JP3620270B2

JP3620270B2 - ガス絶縁変圧器

Info

Publication number: JP3620270B2
Application number: JP07165098A
Authority: JP
Inventors: 浅田　　規; 健二池田; 真一小倉; 光雄大伯; 信行橋本; 昌広宮本
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: JPH10326714A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧巻線と低圧巻線との間に介装される固体絶縁物の量が少なくて済みコストの低減されたガス絶縁変圧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２５は、従来のガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図である。鉄心が垂直な脚部２と上下のヨーク１Ａ，１Ｂとにより構成されている。低圧巻線４がスペーサ６を介して脚部２に巻回され、その低圧巻線４の外径側に絶縁性の固体絶縁物である間隔片７を介して高圧巻線５が巻回されている。高圧巻線５の内径側の上下端部には静電シ−ルド１０Ａ，１０Ｂが取り付けられている。また、高圧巻線５の外径側の上下端部にも静電シ−ルド１１Ａ，１１Ｂが取り付けられている。巻線の上下には、フレーム３Ａ，３Ｂが配され、フレーム３Ａ，３Ｂと低圧巻線４との間には、それぞれ絶縁性の巻線支え８Ａ，８Ｂが介装されている。一方、フレーム３Ａ，３Ｂと高圧巻線５との間にも、それぞれ絶縁性の巻線支え９Ａ，９Ｂが介装されている。これらは、絶縁ガスで充填された図示されていないタンク内に収納されている。
【０００３】
図２６は、図２５のＫ−Ｋ断面図である。ただし、図２６は、４分の１面しか示されていない。残りの４分の３面は図２６と同じである。間隔片７とスペーサ６とがそれぞれ複数個よりなり、周方向に互いに等間隔離れて配されている。
図２７は、図２５の間隔片７の構成を示す斜視図である。間隔片７は、直方体に形成され、静電シ−ルド１０Ａ，１０Ｂ（図２５）の間に上部から下部へ垂直に配されている。
【０００４】
図２５に戻り、静電シ−ルド１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂは、高圧巻線５の上下端部における電界集中を緩和させるためのものである。低圧巻線４および高圧巻線５は、それぞれ巻線支え８Ａ，８Ｂ、巻線支え９Ａ，９Ｂで上下から挟持されることによって、その軸方向に発生する電磁力が抑えられている。一方、低圧巻線４と高圧巻線５との間には互いに巻線同士が反発し合う電磁力が発生するが、巻線同士が吸引し合う電磁力は発生しない。間隔片７は、低圧巻線４と高圧巻線５との絶縁寸法を一定に保つためのものである。この間隔片７は、静電シ−ルド１０Ａ，１０Ｂと当接しないように巻線の端部は避け巻線の中央部に配されている（特公平６−４６６１０号公報）。絶縁ガスは、絶縁と冷却との両者の役目を担い、間隔片７の間を下部から上部へと絶縁ガスを流すことにより低圧巻線４と高圧巻線５とが冷却される。
【０００５】
図２８は従来の異なる変圧器の構成を示す片側断面図、図２９は図２８のＭ−Ｍ−断面図、図３０は図２８の間隔片１２の構成を示す斜視図である。図２５ないし図２７と異なる所は間隔片１２が周回状になっている点だけであり、その他は全く同じである。この構成は、巻線の冷却において、低圧巻線４と高圧巻線５との間の絶縁ガスの流れを期待しない場合に適用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来のガス絶縁変圧器は、高圧巻線と低圧巻線との間に介装される間隔片の量が多いという問題があった。
すなわち、高圧巻線と低圧巻線との間に介装されている間隔片としては、一般にプレスボードや樹脂などの固体絶縁物が用いられるが、高圧巻線と低圧巻線との間の絶縁寸法を小さくしたい場合は、比誘電率のできるだけ小さい間隔片が用いられる。間隔片の介装された部分には、微小な隙間や楔状ギャップの発生が避けられず、非常に高い電界の部分が形成される。間隔片の比誘電率をε_Ｓ、絶縁ガスの比誘電率をε_Ｇとすると、微小な隙間や楔状ギャップ中の電界は、間隔片のない部分に比べて、ε_Ｓ／ε_Ｇ倍になる。例えば、間隔片の比誘電率ε_Ｓが４であれば、絶縁ガスの比誘電率ε_Ｇが１なので、ε_Ｓ／ε_Ｇは４にもなる。したがって、間隔片としては、その比誘電率ε_Ｓのできるだけ小さい材料が用いられ、巻線のコンパクト化がなされている。
【０００７】
通常のプレスボードや樹脂の比誘電率ε_Ｓは４ないし５であるが、比誘電率ε_Ｓの小さい材料としては、例えば、アラミッド紙（比誘電率ε_Ｓが２．７）がある。この低誘電率材料を間隔片とすることにより、高圧巻線と低圧巻線との間の耐電圧が、普通のプレスボード材の場合より約３０％も向上することが分かっている。しかしながら、この低誘電率材料は、特殊仕様になるので普通のプレスボード材の場合よりコストが約１０倍も高く、ガス絶縁変圧器の製作費用を高めていた。そのために、間隔片の量を少しでも減らし、ガス絶縁変圧器の製作費用をより低減させることが要求されていた。
【０００８】
この発明の目的は、高圧巻線と低圧巻線との間に介装される間隔片の量が少ないガス絶縁変圧器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、垂直な鉄心脚部を巻回する低圧巻線と、この低圧巻線の外周を絶縁間隙を介して巻回するとともに導体が周回状に形成されてなる静電シールドが上下の両端部に水平に取り付けられた高圧巻線と、上下の前記静電シールド間に配されるとともに低圧巻線と高圧巻線との間に介装された絶縁性の間隔片と、低圧巻線および高圧巻線を上下から締め付ける上下のフレームとが絶縁ガスで充填されたタンク内に配されたガス絶縁変圧器において、低圧巻線の外側を周回するリング状の間隔片が複数形成されるとともに上下方向に互いにガス空間を介して配置されるようにするとよい。それによって、リング状の間隔片の間のガス空間の分だけ、従来の構成に対して、間隔片の量が少なくて済む。
【００１１】
また、かかる構成において、間隔片に上下に貫通する切欠き部が形成されるようにしてもよい。それによって、切欠き部を介して絶縁ガスが流れるようになり、その絶縁ガスによる巻線の冷却を期待することができる。
また、かかる構成において、下のフレームから低圧巻線と高圧巻線との間を上方へ伸びる絶縁性の支持体が設けられ、この支持体に間隔片を固着させるようにしてもよい。それによって、間隔片の上下方向の位置が正確に設定され、間隔片の位置決め作業が容易になる。
【００１２】
また、かかる構成において、間隔片と高圧巻線との間にもう一つの絶縁性の間隔片が介装され、このもう一つの間隔片の水平方向の幅を静電シールドの導体外径より大きくするようにしてもよい。それによって、もう一つの間隔片を予め高圧巻線に接着した状態で、その高圧巻線を低圧巻線に挿入すれば、静電シールドが邪魔にならずに巻線の組み立てを実施することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施例および参考例に基づいて説明する。図１はこの発明の参考例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は図１の間隔片１３の構成を示す斜視図である。図２５ないし図２７の従来の構成と異なる所は、高圧巻線５と低圧巻線４との間にブロック状の間隔片１３がガス空間１４を介して上下に２個ずつ並べられている点だけである。その他の構成は従来の装置と同じであり、従来と同じ部分は同一参照符号を付けることによって、詳細な説明は省略する。前述のように、高圧巻線５と低圧巻線４との間には吸引方向の電磁力はかからないので、間隔片１３は高圧巻線５と低圧巻線４との間の絶縁寸法を確保する役目だけを担っている。そのために、間隔片１３は従来のように巻線の上下方向の全てに沿わせて配する必要がなく、上下に２個ずつあれば充分である。したがって、このガス空間１４の分だけ、従来の構成に対して、間隔片１３の量が少なくて済み、高価な間隔片１３の量を減らすことができる。それによって、少ない費用でガス絶縁変圧器を製作することができる。
【００１４】
また、図１の構成は、さらに巻線の冷却特性も向上する。図５は、絶縁ガスの流れを示す要部断面図であり、それぞれ（Ａ）は図２６（従来の構成）のＬ−Ｌ断面図、（Ｂ）は図２（参考例の構成）のＣ−Ｃ断面図である。両図における矢印は、絶縁ガスの流れの方向を示す。図５の（Ａ）において、絶縁ガスは矢印１６のように間隔片７の間を上方へ直線的に流れ、ほぼ層流に近い。一方、図５の（Ｂ）の場合は、絶縁ガスが矢印１７のように直線的に流れるものもあるが、矢印１８のように渦を巻きながら流れるものもある。この矢印１８の流れは間隔片１３のガス空間１４の所へ絶縁ガスが入り込むために発生する。矢印１８の流れは、層流ではなく乱流になっている。そのために、絶縁ガスがガス空間１４の内部でかき乱され、巻線の冷却特性が図５の（Ａ）の場合より向上する。さらに、図５の（Ｂ）の場合は、絶縁ガスと巻線との接触面積が、図５の（Ａ）の場合より間隔片１３のガス空間１４の分だけ広くなる。それによっても、巻線の冷却特性が図５の（Ａ）の場合より向上する。図５の（Ｂ）の構成の温度上昇は、図５の（Ａ）の場合と比べて、約１℃（通常設計による巻線の平均の温度上昇３５℃に対して３％）低減される。
【００１５】
なお、図１において、間隔片１３は、ガス空間１４を介して上下に３個ずつ並べてもよい。間隔片１３は、一般にはガス空間１４が確保されていれば、複数でよく、それによって、間隔片１３の量を従来の場合より減らすことができる。また、間隔片１３は、上下方向に直線状に並べなくてもよく、上下方向にジグザクに並べてもよい。要は、間隔片１３をガス空間１４を介して高圧巻線５と低圧巻線４との間に散在させ、高圧巻線５と低圧巻線４との間の絶縁寸法が一定に保たれるようにすればよい。
【００１６】
図６はこの発明の異なる参考例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図、図７は図６のＤ−Ｄ断面図、図８は図６の間隔片１９の構成を示す斜視図である。図１ないし図４の構成と異なる所は、下のフレーム３Ｂから低圧巻線４と高圧巻線５との間を低圧巻線４の外径面に沿って上方へ伸びる絶縁性の支持体２０が設けられ、この支持体２０と間隔片１９とが一体に構成されている点である。この支持体２０によって、間隔片１９の上下方向の位置が正確に設定されるとともに間隔片１９が固定され、間隔片１９の固定と位置決め作業とが容易になる。それによって、巻線の組み立て時間が短縮される。
【００１７】
図９はこの発明の実施例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図、図１０は図９のＥ−Ｅ断面図、図１１は図９の間隔片２１の構成を示す要部斜視図である。図１ないし図４の構成と異なる所は、間隔片２１がリング状に形成され、低圧巻線４の外径側を周回するとともに上下方向に互いにガス空間１４を介して２個配置されている点だけである。間隔片２１は、従来の構成（図２８ないし図３０）の間隔片１２のように巻線の上下方向の全てに沿わせて配する必要がなく、上下に２個ずつあれば充分である。したがって、このガス空間１４の分だけ、従来の構成に対して、間隔片２１の量が少なくて済み、高価な間隔片２１の量を減らすことができる。それによって、少ない費用でガス絶縁変圧器を製作することができる。
【００１８】
なお、図９において、間隔片２１は、ガス空間１４を介して上下に３個ずつ並べてもよい。間隔片２１は、ガス空間１４が確保されていれば一般には複数でよく、それによって、間隔片２１の量を従来の場合より減らすことができる。
図１２はこの発明の異なる実施例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図、図１３は図１２のＦ−Ｆ断面図、図１４は図１２の間隔片２３の構成を示す要部斜視図である。図９ないし図１１の構成と異なる所は、間隔片２３を上下に丸穴状に貫通する切欠き部２４が形成されている点だけである。この切欠き部２４を介して絶縁ガスが流れるようになり、その絶縁ガスによる巻線の冷却を期待することができる。
【００１９】
図１５はこの発明のさらに異なる実施例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図、図１６は図１５の間隔片２５の構成を示す要部斜視図である。図１２ないし図１４の構成と異なる所は、間隔片２５の切欠き部２６が、高圧巻線５側と低圧巻線４側との両側に形成されている点である。したがって、絶縁ガスの巻線と接触する面積が図１２の場合より増加し、冷却特性がさらに向上する。
【００２０】
図１７はこの発明のさらに異なる実施例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図、図１８は図１７のＨ−Ｈ断面図、図１９は図１７の間隔片２８の構成を示す要部斜視図である。図９ないし図１１の構成と異なる第一の点は、下のフレーム３Ｂから低圧巻線４と高圧巻線５との間を低圧巻線４の外径側に沿って上方へ伸びる絶縁性の支持体２７が設けられ、この支持体２７と間隔片２８とが一体に構成されている点である。図１９において、支持体２７と間隔片２８とには、それぞれ嵌合部２７Ａ，２８Ａが切り欠かれ、嵌合部２７Ａと嵌合部２８Ａとを互いに嵌合させることによって、支持体２７と間隔片２８とが固着されている。また、図９ないし図１１の構成と異なる第二の点は、間隔片２８と高圧巻線５との間にもう一つの絶縁性の間隔片２９が介装され、この間隔片２９の水平方向の幅ｄ（図１７）を静電シールド１０Ａ，１０Ｂの導体外径φ（図１７）より大きくしてある点である。それによって、間隔片２９を予め高圧巻線５の内径面に接着した状態で高圧巻線５を低圧巻線４に挿入することができる。したがって、静電シールド１０Ａ，１０Ｂが邪魔にならずに巻線の組み立てを実施することができ作業が容易になる。支持体２７は、図６における支持体２０と同様に、間隔片２８の上下方向の位置を正確に決めるとともに間隔片２８を固定する。そのために、間隔片２８の固定と位置決め作業とが容易になり、巻線の組み立て時間が短縮される。
【００２１】
図２０はこの発明のさらに異なる実施例にかかる間隔片の構成を示す要部斜視図である。図１９の構成と異なる所は、間隔片２８に切欠き部３０が形成されている点である。この切欠き部３０を介して絶縁ガスが流れるようになり、その絶縁ガスによる巻線の冷却を期待することができる。
図２１はこの発明のさらに異なる実施例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図、図２２は図２１のＪ−Ｊ断面図、図２３は図２１の間隔片３２の構成を示す要部斜視図である。図１７ないし図１９の構成と異なる所は、間隔片３２をもう一つの支持体３１で支えている点である。間隔片３２の両側に嵌合部３２Ａ，３２Ｂが形成されるとともに、支持体２７，３１にそれぞれ嵌合部２７Ａ，３１Ａが形成されている。嵌合部３２Ａと嵌合部２７Ａ、並びに、嵌合部３２Ｂと嵌合部３１Ａとを互いに嵌合させることによって、支持体２７，３１と間隔片３２とが固着されている。それによって、間隔片３２が両側から支えられ、間隔片３２をより安定に支持することができる。
【００２２】
図２４はこの発明のさらに異なる実施例にかかる間隔片の構成を示す要部斜視図である。図２３の構成と異なる所は、間隔片３２に切欠き部３３が形成されている点である。この切欠き部３３を介して絶縁ガスが流れるようになり、その絶縁ガスによる巻線の冷却を期待することができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明は前述のように、低圧巻線の外側を周回するリング状の間隔片が複数形成されるとともに上下方向に互いにガス空間を介して配置される。それによって、高価な間隔片の量が従来の構成より少なくて済み、少ない費用でガス絶縁変圧器を製作できるようになった。
【００２５】
また、かかる構成において、間隔片に上下に貫通する切欠き部が形成されるようにしてもよい。それによって、低圧巻線と高圧巻線との間にリング状の間隔片が用いられても、その絶縁ガスによる巻線の冷却を期待することができる。
また、かかる構成において、下のフレームから低圧巻線と高圧巻線との間を上方へ伸びる絶縁性の支持体が設けられ、この支持体に間隔片を固着させるようにしてもよい。それによって、間隔片の位置決め作業が容易になり、作業時間の短縮がはかれるようになった。
【００２６】
また、かかる構成において、間隔片と高圧巻線との間にもう一つの絶縁性の間隔片が介装され、このもう一つの間隔片の水平方向の幅を静電シールドの導体外径より大きくするようにしてもよい。それによって、静電シールドが邪魔にならずに巻線の組み立てを実施することができ、作業時間の短縮がさらにはかれるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の参考例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図
【図４】図１の間隔片の構成を示す斜視図
【図５】絶縁ガスの流れを示す要部断面図であり、それぞれ（Ａ）は図２６のＬ−Ｌ断面図、（Ｂ）は図２のＣ−Ｃ断面図
【図６】この発明の異なる参考例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図
【図７】図６のＤ−Ｄ断面図
【図８】図６の間隔片の構成を示す斜視図
【図９】この発明の実施例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図
【図１０】図９のＥ−Ｅ断面図
【図１１】図９の間隔片の構成を示す要部斜視図
【図１２】この発明の異なる実施例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図
【図１３】図１２のＦ−Ｆ断面図
【図１４】図１２の間隔片の構成を示す要部斜視図
【図１５】この発明のさらに異なる実施例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図
【図１６】図１５の間隔片の構成を示す要部斜視図
【図１７】この発明のさらに異なる実施例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図
【図１８】図１７のＨ−Ｈ断面図
【図１９】図１７の間隔片の構成を示す要部斜視図
【図２０】この発明のさらに異なる実施例にかかる間隔片の構成を示す要部斜視図
【図２１】この発明のさらに異なる実施例にかかるガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図
【図２２】図２１のＪ−Ｊ断面図
【図２３】図２１の間隔片の構成を示す要部斜視図
【図２４】この発明のさらに異なる実施例にかかる間隔片の構成を示す要部斜視図
【図２５】従来のガス絶縁変圧器の構成を示す片側断面図
【図２６】図２５のＫ−Ｋ断面図
【図２７】図２５の間隔片の構成を示す斜視図
【図２８】従来の異なる変圧器の構成を示す片側断面図
【図２９】図２８のＭ−Ｍ断面図
【図３０】図２８の間隔片の構成を示す斜視図
【符号の説明】
２：脚部、４：低圧巻線、５：高圧巻線、３Ａ，３Ｂ：フレーム、１０Ａ，１０Ｂ：静電シールド、１３，１９，２１，２３，２５，２８，２９，３２：間隔片、１４，１５：ガス空間、２０，２７，３１：支持体、２４，２６，３０：切欠き部

Claims

垂直な鉄心脚部を巻回する低圧巻線と、この低圧巻線の外周を絶縁ガス空間を介して巻回するとともに導体が周回状に形成されてなる静電シールドが上下の両端部に水平に取り付けられた高圧巻線と、上下の前記静電シールド間に配されるとともに低圧巻線と高圧巻線との間に介装された絶縁性の間隔片と、低圧巻線および高圧巻線を上下から締め付ける上下のフレームとが絶縁ガスで充填されたタンク内に配されたガス絶縁変圧器において、低圧巻線の外側を周回するリング状の間隔片が複数形成されるとともに上下方向に互いにガス空間を介して配置されることを特徴とするガス絶縁変圧器。
請求項１に記載のガス絶縁変圧器において、間隔片に上下に貫通する切欠き部が形成されたことを特徴とするガス絶縁変圧器。
請求項１または２に記載のガス絶縁変圧器において、下のフレームから低圧巻線と高圧巻線との間を上方へ伸びる絶縁性の支持体が設けられ、この支持体に間隔片を固着させたことを特徴とするガス絶縁変圧器。
請求項３に記載のガス絶縁変圧器において、間隔片と高圧巻線との間にもう一つの絶縁性の間隔片が介装され、このもう一つの間隔片の水平方向の幅を静電シールドの導体外径より大きくしたことを特徴とするガス絶縁変圧器。