JPS62242321A - 変圧器巻線 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は特にシールド導体の共振を防止した変圧器巻線
に関する。

（従来の技術） 変圧器巻線においては、巻線の直列静電容量を増加させ
ると雷インパルス電圧の印加時の電位分布が改善され、
耐雷信頼性が向上することは良く知られている。そのた
めに従来より巻線の直列静電容量を増加させる巻線方式
が開発されている。

その一つが連続円板巻線の巻線導体間にシールド導体を
巻き込む方式である。その一つのシールドの巻込方式と
しては、連続円板状に巻かれたコイル導体の導体間にシ
ールド導体を巻き込み、コイル導体を内渡りで接続し、
コイル層間のシールド導体を外渡りで接続するもので、
シールド導体のコイル層内にある導体端は開放されてい
る。

このシールド導体の巻込方式のものでは、シールド導体
と巻線導体との間の静電容量による結合によって巻線の
等測的な直列静電容量を大きくし、雷インパルス電圧侵
入時の電位分布を改善しようとするものであってその効
果は広く知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、電力系統の絶縁に関する最近の研究によりこれ
らの方式には、振動性サージ波形の侵入に対する絶縁と
いう点で問題のあることが判ってきた。すなわち、特定
の周波数成分を多く含む振動性サージ電圧が侵入すると
、シールド導体が共振を起し、コイル層内において開放
されたシールド端の電位が大きく振動し、隣接するコイ
ル導体との電位差が大きくなり、ついには絶縁破壊を起
こす危険性のあることがわかった。

第６図は前記したシールド導体の巻込方式を採用した変
圧器巻線の等価回路である。第６図において、ＬＣおよ
びＬＳはそれぞれコイル導体およびシールド導体の１タ
ーン当りのインダクタンスであり、　Ｃ５はコイル導体
とシールド導体との間の１ターン当りの静電容量を表わ
している。

このような等価回路を持つ巻線に交流電圧が印加された
場合、シールド導体の電位分布は、周波数によって異な
ってくる。すなわち、周波数が高い時はキャパシタンス
枝で決まる電位分布となり、周波数が低い時には、イン
ダクタンス枝で決まる電位分布となる。特にインダクタ
ンスとキャパシタンスが共振するときは、コイル導体に
巻き込まれたシールド導体端部Ｓ、と渡りＳｏとの間の
電圧は、無限大に発散する。この共振周波数はシールド
導体の巻込数や巻線の形状によっても異なるが、多くの
場合は数１００ＫＨｚ〜数Ｍ　Ｈｚである。

一方外部から侵入する振動性サージ電圧の振動数も条件
により異なるが、この周波数範囲に入ることがあり、共
振周波数と一致した時には、巻線に重大な絶縁破壊の危
険性をもたらす。

本発明の目的は、振動性サージに対しても、雷インパル
ス電圧に対しても信頼性の高い変圧器巻線を提供するに
ある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段および作用）連続円板コ
イルのコイル導体層内にシールド導体を巻き込んでその
一端をコイル導体層内に開放する変圧器巻線において、
前記シールド導体に半導電性物質を用い、そのシールド
導体の抵抗値をコイル導体より高くすることにより、共
振回路のＱ値を下げ、共振周波数においても過大な電圧
が発生しないように改善したものである。

（実施例） 以下本発明を第１図、第２図および第３図に示す実施例
について説明する。第１図に示す実施例においては、絶
縁筒Ｍの周わりに連続円板状にコイル導体Ｃを巻回する
場合、その導体Ｃ間にシールド導体Ｓを巻き込み、コイ
ル導体Ｃを内渡りで接続し、シールド導体を外渡りで接
続したものである。この場合、コイル導体Ｃの層内にあ
るシールド導体Ｓの端部はコイル層内に開放されている
。

また第２図に示す実施例においては、絶縁筒Ｍにコイル
導体Ｃを巻回するとき、シールド導体Ｓを巻き込むのは
同一であるが、シールド導体Ｓの相互接続は、シールド
導体Ｓの巻き込まれた層を含めて４層離れたコイル層内
のシールド導体Ｓと接続する方式である。この第２図の
場合でも、コイル層内のシールド端が開放されているの
は、第１図の場合と同様である。

第１図および第２図において、シールド導体Ｓとコイル
導体Ｃとの間の静電容量による結合にょ＝４− って巻線の等測的な直列静電容量を大きくし、雷インパ
ルス電圧の侵入時の電位分布を改善しようとするもので
ある。

しかして、本発明における第１図および第２図に示すシ
ールド導体Ｓは、絶縁物１の表面に半導体材料２を薄く
塗布し、その周囲を紙巻絶縁層３で覆うて構成したもの
を使用することを特徴とするものである。またこのシー
ルド導体Ｓとしては、導体Ｓにタングステン等の高抵抗
の金属材料や、カーボン等の非金属の導電性物質あるい
は導電性プラスチックスなどを使用してもよい。

このようにして構成された本発明の変圧器巻線において
は、第３図のようなシールド導体Ｓを用いると、通常の
平角銅線をシールド導体に用いた場合に比べてシールド
導体の抵抗が高くなるため、等価回路でかくと第４図の
ように抵抗Ｒ分によるブランチが加わる。このことによ
り共振回路に損失分が加わることになる。

第４図において、５１−Ｓ、間の電圧を周波数の関数と
して表わすと、第５図のようになる。第５図において横
軸の周波数は共振周波数ｆ。で基準化して表わされてい
る。またパラメータとしてクォリティファクターＱを用
いている。ここでで表わされる定数である。

Ｒが小なるとき即ちＱが大なるときは、曲線Ａの如く、
発生電圧は高くなり、Ｒが大なるとき即ちＱが小なると
きは曲線Ｃの如く発生電圧は低くなる。一般的にＱが２
０より小さくなれば充分である。そこで（１）式におい
てＱ〈２０とするととなる。共振周波数を５００ＫＨｚ
、インダクタンスＬを５μＨとすると　Ｒ＞０．８Ωの
０式が共振を押える条件となる。一般的にはＲ＞１Ωの
に）式を満たせば共振を押えることができる。

しかし、抵抗値は高ければ高い程良いわけではない。過
度に抵抗値が高いとコイル導体Ｃ−シールド導体Ｓ間の
静電容量への充放電の時定数が大きくなりすぎて、通常
の雷インパルス電圧波形に対する電位分布が悪化する。

そのような悪化を防ぐためには ＣＲ＜　Ｔ　　　　　　　　　・・・■という関係を満
たす必要がある。

０式においてＣおよびＲはそれぞれ１コイル層当りのコ
イル導体Ｃとシールド導体Ｓとの間の静電容量およびシ
ールド導体Ｓの抵抗であり、Ｔはインパルス電圧の変化
の時定数である。Ｃはコイルの構造により異なるが、通
常０．１ｎＦから１ｎＦの間にあり、　Ｔはさい断波も
考えると０．１μｓとしてよいからＲ＜１００Ωである
必要がある。結局シールド導体の抵抗値として大略に）
式と０式より１Ω＜Ｒ＜１００Ω が適当であることが判る。

なお以上はシールド導体Ｓを第１図のように巻き込んだ
場合に説明したが、第２図のような巻込方式のものでも
同様な作用効果を奏するものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、コイル導体層内に巻き込
まれるシールド導体に半導電性物質を用いたことにより
、高周波の振動性サージ電圧に対しても雷インパルス電
圧に対しても、絶縁信頼性の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図および第２図は本発明による変圧器巻線のシール
ド導体の巻込方式の異なる例を示す概略図、第３図は本
発明に使用するシールド導体の一実施例を示す断面図、
第４図は本発明の変圧器巻線の等価回路図、第５図は本
発明によるシールド導体を巻き込んだときのシールド導
体の電圧特性図、第６図は従来のシールド導体を用いた
ときの変圧器巻線の等価回路図である。 Ｃ・・・コイル導体　　　Ｓ・・・シールド導体Ｍ・・
・絶縁筒　　　　　１・・・絶縁物２・・・半導体材料
　　　３・・・紙絶縁層代理人　弁理士　猪股祥晃（ほ
か１名）６−請２９ダ頭

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続円板コイルのコイル導体層内にシールド導体
   を巻き込んでその一端をコイル導体層内に開放する変圧
   器巻線において、前記シールド導体に半導電性物質を用
   いたことを特徴とする変圧器巻線。
2. （２）シールド導体として絶縁物の表面に半導電性物質
   の薄層を形成して構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の変圧器巻線。
3. （３）シールド導体の抵抗値を１層当り約１Ω〜１００
   Ωに設定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の変圧器巻線。