JPH04123412A - 静止誘導電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、変圧器等の静止誘導電気機器に係り、特に、
巻線端部の電界緩和及び損失低減を図った静止誘導電気
機器に関するものである。

（従来の技術） 静止誘導電気機器においては、より高電圧・大容量器へ
の適用にあたり、最大の技術的問題は、いかに高い絶縁
耐力を機器に持たせ、また、損失を低減できるかにかか
つている。

第４図に、静止誘導電気機器の一例として箔巻変圧器の
巻線構成図を示した。即ち、鉄心１に金属シート２と絶
縁シート３を重ねて巻回して低圧巻線４と高圧巻線５と
が形成され、これらの巻線４．５は絶縁筒６によってヨ
ーク鉄心７などの接地物に対し絶縁状態で支持され、絶
縁媒体８が封入されたタンク９内に収納されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の様な箔巻変圧器は、薄い金属シート２
と絶縁シート３を重ねて巻回することにより、低圧巻線
４や高圧巻線５が形成されるため、鉄心窓内の巻線占積
率が高くなる反面、次の様な問題点がある。

即ち、高圧巻線５の端部には、一般に電界緩和用の静電
シールド１２．１３が配設されている。

これらの静電シールド１２．１３によって、巻線端部の
電界を効率良く緩和するためには、それらをできるだけ
巻線に近ずけ、密着させるように形成しなければならな
い。また、シールド自身の電界を緩和し、且つ、巻線端
部の電界も十分に緩和するためには、シールドの大きさ
を極力大型化しなければならなかった。特に、高圧巻線
５の外側に配設される静電シールド１２においては、巻
線外径とシールドの内径とを一致させて密着させるのは
、寸法精度を出す上での工作性、さらには取付ける際の
作業性の面から、非常に困難であった。

そのため、シールドの形状を工夫したり、あるいは、型
を作って静電シールドのリング芯を絶縁物内に注型した
り、絶縁被覆を施して信頼性を上げる等の方策をとって
いた。しかし、これらの方法によると、型代が高価とな
るため、変圧器の価格が高くなり、さらには、巻線の定
格に合わせて静電シールドの形状や大きさを変える必要
があるため、その都度、高価な型を作成しなければなら
ず、効率の面からも、また、価格の面からも問題があっ
た。

また、第４図の様に構成された箔巻変圧器において、高
電圧・大容量化を図る場合、高圧巻線５の端部に、シー
ルドとなる絶縁物芯に薄いテープ状金属を１ターンを形
成しないように巻きつけて導体層を形成し、その上から
絶縁を施した高圧シールドを取付ける方法も考えられる
か、この様なシールドを製作するには手間がかかり、ま
た、それ自体の重量も大きくなるため、箔巻巻線に適用
するに当っては、シールドの支持構造を強固にする必要
がある。また、この様なテープ状導体から成る導電層の
まわりには凹凸が生じやすく、また、突起や微小ギャッ
プができやすいため、部分放電発生の原因となったり、
絶縁上の弱点となる。さらに、テープ状導体のエツジの
絶縁強度を高めるために、絶縁厚さを厚くしておく方法
も考えられるが、この様に構成すると、箔巻巻線からシ
ールド導体面が離れることになり、電界緩和効果が損な
われる恐れがあり、電界緩和効果を出すためには、シー
ルド自体を大きくしておく必要があり、ひいては、機器
の寸法が増大する等の欠点を有していた。

以上の様な問題点は、第５図に示した様な絶縁被覆され
た平角導体から成る素線１４を鉄心１の回りに円板状に
巻回した変圧器においても同様に問題となっている。即
ち、第５図に示した柿に、素線１４は一定の間隔で巻回
され、これらが軸方向に複数段積み重ねられ、所定の接
続が行われて低圧巻線１５、高圧巻線１６が構成されて
いる。

また、これらの巻線１５．１６の上下端部には、静電シ
ールド１７．１８がそれぞれ取付けられている。

この様な構成を有する変圧器においても、巻線端部の電
界を緩和するためには、静電シールドを巻線に極力近ず
けて取付けることが必要であり、また、シールドと巻線
あるいは支持絶縁物との間に生じる間隙への電界集中を
避け、且つ、静電シールド自身への電界を緩和するため
に、シールドの形状を工夫しなければならず、型を作っ
て成形した静電シールドを取付けるなど、箔巻変圧器と
同様、高価で工数がかかるといった欠点を有していた。

また、静電シールド１７．１８は、箔巻変圧器の場合と
同様、第６図に示した様に、プレスポード等の成型絶縁
物１９の回りに、例えばテープ状の金属箔を巻回し、あ
るいは導電性物質を塗布する等の手段により導電層２０
を形成し、さらにその外側から絶縁紙や絶縁フィルム等
の絶縁物２１により被覆したり、あるいは絶縁物２１を
モールドするなどの手段により、前記導電層２０を絶縁
物２１で覆って構成されている。しかし、この様な静電
シールドにおいても、導電層回りの凹凸や微小なギャッ
プへの電界集中、あるいは導電層と絶縁物との間のはく
離や密着性の悪さなどから、部分放電の発生、絶縁信頼
性の低下等の問題点を有していた。

本発明は、上記の様な従来技術の問題点を解決するため
に提案されたもので、その目的は、静電シールド及び巻
線の絶縁信頼性を高め、静電シールドの製作及び取付は
作業を簡略化すると共に、機械的強度に優れ、渦電流損
失を低減した、経済性及び信頼性の高い静止誘導電気機
器を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、鉄心に導体を巻回して巻線を形成し、その端
部に静電シールドを配設して成る静止誘導電気機器にお
いて、前記静電シールドが、そのリング芯を第１の絶縁
物内に収納し、このリング芯と第１の絶縁物との間に、
硬化性を有する第２の絶縁物を充填した後、この第２の
絶縁物を硬化させたものであることを特徴とするもので
ある。

（作用） 本発明の静止誘導電気機器によれば、リング芯と第１の
絶縁物との間に、硬化性を有する第２の絶縁物を充填し
ているため、リング芯と第２の絶縁物とが密着し、静電
シールドのリング芯表面の導電層の回りに微小なギャッ
プが生じることがない。その結果、絶縁特性、特に、部
分放電特性を向上させることができる。さらに、静電シ
ールドを弾性を有する構成とすることができるので、巻
線に密着して取付けることができ、静電シールドの形状
が小さくても、巻線端部の電界を充分緩和することがで
きる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
具体的に説明する。なお、第４図に示した従来型と同一
の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。また
、本実施例は箔巻変圧器を例としたものであるが、平角
線から成る変圧器など、他の静止誘導電気機器全てに適
用できるものである。

本実施例においては、第１図に示した様に、高圧巻線５
の端部に取付けられる静電シールド３０が、以下の様に
構成されている。即ち、リング芯３１を第１の絶縁物３
２内に収め、このリング芯３１と第１の絶縁物３２の間
に、シリコンゲル等のゲル状絶縁物あるいは液状ゴム等
の液状絶縁物から成る第２の絶縁物３３を充填したのち
、この第２の絶縁物３３を硬化させて、半固体または固
体としたものである。

また、第２図は本実施例の静電シールド３０の拡大断面
図を示したものである。即ち、リング芯３１の表面に、
導電性あるいは半導電性を有する導電層２４が巻回ある
いは塗布するなどの手段によって形成され、このリング
芯３１と絶縁チューブ等の第１の絶縁物３２の間に第２
の絶縁物３３を充填した後、第２の絶縁物３３を硬化さ
せて静電シールド３０が構成されている。

なお、第１図では高圧巻線５の外側にのみ、静電シール
ド３０を取付けた例を示しているが、高圧巻線の内側、
さらには低圧巻線４の端部に設けてもよい。また、硬化
する第２の絶縁物３３としては、ゲル状絶縁物の様な半
固体絶縁物でも良いし、また、エポキシ樹脂の様に固体
となるものでも、あるいはポリブタジェン等の液状ゴム
で、硬化後に弾性を有するものでもよい。また、リング
芯３１は、上記の様に、その表面のみ導電性あるいは半
導電性を有していても、あるいはリング芯３１全体が導
電性あるいは半導電性を有していても良い。

この様な構成を有する本実施例の箔巻変圧器においては
、リング芯３１の表面に形成された導電層あるいは半導
電層の表面に生じる微小な突起や凹凸に、硬化後ゲル状
あるいは固体となる第２の絶縁物３３が完全に密着して
充填されるため、導電層の回りに微小なギャップが生じ
ることがなくなり、絶縁信頼性、特に、部分放電特性が
大幅に向上する。

また、特に、第２の絶縁物３３がゲルや液状ゴムから成
り、硬化後も弾性を有する場合においては、静電シール
ド３０としても弾性を有するため、電界の高（なる巻線
端部に静電シールド３０を密着して取付けることができ
るため、巻線端部の電界を緩和し、絶縁信頼性を向上さ
せることができる。さらに、巻線と静電シールド３０の
間に小さなギャップを生じることなく密着できるので、
特に、絶縁性の気体により絶縁する方式の機器において
は、微小なギャップへの電界集中から生じる絶縁破壊を
効率良く防止でき、絶縁耐力の大幅な向上が図れる。ま
た、弾性を有するため、振動や機械的衝撃を吸収する力
に優れ、運転時あるいは輸送時においても、ずれ等が生
じず、機械的及び電気的特性を損ねることはない。さら
に、静電シールド３０が巻線を弾性を持って締め付ける
ことから、静電シールド自体の固定が容易になる上、巻
線のターン間のずれ止めにもなり、巻線の変形も防止で
きる。特に、リング芯自身もゴムやエラストマー等の弾
性体で構成することにより、静電シールド全体が弾性体
となり、上記の効果がさらに向上する。

さらに、静電シールドのリング芯３１と第１の絶縁物３
２の間に充填される第２の絶縁物３３がゲル状の絶縁物
である場合には、リング芯３１と第２の絶縁物３３の間
に、ボイドやクラック等の隙間や亀裂が生じることなく
密着し、且つ、自由に形を変えることができるため、振
動や熱による膨張等に対する形状の変化に対しても、自
由に形が追随し、絶縁機械的信頼性が向上する。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、以下に示した様な種々の変形例が考えられる。即ち
、第１の絶縁物３２としては、例えば熱収縮絶縁チュー
ブ等の様な収縮する絶縁材料を用いてもよい。この様に
すると、リング芯３１と第１の絶縁物３２の間にゲル状
絶縁物を充填した後、硬化時あるいは硬化後に、熱を加
えるなどの手段により、第１の絶縁物３２を収縮させる
ことができる。その結果、リング芯とゲル状絶縁物との
密着性がよくなるので、」二記の効果かさらに向上する
たけてなく、作業が簡略化できるなどの効果が期待でき
る。また、静電シールドの形状を例えば楕円形にして、
箔巻変圧器の高圧巻線を外側から１体にして締め付ける
構造としても同様の効果が得られる。さらに、静電シー
ルドのリング芯３１の断面形状は、電界を緩和できるも
のであれは良い。また、静電シールド自体はリング状で
なくても良く、例えば、デッドエンド形でその隙間部分
から高圧の口出しリードを引き出すような構成であって
も、静電シールド自身が伸縮性を有するものであれば同
様の効果が得られる。

さらに、第３図に示した様に、リング芯３１の上下両端
部または下端部のみに、固体絶縁物３５を周方向、部分
的に数個配置するか、あるいは連続して配置し、リング
芯３１と第１の絶縁物２２との間にゲル状あるいは液状
絶縁物を充填するようにしても良い。この様に構成する
と、上記実施例と同様の効果が得られるだけでなく、リ
ング芯３１を固定する作業が容易になるため、作業性が
大幅に向上する。

［発明の効果コ 以上述べた様に、本発明によれば、静電シールドのリン
グ芯を第１の絶縁物内に収納し、このリング芯と第１の
絶縁物との間に、硬化性を有する第２の絶縁物を充填し
た後、第２の絶縁物を硬化させて静電シールドを構成す
ることによって、静電シールド及び巻線の絶縁信頼性を
高め、静電シールドの製作及び取付は作業を簡略化する
と共に、機械的強度に優れ、渦電流損失を低減した、経
済性及び信頼性の高い静止誘導電気機器を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の静止誘導電気機器を箔巻変圧器に適用
した場合の一実施例を示す断面図、第２図は本発明の要
部拡大断面図、第３図は本発明の他の実施例を示す要部
拡大断面図、第４図及び第５図は従来の変圧器の構成を
示す断面図、第６図は従来の変圧器の要部拡大断面図で
ある。 １・・・鉄心、２・・・金属シート、３・・・絶縁シー
ト、４・・・低圧巻線、５・・・高圧巻線、６・・・絶
縁筒、７・・・ヨーク鉄心、８・・・絶縁媒体、９・・
・タンク、１２゜１３・・・静電シールド、１４・・・
平角導体からなる素線、１５・・・低圧巻線、１６・・
・高圧巻線、１７．１８・・・静電シールド、１９・・
・成型絶縁物、２０・・・導電層、２１・・・絶縁物、
３０・・・静電シールド、３１・・・リング芯、３２・
・・第１の絶縁物、３３・・・第２の絶縁物、３４・・
・導電層、３５・・・固体絶縁物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　鉄心に導体を巻回して巻線を形成し、その端部に静電
   シールドを配設して成る静止誘導電気機器において、 前記静電シールドが、そのリング芯を第１の絶縁物内に
   収納し、このリング芯と第１の絶縁物との間に、硬化性
   を有する第２の絶縁物を充填した後、この第２の絶縁物
   を硬化させたものであることを特徴とする静止誘導電気
   機器。