【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は変圧器やリアクトル等の静止誘導電器の円板巻線に係わり、特に、対雷遮蔽用のシールド線を巻き込んだ静止誘導電器の円板巻線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内鉄型静止誘導電器の巻線として、機械的強度が大きい円板巻線が広く用いられている。円板巻線は、ターン数が少なく対向面積が比較的小さい円板コイルを積み重ねて構成されていることから、コイル間の直列静電容量が小さく雷サージ等の衝撃電圧に対する特性が悪いという欠点がある。これに対して、離れたコイルに負荷電流を流さないシールド導体によって、静電的に結合してコイル間に直列静電容量を付加するＣＣシールド巻線や、２個のコイルを一組として素線を互いに入り組ませて巻くことにより、等価的にコイル間直列静電容量を増加させるインターリーブ巻線が発明され、変圧器の高圧巻線等に用いられている。
【０００３】
図８は、ＣＣシールドを使用した円板巻線の結線図である。同図において、３は負荷電流を流す電線、６ａは負荷電流を流さないシールド線であり、電線３を６ターン巻き回し、その外周側にシールド線６ａを３ターン巻き込んだ円板コイル９ａ及び９ｂ，９ｃ…を、軸方向に複数個積み重ねた構造の巻線を模式的に示している。ここで、電線３は無接続で巻き上げられている。また、偶数層目の円板コイル９ｂに巻き込まれたシールド線６ｂは線路端に接続されている。奇数層目のシールド線６ａはそれから数えて４層番目のシールド線６ｄにシールド用渡り線１２によって接続されており、電気的にはフロート電位になっている。
【０００４】
この構成では、コイル間の直列静電容量が増し、雷サージ等の衝撃電圧に対する電位分布特性が改善される。しかしながら、このような結線では、線路端から衝撃電圧が侵入した場合に、線路端から偶数番目の円板コイル９ｂと円板コイル９ｃの間に大きな電圧が発生して絶縁的に厳しくなる。
【０００５】
図８において、線路端から衝撃電圧を印加した時の各ノードｎ０、ｎ１、ｎ２、…の間の発生電圧を簡単にするためにすべてＶとすると、その幾何学的配置からシールド用渡り線１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、…の電位はノードｎ１、ｎ２、ｎ３、…の電位にほぼ等しいので、円板コイル９ａ、９ｂ、９ｃに巻き込まれたシールド線６ａと６ｂとの間及び６ｂと６ｃの間には電圧Ｖ及び２Ｖが交互に発生することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、線路端から偶数番目の円板コイル９ｂと９ｃとのコイル間は図９，図１０に示すようにコイル間スペーサ１０ｂをコイル間スペーサ１０ａより厚くして絶縁距離を大きくとるのが一般的である。またシールド線６は図１０に示すようにシールド導体７を絶縁被覆８により被覆して構成されている。絶縁被覆８の絶縁距離も衝撃電圧を考慮して必然的に厚くなる。この厚くしたシールド線６ｂを基準に全てのシールド線６ａを配置しているから、円板巻線の周方向の巻線占有率は上がらない。またコイル間スペーサ１０ｂを厚くするので、円板巻線の積層方向の巻線占有率も上がらない。
【０００７】
ところで、変圧器等の静止誘導電器は高電圧・大容量化が進む一方、輸送重量・寸法や変電所立地条件の制限があることから、高信頼性を維持しつつ小型軽量化を図ることは決して絶えることのない要求である。円板巻線のような油と油浸紙の複合絶縁構成では、巻線占積率を上げるためには絶縁上の弱点である油くさびの電界を緩和する必要がある。
【０００８】
図９はＣＣシールドを使用した円板巻線の部分斜視図である。同図において、１は巻筒となる絶縁筒、２は絶縁筒１の軸にほぼ平行で円周上に複数配置される直線スペーサ、３は負荷電流が流れる電線、６ａ〜ｄは負荷電流を流さないシールド線である。電線３は連続的に巻回されており、円板コイル９ａ〜ｄの外周側のターン間にはシールド線６ａ〜ｄが３ターン巻き込まれている。円板コイル間には直線スペーサ２と同様に放射状に複数のコイル間スペーサ１０が挿入されており、コイル間の絶縁を保持するとともに冷却媒体が流れる流路を確保している。
【０００９】
図１０，図１１は、図９の部分拡大断面のＡ矢視図である。同図において、３は導体４にクラフト紙テープを巻回して絶縁被覆５を施した電線、６は平角導体７にクラフト紙テープを巻回して絶縁被覆８を施したシールド線、１０ｂはプレスボードからなるコイル間スペーサである。ここで、シールド線６とコイル間スペーサ１０ｂとの間の三角形形状の空間部１５ａの隅角部がコイル間くさび１５である。電線３とシールド線６との間の三角形形状の空間部１６ａの隅角部がターン間くさび１６である。尚、シールド線６と対応しない三角形形状の空間部の隅角部は電界が集中しないので、問題を生じない。
【００１０】
このような構成の巻線３に雷サージ等の過電圧が印加されると、油に比べて絶縁被覆や水平スペーサのような油浸紙の誘電率が高いために、コイル間くさび１５やターン間くさび１６に電界が集中して、絶縁破壊の弱点になることは周知の通りである。従って、絶縁信頼性を損なわずに巻線の占積率を上げて巻線を小型軽量化するためには、コイル間やターン間の油くさびの電界を緩和する必要がある。
【００１１】
これに対して、電線の被覆やコイル間スペーサを比誘電率の小さい材料で構成する案が、それぞれ特開平５−２９１０６０号公報及び特開平５−１９０３５４号公報に開示されている。また、コイル間スペーサを軟らかい材料で構成して油くさびを充填する案が特開平５−１９０３５５号公報に記載されている。
【００１２】
上記従来技術によれば、油入静止誘導電器巻線内に形成される油くさびの電界を緩和することが原理的には可能で、絶縁信頼性を維持しつつ巻線占積率を向上させることが可能であったが、これをＣＣシールドを使用した円板巻線に適用しようとすると以下に述べるような問題が生じる。
【００１３】
まず、図１０，図１１の電線３やシールド線６の絶縁被覆５，８を比誘電率が小さい材料で構成すると、ターン間くさび１６の電界は緩和されるが、コイル間の直列静電容量が減少して発生電圧が高くなるので、その効果は相殺される。また、比誘電率の小さい材料は一般に密度が小さく、一旦部分放電が発生すると比較的容易に貫通破壊するという問題がある。
【００１４】
次に、コイル間スペーサ１０を比誘電率の小さい材料で構成すると、コイル間くさび１５の電界はある程度緩和されるが、ターン間くさび１６の電界は変わらない。図１２は、図１０に示したような複合絶縁構成において電界解析を実施し、コイル間スペーサの比誘電率と厚さ、及びシールド線の被覆厚さを変えた場合のコイル間くさび１５とターン間くさび１６の電界を示したものである。同図より、コイル間スペーサ１０の低誘電率化はターン間くさび１６の電界緩和には効果がないことが分かる。
【００１５】
また、図１３に示したように、占積率を犠牲にしてコイル間スペーサの厚さを増せばコイル間くさび１５の電界はある程度緩和できるが、ターン間くさび１６の電界はほとんど変わらない。
【００１６】
一方、図１４に示したように、シールド線の絶縁被覆の厚さを増せば、コイル間くさび１５だけでなくターン間くさび１６の電界も緩和されるが、シールド線と電線の間の静電容量が減少するので、発生電圧自体が高くなり、その効果は相殺される。
【００１７】
更に、コイル間スペーサを軟らかい材料で構成すれば、コイル間くさび１５を充填して電界を緩和することが可能であったとしても、同程度に高電界となるターン間くさび１６の電界は緩和されない。また、実際の静止誘導電器の巻線には運転中の振動だけでなく、外部短絡時の機械力等が作用して少なからず変位するので、油くさびを完全に無くすことは現実的には極めて困難である。
【００１８】
このように、従来技術ではＣＣシールドを使用した円板巻線の巻線占積率を向上したり、或いは油くさび及びターン間くさび１６の電界を緩和したりするのはむずかしかった。
【００１９】
本発明の目的は、円板巻線の巻線占積率が向上し、かつ油くさび及びターン間くさびの電界を緩和できる静止誘導電器の円板巻線を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、偶数層目のコイル間スペーサの一方面とこれに対応するシールド導体の端部との距離を、奇数層目のコイル間スペーサの一方面とこれに対応するシールド導体の端部との間の距離より長くし、偶数層目のコイル間スペーサの一方面とこれ対応するシールド導体の端部とに空間部を形成し、この空間部に絶縁物を設け、このように絶縁強化を必要する個所のみに絶縁物を配置し、この絶縁物によりコイル間スペーサ円板の厚みとシールド導体を被覆した絶縁被覆を薄く、円板巻線の占積率を上げると共に、コイル間の直列静電容量を増加し、かつコイル間くさび及びターン間くさびの電界を緩和したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図示に基づいて詳細に説明する。図１に本発明の静止誘導電器の円板巻線の縦断面図を示す。
【００２２】
同図において、１は巻筒となる絶縁筒、２は絶縁筒１の軸方向にほぼ平行で円周上に複数配置される直線スペーサ、３は負荷電流を流す導体４に絶縁被覆５を施した電線、電線３はコイル状に巻回した６本の電線３を周方向に配置した。６は負荷電流を流さないシールド導体７に絶縁被覆８を施したシールド線である。電線３を６ターン巻き回し、その外周側にシールド線６を３ターン巻き込んだ円板コイル９ａを軸方向に積み重ねて円板巻線を構成している。
【００２３】
この円板コイル９ａと円板コイル９ｂとの間にコイル間スペーサ１０ａを配置している。また他の円板コイル９ｃ，９ｄ，９ｅ間にもいずれかのコイル間スペーサ１０ａ，１０ｂを配置している。コイル間スペーサ１０ａ，１０ｂは直線スペーサ１と同様に放射状に配置されている。コイル間スペーサ１０ａ，１０ｂはコイル間の絶縁を保持すると共に、冷却媒体が流れる流路を確保している。
【００２４】
奇数層目のコイル間スペーサ１０ａの両側に配置された円板コイル９ａ，９ｂの内周側の電線３間を内周側渡り線９ｙで接続している。内周側渡り線９ｙと接続している円板コイル９ｂ側の外周側の電線３とこれに隣接する偶数層目のコイル間スペーサ１０ｂの外周側の電線３とを外周側渡り線９ｚで接続している。内周側渡り線９ｙ及び外周側渡り線９ｚにより各円板コイル９ａ〜９ｅ間を電気的に直列に接続している。円板コイル９ａの外周側の電線３には線路端側のリード線１１が接続されている。
【００２５】
各円板コイル９ａ〜９ｅの電線３と電線３との間にシールド線６ａ〜６ｄを複数ターン巻回している。シールド線６はシールド導体７を絶縁被覆８で被覆している。円板コイル９ｂに巻き込まれたシールド線６ｂは線路端側のリード線１１に接続されている。奇数番目のシールド線６ａは電線３には接続されず、互いに４個離れた円板コイル９ｄの電線３間のシールド線６ｄにシールド用渡り線１２によって接続されており、電気的にはフロート電位になっている。また奇数番目のシールド線６ｃも４個離れた偶数層目のシールド線にシールド用渡り線１２によって接続されている。通常のＣＣシールド円板巻線は以上のように構成されている。
【００２６】
本実施例では、図２（この図は説明の都合上接続線は省略している。）に示すように偶数層目のコイル間スペーサ１０ｂの一方面１８とこれに対応するシールド導体２０の端部との距離Ｌ１を、奇数層目のコイル間スペーサ１０ａの一方面１９とこれに対応するシールド導体８の端部との間の距離Ｌ２より長くし、偶数層目のコイル間スペーサ１０ｂの一方面１８と対応するシールド導体２０の端部と絶縁被覆２１とに空間部を形成し、この空間部に絶縁物２２を設ける。
【００２７】
シールド導体２０に絶縁物２２を設けるには、図４に示すように絶縁物２２に開口溝２２ａを設け、開口溝２２ａにシールド導体２０を挿入し、絶縁物２２及びシールド導体２０を絶縁被覆２１とすれば、シールド導体２０と絶縁物２２との一体化絶縁に挿入する作業が容易にできる。絶縁物２２及び開口溝２２ａは成形絶縁物として一体に形成するのが好ましい。尚、油入静止誘導電器の場合には、成形絶縁物としては、耐油性が高く比誘電率が小さいポリメチルペンテンやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂が好適である。
【００２８】
この本実施例では、絶縁物２２を設けたので、次の効果を生じる。即ち、電位の一番厳しい偶数番目のコイル間スペーサ１０ｂに対向する従来のシールド線６は、シールド導体７を絶縁被覆８している。この絶縁被覆８の厚みを例えば１０とする。これに対して、本実施例では絶縁物２２の厚みを例えば４とし、絶縁被覆２１の厚みを６とすれば、円板コイル９ｂに巻き込まれたシールド線６ｂの絶縁被覆２１の厚みを薄くできるから、薄くした分だけ円板巻線の周方向の寸法を縮小できるので、円板巻線の周方向の巻線占積率を向上することができる。また絶縁被覆２１の厚みを薄くすることは、電線３とシールド線６ｂの間の静電容量が大きくなり、コイル間の直列静電容量が増加する。その結果、シールド線６ｂの巻き込み長さを短くできるので、円板巻線の巻線占積率は向上する。
【００２９】
また本実施例では絶縁被覆２１の厚みを例えば８とし、絶縁物２２の厚みを２とすれば、２だけ偶数番目のコイル間スペーサ１０ｂの厚みを冷却上の制限が許す限り薄くでき、円板巻線の積層方向を縮小できるので、円板巻線の積層方向の巻線占積率を向上することができると共に、電線３とシールド線６ｂの間の静電容量が大きくなり、コイル間の直列静電容量が増加する。この場合、コイル間スペーサ１０ｂの厚みを更に薄くするときには、絶縁物２２の厚みを上述より増せば良い。
【００３０】
このように本発明では、線路端から偶数番目のコイル間スペーサ１０ｂを冷却上の制限が許す限り薄くしているので、円板巻線９の積層方向の巻線占積率を向上させることができる。また、シールド線６ｂの絶縁被覆２１を薄くすることができるので、シールド線６ｂと電線３の間の静電容量が大きくなり、コイル間直列静電容量が増加する。その結果、シールド線６ｂの巻き込み長さを短くできるので、円板巻線９の周方向の巻線占積率を向上することができる。従って、偶数番目のコイル間スペーサ１０ｂに対応するシールド線６ｂのシールド導体端面に絶縁物２２を設けることにより、円板巻線の積層方向又は周方向の巻線占積率を向上することができると共に、コイル間直列静電容量が増加する。従って、巻線占積率を向上することにより、絶縁信頼性に優れた小型軽量された静止誘導電器の円板巻線を製作することが出来る。
【００３１】
更に図２，図３に示すように本実施例では三角形形状の空間部１５ａの隅角部のコイル間油くさび１５とシールド導体２０の端部との距離Ｌ３は、絶縁物２２を設けて距離Ｌ１だけシールド導体２０の端部をコイル間油くさび１５より離し、絶縁距離を増したので、コイル間油くさび１５の電界を大幅に緩和できる。また、三角形形状の空間部１６ａの隅角部のターン間油くさび１６とシールド導体２０の端部との距離Ｌ４は、絶縁物２２を設けて距離Ｌ１だけシールド導体２０の端部をターン間油くさび１６より離し、絶縁距離を増したので、ターン間油くさび１６の電界を大幅に緩和できる。具体的には、成形絶縁物例えば絶縁物２２の比誘電率が絶縁被覆８（油浸紙）と同じで、厚さが１ｍｍの場合でも、油くさびの電界は約４０％低減される。
【００３２】
次に本発明の他の実施例を図５，図６を用いて説明する。
【００３３】
図５において、図１と同じ構成要素には同一の番号を付し説明は省略する。
【００３４】
本実施例では、シールド導体６ａの構造は従来と同じであるが、その幅ｈが電線３の幅Ｈより小さいが、シールド導体２１とシールド導体６ａとの関係は、上述と同様に距離Ｌ１＞距離Ｌ２の関係にある。そして、線路端から偶数番目のコイル間スペーサ１０ｂとシールド線６ｂとの間にシールド線６ｂの形状に合わせて成形された図６に示した絶縁物２４が配置されている。絶縁物２４の一方面にシールド線６ｂの形状に合わせた接触面２４ｂを形成すると共に、接触面２４ｂの両側に突起部２４ａを形成する。この突起部２４ａはシールド導体２０の両端と電線３の間に形成された三角形形状の空間部の隅角部のターン間油くさび１６に挿入した。この結果、絶縁物２４の両側と電線３との間の三角形形状の空間部１６´ａの隅角部に新たなターン間油くさび１６´を形成する。
【００３５】
この本実施例では、シールド導体２０の端部と新たなターン間油くさび１６´との間の距離が、シールド導体２０の幅ｈを幅Ｈに比べてコイル間スペーサ１０ｂより離したこと、及び突起部２４ａを設けて新たターン間油くさび１６´を形成したことにより、絶縁距離が増したので、ターン間油くさび１６´の電界を大幅に緩和できる。
【００３６】
この絶縁物２４の材質も、上述の実施例と同じく、油入静止誘導電器ではポリメチルペンテンやＰＴＦＥが好適である。また、この充填物を多孔質のＰＴＦＥで成形すれば、比誘電率が油に近いので、油くさびの電界緩和には一層効果的である。
【００３７】
このように、本実施例によれば、絶縁物２４を配置することにより、絶縁物２４とこの両側の電線３との間に形成されているターン間油くさび１６に突起部２４ａを充填することができるので、絶縁耐力は増加する。また線路端から偶数番目のコイル間スペーサ１０ｂを薄くしたり、或いはシールド線６ｂの絶縁被覆２１を薄くすることができるので、本実施例も上述の実施例と同じく、コイル間の直列静電容量が大きく、絶縁信頼性に優れた小型軽量の静止誘導電器巻線を提供することができる。
【００３８】
図７の実施例において、図１及び図４と同じ構成要素には同一の番号を付し説明は省略する。本実施例は、充填物の形状のみ上述の実施例と異なり、絶縁物２３の断面が矩形である。図２のように偶数層目のコイル間スペーサ１０ｂの一方面１８とこれに対応するシールド導体２０の端部との距離Ｌ１を、奇数層目のコイル間スペーサ１０ａの一方面１９とこれに対応するシールド導体８の端部との距離Ｌ２より長くし、偶数層目のコイル間スペーサ１０ｂの一方面１８とこれ対応するシールド線６ｂとに空間部を形成し、この空間部に絶縁物２３を設けているので、上述と同様に絶縁物２３の厚みを調整して、偶数番目のコイル間スペーサ１０Ｂの厚みを絶縁耐力を損なうことなく薄くしたり、或いは絶縁皮膜を薄くしたり調整して、円板巻線の巻線占積率を向上したり、コイル間直列静電容量が増加したり、或いは上述と同様にコイル間油くさび１５の電界を大幅に緩和したりすることが出来る。
【００３９】
尚、以上の実施例は油入静止誘導電器の例を説明したが、本発明はこれにとらわれるものではなく、ガス絶縁静止誘導電器に対しても適用できることは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、偶数層目のコイル間スペーサの一方面とこれに対応するシールド導体の端部との距離を、奇数層目のコイル間スペーサの一方面とこれに対応するシールド導体の端部との間の距離より長くし、偶数層目のコイル間スペーサの一方面とこれ対応するシールド導体の端部とに空間部を形成し、この空間部に絶縁物を設け、絶縁物の厚み分だけ、絶縁被覆の厚みを薄くしたり、或いは偶数番目のコイル間スペーサの厚みを薄く出来るから、円板巻線の巻線占積率を向上することができること、絶縁被覆の厚みを薄くしてコイル間の直列静電容量を大きくできること、コイル間油くさび及びターン間油くさびの電界を緩和することができること等により、絶縁信頼性に優れた小型軽量された静止誘導電器巻線の円板巻線を製作することが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静止誘導電器の円板巻線の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の円板巻線の説明する部分拡大縦断面図である。
【図３】図２のコイル間油くさび及びターン間油くさびを説明する部分拡大縦断面図である。
【図４】図１乃至図３に使用した本発明のシールド線の概略斜視図である。
【図５】本発明の静止誘導電器の円板巻線の他の実施例を示す縦断面図である。
【図６】図４のシールド線に使用する絶縁物の概略斜視図である。
【図７】本発明の他の実施例である静止誘導電器の円板巻線の縦断面図である。
【図８】従来のＣＣシールド巻線の接線図である。
【図９】従来のＣＣシールド巻線の構成の一部を示す部分斜視図である。
【図１０】図９のＣＣシールド巻線の部分拡大断面図である。
【図１１】図１０のコイル間油くさび及びターン間油くさびを説明する部分拡大縦断面図である。
【図１２】図９のＣＣシールド巻線を使用した円板巻線におけるコイル間スペーサの比誘電率と電界との関係を示す特性図である。
【図１３】図９のＣＣシールド巻線を使用した円板巻線におけるコイル間スペーサの厚さと電界との関係を示す特性図である。
【図１４】図９のＣＣシールド巻線を使用した円板巻線におけるシールド線の絶縁被覆の厚さと電界との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
３…電線、４…導体、５…絶縁被覆、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…シールド線、７…平角電線、８…絶縁被覆、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ…円板コイル、１０…コイル間スペーサ、１２…シールド用渡り線、１５…コイル間油くさび、１６…ターン間油くさび、２０…シールド導体、２１…絶縁被覆、２２，２３，２４…絶縁物。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a disk winding of a static induction device such as a transformer or a reactor, and more particularly to a disk winding of a static induction device in which a shield wire for shielding against lightning is wound.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a disk winding having high mechanical strength has been widely used as a winding of a core-type stationary induction device. The disadvantage of disk windings is that they are formed by stacking disk coils with a small number of turns and a relatively small opposing area, so the series capacitance between the coils is small and the characteristics against shock voltage such as lightning surge are poor. There is. On the other hand, a CC shield winding that electrostatically couples and adds a series capacitance between the coils by a shield conductor that does not allow a load current to flow to a distant coil, or a pair of two coils Interleaved windings have been invented that increase the series capacitance between the coils equivalently by winding the wires intertwined with each other, and are used for high-voltage windings of transformers and the like.
[0003]
FIG. 8 is a connection diagram of a disk winding using a CC shield. In the same figure, 3 is an electric wire through which a load current flows, 6a is a shielded wire through which no load current flows, and is a disk coil 9a or 9b in which the electric wire 3 is wound six turns and the shield wire 6a is wound three turns around the outer periphery thereof. , 9c... Are schematically shown in a structure in which a plurality of windings are stacked in the axial direction. Here, the electric wire 3 is wound up without connection. The shield wire 6b wound around the even-layer disk coil 9b is connected to the line end. The odd-numbered shield line 6a is connected to the fourth-layer shield line 6d counting therefrom by the shield connecting wire 12, and is electrically at the floating potential.
[0004]
In this configuration, the series capacitance between the coils is increased, and the potential distribution characteristics with respect to an impact voltage such as a lightning surge are improved. However, in such a connection, when an impact voltage enters from the line end, a large voltage is generated between the even-numbered disk coils 9b and 9c from the line end, and the insulation becomes severe.
[0005]
In FIG. 8, if all the voltages generated between the nodes n 0 , n 1 , n 2 ,. connecting wire 12a, 12b, 12c, ... of the potential node n 1, n 2, n 3 , since substantially equal to ... the potential between the disc coils 9a, 9b, and shield lines 6a and 6b caught in 9c And 6b and 6c alternately generate voltages V and 2V.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, between the coils between the even-numbered disk coils 9b and 9c from the end of the line, it is general to increase the insulation distance by making the inter-coil spacer 10b thicker than the inter-coil spacer 10a as shown in FIGS. It is. The shield wire 6 is formed by covering a shield conductor 7 with an insulating coating 8 as shown in FIG. The insulation distance of the insulating coating 8 is inevitably increased in consideration of the impact voltage. Since all the shield wires 6a are arranged with reference to the thickened shield wire 6b, the winding occupancy of the disk winding in the circumferential direction does not increase. Further, since the inter-coil spacer 10b is made thick, the winding occupancy in the laminating direction of the disk winding does not increase.
[0007]
By the way, static induction devices such as transformers have been increasing in voltage and capacity, but the weight and dimensions of transportation and the location of substations are limited, so it is not possible to reduce the size and weight while maintaining high reliability. It is a never-ending request. In the case of a composite insulation structure of oil and oil immersion paper, such as a disk winding, it is necessary to reduce the electric field of an oil wedge, which is a weak point in insulation, in order to increase the space factor of the winding.
[0008]
FIG. 9 is a partial perspective view of a disk winding using a CC shield. In the figure, reference numeral 1 denotes an insulating cylinder serving as a winding cylinder, 2 denotes a plurality of linear spacers substantially parallel to the axis of the insulating cylinder 1 and is disposed on a circumference, 3 denotes electric wires through which a load current flows, and 6a to 6d denote the load current. It is a shielded wire that does not flow. The electric wire 3 is continuously wound, and three turns of the shield wires 6a to 6d are wound between turns on the outer peripheral side of the disk coils 9a to 9d. A plurality of inter-coil spacers 10 are radially inserted between the disk coils in the same manner as the linear spacers 2 to maintain insulation between the coils and secure a flow path for the cooling medium to flow.
[0009]
FIGS. 10 and 11 are partially enlarged cross-sectional views of FIG. In the drawing, 3 is an electric wire in which a kraft paper tape is wound around a conductor 4 and an insulation coating 5 is applied, 6 is a shield wire in which a kraft paper tape is wound around a rectangular conductor 7 and an insulation coating 8 is applied, and 10b is a press board. This is an inter-coil spacer. Here, a corner portion of the triangular space 15a between the shield wire 6 and the inter-coil spacer 10b is an inter-coil wedge 15. The corner of the triangular space 16a between the electric wire 3 and the shielded wire 6 is a wedge 16 between turns. Since no electric field is concentrated at the corners of the triangular space that does not correspond to the shielded wire 6, no problem occurs.
[0010]
When an overvoltage such as a lightning surge is applied to the winding 3 having such a configuration, the dielectric constant of oil-impregnated paper such as an insulating coating or a horizontal spacer is higher than that of oil, so that the wedge 15 between the coils and the turn It is well known that an electric field concentrates on the wedge 16 and becomes a weak point of dielectric breakdown. Therefore, in order to increase the space factor of the windings and reduce the size and weight of the windings without deteriorating insulation reliability, it is necessary to reduce the electric field of the oil wedge between the coils or between the turns.
[0011]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 5-291060 and Hei 5-190354 disclose proposals in which the covering of the electric wire and the spacer between the coils are made of a material having a small relative dielectric constant. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-190355 discloses a method in which the inter-coil spacer is made of a soft material and filled with an oil wedge.
[0012]
According to the above prior art, it is possible in principle to alleviate the electric field of the oil wedge formed in the oil-filled stationary induction winding, and to improve the winding space factor while maintaining insulation reliability. However, when this is applied to a disk winding using a CC shield, the following problem occurs.
[0013]
First, if the insulating coatings 5 and 8 of the electric wires 3 and the shielded wires 6 in FIGS. 10 and 11 are made of a material having a small relative dielectric constant, the electric field of the wedge 16 between turns is reduced, but the series capacitance between the coils is reduced. Is reduced and the generated voltage becomes higher, so that the effect is canceled. Further, a material having a small relative dielectric constant generally has a low density, so that once a partial discharge occurs, there is a problem that a breakthrough occurs relatively easily.
[0014]
Next, when the inter-coil spacer 10 is made of a material having a small relative dielectric constant, the electric field of the wedge 15 between the coils is reduced to some extent, but the electric field of the wedge 16 between turns does not change. FIG. 12 shows an electric field analysis performed in the composite insulation configuration as shown in FIG. 10, and shows a change in the relative permittivity and thickness of the spacer between the coils and the wedges 15 between the coils when the coating thickness of the shield wire is changed. 3 shows the electric field of the wedge 16. It can be seen from the figure that lowering the dielectric constant of the inter-coil spacer 10 has no effect on alleviating the electric field of the wedge 16 between turns.
[0015]
Further, as shown in FIG. 13, the electric field of the wedge 15 between the coils can be reduced to some extent by increasing the thickness of the spacer between the coils at the expense of the space factor, but the electric field of the wedge 16 between the turns hardly changes.
[0016]
On the other hand, as shown in FIG. 14, when the thickness of the insulating coating of the shield wire is increased, not only the wedge 15 between the coils but also the electric field of the wedge 16 between the turns are reduced, but the static electricity between the shield wire and the electric wire is reduced. Since the capacitance is reduced, the generated voltage itself is increased, and the effect is offset.
[0017]
Furthermore, if the inter-coil spacer is made of a soft material, even if it is possible to fill the inter-coil wedge 15 to alleviate the electric field, the electric field of the turn-to-turn wedge 16, which is as high as the electric field, is not alleviated. . In addition, since the actual winding of the static induction device is displaced not only by the vibration during operation but also by the mechanical force at the time of external short circuit, it is extremely difficult to completely eliminate the oil wedge. Have difficulty.
[0018]
As described above, in the prior art, it was difficult to improve the winding space factor of the disk winding using the CC shield or to reduce the electric field of the oil wedge and the wedge 16 between turns.
[0019]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a disk winding of a stationary induction device in which a space factor of a disk winding is improved and an electric field of an oil wedge and a wedge between turns can be reduced.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, the distance between one side of the even-numbered layer inter-coil spacer and the end of the corresponding shield conductor is set to one side of the odd-numbered layer inter-coil spacer and It is longer than the distance between the end of the corresponding shield conductor and a space is formed on one side of the inter-coil spacer of the even-numbered layer and the end of the corresponding shield conductor, and an insulator is placed in this space. Insulation is placed only in places where insulation reinforcement is necessary, and the thickness of the spacer disk between coils and the insulation coating covering the shield conductor are thinned by this insulation, and the space factor of the disk winding is reduced. In addition, the series capacitance between the coils is increased, and the electric field of the wedge between the coils and the wedge between the turns is reduced.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a disk winding of the stationary induction device of the present invention.
[0022]
In the figure, reference numeral 1 denotes an insulating cylinder serving as a winding cylinder; 2 denotes a plurality of linear spacers arranged substantially in a circle substantially parallel to the axial direction of the insulating cylinder 1; 3 denotes an insulating coating 5 on a conductor 4 through which a load current flows. The electric wire and the electric wire 3 were arranged in a circumferential direction with six electric wires 3 wound in a coil shape. Reference numeral 6 denotes a shielded wire in which an insulating coating 8 is applied to a shield conductor 7 through which no load current flows. The electric wire 3 is wound six turns, and the disk coil 9a in which the shield wire 6 is wound three turns on the outer peripheral side is stacked in the axial direction to form a disk winding.
[0023]
An inter-coil spacer 10a is arranged between the disc coil 9a and the disc coil 9b. One of the inter-coil spacers 10a, 10b is also arranged between the other disk coils 9c, 9d, 9e. The inter-coil spacers 10a and 10b are arranged radially similarly to the linear spacer 1. The inter-coil spacers 10a and 10b maintain insulation between the coils and secure a flow path through which the cooling medium flows.
[0024]
The inner wires 3 of the disk coils 9a and 9b disposed on both sides of the inter-coil spacer 10a of the odd-numbered layer are connected to each other by inner circumferential crossover wires 9y. The outer wire 3 on the disk coil 9b side connected to the inner wire 9y and the outer wire 3 of the even-numbered layer inter-coil spacer 10b adjacent thereto are connected by the outer wire 9z. are doing. Each of the disk coils 9a to 9e is electrically connected in series by an inner circumferential side connecting wire 9y and an outer circumferential side connecting wire 9z. A lead wire 11 on the line end side is connected to the electric wire 3 on the outer peripheral side of the disk coil 9a.
[0025]
Shield wires 6a to 6d are wound a plurality of turns between the electric wires 3 of each of the disk coils 9a to 9e. The shield wire 6 covers the shield conductor 7 with an insulating coating 8. The shield wire 6b wound around the disk coil 9b is connected to the lead wire 11 on the line end side. The odd-numbered shield wire 6a is not connected to the electric wire 3, but is connected to the shield wire 6d between the electric wires 3 of the disc coil 9d, which is four distances from each other, by the connecting wire 12 for shielding. It has become. The odd-numbered shield line 6c is also connected to the even-numbered layer shield line which is four distances away by the shield connecting wire 12. A normal CC shield disk winding is configured as described above.
[0026]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2 (connection lines are omitted for convenience of explanation), one surface 18 of the even-numbered inter-coil spacer 10b and the end of the corresponding shield conductor 20 are provided. the distance L 1 between the parts, longer than the distance L 2 between the end of the shielding conductor 8 corresponding thereto with one surface 19 of the odd-th inter-coil spacer 10a, between the even-th layer of a coil spacer 10b A space is formed between the end of the shield conductor 20 corresponding to the one surface 18 and the insulating coating 21, and an insulator 22 is provided in the space.
[0027]
In order to provide the insulator 22 in the shield conductor 20, as shown in FIG. 4, an opening groove 22a is provided in the insulator 22, the shield conductor 20 is inserted into the opening groove 22a, and the insulator 22 and the shield conductor 20 are covered with an insulating coating 21. Then, the work of inserting the shield conductor 20 and the insulator 22 into the integrated insulation can be easily performed. The insulator 22 and the opening groove 22a are preferably formed integrally as a molded insulator. In the case of an oil-filled static induction device, polymethylpentene or PTFE (polytetrafluoroethylene) resin, which has high oil resistance and a small relative dielectric constant, is preferable as the molded insulator.
[0028]
In this embodiment, since the insulator 22 is provided, the following effects are obtained. In other words, the conventional shielded wire 6 facing the even-numbered inter-coil spacer 10 b having the highest potential has the shield conductor 7 covered with the insulating coating 8. The thickness of the insulating coating 8 is, for example, 10. On the other hand, in the present embodiment, if the thickness of the insulator 22 is set to, for example, 4 and the thickness of the insulating coating 21 is set to 6, the thickness of the insulating coating 21 of the shield wire 6b wound around the disk coil 9b can be reduced. As a result, the circumferential dimension of the disk winding can be reduced by an amount corresponding to the reduction in thickness, so that the winding space factor in the circumferential direction of the disk winding can be improved. Further, reducing the thickness of the insulating coating 21 increases the capacitance between the electric wire 3 and the shielded wire 6b, and increases the series capacitance between the coils. As a result, the winding length of the shield wire 6b can be shortened, so that the space factor of the disk winding is improved.
[0029]
Further, in this embodiment, if the thickness of the insulating coating 21 is set to 8, for example, and the thickness of the insulator 22 is set to 2, the thickness of the even-numbered inter-coil spacers 10b can be reduced by two as long as cooling restrictions permit. Since the stacking direction of the windings can be reduced, the space factor in the stacking direction of the disk windings can be improved, and the capacitance between the electric wire 3 and the shielded wire 6b increases. The series capacitance increases. In this case, when further reducing the thickness of the inter-coil spacer 10b, the thickness of the insulator 22 may be increased as compared with the above.
[0030]
As described above, in the present invention, the even-numbered inter-coil spacers 10b from the line end are made as thin as cooling restrictions permit, so that the space factor of the disk windings 9 in the stacking direction can be improved. it can. Further, since the insulating coating 21 of the shield wire 6b can be made thin, the capacitance between the shield wire 6b and the electric wire 3 increases, and the series capacitance between the coils increases. As a result, the winding length of the shield wire 6b can be shortened, so that the winding space factor of the disk winding 9 in the circumferential direction can be improved. Accordingly, by providing the insulator 22 on the shield conductor end face of the shield wire 6b corresponding to the even-numbered inter-coil spacer 10b, it is possible to improve the winding space factor in the laminating direction or circumferential direction of the disk winding. At the same time, the series capacitance between the coils increases. Therefore, by improving the space factor of the winding, it is possible to manufacture a small and light disk winding of the stationary induction device having excellent insulation reliability.
[0031]
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, in the present embodiment, the distance L 3 between the oil wedge 15 between the coils at the corners of the triangular space 15 a and the end of the shield conductor 20 is determined by providing an insulator 22. distance L 1 by the end portion of the shield conductor 20 away from the coil between the oil wedge 15, so increased insulation distance can be significantly reduce the electric field of the coil between the oil wedge 15. The distance L 4 between the end portion corners of the turn between oil wedge 16 and the shield conductor 20 of the space 16a of the triangular shape, turn the end of the distance L 1 by the shield conductor 20 is provided an insulator 22 Since the insulation wedge 16 is separated from the oil wedge 16 and the insulation distance is increased, the electric field of the oil wedge 16 between turns can be greatly reduced. Specifically, the electric field of the oil wedge is reduced by about 40% even when the molded insulator, for example, the insulator 22 has the same relative dielectric constant as the insulating coating 8 (oil immersion paper) and a thickness of 1 mm.
[0032]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0033]
5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0034]
In this embodiment, the structure of the shield conductor 6a is the same as the conventional one, but the width h is smaller than the width H of the electric wire 3, but the relationship between the shield conductor 21 and the shield conductor 6a is the same as the distance L 1 as described above. > in the relationship between the distance L 2. Then, an insulator 24 shown in FIG. 6 which is formed in accordance with the shape of the shield line 6b is arranged between the even-numbered inter-coil spacers 10b and the shield line 6b from the line end. A contact surface 24b conforming to the shape of the shield wire 6b is formed on one surface of the insulator 24, and projections 24a are formed on both sides of the contact surface 24b. The protrusion 24 a was inserted into the inter-turn oil wedge 16 at the corner of the triangular space formed between both ends of the shield conductor 20 and the electric wire 3. As a result, a new inter-turn oil wedge 16 'is formed at the corner of the triangular space 16'a between both sides of the insulator 24 and the electric wire 3.
[0035]
In this embodiment, the distance between the end of the shield conductor 20 and the new inter-turn oil wedge 16 ′ is such that the width h of the shield conductor 20 is greater than the width H and is separated from the inter-coil spacer 10 b. By providing the projection 24a and forming the new inter-turn oil wedge 16 ', the insulation distance is increased, so that the electric field of the inter-turn oil wedge 16' can be greatly reduced.
[0036]
As for the material of the insulator 24, polymethylpentene or PTFE is suitable for the oil-filled static induction device, as in the above-described embodiment. In addition, if this filler is formed of porous PTFE, the relative permittivity is close to that of oil, and therefore, it is more effective in reducing the electric field of the oil wedge.
[0037]
As described above, according to the present embodiment, by disposing the insulator 24, the inter-turn oil wedge 16 formed between the insulator 24 and the electric wires 3 on both sides is filled with the protrusion 24a. The dielectric strength increases. Also, since the even-numbered inter-coil spacers 10b from the line ends or the insulating coating 21 of the shield wire 6b can be thinned, the present embodiment also has the same series capacitance between the coils as the above-described embodiment. It is possible to provide a small and lightweight stationary induction winding having a large size and excellent insulation reliability.
[0038]
In the embodiment of FIG. 7, the same components as those in FIGS. 1 and 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. This embodiment differs from the above-described embodiment only in the shape of the filler, and the cross section of the insulator 23 is rectangular. The distance L 1 between the end portion of the shield conductor 20 corresponding to the one surface 18 of the even-th inter-coil spacer 10b as shown in FIG. 2, in which the one surface 19 of the odd-th inter-coil spacer 10a longer than the distance L 2 between the end of the corresponding shielding conductor 8, forms a space portion in the one surface 18 and which corresponding shielded wire 6b of the even-th inter-coil spacer 10b, the insulator in the space portion 23, the thickness of the insulator 23 is adjusted in the same manner as described above, and the thickness of the even-numbered inter-coil spacers 10B is reduced without impairing the dielectric strength, or the insulating film is thinned or adjusted. As a result, the space factor of the disk winding can be improved, the inter-coil series capacitance can be increased, or the electric field of the inter-coil oil wedge 15 can be greatly reduced as described above. .
[0039]
Although the above embodiment has been described with reference to the example of the oil-filled static induction electric device, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that the present invention can be applied to a gas insulated static induction electric device.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the distance between one side of the even-numbered layer inter-coil spacer and the end of the corresponding shield conductor is set to one side of the odd-numbered layer inter-coil spacer and It is longer than the distance between the end of the corresponding shield conductor and a space is formed on one side of the inter-coil spacer of the even-numbered layer and the end of the corresponding shield conductor, and an insulator is placed in this space. The thickness of the insulation coating can be reduced by the thickness of the insulator, or the thickness of the even-numbered inter-coil spacer can be reduced, so that the space factor of the disk winding can be improved. Small and lightweight stationary induction with excellent insulation reliability by reducing the thickness of the coating to increase the series capacitance between the coils, and to alleviate the electric field of the oil wedge between the coils and the oil wedge between the turns. Electric winding It has become possible to produce a disc winding.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a disk winding of a stationary induction device of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged longitudinal sectional view illustrating the disk winding of FIG. 1;
FIG. 3 is a partially enlarged longitudinal sectional view illustrating an oil wedge between coils and an oil wedge between turns in FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic perspective view of the shielded wire of the present invention used in FIGS. 1 to 3;
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the disk winding of the stationary induction device of the present invention.
6 is a schematic perspective view of an insulator used for the shield wire of FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a disk winding of a stationary induction device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a tangent diagram of a conventional CC shield winding.
FIG. 9 is a partial perspective view showing a part of the configuration of a conventional CC shield winding.
FIG. 10 is a partially enlarged sectional view of the CC shield winding of FIG. 9;
11 is a partially enlarged longitudinal sectional view illustrating an oil wedge between coils and an oil wedge between turns in FIG.
12 is a characteristic diagram showing a relationship between a relative dielectric constant of an inter-coil spacer and an electric field in a disk winding using the CC shield winding of FIG. 9;
13 is a characteristic diagram showing a relationship between a thickness of an inter-coil spacer and an electric field in a disk winding using the CC shield winding of FIG. 9;
14 is a characteristic diagram showing a relationship between a thickness of an insulating coating of a shield wire and an electric field in a disk winding using the CC shield winding of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
3: electric wire, 4: conductor, 5: insulating coating, 6, 6a, 6b, 6c, 6d: shielded wire, 7: rectangular electric wire, 8: insulating coating, 9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e: disk Coil, 10: spacer between coils, 12: crossover wire for shield, 15: oil wedge between coils, 16: oil wedge between turns, 20: shield conductor, 21: insulating coating, 22, 23, 24: insulator.
