TWI665688B - 靜止感應電器 - Google Patents

Abstract

本發明之課題在於提供一種可以較少之附加構造物提高絕緣性能之靜止感應電器。 本發明係一種靜止感應電器，其具有：鐵心1；低壓繞組導體400，其捲繞於鐵心；絕緣物3，其包圍低壓繞組導體；及高壓繞組導體2，其捲繞於絕緣物，並自外部被施加電壓；還具有：第1屏蔽導體5，其鄰接於絕緣物之內周面捲繞；及第2屏蔽導體4，其鄰接於外周面捲繞；且將第1屏蔽導體及第2屏蔽導體之一端與高壓繞組導體之任一部位電性連接。

Description

靜止感應電器

本發明係關於一種靜止感應電器，尤其係關於一種改良絕緣性能並適合小型化之靜止感應電器。

電力用變壓器之大小較大地受低壓繞組與高壓繞組之間之絕緣(稱為主絕緣)之尺寸支配。於油浸變壓器之情形時，該主絕緣多為絕緣油與固體絕緣物即壓板之重複構造。且，若於低壓繞組與高壓繞組之間施加電壓，則由於絕緣油之介電常數較壓板小，故內部電場變高。另一方面，由於絕緣油之絕緣耐力(容許電場)較壓板小，故該絕緣油之部分成為主絕緣之弱點，並支配整體之必要尺寸。 與上述相關，於日本專利特開2001－93749號公報(專利文獻1)中，記載有以下意旨：於對向之電極間之各個電極附近，空出供流體絕緣物流通之間隔並配置屏蔽電極，將上述屏蔽電極與其附近之電極以電位線彼此連接，且以固體絕緣物填充對向之上述屏蔽電極間，藉此於絕緣破壞強度高之固體絕緣物內產生高電場強度部，因此可減小電極間之絕緣尺寸。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2001-93749號公報

[發明所欲解決之問題] 然而，於欲將專利文獻1記述之機構應用於低壓繞組與高壓繞組之間之主絕緣之情形時，不僅於低壓繞組與高壓繞組之間，於與鄰接於繞組上下端之鐵心之間亦必須配置屏蔽電極，存在附加構造物增多之問題。 因此，本發明之目的在於提供一種可以較少之附加構造物提高絕緣性能之靜止感應電器。 [解決問題之技術手段] 為達成上述目的，本發明係一種靜止感應電器，其具有鐵心、包圍上述鐵心之絕緣物、及捲繞於上述絕緣物並自外部被施加電壓之繞組導體，且特徵在於：鄰接於上述絕緣物之內周面或外周面而捲繞屏蔽導體，且將上述屏蔽導體之一端與上述繞組導體之任一部位電性連接。 [發明之效果] 根據本發明，可提供一種能以較少之附加構造物提高絕緣性能之靜止感應電器。

以下，使用圖式對本發明之靜止感應電器之較佳實施形態進行詳細說明。另，於用以說明發明之實施形態之所有圖中，具有相同功能者附註相同符號，並省略其重複之說明。 [實施例1] 針對實施例1使用圖1至圖4、圖9、圖10、圖12至圖14進行說明。 圖1至圖4分別為本實施例之靜止感應電器之前視圖、俯視剖視圖、側面剖視圖、側面剖視模式圖。圖9、圖10分別為本實施例之靜止感應電器之上下方向、徑向之電位分佈圖。圖12至圖14分別為顯示本說明書之繞組捲繞方向之俯視模式圖、側面模式圖、另一側面模式圖。 圖1、圖2所示之靜止感應電器500係電力用三相變壓器，且繞組單元5001、5002、及5003捲繞於三相三腳之鐵心1之各腳之周圍。作為冷卻鐵心或繞組單元之流體絕緣物，使用大氣以外者例如絕緣油或六氟化硫氣體之情形時，該等收納於未圖示之貯槽之內部。 其次，使用圖2至圖4詳細地說明本實施例之繞組單元5001之構成。另，關於繞組單元5002、5003亦為與繞組單元5001相同之構成。 如圖3所示，本實施例之繞組單元5001由捲繞於鐵心周圍之低壓繞組400、構成為包圍低壓繞組外周之形狀之屏蔽單元10、及捲繞於屏蔽單元外周之高壓繞組2構成。如圖4所示，高壓繞組2以於上下方向之中央剖面成為鏡像之方式分割成上下零件2b、2a。各個零件呈將圓板線圈於上下方向堆疊偶數層之形狀，且上側零件2b之最上層之圓板線圈自接地之最外周之匝2001b開始自上方觀察順時針地自外側向內側依序捲繞4匝，即匝2001b、2002b、2003b、2004b。且，自匝2004b遍及下層，此次自上方觀察順時針地自內側向外側捲繞4匝。且，遍及下層，作為藉由此後相同地捲繞而將圓板線圈堆疊偶數層者，構成上側零件2b。 若對最下層進行敘述，則自上方觀察順時針地自內側向外側依序捲繞4匝，即匝2397b、2398b、2399b、2400b，且電性連接於外部電壓施加端100。且於本實施例中，合計捲繞400匝而構成上側零件2b。下側零件2a以於上述中央剖面與上側零件2b成為鏡像之方式構成。因此，最上層之圓板線圈自電性連接於外部電壓施加端100之最外周之匝2400a開始自上方觀察逆時針地自外側向內側依序捲繞4匝，即匝2400a、2399a、2398a、2397a，關於最下層自上方觀察逆時針地自內側向外側依序捲繞4匝，即匝2004a、2003a、2002a、2001a，並將匝2001a接地。 屏蔽單元10如圖4所示，配設於低壓繞組400與高壓繞組2之間，由包圍鐵心1之絕緣物3、鄰接於絕緣物之外周捲繞之屏蔽導體4a、4b、及鄰接於絕緣物之內周捲繞之屏蔽導體5a、5b構成。 屏蔽導體4a自上觀察順時針地自最上匝4001b至最下匝4320b由上向下捲繞計320匝。且最上匝4001b接地，最下匝4320b開放。屏蔽導體4a以於上下方向之中央剖面成為屏蔽導體4b之鏡像之方式構成，且最上匝4320a開放，最下匝4001a接地。同樣，屏蔽導體5a、5b分別捲繞計80匝，且於上下方向之中央剖面成為鏡像。另，屏蔽導體5a、5b之周圍配置有半導電性材料6，具有使相對較遠之匝之間之電位分佈和緩之功能。 於圖12至圖14為將上述之繞組之捲繞與第1捲繞方向801與第2捲繞方向802一起顯示之圖。 其次，使用圖9、圖10說明本實施例之靜止感應電器之動作。 若於圖4所示之外部電壓施加端100，施加商用頻率50 Hz或60 Hz之交流電壓，則與電壓之大小相應之交流激磁電流於高壓繞組2a、2b上下對稱地流動，但因各個捲繞之方向相反故於鐵心1激磁相同方向之交變磁場。且藉由該交變磁場，於屏蔽導體4a、4b、屏蔽導體5a、5b之兩端產生感應電動勢。其大小大致為將各個匝數與高壓繞組之匝數之比乘以輸入電壓而得者。因此，藉由如上所述構成各個繞組，形成於低壓繞組與高壓繞組之間之區域之電位分佈乃成圖9、圖10所示者。 如圖10所示，藉由將上下中央座標位置z=0之水平方向之電位變化於絕緣物內部(於x2與x3之間)設為急劇，而使絕緣物負擔高電場，且於其內側或外側之流體絕緣物之區域減小電場。由於如此使較流體絕緣物介電常數大且絕緣耐力高之固體絕緣物負擔高電場，故可提高水平方向之絕緣性能。 另一方面，上下方向之電位分佈實現於中央較高且朝向端部緩慢減少至接地電位之電位部分。一般而言絕緣物之沿面成為絕緣上之弱點，但如本實施例般藉由使電位梯度(電場)和緩而容易保持絕緣。且，上下端成為接地電位，無需考慮與鐵心之間之絕緣。 根據本實施例，可提供能以較少之附加構造物提高絕緣性能之靜止感應電器。 [實施例2] 以下，針對實施例2使用圖5至圖8、圖11進行說明。 圖5至圖8分別為本實施例之靜止感應電器之前視圖、俯視剖視圖、側面剖視圖、側面剖視模式圖。圖11係本實施例之靜止感應電器之上下方向之電位分佈圖。於本實施例中，如圖6至8所示，與實施例1之構成之不同點為：於高壓繞組2之外周配設有屏蔽單元20、於高壓繞組2與屏蔽單元20之間配設有電纜50、及變更構成屏蔽單元10之屏蔽導體4a、4b、5a、5b之連接方法。 於本實施例中，屏蔽單元20由絕緣物7、鄰接於其內周側捲繞之屏蔽導體8a、8b、及鄰接於絕緣物7之外周側配設之靜電屏蔽件9構成。靜電屏蔽件9為了抑制交流電壓施加時之渦電流而於周方向分割。屏蔽導體8a、8b之總匝數設為與各個高壓繞組2a、2b相同之400匝。 藉由上述構成，高壓繞組與屏蔽單元20附近之上下方向電位分佈成圖11所示者。藉由設為本實施例之構成，可將繞組單元5001、5002、5003之最外周電位均設為接地電位，故可如圖5、圖6所示縮短各繞組單元間之尺寸。 又，由於設為以通過高壓繞組2與屏蔽單元20之間之電纜50將外部電壓施加至高壓繞組之構成，故剝離被覆電纜50之最外周之屏蔽件32，且自上向下插入殘留絕緣物33者之情形時，可減小絕緣物沿面之電場，而有無需實施特別之絕緣強化處理之效果。 雖變更構成屏蔽單元10之屏蔽導體4a、4b、5a、5b之連接方法，但電位分佈與圖9、圖10所示者未產生較大差異。 於本實施例中除實施例1之效果之外，可將繞組單元5001、5002、5003之最外周電位均設為接地電位，且可縮短各繞組單元間之尺寸。 本發明並非限定於上述之實施例者，包含各種變化例。例如，上述之實施例係為了易於理解地說明本發明而詳細說明者，未必限定於具備說明之全部構成者。又，對於各實施例之構成之一部分，可進行其他構成之追加、刪除、置換。

1‧‧‧鐵心

2‧‧‧高壓繞組導體

2a‧‧‧高壓繞組(下側零件)

2b‧‧‧高壓繞組(上側零件)

3‧‧‧絕緣物

4‧‧‧第2屏蔽導體

4a‧‧‧屏蔽導體

4b‧‧‧屏蔽導體

5‧‧‧第1屏蔽導體

5a‧‧‧屏蔽導體

5b‧‧‧屏蔽導體

6‧‧‧半導電性材料

7‧‧‧絕緣物

8a‧‧‧屏蔽導體

8b‧‧‧屏蔽導體

9‧‧‧靜電屏蔽件

10‧‧‧屏蔽單元

20‧‧‧屏蔽單元

32‧‧‧屏蔽件

33‧‧‧絕緣物

50‧‧‧電纜

100‧‧‧外部電壓施加端

400‧‧‧低壓繞組導體

500‧‧‧靜止感應電器

801‧‧‧第1捲繞方向

802‧‧‧第2捲繞方向

2001a‧‧‧匝

2001b‧‧‧匝

2002a‧‧‧匝

2002b‧‧‧匝

2003a‧‧‧匝

2003b‧‧‧匝

2004a‧‧‧匝

2004b‧‧‧匝

2397a‧‧‧匝

2397b‧‧‧匝

2398a‧‧‧匝

2398b‧‧‧匝

2399a‧‧‧匝

2399b‧‧‧匝

2400a‧‧‧匝

2400b‧‧‧匝

4001a‧‧‧最下匝

4001b‧‧‧最上匝

4320a‧‧‧最上匝

4320b‧‧‧最下匝

5001‧‧‧繞組單元

5002‧‧‧繞組單元

5003‧‧‧繞組單元

圖1係實施例1之靜止感應電器之前視圖。 圖2係實施例1之靜止感應電器之俯視剖視圖。 圖3係實施例1之靜止感應電器之側面剖視圖。 圖4係實施例1之靜止感應電器之側面剖視模式圖。 圖5係實施例2之靜止感應電器之前視圖。 圖6係實施例2之靜止感應電器之俯視剖視圖。 圖7係實施例2之靜止感應電器之側面剖視圖。 圖8係實施例2之靜止感應電器之側面剖視模式圖。 圖9係實施例1之上下方向之電位分佈圖。 圖10係實施例1之徑向之電位分佈圖。 圖11係實施例2之上下方向之電位分佈圖。 圖12係顯示繞組捲繞方向之俯視模式圖。 圖13係顯示繞組捲繞方向之側面模式圖。 圖14係顯示繞組捲繞方向之另一側面模式圖。

Claims (8)

1. 一種靜止感應電器，其具有：鐵心；絕緣物，其包圍上述鐵心；及繞組導體，其捲繞於上述絕緣物，並自外部被施加電壓；且特徵在於：具有低壓繞組導體，其捲繞於上述鐵心；上述絕緣物係包圍上述低壓繞組導體；上述繞組導體係高壓繞組導體；進而具有：第1屏蔽導體，其鄰接於上述絕緣物之內周面捲繞；及第2屏蔽導體，其鄰接於外周面捲繞；將上述第1屏蔽導體及上述第2屏蔽導體之一端與上述高壓繞組導體之任一部位電性連接；且上述第2屏蔽導體之匝數多於上述第1屏蔽導體之匝數。
2. 如請求項1之靜止感應電器，其中於上述第1屏蔽導體之周圍配置有半導電性材料。
3. 如請求項2之靜止感應電器，其中上述第1屏蔽導體及上述第2屏蔽導體於上下方向之中央且相對於鐵心軸方向垂直之剖面成為鏡像。
4. 如請求項3之靜止感應電器，其中具備：第3屏蔽導體，其捲繞於上述高壓繞組導體；第2絕緣物，其包圍上述第3屏蔽導體；及靜電屏蔽件，其包圍上述第2絕緣物。
5. 如請求項4之靜止感應電器，其中藉由通過上述高壓繞組導體與上述第3屏蔽導體之間之電纜而自外部被施加電壓。
6. 如請求項5之靜止感應電器，其中配置於夾於上述高壓繞組導體與上述第3屏蔽導體之空間之上述電纜被剝離被覆最外周之屏蔽件。
7. 如請求項6之靜止感應電器，其中將上述第3屏蔽導體之另一端與上述高壓繞組導體之任一部位電性連接。
8. 如請求項7之靜止感應電器，其中上述第3屏蔽導體之匝數與上述高壓繞組導體之匝數相等。