JPH06176936A - 静止誘導機器用巻線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷の変動などにより絶縁不具合を招くこと
がなく、しかも処理工程を容易とする。 【構成】 外周筒７等からなるケース内に導体１を巻回
した巻線を収納すると共にゲル状シリコーン５を充填す
る。ケースの外周部の一部に、巻線の軸方向の略全域に
わたってゲル状シリコーン５の膨脹吸収部９を設ける。
膨脹吸収部９に不活性ガスあるいは発泡フォームを充填
して、ゲル状シリコーンを常時加圧状態に保つこともで
きる。またケース内と連通する気体膨脹室を設け、この
気体膨脹室の内部にゲル状シリコーンを常時加圧状態に
保つ不活性ガスを充填することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変圧器などの静止誘導
機器用巻線に係り、特に難燃化、軽量・小形化を図った
静止誘導機器用巻線に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市部への電力需要の拡大に対応
して都市部に電力機器を設置することが多くなってき
た。この種の電力機器の内、ビルや地下街に設置される
機器、とりわけ変圧器のような大型機器には、難燃性，
安全性，環境調和性などが要求されている。

【０００３】また、都市部では地価が高く、搬入制限の
厳しい所に機器を設置するという性格上、機器の軽量・
小形化が最優先の課題である。その為、各種の不・難燃
性絶縁媒体の変圧器への適用研究がなされている。

【０００４】このような背景のもと、従来から、エポキ
シ樹脂で注型したモールド変圧器が多く用いられている
が、注型時の硬化反応により発生する熱収縮などでクラ
ック，ボイドなどの欠陥が形成され易く、場合によって
は高電圧下でコロナ放電が発生してついには絶縁破壊を
引き起こす可能性もあるため、現状では３３ｋＶが実用
上の限界と言われている。

【０００５】一方、シリコーン油などの難燃性油につい
ては、真空注油などによって容易に信頼性の高い絶縁性
能が得られるが、液体ゆえに引火点を有するため、モー
ルド変圧器に比べ防災上は劣るといわざるを得ない。

【０００６】そこで、モールド変圧器のような固体絶縁
機器の有する優れた難燃性、シリコーン油入変圧器のよ
うな液体絶縁機器の有する優れた絶縁性を兼ね備えた防
災形変圧器として液体と固体の中間的性状のゲル状絶縁
物を用いたものが期待されている。

【０００７】このような変圧器に関する提案としては、
比較的高電圧で小容量のものを対象とした特開昭５６−
１１８３１３号公報や特開平３−２５０７１４号公報に
記載されたものがある。

【０００８】すなわち、高圧巻線および低圧巻線を鉄心
の脚上に配置し、ケース内に収納した後、ゲル状シリコ
ーンを充填するものである。通常は、ゲル化前の低粘度
状態にて充填することにより、被充填物が複雑な形状で
あってもボイド欠陥が生じないようにしている。また、
ゲル化反応に発熱もなく、極めて柔軟性が高いのでクラ
ックなども生じない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を大容量、高電圧の電力用変圧器などに用いた
場合、次のような問題点が生じるおそれがある。

【００１０】（１）ゲル状シリコーンは気体透過性が大
きいため、負荷の変動などで巻線温度が急に上昇・下降
した場合などに、特に負圧部分において、吸収されてい
た空気などによってボイドを生じ易く、絶縁不具合を招
くおそれがある。

【００１１】（２）ゲル状シリコーンは熱膨脹率が大き
い（１００℃の上昇で５〜１０％体積膨脹する）ため、
周囲温度や負荷変動による巻線温度上昇の際に、各部に
充填されたゲルが体積膨脹・収縮し、負圧部分などで部
分的に巻線導体やケースから剥離して空隙を生じたり、
ゲル状シリコーン自身にクラックが生じて絶縁不具合を
招くおそれがある。

【００１２】これらの問題について、従来の静止誘導機
器用巻線の一実施例につき図５乃至図８を参照して説明
する。図６において、導体１は内周筒２の上に半径方向
スペーサ３および軸方向スペーサ４を介して巻回形成さ
れている。その後、図５に示すように底板６、外周筒７
およびカバー８を気密に取り付けて、ゲル状シリコーン
５をゲル化前の低粘度の状態で充填し、硬化（ゲル化）
させる。この際、外周筒７などからなるケースの上部に
所定の空間部を残してゲル状シリコーン５の膨脹吸収部
９としておく。

【００１３】このような構成において、負荷の変動など
で巻線温度が上昇した場合、図７に示すようにゲル状シ
リコーン５が膨脹し、ゲル特有の粘着性によって凸状液
面１３となる。しかる後、巻線温度が下降した場合、図
８に示すようにゲル状シリコーン５が収縮するが、ゲル
の粘着性のために初期の液面１２には戻らず、凹状液面
１４となる。この際、ケース下部にて部分的に負圧部分
が生じるため、ゲル状シリコーン５中に吸収されていた
空気やガスなどによってボイドを生じたり、また巻線導
体やケースから剥離して空隙１５を生じたり、ゲル状シ
リコーン５自身にクラック１５が生じるなどの不具合が
あった。ここで、巻線高さ（軸方向寸法）が大きい程ケ
ース下部には大きな負圧が作用することになるため、高
電圧・大容量の巻線ほど問題の発生が多くなる。

【００１４】このような不具合に対して、図９に示すよ
うにケースの上部，下部，外周部の一部あるいは全部に
発泡フォーム（たとえば２液混合において発泡反応しな
がら硬化する発泡シリコーンなど）などを注入し、ゲル
膨脹吸収部９を設けた構成が考えられる。しかしなが
ら、このような構成の場合、図示しない仮底板，仮外周
筒および仮カバーを用いて予めゲル状シリコーンを充
填、硬化（ゲル化）させる工程が必要であるため処理が
繁雑である等の問題点があった。

【００１５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、大容量，高電圧に適用した場合にも負荷の変動な
どにより絶縁不具合を招くことがなく、しかも処理工程
が容易な、ゲル状シリコーン充填変圧器などの静止誘導
機器用巻線を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の静止誘導機器用
巻線では、ケース内に巻線を収納すると共にゲル状シリ
コーンを充填した構成において、ケースの外周部の一部
に、巻線の軸方向の略全域にわたってゲル状シリコーン
の膨脹吸収部を設ける構成としたことを特徴とする。

【００１７】この場合、上記膨脹吸収部に不活性ガスあ
るいは発泡フォームを充填して、ゲル状シリコーンを常
時加圧状態に保つと共にゲル状シリコーンの膨脹を吸収
する手段を構成することもできる。またケース内と連通
する気体膨脹室を設け、この気体膨脹室の内部にゲル状
シリコーンを常時加圧状態に保つ不活性ガスを充填して
構成することもできる。

【００１８】

【作用】本発明の静止誘導機器用巻線によれば、 （１）負荷の変動などで巻線温度が急に上昇・下降した
場合でも、巻線の半径方向に均一にゲル状シリコーンが
膨脹収縮し、大きな負圧部分が生じない構成となってい
るので、吸収されていた空気などによってボイドを生じ
た場合でも、ボイドが絶縁上問題となる大きさに成長し
得ず、絶縁不具合を生じない。

【００１９】（２）周囲温度や負荷変動による巻線温度
上昇・下降の際に、各部に充填されたゲル状シリコーン
が体積膨脹・収縮した場合でも、同様に大きな負圧部分
が生じない構成となっているので、巻線導体やケースか
らの剥離による空隙を生じたり、ゲル状シリコーン自身
にクラックが生じることがなく、絶縁不具合を生じな
い。

【００２０】さらに上記膨脹吸収部に不活性ガスあるい
は発泡フォームを充填して、ゲル状シリコーンを常時加
圧状態に保つ構成とした場合には、ボイドなどが極小に
抑えられるので、特に高電圧の巻線などに対しても十分
な絶縁信頼性が得られる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の静止誘導機器用巻線の一実施
例につき図１及び図２を参照して説明する。なお、巻線
本体については、既に図６にて説明したと同様に、導体
１が内周筒２の上に半径方向スペーサ３および軸方向ス
ペーサ４を介して巻回形成されているものである。

【００２２】その後、図１に示すように底板６、外周筒
７およびカバー８を気密に取り付けて、横倒しの状態で
図中矢印のようにゲル状シリコーン５をゲル化前の低粘
度の状態で充填し、硬化（ゲル化）させ、その後側面カ
バー１０を取り付ける。この際、図２に示すように、外
周筒７の突出部に所定の空間部を残しゲル状シリコーン
５の膨脹吸収部９としている。

【００２３】このような構成であると、負荷の変動など
で巻線温度が急に上昇・下降した場合でも、巻線の半径
方向に一様に設けられたゲル状シリコーン５の膨脹吸収
部９により均一にゲル状シリコーン５が膨脹収縮し、大
きな負圧部分が生じない構成となっているので、吸収さ
れていた空気などによってボイドを生じた場合でも、ボ
イドが絶縁上問題となる大きさに成長し得ず、絶縁不具
合を生じない。

【００２４】また、周囲温度や負荷変動による巻線温度
上昇・下降の際に、各部に充填されたゲル状シリコーン
５が体積膨脹・収縮した場合でも、同様に大きな負圧部
分が生じない構成となっているので、巻線導体や外周筒
７などのケースからの剥離による空隙を生じたり、ゲル
状シリコーン５自身にクラックが生じることがなく、絶
縁不具合を生じない。

【００２５】なお、一旦硬化（ゲル化）した後は、この
巻線を通常のように垂直に立てて使用しても、ゲル状シ
リコーン５の形状維持性によって何等支障なく運転でき
ることは言うまでもない。

【００２６】また、本実施例では、後から取り付ける側
面カバー部１０から巻線の巻き始め部、巻き終り部を引
き出せるので、ゲル状シリコーン５を充填する際に引き
出し部のシール処理をする必要がなく、工作性にも優れ
ている。

【００２７】図３では、外周筒７に複数の突出部を設
け、上記と同様に横倒しの状態で図中矢印からゲル状シ
リコーン５をゲル化前の低粘度の状態で充填し、硬化
（ゲル化）させ、その後、側面カバー１０および凹状側
面カバー１１を取り付けて、複数のゲル状シリコーン５
の膨脹吸収部９を形成している。本実施例によれば、さ
らにゲル状シリコーン５の膨脹収縮を均一化し、変位を
縮小化できるので、膨脹・収縮時の圧力がより均一にな
り、信頼性の高い巻線が得られる。

【００２８】また、上記図２および図４の実施例におい
て、膨脹吸収部９に不活性ガスあるいは発泡フォームを
充填して、ゲル状シリコーン５を常時加圧状態に保つ構
成とした場合には、周囲温度や負荷変動による巻線温度
上昇・下降によって各部に充填されたゲル状シリコーン
５が体積膨脹・収縮した場合も、ゲル状シリコーン５に
は導体に密着するような力が作用するため、ボイドなど
が極小に抑えられるので、特に高電圧の巻線などに対し
ても十分な絶縁信頼性か得られる。

【００２９】また、ケース内とパイプなどで連通する図
示しない外部の気体膨脹室を設け、この気体膨脹室の内
部にゲル状シリコーンを常時加圧状態に保つ不活性ガス
を充填して構成すれば、巻線部の容積を最少限にしなが
ら、巻線温度変化に対する内圧変化を所定の範囲におさ
えることがより一層容易となる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の静止誘導機器用巻線は、ケース内に巻線を収縮すると
共にゲル状シリコーンを充填した構成において、ケース
の外周部の一部に、巻線軸方向の略全域にわたってゲル
状シリコーンの膨脹吸収部を設ける構成としたので、大
容量，高電圧に適用した場合にも負荷の変動などにより
絶縁不具合を招くことのない、難燃性で信頼性の高い静
止誘導機器用巻線を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静止誘導機器用巻線の一実施例を示す
分解斜視図

【図２】図１に示す静止誘導機器用巻線の一部断面斜視
図

【図３】本発明の静止誘導機器用巻線の他の実施例を示
す分解斜視図

【図４】図３に示す静止誘導機器用巻線の一部断面斜視
図

【図５】従来の静止誘導機器用巻線の一例を示す一部断
面斜視図

【図６】静止誘導機器用巻線の本体を示す構成概念図

【図７】従来の静止誘導機器用巻線におけるゲル状シリ
コーンの挙動を示す概念断面図

【図８】図７の静止誘導機器用巻線におけるゲル状シリ
コーンの他の挙動を示す概念断面図

【図９】従来の静止誘導機器用巻線の他の例を示す一部
断面斜視図

【符号の説明】

１は導体、２は内周筒、３は半径方向スペーサ、４は軸
方向スペーサ、５はゲル状シリコーン、６は底板、７は
外周筒、８はカバー、９は膨脹吸収部、１０は側面カバ
ー、１１は側面凹状カバーを示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に巻線を収納すると共にゲル状
   シリコーンを充填したものにおいて、前記ケース外周部
   の少くとも一部に、巻線の軸方向の略全域にわたって、
   前記ゲル状シリコーンの膨脹を吸収する手段を設けたこ
   とを特徴とする静止誘導機器用巻線。
2. 【請求項２】 不活性ガスまたは発泡フォームを充填し
   て、ゲル状シリコーンを常時加圧状態に保つと共に、ゲ
   ル状シリコーンの膨脹を吸収する手段を構成したことを
   特徴とする請求項１記載の静止誘導機器用巻線。
3. 【請求項３】 巻線軸方向の略全域にわたって空間を設
   け、この空間と連通する気体膨脹室を設け、この気体膨
   脹室の内部に、前記ゲル状シリコーンを常時加圧状態に
   保つ不活性ガスを充填したことを特徴とする請求項１記
   載の静止誘導機器用巻線。