JP2020072147A - ガス絶縁変圧器 - Google Patents

Abstract

【課題】代替ガスを利用する場合でも小型化することができるガス絶縁変圧器を提供することである。【解決手段】実施形態のガス絶縁変圧器は、第１絶縁筒と、バリアと、第１レールと、円板巻線と、スペーサと、を持つ。バリアは、第１絶縁筒の外周面に配置され、電気絶縁性を有する。第１レールは、第１絶縁筒の径方向においてバリアの外側に配置される。円板巻線は、径方向において第１レールの外側に配置される。スペーサは、径方向において第１レールの外側に配置される。スペーサは、軸方向において円板巻線の端部に配置される。第１レールは、第１凸部と、第１凹部と、を有する。第１凸部は、径方向の外側面が径方向の外側に突出する。第１凹部は、径方向の外側面が径方向の内側に窪む。スペーサは、第１凸部と係合する。円板巻線は、第１凹部の径方向の外側面と当接する。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、ガス絶縁変圧器に関する。

タンク内に絶縁ガスを封入したガス絶縁変圧器が利用されている。絶縁ガスであるＳＦ_６は地球温暖化係数が高い。ＳＦ_６の代替ガスとして、ドライエア、Ｎ_２またはＣＯ_２などの利用が検討されている。代替ガスの絶縁性能はＳＦ_６よりも低いので、絶縁距離が大きくなり、ガス絶縁変圧器が大型化する。代替ガスを利用する場合でも小型化できるガス絶縁変圧器が求められる。

特開平１−１１１３１２号公報

本発明が解決しようとする課題は、代替ガスを利用する場合でも小型化することができるガス絶縁変圧器を提供することである。

実施形態のガス絶縁変圧器は、第１絶縁筒と、バリアと、第１レールと、円板巻線と、スペーサと、を持つ。第１絶縁筒は、鉄心を内側に配置する。バリアは、第１絶縁筒の外周面に配置され、電気絶縁性を有する。第１レールは、第１絶縁筒の径方向においてバリアの外側に配置される。第１レールは、第１絶縁筒の軸方向に伸びる。円板巻線は、径方向において第１レールの外側に配置される。円板巻線は、周方向に巻回される。スペーサは、径方向において第１レールの外側に配置される。スペーサは、軸方向において円板巻線の端部に配置される。第１レールは、第１凸部と、第１凹部と、を有する。第１凸部は、径方向の外側面が径方向の外側に突出する。第１凹部は、径方向の外側面が径方向の内側に窪む。スペーサは、第１凸部と係合する。円板巻線は、第１凹部の径方向の外側面と当接する。

第１の実施形態のガス絶縁変圧器の側面断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線におけるＰ部の平面断面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における側面断面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線における平面断面図。 ドライエアの場合の実効電離係数の分布を示すグラフ。 Ｎ_２の場合の実効電離係数の分布を示すグラフ。 ＣＯ_２の場合の実効電離係数の分布を示すグラフ。 第１の実施形態の第１変形例のガス絶縁変圧器の側面断面図。 第１の実施形態の第２変形例のガス絶縁変圧器の側面断面図。 第２の実施形態のガス絶縁変圧器の側面断面図。 第２の実施形態の第１変形例のガス絶縁変圧器の平面断面図。

以下、実施形態のガス絶縁変圧器を、図面を参照して説明する。
本願において、極座標系のＺ方向、Ｒ方向およびθ方向が以下のように定義される。Ｚ方向は第１高圧絶縁筒の軸方向である。例えば、Ｚ方向は鉛直方向であり、＋Ｚ方向は上方向である。Ｒ方向は第１高圧絶縁筒の径方向であり、＋Ｒ方向は外側の方向である。例えば、Ｒ方向は水平方向である。θ方向は第１高圧絶縁筒の周方向である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態のガス絶縁変圧器について説明する。
図１は、第１の実施形態のガス絶縁変圧器の側面断面図である。図１は、図２のＩ−Ｉ線における側面断面図である。ガス絶縁変圧器（静止誘導電器）１は、変圧器２と、タンク４と、を有する。
タンク４は、内部に変圧器２を収容する。タンク４の内部空間５には、特定ガスが封入される。特定ガスは、ＳＦ_６より地球温暖化係数が低いガスである。例えば特定ガスは、ドライエア、Ｎ_２もしくはＣＯ_２などの自然由来ガス、またはこれらの混合ガスである。

変圧器２は、鉄心６と、低圧コイル９０と、低圧絶縁筒９２と、円板巻線１０と、第１高圧絶縁筒１２と、を有する。
鉄心６は、磁性材料により円柱状に形成される。鉄心６の軸方向は、Ｚ方向と平行に配置される。

低圧コイル９０は、例えば、絶縁被覆された導線をθ方向に巻回して形成される。導線は、厚さ方向をＲ方向に一致させて、Ｒ方向に積層するように巻回される。低圧コイル９０は、鉄心６と同軸状に配置される。低圧コイル９０は、鉄心６の外周からＲ方向に所定距離を置いて配置される。複数の低圧コイル９０が、Ｚ方向に並んで配置される。複数の低圧コイル９０は、直列に接続される。

低圧絶縁筒９２は、電気絶縁性材料により円筒状に形成される。低圧絶縁筒９２は、Ｒ方向において鉄心６と低圧コイル９０との間に配置される。低圧絶縁筒９２は、鉄心６および低圧コイル９０と同軸状に配置される。低圧絶縁筒９２は、鉄心６と低圧コイル９０との間の絶縁距離を確保する。

円板巻線（高圧コイル）１０は、絶縁被覆された導線をθ方向に巻回して形成される。導線は、厚さ方向をＲ方向に一致させて、Ｒ方向に積層するように巻回される。円板巻線１０は、低圧コイル９０と同軸状に配置される。円板巻線１０は、低圧コイル９０の外周からＲ方向に所定距離を置いて配置される。複数の円板巻線１０が、Ｚ方向に並んで配置される。複数の円板巻線１０は、直列に接続される。

第１高圧絶縁筒１２は、電気絶縁性材料により円筒状に形成される。第１高圧絶縁筒１２は、Ｒ方向において低圧コイル９０と円板巻線１０との間に配置される。第１高圧絶縁筒１２は、低圧コイル９０および円板巻線１０と同軸状に配置される。第１高圧絶縁筒１２は、低圧コイル９０と円板巻線１０との間の絶縁距離を確保する。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線におけるＰ部の平面断面図である。Ｐ部は、第１高圧絶縁筒１２および円板巻線１０が配置される部分である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における側面断面図である。
図３に示されるように、変圧器２は、バリア１５と、スペーサ３０と、第１レール２０と、をさらに有する。

バリア１５は、電気絶縁性材料によりフィルム状に形成される。例えばバリア１５は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＴＦＥなどのプラスチック材料により形成される。バリア１５は、第１高圧絶縁筒１２の外周面上に配置される。
円板巻線１０の周囲には、前述された特定ガスが配置される。特定ガスは、地球温暖化係数が高いＳＦ_６の代替ガスであり、ＳＦ_６より電気絶縁性能が低い。バリア１５は、後述されるように、円板巻線１０からの部分放電を抑制する。

スペーサ３０は、電気絶縁性材料により平板状に形成される。例えばスペーサ３０は、形状加工が容易なプレスボードなどにより形成される。複数のスペーサ３０がＺ方向に積層され、Ｚ方向に隣り合う円板巻線１０の間に配置される。スペーサ３０は、円板巻線１０のセクション間の絶縁距離を確保する。
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における平面断面図である。図４に示されるように、スペーサ３０は、Ｒ方向と平行に配置される。スペーサ３０は、θ方向において間欠的に配置される。例えばスペーサ３０は、θ方向において等角度間隔で配置される。

スペーサ３０は、−Ｒ方向の端部にスペーサ側係合部を有する。スペーサ側係合部は、第１レール２０に形成されるレール側係合部と係合する。スペーサ側係合部およびレール側係合部は、それぞれ鍵型に形成されて相互に係合する。スペーサ側係合部は、レール挿入部３３と、係合凹部３４と、を有する。

レール挿入部３３は、スペーサ３０をＺ方向に貫通して形成される。レール挿入部３３は、スペーサ３０の−Ｒ方向の端部から＋Ｒ方向に所定長さで形成される。レール挿入部３３は、スペーサ３０のθ方向の中央部に所定幅で形成される。
係合凹部３４は、スペーサ３０をＺ方向に貫通して形成される。係合凹部３４は、レール挿入部３３の＋Ｒ方向の端部に形成される。係合凹部３４は、レール挿入部３３からθ方向の両側に所定長さで形成される。

第１レール２０は、プレスボードなどの電気絶縁性材料により形成される。第１レール２０は、Ｚ方向に伸びる。第１レール２０は、バリア１５の外周面に配置される。第１レール２０は、θ方向において間欠的に配置される。例えば第１レール２０は、θ方向において等角度間隔で配置される。

図３に示されるように、第１レール２０は、第１凸部２３と、第１凹部２１と、を有する。第１凸部２３および前記第１凹部２１は、Ｚ方向に並んで形成される。第１凸部２３および前記第１凹部２１のθ方向の幅は同等である。第１凸部２３の＋Ｒ方向の面は、第１凹部２１の＋Ｒ方向の面より、＋Ｒ方向に配置される。すなわち、第１凸部２３の＋Ｒ方向の面は＋Ｒ方向に突出する。逆に、第１凹部２１の＋Ｒ方向の面は、第１凸部２３の＋Ｒ方向の面より、−Ｒ方向に配置される。すなわち、第１凹部２１の＋Ｒ方向の面は−Ｒ方向に窪む。第１凹部２１のＲ方向の厚さは、第１凸部２３のＲ方向の厚さより小さい。

図４に示されるように、第１凸部２３はスペーサ３０と係合する。第１凸部２３のＺ方向の高さは、Ｚ方向に積層された複数のスペーサ３０の高さと同等である。第１凸部２３は、＋Ｒ方向の端部にレール側係合部を有する。レール側係合部は、係合凸部２４を有する。係合凸部２４は、第１凸部２３の＋Ｒ方向の端部に形成される。係合凸部２４は、第１凸部２３からθ方向の両側に所定長さで形成される。
スペーサ３０のレール挿入部３３の内側に、第１レール２０の第１凸部２３が配置される。これにより、スペーサ３０がθ方向に位置決めされる。スペーサ３０の係合凹部３４に、第１凸部２３の係合凸部２４が配置される。これにより、スペーサ３０がＲ方向に位置決めされる。

図３に示されるように、第１凹部２１は、円板巻線１０の−Ｒ方向の端部を収容する。第１凹部２１のＺ方向の高さは、円板巻線１０のＺ方向の高さと同等である。円板巻線１０は、第１凹部２１の＋Ｒ方向の面と当接する（図２参照）。前述されたように、第１凹部２１の＋Ｒ方向の面は、第１凸部２３の＋Ｒ方向の面より、−Ｒ方向に配置される。第１凹部２１のＲ方向の厚さは、第１凸部２３のＲ方向の厚さより小さい。これにより、円板巻線１０とバリア１５とのＲ方向における距離が短くなる。

円板巻線１０からの放電は、電子の増幅により発生する。電子の増幅は、実効電離係数との相関を有する。実効電離係数は、数式１で表されるストリーマ条件式を満たすように分布する。

ただし、α´（Ｅ，Ｐ）は実効電離係数、Ｅは電界、Ｐは特定ガスのガス圧力、Ｋはストリーマ係数、積分は電気力線上の距離積分である。

円板巻線１０および低圧コイル９０を同軸円筒状に模擬した場合のストリーマ条件式が検討される。このストリーマ条件式を満たす実効電離係数が、円板巻線１０から低圧コイルに向かう距離に対してプロットされる。これにより、図５−７の実効電離係数の分布を示すグラフが作成される。図５は、特定ガスがドライエアの場合の実効電離係数の分布を示すグラフである。同様に、図６はＮ_２の場合であり、図７はＣＯ_２の場合である。各図には、特定ガスの圧力が異なる場合のグラフが重なって示される。

一般に、実効電離係数が正で大きい場合に、電子が増幅されて放電が発生しやすい。図５−７によれば、円板巻線１０からの距離がＱの位置で、特定ガスの圧力にかかわらず実効電離係数が一定となる。実効電離係数は、円板巻線１０からの距離がＱ以下になると急激に増加する。そこで、円板巻線１０からの距離がＱ以下の位置に、バリア１５が配置される。そのため、第１レール２０の第１凹部２１のＲ方向における厚さが、Ｑ以下に形成される。これにより、電子の増幅が制限されて、円板巻線１０からの放電が抑制される。
図５−７によれば、実効電離係数は、円板巻線１０からの距離が５ｍｍ以下になると急激に増加する。そこで、第１凹部２１のＲ方向における厚さが、５ｍｍ以下に形成されてもよい。

以上に詳述されたように、ガス絶縁変圧器１は、第１高圧絶縁筒１２と、バリア１５と、第１レール２０と、円板巻線１０と、スペーサ３０と、を持つ。第１高圧絶縁筒１２は、鉄心６を内側に配置する。バリア１５は、第１高圧絶縁筒１２の外周面に配置され、電気絶縁性を有する。第１レール２０は、Ｒ方向においてバリアの外側に配置される。第１レール２０は、Ｚ方向に伸びる。円板巻線１０は、Ｒ方向において第１レール２０の外側に配置される。円板巻線１０は、θ方向に巻回される。スペーサは、Ｒ方向において第１レール２０の外側に配置される。スペーサ３０は、Ｚ方向において円板巻線１０の端部に配置される。第１レール２０は、第１凸部２３と、第１凹部２１と、を有する。第１凸部２３は、Ｒ方向の外側面がＲ方向の外側に突出する。第１凹部２１は、Ｒ方向の外側面がＲ方向の内側に窪む。スペーサ３０は、第１凸部２３と係合する。円板巻線１０は、第１凹部２１のＲ方向の外側面と当接する。

第１凹部２１は、Ｒ方向の外側面がＲ方向の内側に窪む。円板巻線１０は、第１凹部２１のＲ方向の外側面と当接する。第１凹部２１の厚さが小さいので、円板巻線１０とバリア１５との距離が短くなる。円板巻線１０の近傍における電子の増幅がバリア１５によって制限され、円板巻線１０からの放電が抑制される。これにより、円板巻線１０と低圧コイルとの間の絶縁距離が短くなる。したがって、特定ガスとしてＳＦ_６の代替ガスを利用する場合でも、ガス絶縁変圧器１が小型化される。

Ｒ方向における第１凹部２１の厚さは、Ｑ以下である、ただし、Ｑは、Ｒ方向において円板巻線１０からバリア１５に向かう距離である。Ｑは、数式１を満たす実効電離係数α´（Ｅ，Ｐ）がガス圧力Ｐにかかわらず一定となる距離である。
Ｒ方向における第１凹部２１の厚さは、５ｍｍ以下でもよい。
一般に、実効電離係数が正で大きい場合に、電子が増幅されて放電が発生しやすい。円板巻線１０からの距離がＱ以下の領域で、実効電離係数が急激に増加する。第１凹部２１の厚さをＱ以下とすることで、円板巻線１０からの放電が効果的に抑制される。第１凹部２１の厚さを５ｍｍ以下とした場合も同様である。

第１の実施形態の第１変形例のガス絶縁変圧器について説明する。
図８は、第１の実施形態の第１変形例のガス絶縁変圧器の側面断面図である。図８は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する部分における側面断面図である。第１変形例のガス絶縁変圧器１０１ａのうち、第１の実施形態と同様である部分の説明は省略される。

ガス絶縁変圧器１０１ａにおいて、第１凹部２１のＺ方向の高さＨ２は、円板巻線１０のＺ方向の高さＨ１より大きい。すなわち、Ｚ方向における第１凹部２１の高さＨ２と円板巻線１０の高さＨ１との差分Ｄは、ゼロより大きい。これにより、第１凹部２１の内側における円板巻線１０の＋Ｚ方向に、第１空間２１Ｂが形成される。第１空間２１Ｂの存在により、円板巻線１０を第１凹部２１に巻回するとき、円板巻線１０が第１凸部２３と干渉しにくい。したがって、円板巻線１０の巻回が容易になる。

複数のスペーサ３０がＺ方向に積層されて、Ｚ方向に隣り合う円板巻線１０の間に配置される。複数のスペーサ３０のうち大部分のスペーサ３０は、第１凸部２３と係合する。複数のスペーサ３０の−Ｚ方向の端部に下端スペーサ３０Ｂが配置される。ガス絶縁変圧器１０１ａでは、下端スペーサ３０Ｂの−Ｚ方向の少なくとも一部が、第１凹部２１に配置される。下端スペーサ３０ＢのＺ方向の厚さＴは、差分Ｄより大きい。これにより、下端スペーサ３０Ｂの＋Ｚ方向の少なくとも一部が、第１凸部２３と係合する。下端スペーサ３０Ｂは、他のスペーサ３０と同様に、θ方向およびＲ方向に位置決めされる。したがって、下端スペーサ３０Ｂの脱落が防止される。
下端スペーサ３０Ｂは、他のスペーサ３０とは異なる厚さで一体に形成されてもよい。下端スペーサ３０Ｂは、複数のスペーサ３０をＺ方向に積層し相互に固定して形成されてもよい。

以上のように、ガス絶縁変圧器１０１ａでは、Ｚ方向における第１凹部２１の高さＨ１と円板巻線１０の高さＨ２との差分Ｄが、ゼロより大きい。これにより、円板巻線１０の巻回が容易になる。
また、第１凹部２１に配置される下端スペーサ３０ＢのＺ方向の厚さＴは、差分Ｄより大きい。これにより、下端スペーサ３０Ｂの脱落が防止される。

第１の実施形態の第２変形例のガス絶縁変圧器について説明する。
図９は、第１の実施形態の第２変形例のガス絶縁変圧器の側面断面図である。図９は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する部分における側面断面図である。第２変形例のガス絶縁変圧器１０１ｂのうち、第１の実施形態と同様である部分の説明は省略される。

ガス絶縁変圧器１０１ｂにおいて、第１凹部２１に第２空間２１Ｃが形成される。第１凹部２１の＋Ｒ方向の表面に溝部が形成され、溝部の内側が第２空間２１Ｃとして機能する。溝部は、θ方向に沿って第１凹部２１の全幅に形成される。溝部は、第１凹部の＋Ｚ方向および−Ｚ方向の両端部に形成される。

円板巻線１０の−Ｒ方向とＺ方向との角部１０Ｃの周囲には電界集中が発生しやすい。円板巻線１０の電界は、第１レール２０の内部には分布せず、第１レール２０の外部の空間に分布する。ガス絶縁変圧器１０１ｂでは、角部１０Ｃの周囲に第２空間２１Ｃが配置される。円板巻線１０の電界は、第２空間２１Ｃの内部に分散される。これにより、角部１０Ｃの周囲の電界集中が緩和される。

以上のように、ガス絶縁変圧器１０１ｂでは、第１凹部２１のＲ方向の外側面におけるＺ方向の端部が、Ｚ方向の中央部よりＲ方向の内側に窪んで形成される。これにより、円板巻線１０の角部１０Ｃの周囲の電界集中が緩和される。

（第２の実施形態）
第２の実施形態のガス絶縁変圧器について説明する。
図１０は、第２の実施形態のガス絶縁変圧器の側面断面図である。図１０は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する部分における側面断面図である。第２の実施形態のガス絶縁変圧器２０１は、円板巻線１０と低圧コイル９０（図１参照）との間に、複数の絶縁筒１２，４８，５８を有する。第２の実施形態のガス絶縁変圧器２０１のうち、第１の実施形態と同様である部分の説明は省略される。

円板巻線１０と低圧コイルとの電位差が大きい場合には、両者間の絶縁距離の確保が必要になる。この場合、円板巻線１０と低圧コイルとの間に、複数の絶縁筒が配置される。ガス絶縁変圧器２０１は、第１高圧絶縁筒１２に加えて、第２高圧絶縁筒４８と、第３高圧絶縁筒５８と、を有する。

第２高圧絶縁筒４８および第３高圧絶縁筒５８は、第１高圧絶縁筒１２と同様に形成される。第２高圧絶縁筒４８および第３高圧絶縁筒５８は、第１高圧絶縁筒１２と共に、円板巻線１０および低圧コイルと同軸状に配置される。第２高圧絶縁筒４８および第３高圧絶縁筒５８は、第１高圧絶縁筒１２と共に、Ｒ方向において円板巻線１０と低圧コイルとの間に配置される。第２高圧絶縁筒４８は、第１高圧絶縁筒１２の−Ｒ方向に配置される。第３高圧絶縁筒５８は、第２高圧絶縁筒４８の−Ｒ方向に配置される。

ガス絶縁変圧器２０１は、複数の絶縁筒のＲ方向の相対位置を規制するため、複数のレールを有する。ガス絶縁変圧器２０１は、第１レール２０に加えて、第２レール４０と、第３レール５０と、をさらに有する。

第２レール４０および第３レール５０は、第１レール２０と同様に形成される。第２レール４０は、Ｒ方向において第１高圧絶縁筒１２と第２高圧絶縁筒４８との間に配置される。第３レール５０は、Ｒ方向において第２高圧絶縁筒４８と第３高圧絶縁筒５８との間に配置される。第２レール４０および第３レール５０は、θ方向において間欠的に配置される。第１レール２０、第２レール４０および第３レール５０は、θ方向において同じ位置に配置される。

第２レール４０は、第２凸部４３と、第２凹部４１と、を有する。第２凸部４３は、第１高圧絶縁筒１２および第２高圧絶縁筒４８に当接して、両者のＲ方向の相対位置を規制する。第３レール５０は、第３凸部５３と、第３凹部５１と、を有する。第３凸部５３は、第２高圧絶縁筒４８および第３高圧絶縁筒５８に当接して、両者のＲ方向の相対位置を規制する。

各レールの凸部は、Ｒ方向に隣り合うレールの凸部と、Ｚ方向において異なる位置に配置される。第２凸部４３は、Ｚ方向において第１凸部２３と異なる位置に配置される。第２凸部４３は、Ｒ方向において第１凹部２１と並んで配置される。第３凸部５３は、Ｚ方向において第２凸部４３と異なる位置に配置される。第３凸部５３は、Ｚ方向において第１凸部２３と同等の位置に配置される。
これにより、複数のレールの凸部および凹部が交互に、Ｒ方向に並んで配置される。すなわち、第１凹部２１、第２凸部４３および第３凹部５１が、Ｒ方向に並んで配置される。また、第１凸部２３、第２凹部４１および第３凸部５３が、Ｒ方向に並んで配置される。

円板巻線１０の電界は、レールの内部には分布せず、レールの外部の空間に分布する。複数のレールの凸部がＺ方向およびθ方向において同じ位置に配置されると、その位置におけるレールの外部の空間が極めて少なくなる。そのため、その僅かな空間に電界が集中する可能性がある。これに対して、ガス絶縁変圧器２０１は、複数のレールの凸部がＺ方向の異なる位置に配置される。これにより、Ｚ方向の各位置においてレールの外部の空間が確保される。したがって、円板巻線１０の電界集中が緩和される。

ガス絶縁変圧器２０１は、円板巻線１０と低圧コイルとの間に、３個の絶縁筒および３個のレールを有する。これに対してガス絶縁変圧器は、円板巻線１０と低圧コイルとの間に、４個以上の絶縁筒および４個以上のレールを有してもよい。

以上のように、ガス絶縁変圧器２０１は、第２高圧絶縁筒４８と、第２レール４０と、を有する。第２高圧絶縁筒４８は、第１高圧絶縁筒１２のＲ方向の内側に配置される。第２レール４０は、第１高圧絶縁筒１２と第２高圧絶縁筒４８との間に配置される。第２レール４０は、第２凸部４３と、第２凹部４１と、を有する。第２凸部４３は、Ｒ方向の外側面がＲ方向の外側に突出する。第２凹部４１は、Ｒ方向の外側面がＲ方向の内側に窪む。第２凸部４３および第２凹部４１は、Ｚ方向に並んで形成される。第２凸部４３は、Ｚ方向において第１凸部２３と異なる位置に配置される。
これにより、Ｚ方向の各位置においてレールの外部の空間が確保される。したがって、円板巻線１０の電界集中が緩和される。

第２の実施形態の第１変形例のガス絶縁変圧器について説明する。
図１１は、第２の実施形態の第１変形例のガス絶縁変圧器の平面断面図である。図１１は、図３のＩＶ−ＩＶ線に相当する部分における平面断面図である。第１変形例のガス絶縁変圧器２０１ａのうち、第２の実施形態と同様である部分の説明は省略される。

図１１に示されるように、各レールの凸部は、Ｒ方向に隣り合うレールの凸部と、θ方向において異なる位置に配置される。第２凸部４３は、θ方向において第１凸部２３と異なる位置に配置される。第３凸部５３は、θ方向において第２凸部４３と異なる位置に配置される。第３凸部５３は、θ方向において第１凸部２３と同等の位置に配置される。なお第１凸部２３、第２凸部４３および第３凸部５３は、Ｚ方向において同じ位置に配置される。

ガス絶縁変圧器２０１ａは、複数のレールの凸部がθ方向の異なる位置に配置される。これにより、θ方向の各位置においてレールの外部の空間が確保される。したがって、円板巻線１０の電界集中が緩和される。

第２の実施形態では、各レールの凸部が、Ｒ方向に隣り合うレールの凸部と、Ｚ方向において異なる位置に配置され、θ方向において同じ位置に配置される。第２の実施形態の第１変形例では、各レールの凸部が、Ｒ方向に隣り合うレールの凸部と、Ｚ方向において同じ位置に配置され、θ方向において異なる位置に配置される。これに対して、各レールの凸部は、Ｒ方向に隣り合うレールの凸部と、Ｚ方向およびθ方向の両方向において異なる位置に配置されてもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、円板巻線１０と当接する第１凹部２１を持つ。これにより、代替ガスを利用する場合でも、ガス絶縁変圧器を小型化することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Ｄ…差分、Ｒ…径方向、Ｚ…軸方向、θ…周方向、１，１０１ａ，１０１ｂ，２０１，２０１ａ…ガス絶縁変圧器、６…鉄心、１０…円板巻線（コイル）、１２…第１高圧絶縁筒（第１絶縁筒）、１５…バリア、２０…第１レール、２１…第１凹部、２３…第１凸部、３０…スペーサ、４０…第２レール、４１…第２凹部、４３…第２凸部、４８…第２高圧絶縁筒（第２絶縁筒）。

Claims (7)

1. 鉄心を内側に配置した第１絶縁筒と、
   前記第１絶縁筒の外周面に配置され、電気絶縁性を有するバリアと、
   前記第１絶縁筒の径方向において前記バリアの外側に配置され、前記第１絶縁筒の軸方向に伸びる第１レールと、
   前記径方向において前記第１レールの外側に配置され、前記周方向に巻回された円板巻線と、
   前記径方向において前記第１レールの外側に配置され、前記軸方向において前記円板巻線の端部に配置されるスペーサと、を有し、
   前記第１レールは、前記径方向の外側面が前記径方向の外側に突出する第１凸部と、前記径方向の外側面が前記径方向の内側に窪む第１凹部と、を有し、
   前記スペーサは、前記第１凸部と係合し、
   前記円板巻線は、前記第１凹部の前記径方向の外側面と当接する、
   ガス絶縁変圧器。
2. 前記径方向における前記第１凹部の厚さは、Ｑ以下である、
   請求項１に記載のガス絶縁変圧器。
   ただし、Ｑは、前記径方向において前記円板巻線から前記バリアに向かう距離であって、
   

   

   を満たす実効電離係数α´（Ｅ，Ｐ）がガス圧力Ｐにかかわらず一定となる距離である。
   Ｅは電界、Ｋはストリーマ係数、積分は電気力線上の距離積分である。
3. 前記径方向における前記第１凹部の厚さは、５ｍｍ以下である、
   請求項１に記載のガス絶縁変圧器。
4. 前記軸方向における前記第１凹部の高さと前記円板巻線の高さとの差分は、ゼロより大きく、
   前記第１凹部に配置される前記スペーサの前記軸方向の厚さは、前記差分より大きい、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のガス絶縁変圧器。
5. 前記第１凹部の前記径方向の外側面において、前記軸方向の端部が前記軸方向の中央部より前記径方向の内側に窪んで形成される、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のガス絶縁変圧器。
6. 前記第１絶縁筒の前記径方向の内側に配置された第２絶縁筒と、
   前記第１絶縁筒と前記第２絶縁筒との間に配置された第２レールと、を有し、
   前記第２レールは、前記径方向の外側面が前記径方向の外側に突出する第２凸部と、前記径方向の外側面が前記径方向の窪む第２凹部と、を有し、
   前記第２凸部および前記第２凹部は、前記軸方向に並んで形成され、
   前記第２凸部は、前記軸方向において前記第１凸部と異なる位置に配置される、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のガス絶縁変圧器。
7. 前記第１絶縁筒の前記径方向の内側に配置された第２絶縁筒と、
   前記第１絶縁筒と前記第２絶縁筒との間に配置された第２レールと、を有し、
   前記第２レールは、前記径方向の外側面が前記径方向の外側に突出する第２凸部と、前記径方向の外側面が前記径方向の窪む第２凹部と、を有し、
   前記第２凸部および前記第２凹部は、前記軸方向に並んで形成され、
   前記第２凸部は、前記周方向において前記第１凸部と異なる位置に配置される、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のガス絶縁変圧器。

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