JPH0544167B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高電圧、大容量の変圧器巻線の改良に
関するものである。

周知のようにこの十数年来、電力需要の伸びに
応じて送電電圧も高くなり、また電気機器の容量
も増大の一途をたどつてきた。

これに伴つて変圧器も高電圧、大容量化に適し
た巻線が必要となつてきたが、従来の高電圧巻線
としては巻線の直列キヤパシタンスを増大させる
構成とした耐衝撃電圧特性にすぐれたいわゆるハ
イセルキヤツプ円板巻線がよく知られている。

すなわち第１図に示すように巻線導体を円板状
に巻回したものを１セクシヨンとして複数個積み
重ね、隣接する２つのセクシヨン、例えば第１の
セクシヨンS₁と第２のセクシヨンS₂、第３のセク
シヨンS₃と第４のセクシヨンS₄などを組み合せそ
れぞれ対のセクシヨンとして、まず同一の単一平
角導体１０２からなる各巻回１，２，３，４，
５，６および７，８，９，10，11，12をそれぞれ
両セクシヨンS₁，S₂に双成コイル状に配設し、次
いでこれら１ないし12からなる各巻回間に13ない
し24に至る各巻回を再び両セクシヨンS₁，S₂に分
布させて巻線導体の巻線半径方向の位置が入り組
むように挿入配設し、これら各巻回が順次直列接
続されるような構成となるもので、図では第４セ
クシヨンS₄迄が示されているが、以下同様に下方
へ一方の線路Ｕから他方の線路端あるいは中性点
端迄巻回されるものである。なお図中１０１は巻
線が巻回される絶縁筒を示す。

この第１図に示した変圧器巻線においては、図
から明らかなように１セクシヨンあたりの巻回数
をｎ、１巻回間の分担電圧ｅとすれば、各巻回間
には大略neの電圧がかかるため、この間のキヤ
パシタンスを充電する電流がふえ、等価的に巻線
の直列キヤパシタンスが増加して衝撃電圧に対す
る電位分布特性が良くなるものである。

また同様にセクシヨンS₂とS₃の間には最大巻回
番号差７と42間の分担電圧約3neの電圧が、また
セクシヨンS₁とS₂の間には最大約2neの電圧がか
かるので、上記の巻回間の電圧neと合わせ、こ
れらの各電圧に対して導体の絶縁厚さやセクシヨ
ン間の油道寸法等が決められている。そして機器
の容量が大きくなつてくると平角導体の素線サイ
ズを大きくしたりあるいは複数本並列にして巻線
を構成している。

しかしながら並列素線数が多くなつてくると１
本、１本の素線には上述の分担電圧に耐えるよう
に所要の紙巻絶縁を施す必要があるところから、
将来の1000KV級超々高電圧用巻線等では素線所
要絶縁厚さが数mmにもなり、導体厚さと大差なく
なり、巻線の占積率が悪くなり、変圧器全体の大
形化を招くことになる。

また、導体サイズに大きいものを使つて並列素
線数を減らすことによつて絶縁紙の占める割合を
減らそうとすると、周知のように、巻線導体で発
生するうず電流損がほぼ導体の厚さの２乗に比例
して増加するので、損失の増加、温度上昇の増加
などをきたし、結局冷却器の増加など機器の大形
化をきたす欠点がある。

これを防ぐため従来第２図に示すようにフオル
マル被膜あるいは絶縁紙を巻回した２本の平角導
体Ａ，Ｂを並べてそれらの外周に一括して更に絶
縁紙を巻回して複合線１０３とし、これをもとに
第１のセクシヨンS₁と第２のセクシヨンS₂にそれ
ぞれ複合線１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３
Ｂ，４Ａ，４Ｂおよび５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂ，
７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂを双成コイル状に配設
し、次いで１Ａ，１Ｂないし８Ａ，８Ｂからなる
各巻回間に９Ａ，９Ｂないし１６Ａ，１６Ｂの複
合線をそれぞれ図示のように両セクシヨン間に入
り組むように分布させて挿入配設し、各巻線が順
次直列接続される構成とし、かつ複合線８Ａ，８
Ｂと９Ａ，９Ｂのセクシヨン間の渡り部分１０５
で複合線を構成する素線Ａ，Ｂを転位させて接続
して２セクシヨンを構成し、以下これを順次繰返
して他端子端に至らせて変圧器巻線を構成するよ
うにしたものが考えられている。しかしながらこ
のようなものであると各セクシヨン間において素
線転位を行うため複合線の絶縁をほどく必要があ
りその作業が極めて面倒であると共に各セクシヨ
ン間において再びその転位部分の絶縁を行うとそ
の部分の絶縁信頼性が大幅に低下する。一般に複
合線は各素線の絶縁が十分に成されているが転位
のため一旦絶縁をほぐすと再び絶縁を施しても絶
縁信頼性に問題を残す恐れのある場合がある。従
つてこの素線の転位個所は少なければ少ない程よ
い。

しかも転位後の絶縁部分は絶縁のための被覆あ
るいは絶縁テープ等が転位前より大きく出つ張つ
てしまい他の巻線或いは他の接地電位部分との必
要絶縁寸法をとるため機器全体が大形化するとい
う欠点がある。特に超々高電圧用巻線等ではこの
ような絶縁信頼性の低下は大きな事故へ波及する
恐れが極めて大きく重要な技術課題として提示さ
れていた。

本発明は上述の欠点を除去するためになされた
もので、ハイセルキヤツプ円板巻線の耐衝撃電圧
特性を損なうことなく、占積率がよく、かつ損失
の少ない絶縁信頼性の極めて高い変圧器巻線を得
ることを目的とするものである。

以下に本発明を図面に示す一実施例にて説明す
る。

本発明は第３図に示すように巻線の全セクシヨ
ンS₁〜S₁₀の中央、即ち変圧器巻線全体として変
圧器巻線が上、下対称となるような巻線軸方向中
央に位置する１組のセクシヨンS₅とS₆との間１個
所で複合線の素線Ａ，Ｂ（図では素線４０Ａ，４
０Ｂと４１Ａ，４１Ｂ）がその巻線半径方向の位
置が逆に成るように転位させている。このように
すると素線Ａ，Ｂを転位するため複合線をほどく
個所が１個所ですみ作業が容易になるほか複合線
の持つ絶縁信頼性の低下を最小限に抑えることが
でき、その結果巻線全体としての絶縁信頼性が大
幅に向上する。しかも、素線Ａ，Ｂの転位が巻線
軸方向の中央に位置する部分で行われるため、巻
線軸方向の巻線もれ磁束が巻線の上、下端近傍で
素線半径方向に曲がる磁束成分が均等となり電流
バランスがとれる。

第４図は複合線１０４がそれぞれ絶縁被覆され
た３本の素線Ａ，Ｂ，Ｃを並べてそれらを一括絶
縁した構成で、第３図と同様に巻回したもので、
巻線軸方向中央に位置する複合線８Ａ，８Ｂ，８
Ｃと９Ａ，９Ｂ，９Ｃのセクシヨン間の渡り１０
５のところで図示にように素線ＡとＣを転位接続
したものである。なお、この実施例および第５
図、第６図に示す実施例はいずれも変圧器巻線全
体の巻線軸方向中央部の構成だけを図示してあ
る。

第５図は２本の素線Ａ，Ｂからなる複合線と同
じく２本の素線Ｃ，Ｄからなる複合線の２本の複
合線を用いて巻回するときの実施例を示す図で、
複合線６Ａ，６Ｂ、６Ｃ，６Ｄと７Ａ，７Ｂ，７
Ｃ，７ＤでそれぞれＡとＢ、ＣとＤの各素線を転
位接続しているものである。

第６図は第５図と同様２本の複合線を入組ませ
て巻回した場合の実施例で、並列の複合線を互い
に離して巻き、その間に１セクシヨン当りの巻回
数すなわち図に示す実施例では６巻回後の複合線
を交互に挿入して配設したものである。

以上の各実施例においては、いずれも１セクシ
ヨンあたりの巻回数が限定されるものではなくい
くらでもよい。また並列複合線数あるいは複合線
の構成素線数がもつと多い場合も同様主旨の巻線
構成ができる。

次に上記のように構成した本発明による変圧器
巻線の作用効果を説明する。

第３図を例にとれば、まず巻線半径方向に隣接
する複合線がお互いに大略１セクシヨンあたりの
巻回数に１巻回間の分担電圧を乗じた電圧差をも
つて配設されているので、第１図と全く同様に巻
回間の直列キヤパシタンスが大きく、したがつて
衝撃電圧に対する電位分布特性がよいことは明ら
かである。

次に、仮に２本の素線Ａ，Ｂをそれぞれ個別に
所要絶縁厚さだけ施して巻回する従来の巻線を考
えると、この素線２本分の半径方向の厚さとして
は、第７図ａに示すように2b＋4tとなる。

ここで、ｂは素線１本の厚さ、ｔは素線片側絶
縁厚さである。

これを複合線とし第７図ｂに示すように一括巻
回絶縁厚さをt₁、各素線絶縁厚さをt₂とすれば複
合線の厚さは2b＋4t₂＋2t₁となる。

電位分布特性は両者の場合とも殆ど同じである
から複合線の所要絶縁厚さt₁＋t₂はｔと同じであ
る。したがつて一巻回あたり2t₁だけ複合線の方
が薄くなる。t₂は同一電位の素線間絶縁に必要な
厚さでよいからこの差は極めて大きい。例えばｂ
＝３mm、t₁＝１mm、t₂＝0.4mm、ｔ＝1.4mmとすれ
ば、（2b＋4t）：（2b＋4t₂＋2t₁）＝11.6：9.6となり
約20％も巻線の占積率が向上することになる。

次に複合線の素線Ａ，Ｂ間の転位を行なわず半
径方向位置が常にＡは外側、Ｂが内側あるいはそ
の逆に配置されるとこの間の循環電流が流れ大き
なうず電流損が生ずるが、上記実施例のように巻
線軸方向の中央に位置する１組のセクシヨン間で
転位を行えば各素線の半径方向位置を占める割合
が均衡するので転位しない場合あるいは厚さ2b
の単一導体で巻回したときに較べてうず電流損を
厚さの自乗すなわち４分の１に低減できる。

第４図乃至第６図に示す実施例についても全く
同様のことがいえる。

しかも、素線Ａ，Ｂの転位が巻線軸方向の中央
に位置する部分で行われるため、巻線軸方向の巻
線もれ磁束が巻線の上、下端近傍で巻線半径方向
に曲がる磁束成分が均等となり電流バランスがと
れる。

以上のように本発明によれば絶縁被覆を施した
平角導体を少なくとも２本並べてそれらの外周を
一括して絶縁して複合線を構成し、この複合線を
円板状に巻回したものを１セクシヨンとし、この
複合線を用いて２セクシヨンを１組として複数組
積み重ね、各セクシヨンを直列接続して円板状巻
線を構成する際、各組のセクシヨン間で前記複合
線の巻線半径方向の位置を交互に入り組ませて巻
線半径方向に隣接する複合線間にほぼ１セクシヨ
ンあたりの巻回数に１巻回間の分担電圧を乗じた
電圧差を与えるようにした変圧器巻線において、
変圧器巻線全体として変圧器巻線が上下対称と成
るような巻線軸方向中央に位置する１組のセクシ
ヨン間で前記複合線をその少なくとも２本の平角
導体の巻線半径方向位置が転位するように接続し
たのでハイセルキヤツプ円板巻線の耐衝撃電圧特
性を損なうことなく、占積率がよく、かつ損失の
少ない絶縁信頼性の極めて高い変圧器巻線を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のハイセルキヤツプ円板巻線の巻
線断面を示す構成図、第２図は従来の変圧器巻線
の断面を示す構成図、第３図は本発明の一実施例
を示す構成図、第４図乃至第６図は本発明の他の
実施例を示す構成図、第７図ａ及びｂは従来の変
圧器巻線で使用される複合線と本発明の変圧器巻
線で使用される複合線の断面図である。 １０１……巻線を巻く絶縁筒、１０２……従来
の単一平角銅線の導体、１０３，１０４……平角
銅線２本あるいは３本からなる複合線、１０５，
１０６，１０７……セクシヨン間の導体の渡り部
分、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ……素線、Ｕ……巻線の線路
端子、S₁，S₂，S₃，S₄，S₅，S₆……セクシヨン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁被覆を施した平角導体を少なくとも２本
   並べてそれらの外周を一括して絶縁して複合線を
   構成し、この複合線を円板状に巻回したものを１
   セクシヨンとし、この複合線を用いて２セクシヨ
   ンを１組として複数組積み重ね、各セクシヨンを
   直列接続して円板状巻線を構成する際、各組のセ
   クシヨン間で前記複合線の巻線半径方向の位置を
   交互に入り組ませて巻線半径方向に隣接する複合
   線間にほぼ１セクシヨンあたりの巻回数に１巻回
   間の分担電圧を乗じた電圧差を与えるようにした
   変圧器巻線において、変圧器巻線全体として変圧
   器巻線が上下対称と成るような巻線軸方向中央に
   位置する１組のセクシヨン間で前記複合線をその
   少なくとも２本の平角導体の巻線半径方向位置が
   転位するように接続してなる変圧器巻線。