JP2017108102A - 静止誘導機器 - Google Patents

Abstract

【課題】静電シールドが厚くなることを抑制しつつ、静電シールドの外周側および内周側の端部における電界集中を抑制する。【解決手段】導体部は、環状の平坦部１５３、１対の突出部を含む。絶縁体部には、平坦部１５３を収容する第１収容部１５２ａ、および、１対の突出部を収容する１対の第２収容部１５２ｃが設けられている。１対の突出部は、１対の第２収容部１５２ｃの内面に沿って位置する突出端部１５４、および、突出端部１５４に隣接して位置する中央部１５５を含む。１対の突出部の各々において、突出端部１５４と中央部１５５とは互いに電気的に接続されて同電位である。【選択図】図５

Description

本発明は、静止誘導機器に関し、特に、静電シールドを備える静止誘導機器に関する。

変圧器またはリアクトルなどの静止誘導機器に雷サージなどの衝撃電圧が侵入した場合、巻線内の電位分布は、ターン数に比例した電位分布と比較して急峻になった後、ターン数に比例した電位分布を中心に振動する。この現象は、電位振動と呼ばれる。電位振動の振幅が大きい場合、巻線内において互いに隣接する電線同士の間、および、互いに隣接する巻線同士の間にて大きな電位差が発生し、絶縁破壊が起きることがある。巻線に隣接して静電シールドが設置された場合、巻線と大地との間の静電容量と比較して巻線同士の間の静電容量が大きくなるため、電位振動の振幅が低減される。

静電シールドを備える変圧器を開示した先行文献として、実開昭６０−１１３６１４号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された変圧器においては、巻線の中心軸方向の両端部に、静電シールドが設けられている。静電シールドの外周側の端部および内周側の端部の各々は、曲面で構成されている。

実開昭６０−１１３６１４号公報

特許文献１に記載された変圧器の静電シールドにおいては、コイルと隣接する側とは反対側にて、外周側の端部および内周側の端部に電界が集中する箇所が存在する。静電シールドの外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制するために、静電シールドの外周側の端部および内周側の端部の各々の曲率半径を大きくした場合、静電シールドが厚くなり、静止誘導機器が大型化する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、静電シールドが厚くなることを抑制しつつ、静電シールドの外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる、静止誘導機器を提供することを目的とする。

本発明に基づく静止誘導機器は、鉄心と、鉄心を中心軸として巻き回されて同軸配置された複数の巻線と、上記中心軸に沿う方向における複数の巻線の各々の端部に隣接して配置された環状の複数の静電シールドとを備える。複数の静電シールドの各々は、絶縁体部、および、絶縁体部の内部において上記中心軸を中心とした環状に設けられた導体部を含む。導体部は、上記中心軸の周方向に延在する環状の平坦部、平坦部の外周端および内周端の各々に隣接して設けられ、上記中心軸に沿う方向において巻線側とは反対側に突出した１対の突出部を含む。絶縁体部には、平坦部を収容する第１収容部、および、１対の突出部を収容する１対の第２収容部が設けられている。１対の第２収容部の各々における、上記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側の内面は、横断面視にて半円形である。１対の突出部は、１対の第２収容部の上記内面に沿って位置する突出端部、および、突出端部の上記中心軸に沿う方向の巻線側に隣接して位置する中央部を含む。１対の突出部の各々において、突出端部と中央部とは互いに電気的に接続されて同電位である。

本発明によれば、静電シールドが厚くなることを抑制しつつ、静電シールドの外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる。

本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た図である。 本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。 本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の分解斜視図であって、図３の矢印ＩＶ方向から見た図である。 本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図３のＶ部を拡大して示す図である。 本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図５のＶＩ部を拡大して示す図である。 本発明の実施形態１の変形例に係る静止誘導機器の断面図である。 本発明の実施形態２に係る静止誘導機器の断面図である。 本発明の実施形態２に係る静止誘導機器の断面図であって、図８のＩＸ部を拡大して示す図である。 本発明の実施形態２の変形例に係る静止誘導機器の断面図である。 本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の一部断面図である。 本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図１２のＸＩＩＩ部を拡大して示す図である。

以下、本発明の各実施形態に係る静止誘導機器について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た図である。図３は、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。図４は、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の分解斜視図であって、図３の矢印ＩＶ方向から見た図である。図５は、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図３のＶ部を拡大して示す図である。図６は、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図５のＶＩ部を拡大して示す図である。なお、図１においては、静電シールドを図示していない。図４においては、鉄心を図示していない。

図１〜６に示すように、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器１００は、内鉄形の変圧器である。静止誘導機器１００は、鉄心１１０と、鉄心１１０の主脚部を中心軸として巻き回されて同軸配置された低圧巻線１２０および高圧巻線１３０とを備えている。

静止誘導機器１００は、図示しないタンクをさらに備えている。タンク内には、絶縁媒体および冷却媒体である、絶縁油または絶縁ガスが充填されている。絶縁油は、たとえば、鉱油、エステル油またはシリコン油である。絶縁ガスは、たとえば、ＳＦ₆ガスまたはドライエアである。鉄心１１０、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０は、タンク内に収容されている。

高圧巻線１３０は、低圧巻線１２０の外側に位置している。高圧巻線１３０は、平角電線１４０を円盤状に巻き回して構成した複数の円盤状巻線が、上記中心軸に沿う方向に積層されることにより構成されている。平角電線１４０は、横断面にて略矩形状の電線部１４１および電線部１４１を被覆する絶縁被覆部１４２を含む。図示していないが、低圧巻線１２０も高圧巻線１３０と同様の構成を有している。

静止誘導機器１００は、上記中心軸に沿う方向における低圧巻線１２０および高圧巻線１３０の各々の端部に隣接して配置された環状の４つの静電シールド１５０をさらに備えている。４つの静電シールド１５０の各々は、隣接する低圧巻線１２０の線路端または高圧巻線１３０の線路端と電気的に接続されて略同電位になっている。４つの静電シールド１５０の各々は、電位振動の振幅の低減に加え、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０の各々の上記中心軸に沿う方向における端部への電界集中を緩和するために、設置されている。

４つの静電シールド１５０の各々は、絶縁体部、および、絶縁体部の内部において上記中心軸を中心とした環状に設けられた導体部を含む。導体部は、上記中心軸の周方向に延在する環状の平坦部１５３、平坦部１５３の外周端および内周端の各々に隣接して設けられ、上記中心軸に沿う方向において巻線側とは反対側に突出した１対の突出部を含む。平坦部１５３と１対の突出部とは、互いに電気的に接続されている。

４つの静電シールド１５０の各々の導体部には、周方向において不連続となるように、１ヶ所以上の切れ目が設けられている。この切れ目により、静電シールド１５０の全周を循環する電流が流れることを防止することができる。本実施形態においては、４つの静電シールド１５０の各々の絶縁体部には、切れ目が設けられていないが、導体部の切れ目と同じ位置に切れ目が設けられていてもよい。

本実施形態においては、絶縁体部は、上記中心軸に沿う方向において巻線側に位置する第１絶縁体部１５１と、上記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側に位置する第２絶縁体部１５２とから構成されている。第１絶縁体部１５１と第２絶縁体部１５２とは、各々の互いに対向する面の全面に亘って塗布された接着剤により、互いに接着されている。

第１絶縁体部１５１および第２絶縁体部１５２の各々の外形は、断面視にて略矩形であるが、断面視にて湾曲部を有していてもよい。ただし、第１絶縁体部１５１および第２絶縁体部１５２の各々の外形が矩形である方が、第１絶縁体部１５１および第２絶縁体部１５２の作製が容易であり、かつ静電シールド１５０の保持が容易になる。

絶縁体部には、平坦部１５３を収容する第１収容部１５２ａ、および、１対の突出部を収容する１対の第２収容部１５２ｃが設けられている。本実施形態においては、第２絶縁体部１５２に、第１収容部１５２ａおよび１対の第２収容部１５２ｃとなる環状の溝部が形成されている。第１収容部１５２ａは、平坦部１５３によって塞がれている。

１対の第２収容部１５２ｃの各々における、上記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側の内面は、横断面視にて半円形である。なお、半円形には、半円形に近い半楕円形も含まれる。

導体部の１対の突出部は、１対の第２収容部１５２ｃの上記内面に沿って位置する突出端部１５４、および、突出端部１５４の上記中心軸に沿う方向の巻線側に隣接して位置する中央部１５５を含む。本実施形態においては、横断面視にて、突出端部１５４は、円弧状に設けられており、中央部１５５は、半円状に設けられている。１対の突出部の各々において、中央部１５５は、突出端部１５４と第１絶縁体部１５１とによって挟まれている。

図６に示すように、１対の第２収容部１５２ｃの各々における、上記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側の上記内面は、横断面視にて半円のうちの３／４以上を突出端部１５４によって覆われている。すなわち、横断面視において、１対の第２収容部１５２ｃの各々の上記内面の中心点Ｃと突出端部１５４の先端１５４ｔとを結ぶ直線と、第１絶縁体部１５１と第２絶縁体部１５２との境界線とが、なす角θは、４５°未満である。

１対の第２収容部１５２ｃの各々において、突出端部１５４および中央部１５５が位置していない空間１０は、タンク内の絶縁油または絶縁ガスで充填されている。すなわち、導体部は、第１絶縁体部１５１、第２絶縁体部１５２、および、空間１０内の絶縁油または絶縁ガスによって、周囲を覆われている。なお、第１絶縁体部１５１および第２絶縁体部１５２の各々の絶縁耐力は、絶縁油および絶縁ガスの各々の絶縁耐力より高い。

１対の突出部の各々において、突出端部１５４と中央部１５５とは互いに電気的に接続されて略同電位である。具体的には、突出端部１５４と中央部１５５とは、図示しない接続箇所において、隣接する低圧巻線１２０の線路端または高圧巻線１３０の線路端とそれぞれ接続されている。

第１絶縁体部１５１および第２絶縁体部１５２の各々は、プレスボードまたは強化木にて構成されている。第１絶縁体部１５１および第２絶縁体部１５２の各々を構成する材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態においては、第２絶縁体部１５２を構成する材料の比誘電率は、第１絶縁体部１５１を構成する材料の比誘電率より小さい。

平坦部１５３および突出端部１５４は、金網、金属箔、導電テープまたは導電塗料で構成されている。中央部１５５は、裸電線、被覆電線または導電塗料にて構成されている。本実施形態においては、平坦部１５３および突出端部１５４は、導電塗料で構成されている。中央部１５５は、裸電線(bare wire)または被覆電線からなるシールド線で構成されている。

なお、突出端部１５４を導電塗料で構成した場合、導電塗料が第２収容部１５２ｃからはみ出すと、はみ出した部分に電界が集中して絶縁上の弱点になるため、第２収容部１５２ｃから導電塗料がはみ出さないようにしなければならない。そのため、本実施形態においては、図６に示すように、１対の第２収容部１５２ｃの各々の上記内面において、突出端部１５４によって覆われていない部分を意図的に設けている。

電位振動の振幅を低減するためには、静止誘導機器１００に衝撃電圧が侵入した時に、静電シールド１５０が、静電シールド１５０に隣接する低圧巻線１２０または高圧巻線１３０と同電位になる必要がある。導体部の電気抵抗率が高い場合、静電シールド１５０の電位の追従が遅くなり、電位振動を十分に抑制できないことがある。そのため、導体部の表面抵抗率が、１０Ω／ｓｑ以上５０Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。

本実施形態に係る静電シールド１５０においては、突出端部１５４と中央部１５５とは互いに電気的に接続されて略同電位であるため、突出端部１５４と中央部１５５との接触部に電界が集中することを抑制できるとともに、空間１０において電界が集中することを抑制できる。また、静電シールド１５０が、静電シールド１５０に隣接する低圧巻線１２０または高圧巻線１３０と略同電位となるため、中央部１５５と第１絶縁体部１５１との接触部に電界が集中することを抑制できる。

以下、本実施形態に係る静電シールド１５０が、従来の静電シールドに比較して静電シールドが厚くなることを抑制しつつ、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる理由について説明する。

一般的に、高電圧が印加された導体部からの距離が長くなるに従って、導体部に生じた電界の強度は低減する。導体部の外周側の端部および内周側の端部の各々の曲率半径が小さいほど、導体部からの距離による電界強度の低減効果は大きくなる。従来の静電シールドにおいては、導体部の表面全体を覆う厚い絶縁被覆を設けることが作製上困難であったため、静電シールドの外周側の端部および内周側の端部の各々の表面近傍に生ずる電界の集中を抑制するために、導体部の外周側の端部および内周側の端部の各々の曲率半径を大きくしていた。

本実施形態に係る静電シールド１５０においては、絶縁油および絶縁ガスの各々より絶縁耐力が高い、第１絶縁体部１５１および第２絶縁体部１５２によって導体部を覆っている。よって、本実施形態に係る静電シールド１５０においては、従来の静電シールドに比較して、導体部の外周側の端部および内周側の端部の各々の曲率半径を小さくすることができる。具体的には、突出端部１５４の曲率半径を小さくすることができる。これにより、導体部からの距離による電界強度の低減効果が大きくなるため、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部における電界強度を低減できる。

上記のように、本実施形態に係る静止誘導機器１００においては、静電シールド１５０によって、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を緩和するとともに、電位振動の振幅を低減することができる。また、静電シールド１５０を厚くする必要もない。すなわち、静止誘導機器１００においては、静電シールド１５０が厚くなることを抑制しつつ、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる。

本実施形態に係る静止誘導機器１００においては、第２絶縁体部１５２を構成する材料の比誘電率が、第１絶縁体部１５１を構成する材料の比誘電率より小さいため、導体部からの距離による電界強度の低減効果がより大きくなる。その結果、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部における電界強度をより低減できる。

本実施形態に係る静止誘導機器１００においては、中央部１５５は、横断面視にて、半円状に設けられていたが、円状に設けられていてもよい。図７は、本発明の実施形態１の変形例に係る静止誘導機器の断面図である。図７においては、図５と同一方向から見た断面視にて示している。

図７に示すように、本発明の実施形態１の変形例に係る静止誘導機器の静電シールド１５０ｘにおいては、導体部の１対の突出部は、１対の第２収容部１５２ｃの上記内面に沿って位置する突出端部１５４、および、突出端部１５４の上記中心軸に沿う方向の巻線側に隣接して位置する中央部１５５ｘを含む。本変形例においては、横断面視にて、突出端部１５４は、円弧状に設けられており、中央部１５５ｘは、円状に設けられている。１対の突出部の各々において、中央部１５５ｘは、突出端部１５４と第１絶縁体部１５１とによって挟まれている。

本変形例においては、中央部１５５ｘを横断面視にて円状のシールド線で構成できるため、容易に静電シールド１５０ｘを作製することができる。本変形例に係る静止誘導機器においても、静電シールド１５０ｘによって、静電シールド１５０ｘの外周側の端部および内周側の端部における電界集中を緩和するとともに、電位振動の振幅を低減することができる。また、静電シールド１５０ｘを厚くする必要もない。すなわち、本変形例に係る静止誘導機器においては、静電シールド１５０ｘが厚くなることを抑制しつつ、静電シールド１５０ｘの外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる。

(実施形態２)
以下、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、静電シールドの構成のみ実施形態１に係る静止誘導機器と異なるため、実施形態１に係る静止誘導機器と同様の構成については同一の符号を付してその説明を繰り返さない。

図８は、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器の断面図である。図８においては、図３と同一の断面視にて示している。図９は、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器の断面図であって、図８のＩＸ部を拡大して示す図である。

図８，９に示すように、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器２００は、上記中心軸に沿う方向における低圧巻線１２０および高圧巻線１３０の各々の端部に隣接して配置された環状の４つの静電シールド２５０を備えている。

４つの静電シールド２５０の各々は、隣接する低圧巻線１２０の線路端または高圧巻線１３０の線路端と電気的に接続されて略同電位になっている。４つの静電シールド２５０の各々は、電位振動の振幅の低減に加え、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０の各々の上記中心軸に沿う方向における端部への電界集中を緩和するために、設置されている。

４つの静電シールド２５０の各々は、絶縁体部２５２、および、絶縁体部２５２の内部において上記中心軸を中心とした環状に設けられた導体部を含む。導体部は、上記中心軸の周方向に延在する環状の平坦部２５３、平坦部２５３の外周端および内周端の各々に隣接して設けられ、上記中心軸に沿う方向において巻線側とは反対側に突出した１対の突出部を含む。本実施形態においては、平坦部２５３と１対の突出部とは、一体物として構成されているが、平坦部２５３と１対の突出部とが別々に構成されていてもよい。

絶縁体部２５２の外形は、断面視にて略矩形であるが、断面視にて湾曲部を有していてもよい。ただし、絶縁体部２５２の外形が矩形である方が、絶縁体部２５２の製作が簡便であり、かつ静電シールド２５０の保持が容易になる。本実施形態においては、絶縁体部２５２は、一体で構成されている。ただし、実施形態１に係る静電シールド１５０と同様に、絶縁体部が、第１絶縁体部と第２絶縁体部とから構成されていてもよい。

絶縁体部２５２には、平坦部２５３を収容する第１収容部２５２ａ、および、１対の突出部を収容する１対の第２収容部２５２ｃが設けられている。本実施形態においては、絶縁体部２５２に、第１収容部２５２ａおよび１対の第２収容部２５２ｃとなる環状の穴部が形成されている。

第１収容部２５２ａは、平坦部２５３によって塞がれている。１対の第２収容部２５２ｃは、１対の突出部によって塞がれている。すなわち、導体部は、絶縁体部２５２によって、周囲を覆われている。よって、本実施形態においては、１対の第２収容部２５２ｃの各々において導体部が位置していない空間は設けられていない。なお、絶縁体部２５２の絶縁耐力は、絶縁油および絶縁ガスの各々の絶縁耐力より高い。

１対の第２収容部２５２ｃの各々における、上記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側の内面は、横断面視にて半円形である。なお、半円形には、半円形に近い半楕円形も含まれる。

導体部の１対の突出部は、１対の第２収容部２５２ｃの上記内面に沿って位置する突出端部２５４、および、突出端部２５４の上記中心軸に沿う方向の巻線側に隣接して位置する中央部２５５を含む。本実施形態においては、横断面視にて、突出端部２５４は、半円弧状に設けられており、中央部２５５は、半円状に設けられている。１対の突出部の各々において、中央部２５５は、突出端部２５４と絶縁体部２５２とによって挟まれている。本実施形態においては、突出端部２５４と中央部２５５とは、一体物として構成されているが、突出端部２５４と中央部２５５とが別々に構成されていてもよい。

絶縁体部２５２は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂で構成されている。導体部は、銅、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの金属、または、これらの合金で構成されている。静電シールド２５０は、たとえば、インサート注型法(Insert Casting Method)によって形成される。

電位振動の振幅を低減するためには、静止誘導機器２００に衝撃電圧が侵入した時に、静電シールド２５０が、静電シールド２５０に隣接する低圧巻線１２０または高圧巻線１３０と同電位になる必要がある。導体部の電気抵抗率が高い場合、静電シールド２５０の電位の追従が遅くなり、電位振動を十分に抑制できないことがある。そのため、導体部の表面抵抗率が、１０Ω／ｓｑ以上５０Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。

本実施形態に係る静電シールド２５０においては、絶縁油および絶縁ガスの各々より絶縁耐力が高い、絶縁体部２５２によって導体部を覆っている。よって、本実施形態に係る静電シールド２５０においては、従来の静電シールドに比較して、導体部の外周側の端部および内周側の端部の各々の曲率半径を小さくすることができる。具体的には、突出端部２５４の曲率半径を小さくすることができる。これにより、導体部からの距離による電界強度の低減効果が大きくなるため、静電シールド２５０の外周側の端部および内周側の端部における電界強度を低減できる。

上記のように、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器２００においても、静電シールド２５０によって、静電シールド２５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を緩和するとともに、電位振動の振幅を低減することができる。また、静電シールド２５０を厚くする必要もない。すなわち、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器２００においては、静電シールド２５０が厚くなることを抑制しつつ、静電シールド２５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる。

本実施形態に係る静止誘導機器２００においては、中央部２５５は、横断面視にて、半円状に設けられていたが、円状に設けられていてもよい。図１０は、本発明の実施形態２の変形例に係る静止誘導機器の断面図である。図１０においては、図９と同一方向から見た断面視にて示している。

図１０に示すように、本発明の実施形態２の変形例に係る静止誘導機器の静電シールド２５０ｘにおいては、導体部の１対の突出部の各々は、上記中心軸に沿う方向において巻線側にも突出している。よって、１対の第２収容部２５２ｃｘの各々の内面は、横断面視にて円形である。なお、円形には、円形に近い楕円形も含まれる。

導体部の１対の突出部は、１対の第２収容部２５２ｃｘの内面に沿って位置する突出端部２５４ｘ、および、突出端部２５４ｘに隣接して位置する中央部２５５ｘを含む。本変形例においては、横断面視にて、突出端部２５４ｘは、円環状に設けられており、中央部２５５ｘは、円状に設けられている。１対の突出部の各々において、中央部２５５ｘは、突出端部２５４ｘによって囲まれている。

本変形例に係る静電シールド２５０ｘにおいては、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器２００の静電シールド２５０に比較して、上記中心軸に沿う方向において巻線側に位置する、導体部と絶縁体部２５２との界面において、剥離が生ずることを抑制することができる。これにより、静電シールド２５０ｘの絶縁信頼性を向上することができる。

(実施形態３) 以下、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、外鉄形の変圧器である点が主に異なるため、実施形態１に係る静止誘導機器と同様の構成についてはその説明を繰り返さない。

図１１は、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。図１２は、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の一部断面図である。図１３は、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図１２のＸＩＩＩ部を拡大して示す図である。なお、図１１においては、静電シールドを図示していない。図１２においては、鉄心より上側のみ図示している。

図１１〜１３に示すように、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器３００は、外鉄形の変圧器である。静止誘導機器３００は、鉄心３１０と、鉄心３１０の主脚部を中心軸として巻き回されて同軸配置された低圧巻線３２０および高圧巻線３３０とを備えている。

静止誘導機器３００は、タンク３６０をさらに備えている。タンク３６０内には、絶縁媒体および冷却媒体である、絶縁油または絶縁ガスが充填されている。絶縁油は、たとえば、鉱油、エステル油またはシリコン油である。絶縁ガスは、たとえば、ＳＦ₆ガスまたはドライエアである。鉄心３１０、低圧巻線３２０および高圧巻線３３０は、タンク３６０内に収容されている。

上記中心軸に沿う方向において、高圧巻線３３０は、低圧巻線３２０同士に挟まれるように配置されている。高圧巻線３３０は、平角電線３４０を円盤状に巻き回して構成した複数の円盤状巻線が、上記中心軸の軸方向に積層されることにより構成されている。平角電線３４０は、横断面にて略矩形状の電線部３４１および電線部３４１を被覆する絶縁被覆部３４２を含む。図示していないが、低圧巻線３２０も高圧巻線３３０と同様の構成を有している。

静止誘導機器３００は、上記中心軸に沿う方向における低圧巻線３２０および高圧巻線３３０の各々の端部に隣接して配置された環状の複数の静電シールド３５０をさらに備えている。なお、図１２においては、高圧巻線３３０に隣接する１つの静電シールド３５０のみ図示している。

４つの静電シールド３５０の各々は、絶縁体部、および、絶縁体部の内部において上記中心軸を中心とした環状に設けられた導体部を含む。導体部は、上記中心軸の周方向に延在する環状の平坦部３５３、平坦部３５３の外周端および内周端の各々に隣接して設けられ、上記中心軸に沿う方向において巻線側とは反対側に突出した１対の突出部を含む。平坦部３５３と１対の突出部とは、互いに電気的に接続されている。

４つの静電シールド３５０の各々の導体部には、周方向において不連続となるように、１ヶ所以上の切れ目が設けられている。この切れ目により、静電シールド３５０の全周を循環する電流が流れることを防止することができる。本実施形態においては、４つの静電シールド３５０の各々の絶縁体部には、切れ目が設けられていないが、導体部の切れ目と同じ位置に切れ目が設けられていてもよい。

本実施形態においては、絶縁体部は、上記中心軸に沿う方向において巻線側に位置する第１絶縁体部３５１と、上記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側に位置する第２絶縁体部３５２とから構成されている。第１絶縁体部３５１と第２絶縁体部３５２とは、各々の互いに対向する面の全面に亘って塗布された接着剤により、互いに接着されている。

第１絶縁体部３５１および第２絶縁体部３５２の各々の外形は、断面視にて略矩形であるが、断面視にて湾曲部を有していてもよい。ただし、第１絶縁体部３５１および第２絶縁体部３５２の各々の外形が矩形である方が、第１絶縁体部３５１および第２絶縁体部３５２の製作が簡便であり、かつ静電シールド３５０の保持が容易になる。

絶縁体部には、平坦部３５３を収容する第１収容部３５２ａ、および、１対の突出部を収容する１対の第２収容部３５２ｃが設けられている。本実施形態においては、第２絶縁体部３５２に、第１収容部３５２ａおよび１対の第２収容部３５２ｃとなる環状の溝部が形成されている。第１収容部３５２ａは、平坦部３５３によって塞がれている。

１対の第２収容部３５２ｃの各々における、上記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側の内面は、横断面視にて半円形である。なお、半円形には、半円形に近い半楕円形も含まれる。

導体部の１対の突出部は、１対の第２収容部３５２ｃの上記内面に沿って位置する突出端部３５４、および、突出端部３５４の上記中心軸に沿う方向の巻線側に隣接して位置する中央部３５５を含む。本実施形態においては、横断面視にて、突出端部３５４は、円弧状に設けられており、中央部３５５は、半円状に設けられている。１対の突出部の各々において、中央部３５５は、突出端部３５４と第１絶縁体部３５１とによって挟まれている。

１対の第２収容部３５２ｃの各々における、上記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側の上記内面は、横断面視にて半円のうちの３／４以上を突出端部３５４によって覆われている。すなわち、横断面視において、１対の第２収容部３５２ｃの各々の上記内面の中心点と突出端部３５４の先端とを結ぶ直線と、第１絶縁体部３５１と第２絶縁体部３５２との境界線とが、なす角は、４５°未満である。

１対の第２収容部３５２ｃの各々において、突出端部３５４および中央部３５５が位置していない空間１０は、タンク３６０内の絶縁油または絶縁ガスで充填されている。すなわち、導体部は、第１絶縁体部３５１、第２絶縁体部３５２、および、空間１０内の絶縁油または絶縁ガスによって、周囲を覆われている。なお、第１絶縁体部３５１および第２絶縁体部３５２の各々の絶縁耐力は、絶縁油および絶縁ガスの各々の絶縁耐力より高い。

１対の突出部の各々において、突出端部３５４と中央部３５５とは互いに電気的に接続されて略同電位である。具体的には、突出端部３５４と中央部３５５とは、図示しない接続箇所において、隣接する低圧巻線３２０の線路端または高圧巻線３３０の線路端とそれぞれ接続されている。

第１絶縁体部３５１および第２絶縁体部３５２の各々は、プレスボードまたは強化木にて構成されている。第１絶縁体部３５１および第２絶縁体部３５２の各々を構成する材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態においては、第２絶縁体部３５２を構成する材料の比誘電率は、第１絶縁体部３５１を構成する材料の比誘電率より小さい。

平坦部３５３および突出端部３５４は、金網、金属箔、導電テープまたは導電塗料で構成されている。中央部３５５は、裸電線、被覆電線または導電塗料にて構成されている。本実施形態においては、平坦部３５３および突出端部３５４は、導電塗料で構成されている。中央部３５５は、裸電線または被覆電線からなるシールド線で構成されている。

なお、突出端部３５４を導電塗料で構成した場合、導電塗料が第２収容部３５２ｃからはみ出すと、はみ出した部分に電界が集中して絶縁上の弱点になるため、第２収容部３５２ｃから導電塗料がはみ出さないようにしなければならない。そのため、本実施形態においては、図１３に示すように、１対の第２収容部３５２ｃの各々の上記内面において、突出端部３５４によって覆われていない部分を意図的に設けている。

電位振動の振幅を低減するためには、静止誘導機器３００に衝撃電圧が侵入した時に、静電シールド３５０が、静電シールド３５０に隣接する低圧巻線３２０または高圧巻線３３０と同電位になる必要がある。導体部の電気抵抗率が高い場合、静電シールド３５０の電位の追従が遅くなり、電位振動を十分に抑制できないことがある。そのため、導体部の表面抵抗率が、１０Ω／ｓｑ以上５０Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。

本実施形態に係る静電シールド３５０においては、突出端部３５４と中央部３５５とは互いに電気的に接続されて略同電位であるため、突出端部３５４と中央部３５５との接触部に電界が集中することを抑制できるとともに、空間１０において電界が集中することを抑制できる。また、静電シールド３５０が、静電シールド３５０に隣接する低圧巻線３２０または高圧巻線３３０と略同電位となるため、中央部３５５と第１絶縁体部３５１との接触部に電界が集中することを抑制できる。

本実施形態に係る静電シールド３５０においては、絶縁油および絶縁ガスの各々より絶縁耐力が高い、第１絶縁体部３５１および第２絶縁体部３５２によって導体部を覆っている。よって、本実施形態に係る静電シールド３５０においては、従来の静電シールドに比較して、導体部の外周側の端部および内周側の端部の各々の曲率半径を小さくすることができる。具体的には、突出端部３５４の曲率半径を小さくすることができる。これにより、導体部からの距離による電界強度の低減効果が大きくなるため、静電シールド３５０の外周側の端部および内周側の端部における電界強度を低減できる。

上記のように、本実施形態に係る静止誘導機器３００においても、静電シールド３５０によって、静電シールド３５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を緩和するとともに、電位振動の振幅を低減することができる。また、静電シールド３５０を厚くする必要もない。すなわち、静止誘導機器３００においては、静電シールド３５０が厚くなることを抑制しつつ、静電シールド３５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる。

本実施形態に係る静止誘導機器３００においては、第２絶縁体部３５２を構成する材料の比誘電率が、第１絶縁体部３５１を構成する材料の比誘電率より小さいため、導体部からの距離による電界強度の低減効果がより大きくなる。その結果、静電シールド３５０の外周側の端部および内周側の端部における電界強度をより低減できる。

なお、静電シールド３５０の構成は、上記に限られず、実施形態１にて説明した変形例の構成、実施形態２の構成、または、実施形態２にて説明した変形例の構成と同様であってもよい。

上記の実施形態の説明においては、静止誘導機器として、内鉄形の変圧器および外鉄形の変圧器について説明したが、静止誘導機器は、リアクトルなど他の静止誘導機器であってもよい。

なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではない。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０ 空間、１００，２００，３００ 静止誘導機器、１１０，３１０ 鉄心、１２０，３２０ 低圧巻線、１３０，３３０ 高圧巻線、１４０，３４０ 平角電線、１４１，３４１ 電線部、１４２，３４２ 絶縁被覆部、１５０，１５０ｘ，２５０，２５０ｘ，３５０ 静電シールド、１５１，３５１ 第１絶縁体部、１５２，３５２ 第２絶縁体部、１５２ａ，２５２ａ，３５２ａ 第１収容部、１５２ｃ，２５２ｃ，２５２ｃｘ，３５２ｃ 第２収容部、１５３，２５３，３５３ 平坦部、１５４，２５４，２５４ｘ，３５４ 突出端部、１５４ｔ 先端、１５５，１５５ｘ，２５５，２５５ｘ，３５５ 中央部、２５２ 絶縁体部、３６０ タンク、Ｃ 中心点。

Claims (6)

1. 鉄心と、
   前記鉄心を中心軸として巻き回されて同軸配置された複数の巻線と、
   前記中心軸に沿う方向における前記複数の巻線の各々の端部に隣接して配置された環状の複数の静電シールドとを備え、
   前記複数の静電シールドの各々は、絶縁体部、および、該絶縁体部の内部において前記中心軸を中心とした環状に設けられた導体部を含み、
   前記導体部は、前記中心軸の周方向に延在する環状の平坦部、該平坦部の外周端および内周端の各々に隣接して設けられ、前記中心軸に沿う方向において巻線側とは反対側に突出した１対の突出部を含み、
   前記絶縁体部には、前記平坦部を収容する第１収容部、および、前記１対の突出部を収容する１対の第２収容部が設けられており、
   前記１対の第２収容部の各々における、前記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側の内面は、横断面視にて半円形であり、
   前記１対の突出部は、前記１対の第２収容部の前記内面に沿って位置する突出端部、および、該突出端部の前記中心軸に沿う方向の巻線側に隣接して位置する中央部を含み、
   前記１対の突出部の各々において、前記突出端部と前記中央部とは互いに電気的に接続されて同電位である、静止誘導機器。
2. 前記１対の突出部の各々において、前記中央部は、前記突出端部と前記絶縁体部とによって挟まれている、請求項１に記載の静止誘導機器。
3. 前記１対の第２収容部の各々における、前記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側の前記内面は、横断面視にて半円のうちの３／４以上を前記突出端部によって覆われている、請求項１または請求項２に記載の静止誘導機器。
4. 前記１対の第２収容部は、前記１対の突出部によって塞がっている、請求項１に記載の静止誘導機器。
5. 前記１対の突出部の各々は、前記中心軸に沿う方向において巻線側にも突出しており、
   前記１対の第２収容部の各々の内面は、横断面視にて円形である、請求項４に記載の静止誘導機器。
6. 前記絶縁体部は、前記中心軸に沿う方向において巻線側に位置する第１絶縁体部と、前記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側に位置する第２絶縁体部とから構成されており、
   前記第２絶縁体部に、前記第１収容部および前記１対の第２収容部となる環状の溝部が形成されており、
   前記第２絶縁体部を構成する材料の比誘電率は、前記第１絶縁体部を構成する材料の比誘電率より小さい、請求項１から４のいずれか１項に記載の静止誘導機器。

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