1’〜S3’、…Sn'が設けられていて、コイルセクションS1〜S3、…Sn、S1’〜S3’、…Sn'間には、軸方向スペーサ2および径方向スペーサ6で構成されたスペーサ装置9により冷媒流路8が形成されている。以後、簡単のためS3までの記述とする。
FIG. 1 shows a winding structure diagram of a HIS-winding stationary induction device according to
複数個の円板状のコイルセクションS1〜S3およびS1’〜S3’は、それぞれコイル導体5により構成されていて、互いに軸方向に重ねられ、直列接続されてHV巻線を構成している。HV巻線内のコイル導体5の位置は、図1中にコイル導体5の断面内に番号1〜27および1’〜27’を付して示してある。コイルセクションS1は1〜4および8〜11番のコイル導体5により構成され、コイルセクションS2は5〜7および12〜15番のコイル導体5により構成され、コイルセクションS3は16〜19および24〜27番のコイル導体5により構成されている。同様に、コイルセクションS1’は1’〜4’および8’〜11’番のコイル導体5により構成され、コイルセクションS2’は5’〜7’および12’〜15’番のコイル導体5により構成され、コイルセクションS3’は16’〜19’および24’〜27’番のコイル導体5により構成されている。図示はしないが上下端であるコイルセクションSn、Sn’は接地されている。絶縁筒1の内側には絶縁距離Lだけ離れてLV巻線が設けられ、HV巻線とともに巻線装置を構成している。
The plurality of disk-shaped coil sections S1 to S3 and S1 'to S3' are each composed of a
雷サージが侵入した場合には、サージ電圧の印加部であるコイルセクションS1、S1’に最も高いサージ電圧が掛かり、コイルセクションS2、S3およびS2’、S3’の順に次第に分担電圧が低下する。従って、絶縁距離LはコイルセクションS1、S1’の最内側のコイル導体に発生する電界によって絶縁破壊しないよう決定され、機器の高電圧化、小型化に影響を与える。またコイルセクション間が絶縁破壊しないようにスペーサ6の厚さt0、t1〜t3、t1’〜t3’が決定されており、コイル導体端部の微小ギャップ部の電界によってこのスペーサ厚が決定されている。
When a lightning surge enters, the highest surge voltage is applied to the coil sections S1 and S1 ', which are surge voltage application units, and the shared voltage gradually decreases in the order of the coil sections S2, S3 and S2', S3 '. Therefore, the insulation distance L is determined so as not to break down due to the electric field generated in the innermost coil conductors of the coil sections S1 and S1 ', which affects the increase in voltage and size of the device. Further, the thicknesses t0, t1 to t3, and t1 ′ to t3 ′ of the
このようなサージ電圧によって発生する電界を緩和するために、シールド導体4、4’及び誘電体3、3’によって構成された電界緩和装置10を電圧印加セクションの上下のコイルセクションS2、S2’のみの最内側に、その位置のコイル導体を1つ除いて挿入する。すなわち、電界緩和装置10は、コイルセクションS1〜S3、S1’〜S3’のうちの電圧印加コイルセクションS1、S1’に対して軸方向に隣接するコイルセクションS2、S2’についてだけ、コイルセクションS2、S2’の径方向の最内側に配置され、コイルセクションS2、S2’の径方向の最内側の12番のコイル導体5と同電位にされている。このように、電界緩和装置10は、電界緩和装置10が挿入されなければ存在した最内側のコイル導体5が除去されて、その位置に代わりに挿入されたものであるとも言える。
In order to relieve the electric field generated by such a surge voltage, only the coil sections S2 and S2 ′ above and below the voltage application section of the electric
電界緩和装置10は、軸方向スペーサ2に隣接して12番のコイル導体5とほぼ平行に延びる誘電体3と、誘電体3とコイルセクションS2、S2’の最内側の12、12’番のコイル導体5との間で12、12’番のコイル導体5に隣接して配置されたシールド導体4とを備えている。誘電体3およびシールド導体4の材質は公知のものでよい。
The electric
図示の例では、図2に示すように、電界緩和装置10の径方向寸法すなわち厚さt10は、そのコイルセクションS2、S2’のコイル導体5(12、12’番)の径方向寸法tcに等しく、従って電界緩和装置10、10’は、軸方向に隣接のコイルセクションS1、S3、S1’、S3’の最内側のコイル導体5(11、27、11’27’番)に対して同じ径方向位置にあり、軸方向に整列している。また、電界緩和装置10の軸方向寸法すなわち幅w10はコイル導体5(1〜27、1’〜27’番)の軸方向寸法すなわち幅Wと等しくされている。
In the illustrated example, as shown in FIG. 2, the radial dimension of the electric
このようにコイル導体を除去することによっても上下の最内側のコイル導体間の距離が大きくなって、コイル導体端部の微小ギャップ電界を緩和することができるが、電界緩和装置10の電界緩和効果を合わせることでコイル導体端部の微小ギャップ部の電界緩和をさらに向上させることが可能である。 Even if the coil conductor is removed in this manner, the distance between the upper and lower innermost coil conductors can be increased and the minute gap electric field at the end of the coil conductor can be relaxed. By combining these, it is possible to further improve the electric field relaxation in the minute gap portion at the end portion of the coil conductor.
以上の説明から明らかなように、この発明の静止誘導機器は、コイル導体5(1〜27、1’〜27’番)により構成されて直列接続され、軸方向に重ねられた複数個の円板状のコイルセクションS1〜S3、S1’〜S3’と、コイルセクションS1〜S3、S1’〜S3’間に冷媒流路を形成するスペーサ装置9と、コイルセクションS1〜S3、S1’〜S3’の最内側に配置され、該コイルセクションの12番のコイル導体5と同電位の電界緩和装置10とを備えている。この電界緩和装置10は、コイルセクションS1〜S3、S1’〜S3’のうちの電圧印加コイルセクションS1、S1’に対して軸方向に隣接するコイルセクションS2、S2’についてだけ設けられている。
As is apparent from the above description, the static induction device of the present invention is composed of a plurality of circles that are constituted by the coil conductors 5 (Nos. 1 to 27, 1 ′ to 27 ′) and connected in series, and are stacked in the axial direction. Plate-shaped coil sections S1 to S3, S1 ′ to S3 ′, a spacer device 9 for forming a refrigerant flow path between the coil sections S1 to S3 and S1 ′ to S3 ′, and coil sections S1 to S3 and S1 ′ to S3 And the electric
図示の例では、電界緩和装置10は、電圧印加コイルセクションS1、S1’の最内側のコイル導体5(11、11’番)に軸方向に対応する位置であって、さもなければ最内側のコイル導体5が配置されるべき位置に、設けられている。換言すれば、電界緩和装置10は、コイルセクションS2、S2’の最内側の12番のコイル導体5の位置に一ターン分巻き込んで配置されているとも言える。また、電界緩和装置10は、径方向寸法すなわち厚さt10がコイル導体5(1〜27、1’〜27’番)の径方向寸法すなわち厚さtcと等しく、軸方向寸法すなわち幅w10がコイル導体5(1〜27、1’〜27’番)の軸方向寸法すなわち幅Wと等しくされている。
In the illustrated example, the electric
図3に従来の巻線構造における等電位線図を示し、図4に本発明によりコイルセクションS2について、最内側のコイル導体を除去して代わりに電界緩和装置10を挿入した場合における等電位線図を示す。これらの図より、コイルセクションS2に電界緩和装置10を挿入した場合は、通常の巻線構造の場合と比較して、電気力線同士の間隔が大きくなり、その結果最内側のコイル導体5の素線端部の微小ギャップ部の電界値が減少する。さらに電界緩和装置10によって挿入セクションの隣り合うコイル導体5の素線端部の微小ギャップの電界が大きく緩和されることが理解できる。
FIG. 3 shows an equipotential line diagram in a conventional winding structure, and FIG. 4 shows an equipotential line in the case where the innermost coil conductor is removed and the electric
このような構造とすれば電界緩和装置10を挿入したコイルセクションS2の最内側の上下のコイル導体5の素線端部の電界を緩和することが可能であり、従って、コイルセクションS1〜S3およびS1’〜S3’の11、12、27番および11’、12’、27’番の内側のコイル導体5の電界集中を緩和することができる。このように電界集中を緩和することにより、HVコイルとLVコイルの絶縁距離Lを電界緩和装置10を挿入しない場合と比較して低減することが可能である。さらにコイルセクション間の径方向スペーサ6の厚さt0、t1〜t3、t1’〜t3’も低減させることができる。このように高耐圧化することにより機器を高電圧化しても従来と比較して絶縁距離を縮小した構造とすることができるため、小型化が図れる。さらに、挿入する電界緩和装置10は2本のみであるためシールド材の削減に繋がる。
With such a structure, it is possible to relieve the electric field at the ends of the strands of the upper and
実施の形態2.
図5には実施の形態2に係る静止誘導機器の電界緩和装置11の構造を示す。この電界緩和装置11においては、実施の形態1と同様にシールド配置されるが、シールド挿入セクションの最内側の導体すなわち12番のコイル導体5と電界緩和装置11のシールド導体4との間の空間に電界緩和樹脂モールド7が充填されて設けられている。このように、電界緩和装置11は、誘電体3と、シールド導体4とを備えている他に、シールド導体4とコイルセクションS2の最内側の12番のコイル導体5との間に充填された電界緩和樹脂モールド7を備えている。電界緩和樹脂の誘電率をコイル導体の絶縁被覆と同等とすれば、誘電率の比が充填しない場合の3〜3.6から1程度に低減され、結果としてコイル導体端部の電界集中を緩和することが可能である。
FIG. 5 shows the structure of the electric
以上に説明したとおり、HIS巻きの静止誘導機器の電圧印加部の次のコイルセクションS2、S2’の最内側のコイル導体5のみを取り除いてその位置のみに電界緩和装置10、11を挿入することで、最も絶縁破壊が生じ易い印加セクションS1及び次(上下)S2とその次(上下)S3のセクションの最内側にできるコイル導体端部の微小ギャップ部に発生する電界を緩和することができ、HV巻線全体のコイル導体端部の微小ギャップ部に発生する電界によって決定されるHV巻線とLV巻線との間の距離Lを電界緩和装置10、11を挿入しない場合と比較して低減することができる。従って、機器の小型化が図れる。電界緩和装置10、11は誘電体3が最内側となるよう配置される。この誘電体3により等電位線が歪曲し、1つ上および下のコイルセクションの最内側のコイル導体端部の電界を緩和することができる。また最内側よりも1つ内側に配置される電界緩和装置10、11は隣り合うコイル導体5と同電位に保たれ、その隣り合うコイル導体端部電界を大きく緩和できる。つまり、印加コイルセクションS1、S1’の次のコイルセクションS2、S2’に電界緩和装置10あるいは11を1つずつ挿入するだけで一番絶縁破壊が生じ易いコイルセクションのコイル導体端部の微小ギャップ電界を緩和することができる。このように効率的に静電シールド材及び誘電体を挿入することにより、部材を削減することができるので占積率が上昇し、このことによっても機器の高電圧化若しくは小型化、またその効果による低価格化を図ることができる。
As described above, only the
以上に図示して説明した静止誘導機器は単なる例であって様々な変形が可能であり、またそれぞれの具体例の特徴を全てあるいは選択的に組み合わせて用いることもできる。 The static induction device illustrated and described above is merely an example, and various modifications can be made, and the features of each specific example can be used altogether or selectively combined.
この発明は静止誘導機器に利用できるものである。 The present invention can be used for static induction equipment.
1 絶縁筒、2 軸方向スペーサ、3 誘電体、4 シールド導体、5 コイル導体、6 径方向スペーサ、7 電界緩和樹脂モールド、8 冷媒通路、9 スペーサ装置、10、11 電界緩和装置、CL 軸心、L 絶縁距離、S1〜S3、S1’〜S3’ コイルセクション(S1、S1’ 電圧印加コイルセクション、S2、S2’ 隣接するコイルセクション)、tc 径方向寸法、W 幅、w10 幅。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記コイルセクション間に冷媒流路を形成するスペーサ装置と、
上記コイルセクションの最内側に配置され、該コイルセクションの上記コイル導体と同電位の電界緩和装置とを備えた静止誘導機器において、
上記電界緩和装置が、上記コイルセクションのうちの電圧印加コイルセクションに対して軸方向に隣接するコイルセクションについてだけ設けられていることを特徴とする静止誘導機器。 A plurality of disk-shaped coil sections composed of coil conductors, connected in series, and stacked in the axial direction;
A spacer device for forming a refrigerant flow path between the coil sections;
In the static induction device that is disposed on the innermost side of the coil section and includes an electric field relaxation device having the same potential as the coil conductor of the coil section,
The static induction device according to claim 1, wherein the electric field relaxation device is provided only in a coil section adjacent to the voltage applying coil section in the axial direction in the coil section.
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JP2009064953A JP2010219338A (en) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | Stationary induction apparatus |
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