JP7248381B2 - 静止誘導機器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、静止誘導機器に関する。

静止誘導機器、例えば高電圧受配電設備用の変圧器においては、樹脂モールド型の変圧器本体を、導電性のタンク内に収容し、内部に絶縁性の冷却媒体、例えば空気や絶縁ガス等を封入して構成されるものが知られている。このとき、タンクの外壁を貫通するようにブッシングと称される接続端子部が設けられ、その接続端子部の内側端子と、前記変圧器本体から導出される口出し線とが、タンク内において接続される。例えば特許文献１には、前記口出し線として、中空導体の外周に電気絶縁層を形成した構成の絶縁ケーブルを採用することが開示されている。

実開昭５９－１３１１２１号公報

上記のような変圧器にあっては、接続端子部の内側端子と口出し線との接続部分は、高電圧がかかる充電露出部とされているため、その充電露出部と、接地電位とされる容器との間で、必要な沿面絶縁距離を確保する必要がある。そのため、容器が大型化する傾向にあり、機器の小型化が難しいものとなっていた。

そこで、容器の大型化を抑制しながら、内側端子と口出し線との接続部分と、容器との間の絶縁信頼性を高めることができる静止誘導機器を提供する。

実施形態に係る静止誘導機器は、外部との接続のための接続端子部を有する容器と、前記容器内に収容される誘導機器本体と、前記誘導機器本体から導出され、前記接続端子部の内側端子、又は、該内側端子に接続された連結バー又は接続ケーブルの接続端子と電気的に接続される口出し線と、前記内側端子又は接続端子と前記口出し線との接続部分の充電露出部を塞ぐように配置された常温収縮形の材料からなる収縮絶縁チューブとを具備すると共に、前記内側端子又は接続端子及び前記口出し線の前記接続部分の周囲近傍に配置されている絶縁物は、その表面が平滑化された状態で前記収縮絶縁チューブにより覆われており、前記収縮絶縁チューブの外表面部には、ひだが一体的に設けられており、前記内側端子又は接続端子と前記口出し線との接続部分の外周には導電テープが設けられ、前記導電テープの外周には高誘電テープが設けられ、その外周を前記収縮絶縁チューブが密着して覆うように設けられている。

第１の実施形態を示すもので、変圧器の全体構成を概略的に示す正面図 図１の接続部分を拡大して示す図 第２の実施形態を示すもので、接続部分を概略的に示す図 第３の実施形態を示すもので、接続部分を概略的に示す図 第４の実施形態を示すもので、接続部分を概略的に示す図 図５の接続部分を拡大して示す断面図 第５の実施形態を示すもので、樹脂含浸時の様子を示す図 第６の実施形態を示すもので、接続部分を拡大して示す断面図 第７の実施形態を示すもので、接続ケーブル部分を概略的に示す図 第８の実施形態を示すもので、接続ケーブル部分を概略的に示す図 第９の実施形態を示すもので、接続ケーブル部分を概略的に示す図

以下、高電圧受配電設備用の変圧器に適用したいくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、複数の実施形態間で、共通する部分には、同一符号を付して繰り返しの説明を省略することとする。

（１）第１の実施形態
第１の実施形態について、図１及び図２を参照して述べる。図１は、本実施形態に係る静止誘導機器としての変圧器１の構成を概略的に示している。この変圧器１は、容器としての金属製のタンク２内に、誘導機器本体としての変圧器本体３を収容して構成される。変圧器本体３は、例えばモールド型変圧器からなり、その上部からは複数本の口出し線４（１本のみ図示）が導出されている。口出し線４は、絶縁被覆４ａを有するケーブルの先端に接続端子５を有して構成されている。この変圧器本体３は絶縁支え６上に載置された形態で、タンク２内に設置されている。

前記タンク２の上壁部には、外部との接続がなされる接続端子部としての複数個のブッシング７（１個のみ図示）が設けられている。このブッシング７は、周知のように、上壁部を貫通して上下に延びる碍管８の中心部を、中心導体９が貫通するように設けられ、中心導体９の上端が外側端子９ａとされ、中心導体９の下端部が碍管８から下方に突出する内側端子９ｂとされている。前記口出し線４の接続端子５が、前記内側端子９ｂと電気的に接続される。尚、前記タンク２は、接地電位とされる。また、タンク２内部は密閉され、絶縁性の冷却媒体、例えば空気や絶縁ガス等が封入される。

さて、前記口出し線４の接続端子５と、内側端子９ｂとの接続部分の構造について、図２も参照して述べる。上記したように、変圧器本体３はタンク２内に収容された後、口出し線４の接続端子５が、内側端子９ｂと電気的に接続される。このときの接続方法としては、ねじ止め、かしめ、溶接、ろう付け等、種々の手段を採用することができる。そして、それら内側端子９ｂと接続端子５との接続部分の充電露出部を塞ぐように、絶縁包囲部１０が設けられる。

本実施形態では、絶縁包囲部１０は、樹脂成形の型枠として機能する外殻体１１と、その外殻体１１の内部に注型され硬化された熱硬化性樹脂からなる樹脂層１２とから構成される。前記外殻体１１は、絶縁材料例えば硬質プラスチックから、上下方向中間部でく字状に折曲がった薄肉の円筒容器状をなしている。外殻体１１の上端面は、前記ブッシング７の碍管８の下端部が挿入されると共に、樹脂の注入口となる開口１１ａを有した形態に配置されている。また、外殻体１１の底部は、口出し線４の先端部部分が密に貫通する、つまり絶縁被覆４ａとの間で樹脂が漏れないように配置されている。

このとき、前記樹脂層１２としては、例えば、常温硬化型の熱硬化性樹脂が採用され、具体的には、主剤と硬化剤とを混合することにより、常温で硬化する二液硬化型のエポキシ系樹脂材料が用いられる。この樹脂材料は、二液の混合状態で、前記外殻体１１内に注型され、外殻体１１内で硬化することにより硬質な樹脂層１２となる。この樹脂層１２は、内側端子９ｂと接続端子５との接続部分つまり充電露出部全体を覆う。これと共に、樹脂層１２は、接続部分の周囲近傍に配置される絶縁物としての碍管８の下端部の一部、及び、接続部分の周囲近傍に配置される絶縁物としての口出し線４の絶縁被覆４ａの先端部をも覆う形態に成形される。

上記構成の変圧器１においては、タンク２内で、ブッシング７の内側端子９ｂと、口出し線４の接続端子５とが接続されることで、充電露出部が生ずることになるが、その充電露出部が、熱硬化性樹脂の成型品からなる樹脂層１２を有する絶縁包囲部１０によって塞がれるようになる。そのため、内側端子９ｂと口出し線４との接続部分の絶縁性能を高めることができる。従って、本実施形態によれば、充電露出部のために比較的大きな沿面絶縁距離を確保する必要があった従来と異なり、タンク２の大型化を抑制しながら、内側端子９ｂと口出し線４との接続部分と、タンク２との間の絶縁信頼性を高めることができるという優れた効果を得ることができる。

特に本実施形態では、樹脂層１２に、常温硬化型の熱硬化性樹脂を採用したので、変圧器１の組立て現場において、加熱などの設備を不要として、簡単な設備・作業で、絶縁包囲部１０を形成することができる。また本実施形態では、絶縁包囲部１０に、絶縁材料からなる外殻体１１を設け外殻体１１内への注型により樹脂層１２の成形がなされるように構成した。これにより、所望の形状の絶縁包囲部１０を形成することができ、成形型の取外しの作業を不要にして、成形が容易となる。更に、口出し線４のケーブルの先端に、内側端子９ａと接続される接続端子５を設けたので、内側端子９ａと接続端子５との間の接続を容易に行うことができるといった利点も得られる。

尚、上記実施形態では、成形型として機能する外殻体１１を、そのまま絶縁包囲部１０の一部とする構成としたが、内側端子９ｂと接続端子５との接続部分を囲うように成形型を配置して、内部に熱硬化性樹脂を注型し、硬化させるようにしても良い。この場合、成型後に、成形型を取外すことにより、樹脂層からなる絶縁包囲部が得られる。取外した成形型は、何度も繰り返し使用することができる。このとき、成形型の材質としては、金属製などであっても良い。

（２）第２、第３の実施形態
図３は、第２の実施形態を示すものである。この第２の実施形態が上記第１の実施形態と異なる点は、内側端子９ｂと口出し線４の接続端子５の接続部分の構成にある。即ち、この第２の実施形態においても、内側端子９ｂと接続端子５との接続部分の充電露出部を塞ぐように、円筒容器状の外殻体１５と、外殻体１５の内部に注型され硬化された熱硬化性樹脂からなる樹脂層１６とからなる絶縁包囲部１７が設けられる。

前記絶縁包囲部１７の樹脂層１６は、接続部分の周囲近傍に配置される絶縁物としての碍管８の下端部の一部、及び、接続部分の周囲近傍に配置される絶縁物としての口出し線４の絶縁被覆４ａの先端部をも覆う形態に成形される。このとき、碍管８の下端部の外周面が、予め粗面化された粗面化部１８とされており、口出し線４の絶縁被覆４ａの先端部外周面も、予め粗面化された粗面化部１９とされている。図３では、便宜上、粗面化部１８、１９を斜線を付して示している。

このような第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様に、絶縁包囲部１７を設けたことにより、タンク２の大型化を抑制しながら、内側端子９ｂと口出し線４との接続部分とタンク２との間の絶縁信頼性を高めることができる等の優れた効果を得ることができる。そして、それに加えて、接続部分の周囲近傍に配置される絶縁物としての、碍管８の下端部及び口出し線４の絶縁被覆４ａの先端部の表面が粗面化されていることにより、いわゆるアンカー効果によって、それら絶縁物と絶縁包囲部１７の樹脂層１６との接合面の密着強度を高いものとすることができる。

図４は、第３の実施形態を示すものである。この第３の実施形態では、ブッシング７の内側端子９ｂと、口出し線４の接続端子５との間が、連結バー２１により電気的に接続されている。この連結バー２１は、棒状の導体（金属）の外周に絶縁被覆２１ａを施すと共に、導体の一端部（図で上側）に第１接続端子２２を設け、他端部（図で下側）に第２接続端子２３を設けて構成されている。第１接続端子２２が内側端子９ｂに接続され、第２接続端子２３が接続端子５に接続されている。

このとき、内側端子９ｂと第１接続端子２２との接続部分に、円筒容器状の外殻体１５と、外殻体１５の内部に注型され硬化された熱硬化性樹脂からなる樹脂層１６とからなる第１の絶縁包囲部２４が設けられている。また、第２接続端子２３と接続端子５との接続部分に、円筒容器状の外殻体１５と、外殻体１５の内部に注型され硬化された熱硬化性樹脂からなる樹脂層１６とからなる第２の絶縁包囲部２５が設けられている。このような第３の実施形態によっても、タンク２の大型化を抑制しながら、接続部分の絶縁信頼性を高めることができる等の優れた効果を得ることができる。尚、連結バー２１に代えて、可撓性を有する接続ケーブルを用いるようにしても良い。

（３）第４の実施形態
次に、図５及び図６を参照して、第４の実施形態について述べる。図示はしないが、この第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、静止誘導機器としての変圧器は、容器としてのタンク２内に、変圧器本体３を収容して構成される。そして、図５に示すように、タンク２に設けられたブッシング７の内側端子９ｂと、変圧器本体３の口出し線４とが電気的に接続される。このとき、上記第３の実施形態と同様に、内側端子９ｂと、口出し線４の接続端子５との間が、第１接続端子２２及び第２接続端子２３を有する連結バー２１を介して電気的に接続される。

本実施形態では、内側端子９ｂと第１接続端子２２との接続部分に、充電露出部を塞ぐように、第１の収縮絶縁チューブ３１が設けられている。これと共に、第２接続端子２３と接続端子５との接続部分に、充電露出部を塞ぐように、第２の収縮絶縁チューブ３２が設けられている。このとき、収縮絶縁チューブ３１、３２としては、例えばシリコーンゴム等のゴム系の材質の、常温収縮タイプのものが採用される。具体的には、例えば住友スリーエム株式会社製の、「Cold Shrink Tube（登録商標）」の「クイックスプライス」、「ＱＴ－IIIシリーズ」等の常温収縮チューブを採用することができる。これら収縮絶縁チューブ３１、３２は、スパイラルコアによって径大なチューブ状態が保たれた状態で供され、取付部分の外周に嵌装された後、スパイラルコアを引抜くことにより収縮し、接続部分の外周面に強く密着する。この場合、収縮絶縁チューブ３１、３２はゴムの収縮力によって接続部分の外周面に強く密着し、高い絶縁性が得られる。

図６は、連結バー２１の第２接続端子２３と、口出し線４の接続端子５との接続部分の構成を拡大して示している。ここで、第２接続端子２３と接続端子５との間は接続スリーブ３３により接続され、その外周部には導電テープ３４が巻装されていると共に、さらにその外周に高誘電テープ３５が巻装されている。そして、第２の収縮絶縁チューブ３２は、連結バー２１の絶縁被覆２１ａのうち第２接続端子２３側の端部の外周、高誘電テープ３５の外周、口出し線４の絶縁被覆４ａの先端側の外周、の全体を、密着して覆うように設けられている。

この場合、詳しく図示はしないが、接続部分の周囲近傍に配置されている絶縁物の表面、即ち、連結バー２１の絶縁被覆２１ａの端部の外周面、及び、絶縁物としての口出し線４の絶縁被覆４ａの先端部外周面は、予め平滑面とされており、その状態で、第２の収縮絶縁チューブ３２により覆われている。

また、図５に示すように、ブッシング７の内側端子９ｂと連結バー２１の第１接続端子２２との接続部分の外周部にも、導電テープ３４及び高誘電テープ３５が巻装される。そして、第１の収縮絶縁チューブ３１は、高誘電テープ３５の外周を覆うと共に、接続部分の周囲近傍に配置される絶縁物としての碍管８の下端部の一部、及び、絶縁物としての連結バー２１の絶縁被覆２１ａの上端部の外周面をも覆う形態に設けられる。この場合も、碍管８の下端部の外周面、及び、絶縁被覆２１ａの上端部外周面、予め平滑面とされて第１の収縮絶縁チューブ３１により覆われている。

このような第４の実施形態によれば、内側端子９ｂと連結バー２１との接続部分、及び、連結バー２１と口出し線４との接続部分に、夫々充電露出部が生ずるが、それらの充電露出部が、収縮絶縁チューブ３１、３２によって塞がれるようになる。そのため、内側端子９ａと口出し線４との接続部分の絶縁性能を高めることができる。この結果、第１の実施形態などと同様に、タンク２の大型化を抑制しながら、内側端子９ａと口出し線４との接続部分と、タンク２との間の絶縁信頼性を高めることができる等の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、第１、第２の収縮絶縁チューブ３１、３２として、常温収縮形のものを採用したので、従来の熱収縮形の絶縁チューブと比べて、簡単な設備・作業で済ませながら、収縮絶縁チューブ３１、３２を取付けることができる。特に本実施形態では、接続部分の周囲近傍に配置されている絶縁物、つまり碍管８の下端部、連結バー２１の絶縁被覆２１ａの両端部、口出し線４の絶縁被覆４ａの先端部は、その表面が平滑な状態で収縮絶縁チューブ３１、３２により覆われる構成とした。これにより、絶縁物の表面の平滑面に対し、収縮絶縁チューブ３１、３２の内面が接合されるようになり、それらの間に隙間が生ずることを抑え、良好な密着性や高い絶縁性を得ることができる。

（４）第５、第６の実施形態
図７は、第５の実施形態を示すものである。この第５の実施形態では、接続部分の周囲近傍に配置されている絶縁物、例えば口出し線３８の絶縁被覆３９の構成が、上記第４の実施形態と異なっている。即ち、口出し線３８の先端部においては、導体４０の外周が絶縁被覆３９で覆われるのであるが、絶縁被覆３９は、例えば不織布等の基材４１に、例えばエポキシ樹脂等の含浸樹脂４２を含浸させて硬化させることにより構成される。

このとき、基材４１のうち、外周面を平滑面としたい部分に、平滑なプラスチック製のフィルム４３を配置し、その状態で、含浸容器４４内の含浸樹脂４２を含浸させる作業を行う。これにて、絶縁被覆３９は、表面に平滑なフィルム４３を配した基材４１に、含浸樹脂４２を含浸硬化した材料から構成されるようになる。これによれば、絶縁物としての絶縁被覆３９の外周にフィルム４３が配置されるようになり、表面の平滑性を容易に得ることができる。また、フィルム４３の素材として熱硬化性樹脂に対し非接着性を有する樹脂（例えばフッ素樹脂）を用い、含浸樹脂４２が硬化した後にフィルム４３を取除いても良い。この場合、絶縁被覆３９の表面はフィルム４３により平滑化した状態で硬化しているため、周囲絶縁物と同一の素材構成で平滑面を容易に得ることができる。

図８は、第６の実施形態を示すものである。この第６の実施形態が上記第４の実施形態と異なるところは、収縮絶縁チューブ４６の構成にある。即ち、連結バー２１の第２接続端子２３と、口出し線４の接続端子５との接続部分の外周部を覆うように、収縮絶縁チューブ４６が設けられているのであるが、その収縮絶縁チューブ４６の外表面部には、複数のひだ４７が一体的に設けられている。この構成によれば、収縮絶縁チューブ４６における沿面距離を大きくして絶縁性をより高めることができる。

（５）第７～第９の実施形態、その他の実施形態
図９は、第７の実施形態を示すものである。この第７の実施形態が、上記第４の実施形態と異なるところは、ブッシング７の内側端子９ｂと、口出し線４の接続端子５との間が、連結バー２１でなく、可撓性を有する接続ケーブル５０を介して電気的に接続される点にある。接続ケーブル５０は、例えばより線からなる電線の外周に絶縁被覆５０ａを施すと共に、一端部（図で上側）に第１接続端子５１を設け、他端部に第２接続端子５２を設けて構成されている。

ブッシング７の内側端子９ｂには、予め、接続ケーブル５０の第１接続端子５１が接続される。このとき、内側端子９ｂと第１接続端子５１との接続部分の外周部には、導電テープ３４及び高誘電テープ３５が巻装され、充電露出部を塞ぐように、第１の収縮絶縁チューブ３１により覆われる。第１の収縮絶縁チューブ３１は、高誘電テープ３５の外周を覆うと共に、接続部分の周囲近傍に配置される絶縁物としての碍管８の下端部の一部、及び、絶縁物としての接続ケーブル５０の絶縁被覆５０ａの上端部の外周面をも覆う形態に設けられる。

図示はしないが、タンク２内に変圧器本体３が収容された後に、第２接続端子５２と、口出し線４とが接続される。この場合、第２接続端子５２と口出し線４との接続部分にも、収縮絶縁チューブ或いは絶縁包囲部が設けられることは勿論である。ここで、変圧器本体３の口出し線４は、一般に、硬質であって柔軟性がなく、内側端子９ｂと電気的に接続する際に、それらの接続作業性、更には絶縁収縮チューブや絶縁包囲部の形成作業性が悪くなる事情がある。ところが、本実施形態のようにが、可撓性の接続ケーブル５０を介在させることにより、接続作業等の作業性を良好にすることができる。

図１０は、第８の実施形態を示すものである。この第８の実施形態では、上記第７の実施形態と異なり、ブッシング７の内側端子９ｂ（中心導体９）と、可撓性を有する接続ケーブル５５とを、予め接合して一体化するようにしている。接続ケーブル５５の外周は絶縁被覆５５ａで覆われ、他端部（図で下端部）に接続端子５６を有している。この場合、中心導体９と接続ケーブル５５の一端部との接続部は、碍管８内に収容された形態となっており、露出することはない。この第８の実施形態の構成においては、変圧器本体３の収容後の、接続ケーブル５５の接続端子５６と、図示しない口出し線４との接続作業性を、より一層高めることができる。接続端子５６と口出し線４との接続部分にも、収縮絶縁チューブ或いは絶縁包囲部が設けられることは勿論である。

図１１は、第９の実施形態を示すものである。この第９の実施形態が、上記第７の実施形態と異なるところは、可撓性を有する接続ケーブル５０を、予め口出し線４側に接続しておいた構成にある。この場合、接続ケーブル５０の第２接続端子５２が、口出し線４に電気的に接続された状態で、接続部分の外周部には、導電テープ３４及び高誘電テープ３５が巻装され、充電露出部を塞ぐように第２の収縮絶縁チューブ３２により覆われる。そして、図示はしないが、タンク２内に変圧器本体３が収容された後に、ブッシング７の内側端子９ｂと接続ケーブル５０の第１接続端子５１とが接続され、その接続部分にも、収縮絶縁チューブ或いは絶縁包囲部が設けられる。この第９の実施形態によっても、可撓性の接続ケーブル５０を介在させることにより、接続作業等の作業性を良好にすることができる。

尚、上記した各実施形態では、絶縁包囲部を構成する熱硬化性樹脂として、エポキシ系の樹脂を採用し、また、収縮絶縁チューブとして、シリコーンゴム系の材質のものを採用したが、絶縁包囲部や、収縮絶縁チューブの材質としては、様々なものを採用することができる。加熱して硬化させる、或いは収縮させる構成のものであっても良い。絶縁包囲部の外表面部にひだを設けるようにしても良い。変圧器全体の具体的構成としても、様々な変更が可能である。

その他、静止誘導機器としては、変圧器に限らず、例えばリアクトルに適用することもできる。以上説明したいくつかの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は変圧器(静止誘導機器）、２はタンク（容器）、３は変圧器本体（誘導機器本体）、４、３８は口出し線、４ａ、３９は絶縁被覆（絶縁物）、５は接続端子、７はブッシング（接続端子部）、８は碍管（絶縁物）、９ｂは内側端子、１０、１７、２４、２５は絶縁包囲部、１１、１５は外殻体、１２、１６は樹脂層、１８、１９は粗面化部、２１は連結バー、２１ａは絶縁被覆（絶縁物）、３１、３２、４６は収縮絶縁チューブ、４１は基材、４２は含浸樹脂、４３はフィルム、４７はひだ、５０、５５は接続ケーブル、５０ａ、５５ａは絶縁被覆（絶縁物）を示す。

Claims (3)

1. 外部との接続のための接続端子部を有する容器と、
   前記容器内に収容される誘導機器本体と、
   前記誘導機器本体から導出され、前記接続端子部の内側端子、又は、該内側端子に接続された連結バー又は接続ケーブルの接続端子と電気的に接続される口出し線と、
   前記内側端子又は接続端子と前記口出し線との接続部分の充電露出部を塞ぐように配置された常温収縮形の材料からなる収縮絶縁チューブとを具備すると共に、
   前記内側端子又は接続端子及び前記口出し線の前記接続部分の周囲近傍に配置されている絶縁物は、その表面が平滑化された状態で前記収縮絶縁チューブにより覆われており、
   前記収縮絶縁チューブの外表面部には、ひだが一体的に設けられており、
   前記内側端子又は接続端子と前記口出し線との接続部分の外周には導電テープが設けられ、前記導電テープの外周には高誘電テープが設けられ、その外周を前記収縮絶縁チューブが密着して覆うように設けられている静止誘導機器。
2. 前記口出し線は、導体の外周を前記絶縁物としての絶縁被覆で覆って構成され、
   前記絶縁被覆は、表面に平滑なフィルムを配した基材に、樹脂を含浸硬化した材料から構成されている請求項１記載の静止誘導機器。
3. 前記内側端子と前記連結バー又は接続ケーブルとが予め接合されて一体化されている請求項１又は２記載の静止誘導機器。

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