JP2959789B2 - 油入電器用絶縁物 - Google Patents
油入電器用絶縁物Info
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- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
- H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
- H01F27/323—Insulation between winding turns, between winding layers
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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- H01B3/008—Other insulating material
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- Insulating Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は産業用あるいは電力用変圧器などの油入電器
用の絶縁物に係る。
用の絶縁物に係る。
油入電器の例として変圧器を第６図に示す。同図中、
変圧器タンク11内の絶縁油12中に、鉄心13に巻線14を巻
いたコイルが浸漬され、リード線15を介してブッシング
16に接続されている。16は防音タンク、17は冷却器であ
る。このコイルの詳細を第７図に示すが、巻線14は平角
銅線21に絶縁紙22としてクレープ紙を巻いたもので構成
され、この巻線14相互間を絶縁するための絶縁物23とし
てプレスボードが介在されている。そのほか、レール2
4、絶縁筒25などがあり、これらもプレスボードが用い
られている。すなわち、油入電器の絶縁物としては主と
してプレスボード、その他クレープ紙、クラフト紙など
に絶縁油（鉱油）を含浸して使用されている。
変圧器タンク11内の絶縁油12中に、鉄心13に巻線14を巻
いたコイルが浸漬され、リード線15を介してブッシング
16に接続されている。16は防音タンク、17は冷却器であ
る。このコイルの詳細を第７図に示すが、巻線14は平角
銅線21に絶縁紙22としてクレープ紙を巻いたもので構成
され、この巻線14相互間を絶縁するための絶縁物23とし
てプレスボードが介在されている。そのほか、レール2
4、絶縁筒25などがあり、これらもプレスボードが用い
られている。すなわち、油入電器の絶縁物としては主と
してプレスボード、その他クレープ紙、クラフト紙など
に絶縁油（鉱油）を含浸して使用されている。
〔発明が解決しようとする課題〕 変圧器やリアクトルなどの油入電器は、それらの機器
が故障し、送電がストップした際に、社会に与える影響
は非常に大きく、停電が長時間に及ぶと社会がパニック
状態となる危険性さえある。従って、これらの油入電器
は高度な信頼性が要求される。なかでも、油入電器は高
電圧を取り扱うため、そこに使用される絶縁物は特に信
頼性が重要である。
が故障し、送電がストップした際に、社会に与える影響
は非常に大きく、停電が長時間に及ぶと社会がパニック
状態となる危険性さえある。従って、これらの油入電器
は高度な信頼性が要求される。なかでも、油入電器は高
電圧を取り扱うため、そこに使用される絶縁物は特に信
頼性が重要である。
現状のプレスボードと絶縁油からなる絶縁物では、雷
インパルス等の衝撃電圧が変圧器のコイル等に入った
時、コイル間で部分放電を生じ絶縁破壊を起こし、つい
には変圧器等の破損に到る恐れがある。このことから、
油入電器内部に使用される絶縁物は部分放電が生じる電
圧や絶縁破壊電圧を高くする材料の開発が待たれてい
る。
インパルス等の衝撃電圧が変圧器のコイル等に入った
時、コイル間で部分放電を生じ絶縁破壊を起こし、つい
には変圧器等の破損に到る恐れがある。このことから、
油入電器内部に使用される絶縁物は部分放電が生じる電
圧や絶縁破壊電圧を高くする材料の開発が待たれてい
る。
そこで、ポリメチルペンテン繊維とセルロース繊維を
ブレンドした低誘電率プレスボードと絶縁油で構成した
絶縁物が提案されている。この絶縁物の誘電率は3.5で
あり、従来のプレスボードと絶縁油で構成した絶縁物の
誘電率は4.7であるので、この両者の衝撃電圧に対する
絶縁破壊強度を比較すると、低誘電率プレスボードを使
用した方が、部分放電開始電圧や絶縁破壊電圧が、現状
の絶縁物より30％以上向上している。即ち、絶縁物の誘
電率が絶縁油のみの誘電率2.2に近い程、それらは向上
することが知られている。
ブレンドした低誘電率プレスボードと絶縁油で構成した
絶縁物が提案されている。この絶縁物の誘電率は3.5で
あり、従来のプレスボードと絶縁油で構成した絶縁物の
誘電率は4.7であるので、この両者の衝撃電圧に対する
絶縁破壊強度を比較すると、低誘電率プレスボードを使
用した方が、部分放電開始電圧や絶縁破壊電圧が、現状
の絶縁物より30％以上向上している。即ち、絶縁物の誘
電率が絶縁油のみの誘電率2.2に近い程、それらは向上
することが知られている。
また、変圧器は運転することにより銅損、鉄損等が発
生し、それらは熱となってコイル、鉄心、絶縁油、絶縁
物等を加熱する。特に、プレスボード等の紙は温度上昇
により劣化は促進されるために20年〜30年も運転し続け
た変圧器の絶縁物の絶縁強度はかなり低下する。従っ
て、絶縁物の信頼性が低下するという問題がある。
生し、それらは熱となってコイル、鉄心、絶縁油、絶縁
物等を加熱する。特に、プレスボード等の紙は温度上昇
により劣化は促進されるために20年〜30年も運転し続け
た変圧器の絶縁物の絶縁強度はかなり低下する。従っ
て、絶縁物の信頼性が低下するという問題がある。
以上は、プレスボード紙について説明したが、クレー
プ紙等においても問題は同様である。
プ紙等においても問題は同様である。
上記課題を解決するために、本発明ではプレスボード
やクレープ紙、トラフト紙等に代えて、連続空孔性ふっ
素樹脂、又はそれと他の低誘電率樹脂との複合物を使用
するものである。
やクレープ紙、トラフト紙等に代えて、連続空孔性ふっ
素樹脂、又はそれと他の低誘電率樹脂との複合物を使用
するものである。
より具体的には、本発明は、連続空孔性ふっ素樹脂層
と誘電率が3.5以下の充実ふっ素樹脂層との積層体から
なり、該連続空孔性ふっ素樹脂層内に絶縁油を含浸して
使用されることを特徴とする油入電器用絶縁物にある。
ふっ素樹脂としてはポリテトラフルオロエチレン（PTF
E）、フルオロエチレンプロピレン（FEP）、ポリフルオ
ロアルコキシふっ素樹脂（PFA）、エチレン四ふっ化エ
チレン共重合体（ETFE）ふっ化ビニリデン（PVDF）など
が使用できる。ふっ素樹脂は一般に誘電率が低い特色が
ある。PTFEを例に説明すると、PTFEそのものの誘電率は
2.1で、その連続空孔性シートに絶縁油（誘電率2.2）が
含浸されたものの誘電率は、PTFEと絶縁油との体積比に
よって異なるが、ほぼ絶縁油に近い誘電率となり、絶縁
物の絶縁破壊電圧が向上する。またPTFE等のふっ素樹脂
は化学的、温度的に非常に安定した物質であり、温度上
昇による劣化もなく、長年月にわたり信頼性の高い絶縁
物を得ることができる。多孔度は絶縁物の強度が許す範
囲内で高いほど、全体の誘電率が低くなるので好ましい
が、特別には限定されない。
と誘電率が3.5以下の充実ふっ素樹脂層との積層体から
なり、該連続空孔性ふっ素樹脂層内に絶縁油を含浸して
使用されることを特徴とする油入電器用絶縁物にある。
ふっ素樹脂としてはポリテトラフルオロエチレン（PTF
E）、フルオロエチレンプロピレン（FEP）、ポリフルオ
ロアルコキシふっ素樹脂（PFA）、エチレン四ふっ化エ
チレン共重合体（ETFE）ふっ化ビニリデン（PVDF）など
が使用できる。ふっ素樹脂は一般に誘電率が低い特色が
ある。PTFEを例に説明すると、PTFEそのものの誘電率は
2.1で、その連続空孔性シートに絶縁油（誘電率2.2）が
含浸されたものの誘電率は、PTFEと絶縁油との体積比に
よって異なるが、ほぼ絶縁油に近い誘電率となり、絶縁
物の絶縁破壊電圧が向上する。またPTFE等のふっ素樹脂
は化学的、温度的に非常に安定した物質であり、温度上
昇による劣化もなく、長年月にわたり信頼性の高い絶縁
物を得ることができる。多孔度は絶縁物の強度が許す範
囲内で高いほど、全体の誘電率が低くなるので好ましい
が、特別には限定されない。
連続空孔性ふっ素樹脂層だけでは圧縮方向の機械的強
度が不足する場合があるので、本発明により連続空孔性
ふっ素樹脂層と誘電率が3.5以下の充実ふっ素樹脂層と
の積層体とすることが有効である。樹脂の誘電率を3.5
以下としたのは絶縁油の誘電率2.2と絶縁物の誘電率と
の差を極力小さくし、電界集中を小さくして絶縁物の絶
縁強度を向上させる場合に有効だからである。同じふっ
素樹脂でも充実樹脂層であるものは多孔質樹脂層より機
械的強度が大きいのでこの目的に使用できる。連続空孔
性ふっ素樹脂層と誘電率3.5以下の樹脂層とは交互に必
要層数だけ積層することができる。
度が不足する場合があるので、本発明により連続空孔性
ふっ素樹脂層と誘電率が3.5以下の充実ふっ素樹脂層と
の積層体とすることが有効である。樹脂の誘電率を3.5
以下としたのは絶縁油の誘電率2.2と絶縁物の誘電率と
の差を極力小さくし、電界集中を小さくして絶縁物の絶
縁強度を向上させる場合に有効だからである。同じふっ
素樹脂でも充実樹脂層であるものは多孔質樹脂層より機
械的強度が大きいのでこの目的に使用できる。連続空孔
性ふっ素樹脂層と誘電率3.5以下の樹脂層とは交互に必
要層数だけ積層することができる。
連続空孔性ふっ素樹脂層を、連続空孔性ふっ素樹脂シ
ートに空隙を残して誘電率が4.0以下の樹脂を充填して
形成してもよい。これによって、上記によっても圧縮強
度が不足し、絶縁距離を確実に確保する必要があるとき
に有効である。含浸する樹脂の誘電率を4.0以下とした
のは樹脂と低誘電率のふっ素樹脂とが複合化され、さら
に絶縁油が含浸されるために、全体として誘電率が下が
り、電界の集中を小さくすることができるからである。
このような樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂、ビスマレイド・トリアジン樹脂（BT樹脂）、ふっ素
樹脂、ポリフェニレンオキシド（PPO）樹脂などの熱硬
化性又は熱可塑性樹脂を使用でき、単独でも混合物のい
ずれでもよい。ふっ素樹脂層の空孔中に充填した樹脂は
さらに空隙を残すことによって、この空隙中に絶縁油を
含浸して使用することができる。連続空孔性ふっ素樹脂
層の空孔率、ふっ素樹脂層中に充填する樹脂の種類や
量、樹脂充填後の最終空隙率は、絶縁物に要求される機
械的強度、誘電率などによって調整される性質のもので
一概ではない。
ートに空隙を残して誘電率が4.0以下の樹脂を充填して
形成してもよい。これによって、上記によっても圧縮強
度が不足し、絶縁距離を確実に確保する必要があるとき
に有効である。含浸する樹脂の誘電率を4.0以下とした
のは樹脂と低誘電率のふっ素樹脂とが複合化され、さら
に絶縁油が含浸されるために、全体として誘電率が下が
り、電界の集中を小さくすることができるからである。
このような樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂、ビスマレイド・トリアジン樹脂（BT樹脂）、ふっ素
樹脂、ポリフェニレンオキシド（PPO）樹脂などの熱硬
化性又は熱可塑性樹脂を使用でき、単独でも混合物のい
ずれでもよい。ふっ素樹脂層の空孔中に充填した樹脂は
さらに空隙を残すことによって、この空隙中に絶縁油を
含浸して使用することができる。連続空孔性ふっ素樹脂
層の空孔率、ふっ素樹脂層中に充填する樹脂の種類や
量、樹脂充填後の最終空隙率は、絶縁物に要求される機
械的強度、誘電率などによって調整される性質のもので
一概ではない。
上記において、連続空孔性ふっ素樹脂シート又は層と
は、連続多孔成形体（押出、延伸シート）、不織布、繊
維クロス、ヤーンクロスなど、連続気孔を有するふっ素
樹脂製品のすべてを含むものである。
は、連続多孔成形体（押出、延伸シート）、不織布、繊
維クロス、ヤーンクロスなど、連続気孔を有するふっ素
樹脂製品のすべてを含むものである。
第８図は、巻線31（平角銅線にクレープ紙を巻いたも
の）を絶縁物32で束ねて、この絶縁物32間に必要に応じ
てプレスボード33を介在させた構造であるが、本発明の
絶縁物はプレスボード33、クレープ紙（巻線31の周囲）
の代りのほか、この絶縁物32としても使用することもで
きる。要するに油入電器中の絶縁物のいずれかとして使
用するものである。
の）を絶縁物32で束ねて、この絶縁物32間に必要に応じ
てプレスボード33を介在させた構造であるが、本発明の
絶縁物はプレスボード33、クレープ紙（巻線31の周囲）
の代りのほか、この絶縁物32としても使用することもで
きる。要するに油入電器中の絶縁物のいずれかとして使
用するものである。
プレスボードやクレープ紙等と比べて連続空孔性ふっ
素樹脂シート又は層は、誘電率が小さいので、絶縁油を
含浸した絶縁物全体としての誘電率も減少する。また、
連続空孔性ふっ素樹脂層に対して、充実樹脂層を積層し
たり、空孔中に樹脂を充填したりして機械的強度を高め
ることができるが、これらの場合にも、その樹脂の誘電
率を一定値以下に限ることによって絶縁物全体としての
誘電率は従来のプレスボード製等の絶縁物より低くな
る。しかも、ふっ素樹脂は化学的、温度的に安定であ
り、この点でも絶縁物として優れている。
素樹脂シート又は層は、誘電率が小さいので、絶縁油を
含浸した絶縁物全体としての誘電率も減少する。また、
連続空孔性ふっ素樹脂層に対して、充実樹脂層を積層し
たり、空孔中に樹脂を充填したりして機械的強度を高め
ることができるが、これらの場合にも、その樹脂の誘電
率を一定値以下に限ることによって絶縁物全体としての
誘電率は従来のプレスボード製等の絶縁物より低くな
る。しかも、ふっ素樹脂は化学的、温度的に安定であ
り、この点でも絶縁物として優れている。
参考例１ 第１図に示す如く、空孔率30％、厚さ1.6mmの多孔質P
TFEシート１を４枚重ねて絶縁物シートを作製した。こ
の絶縁物シートを第６図の如くコイル間の絶縁物とし、
絶縁油（鉱油、誘電率2.2）中に入れ、衝撃電圧による
絶縁破壊電圧を調べたところ、330KVであった。また、
絶縁物シートの絶縁油含浸状態での誘電率は2.15であっ
た。
TFEシート１を４枚重ねて絶縁物シートを作製した。こ
の絶縁物シートを第６図の如くコイル間の絶縁物とし、
絶縁油（鉱油、誘電率2.2）中に入れ、衝撃電圧による
絶縁破壊電圧を調べたところ、330KVであった。また、
絶縁物シートの絶縁油含浸状態での誘電率は2.15であっ
た。
なお、従来のプレスボードで上記と同じ6.4mm厚の絶
縁物シートを作製し、上記と同様に絶縁油中で絶縁破壊
電圧を測定すると200KVである。また、誘電率は4.7であ
る。
縁物シートを作製し、上記と同様に絶縁油中で絶縁破壊
電圧を測定すると200KVである。また、誘電率は4.7であ
る。
実施例１ 第２図に示す如く、空孔率30％厚さ1.6mmの多孔質PTF
Eシート１と充実PTFEシート20.8mmを交互に重ね、厚み
6.4mmとした絶縁物シートを実施例１と同様に試験した
ところ、誘電率は2.14で、絶縁破壊電圧は参考例１とほ
ぼ同じく330KVにまで向上した。
Eシート１と充実PTFEシート20.8mmを交互に重ね、厚み
6.4mmとした絶縁物シートを実施例１と同様に試験した
ところ、誘電率は2.14で、絶縁破壊電圧は参考例１とほ
ぼ同じく330KVにまで向上した。
なお、コイルの上下方向の締付力による絶縁物の変形
は実施例より小さいことが判明した。
は実施例より小さいことが判明した。
参考例２ 第３図の如く、空孔率80％、厚さ0.25mmの多孔質PTFE
シート１に誘電率3.1のポリイミド樹脂４を30wt％含浸
させ、ホットプレスで厚さ0.2mmにまで圧縮させてポリ
イミド樹脂を硬化させたもの（第３図中、５は空隙）を
絶縁シートとし、それを32枚重ねて厚み6.4mmとした絶
縁物を実施例１と同様に試験を行ったところ、誘電率は
2.4となり、衝撃電圧による絶縁破壊電圧はほぼ320KVに
まで向上した。
シート１に誘電率3.1のポリイミド樹脂４を30wt％含浸
させ、ホットプレスで厚さ0.2mmにまで圧縮させてポリ
イミド樹脂を硬化させたもの（第３図中、５は空隙）を
絶縁シートとし、それを32枚重ねて厚み6.4mmとした絶
縁物を実施例１と同様に試験を行ったところ、誘電率は
2.4となり、衝撃電圧による絶縁破壊電圧はほぼ320KVに
まで向上した。
また、圧縮方向の機械強度は一段と向上し、締付力に
よる絶縁物の変形は非常に少ないことが判明した。
よる絶縁物の変形は非常に少ないことが判明した。
本発明によれば、絶縁破壊電圧が向上し、かつ絶縁物
の機械的強度も優れた絶縁油入電器用絶縁物が提供され
る。
の機械的強度も優れた絶縁油入電器用絶縁物が提供され
る。
第１〜３図は実施例又は参考例の絶縁物の模式断面図、
第４図は油入電器としての変圧器の例を示す構成図、第
５図はその巻線コイル部の詳細図、第６図は実施例の巻
線コイル部の模式図である。 １……連続空孔質PTFE層、 ２……充実PTFE層、３……ポリイミドシート、 ４……ポリイミド樹脂、５……空隙、 ６……エポキシ樹脂。
第４図は油入電器としての変圧器の例を示す構成図、第
５図はその巻線コイル部の詳細図、第６図は実施例の巻
線コイル部の模式図である。 １……連続空孔質PTFE層、 ２……充実PTFE層、３……ポリイミドシート、 ４……ポリイミド樹脂、５……空隙、 ６……エポキシ樹脂。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−205811（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−15509（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−109900（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−177350（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−209100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−315698（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−132682（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−19600（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01B 3/30 - 3/44 H01F 27/12 H01F 27/32
Claims (3)
- 【請求項１】連続空孔性ふっ素樹脂層と誘電率が3.5以
下の充実ふっ素樹脂層との積層体からなり、該連続空孔
性ふっ素樹脂層内に絶縁油を含浸して使用されることを
特徴とする油入電器用絶縁物。 - 【請求項２】前記連続空孔性ふっ素樹脂層が連続空孔性
ふっ素樹脂シートに空孔を残して誘電率が4.0以下の樹
脂を充填したものである請求項１記載の油入電器用絶縁
物。 - 【請求項３】前記連続空孔性ふっ素樹脂層が多孔性成形
体、不織布、繊維クロス又はヤーンクロスである請求項
１又は２記載の油入電器用絶縁物。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2025962A JP2959789B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 油入電器用絶縁物 |
| EP91100532A EP0441140A1 (en) | 1990-02-07 | 1991-01-17 | Insulant for oil-filled electrical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2025962A JP2959789B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 油入電器用絶縁物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03233808A JPH03233808A (ja) | 1991-10-17 |
| JP2959789B2 true JP2959789B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=12180367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025962A Expired - Lifetime JP2959789B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 油入電器用絶縁物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0441140A1 (ja) |
| JP (1) | JP2959789B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5519172A (en) * | 1994-09-13 | 1996-05-21 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Jacket material for protection of electrical conductors |
| US8085120B2 (en) * | 2009-08-13 | 2011-12-27 | Waukesha Electric Systems, Incorporated | Solid insulation for fluid-filled transformer and method of fabrication thereof |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA962021A (en) * | 1970-05-21 | 1975-02-04 | Robert W. Gore | Porous products and process therefor |
| CA947388A (en) * | 1971-05-24 | 1974-05-14 | Gordon C. Gainer | Solid insulation for electrical apparatus |
| JPS5441500A (en) * | 1977-09-08 | 1979-04-02 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | Oil-immersion insulating board |
-
1990
- 1990-02-07 JP JP2025962A patent/JP2959789B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-01-17 EP EP91100532A patent/EP0441140A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0441140A1 (en) | 1991-08-14 |
| JPH03233808A (ja) | 1991-10-17 |
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Legal Events
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