JPS58127544A - 回転電機用変流器取付け装置 - 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】 本発明は、回転電機への変流器の取付けに関し、さらに
詳細には、タービン発電機のリード線ボックスへの無線
周波変流器の取付けに関する。

タービン発電機の動作は、種々の型の故障により悪い影
響を受ける。か＼る故障のひとつに、発電機の高電圧ス
テータ巻線導体のより線相互間、あるいは破損したより
線の隣接端部間の電気アークにより起るものがある。大
型発電機のステータ巻線は、比較的重い高電圧絶縁物内
に封じこまれ適当に相互接続されたより合わせた導体に
より構成される。アーク故障は、導体の１または２以上
の素線、あるいは導体間の接続部の破損、若しくは隣接
するより線間の局部的な絶縁故障により起る。この種の
故障が起ると、より線間あるいはより線の端部間に断続
的あるいは継続的にアークが生じて接地絶縁物が加熱さ
れ、最終的には絶縁破壊が起きて重大な電気的故障を招
来することがある。したがって、重大な損害が生じる前
の早い時期にか＼る故障の発生を検知して回避動作がと
れるようにすることが望まれる。アーク故障の早期検知
のためのか＼る技術は、米国特許第４　、１５６．８４
６に開示される。この方法は、アークが生じると発電機
巻線の中性リード線に流れる高周波電流を検知して、タ
ービン発電機のアーク故障を検知する。

この型のアークが発生しているかどうかの検知は、高周
波の中性電流が電流通路の共振特性に起因する特徴的な
周波数分布をもつかどうかを観察することにより可能で
ある。実際には高周波変流器を中性接地リード線の、通
常発電機の中性接地リード線が中性変流器と接続される
点に接続することにより無線周波電流を監視する。

変流器は、高電圧による危険が存在するため、中性リー
ド線に正しく取付ける必要がある。発電機の通常動作特
発電機の中性リード線の電圧は大地電位に非常に近い。

しかしながら、中性リード線を流れる第３高周波電流に
より、中性変流器の高電圧側には’−’　３００ポル）
ＡＣの電位が存在する。また、発電機の故障時、中性電
圧は発電機の動作電圧に近い値になり、過渡電圧はそれ
よりも高い値になる可能性がある。発電機の中性リード
線の電位の正確な大きさは、多くの要因により異なる。

しかしながら、変流器を取付けることによって、発電機
の接地保護装置の性能を劣化するようなことがあっては
ならない。高周波変流器の外側ケースは、接続同軸ケー
ブル及び無線周波モニターを介して大地電位にあるため
、適当な絶縁を施こして発電機の中性接地保護装置と変
流器の間で電気ショートを防止する必要がある。

無線周波変流器を必要な絶縁を施こしながら接続する、
現在用いられている方法は、発電機の動作電圧により異
なるが、必要とされる最小数の層の半分重ね合わせたシ
リコンゴムテープを中性リード線に手で巻くことである
。この絶縁物は、変流器のケースと中性リード線の間ｌ
こ電気ショートが発生するのを防止する。典型的には、
中性リードの直径が変流器の内径に等しい大きさになる
まで層の数を必要とされる最小数以上に増やすことが行
なわれる。中性リード線の種類によっては、直径が変流
器の内径よりもわずかに小さいため、テープを巻回して
必要な最小数の層にすることができない場合がある。

さらに、中性リード線は変流器の内径よりも実際に大き
い場合があり、この場合、必要な絶縁を確保しようとす
ると中性接地回路を大きく変形する必要がある。

さらに、中性リード線は高レベルの振動を受けるため変
流器を中性リード線に固着するよう注意する必要があり
、もし中性リード線と変流器が相対的な変位を生じると
、中性リード線と変流器の間の絶縁特性が低下し電気シ
ョートの可能性が出てくる。

本発明の一実施例によると、回転電機のための変流器取
付は装置は、両端間を電気的接続すべく第１の導体を収
容する円筒状貫通孔を設けた第１の剛性絶縁部材を有し
、前記ｆｓ１剛性絶縁部材の一部は変流器の内径内には
め込める形状を持ち、第２の剛性絶縁部材が前記変流器
の外径を囲繞する形状を持ち、前記第１及び第２の部材
は前記変流器を収容するための内部環状空間を形成し、
さらに前記変流器を密封するよう前記第１及び第２の部
材を接続する手段と、前記変流器と外部の装置との電気
的接続を可能にする手段を具備して成る。

取付は装置は、変流器の位置を機械的に定め変流器のケ
ースを異なる電位にある周囲の物体から電気的に絶縁す
る。該装置は発電機のリード線ボックスに取付は可能で
あり、上述したような絶縁テープを中性リード線に巻回
する手間が省ける。さらに、変流器の振動に起因する摩
損の問題が解消し、中性接地ケーブルの直径の大きさに
関係なく無線周波変流器を使用出来る。

変流器と中性リード線あるいは大地電位より高い電位に
ある他の導電性物体との間を最小点弧距離以上に保つこ
とは、変流器を完全に絶縁的に密封す乞ため重要でなく
なる。

変流器°取付けに付随する上述の電気的、機械的問題を
解決するだけでなく、本発明によると、変流器を、高い
アーク検知感度が得られる、発電機のリード線ボックス
内部の位置に設置することが出来る。無線周波信号の減
衰を測定した結果、ステータ巻線は相の頂部から中性母
線にかけて７ｄＢの無線周波信号の減衰を示すことが判
明している。さらに、発電機の中性接地回路により、は
ｙｌｌｄＢの減衰が起こることがわかっている。中性接
地リード線により起こるこの減衰は、その分流キャパシ
タンスによるものであり、変流器の位置を発電機の近労
に移すと高いアーク検知感度が得られる。その理由は、
中性接地リード線の分流キャパシタンスにより減衰が起
こる。前に無線周波信号を測定するからである。

本発明の一実施例によると、変流器は発電機の中性リー
ド母線とリード線ボックスの壁の間において、発電機の
リード線ボックス内部にはめ込むように設計されている
。その寸法は、事実上任意の大きさのダービン発電機に
合うよう容易に変更出来、その主要部分はガラス・エポ
キシのような高い機械的強度と良好な絶縁特性を持つ適
当な剛性絶縁材料により形成する。

本発明は、導体を流れる高周波電流の検知に関し、さら
に、回転電機内の電気アーク発生を示す無線周波信号検
知のため無線周波変流器を中性リード線の周りに取付け
る技術に関する。

第１図は、変流器１０をタービン発電機の中性リード線
１２のまわりに取付ける方法を示す。実際の例により異
なることがあるが、一般的には中性リード線１２はリー
ド線ボックス１６に接続したブッシング構造１４から延
びる。中性リード線１２は、中性接地装置１８の方に延
びる。

変流器は通常、発電装置の中性接地装置１８の近労に配
設される。変流器１０を中性リード１２から絶縁するた
めに、リード線は変流器１０のケースの両側において、
必要とされる最小点弧距離Ｘ、中性リード線をカバーす
るに充分な長さだけ絶縁テープ２０を巻きつけられる。

こ、の最小点弧距離Ｘは、中性リード線１２の想定電圧
の関数であり、代表的には１１インチに等しい。絶縁テ
ープ２０は、中性リード線のまわりに変流器１０の内径
内にちょうどはまり込むような直径にまで巻かれる。こ
の絶縁テープはさらに、変流器用の支持体２２を形成す
るよう巻かれる。

また、第１図に示すように、無線周波モニター２４は、
同軸ケーブル２６により変流器用に接続される。ケーブ
ル２６は変流器と同様本質的に大地電位にあるため、図
示のとと（最小の点弧距離を維持するように取付ける必
要がある。

機能的には有効であるが、第１図に示す構成にはいくつ
かの問題がある。テープ２０及び２２と変流器１０の間
に適当な絶縁を与え、テープ２０の部分を機械的にはめ
込めるようにするため中性リード線に手でテープを巻く
必要がある。そうしなければ、装置全体の振動により変
流器１０がテープ２０の特性を劣化させ、変流器１０と
中性リード線１２かショートすることになる。さらに、
中性リード線１２の直径が大きすぎて変流器１０の内径
表面にはめ込むには必要な量の絶縁テープを巻けない場
合がある。この場合、中性接地回路を大きく変形する必
要がある。

第２図に示す本発明の実施例によれば、上述の問題が解
消する。取付は装置２８は、一般的に円筒状の第１の剛
性絶縁部材３０より成り、その絶縁部材は中央貫通孔３
２を有する。この部材の部分６４は、変流器１０の内径
表面内にはまり込む形状に作る。取付は装置２８の他の
部分である第２の剛性絶縁部材３６は、一般的に円筒状
であり、変流器１０の外径表面のまわりにはまり合うよ
うに形成する。これら第１及び第２の部材３０及び３６
の間には、第６の剛性絶縁体６８を配設する。

この第３の部材３８を設けた主な目的は、第１及び第２
の部材の間に剛性的一体関係を維持すると同時に、変流
器１０と中性リード母線４０のような高電圧導体との間
に電気的絶縁関係を持たせるためである。第２図及び上
述の説明から明らかなように、この第３の剛性部材３８
は、第１と第２の部材の間にはまり込むように形成した
環状平板部材として示されているが、他の適当な形状の
ものを用いてもよい。

第４の耐性部材４２は、取付は装置２８のもう一方の軸
方向端部を絶縁し、かつ装置２８を貫通するリード線ボ
ックスの壁４４番こ該装置２８を取付ける手段を構成す
る。

変流器１０と外部導体との間の電気的接続を可能にする
手段を設ける。！Ｊ２図では、この手段は同軸ケーブル
２６が貫通する半径方向の孔４６である。

第２図及び上述の説明かられかるように、本発明の装置
は変流器の周囲に電気的絶縁を施し、かつ変流器を機械
的に支持する。また、本発明の装置は発電機リード線ボ
ックスの壁４４の孔にはめ込むように形成され、第４の
剛性部材４２とリード線ボックス壁４４を貫通する複数
のボルトのような適当な手段によりそのリード線ボック
スに取付は可能である。

孔３２は、内側端部５０と外側端部５２を有する導体４
２．′を収容するよう形成する。内側端部５０は、ボル
ト５４のような適当な手段により中性母線４０に剛性的
に取付けることができ、外側端部５２は取付は装置２８
及びリード線ボックス壁４４を貫通して中性接地装置（
第１図の１８で示す手段）へ接続される。この導体４９
は、取付は装置２８の常設部分であってもよいし、取付
は時に組み込まれる部品であってもよい。しかしながら
、孔３２と環状空洞５６は、孔３２を貫通する導体４９
が環状空洞５６の中央を直接通過するよう同軸関係位置
にあることに注意されたい。空洞５６は変流器１゜を収
容してその位置を剛性的に決めるため、孔３２を貫通す
る導体４９は変流器の＝次巻線となり、導体４９を流れ
る無線周波信号を変流器１ｏにより監視する。もちろん
、同軸ケーブル２６は適当な無線周波モニター（第１図
において参照数字２４で示すが第２図には図示せず）に
接続する。

第３図は、取付は装置２８を一部断面概略図で示す。剛
性構造は、環状空洞５６を有し、その空洞は第２の剛性
絶縁部材３６と、該装置の一部で変流器の内径内にはめ
込むように形成した部分６４との間に形成される。第３
図には変流器は図示しないが、第１及び第２図では参照
数字１ｏで示した環状空洞５６は、変流器を収容し剛性
的に支持するような形状を有する。第３図において第４
の剛性絶縁部材４２に、導体４９が通過できる孔６０が
設けられていることがわかる。この孔６０は、導体４９
が環状空洞を通過してその内側端部５０に接続した電気
導体と外側端部５２に接続した電気導体との間を電気的
接続することができるよう、孔３２と心合関係にある必
要がある。上述の説明かられかるように、これらの電気
導体は中性母線（第２図で４０）と中性接地装置（１１
１図で１８）である。

取付は装置２８の各部分は、変流器を機械的に支持しそ
れに電気的絶縁を施す、各部分の正確な形状は、それら
が協働して変流器を絶縁的に密封しそれを機械的に支持
できる限りそれほど重要ではない。もうひとつ重要なこ
とは、環状空洞５６内の変流器と取付は装置２８の外部
にある導体との間の電気的接続を行なう手段である。

第２の剛性部材３６に設けた半径方向の孔４６が、第６
図の例においてこの機能を果たす。しかしなから、本発
明はそれに限定されるものでなく他の適当な手段が考え
られる。

！Ｊ４の部材４２は、環状空洞５６内へ変流器を取付け
て後エポキシを使用するなどして、あるいは他の適当な
方法により、装置２８の他の部分に物理的に取付けるこ
とができる。装置２８はそのあと、リード線ボックス壁
の孔に通して取付けることができる。その孔は第２の部
材３６の外径よりは大きいが、ｇＪ４の部材４２の外径
よりは小　゛さい。かくして、取付は装置２８は、リー
ド線ボックス壁へ第４の部材４２を固着するか、あるい
はもし導体４９が孔６２内に剛性的に取付けられている
場合は、導体４９の内側端部５０を中性母線４０に接続
するとき該装置２８に中性母線方向の内方に向かう力を
加えることによって、しかるべき位置に取付けることが
できる。

本発明の重要な特徴は、変流器が電気的に絶縁関係で密
封され−ること、変流器か剛性的に支持されること、導
体（第２図及び６図で４９）が変流器の内径内をそれか
ら適当に絶縁されなから貫通する構造を有することがあ
げられる。

ｇＪ４図は、発電機め中性母線の近労に無線周波変流器
を取付けることで感度上の利点が得られることを示す。

前述したよう番と、現在用いられている無線周波モニタ
ー装置は、変流器１０′を中性リード線のまわりで中性
接地変圧器６４の近労に取付けるよう構成されている。

この位置だと、変流器１σと同軸ケーブル％′を分布容
量６６の中性接地リード線よりさらに先に取付けること
になり、無線周波信号は有害な電気アークが起る領域（
すなわち相Ａ、ＢあるいはＣ）から変流器１０′の方に
流れるにつれて減衰する。

しかしながら、本発明によれば、変流器１０及び同軸ケ
ーブル２６は中性母線４０の近労においてアークが起る
可能性のある領域（すなわち相ＡＢあるいはＣ）と中性
接地リード線１２の信号減衰分布容置６６との間に設置
することを可能にする。この位置では、無線周波数モニ
ター２４はより高い感度の信号を受けて、回転電機の相
間の電気ア７りを早期に検知できる。

この変流器の取付は位置の変更は、本発明の電気的絶縁
及び機械的支持特性により可能である。変流器は中性リ
ード線の近労に設置することが出来、この際前述した１
１インチの点弧距離を確保したり、あるいは中性リード
線のまわりに必要な誘電特性を得べく絶縁テープを必要
な厚さに巻回（場合によっては中性リード線と変流器の
内径等の相体的な寸法によりこの条件を満たすことが困
難である）したりするような心配が不要である。

本発明の取付は装置は、回転電機の中性リード線への無
線周波変流器の取付けを単純化し、かつ、中性リード線
の分布容量に起因する無線周波信号の減衰を最小にして
無線周波信号の感度を増加するよう変流器を回転電機の
中性母線の近労に物理的に位置させることが可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は発電機の中性リード線への無線周波変流器の取
付けを説明する図：第２図は中性リード母線とリード線
ボックス壁の間に取付けた本発明の一実施例を示す図：
第６図は本発明の装置の詳細な構造を示す図：第４図は
中性リ−ド接地回路を示し、本発明装置の取付は位置を
従来装置の取付は位置と比較した図である。 １０・・・変流器、１２・・・中性リード線、１４−・
・ブッシング構造、１６・・・リード線ボックス、１８
・・・中性接地装置、２０・・・絶縁テープ、２４・・
・無線周波モニター、２６・・・同軸ケーブル、３０・
・・第１の剛性絶縁部材、３６・・・第２の剛性絶縁部
材、６８・・・第６の剛性絶縁部材、４０・・・中性リ
ード母線、４２・・・第４の剛性部材、６６・・・分布
容量。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　両端間を電気的接続すべく第１の導体を収容する
   円筒状貫通孔を設けた第１の剛性絶縁部材を有し、前記
   第１剛性絶縁部材の一部は変流器の内径内にはめ込める
   形状をもち、ｆｓ２の剛性絶縁部材が前記変流器の外形
   を囲繞する形状をもち、前記第１及び第２の部材は前記
   変流器を収容するための内部環状空間を形成し、さらに
   前記変流器を密封するよう前記第１及び第２の部材を接
   続する手段と、前記変流器と外部の装置との電気的接続
   を可能にする手段を具備して成る、回転電機のための変
   流器取付は装置。 ２、　前記第１及び第２の剛性絶縁部材は、ガラスエポ
   キシで形成するを特徴とする前記ｇＪ１項記載の取付は
   装置。 ３、　前記第１及び第２の剛性絶縁部材は、実質的に円
   筒状で同軸関係にあることを特徴とする前記第１項記載
   の取付は装置。 ４、　前記接続手段は、前記第２の剛性絶縁部材の軸方
   向両端部に配設した２つの実質的に剛性の板より成り、
   その平面状の表面は前記第１の剛性絶縁部材の中心軸に
   垂直であることを特徴とする前記第３項記載の取付は装
   置。 ５、　前記接続可能手段は、前記第２の剛性絶縁部材を
   貫通する孔であることを特徴とする前記第１ないし４項
   のうち任意の１項に記載の取付は装置。 ６、　前記第２の剛性絶縁部材の孔には、第２の導体が
   貫通することを特徴とする前記第５項記載の取付は装置
   。 乙　前記第１の剛性部材と前記第２の剛性絶縁部材の間
   において、前記ｔ７４１の部材の外側で前記第２の部材
   の内側に設けた環状の変流器を具備して成ることを特徴
   とする前記第１ないし６項のうち任意の１項に記載の取
   付は装置。 ８、　発電機のリード線ボックスに取付は可能であるこ
   とを特徴とする前記第１ないし７項のうち任意の１項に
   記載の取付は装置。 ？、　前記第１及び第２の部材の間に半径方向に配設さ
   れ平面状表面が前記第１の部材の中心軸に垂直な第６の
   剛性絶縁部材と、前記第２の部材の一軸方向端部に配設
   されその平面状表面が前記第１の部材の中心軸に垂直な
   第４の剛性絶縁部材を有し、前記第４の部材は前記第１
   の部材の同軸孔に心合する孔を有し、前記第１．第２、
   第３及び第４の部材は協働して変流器を収容し密封する
   環状空洞を形成し、さらに前記変流器と前記取付は装置
   の外部の装置との間の電気的接続を可能にする手段が設
   けられていることを特徴とする前記第１ないし８項のう
   ち任意の１項に記載した取付は装置。 １０、前記第６及び第４の部材はガラスエポキシで形成
   することを特徴とする前記第９項記載の取付は装置。