JP3461889B2 - ガス絶縁変圧器 - Google Patents
ガス絶縁変圧器Info
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Description
り、特に、巻線間に間隔材が配設されるガス絶縁変圧器
に関する。
わる変圧器として、ガスを絶縁媒体としたガス絶縁変圧
器が注目されている。ガス絶縁変圧器は、その巻線には
いろいめな構成があるが、その一つにガスで冷却と絶縁
をおこなわせるドライタイプのものがある。このドライ
タイプのガス絶縁変圧器は、液体の冷却媒体と組み合わ
せて構成するセミプールタイプやスプレータイプならび
に冷却と絶縁を別々に行うセパレートタイプのガス絶縁
変圧器に比べ、液体の冷却媒体を使わないため構成が簡
単になり、信頼性が高いものが製作しやすいため大容量
の変圧器の開発が急がれている。このドライタイプのガ
ス絶縁変圧器にもシートコイルによるものとワイヤーコ
イルによるものの2種類が考えられている。この内のワ
イヤーコイルによるもので説明をする。
いては、従来、鉄心に対して同心状に配置された巻線間
の絶縁距離を確保するために、絶縁物からなる断面形状
が方形の間隔片が前記巻線間に挿入されている。(特公
昭33−9911)これは、輸送時の衝撃荷重や短絡事故時に
発生する短絡機械力により巻線が位置ずれを起こした
り、変形することを防止するためである。また、間隔材
としてはプレスボードの様な絶縁物を円周方向に等間隔
に配置しているが、確保すべき絶縁距離が大きい場合に
は、図14に示した様に、間隔材を複数個に分割して、そ
の間に絶縁筒を配置している。すなわち、外側巻線2と
内側巻線3との間の絶縁距離を大きくする場合には、間
隔材4を半径方向に分割して構成し、その間に絶縁筒5
を配置し、分割した間隔材4で絶縁筒5をはさみ込む形
で支持し、絶縁距離を確保している。これは、間隔材4
の幅に比べて半径方向の厚さが大きくなり過ぎると、安
定性が低下し、小さい衝撃力が加わった場合でも間隔材
が倒れてしまい、巻線を支持することが困難になるから
である。
が、図から明らかなように、間隔材4の断面形状が方形
であるのに対し、巻線2,3や絶縁筒5は円形であるた
め、間隔材4と巻線2,3あるいは絶縁筒5とが接する
部分には、微小な隙間が生じていた。
変圧器とガス絶縁変圧器との絶縁上の大きな違いの一つ
は、絶縁ガスの比誘電率が 1.0であるのに対し、絶縁油
の比誘電率が2.2 と大きいことである。また、変圧器の
絶縁構成として、電極間に絶縁油や絶縁ガスの様な絶縁
媒体とプレスボードの様な固体絶縁物が共用される部分
が多いが、この様な場合には、絶縁媒体と固体絶縁物に
平等に電位が分担されず、比誘電率の小さな方により多
くの電位差が生ずることである。この点を図16を参照し
て説明する。すなわち、絶縁ガス23中に対向して配置さ
れた電極間(高圧電極21と接地電極22)に、例えば、比
誘電率3.3 の固体絶縁物24を配置すると、等電位線はガ
ス中で“密”に、固体絶縁物中では“粗”となる。な
お、等電位線の間隔が狭いほど電界が高いことを示して
いる。この場合、ガス中の電界E1は次式で表される。
の電界E0 は次式で与えられる。
いることにより、ガスで分担する電界は、E1 /E0 倍
となる。これに上式の右辺および、ε1 =1,ε2 =3.
3 を代入すると、
さらに固体絶縁物と電極間にDに比べて非常に小さい微
小なガスギャップがあるとすると、このガス部分には、
る。この結果、図15において、巻線間の絶縁空間のう
ち、間隔材4と絶縁筒5の様な固体絶縁物で支持された
A−A′の断面部分では、巻線間がほぼ固体絶縁物でつ
ながった状態と考えられるため、間隔材4と絶縁筒5の
間に生じた微小なガスの間隔部分には、間隔材がない部
分に比べて大きな電界が加わり、絶縁上の弱点となって
いた。
絶縁筒との間に生じる微小なガスの隙間を無くすために
は、絶縁筒や巻線の曲率と全く同じ間隔材を各々につけ
る必要があるが、そのような精度を絶縁物に求めること
は不可能に近く、たとえ可能となったとしても、コスト
が大幅に増大し、採算が取れないものである。また、図
12,図13に示すように巻線の線路端口出しの位置に合わ
せて、前記間隔材に切欠き部を形成し、この切欠き部を
ガス空間とする方法が考えられる。この方法をとること
で、間隔材の切欠き部がガス空間となり、等価的に巻線
間のガスの占める割合を増大させることができ、間隔材
と絶縁筒に生じる微小なガスの隙間の電界集中を大幅に
低減できる。(特開平2-284219)しかし、この方法には
以下の問題点があった。すなわち、間隔材4を切欠い
て、間隔材と絶縁筒に生じる微小なガスの隙間の電界集
中を広い範囲で低減しようとすると、巻線に直接接する
間隔材の切欠き範囲を大きくとらなければならなくな
る。そのために、短絡が発生した場合に巻線に加わる短
絡機械力で間隔材が変形してしまい、間隔材で維持され
るべき絶縁距離を確保できなくなってしまう可能性があ
った。そこで本発明の目的は、上記のような従来の欠点
を解消するために提案されたものであり、間隔材として
の機械的強度を低下させることなく、絶縁耐力を向上さ
せた信頼性の高いガス絶縁変圧器を提供することにあ
る。
同心状に配置された複数の巻線と、これらの巻線相互間
に前記鉄心に対して同心的に複数の絶縁筒が配設され、
この絶縁筒間に複数の絶縁性間隔材が配設されてなるガ
ス絶縁変圧器において、前記複数の絶縁性間隔材は、前
記巻線相互間において前記巻線同一径方向に前記絶縁筒
間の少なくとも1つに非配設空間を設けて配設されるこ
とを特徴とする。
ち半径方向に間隔材が並ばないため、この部分がガス空
間となり、間隔材と絶縁筒の様な固体絶縁物で支持され
た部分で、巻線間がほぼ固体絶縁物でつながった部分が
少なくなる。このため間隔材を使用することにより生じ
る微小な隙間部分の電界集中を低減することができる。
参照して説明する。なお、従来と同一部分は、同一符号
で記し、その説明は省略する。鉄心に対して同心状に配
置された巻線と、これらの巻線間の絶縁距離を確保する
ために絶縁筒間に配設される絶縁性間隔材を備えたガス
絶縁変圧器において、巻線間の絶縁距離方向に隣り合っ
た間隔材全てがA−A′線上のように同一半径方向に一
直線上に並ばない配置構成にする。このように構成した
本実施例において次のような作用効果が生じる。すなわ
ち、図12に示すように絶縁階級が 140号以上の変圧器に
おいては、一般的に線路端の絶縁階級にくらべて中性点
側が低い絶縁階級となっている。そのため、巻線軸方向
中央部分に線路端口出し10が、また、巻線の上下端に中
性点口出し11がある場合には、巻線の軸方向で高圧巻線
と低圧巻線間に発生する電位差が異なっており、巻線軸
方向中央部分の電位差が、巻線端部に比べて大きくなっ
ている。したがって、巻線間に配置される間隔材の微小
なガスの隙間に生じる電界集中度も、巻線軸方向中央部
分で最も大きく、巻線上下端に近いほど小さくなる。そ
のため、間隔材をずらし、その部分をガス空間にするこ
とで、間隔材の微小な隙間に生じる電界集中度を低減す
ることができる。巻線中央部分付近では、間隔材12をず
らすことによりガス空間となるので、巻線間の間隔でガ
スの占める割合が増加する。たとえば、間隔材のずれを
形成することにより、半径方向の固体絶縁物の厚さの合
計が2/3になったとすると、微小な隙間部分のガスの
電界E2 は、間隔材のずれをしない場合の電界E1 と比
較して、
2/3)=0.56 に低下する。
巻線間の最短絶縁距離方向に隣り合った間隔材同志が重
ならないように並べて構成することにより、隣り合う間
隔材の影響がほとんど無くなり、電界集中度の低減の効
果が向上する。なお、間隔材をずらせても絶縁筒の強度
が十分あるため巻線の支持機能は十分に確保されてい
る。さらに、図5,図6に示すように、全ての間隔材が
巻線の同一半径方向に一直線上に配列されない構成にす
ることで、さらに電界集中の低減効果を大きくすること
ができる。
線と、これらの巻線間の絶縁距離を確保するために配置
される絶縁物からなる間隔材を備え巻線の口出し部分に
合わせて、前記間隔材に切欠き部を形成したガス絶縁変
圧器において、巻線径方向側の切欠き部の開口断面形状
を円(図7)、半円(図8)、または、三角形(図9)
とすることによりガス空間を増加させることができる。
このようにすることで、前述したような作用効果によ
り、間隔材の微小な隙間に生じる電界集中度を低減する
ことができる。しかも、このように切欠き部の開口断面
形状を円、半円、半楕円または、三角形とすることによ
り機械力が一か所に集中しないようにすることができ、
巻線の周方向側に長く切欠いたことによる巻線の支持機
能の低下を防止することができる。
これらの巻線間の絶縁距離を確保するために配置される
絶縁物からなる間隔材を備え巻線の高電圧口出し部分と
最短絶縁距離方向部分に合わせて前記間隔材に切欠きを
形成したガス絶縁変圧器において、前記間隔材の巻線径
方向側に長く切欠くことにする。
ような作用効果が生じる。すなわち、本実施例のガス絶
縁変圧器においては、以下に述べるように、間隔材の微
小な隙間に生じる電界集中度を低減することができる。
すなわち、間隔材の削り取った部分がガス空間となるの
で、図10において、巻線間の絶縁空間のうち、間隔材4
と絶縁筒5の様な固体絶縁物で支持された部分では、巻
線間がほぼ固体絶縁物でつながった部分が少なくなる。
このため間隔材をわずかにずらしただけで、巻線の線路
端のガスの隙間における電界の集中を低減することがで
きる。また、本実施例においては、間隔材12の側面部分
のみを切欠き、巻線の半径方向は切り取っていないの
で、間隔材の巻線支持機能は十分に確保されている。
はなく、片側だけでも効果は変わらない。また、側面だ
けではなく、図11に示すように中央部分をドリル等を用
いて切削することは以下に説明するようにさらに微小な
ガスの隙間における電界の集中の低減に効果がある。す
なわち、間隔材の幅の総計が同じ場合にして、両端を均
等に残した場合でも、中央部分のみを残した場合と同様
に、微小なガスの隙間における電界の集中をさらに低減
できる。また、間隔材の中央部分の切欠きは、大きな1
つの穴にする必要はなく、複数の穴を開ける事でも同様
な効果を得ることができる。また、穴は間隔材の厚さ方
向に完全に貫通している必要はなく、ある深さを持つ溝
であっても効果は変わらない。
るものではなく、図17に示すように、線路端口出し10が
巻線の上端にあり、中性点口出し11が巻線の下部にある
場合には、線路端口出し10に対応する部分のみに切り欠
き13を形成すれば良い。この場合も、上記実施例と同じ
効果が得られる。
巻線の線路端口出しの位置に合わせて、巻線間に配置さ
れる間隔材の位置の変更および切り欠き方法を変えるこ
とで、ガス空間を増加させることにより、間隔材として
の機械的強度を低下させることなく、間隔材を使用する
ことにより生じる微小な隙間に生じる電界の集中度を低
減し、その部分の絶縁耐力を向上させた信頼性の高いガ
ス絶縁変圧器を提供することができる。
構成を示す斜視断面図
構成を示す斜視断面図
構成を示す斜視断面図
図
図
ける電位分布図
5…絶縁筒 10…線路端口出し 11…中性点口出し 12
…間隔材 13…切り欠き部 21…高圧電極 22…接地電
極 23…ガス 24…固体絶縁物 25…等電位線
Claims (5)
- 【請求項1】 鉄心に対して同心状に配置された複数の
巻線と、これらの巻線相互間に前記鉄心に対して同心的
に複数の絶縁筒が配設され、この絶縁筒間に複数の絶縁
性間隔材が配設されてなるガス絶縁変圧器において、前
記複数の絶縁性間隔材は、前記巻線相互間において前記
巻線同一径方向に前記絶縁筒間の少なくとも1つに非配
設空間を設けて配設されることを特徴とするガス絶縁変
圧器。 - 【請求項2】 前記絶縁性間隔材の前記巻線の高電圧口
出し端子部と他の巻線との間の最短絶縁距離方向に位置
する部分に切り欠き部を設けた請求項1記載のガス絶縁
変圧器。 - 【請求項3】 前記切り欠き部は巻線周方向に長く切り
欠いて形成した請求項2記載のガス絶縁変圧器。 - 【請求項4】 前記切り欠き部は巻線周方向側側面の少
なくとも一方を切り欠いて形成した請求項2記載のガス
絶縁変圧器。 - 【請求項5】 前記切り欠き部は前記絶縁筒対向面中央
部を切り欠いて形成した請求項2記載のガス絶縁変圧
器。
Priority Applications (1)
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JP00289994A JP3461889B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | ガス絶縁変圧器 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP00289994A JP3461889B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | ガス絶縁変圧器 |
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JPH07211553A JPH07211553A (ja) | 1995-08-11 |
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ID=11542206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00289994A Expired - Lifetime JP3461889B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | ガス絶縁変圧器 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JPH07183140A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-21 | Toshiba Corp | 静止誘導電器 |
-
1994
- 1994-01-17 JP JP00289994A patent/JP3461889B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH07211553A (ja) | 1995-08-11 |
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