JP4965785B2 - 電力コンデンサおよびそれに関連する使用および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、請求項１の前文記載のタイプの電力コンデンサに関する。本発明の電力コンデンサは、主として、１ｋＶ以上、例えば、５ｋＶ、好適には、少なくとも１０ｋＶの定格電圧用の電力コンデンサである。
【０００２】
電力コンデンサは、電力を送電したり、分配したりするためのシステムの重要な構成部品である。電力コンデンサ装置は、主として、静的バール・システムにより電圧を安定させる目的で、並列および直列補償により送電能力を増大するために使用され、また高調波を除去するためのフィルタとしても使用される。
第２および第３の態様によれば、本発明は、請求項２１記載のタイプの使用、および請求項２３記載のタイプの方法に関する。
【０００３】
コンデンサは、９０度に近い位相角を持ち、そのため無効電力を発生する。無効電力を消費する構成部品の近くにコンデンサを接続することにより、その場所に必要な無効電力を発生することができる。それにより、有効電力を送電するために、ケーブルを最大限に活用することができる。負荷による無効電力の消費は変動するので、消費に見合うある量の無効電力を絶えず発生することが望ましい。この目的のために、コンデンサ・バンク内に直列接続および／または並列接続により複数のコンデンサが接続される。消費される無効電力に対応して、必要な数のコンデンサを接続することができる。上記方法によりコンデンサを使用して、消費電力を補償する方法は位相補償と呼ばれる。分路バッテリーの形のコンデンサ・バンクは、この目的のために、無効電力を消費する構成部品の近くに配置される。このような分路バッテリーは、一緒に接続された複数のコンデンサからなる。各コンデンサは、複数のコンデンサ素子を備える。このような従来のコンデンサの構造については以下に説明する。
【０００４】
分路バッテリーは、通常、複数の直列接続のコンデンサの多数のチェーンを含む。チェーンの数は、位相の数により決まるが、位相の数は通常は３つである。それ故、チェーン内の第１のコンデンサは、電力消費構成部品に電力を送電するためのケーブルに接続している。電力を送電するための上記ケーブルは、地面またはアース電位を持つ周囲のいくつかの場所からある距離だけ離して配置される。この距離は、ケーブルの電圧により異なる。それ故、コンデンサは、ケーブルに接続している下向きの第１のコンデンサから直列に接続している。直列接続のコンデンサのチェーンの対向端部のところに配置されている第２のコンデンサは、アース電位または（例えば、アースしていない三相システムのような）ゼロ電位の電気システムの一点に接続している。コンデンサの数およびその設計は、直列接続コンデンサの許容電圧（定格電圧）が、ケーブルの電圧に対応するように行われる。それ故、複数のコンデンサは直列に接続され、アース電位から絶縁されているスタンド内、またはプラットフォーム上に配置される。それ故、このようなコンデンサ・バンクは、複数の異なる構成部品を含み、比較的多くの材料を必要とする。コンデンサ・バンクは、また、スタンド／プラットフォームが、風とか地震等のような外部の影響に耐えることができるように、比較的頑丈な構造を持っていなければならない。それ故、このようなコンデンサ・バンクを建設するには、かなりの作業が必要になる。コンデンサ・バンクが多数のコンデンサを含んでいる場合には、この問題は特に重要な問題になる。コンデンサ・バンクは、また比較的広い敷地面積を必要とする。
【０００５】
交流電圧用の長いケーブルは、誘導性であり無効電力を消費する。それ故、直列補償用のコンデンサ・バンクは、必要な無効電力を発生するために、上記ケーブルに沿って一定の間隔を置いて配置される。誘導電圧降下を補償するために、複数のコンデンサが直列に接続される。分路バッテリーに対向する直列補償用のコンデンサ・バンクの場合には、コンデンサの直列接続は、通常、ケーブル内の電圧の一部を消費するだけである。直列補償用のコンデンサ・バンク内に含まれる、直列接続コンデンサのチェーンも補償対象のケーブルに対して直列に配置される。
【０００６】
従来のコンデンサ・バンクは、複数のコンデンサを含む。上記コンデンサは、コンデンサ・ロールの形の複数のコンデンサ素子を含む。コンデンサ・ロールは、平らな形をしていて相互に積み重ねられて、例えば、１ｍの高さのスタックを形成する。間に中間金属層を持つ非常に多数の誘電性フィルムが、スタックの垂直方向に平行に配置される。スタックに掛かる電圧が増大すると、金属層の間に働くクーロン力により、スタックは垂直方向に幾分圧縮される。同じ理由で、電圧が低くなると、スタックは垂直方向に幾分大きくなる。形成されたスタックは、比較的低い特定の機械的共振周波数、すなわち、固有周波数を持つ。スタックの機械的共振周波数は、電流の特定の周波数により増幅され、大きなノイズを発生する場合がある。主要な周波数は、このような周波数である。しかし、機械的共振周波数の増幅は、電流の高調波によっても発生する場合がある。
【０００７】
米国特許第５，４７５，２７２号が、この周知のタイプの電力コンデンサを開示している。本明細書においては、相互に積み重ねられ、共通のコンテナ内に設置された複数のコンデンサ素子からなる、高電圧コンデンサについて説明する。上記コンテナは従来の方法による金属製のものである。電気的なリードスルーは、陶器またはポリマからできている。上記米国特許は、また、コンデンサ素子を直列または並列に接続するための種々の別の結合装置も開示している。
【０００８】
（発明の説明）
このタイプの周知のコンデンサの場合には、コンデンサ素子はオイルを含んでいる。オイルは、また、コンデンサ素子を囲むように配置されていて、そのためコンデンサ素子とコンテナの壁との間の空間を満たしている。絶縁という面では、オイルは満足できるものであるが、多くの欠点も含んでいる。コンテナが破損したり、密封が不完全である場合には、オイルの漏洩が起こり、それによりコンデンサの機能が失われたり、環境を汚染したりする。
このような背景があるので、本発明の１つの目的は、この種のタイプの電力コンデンサからのオイルの漏洩の問題を解決することである。
【０００９】
第１の態様によれば、本発明のこの目的は、特許請求の範囲の特徴を記載してある部分に定義した特徴のある機能を持つ、請求項１記載の前文記載のタイプの電力コンデンサにより達成される。例えば、オイルのような電気流体の形をしている絶縁媒体はゲル化成分を含む。誘電流体は、ゲル化成分がすでに添加されている電気絶縁オイルであってもよい。これに関連して、上記成分としては、部分成分の混合物を使用できることを理解されたい。それ故、コンデンサ素子を囲んでいるゲルの代わりに、この目的のために通常使用されるオイルを使用することができる。それ故、コンテナが損傷を受けても、オイルの漏洩は起こらない。何故なら、液状のオイルを使用していないからである。誘電性流体は一定の形状を保持しているので、滴状にならないために漏洩は起こらない。コンテナは、ポリマ材料でできていて、ある程度撓み、ほとんど割れ目を生じることがないので、封入されているゲルと共に重要な特性を持つ。この材料は優れた絶縁性と、強度、管理性およびコストのような他の必要な機能も併せ持つ。本発明の設計により、高電圧用の電力コンデンサの場合に特に問題になる、コンデンサ巻線の縁部の周囲の熱伝導および絶縁の問題をうまく解決することができる。
【００１０】
電気装置で使用するためのゲルおよびオイルは周知のものである。例えば、ＰＣＴ／ＳＥ９８／０２３１４は、多孔性のファイバをベースとする構造体、または積層構造体を含む、導体および絶縁システムを備える電気装置の配置を開示している。上記構造体は、固体化してゲルになる誘電性流体を含む。上記特許は、とりわけ、金属およびプラスチック・フォイルで巻かれたコンデンサ・バンクを浸漬するための用途を開示している。しかし、この方法で浸漬したコンデンサ素子は、コンテナ内でコンデンサ素子を囲んでいるオイルの漏洩の問題を解決していない。何故なら、上記装置は、オイルが熱により可逆反応を起こす、すなわち、高温で流体になるゲル・システムだからである。また、上記特許は、このタイプの問題を解決していない。
【００１１】
ＪＰ７１６ １２ ６８およびＪＰ１０３ ２６ ７２１は、他の例を開示している。しかし、これらの特許は、両方とも、高電圧用の電力コンデンサに関するものではない。ＪＰ１０３ ２６ ７２１は、ゲルが機械的振動を抑制するために使用されているコンデンサに関する。それ故、この特許の目的は、絶縁流体がコンテナを通して漏洩するのを防止するのに重点を置いている本発明の目的とは完全に異なるものである。ＪＰ１０３ ２６ ７２１は、一方の側壁がウレタン樹脂からなるコンデンサに関する。この特許の目的は、コンデンサが破損した場合、ゲルの形をしているもっと柔軟な材料を追加して、材料に割れ目ができるのを防止することにより、導電性の材料を通しての漏洩を防止することである。この特許の場合も、ゲルは機械的な抑制を行うために使用されている。
【００１２】
本発明の電力コンデンサの好適な実施形態の場合には、誘電性流体のゲルの状態は、コンデンサが動作中に発生する全温度範囲内で熱的に安定している。比較的高い温度でも、ゲル状態が維持されるように、ゲル化成分を選択することによりオイルの漏洩の発生をさらに抑制することができる。好適な実施形態の場合には、誘電性流体は、シリコンをベースとする流体であり、このことは、特に、ゲル化シリコン成分に適する。それ故、例えば、環境面から見て非常に有利なコンデンサを得ることができる。代わりに、ポリウレタンおよび／またはイソシアネートのような成分を含むゲル・システムは、このような環境上の利点を持っていない。これらのものは、火災の際に有毒ガスを発生するので、製造中に環境に悪影響を与え、廃棄物を安全に管理し、安全に処理しなければならない。有毒ガスは、上記ＰＣＴ／ＳＥ９８／０２３１４によるオイルを含むコンデンサが、燃えた場合に発生する。さらに、このような成分を含むゲル・システムは、大きく膨張し、金属化フィルムに悪影響を与えるという欠点がある。金属化フィルム、すなわち、金属でコーティングしたフィルムを含む実施形態は有利であるので、これはかなり重大な欠点である。試験により、上記フィルムが破壊する場合もあることが分かった。シリコンをベースとするゲル・システムを使用すれば、この欠点は解決する。それ故、この実施形態は、非常に重要な実施形態である。
【００１３】
本発明は、プラスチックおよび金属のロール状のフィルム、または金属でコーティングしたフィルムの形をしているコンデンサ素子から周知の方法で作られる電力コンデンサで使用した場合特に有利である。この場合、ゲルは部分的な放電を避けるために、できればその端部のところで、巻いたコンデンサ素子を浸漬するように配置される。それ故、これは、本発明の電力コンデンサの好適な実施形態である。別な方法としては、上記巻線を乾式にすることもできる。
【００１４】
上記電力コンデンサの他の実施形態の場合には、第２の電気流体が、巻線の間の空間内にしみ込む。上記第２の電気流体は液状である。すなわち、ゲル化していない。
【００１５】
コンテナ内でコンデンサ素子を囲んでいるゲルは、いくつかの要件を満たさなければならない。それ故、ゲルは、ゲル状態で高いせん断強さを持っていなければならないし、優れた熱伝導性を持っていなければならないし、高い電気的強度を持っていなければならないし、動作中に発生する温度範囲内で十分な電気的絶縁特性をもっていなければならないし、熱的に安定していなければならない。
【００１６】
好適な実施形態の場合には、電気流体は電気絶縁性のオイルを含む。それ故、上記流体は、高温において、上記要件を満たすことができるものでなければならない。この点から、シリコン・オイルを添加することは、上記オイルに特に適している。
【００１７】
本発明の好適な実施形態の場合には、ゲル化成分は、シリコンを含むが、このシリコンは、好適には、少なくともいくつかのビニール置換基、すなわち、ビニール・サイド・グループを含むポリジメチルシロキサンであることが好ましい。
【００１８】
もう１つの好適な実施形態の場合には、ゲル化成分は、シラン官能架橋剤を含む。他の好適な実施形態の場合には、この架橋剤はシリコンを含むが、このシリコンは、できれば少なくともいくつかのシラン置換基を含むポリジメチルシロキサンであることが好ましい。
【００１９】
シラン官能架橋剤の量は、好適には、１〜８０重量％であることが好ましい。
好適なゲル化成分、好適なその代替物、および好適な量を使用すれば、上記の要件に関して、電気流体は都合のよい特性を持つことができる。
特に好適な実施形態の場合には、電気流体は、また、金属錯体を含み、この金属錯体は、さらに、上記要件を満足するために貢献する。この場合も、混入する金属錯体の量は、２〜４０００ｐｐｍであり、好適には、１０〜２０００ｐｐｍであり、この量が適当な量であることが分かっている。
【００２０】
さらに他の好適な実施形態の場合には、誘電性流体は、低分子量のシリコン液を含むが、このシリコン液は、好適には、ポリジメチルシロキサン液であることが好ましい。この場合も、ゲル状で得られる流体は、上記のいくつかの要件を十分に満足させる。
【００２１】
本発明の他の実施形態の場合には、誘電性流体は、ゲル化を遅延させる薬剤を含む。そのため、制御をうまく行うことができ、ゲル化プロセスが長くなり、それにより、製造が容易になり、優れた品質のゲル機能の達成に貢献する。
【００２２】
ゲル化遅延成分の適当な量は、０．００１〜４重量％である。他の好適な実施形態の場合には、誘電性流体の組成は、１〜８０重量％、好適には、２０〜５０重量％のシラン官能架橋剤、２〜４０００ｐｐｍ、好適には、１０〜２０００ｐｐｍの金属錯体、０〜６０重量％、好適には、１０〜５０重量％の低分子量のポリジメチルシロキサン、０〜４重量％のゲル化遅延剤からなり、残りはビニール置換基を含むポリジメチルシロキサンである。
このような組成の場合、流体は、絶縁媒体として非常によく適した特性を持つことになり、必要な要件を満足させる。
【００２３】
他の好適な実施形態の場合には、誘電性流体は、植物油を含むが、この植物油は、できればシリコン・オイルと混合しているものであることが好ましい
もう１つの好適な実施形態の場合には、ゲル化成分は、植物油を含む。
さらに本発明のもう１つの実施形態の場合には、通常の動作温度において、ゲル内の圧力は、少なくとも大気圧に等しくなる。
【００２４】
ある好適な実施形態の場合には、各コンデンサ素子は、ほぼ円形で、シリンダー状の形をしていて、コンテナの内部も対応する円形で、シリンダー状の形のをしているので、コンテナは、各コンデンサ素子を密着状態で囲み、各コンデンサ素子の軸方向は、コンテナの軸方向と一致する。
【００２５】
コンテナの内部が、コンデンサ素子のシリンダー状の形に対応する、円形で、シリンダー状の形をしているので、コンテナは、コンデンサ素子を密着状態で囲み、製造上の見地から見て、非常にコンパクトで、有利で電気的に良好な形の素子に適しているコンデンサが得られる。
【００２６】
他の実施形態の場合には、コンテナは、導電性の材料から作られる。それ故、コンデンサ素子とコンテナとの間の絶縁体は、もっと簡単になり、コンデンサ素子とコンテナとの間の放電の危険もなくなる。さらに、コンデンサの電気的接続が非常に簡単になり、両者の間に必要な表面漏れ距離をコンテナ自身により形成することができる。絶縁が簡単になり、リードスルーが不必要になるので、コンデンサも比較的コンパクトになり、それにより、コンパクトなコンデンサ・バンクを形成することができる。
【００２７】
本発明の第２の特徴は、コンテナ内に配置されているコンデンサ素子を絶縁するための、ゲル化した誘電性流体の使用に関する。好適な実施形態の場合には、ゲルは、本発明の電力コンデンサに対する上記の組成に対応する組成を持つ。本発明の使用により、本発明の電力コンデンサに関する上記の利点に類似の利点が得られる。
【００２８】
第３の特徴により、本発明の目的が、請求項２３記載の方法により達成される。本発明の電力コンデンサは、この方法により実用的な方法で得られる。
本発明の方法の好適な実施形態の場合には、コンテナ内に導入する前に、誘電性流体のガス抜きが行われる。そうすることにより、コンデンサの機能の信頼性が向上する。何故なら、表面を光らせる恐れがあるゲル内の気泡が防止されるからである。このように表面が光ると、長い間に侵食を起こす恐れがある。
【００２９】
上記およびその他の本発明の電力コンデンサの好適な実施形態、本発明の使用および本発明の方法は、各請求項１、請求項２１および請求項２３のサブ請求項に記載してある。
【００３０】
（発明の有利な実施形態）
図１は、本発明のコンデンサの設計の略図である。本発明のコンデンサは、この例の場合には、４つのコンデンサ素子（２ａ−２ｄ）を囲んでいるポリエチレン製の外部コンテナ１からなる。コンテナ１は、コンデンサ素子２ａ−２ｄのように、円形で、シリンダー状の形をしている。コンデンサ素子２ａ−２ｄは、直列に接続している。接続端子３、４は、コンデンサの各端部に配置されている。各端子は、コンテナの材料内に装着されていて、コンテナを貫通している導電フォイルからなる。ゲル１０は、コンデンサ素子２ａ−２ｄとコンテナとの間に配置されている。ゲルは、電気絶縁体および熱導体としての働きをする。
【００３１】
図２は、ロールにしっかりと巻き付けられている、金属でコーティングされたポリマ・フィルムを含む個々のコンデンサ素子を示す。コンデンサ素子２は、コンデンサ素子を冷却するために使用することができる、中央を貫通している軸方向に延びる孔部６を持つ。コンデンサ素子の通常の大きさは、直径１００〜３００ｍｍ、孔部の直径２０〜９０ｍｍ、好適には、３０ｍｍ、高さ５０〜８００ｍｍである。このようなコンデンサ素子は、約１〜１５ｋＶ用に使用される。例えば、直径２００ｍｍ、孔部の直径６０ｍｍ、高さ１５０ｍｍのコンデンサ素子は、約４〜１０ｋＶ用に使用される。それ故、図１に示すように、これらコンデンサ素子を直列に４個接続すれば、最高４０ｋＶの電圧に使用することができ、８個のコンデンサ素子を接続すれば、８０ｋＶの電圧に使用することができる。
【００３２】
コンデンサ素子２では熱損失が発生し、素子の内部が加熱される。最高温度は電気的寸法にとって非常に重要なものである。温度が上昇すると応力が低下し、単位容積当りの出力が低下する。すなわち、温度は材料の消費およびコストにかなりの影響を持つ。熱の発生が均等なシリンダー状の容積の場合で、中央部に開口部がない場合には、半径方向の温度プロファイルは、図３に破線の曲線で示すように、漸近曲線のような外観を示す。コンデンサ素子が、中央部に半径Ｒｉの開口部６を持っている場合には、温度プロファイルは図３の実線の曲線のようになる。必要な場合には、強制冷却を行うこともできる。その場合、得られる温度プロファイルは、図３に点線で示すようになる。
【００３３】
図４は、図２のコンデンサ素子を通る半径方向の部分拡大断面図である。部分断面図は、金属でコーティングしたフィルムの、２つの隣接しているシリンダー状の巻部分を示す。フィルム８ａおよび８ｂの厚さは、それぞれ、１０μｍであり、材料はポリプロピレンである。金属層９ａ、９ｂの厚さは約１０ｎｍであり、アルミニウムまたは亜鉛またはその混合物からなり、ロール状に巻く前にポリプロピレンフィルム上に蒸着済みである。このような金属化されたフィルムを使用すれば、２５０Ｖ／μｍ程度の電気的応力Ｅを達成することができる。このようなコンデンサ素子の製造技術は周知のものであるので、これ以上の説明は省略する。別な方法としては、フィルム・フォイル技術を使用してコンデンサ素子を作ることもできる。この場合、プロピレン・フィルムおよびアルミニウム・フォイルは、一緒にロール状に巻かれる。しかし、金属化フィルムを使用すれば、自己修復という利点が得られるし、フィルム・フォイル技術と比較した場合、電気的応力が高くなり、エネルギー密度が高くなるという利点も得られる。
【００３４】
金属層は、プラスチック・フィルムを、一方の側面の縁部から、他方の側面の縁部から少し離れたところまでをカバーする。それ故、フィルム８ａのランダムな領域１６ａは金属によりコーティングされていない。同様に、フィルム８ｂのランダムな領域１６ｂも、金属コーティングされていない。しかし、フィルム８ｂの露出しているランダムな領域１６ｂは、フィルム８ａ上の露出しているランダムな領域からの対向端縁部のところに位置する。層９ａの電気的接続は、図に示すように、コンデンサ素子の上端部および層９ｂの下端部のところで行われ、その結果、一方の方向にプラスの電極ができ、もう一方の方向にマイナスの電極ができる。確実に効率的な電気的接触を行うために、端部に亜鉛をスプレーすることができる。
【００３５】
図４ａの変形例の場合には、コンデンサ素子は、内部直列接続を持つ。この場合、各プラスチック・フィルム８ａ、８ｂ上の金属層９ａ、９ｂは、それぞれ、コーティングされていない部分１７ａ、１７ｂにより分離されている２つの部分９ａ’、９ａ”および９ｂ’、９ｂ”にそれぞれ分割される。金属層を２つ以上の部分に分割することもできる。金属層部分の各組、例えば、９ａ’および９ｂ’は、直列に接続している部分コンデンサ素子を形成する。
【００３６】
図４ｂは、修正実施形態のもう１つの例を示す。この場合、一方のプラスチック・フィルム８ａ上の金属層９ａは、コーティングされていない部分１７ａにより分離されている、２つの部分９ａ’、９ａ”に分割され、一方、他のプラスチック・フィルム８ｂ上の金属層９ａは、分割されていない。各部分９ａ’および９ａ”は、右へフィルム８ｂの縁部まで延びていて、そのため、この場合、同じフィルム８ｂとの電気的接続が行われる。もう一方のプラスチック・フィルム上の金属層９ｂは、フィルムの縁部から少し離れた両方の側面１６ａ、１６ｂ上で終わっているので、どの方向にも電気的接続が行われない。
【００３７】
コンデンサ素子（２ａ−２ｄ）とコンテナとの間のゲルは、Ｓｉｌｇｅｌ（登録商標）６１２という商品名で、Ｗａｃｈｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ社が市販している成分からなり、ゲル形成成分を含む。この成分に粘性の低いシリコン・オイルが混入される。ゲル化遅延剤である、「Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ＰＴ ８８」という商品名で、Ｗａｃｈｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ社が市販している成分を他の実施形態に混入する。適当なシリコン・オイルとしては、「Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｌｉｑｕｉｄ」という商品名で、ダウ・コーニング社が市販しているオイルがある。
【００３８】
ゲルを形成する液体混合物の組成は、約６０〜７０％のゲル化成分、Ｓｉ１ｇｅｌ（登録商標）６１２Ａからなる半分、およびＳｉ１ｇｅｌ（登録商標）６１２Ｂからなる半分であるが、これは単に例示としてのものに過ぎない。基本的な成分、すなわち、シリコン・オイルは、約３０〜４０％であるが、インヒビターを使用する場合には、その割合をもっと少なくすることができる。残り、すなわち、数パーセントは、ゲル化遅延剤である。
【００３９】
実験により、２３℃の温度で処理した場合、ゲル化遅延成分を含んでいない場合には、約１時間で固体化することが分かった。０．５重量％の「Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ＰＴ ８８」の混合物の場合には、固体化に要した時間は１０時間以上に延びた。１重量％の混合物の場合には、固体化に要した時間は約１００時間であり、２重量％を超える混合物の場合には、１５０時間以上掛かった。約１％のゲル化遅延成分の混入が、恐らく適していて、６０℃の処理温度で固体化に要する時間が十分長くなった。
【００４０】
液体混合物は、フィルム層の間に浸透することができ、その結果、コンデンサ素子の少なくとも側面の縁部が浸漬された。種々の成分を含む液体がガス抜きされ、混合物に添加された。混合物は、例えば、ポンプまたは真空により、入り口を通してコンテナ内に導入された。
【００４１】
図２は、種々のタイプのコンデンサ素子のための、本発明の電力コンデンサの組立方法を示す。すべての場合、コンデンサ素子１２は、コンテナ１内で、ゲル化成分を含む誘電性流体１０により囲まれていて、コンテナ内ではゲル状になっている。
【００４２】
原則的に、コンデンサ素子２は、素子内に誘電性流体を含んだ状態で、３つの異なる方法で組み立てることができる。第１の方法の場合には、コンデンサ素子２は、乾式のものであってもよい。すなわち、その巻線内に誘電性流体が全然存在しなくてもよい。第２の方法の場合には、コンデンサ素子は、コンデンサ素子を囲んでいるゲル１０と同じ方法でゲル化している誘電性流体を含む。このゲルは、端部領域Ａと特に関連している。第３の方法の場合には、コンデンサ素子２は、ゲル化しないオイルのような誘電性流体により浸漬される。この場合も、端部領域Ａだけが浸漬されるのが問題になる場合がある。
【００４３】
第１の方法は、主として、特に金属でコーティングしたプラスチック・フィルムを含むタイプの、固く巻いたコンデンサ素子に関連する。他の２つの方法は、主として、特に、巻線内で、別々のプラスチック・フィルムおよび金属フォイルを使用しているタイプの、緩く巻いたコンデンサ素子に関連する。
【００４４】
図５は、本発明のコンデンサ素子２’の他の実施形態の縦断面図である。コンデンサ素子は、Ａで示す共通の軸に対して同心の３つのサブ素子２０１、２０２、２０３に分割されている。一番外側のサブ素子２０１は、ほぼチューブ状をしていて、内側２０４は、狭い間隔を置いて中間サブ素子２０２を囲んでいる。中間サブ素子は、同様に、一番内側のサブ素子２０３を狭い間隔を置いて囲んでいる内面２０５を持つ。一番内側のサブ素子２０３は、貫通中央チャネル２０６を含む。３つのサブ素子は、異なる半径方向の厚さを持ち、一番外側のサブ素子の厚さが一番薄い。それ故、サブ素子はほぼ同じ容量を持つ。絶縁体２０７は、サブ素子の間に配置されている。
【００４５】
サブ素子は直列に接続している。２つの半径方向に隣接しているサブ素子は、同じ端部にその結合点の中の一方を持つ。それ故、一番外側のサブ素子２０１は、結合部材２１０により、コンデンサ素子２’の一方の端部のところで、中間サブ素子２０２に接続していて、中間サブ素子２０２は、結合部材２１１により、コンデンサ素子２’の他方の端部のところで、一番内側のサブ素子２０３に接続している。このことは、コンデンサ素子２’の接続部分２１２、２１３が、その対向端部に位置することを意味する。
サブ素子の数が、例えば、５または７のように３より多い場合には、サブ素子の端部における結合点の接続は、同じ方法で交互に行われる。
【００４６】
図６は、図５のタイプの複数のコンデンサ素子を直列に接続する方法を示す。この図は、２つの上記コンデンサ素子２’ａ、２ｂを示す。内部サブ素子２０３の上端部のところの下のコンデンサ素子２’ｂの接続部２１２は、一番外側のサブ素子２０１の下端部のところの上のコンデンサ素子２’ａの接続部２１３に接続している。絶縁体２１４は、このタイプのコンデンサ素子内で発生する電位差を処理するために、コンデンサ素子の間に配置されている。
【００４７】
図７は、本発明の電力コンデンサのもう１つの例である。この例の場合、コンテナ３０１およびコンデンサ素子３０２の設計は、従来のタイプのものである。それ故、コンデンサ用コンテナ３０１は、ボックス型で、コンデンサ素子３０２は、重ねられた平らなユニットに巻かれる。電気接続端子３０３、３０４は、同じ方法で設置される。ゲル３１０は、上記実施形態と同じ方法で、コンデンサ素子３０２とコンテナ３０１との間の空間に配置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態によるコンデンサの簡単な斜視図である。
【図２】 図１の詳細図である。
【図３】 図２のコンデンサ素子の熱の発生を示すグラフである。
【図４】 図２の詳細図の半径方向の一部の拡大図である。
【図４ａ】 図４に対応する部分であるが、他の実施形態のものである。
【図４ｂ】 図４に対応する部分であるが、もう１つの他の実施形態のものである。
【図５】 他の実施形態のコンデンサ素子の縦断面図である。
【図６】 一緒に接続している、図５の２つのコンデンサ素子である。
【図７】 本発明のもう１つの実施形態のコンデンサの斜視図である。

Claims (12)

1. 各コンデンサ素子（２ａ−２ｄ）とコンテナ（１）との間に、空間が形成されるようにコンテナ（１）内で囲まれている少なくとも１つのコンデンサ素子（２ａ−２ｄ）を備える１ｋＶ以上の電力コンデンサであって、前記コンデンサが、また、ゲル化成分を含む誘電性流体（１０）として前記コンテナ（１）内に配置されている絶縁媒体を含み、前記絶縁媒体が、前記空間を満たしていることと、前記コンテナ（１）が、ポリマ材料でできており、
   前記ゲル化成分はビニール置換基を有するシリコンを含み、更に前記ゲル化成分はシラン官能架橋剤を含み、前記シラン官能架橋剤は少なくとも１つのシラン置換基を有するポリジメチルシロキサンを含み、
   前記誘電性流体（１０）のゲル状態が、前記コンデンサが作動中に生じる全温度範囲にわたって熱的に安定であり、
   前記各コンデンサ素子（２ａ−２ｄ）が、ロールを形成するために数回巻かれたフィルムを含み、前記フィルムが、プラスチックの複数の層（８）、および金属または金属でコーティングしたプラスチック・フィルムの層（９）を含み、前記誘電性流体又は第２の誘電性流体が、前記ロールの端部の少なくとも領域内の前記巻線の間の空間内に配置されていて、前記第２の誘電性流体が液状である、
   ことを特徴とする電力コンデンサ。
2. 請求項１記載の電力コンデンサにおいて、前記誘電性流体が電気的に絶縁性のオイルであることを特徴とする電力コンデンサ。
3. 請求項１記載の電力コンデンサにおいて、シラン官能架橋剤の量が、１〜８０重量％であることを特徴とする電力コンデンサ。
4. 請求項１−請求項３の何れか１項記載の電力コンデンサにおいて、前記誘電性流体（１０）も、金属錯体を含むことを特徴とする電力コンデンサ。
5. 請求項４記載の電力コンデンサにおいて、金属錯体の量が、２〜４０００ｐｐｍ、又は１０〜２０００ｐｐｍであることを特徴とする電力コンデンサ。
6. 請求項１−請求項５の何れか１項記載の電力コンデンサにおいて、前記誘電性流体（１０）が、低分子量のシリコン液であるポリジメチルシロキサン液を含むことを特徴とする電力コンデンサ。
7. 請求項１−請求項６の何れか１項記載の電力コンデンサにおいて、前記誘電性流体（１０）が、ゲル化を遅延させる薬剤を含むことを特徴とする電力コンデンサ。
8. 請求項１−請求項７の何れか１項記載の電力コンデンサにおいて、前記誘電性流体（１０）の組成が、１〜８０重量％のシラン官能架橋剤、２〜４０００ｐｐｍ、又は、１０〜２０００ｐｐｍの金属錯体、０〜６０重量％、又は、１０〜５０重量％の低分子量のポリジメチルシロキサン、０〜４重量％のゲル化遅延剤からなり、残りはビニール置換基を含むポリジメチルシロキサンであることを特徴とする電力コンデンサ。
9. 請求項２記載の電力コンデンサにおいて、前記誘電性流体（１０）が、植物油を含むことを特徴とする電力コンデンサ。
10. 請求項１−請求項９の何れか１項記載の電力コンデンサにおいて、前記誘電性流体（１０）が，少なくとも大気圧に等しい圧力を受けていることを特徴とする電力コンデンサ。
11. 請求項１−請求項１０の何れか１項記載の電力コンデンサにおいて、各コンデンサ素子が、ほぼ円形で、シリンダー状の形をしていて、前記コンテナ（１）の内部も対応する円形で、シリンダー状の形をしているので、前記コンテナが、各コンデンサ素子を密着状態で囲み、各コンデンサ素子の軸方向が、前記コンテナの軸方向と一致することを特徴とする電力コンデンサ。
12. 請求項１−請求項１１の何れか１項記載の電力コンデンサにおいて、
    前記コンテナ（１）が、直列に接続している複数のコンデンサ素子（２ａ−２ｄ）を囲んでいることと、電気接続端子（３、４）が、前記コンテナ（１）の各端部のところに配置されていて、前記コンテナ（１）自身が、前記接続端部間で絶縁体としての働きをしていることとを特徴とする電力コンデンサ。

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