TWI598901B - Static induction electrical appliances - Google Patents

Static induction electrical appliances Download PDF

Info

Publication number
TWI598901B
TWI598901B TW106112382A TW106112382A TWI598901B TW I598901 B TWI598901 B TW I598901B TW 106112382 A TW106112382 A TW 106112382A TW 106112382 A TW106112382 A TW 106112382A TW I598901 B TWI598901 B TW I598901B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
coil
disk
wires
coils
shield
Prior art date
Application number
TW106112382A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201810312A (zh
Inventor
Li Lu
Kenichi Kawamura
Hiroshi Miyao
Hiroshi Morita
Satoshi Ichimura
Jun Nukaga
Shinji Fujita
Kohei Yamaguchi
Hideki Ogata
Masato Suzuki
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Application granted granted Critical
Publication of TWI598901B publication Critical patent/TWI598901B/zh
Publication of TW201810312A publication Critical patent/TW201810312A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/288—Shielding
    • H01F27/289—Shielding with auxiliary windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2871—Pancake coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2876—Cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/323—Insulation between winding turns, between winding layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)

Description

靜止感應電器
本發明係具有變壓器或電抗器等圓盤繞線之靜止感應電器，特別是有關具有捲入有對雷電遮蔽用屏蔽線的圓盤繞線之靜止感應電器。
過往以來，作為內鐵式靜止感應電器的繞線，係廣泛使用機械強度大的圓盤繞線。圓盤繞線，是將匝數少而相向面積相對較小的圓盤線圈予以堆疊而構成，因此線圈間的串聯靜電容量小，而有對雷電突波等衝撃電壓之特性不佳這樣的缺點。對此，發明了CC(Condenser Coupling：電容耦合)屏蔽線，其是藉由不流通負載電流之屏蔽線，對相隔距離的線圈予以靜電地耦合而對線圈間附加串聯靜電容量，係用於變壓器的高壓繞線等。
日本特開2001-196237號公報(以下稱專利文獻1)中記載之使用了CC屏蔽線的圓盤繞線的構成中，線圈間的串聯靜電容量增加，對於雷電突波等衝撃電壓之電位分布特性獲得改善。然而，這樣的構造中，當衝撃電壓從線路端侵入的情形下，在從線路端至第偶數個圓 盤線圈間會有大電壓發生，就絕緣而言變得困難。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-196237號公報
作為防止因使用了屏蔽線的圓盤繞線線圈間發生的高電壓所造成之絕緣破壞的一般性方法，可舉出增厚線圈間間隔材來加大絕緣距離，或是增厚屏蔽線來降低電場。但，若依前者則會增厚線圈間間隔材，故圓盤繞線的層積方向的繞線占有率無法提昇。此外，若依後者，則會配置厚的屏蔽線，因此圓盤繞線的圓周方向的繞線占有率無法提昇。為了解決該些問題，有一種在專利文獻1中記載的屏蔽線與絕緣被覆之間，於屏蔽線的先端部設置空間，而放入絕緣材料之方法。繞線占有率雖不會上昇，但有製造工程複雜這樣的問題。
一種具有圓盤繞線的靜止感應電器，具有圓盤繞線，該圓盤繞線具有線圈，該線圈是將在同一平面配置有於圓周方向以漩渦狀捲繞的複數條電線而成之圓盤線圈於絕緣筒的軸方向層積複數個，而在前述圓盤線圈與圓 盤線圈之間配置了線圈間間隔材；及將配置於前述線圈間間隔材的兩側之內周側電線間予以連接之內周側跨接線；及與內周側跨接線連接之外周側電線；在各圓盤線圈的電線與電線之間捲繞複數匝屏蔽線，將於軸方向第某層的屏蔽線及自其數來第4，6...層的屏蔽線藉由屏蔽用跨接線予以連接，在配置於軸方向之鄰接的前述屏蔽線間高電壓與低電壓會交互發生，該靜止感應電器，其特徵為：於在前述屏蔽線間會有低電壓發生之線圈間設置冷卻媒介的通路，並且於在前述屏蔽線間會有高電壓發生之線圈間設置L字絕緣障壁，前述L字絕緣障壁的橫部分緊貼設置於圓盤線圈的上部表面或下部表面，前述L字絕緣障壁的軸方向先端部分緊貼設置於和絕緣筒鄰接之前述圓盤線圈的內側的表面，軸方向先端部分的高度比單一線圈的厚度還小。
按照本發明，不會提升圓盤繞線的繞線占有率，製造工程亦不會複雜化，藉由設置障壁，相較於不設置障壁之情形會提升絕緣耐壓，藉此能夠防止因圓盤線圈間發生的高電壓所造成之絕緣破壞。
1‧‧‧電線
2a、2b、2c‧‧‧屏蔽線
3a、3b、3c‧‧‧圓盤線圈
4a、4b、4c、4d‧‧‧屏蔽用跨接線
5a、5b‧‧‧L字絕緣障壁
6‧‧‧線圈間間隔材
7‧‧‧絕緣筒
8a、8b‧‧‧L字絕緣障壁5a，5b的軸方向先端部分
[圖1]本發明實施例1靜止感應電器的圓盤繞線接線 示意縱截面圖。
[圖2]說明本發明實施例1圓盤繞線的構造之部分擴大縱截面圖。
[圖3]設置本發明實施例1中的障壁之方法說明圖。
[圖4]本發明實施例2靜止感應電器的圓盤繞線接線示意縱截面圖。
以下，依據圖示之實施例說明本發明的繞線構成圖。另，各實施例中，對同一構成零件使用同符號。
[實施例1]
圖1揭示本發明之靜止感應電器的實施例1的圓盤繞線接線圖的縱截面圖。
如該圖所示，本實施例之圓盤繞線100中，1為流通負載電流之電線，2a為不流通負載電流之屏蔽線，係以模型方式揭示把將電線1捲繞6匝，在其外周側將屏蔽線2a捲入3匝而成之圓盤線圈3a及3b，3c...，於軸方向堆疊複數個而成之構造的繞線。此處，電線1是以無搭接方式逐漸捲起。此外，捲入至第偶數層的圓盤線圈2b之屏蔽線2b係連接至線路端。屏蔽線2a藉由屏蔽用跨接線4a而連接至自其數來第4層的屏蔽線2d，電性成為浮動電位。
此構成中，線圈間的串聯靜電容量會增加， 對於雷電突波等衝撃電壓之電位分布特性會獲得改善。然而，若依這樣的接線，當衝撃電壓從線路端侵入的情形下，在從線路端捲入至第偶數個圓盤線圈3b的屏蔽線2b與捲入至圓盤線圈3c的屏蔽線2c之間會有大電壓發生，就絕緣而言變得困難。
圖1中，為求簡化，若將從線路端施加衝撃電壓時之各節點n0，n1，n2，...之間的發生電壓全部訂為V，則因其幾何配置，屏蔽用跨接線4a，4b，4c，...的電位會和節點n1，n2，n3，...的電位近乎相等，故在捲入至圓盤線圈3a，3b，3c的屏蔽線2a與2b之間及2b與2c之間，電壓V及2V會交互地發生。
為了防止此高電壓2V所造成之絕緣破壞，如圖2所示，在第偶數層的圓盤線圈例如圓盤線圈3b的下部全面，緊貼設置L字絕緣障壁5a。此外，在第奇數層的圓盤線圈例如圓盤線圈3c的上部全面，設置L字絕緣障壁5b。L字絕緣障壁5a與5b可為相同材質及尺寸。
一般而言，在圓盤線圈間會拉開間隔而設置線圈間間隔材6，而在線圈間設置流通冷卻媒介之通路。鑑此，如圖3所示，L字絕緣障壁5a設置於圓盤線圈3b與線圈間間隔材6之間。L字絕緣障壁5a，可為不致撓曲之厚度，此外於電壓2V施加時不會絕緣破壞之程度。
以同樣方式，L字絕緣障壁5b設置於線圈3c與線圈間間隔材6之間。
作為L字絕緣障壁5a與5b的材質，理想是 耐油性高，硬的高絕緣固體材料，例如有壓製板(pressboard)，樹脂等。
上述圓盤繞線一般而言，係被使用作為大型變壓器的高壓(HV)繞線。在HV繞線與低壓(LV)繞線之間設置絕緣筒7。
由於屏蔽線2b與2c間的高電壓，會發生絕緣破壞的前兆現象亦即閃流(streamer)。此閃流的進展不僅是軸方向，還可能沿著線圈的表面，朝向絕緣筒的方向往橫軸方向進展。又，還進展至絕緣筒的表面，而發生HV繞線與LV繞線之間的絕緣破壞。
為了阻止這樣的閃流進展至絕緣筒的表面，設置L字絕緣障壁5a與5b。如同實施例1般，在圓盤線圈3b與3c之間，L字絕緣障壁5a的橫部分緊貼設置於圓盤線圈3b的下部表面。L字絕緣障壁5a的軸方向先端部分8a，緊貼設置於圓盤線圈3b的和絕緣筒7鄰接之內側的表面。圓盤線圈3a與3b之間為冷卻媒介的通路，因此為免妨礙冷卻媒介的流動，縱先端部分8a的高度比單一線圈的厚度還小。
以同樣方式，L字絕緣障壁5b與圓盤線圈3c緊貼設置。
藉由做成這樣的實施例，屏蔽線間發生的高電壓所造成之閃流的進展會藉由L字障壁5a與5b的軸方向先端部分8a及8b而被阻止，不會到達絕緣筒7的表面。能夠防止HV繞線與LV繞線之間的絕緣破壞。
L字絕緣障壁5a與5b為熱的不良導體，因此若設置L字絕緣障壁5a與5b，則從圓盤線圈3b的下部表面及3c的上部表面發生的熱之逸散會變差。因此，圓盤線圈3a與3b之間的距離d2設置成比d1還大，亦即，d2>d1。d1為圓盤線圈3b與3c之間的距離。d2之值的設定，理想是藉由這樣的構造而靜止感應電器運轉時，繞線熱點(hot-spot)的溫度會成為國際/國內基準值以下所必須之距離。
除了上述確保冷卻之手法以外，例如，亦可設想設定d2=d1，而提升冷卻媒介的流速之方法等。
即使當L字絕緣障壁5a與5b是設置厚度1.6mm的壓製板之情形下，破壞電壓也會提升約40%。
此處，並不限於在第奇數層線圈間設置通路以及在第偶數層線圈間設置L字絕緣障壁，只要當高電壓及低電壓交互發生的情形下，於在屏蔽線間會有高電壓發生之圓盤線圈間設置L字絕緣障壁，於在屏蔽線間會有低電壓發生之線圈間確保冷卻通路之構造即可。
藉由做成這樣的本實施例，不會使製造工程複雜化，能夠藉由插入L字絕緣障壁來提升圓盤繞線的高電壓線圈間的絕緣耐壓。
[實施例2]
圖4揭示本發明之實施例2中的圓盤繞線接線圖的縱截面圖。另，本實施例中，對於和實施例1同一 的要素係標注同一符號而省略說明，僅針對相異之部分說明。此外，電線1，屏蔽線2h，2i，2j...，圓盤線圈3h，3i，3j...和實施例1相同，因此省略說明。
把將電線1捲繞8匝，於其外周側將屏蔽線2h捲入4匝而成之圓盤線圈3h及具有相同構造之圓盤線圈3i，3j...，於軸方向堆疊複數個而得之構造。屏蔽線2h藉由屏蔽用跨接線4d而連接至自圓盤線圈3h數來第6層的圓盤線圈3m中捲入之屏蔽線2m。
已知依這樣的構成，可如同實施例1般獲得良好的雷電突波等衝撃特性。
另一方面，依此構成，在捲入圓盤線圈3h與3i的屏蔽線2h及2i，或在捲入圓盤線圈3i與3j之間的屏蔽線2i及2j之間，電壓2V與3V會交互地發生。
如同實施例1及實施例2般，在屏蔽線間電壓為3V的線圈間設置L字絕緣障壁。此外，在屏蔽線間電壓為2V的線圈間增大距離來確保冷卻性能。
另，本發明並非限定於上述實施例，還包含各式各樣的變形例。上述實施例是以易於理解本發明的方式說明，未必限定於具備所說明的全部構成之物。此外，亦可將某一實施例的構成的一部分置換成其他實施例的構成，亦可在某一實施例的構成中加入其他實施例的構成。此外，針對各實施例的構成的一部分，亦可追加、刪除、置換其他構成。
1‧‧‧電線
2a、2b、2c‧‧‧屏蔽線
3a、3b、3c‧‧‧圓盤線圈
5a、5b‧‧‧L字絕緣障壁
7‧‧‧絕緣筒
8a、8b‧‧‧L字絕緣障壁5a，5b的軸方向先端部分

Claims (1)

  1. 一種具有圓盤繞線的靜止感應電器，具有圓盤繞線，該圓盤繞線具有線圈，該線圈是將在同一平面配置有於圓周方向以漩渦狀捲繞的複數條電線而成之圓盤線圈於絕緣筒的軸方向層積複數個，而在前述圓盤線圈與圓盤線圈之間配置了線圈間間隔材；及將配置於前述線圈間間隔材的兩側之內周側電線間予以連接之內周側跨接線；及與內周側跨接線連接之外周側電線；在各圓盤線圈的電線與電線之間捲繞複數匝屏蔽線，將於軸方向第某層的屏蔽線及自其數來第4，6...層的屏蔽線藉由屏蔽用跨接線予以連接，在配置於軸方向之鄰接的前述屏蔽線間高電壓與低電壓會交互發生，該靜止感應電器，其特徵為：於在前述屏蔽線間會有低電壓發生之線圈間設置冷卻媒介的通路，並且於在前述屏蔽線間會有高電壓發生之線圈間設置L字絕緣障壁，前述L字絕緣障壁的橫部分緊貼設置於圓盤線圈的上部表面或下部表面，前述L字絕緣障壁的軸方向先端部分緊貼設置於和絕緣筒鄰接之前述圓盤線圈的內側的表面，軸方向先端部分的高度比單一線圈的厚度還小。
TW106112382A 2016-04-13 2017-04-13 Static induction electrical appliances TWI598901B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016079973A JP6620059B2 (ja) 2016-04-13 2016-04-13 静止誘導電器
JP2016-079973 2016-04-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI598901B true TWI598901B (zh) 2017-09-11
TW201810312A TW201810312A (zh) 2018-03-16

Family

ID=60038397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106112382A TWI598901B (zh) 2016-04-13 2017-04-13 Static induction electrical appliances

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10090095B2 (zh)
JP (1) JP6620059B2 (zh)
TW (1) TWI598901B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109119226A (zh) * 2018-09-29 2019-01-01 青海电研科技有限责任公司 高海拔用谐振电抗器
US20210142940A1 (en) * 2021-01-19 2021-05-13 Tsz Kin HO Induction coil

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201601173A (zh) * 2014-06-20 2016-01-01 Hitachi Ltd 靜止感應電器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3348182A (en) * 1965-10-13 1967-10-17 Westinghouse Electric Corp Winding transposition
US3710292A (en) * 1971-06-08 1973-01-09 Westinghouse Electric Corp Electrical windings
US4000482A (en) * 1974-08-26 1976-12-28 General Electric Company Transformer with improved natural circulation for cooling disc coils
US4017815A (en) * 1976-09-27 1977-04-12 General Electric Company Impulse voltage distribution improving partial-turn electrostatic shields for disc windings
US4317096A (en) * 1979-04-16 1982-02-23 General Electric Company Electrostatic shielding of nonsequential disc windings in transformers
US4318066A (en) * 1980-05-19 1982-03-02 General Electric Company Externally shielded disk windings for transformers
NL8802882A (nl) * 1988-11-22 1990-06-18 Smit Transformatoren Bv Van axiale kanalen voorziene, als schijvenwikkeling uitgevoerde transformatorwikkeling.
JPH0677062A (ja) * 1992-08-25 1994-03-18 Toshiba Corp 静止誘導電気機器
JPH09326321A (ja) * 1996-06-06 1997-12-16 Mitsubishi Electric Corp 静止誘導機器
JP3593484B2 (ja) * 2000-01-13 2004-11-24 株式会社日立製作所 静止誘導電器の円板巻線
JP4438215B2 (ja) * 2000-11-06 2010-03-24 富士電機システムズ株式会社 誘導電器巻線
JP2016167528A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 株式会社日立製作所 静止誘導電器及びその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201601173A (zh) * 2014-06-20 2016-01-01 Hitachi Ltd 靜止感應電器

Also Published As

Publication number Publication date
US10090095B2 (en) 2018-10-02
TW201810312A (zh) 2018-03-16
JP6620059B2 (ja) 2019-12-11
JP2017191843A (ja) 2017-10-19
US20170301454A1 (en) 2017-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI455155B (zh) 變壓器
JP5673252B2 (ja) 樹脂モールドコイル
TWI598901B (zh) Static induction electrical appliances
KR20150101353A (ko) 종단접속부를 구비한 전력케이블
JP2007281131A (ja) 樹脂モールドコイル
US3996544A (en) Cylindrical winding for induction electrical apparatus
US10622138B2 (en) Cooling ducts for transformers' winding
JP6552779B1 (ja) 静止誘導器
JP6656187B2 (ja) 静止誘導器
TWI523051B (zh) Static induction electrical appliances
US20160093421A1 (en) Electrical Insulation System
JP2010251543A (ja) 樹脂モールドコイル
JP5932515B2 (ja) 油入静止誘導電器
JP5885898B1 (ja) 静止誘導機器
US4510475A (en) Disk coil winding of interwound single or double coils
US20180166212A1 (en) Electrostatic shield
JP5317930B2 (ja) 静止誘導電器
JP2020188201A (ja) 静止誘導器
JP4584123B2 (ja) 耐雷強化型低圧用絶縁変圧器の静電遮蔽構体
JP6141565B1 (ja) 静止誘導機器
WO2014129055A1 (ja) 静止誘導機器コイル
JP2013038334A (ja) 超電導限流器
JP2012142518A (ja) 多重円筒巻線
JP2000331844A (ja) 静止形電磁誘導機器
JP2009283823A (ja) 静止誘導電気機器

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees