JP2013021200A

JP2013021200A - 静止機器

Info

Publication number: JP2013021200A
Application number: JP2011154435A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Mikoshiba; 諒介御子柴; Hiroyuki Endo; 博之遠藤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2013-01-31
Also published as: CN102881418A

Abstract

【課題】静止機器のコイルにおいて、巻線作業後は乾燥炉へ投入し絶縁紙の水分除去を行っている。その後、配線作業に至までに気中にさらされるため、配線作業前に絶縁抵抗の測定を実施する。この時点で水分を吸着し絶縁抵抗が規定値以下となるものについては、真空乾燥炉へ投入し再度水分除去を行うため、作業工数増大の原因となる。また、コイルの管理方法の工夫が必要となる。水分の吸着により絶縁抵抗が規定値以下となると、部分放電を発生し短絡事故を起こす可能性があるため大変危険である。そこで、本発明は、配線作業前のコイルにおいて絶縁抵抗の低下が少ないコイルを有する静止機器を提供する。
【解決手段】ボビンに主絶縁層を介して導線を巻回してコイルを構成し、前記主絶縁層の少なくとも一部に防水・防湿性を備えた高分子フィルムを重ね合わせて積層構造とし、高分子フィルムにより主絶縁層への水分吸着を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、静止機器を提供する技術に関し、特にコイルの絶縁方法に関するものである。

本技術分野の背景技術として、特開平１１−６７５５２号公報（特許文献１）がある。この公報には、変圧器巻線を製作する過程での層間絶縁紙挿入作業による生産性低下を防止し、作業性及び生産性に優れた変圧器巻線及びその製造方法を提供する。と記載されている。また、特開２００１−２３８３１号公報（特許文献２）がある。この公報には、変圧器などの静止誘導器の巻線において、高圧−低圧巻線間に相対する高圧巻線の内側の絶縁構成を簡略化することにより、高圧導体固体絶縁物に囲まれた３次元的なクサビ状ギャップを２次元化することで絶縁耐力を向上させる。と記載されている。しかしながら、いずれの公報においても静止機器における巻線作業後のコイル絶縁抵抗の低下防止についての記載はない。

さらに、特開２００１−１９６２４１号公報（特許文献３）には、油入電気機器用絶縁コイルにおける、巻線が巻回された絶縁導体層の各層間に配設された層間絶縁層の絶縁材料のコスト低減を図ることを課題として、層間絶縁層を、巻装時に周方向にかかる引張力に対して充分引っ張り強度を有する薄手で安価なポリプロピレンフィルムとクラフト紙との２層構造とする技術が開示されている。しかしながら、コイルの主絶縁において高分子フィルムとクラフト紙を巻回することによる巻線作業後のコイル絶縁抵抗の低下防止についての記載はない。

特開平１１−６７５５２号公報特開２００１−２３８３１号公報特開２００１−１９６２４１号公報

静止機器のコイルにおいて、巻線作業後は乾燥炉へ投入し絶縁紙の水分除去を行っている。その後、配線作業中断などにより気中にさらされる時間が長くなった場合に水分を吸着し絶縁抵抗が規定値以下となるものがある。その場合は、乾燥炉へ投入し再度水分除去を行うため、作業工数増大の原因となる。また、コイルの管理方法の工夫が必要となる。水分の吸着により絶縁抵抗が規定値以下となると、部分放電を発生し短絡事故を起こす可能性があるため大変危険である。そこで、本発明は、配線作業前のコイルにおいて絶縁抵抗の低下が少ないコイルを有する静止機器を提供する。

上記課題を解決するために、変圧器やリアクトルなどのコイルを備えた静止機器において、前記コイルが、ボビンに主絶縁層を介して導線を巻回して構成され、前記主絶縁層の少なくとも一部が、高分子フィルムを重ね合わせた積層構造であることを特徴とする。

また、前記主絶縁層がクラフト紙であり、前記高分子フィルムは、前記クラフト紙への水分の吸着を抑制する防水・防湿性を備えた水分吸着抑制効果を備えた素材から成ることを特徴とする。

また、前記コイルが、前記ボビンに前記導線を主絶縁層と高分子フィルムを積層した絶縁層を介して巻回して構成され、経年劣化などにより前記高分子フィルムが加水分解した場合でも絶縁紙のみの厚さにより、鉄製のボビンと導線間の距離を保持することを特徴とする。

また、コイルを密に巻くために絶縁紙への張力を上げたときに絶縁紙が破損しないよう高分子フィルムにより引張強度を上げたことを特徴とする。

また、巻線作業後から配線作業までの間、前記高分子フィルムにより主絶縁層への水分吸着量を抑制することにより、絶縁強度を低下させることなく、再乾燥をする必要が無いことを特徴とする。

本発明によれば、高分子フィルムにより主絶縁層への水分吸着量を抑制し、巻線作業後から配線作業までの間、水分吸着量が低いため絶縁強度を低下させることなく、再乾燥をする必要が無く、作業効率が良好となる。

図６は、高分子フィルムを設けた変圧器と高分子フィルムを設けずに主絶縁層としてクラフト紙などの絶縁紙のみで製作した変圧器完成品の絶縁油に含有する水分量を説明する棒グラフであり、縦軸に絶縁油に含有する水分量を示す。通電前後において、高分子フィルムを設けた変圧器は絶縁紙のみで製作した変圧器に比べ絶縁油に溶出する水分量が少ない。

また、図７は、高分子フィルムを設けた変圧器と高分子フィルムを設けずに絶縁紙のみで製作した変圧器完成品の絶縁抵抗を説明する折線グラフであり、横軸に絶縁油の温度を示し、縦軸に絶縁抵抗値を示す。高分子フィルムを設けた変圧器は絶縁紙のみで製作した変圧器に比べ絶縁抵抗値の低下が少ない。

上記の実験結果より、水分吸着抑制層である高分子フィルムを、静止機器のコイル絶縁物に設けることにより、水分吸着量が減少し絶縁抵抗の低下を抑制できることから品質の向上、信頼性の向上が期待できる。

また、ワニス処理などにより固着した絶縁紙が破損した場合においても、高分子フィルムはワニスにより固まらないため破損することなく絶縁強度を保つため信頼性が向上する。

本発明の変圧器を示す概略説明図である。本発明の高分子フィルムをコイルの鉄ボビン上に設ける図を示す。本発明の高分子フィルムをコイルの内巻線上に設ける図を示す。本発明の高分子フィルムをコイルの最外層に設ける図を示す。従来のコイル絶縁方法の図を示す。本発明の高分子フィルム有無における油中水分量を説明する棒グラフを示す。本発明の高分子フィルム有無における絶縁抵抗を説明する折線グラフを示す。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の静止機器である変圧器１を示し、この変圧器１は、鉄心２とコイル３とで構成される。コイル３は後述する鉄製ボビンに主絶縁層を介して巻回して構成される。ここで、変圧器１のコイル３において前記主絶縁層は、クラフト紙から成る絶縁紙が使用され、この絶縁紙への水分吸着抑制効果を高める目的で水分吸着抑制層を設ける図について説明する。

図２は、絶縁材料である水分吸着抑制層を構成する高分子フィルム１００と、絶縁材料であるクラフト紙から成る絶縁紙１０１、静止機器のコイルの鉄製ボビン１０２を示している。水分吸着抑制層である高分子フィルム１００は、鉄製ボビン１０２上で絶縁紙１０１に挟み込むように巻き付けた後、内巻導線、外巻導線を巻きつけ、静止機器のコイルが完成する。すなわち、この実施例では、まず、絶縁紙１０１の表裏に高分子フィルム１００を積層させた３層構造の絶縁層を鉄製ボビン１０２に巻き付けてから内巻導線、外巻導線を巻き付けることによって、鉄製ボビン１０２と内巻導線との間に３層構造の絶縁紙１０１と高分子フィルム１００が介在している。

図３は、本発明の静止機器コイルの内巻線上に水分吸着抑制層を設ける図について説明する。
図３は、絶縁材料である水分吸着抑制層を構成する高分子フィルム２００と、絶縁材料であるクラフト紙から成る絶縁紙２０１、静止機器のコイルの鉄製ボビン２０２、コイルの内巻導線２０３を示している。水分吸着抑制層である高分子フィルム２００は、内巻導線２０３上で絶縁紙２０１に挟み込むように巻き付けた後、外巻導線を巻きつけ、静止機器のコイルが完成する。すなわち、この実施例では、内巻導線と外巻導線との間に３層構造の絶縁紙１０１と高分子フィルム１００が介在している。

図４は、本発明の静止機器コイルの最外層に水分吸着抑制層を設ける図について説明する。
図４は、絶縁材料である水分吸着抑制層を構成する高分子フィルム３００と、絶縁材料であるクラフト紙から成る絶縁紙３０１、静止機器のコイルの鉄製ボビン３０２、コイルの外巻線３０３を示している。水分吸着抑制層である高分子フィルム３００は、外巻線３０３上で絶縁紙３０１に挟み込むように巻き付けた後、外巻導線を巻きつけ、静止機器のコイルが完成する。すなわち、この実施例では、外巻導線の外側に３層構造の絶縁紙１０１と高分子フィルム１００が巻き付けられている。

図５は、従来の静止機器コイルの絶縁方法を示す図について説明する。

図５は、絶縁材料であるクラフト紙から成る絶縁紙４０１、静止機器のコイルの鉄ボビン４０２を示している。絶縁紙４０１を鉄製ボビン４０２上に巻き付けた後、外巻導線を巻き付け、静止機器のコイルが完成する。

また、図７は、高分子フィルムを設けた変圧器と高分子フィルムを設けずに絶縁紙のみで製作した図５に示す従来の変圧器完成品の絶縁抵抗を説明する折線グラフであり、横軸に絶縁油の温度を示し、縦軸に絶縁抵抗値を示す。高分子フィルムを設けた変圧器は絶縁紙のみで製作した変圧器に比べ絶縁抵抗値の低下が少ない。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置換ることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば導線の間に絶縁紙と水分吸着抑制層を構成する高分子フィルムとを積層した絶縁層を介在させるようにしてボビンに導線を巻回してもよい。このように、導線間の全てに絶縁紙と高分子フィルムとを積層した絶縁層を介在させれば、仮に経年劣化などにより前記高分子フィルムが加水分解した場合でも絶縁紙のみの厚さにより、鉄製のボビンと導線間の距離を保持することができる。

また、高分子フィルムは、絶縁紙の両面に積層した３層構造に限らず、絶縁紙の片面に積層した２層構造であってもよく、水分吸着抑制層を構成する高分子フィルムの枚数を追加・削除をすることが可能である。

１００，２００，３００水分吸着抑制層
１０１，２０１，３０１，４０１絶縁紙
１０２，２０２，３０２，４０２鉄ボビン
２０３内巻線
３０３外巻線

Claims

変圧器やリアクトルなどのコイルを備えた静止機器において、前記コイルが、ボビンに主絶縁層を介して導線を巻回して構成され、前記主絶縁層の少なくとも一部が、高分子フィルムを重ね合わせた積層構造であることを特徴とする静止機器。
請求項１記載の静止機器において、
前記主絶縁層がクラフト紙であり、前記高分子フィルムは、前記クラフト紙への水分の吸着を抑制する防水・防湿性を備えた水分吸着抑制効果を備えた素材から成ることを特徴とする静止機器。
請求項１又は２に記載の静止機器のコイルにおいて、前記コイルが、前記ボビンに前記導線を主絶縁層と高分子フィルムを積層した絶縁層を介して巻回して構成され、経年劣化などにより前記高分子フィルムが加水分解した場合でも絶縁紙のみの厚さにより、鉄製のボビンと導線間の距離を保持することを特徴とする静止機器。
請求項１又は２に記載の静止機器のコイルにおいて、
コイルを密に巻くために絶縁紙への張力を上げたときに絶縁紙が破損しないよう高分子フィルムにより引張強度を上げたことを特徴とする静止機器。
請求項１又は２に記載の静止機器のコイルにおいて、巻線作業後から配線作業までの間、前記高分子フィルムにより主絶縁層への水分吸着量を抑制することにより、絶縁強度を低下させることなく、再乾燥をする必要が無いことを特徴とする静止機器。