JPH0945548A

JPH0945548A - 静止電気機器

Info

Publication number: JPH0945548A
Application number: JP19744795A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Inui; 昭文乾; Shin Yamada; 慎山田; Tsuneji Teranishi; 常治寺西; Yasuaki Ishioka; 康昭石岡; Yoshiyuki Inoue; 良之井上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的強度及び絶縁性能に優れた静止電気機器
を提供すること。【解決手段】鉄心の回りに複数個の巻線を巻装した機器
本体の内部にガス絶縁媒体を封入してなる静止誘導電気
機器において、巻線を軸方向に支持又は保持する支持絶
縁物もしくは鉄心と巻線の間、あるいは巻線相互間の間
隙を径方向に保持する間隔片の一部に耐熱特性を有する
合成樹脂を含浸したハニカム構造を有する絶縁物を用い
ているので、、ハニカムを形成する絶縁物には絶縁物の
耐熱温度以上の熱を加えても劣化あるいは損傷すること
なく、さらに樹脂が硬化した後のハニカム構造を有する
絶縁物の耐熱温度は含浸前の絶縁物の耐熱温度より高
く、かつ高温での圧縮力等の機械的強度も優れた間隔片
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は変圧器や開閉装置な
どの静止電気機器の内部構成物を支持又は保持する構成
部材の絶縁強度と機械的強度を向上させた静止電気機器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、静止電気機器、例えば変圧器の高
・低圧巻線間の絶縁構造としては、巻線間のギャップを
絶縁筒で分割し、そのギャップ寸法を保つために絶縁筒
の間に間隔片を全周に等配に分布させて配置するのが一
般的であった。

【０００３】図４は、従来の内鉄形変圧器の円板巻線に
おける水平断面の一部を示した図である。すなわち、低
圧巻線１の外側には第１絶縁筒３が配設されており、一
方、高圧巻線２の内側には第２絶縁筒４が配設されてい
る。低圧巻線１と第１絶縁筒３の間及び高圧巻線２と第
２絶縁筒４の間には、それぞれスペーサ５が円周に等配
に設置されている。このスペーサ５は、第２の絶縁筒４
に取り付けられたレール６に嵌合され、このレール６の
外側に高圧巻線２が巻回されている。さらに、第１絶縁
筒３と第２絶縁筒４との間には、両者間の間隙を保ち、
かつ高・低圧巻線間の半径方向の力を受けるための間隔
片７が配設されている。

【０００４】また、スペーサ５及び間隔片７によって形
成される第１の絶縁筒３及び第２の絶縁筒４と巻線内外
周面との間の空間には、絶縁媒体でかつ冷却媒体となる
変圧器油あるいはＳＦ₆ガスが流れている。

【０００５】図５は、図４の内鉄形変圧器の軸方向断面
の一部を示した図である。すなわち、低圧巻線１と高圧
巻線２とが主脚鉄心８の回りに同心円状に配置され、そ
れぞれの巻線はヨーク鉄心９などの接地絶縁物に対し固
体絶縁物からなる締め付けリング１０及び支持絶縁物１
１により軸方向に支持されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、巻線間、巻
線と鉄心間、巻線の軸方向端部と上下部ヨーク鉄心ある
いはタンクなどの接地物との間の絶縁媒体（例えば、変
圧器油やＳＦ₆ガス）に加わる電界は、巻線間あるいは
巻線と接地物間に加わる電圧を間隙長で除することによ
りほぼ得られる。しかし、間隔片が設置された部分で
は、高・低圧巻線の導体間が完全に絶縁筒と間隔片で詰
まっており、変圧器油やＳＦ₆ガスなどの絶縁媒体は存
在しないので、これらに加わる電界を考える必要はな
い。

【０００７】しかし、一般に、間隔片の端面は直線にな
っているのに対し、巻線や絶縁筒は円形になっているた
め、絶縁筒と間隔片との間に微小なギャップが生じるの
を避けるのは困難である。この場合、間隔片の誘電率は
変圧器油やＳＦ₆ガスなどの誘電率に比べて高いため、
誘電率に逆比例した高い電界が上記の微小ギャップに存
在する変圧器油やＳＦ₆ガスに加わることになる。

【０００８】一方、変圧器油やＳＦ₆ガスの絶縁強度
は、一般に、固体絶縁材料で構成された間隔片よりも低
いため、間隔片の設置された部分にできる微小ギャップ
が絶縁上の弱点となって、巻線間全体の絶縁強度を決め
ることになる。これと同様のことは巻線と鉄心などの接
地物の間にも言えることになる。

【０００９】このような間隔片部分にできる微小ギャッ
プ中の変圧器油やＳＦ₆ガスなどの絶縁媒体に加わる電
界を下げるためには、間隔片の誘電率を小さくすること
が有効である。このような観点から間隔片を中空パイプ
によって構成する方法（特開平５−２９１０５５号公報
参照）、間隔片をハニカム材で構成する方法（特願平５
−５５３１０号公報参照）が提案されている。また、シ
ート巻線変圧器において、巻線を軸方向に支持する巻線
支持ピースを中空状パイプの集合体で形成することによ
り絶縁強度を高める方法（実開平５−７６０１８号公報
参照）が提案されている。

【００１０】しかしながら、上述したようなハニカム材
料や中空パイプなどの中空材料を変圧器の構成絶縁物と
して用いた場合、機械的強度は固体絶縁物に比べて劣る
ことから、これら中空材料を用いて間隔片を構成した場
合は、特に巻線の短絡機械力など、巻線の径方向にかか
る力に対して機械的弱点となっていた。また、これら中
空材料を支持絶縁物として用いた場合は、巻線の上下締
め付け力に対して十分な機械力を有しているとは言えな
かった。

【００１１】このため、上述したようなハニカム材を用
いる場合、ハニカム材にフェノール樹脂を含浸させたハ
ニカム材が市販されており、これを用いることも考えら
れる。フェノール樹脂を含浸させたハニカム材は主に建
築材料等の構造物に用いられているが、これを変圧器の
構成絶縁物として用いるには、機械力特に圧縮力が充分
であるとは言えない。特に、高温での機械力が大幅に低
下するため、局部的にしろ１００℃近い温度となる変圧
器構成絶縁物への適用は無理であった。

【００１２】また、フェノール樹脂は高温で分解ガスが
発生するため変圧器の運転時のみならず組立て処理時、
特に絶縁物の乾燥時においても温度を高めて使用するこ
とができないという難点があった。

【００１３】本発明は上述したような従来技術の問題点
を解決するためになされたもので、その目的は、機械的
強度及び絶縁性能に優れた静止電気機器を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１は、鉄心の回りに複数個の巻線を
巻装した機器本体の内部にガス絶縁媒体を封入してなる
静止誘導電気機器において、前記巻線を軸方向に支持又
は保持する支持絶縁物もしくは鉄心と巻線の間、あるい
は巻線相互間の間隙を径方向に保持する間隔片の一部に
耐熱特性を有する合成樹脂を含浸したハニカム構造を有
する絶縁物を用いたことを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項２は、請求項１記載の静止
誘導電気機器において、ハニカム構造を有する絶縁物に
含浸する合成樹脂が、ハニカム構造を有する絶縁物を適
用する部位の最高温度より高いガラス転移温度を有する
熱硬化性樹脂であることを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項３は、機器本体の内部にガ
ス絶縁媒体を封入してなる静止誘導電気機器において、
前記機器本体内部の構成絶縁物の一部を耐熱特性を有す
る合成樹脂を含浸したハニカム構造を有する絶縁物と
し、この絶縁物のセル内に前記絶縁性媒体が流入可能と
なるように、前記ハニカムを構成する素材もしくはハニ
カム構造を有する絶縁物に接触する部材に空隙を有した
絶縁物を用いたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態である静止電
気機器を図を参照して説明する。図１は本発明に係る絶
縁物を間隔片に用いた場合の斜視図（請求項１及び請求
項２対応）である。

【００１８】同図に示すように、間隔片は一定の幅Ｗと
ハニカムセル柱（ハニカムの厚さ）Ｔを持つ長さＬの長
尺のハニカム構造からなる絶縁物２０で構成されてい
る。ハニカム構造からなる絶縁物２０はエポキシ樹脂等
の耐熱特性を有する熱硬化性樹脂である合成樹脂を含浸
している。ハニカム絶縁物に合成樹脂を含浸する際は、
ハニカム絶縁物を予め充分乾燥させて水分を除去した
後、合成樹脂を含浸させ、加熱硬化する。この含浸、硬
化工程にあたっては気泡等が残らないように、例えば真
空状態で含浸するなどの方法を用いるとよい。

【００１９】このようにして製作された間隔片は、ハニ
カムを構成する絶縁物であり、エポキシ樹脂等の耐熱特
性の優れた熱硬化性樹脂が含浸されるため、ハニカム絶
縁物の耐熱特性を有する熱硬化性樹脂が含浸されるた
め、ハニカム絶縁物の耐熱特性が向上し温度が高くなる
部分に用いても分解ガス等が発生することもなく熱的信
頼性が向上する。また、合成樹脂としてはハニカム構造
を適用する部位の最高温度より高い温度のガラス転移温
度を有する熱硬化性樹脂を用いると、ハニカムを形成す
る絶縁物に上記樹脂を含浸したのち熱硬化させるため、
ハニカムを形成する絶縁物には絶縁物の耐熱温度以上の
熱を加えても劣化あるいは損傷することなく、さらに樹
脂が硬化したのちのハニカム構造を有する絶縁物の耐熱
温度は含浸前の絶縁物の耐熱温度より高く、かつ高温で
の圧縮力等の機械的強度も優れた間隔片を得ることがで
きる。

【００２０】さらに、この間隔片は絶縁信頼性の高いハ
ニカム構造からなる絶縁物によって構成され、間隔片の
誘電率が静止電気機器の絶縁媒体の誘電率とほぼ等しく
なるので、特に間隔片部分での誘電率の違いから生じる
誘電率の小さい液体や気体からなる絶縁媒体部分の間隙
への電界集中が抑制され、絶縁信頼性が大幅に向上す
る。

【００２１】図２は本発明に係る絶縁物を内鉄形変圧器
の支持絶縁物に用いた場合の断面図（請求項１対応）で
ある。同図において、鉄心８の周りに巻回した低圧巻線
１と高圧巻線２の間には絶縁間隔を維持するために図１
に示す間隔片が配置されている。この間隔片には上記し
た耐熱特性を有する合成樹脂を含浸させたハニカム構成
の絶縁物が用いられている。また低圧巻線１や高圧巻線
２を軸方向に支持するためにハニカム構造を有する絶縁
物に耐熱特性の優れた合成樹脂を含浸させた支持絶縁物
２１を用いる。このような支持絶縁物２１を用いた静止
電気機器は、機械的強度、特に高温での機械的強度に優
れ、また絶縁性能にも優れている。

【００２２】このように、巻線を軸方向に支持又は保持
する構成絶縁物もしくは、鉄心と巻線の間あるいは巻線
相互間の間隙を径方向に保持する構成絶縁物の一部をハ
ニカム構造を有する絶縁物に合成樹脂を含浸した絶縁物
を用いるように構成したので、機械的強度が高まり、軸
方向，径方向に加わる機械力に対し、充分な強度を持っ
て保持でき、かつハニカム構造を有する絶縁物の誘電率
がほぼ絶縁媒体の誘電率と等しくなり、絶縁媒体や導体
への電界集中が抑制される。

【００２３】図３は本発明に係る絶縁物を間隔片に用い
た場合の他の斜視図（請求項３対応）である。同図に示
すように、間隔片または支持絶縁物は、空隙２２を有し
た固体絶縁物２３を用いるか、あるいはハニカム構造を
持つ絶縁物２０とそれに接する固体絶縁物２３との間に
絶縁媒体の透過性が良好な絶縁物２４を介在させて構成
する。このような間隔片または支持絶縁物を絶縁油やＳ
Ｆ₆ガスを絶縁冷媒とする静止電気機器に用いると、ハ
ニカムを構成するセル内に絶縁媒体が容易に流入するこ
とができる。その結果、間隔片や支持絶縁物を構成する
ハニカム絶縁物の内部に空気等のボイドが残ったり、真
空状態の箇所が残ることはなくなるので、ハニカムの空
隙は絶縁油やＳＦ₆ガス等の絶縁媒体により容易に置換
される。従って、絶縁上の弱点となることなく間隔片や
支持絶縁物のような構成絶縁物に用いることができ、絶
縁信頼性と共に機械的強度を高めることができる。

【００２４】さらに、本発明に係る構成絶縁物は、変圧
器のように巻線を有する機器に限らず、絶縁母線や開閉
装置等の支持絶縁物のような構成絶縁物にも適用するこ
とができ、上記実施例と同様に絶縁信頼性、熱的及び機
械的信頼性を高めることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば機
器本体内部の構成絶縁物の一部に耐熱特性を有する合成
樹脂を含浸したハニカム構造の絶縁物を用いることによ
り、機械的強度、特に高温での機械的強度に優れ、また
絶縁性能にも優れた静止電気機器を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る間隔片の斜視図。

【図２】本発明に係る支持絶縁物の軸方向断面図。

【図３】本発明に係る他の間隔片の斜視図。

【図４】従来の静止誘導電気機器の巻線間の一部を示す
水平断面図。

【図５】図４の軸方向の一部を示す断面図。

【符号の説明】

１…低圧巻線、２…高圧巻線、３…第１の絶縁筒、４…
第２の絶縁筒、５…スペーサ、６…レール、７…間隔
片、８…主脚鉄心、９…ヨーク鉄心、１０…リング、１
１…支持絶縁物、２０…ハニカム構造からなる絶縁物、
２１…ハニカム構造からなる支持絶縁物、２２…空隙、
２３…固体絶縁物、２４…絶縁媒体の透過性が良好な絶
縁物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石岡康昭神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者井上良之神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄心の回りに複数個の巻線を巻装した機
器本体の内部にガス絶縁媒体を封入してなる静止誘導電
気機器において、前記巻線を軸方向に支持又は保持する
支持絶縁物もしくは鉄心と巻線の間、あるいは巻線相互
間の間隙を径方向に保持する間隔片の一部に耐熱特性を
有する合成樹脂を含浸したハニカム構造を有する絶縁物
を用いたことを特徴とする静止誘導電気機器。
【請求項２】請求項１記載の静止誘導電気機器におい
て、ハニカム構造を有する絶縁物に含浸する合成樹脂
が、ハニカム構造を有する絶縁物を適用する部位の最高
温度より高いガラス転移温度を有する熱硬化性樹脂であ
ることを特徴とする静止誘導電気機器。
【請求項３】機器本体の内部にガス絶縁媒体を封入し
てなる静止誘導電気機器において、前記機器本体内部の
構成絶縁物の一部を耐熱特性を有する合成樹脂を含浸し
たハニカム構造を有する絶縁物とし、この絶縁物のセル
内に前記絶縁性媒体が流入可能となるように、前記ハニ
カムを構成する素材もしくはハニカム構造を有する絶縁
物に接触する部材に空隙を有した絶縁物を用いたことを
特徴とする静止誘導電気機器。