JPWO2015083280A1

JPWO2015083280A1 - 巻線

Info

Publication number: JPWO2015083280A1
Application number: JP2014516123A
Authority: JP
Inventors: 孝丸横幕; 西浦　竜一; 竜一西浦; 賢一美濃
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2017-03-16
Also published as: WO2015083280A1

Abstract

絶縁油入り変圧器において鉄心に巻き回されて絶縁油(４)に浸漬される巻線である。巻線は、導体(１)と、導体(１)を被覆する絶縁紙(２)と、絶縁紙(２)より誘電率が低くかつ絶縁油(４)より誘電率が高い綿糸が平織または綾織されて構成され、絶縁紙(２)の直上に巻かれて少なくとも一部が絶縁紙(２)と絶縁油(４)との間に位置する綿テープ(６)とを備える。

Description

本発明は、巻線に関し、特に、油入りの変圧器に使用される巻線に関する。

綿テープなどの織布テープを外周絶縁として用いた転位電線を開示した先行文献として、特開平７−６６２８号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された転位電線においては、転位導体上にプラスチックテープを巻き回し、プラスチックテープの上層に織布テープを巻き回している。

密度の高い絶縁紙と密度の低い絶縁紙または不織布など油含浸率の高い材料を組み合わせて被覆した素線を用いた変圧器巻線を開示した先行文献として、特開平５−２９１０６０号公報(特許文献２)がある。

特許文献２に記載された変圧器巻線においては、絶縁被覆を形成する複数層の絶縁紙として従来の絶縁紙の一部に、油含浸率の高い絶縁材料、たとえば、従来の絶縁紙とほぼ同等の厚さの低密度絶縁紙または不織布などを使用している。

特開平７−６６２８号公報特開平５−２９１０６０号公報

特許文献１に記載の転位電線においては、プラスチックテープ上に織布テープが巻き回されている。特許文献１には、プラスチックテープは油浸性がなく、且つ電器絶縁油中における耐油性が劣るため、絶縁ガス中で転位電線を用いることが記載されている。

特許文献２に記載された変圧器巻線においては、低密度の絶縁紙または不織布などを使用しているため、絶縁被覆を形成する際に低密度の絶縁紙または不織布が破れやすく、巻線製作時の作業性が劣っていた。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、絶縁油に浸漬された状態において微小油隙への電界集中を抑制して高い絶縁耐力を有する容易に作製可能な巻線を提供することを目的とする。

本発明に基づく巻線は、絶縁油入り変圧器において鉄心に巻き回されて絶縁油に浸漬される巻線である。巻線は、導体と、導体を被覆する絶縁紙と、絶縁紙より誘電率が低くかつ絶縁油より誘電率が高い綿糸が平織または綾織されて構成され、絶縁紙の直上に巻かれて少なくとも一部が絶縁紙と絶縁油との間に位置する綿テープとを備える。

本発明によれば、絶縁油に浸漬された状態において微小油隙への電界集中を抑制して高い絶縁耐力を有する巻線を容易に作製できる。

本発明の実施形態１に係る巻線の構造を示す断面図である。図１の巻線を矢印ＩＩ方向から見た斜視図である。同実施形態に係る巻線の綿テープの一部の拡大図である。同実施形態の第１変形例に係る綿テープの一部の拡大図である。図１の巻線において点線で囲んだＶ部の拡大図である。綿テープが設けられていない比較例に係る巻線のＶ部の拡大図である。図５，６の直線７上における電界分布を示すグラフである。図５，６の直線８上における電界分布を示すグラフである。同実施形態の第２変形例に係る巻線において、綿テープを巻線の内周部に巻いた状態を示す斜視図である。本発明の実施形態２に係る巻線の構造を示す断面図である。同実施形態に係る巻線において、綿テープを巻き付けている状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態１に係る巻線について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る巻線の構造を示す断面図である。図２は、図１の巻線を矢印ＩＩ方向から見た斜視図である。図１，２においては、本実施形態に係る巻線の半分のみ図示している。また、図２においては、絶縁物３を図示していない。

本実施形態に係る巻線は、絶縁油入り変圧器において鉄心に巻き回されて絶縁油に浸漬される巻線である。図１，２に示すように、本発明の実施形態１に係る巻線９ａは、鉄心が位置する軸９ｘを中心にして円板状に巻き回されている。鉄心には複数の円板状巻線が巻き回されており、互いに隣接する円板状巻線同士は電気的に直列に接続されている。

具体的には、巻線９ａの外周端が線路端となり、巻線９ａの内周端と巻線９ｂの内周端とが電気的に接続され、巻線９ｂの外周端と巻線９ｃの外周端とが電気的に接続され、巻線９ｃの内周端と巻線９ｄの内周端とが電気的に接続されている。

各巻線９ａ〜９ｄにおいては、平角銅線などの導体１が、クラフト紙などの絶縁紙２を巻き付けられて被覆されている。巻線９ａは、絶縁紙２の直上に巻かれて少なくとも一部が絶縁紙２と絶縁油との間に位置する綿テープ６を備える。

図３は、本実施形態に係る巻線の綿テープの一部の拡大図である。図３に示すように、本実施形態の綿テープ６は、絶縁紙２より誘電率が低くかつ絶縁油より誘電率が高い綿糸が平織されて構成されている。

なお、綿テープ６の構成は上記に限られず、たとえば、綿糸が綾織されて構成されていてもよい。図４は、本実施形態の第１変形例に係る綿テープの一部の拡大図である。図４に示すように、第１変形例の綿テープ６ａは、絶縁紙２より誘電率が低くかつ絶縁油より誘電率が高い綿糸が綾織されて構成されている。

図２に示すように、巻線９ａが鉄心に巻き回された状態において、綿テープ６は巻線９ａの外周部の少なくとも一部を覆うように巻かれている。具体的には、綿テープ６が、巻線９ａの外周部において線路端として引き出されている部分以外の部分を覆うように巻かれている。

本実施形態においては、図１に示すように巻線９ａの外側にプレスボードなどの絶縁物３が配置されている。具体的には、綿テープ６を覆うように絶縁物３が折り曲げられて配置されている。

図１に示すように、線路端に最も近い巻線９ａの外周部と、巻線９ａに隣接した巻線９ｂの外周部との間の電位差Ｖｍは、他の巻線同士の間の電位差よりも大きい。巻線９ａの外周部と巻線９ｂの外周部との絶縁距離を確保するために、絶縁物３が配置されている。

図５は、図１の巻線において点線で囲んだＶ部の拡大図である。図６は、綿テープが設けられていない比較例に係る巻線のＶ部の拡大図である。図７は、図５，６の直線７上における電界分布を示すグラフである。図８は、図５，６の直線８上における電界分布を示すグラフである。

図７，８においては、縦軸に電界、横軸に直線７，８上の位置を示している。また、図７，８においては、本実施形態に係る巻線の電界分布を実線で、比較例に係る巻線の電界分布を点線で示している。

図５，６に示すように、折り曲げられた絶縁物３の角部の内側と、巻線の外周部の角部の外側との間には、絶縁油４で満たされた楔状の微小油隙５が形成されている。図５に示すように、本実施形態に係る巻線９ａにおいては、綿テープ６が絶縁紙２と絶縁物３との間に位置している。よって、絶縁紙２と微小油隙５の絶縁油４との間に綿テープ６が位置している。

一方、図６に示すように、比較例に係る巻線においては、絶縁紙２と微小油隙５の絶縁油４とが接している。なお、絶縁油４の誘電率は２．２であり、絶縁物３の誘電率は４．２であり、綿テープ６の誘電率は２．８である。

図７，８に示すように、比較例に係る巻線においては、通電した状態の導体１の周囲に発生する電界が、微小油隙５の絶縁油４にて突出して高くなっている。本実施形態に係る巻線９ａにおいては、綿テープ６が電界の一部を分担するため、微小油隙５の絶縁油４における電界の突出度合が緩和されている。

比較例に係る巻線のように絶縁紙２と微小油隙５の絶縁油４とが接している場合、導体１の周囲に発生する電界が誘電率の最も低い絶縁油４に集中して部分放電を生ずることがある。

本実施形態に係る巻線９ａにおいては、絶縁紙２より誘電率が低くかつ絶縁油より誘電率が高い綿テープ６を絶縁紙２の直上に巻いているため、微小油隙５の絶縁油４への電界の集中を緩和して部分放電の発生を抑制することができる。

また、綿テープ６は、絶縁紙または不織布に比較して破れにくいため容易に巻くことができる。具体的には、綿テープ６に皺ができないように綿テープ６を引っ張りながら巻き付けるができる。

上記のように、本実施形態に係る巻線９ａは、絶縁油４に浸漬された状態において微小油隙５への電界集中を抑制して高い絶縁耐力を有するとともに、綿テープ６の巻き付け作業性が良好であるため容易に作製可能である。

なお、絶縁物３が巻線９ａの内側に配置されている場合には、綿テープ６が巻線９ａの内周部に巻かれていてもよい。図９は、本実施形態の第２変形例に係る巻線において、綿テープを巻線の内周部に巻いた状態を示す斜視図である。図９においては、巻線の半分のみ図示し、図２と同一の方向から見て図示している。

図９に示すように、本実施形態の第２変形例においては、巻線９ａが鉄心に巻き回された状態において、綿テープ６は巻線９ａの内周部の少なくとも一部を覆うように巻かれている。具体的には、綿テープ６が、巻線９ａの内周部において内周端として引き出されている部分以外の部分を覆うように巻かれている。

この場合にも、綿テープ６を巻線９ａの内周部の絶縁紙２の直上に巻いているため、導体１の周囲に発生した電界が微小油隙５の絶縁油４に集中することを緩和して部分放電の発生を抑制することができる。また、綿テープ６が巻線９ａの外周部および内周部の両方に巻かれていてもよい。

以下、本発明の実施形態２に係る巻線について説明する。本実施形態に係る巻線は、綿テープ６が絶縁紙２上において導体１を被覆するように巻き回されている点が主に実施形態１に係る巻線９ａと異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態２)
図１０は、本発明の実施形態２に係る巻線の構造を示す断面図である。図１１は、本実施形態に係る巻線において、綿テープを巻き付けている状態を示す図である。図１０においては、本実施形態に係る巻線の半分のみ図示し、絶縁油を図示していない。

本実施形態に係る巻線も、絶縁油入り変圧器において鉄心に巻き回されて絶縁油に浸漬される巻線である。図１０に示すように、本発明の実施形態２に係る巻線９ｅ，９ｆは、鉄心が位置する軸９ｘを中心にして円板状に巻き回されている。互いに隣接する巻線９ｅと巻線９ｆとは、電気的に直列に接続されている。各巻線９ｅ，９ｆにおいては、互いに隣接する導体１同士の間にて、絶縁紙２で挟まれた楔状の微小油隙５が形成されている。

本実施形態に係る巻線９ｅ，９ｆにおいては、巻線９ｅと巻線９ｆとの間の電位差が一様ではなく、電位差の大きい箇所に位置する導体１に綿テープ６が巻き回されている。これにより、絶縁紙２と最も電界が集中する微小油隙５の絶縁油との間に綿テープ６が位置している。

本実施形態に係る巻線９ｅ，９ｆにおいては、絶縁紙２より誘電率が低くかつ絶縁油より誘電率が高い綿テープ６を絶縁紙２の直上に巻いているため、微小油隙５の絶縁油４への電界の集中を緩和して部分放電の発生を抑制することができる。

図１１に示すように、綿テープ６は、絶縁紙または不織布に比較して破れにくいため容易に巻くことができる。具体的には、綿テープ６に皺ができないように綿テープ６を引っ張りながら巻き付けるができる。

上記のように、本実施形態に係る巻線９ｅ，９ｆは、絶縁油４に浸漬された状態において微小油隙５への電界集中を抑制して高い絶縁耐力を有するとともに、綿テープ６の巻き付け作業性が良好であるため容易に作製可能である。

なお、綿テープ６は、絶縁紙２上において少なくとも導体１の一部に巻き回されていればよく、導体１の全長に亘って巻き回されていてもよい。

なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１導体、２絶縁紙、３絶縁物、４絶縁油、５微小油隙、６，６ａ綿テープ、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ巻線。

Claims

絶縁油入り変圧器において鉄心に巻き回されて絶縁油に浸漬される巻線であって、
導体と、
前記導体を被覆する絶縁紙と、
前記絶縁紙より誘電率が低くかつ前記絶縁油より誘電率が高い綿糸が平織または綾織されて構成され、前記絶縁紙の直上に巻かれて少なくとも一部が前記絶縁紙と前記絶縁油との間に位置する綿テープとを備える、巻線。
前記鉄心に巻き回された状態において、外周部の少なくとも一部および内周部の少なくとも一部の少なくとも一方を覆うように前記綿テープが巻かれた、請求項１に記載の巻線。
前記綿テープが前記絶縁紙上において少なくとも前記導体の一部に巻き回されている、請求項１に記載の巻線。