JPH0447947Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案は特に高圧コイル部の電気的ストレスを
均等化して小形軽量化を計つたガス絶縁計器用変
圧器に関するものである。

［考案の技術的背景とその問題点］ ガス絶縁密閉形開閉装置（GIS）は、従来の気
中絶縁開閉機器に比べて小形縮小化、および軽量
化される上、使用する絶縁ガスは不燃性であるた
め都市部変電所を中心に急速に進歩発展してい
る。

ガス絶縁密閉形開閉装置を構成するガス絶縁計
器用変圧器の電圧変成部は、第５図に示すような
構造が採用されている。すなわち閉磁路で額縁形
に構成された鉄心１の一脚に低圧コイル２を巻回
装着し、この低圧コイル２と同軸に多重円筒巻線
と絶縁物で構成された高圧コイル３を配置しこの
高圧コイル３の外周には電界を緩和する高圧シー
ルド４を装着している。

一方、高圧コイル３は巻線の巻回数および段数
に応じて１段当りの巻回幅を２〜８段に分割（第
４図では３段に分割した例を示す）している。更
に巻線段間に挿入される絶縁物の幅も巻線の巻回
幅に応じて変化させていた。

この様に構成された電圧変成部を電気絶縁性に
優れた絶縁ガス（例えば六弗化硫黄ガス）と共に
密閉された金属製タンクに収納してガス絶縁計器
用変成器を構成している。

一方、六弗化硫黄ガスのような絶縁ガスの電気
的な破壊は最大ストレスで決るため、ガス絶縁計
器用変圧器のようなガス絶縁機器では、商用周波
電圧よりも雷インパルス電圧のような急峻波の高
電圧で絶縁ガスや多重円筒巻線各段のストレスや
巻線間の絶縁物ストレスをほぼ均一化させること
がガス絶縁計器用変圧器を小形・軽量化させるう
えで重要なことである。

特に第５図の例で示した高圧コイル構造におい
ては、絶縁物の沿面ストレスや多重円筒巻線各段
のストレスは凹、凸部に集中し、特に高圧コイル
外周部にその傾向が顕著に現れていた。

また、巻線間に挿入される絶縁物の厚さが一定
の場合、急峻波の高電圧が浸入した場合に分担す
る電圧は、巻線の巻終り部分が大きくなるため、
一層高圧コイルの外周部の電気的ストレスが増大
する傾向にあつた。

そのため従来は、前述した最高ストレス部分を
基準にして高圧コイルの大きさや絶縁距離を決め
ていたためガス絶縁計器用変圧器の小形化、軽量
化を行ううえで大きな障害になつていた。

［考案の目的］ 本考案の目的は、絶縁ガスの電気的ストレス集
中を防止させかつ高圧コイル巻線の各段間や巻線
間に挿入される絶縁物表面の電気的ストレス集中
を避け、できる限り均一化をはかり、小形・軽量
化したガス絶縁計器用変圧器を提供するにある。

［考案の概要］ 本考案によるガス絶縁計器用変圧器は、額縁形
の閉磁路鉄心の一脚に低圧コイルと、多重円筒巻
線で構成される高圧コイルとを巻装し、その高圧
コイルの外周に電界緩和用の高圧シールドを装着
して電圧変成部を構成し、この電圧変成部を絶縁
ガスと共に金属製密閉タンクに収納したガス絶縁
計器用変圧器において、前記多重円筒巻線で構成
される前記高圧コイルの巻線間に挿入する絶縁物
の厚さは、巻終り側を一番薄くし中央部を厚くし
巻始め側を中間の厚さにしたことを特徴とするも
のである。

［考案の実施例］ 以下本考案を第１図および第２図に示す一実施
例について説明する。第１図において、本考案の
ガス絶縁計器用変圧器は閉磁路で額縁形に構成さ
れた鉄心１の一脚に低圧コイル２を巻回し、この
低圧コイル２と同軸に多重円筒巻線と絶縁物で構
成した高圧コイル３を配置し、この高圧コイル３
の外周には電界を緩和する高圧シールド４を装備
して電圧変成部を構成し、この電圧変成部を絶縁
ガスとともに密閉された金属製タンク６に収納し
て構成される。

多重円筒巻線で構成された高圧コイル３の一端
は絶縁スペーサ７の中心導体８に電気的に接続さ
れており、中心導体８は図示しないガス絶縁密閉
形開閉装置の母線と電気的・機械的に接続されて
いる。一方高圧コイル３の他端はタンク６に設け
たブツシング（図示せず）を経て大気中に引出さ
れて大地に接地されている。低圧コイル２の巻始
めと巻終りはタンク６に設けたブツシング９に接
続され大気中に引出されている。

このように構成されたガス絶縁計器用変圧器の
作用は、ガス絶縁密閉形開閉装置に印加されてい
る高電圧を大地との絶縁を保ちながら保護継電器
や計測に必要な低電圧に変換するものである。

さて本考案によつて改良された高圧コル３は、
第２図に詳細を示すように巻線３ａと巻線の段間
に挿入された絶縁物３ｂの相互組み合せで構成さ
れている。一段毎に巻回される巻線３ａの幅ａは
巻段が増加する毎に短くして略台形の形状になる
よう構成されている。一方、巻線の段間に挿入さ
れる絶縁物３ｂも巻線の段数が増加するごとにそ
の幅ｂを縮少してその断面は略台形形状に構成し
ている。

また、絶縁物３ｂの最外周部には、高圧シール
ド４を装着して、電界緩和を図つているが絶縁物
３ｂと高圧シールド４の成す絶縁ガス側の角度θ
はほぼ90°以上の鈍角となるよう絶縁物３ｂの幅
を変化させたものである。もし、絶縁物３ｂの幅
を変化せずに、第２図の破線のように絶縁物３ｂ
を延長すると、高圧シールド４の面と絶縁物３ｂ
の面との間に絶縁ガスが存在する狭いギヤツプが
介在することになり、この狭いギヤツプ部分が大
きな電気的ストレスをうけることになる。しかし
本考案では、絶縁物３ｂと高圧シールド４との面
のなす角度がほぼ90°以上の鈍角に設定すること
によつて電気的ストレスを大幅に緩和することに
なる。

一方多重円筒で構成される巻線に急峻波の高電
圧が侵入すると、その高電圧は巻線３ａの段間の
相互間の静電容量により分担されるため、略台形
構成の巻線においては巻終り部分で分担電圧が大
きくなるため電気的ストレスも大きくなることが
判明している。

そのため急峻波高電圧に対する電気的ストレス
を緩和するため、巻線段数全体を10〜20％、50〜
65％、40〜25％に分割し、第３図のように巻始め
部３１ａ、中央部３２ａおよび巻終り部３３ａと
し、その間の層絶縁物厚さを変化させるものであ
る。すなわち巻始め巻線３１ａの10〜20％は絶縁
物の厚さt₁とし、中央部３２ａの50〜65％は絶縁
厚t₂とし、巻終り部３３ａの40〜25％は絶縁厚t₃
とし、t₃＜t₁＜t₂とすることにより、巻線間の静
電容量は中央部が小さくなり急峻波高電圧の分担
電圧を中央部で多く分担させることができ、高圧
コイル外周部のストレスを緩和させることができ
る。

更に、巻線部の電界ストレスを巻始めから巻終
り部までほぼ均一にするため第３図に示す如く、
中位の絶縁厚さである巻始め側３１ａの巻終り径
d₂と巻始め径d₁の比が1.2〜1.4、最も絶縁厚の厚
い中央部３２ａの巻終り径d₃と巻始め径d₂の比が
2.0〜2.3、最も絶縁厚の薄い巻終り側３３ａの巻
終り径d₄と巻始め径d₃の比が1.2〜1.5の範囲にす
ることにより一層、効果のある高圧コイルを得る
ことができる。

第２図では、絶縁物３ｂの幅ｂは高圧コイル３
の断面形状が略台形になるよう挿入しているが第
４図に示すごとく絶縁物３ｂの幅を変化させ絶縁
物３ｂと接する絶縁ガス側の角度θ₁，θ₂が鈍角で
あれば同様な効果が得られる。

［考案の効果］ 以上のように本考案によれば高圧コイルの巻線
形状および絶縁物形状がほぼ台形状になるため、
巻線や絶縁物に電気的ストレスが集中するのを防
止することができるうえ、高圧シールドと高圧コ
イル絶縁物との成す絶縁ガス側の角度θをほぼ
90°以上の鈍角にすることにより絶縁ガス部の電
界ストレス集中を防止することができる。

一方、高圧コイル巻線間に挿入される絶縁物の
厚さを変化させることにより電気的ストレスが最
も高くなる巻線外周部における急峻波電圧の分担
を小さくして電気的ストレスを低くすることがで
きるため、より小形化、計量化、および取扱いに
優れたガス絶縁変成器を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のガス絶縁計器用変成器の一実
施例を示す断面図、第２図はその電圧変成部を示
す断面図、第３図は電圧高圧コイルの層絶縁物の
厚分割図、第４図は電圧変成部の他の実施例を示
す断面図、第５図は従来の電圧変成部を示す断面
図である。 １……鉄心、２……低圧コイル、３……高圧コ
イル、３ａ……高圧コイル巻線、３ｂ……高圧コ
イル絶縁物、４……高圧シールド、５……絶縁ガ
ス、６……タンク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 額縁形の閉磁路鉄心の一脚に低圧コイルと、多
   重円筒巻線で構成される高圧コイルとを巻装し、
   その高圧コイルの外周に電界緩和用の高圧シール
   ドを装着して電圧変成部を構成し、この電圧変成
   部を絶縁ガスと共に金属製密閉タンクに収納した
   ガス絶縁計器用変圧器において、前記多重円筒巻
   線で構成される前記高圧コイルの巻線間に挿入す
   る絶縁物の厚さは、巻終り側を一番薄くし中央部
   を厚くし巻始め側を中間の厚さにしたことを特徴
   としたガス絶縁計器用変圧器。