WO2017149849A1

WO2017149849A1 - 静止誘導機器

Info

Publication number: WO2017149849A1
Application number: PCT/JP2016/083952
Authority: WO
Inventors: 壮一朗海永; 崇夫釣本
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2017-09-08
Also published as: US10923275B2; US20190035552A1

Abstract

静止誘導機器は、鉄心と、第１巻線および第２巻線と、第１巻線および第２巻線の各々の対向面同士の間に配置される絶縁構造体とを備える。絶縁構造体は、第１巻線および第２巻線の対向面同士の間に位置し、鉄心を中心軸とする円筒状の第１絶縁物(１４０)と、第１巻線と第１絶縁物(１４０)との間および第２巻線と第１絶縁物(１４０)との間に配置された複数の第１絶縁スペーサ(１５０)とを含む。第１絶縁物(１４０)は、電界が閾値より高くなると低下する非線形な体積抵抗率を有する非線形抵抗材料を含む第１非線形抵抗層(１４２)を有する。第１非線形抵抗層(１４２)は、第１絶縁物(１４０)の少なくとも第１絶縁スペーサ(１５０)と接触している部分に設けられている。

Description

静止誘導機器

　本発明は、静止誘導機器に関する。

　静止誘導機器の構成を開示した先行文献として、特開昭６１－４７６１４号公報(特許文献１)および特開２０１３－２５４７７１号公報(特許文献２)がある。特許文献１に記載された静止誘導機器は、鉄心と、鉄心に巻き回された巻線と、巻線内に挿入されて空隙よりなる冷却ダクトを形成する楔とを備えている。楔の一部または全ては、非線形抵抗材料により構成されている。非線形抵抗材料の制限電圧によって電界集中を緩和して、冷却ダクトを挟むターン間の電位分布の均一化を図っている。

　特許文献２に記載された静止誘導機器は、円盤状に巻き回された第１巻線と、第１巻線と異なる円盤状に巻き回された第２巻線と、ダクトピースとを備えている。ダクトピースの表面は、非線形抵抗材料で構成されている。非線形抵抗材料によって楔ギャップによる電界集中を緩和して、楔ギャップにおける絶縁破壊を起き難くしている。

特開昭６１－４７６１４号公報特開２０１３－２５４７７１号公報

　特許文献１または特許文献２に記載の静止誘導機器のようにダクトピースの少なくとも表面を非線形抵抗材料により構成した場合、非線形抵抗材料を設ける時間が必要となるため、ダクトピースの製造時間が長くなる。静止誘導機器には多くのダクトピースが使用されるため、ダクトピースの製造時間が長くなることにより、静止誘導機器の製造時間が長くなり、ひいては静止誘導機器の製造コストが高くなる。

　本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電界集中を安定して緩和することができる廉価な静止誘導機器を提供することを目的とする。

　本発明に基づく静止誘導機器は、鉄心と、鉄心を中心軸として各々円筒状に巻き回されており、互いに対向している対向面を有する、第１巻線および第２巻線と、第１巻線および第２巻線の上記対向面同士の間に配置される絶縁構造体とを備える。絶縁構造体は、第１巻線および第２巻線の対向面同士の間で第１巻線および第２巻線の各々と間隔をあけて位置し、鉄心を中心軸とする円筒状の第１絶縁物と、第１巻線と第１絶縁物との間、および、第２巻線と第１絶縁物との間の、各々に配置されて上記中心軸と平行な延在方向に沿って延在する複数の第１絶縁スペーサとを含む。第１絶縁物は、作用を受ける電界が閾値より高くなると低下する非線形な体積抵抗率を有する非線形抵抗材料を含む第１非線形抵抗層を有する。第１非線形抵抗層は、第１絶縁物の少なくとも第１絶縁スペーサと接触している部分に設けられている。

　本発明によれば、電界集中を安定して緩和することができる静止誘導機器を廉価に製造できる。

本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図１のＩＩ－ＩＩ線矢印方向から見た図である。本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図２中のＩＩＩ部を拡大して示す図である。本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の第１絶縁物の第１非線形抵抗層の体積抵抗率と電界との関係を示すグラフである。第１非線形抵抗層を有する本発明の実施形態１に係る第１絶縁物が設けられている場合、および、第１非線形抵抗層を有さない比較例に係る第１絶縁物が設けられている場合における、隣り合う第１絶縁物同士の間の平均電界と、第１絶縁物と第１絶縁スペーサとによって囲まれている油隙部の局所電界との関係を示すグラフである。本発明の実施形態１の変形例に係る静止誘導機器の第１絶縁物の構成を示す断面図である。本発明の実施形態２に係る静止誘導機器の断面図である。本発明の実施形態２に係る静止誘導機器の断面図であって、図７のＶＩＩＩ部を拡大して示す図である。本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の断面図である。本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図９のＸ部を拡大して示す図である。本発明の実施形態４に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。本発明の実施形態４に係る静止誘導機器の一部断面図である。本発明の実施形態４に係る静止誘導機器の断面図であって、図１２のＸＩＩＩ部を拡大して示す図である。

　以下、本発明の各実施形態に係る静止誘導機器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に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図１のＩＩ－ＩＩ線矢印方向から見た図である。図３は、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図２中のＩＩＩ部を拡大して示す図である。

　図１～３に示すように、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器１００は内鉄形変圧器である。静止誘導機器１００は、鉄心１１０と、鉄心１１０の主脚部を中心軸として同心円状に巻き回された第１巻線１２０および第２巻線１３０とを備えている。第２巻線１３０は、第１巻線１２０の外側に位置している。第１巻線１２０および第２巻線１３０は、互いに対向している対向面を有している。具体的には、第１巻線１２０の外周面と、第２巻線１３０の内周面とが、互いに対向している対向面である。

　静止誘導機器１００は図示しないタンクを備えており、タンク内には絶縁媒体および冷却媒体である絶縁油が充填されている。絶縁油として、たとえば、鉱油、エステル油またはシリコン油が用いられる。鉄心１１０、第１巻線１２０および第２巻線１３０は、タンク内に収容されている。

　第１巻線１２０は、平角電線が円筒状に巻き回されて形成されている複数の巻線層１２１が、同心状に配置されて互いに電気的に接続されることにより構成されている。第２巻線１３０は、平角電線が円筒状に巻き回されて形成されている複数の巻線層１３１が、同心状に配置されて互いに電気的に接続されることにより構成されている。

　静止誘導機器１００は、第２巻線１３０において、複数の巻線層１３１における隣り合っている巻線層１３１同士の間を遮るように、隣り合っている巻線層１３１の各々と間隔をあけて位置する第２絶縁物１６０をさらに備える。第２絶縁物１６０は、鉄心１１０の主脚部を中心軸とする円筒状の外形を有している。第２絶縁物１６０は、複数の巻線層１３１と同心状に配置されている。第２絶縁物１６０として、たとえば、プレスボードが用いられる。

　本実施形態においては、第１巻線１２０の隣り合っている巻線層１２１同士の間には、第２絶縁物１６０は配置されていない。第２巻線１３０の隣り合っている巻線層１３１同士の間に、１つの第２絶縁物１６０が配置されている。

　隣り合っている巻線層１２１同士の間に配置される第２絶縁物１６０の数は、隣り合っている巻線層１２１同士の間に発生する電位差の大きさに応じて適宜変更される。隣り合っている巻線層１３１同士の間に配置される第２絶縁物１６０の数は、隣り合っている巻線層１３１同士の間に発生する電位差の大きさに応じて適宜変更される。よって、第２絶縁物１６０は、必ずしも設けられていなくてもよい。

　第１巻線１２０の隣り合っている巻線層１２１同士の間に発生する電位差がさらに大きい場合には、第１巻線１２０の隣り合っている巻線層１２１同士の間に、少なくとも１つの第２絶縁物１６０が配置される。

　第２巻線１３０の隣り合っている巻線層１３１同士の間に発生する電位差がさらに大きい場合には、第２巻線１３０の隣り合っている巻線層１３１同士の間に、複数の第２絶縁物１６０が配置される。

　静止誘導機器１００は、第１巻線１２０および第２巻線１３０の各々において、隣り合っている巻線層１２１，１３１同士の間に配置されて上記中心軸と平行な延在方向に沿って延在する複数の第２絶縁スペーサ１７０をさらに備える。第２絶縁スペーサ１７０として、たとえば、プレスボードまたは樹脂製の積層体などが用いられる。

　複数の第２絶縁スペーサ１７０のうちの一部は、第１巻線１２０の隣り合っている巻線層１２１同士の間に挟まれている。複数の第２絶縁スペーサ１７０のうちの他の一部は、隣り合っている巻線層１３１と第２絶縁物１６０との間に挟まれている。なお、隣り合っている巻線層１２１，１３１同士の間に、複数の第２絶縁物１６０が配置されている場合には、複数の第２絶縁スペーサ１７０のうちのさらに他の一部は、隣り合っている第２絶縁物１６０同士の間に挟まれている。

　第２絶縁スペーサ１７０は、第１巻線１２０の隣り合っている巻線層１２１同士の間、隣り合っている巻線層１３１と第２絶縁物１６０との間、および、隣り合っている第２絶縁物１６０同士の間、の各々において、円周方向に等間隔に配置されている。第１巻線１２０の隣り合っている巻線層１２１同士の間、隣り合っている巻線層１３１と第２絶縁物１６０との間、および、隣り合っている第２絶縁物１６０同士の間、の各々において、第２絶縁スペーサ１７０が位置していない部分は、絶縁油の流路となる。

　第２絶縁スペーサ１７０の円周方向の配置間隔は、等間隔に限られず、第１巻線１２０の隣り合っている巻線層１２１同士の間、隣り合っている巻線層１３１と第２絶縁物１６０との間、および、隣り合っている第２絶縁物１６０同士の間、の各々の間隔を維持可能なように決定されていればよい。

　静止誘導機器１００は、第１巻線１２０および第２巻線１３０の上記対向面同士の間に配置される絶縁構造体をさらに備える。絶縁構造体は、第１絶縁物１４０および複数の第１絶縁スペーサ１５０を含む。第１絶縁物１４０は、第１巻線１２０および第２巻線１３０の各々の対向面同士の間を遮るように、第１巻線１２０および第２巻線１３０の対向面同士の間で第１巻線１２０および第２巻線１３０の各々と間隔をあけて位置する。具体的には、第１絶縁物１４０は、第１巻線１２０の外周面と第２巻線１３０の内周面との間を遮るように、第１巻線１２０および第２巻線１３０の各々と間隔をあけて位置している。

　第１絶縁物１４０は、鉄心１１０の主脚部を中心軸とする円筒状の外形を有している。第１絶縁物１４０は、第１巻線１２０および第２巻線１３０と同心状に配置されている。

　本実施形態においては、第１巻線１２０と第２巻線１３０との間に、３つの第１絶縁物１４０が配置されている。第１巻線１２０と第２巻線１３０との間に配置される第１絶縁物１４０の数は、第１巻線１２０と第２巻線１３０との間に発生する電位差の大きさに応じて適宜変更される。

　複数の第１絶縁スペーサ１５０は、第１巻線１２０と第１絶縁物１４０との間、および、第２巻線１３０と第１絶縁物１４０との間、の各々に配置されて上記中心軸と平行な延在方向に沿って延在する。本実施形態においては、静止誘導機器１００は、複数の第１絶縁物１４０を備えているため、第１絶縁スペーサ１５０は、隣り合っている第１絶縁物１４０同士の間にも配置されている。第１絶縁スペーサ１５０として、たとえば、プレスボードまたは樹脂製の積層体などが用いられる。

　複数の第１絶縁スペーサ１５０のうちの一部は、隣り合っている巻線層１２１と第１絶縁物１４０との間に挟まれている。複数の第１絶縁スペーサ１５０のうちの他の一部は、隣り合っている第１絶縁物１４０同士の間に挟まれている。複数の第２絶縁スペーサ１７０のうちのさらに他の一部は、隣り合っている巻線層１３１と第１絶縁物１４０との間に挟まれている。

　第１絶縁スペーサ１５０は、隣り合っている巻線層１２１と第１絶縁物１４０との間、隣り合っている第１絶縁物１４０同士の間、および、隣り合っている巻線層１３１と第１絶縁物１４０との間、の各々において、円周方向に等間隔に配置されている。隣り合っている巻線層１２１と第１絶縁物１４０との間、隣り合っている第１絶縁物１４０同士の間、および、隣り合っている巻線層１３１と第１絶縁物１４０との間、の各々において、第１絶縁スペーサ１５０が位置していない部分は、絶縁油の流路となる。

　第１絶縁スペーサ１５０の円周方向の配置間隔は、等間隔に限られず、隣り合っている巻線層１２１と第１絶縁物１４０との間、隣り合っている第１絶縁物１４０同士の間、および、隣り合っている巻線層１３１と第１絶縁物１４０との間、の各々の間隔を維持可能なように決定されていればよい。

　図３に示すように、第１絶縁物１４０は、作用を受ける電界が閾値より高くなると低下する非線形な体積抵抗率を有する非線形抵抗材料を含む第１非線形抵抗層１４２を有する。本実施形態においては、第１絶縁物１４０は、絶縁材料からなる第１絶縁層１４１と、第１絶縁層１４１の両方の表面の各々を覆っている第１非線形抵抗層１４２とから構成されている。第１非線形抵抗層１４２は、第１絶縁物１４０の少なくとも第１絶縁スペーサ１５０と接触している部分に設けられている。第１絶縁層１４１を構成する材料として、たとえば、プレスボードが用いられる。

　非線形抵抗材料の特性は、体積抵抗率が電界に対して非線形的に変化することである。具体的には、非線形抵抗材料が作用を受ける電界が閾値以下のときは、非線形抵抗材料の体積抵抗率が高く維持される。非線形抵抗材料が作用を受ける電界が閾値より高いときは、非線形抵抗材料の体積抵抗率が低下する。

　本実施形態においては、第１非線形抵抗層１４２は、非線形抵抗材料であるＳｉＣを含むが、非線形抵抗材料はこれに限られず、たとえば、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＺｎＳｅ、ＣｄＴｅ、ＡｌＧａ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＡｌＰ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＮａＣｌ、ＡｇＢｒ、ＣｕＣｌ、または、ダイヤモンドなどでもよい。

　上記の非線形抵抗材料は、１種類のみで使用されてもよいし、複数種類を混合して使用されてもよい。複数種類の非線形抵抗材料を混合して使用する場合は、電界が閾値以下のときの非線形抵抗層の体積抵抗率、電界が閾値より高いときの非線形抵抗層の体積抵抗率、および、非線形抵抗層の体積抵抗率が低下する電界の閾値、の各々を調整することができる。

　第１非線形抵抗層１４２の形成方法としては、層を形成するためのバインダー樹脂またはセルロースに非線形抵抗材料を混合し、その混合物を対象物に塗布して常温雰囲気中または高温雰囲気中において硬化させることにより層を形成する方法がある。上記混合物の塗布方法としては、はけ塗り、ローラー塗り、スプレーガンを用いた吹き付け塗装、焼き付け塗装、浸漬塗装、または、非線形抵抗材料の粉体に静電気を帯びさせて対象物に付着させる静電塗装などがある。

　バインダー樹脂として、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いることができる。バインダー樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、または、デンプン系樹脂などを用いることができる。バインダー樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合には、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、または、アクリル系樹脂などを用いることができる。

　第１非線形抵抗層１４２が、非線形抵抗特性を有し、かつ、必要な機械的特性を有するためには、非線形抵抗材料の含有率が規定値の範囲内にある必要がある。たとえば、非線形抵抗材料としてＳｉＣを用いた場合、非線形抵抗材料の含有率は、３０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の範囲である必要がある。ＳｉＣの含有率が３０ｖｏｌ％未満の場合は、ＳｉＣ同士の接触を維持することが困難となる。ＳｉＣの含有率が８０ｖｏｌ％より高い場合は、第１非線形抵抗層１４２が硬くなりすぎて脆くなる。

　図４は、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の第１絶縁物の第１非線形抵抗層の体積抵抗率と電界との関係を示すグラフである。図４においては、縦軸に体積抵抗率を、横軸に電界を示している。

　図４に示すように、第１非線形抵抗層１４２の体積抵抗率は、耐電圧試験時に第１非線形抵抗層１４２に作用する試験時電界Ｅｔ以下の範囲においては、略一定となる。そのため、耐電圧試験時の電圧より低い、雷インパルス侵入時、開閉インパルス発生時、または、通常運転時の電圧で第１非線形抵抗層１４２に電界が作用しているときは、第１非線形抵抗層１４２の体積抵抗率は高い値で略一定となる。第１非線形抵抗層１４２に作用する電界が試験時電界Ｅtより高くなると、第１非線形抵抗層１４２の体積抵抗率は急激に低下する。上記のように、試験時電界Ｅtは、第１非線形抵抗層１４２が含む非線形抵抗材料の体積抵抗率が低下する閾値電界である。

　試験時電界Ｅtより低い電界が第１非線形抵抗層１４２に作用しているとき、第１非線形抵抗層１４２の体積抵抗率は、たとえば、第１絶縁層１４１の体積抵抗率と同等であればよい。試験時電界Ｅtより高い電界が第１非線形抵抗層１４２に作用しているとき、第１非線形抵抗層１４２の体積抵抗率が、たとえば、第１絶縁層１４１の体積抵抗率より１０⁵小さい値であれば、後述する第１絶縁物１４０と第１絶縁スペーサ１５０とによって囲まれている油隙部１８０における電界集中を抑制できることを解析により確認できている。

　本実施形態に係る静止誘導機器１００においては、図３に示すように、第１絶縁物１４０と第１絶縁スペーサ１５０とによって囲まれている油隙部１８０に電界が集中して作用する。油隙部１８０と接している第１非線形抵抗層１４２が作用を受ける電界が試験時電界Ｅtより高くなると、第１非線形抵抗層１４２の体積抵抗率が低下するため、油隙部１８０において部分放電が発生することを抑制できる。

　図５は、第１非線形抵抗層を有する本発明の実施形態１に係る第１絶縁物が設けられている場合、および、第１非線形抵抗層を有さない比較例に係る第１絶縁物が設けられている場合における、隣り合う第１絶縁物同士の間の平均電界と、第１絶縁物と第１絶縁スペーサとによって囲まれている油隙部の局所電界との関係を示すグラフである。図５においては、縦軸に第１絶縁物と第１絶縁スペーサとによって囲まれている油隙部の局所電界を、横軸に隣り合う第１絶縁物同士の間の平均電界を示している。また、本実施形態に係る第１絶縁物が設けられている場合のデータを実線、比較例に係る第１絶縁物が設けられている場合のデータを点線で示している。

　図５に示すように、第１非線形抵抗層を有さない比較例に係る第１絶縁物が設けられている場合、隣り合う第１絶縁物同士の間の平均電界が高くなるに従って、第１絶縁物と第１絶縁スペーサとによって囲まれている油隙部の局所電界が高くなっている。一方、本実施形態に係る第１絶縁物１４０が設けられている場合、隣り合う第１絶縁物１４０同士の間の平均電界が高くなっても、第１絶縁物１４０と第１絶縁スペーサ１５０とによって囲まれている油隙部１８０の局所電界は略一定である。その結果、本実施形態に係る第１絶縁物１４０が設けられている場合、油隙部１８０の局所電界が緩和され、油隙部１８０において部分放電が発生しにくくなる。

　上記のように本実施形態に係る静止誘導機器１００においては、第１絶縁物１４０の表面に第１非線形抵抗層１４２を設けていることにより、油隙部１８０への電界集中を安定して緩和して、第１巻線１２０と第２巻線１３０との間の絶縁性能を高くすることができる。また、第１絶縁スペーサ１５０にではなく、第１絶縁スペーサ１５０より配置される数の少ない第１絶縁物１４０に第１非線形抵抗層１４２を設けることにより、静止誘導機器１００の製造時間が長くなることを抑制して、静止誘導機器１００を廉価に製造できる。

　本実施形態においては、第１絶縁物１４０の両方の表面全体に第１非線形抵抗層１４２を設けていたが、第１非線形抵抗層１４２は、第１絶縁物１４０の少なくとも第１絶縁スペーサ１５０と接触している部分に設けられていればよい。

　図６は、本発明の実施形態１の変形例に係る静止誘導機器の第１絶縁物の構成を示す断面図である。図６においては、図３と同一の断面視にて示している。図６に示すように、本発明の実施形態１の変形例に係る静止誘導機器の第１絶縁物１４０ａにおいては、第１非線形抵抗層１４２ａは、第１絶縁物１４０ａにおいて第１絶縁スペーサ１５０と接触している部分を包含してこの部分より広い範囲に部分的に設けられている。すなわち、第１非線形抵抗層１４２ａは、第１絶縁物１４０ａと接している第１絶縁スペーサ１５０の接触面より大きな面積で部分的に設けられている。

　このようにすることにより、第１絶縁物１４０ａにおいて第１絶縁スペーサ１５０と接触している部分のみに第１非線形抵抗層１４２ａを設けた場合と比較して、高い電界が作用する第１非線形抵抗層１４２ａの体積が大きくなるため、油隙部１８０への電界集中をより安定して緩和することができる。

　本発明の実施形態１の変形例に係る静止誘導機器の第１絶縁物１４０ａにおいても、油隙部１８０への電界集中を安定して緩和して、第１巻線１２０と第２巻線１３０との間の絶縁性能を高くすることができる。

　（実施形態２）
　以下、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器について説明する。なお、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器２００は、第２絶縁物に第２非線形抵抗層が設けられている点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、実施形態１に係る静止誘導機器１００と同様の構成については同一の符号を付してその説明を繰り返さない。

　図７は、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器の断面図である。図７においては、図２と同一の断面視にて示している。図８は、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器の断面図であって、図７のＶＩＩＩ部を拡大して示す図である。

　図７，８に示すように、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器２００は、第２絶縁物２６０を備えている。第２絶縁物２６０は、作用を受ける電界が閾値より高くなると低下する非線形な体積抵抗率を有する非線形抵抗材料を含む第２非線形抵抗層２６２を有する。

　本実施形態においては、第２絶縁物２６０は、絶縁材料からなる第２絶縁層２６１と、第２絶縁層２６１の両方の表面の各々を覆っている第２非線形抵抗層２６２とから構成されている。第２非線形抵抗層２６２は、第２絶縁物２６０の少なくとも第２絶縁スペーサ１７０と接触している部分に設けられている。第２絶縁層２６１を構成する材料として、たとえば、プレスボードが用いられる。第２非線形抵抗層２６２は、第１非線形抵抗層１４２と同様の構成を有している。

　本実施形態に係る静止誘導機器２００においては、図８に示すように、第２絶縁物２６０と第２絶縁スペーサ１７０とによって囲まれている油隙部２８０に電界が集中して作用する。油隙部２８０と接している第２非線形抵抗層２６２が作用を受ける電界が試験時電界Ｅtより高くなると、第２非線形抵抗層２６２の体積抵抗率が低下するため、油隙部２８０において部分放電が発生することを抑制できる。

　上記のように本実施形態に係る静止誘導機器２００においては、第２絶縁物２６０の表面に第２非線形抵抗層２６２を設けていることにより、油隙部２８０への電界集中を安定して緩和して、第２巻線１３０内の絶縁性能を高くすることができる。第１巻線１２０の隣り合っている巻線層１２１同士の間に第２絶縁物２６０が配置されている場合は、第１巻線１２０内の絶縁性能を高くすることができる。

　また、第２絶縁スペーサ１７０にではなく、第２絶縁スペーサ１７０より配置される数の少ない第２絶縁物２６０に第２非線形抵抗層２６２を設けることにより、静止誘導機器２００の製造時間が長くなることを抑制して、静止誘導機器２００を廉価に製造できる。

　本実施形態においては、第１絶縁物２４０の両方の表面全体に第２非線形抵抗層２６２を設けていたが、第２非線形抵抗層２６２は、第１絶縁物２４０の少なくとも第２絶縁スペーサ１７０と接触している部分に設けられていればよい。実施形態１の変形例と同様に、第２非線形抵抗層２６２は、第１絶縁物２４０において第２絶縁スペーサ１７０と接触している部分を包含してこの部分より広い範囲に設けられていることが好ましい。

　（実施形態３）
　以下、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器について説明する。なお、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器３００は、第１絶縁物が第１非線形抵抗層のみから構成されている点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、実施形態１に係る静止誘導機器１００と同様の構成については同一の符号を付してその説明を繰り返さない。

　図９は、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の断面図である。図９においては、図２と同一の断面視にて示している。図１０は、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図９のＸ部を拡大して示す図である。

　図９，１０に示すように、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器３００は、第１絶縁物３４０を備えている。第１絶縁物３４０は、第１非線形抵抗層のみから構成されている。第１絶縁物３４０を構成している第１非線形抵抗層は、第１非線形抵抗層１４２と同様の構成を有している。第１絶縁物３４０および複数の第１絶縁スペーサ１５０は、絶縁構造体に含まれる。

　本発明の実施形態３に係る静止誘導機器３００の第１絶縁物３４０においても、第１絶縁物３４０と第１絶縁スペーサ１５０とによって囲まれている油隙部３８０への電界集中を安定して緩和して、第１巻線１２０と第２巻線１３０との間の絶縁性能を高くすることができる。

　なお、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器２００の第２絶縁物２６０が、第２非線形抵抗層２６２のみから構成されていてもよい。この場合も、第２非線形抵抗層２６２を設けていることにより、油隙部２８０への電界集中を安定して緩和して、第２巻線１３０内の絶縁性能を高くすることができる。

　（実施形態４）
　以下、本発明の実施形態４に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、外鉄形の変圧器である点が主に異なるため、実施形態１に係る静止誘導機器と同様の構成についてはその説明を繰り返さない。

　図１１は、本発明の実施形態４に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。図１２は、本発明の実施形態４に係る静止誘導機器の一部断面図である。図１３は、本発明の実施形態４に係る静止誘導機器の断面図であって、図１２のＸＩＩＩ部を拡大して示す図である。なお、図１２においては、鉄心より上側のみ図示している。

　図１１に示すように、本発明の実施形態４に係る静止誘導機器４００は、鉄心４１０と、鉄心４１０の主脚部を中心軸として巻き回されて同軸配置された第１巻線４２０および第２巻線４３０とを備えている。第１巻線４２０および第２巻線４３０の中心軸方向において、第２巻線４３０は、第１巻線４２０同士に挟まれるように配置されている。

　静止誘導機器４００はタンク４９０をさらに備えている。タンク４９０内には、絶縁媒体および冷却媒体である絶縁油が充填されている。鉄心４１０、第１巻線４２０および第２巻線４３０は、タンク４９０内に収容されている。

　図１２に示すように、第１巻線４２０は、平角電線が略矩形状に巻き回されて形成されている複数の巻線層４２１が、同軸配置されて互いに電気的に接続されることにより構成されている。第２巻線４３０は、平角電線が略矩形状に巻き回されて形成されている複数の巻線層４３１が、同軸配置されて互いに電気的に接続されることにより構成されている。

　静止誘導機器４００は、第１絶縁物４４０、第２絶縁物４６０、第１絶縁スペーサ４５０、第２絶縁スペーサ４７０、および、静電シールド４９１をさらに備えている。第１絶縁物４４０および複数の第１絶縁スペーサ４５０は、絶縁構造体に含まれる。

　静電シールド４９１は、第１巻線４２０および第２巻線４３０の中心軸方向から見て、略矩形状の外形を有し、中心部に開口を有する。静電シールド４９１は、第２巻線４３０の中心軸方向における第２巻線４３０の端面と対向するように配置されている。静電シールド４９１は、導体部と、導体部の表面を被覆する絶縁部とから構成されている。なお、必ずしも、静電シールド４９１が設けられていなくてもよい。

　第１絶縁物４４０は、第１巻線４２０および第２巻線４３０の中心軸方向から見て、略矩形状の外形を有し、中心部に開口を有する。第１絶縁物４４０は、第１巻線４２０および第２巻線４３０と同軸配置されている。

　本実施形態においては、第１巻線４２０と第２巻線４３０との間に、３つの第１絶縁物４４０が配置されている。第１巻線４２０と第２巻線４３０との間に配置される第１絶縁物４４０の数は、第１巻線４２０と第２巻線４３０との間に発生する電位差の大きさに応じて適宜変更される。

　第１絶縁スペーサ４５０は、第１巻線４２０と第１絶縁物４４０との間、および、第２巻線４３０と第１絶縁物４４０との間、の各々に配置されて上記中心軸と平行な延在方向に沿って延在している。第１絶縁スペーサ４５０として、たとえば、プレスボードまたは樹脂製の積層体などが用いられる。

　第１絶縁スペーサ４５０は、隣り合っている巻線層４２１と第１絶縁物４４０との間、隣り合っている第１絶縁物４４０同士の間、および、隣り合っている静電シールド４９１と第１絶縁物４４０との間、の各々において、上記中心軸の周方向に等間隔に配置されている。隣り合っている巻線層４２１と第１絶縁物４４０との間、隣り合っている第１絶縁物４４０同士の間、および、隣り合っている静電シールド４９１と第１絶縁物４４０との間、の各々において、第１絶縁スペーサ４５０が位置していない部分は、絶縁油の流路となる。

　第１絶縁スペーサ４５０の周方向の配置間隔は、等間隔に限られず、隣り合っている巻線層４２１と第１絶縁物４４０との間、隣り合っている第１絶縁物４４０同士の間、および、隣り合っている静電シールド４９１と第１絶縁物４４０との間、の各々の間隔を維持可能なように決定されていればよい。

　第２絶縁物４６０は、第１巻線４２０および第２巻線４３０の中心軸方向から見て、略矩形状の外形を有し、中心部に開口を有する。第２絶縁物４６０は、第１巻線４２０において、複数の巻線層４２１における隣り合っている巻線層４２１同士の間を遮るように、隣り合っている巻線層４２１の各々と間隔をあけて位置する。第２絶縁物４６０は、第２巻線４３０において、複数の巻線層４３１における隣り合っている巻線層４３１同士の間を遮るように、隣り合っている巻線層４３１の各々と間隔をあけて位置する。

　本実施形態においては、第１巻線４２０の隣り合っている巻線層４２１同士の間には、１つの第２絶縁物４６０が配置されている。第２巻線４３０の隣り合っている巻線層４３１同士の間、および、隣り合っている静電シールド４９１と巻線層４３１との間、の各々に、１つの第２絶縁物４６０が配置されている。第２絶縁物４６０として、たとえば、プレスボードが用いられる。

　隣り合っている巻線層４２１同士の間に配置される第２絶縁物４６０の数は、隣り合っている巻線層４２１同士の間に発生する電位差の大きさに応じて適宜変更される。隣り合っている巻線層４３１同士の間に配置される第２絶縁物４６０の数は、隣り合っている巻線層４３１同士の間に発生する電位差の大きさに応じて適宜変更される。

　第２絶縁スペーサ４７０は、第１巻線４２０および第２巻線４３０の各々において、隣り合っている巻線層４２１，４３１同士の間に配置されて上記中心軸と平行な延在方向に沿って延在している。第２絶縁スペーサ４７０として、たとえば、プレスボードまたは樹脂製の積層体などが用いられる。

　第２絶縁スペーサ４７０は、第１巻線４２０の隣り合っている巻線層４２１同士の間、隣り合っている巻線層４３１と第２絶縁物４６０との間、および、隣り合っている第２絶縁物４６０同士の間、の各々において、上記中心軸の周方向に等間隔に配置されている。第１巻線４２０の隣り合っている巻線層４２１同士の間、隣り合っている巻線層４３１と第２絶縁物４６０との間、および、隣り合っている第２絶縁物４６０同士の間、の各々において、第２絶縁スペーサ４７０が位置していない部分は、絶縁油の流路となる。

　第２絶縁スペーサ４７０の円周方向の配置間隔は、等間隔に限られず、第１巻線４２０の隣り合っている巻線層４２１同士の間、隣り合っている巻線層４３１と第２絶縁物４６０との間、および、隣り合っている第２絶縁物４６０同士の間、の各々の間隔を維持可能なように決定されていればよい。

　図１３に示すように、第１絶縁物４４０は、作用を受ける電界が閾値より高くなると低下する非線形な体積抵抗率を有する非線形抵抗材料を含む第１非線形抵抗層４４２を有する。本実施形態においては、第１絶縁物４４０は、絶縁材料からなる第１絶縁層４４１と、第１絶縁層４４１の両方の表面の各々を覆っている第１非線形抵抗層４４２とから構成されている。第１非線形抵抗層４４２は、第１絶縁物４４０の少なくとも第１絶縁スペーサ４５０と接触している部分に設けられている。第１絶縁層４４１を構成する材料として、たとえば、プレスボードが用いられる。第１非線形抵抗層４４２は、第１非線形抵抗層１４２と同様の構成を有している。

　本実施形態に係る静止誘導機器４００においては、図１３に示すように、第１絶縁物４４０と第１絶縁スペーサ４５０とによって囲まれている油隙部４８０に電界が集中して作用する。油隙部４８０と接している第１非線形抵抗層４４２が作用を受ける電界が試験時電界Ｅtより高くなると、第１非線形抵抗層４４２の体積抵抗率が低下するため、油隙部４８０において部分放電が発生することを抑制できる。

　上記のように本実施形態に係る静止誘導機器４００においては、第１絶縁物４４０の表面に第１非線形抵抗層４４２を設けていることにより、油隙部４８０への電界集中を安定して緩和して、第１巻線４２０と第２巻線４３０との間の絶縁性能を高くすることができる。また、第１絶縁スペーサ４５０にではなく、第１絶縁スペーサ４５０より配置される数の少ない第１絶縁物４４０に第１非線形抵抗層４４２を設けることにより、静止誘導機器４００の製造時間が長くなることを抑制して、静止誘導機器４００を廉価に製造できる。

　上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。また、実施形態１，２，３においては、静止誘導機機器として絶縁油を使用した内鉄形変圧器について説明し、実施形態４においては、絶縁油を使用した外鉄形変圧器について説明した。しかしながら、本発明は、絶縁油または絶縁ガスを使用したリアクトルなど、他の種類の静止誘導機器についても同様に適用でき、同等の効果を得ることができる。

　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。

　１００，２００，３００，４００　静止誘導機器、１１０，４１０　鉄心、１２０，４２０　第１巻線、１２１，１３１，４２１，４３１　巻線層、１３０，４３０　第２巻線、１４０，１４０ａ，２４０，３４０，４４０　第１絶縁物、１４１，４４１　第１絶縁層、１４２，１４２ａ，４４２　第１非線形抵抗層、１５０，４５０　第１絶縁スペーサ、１６０，２６０，４６０　第２絶縁物、１７０，４７０　第２絶縁スペーサ、１８０，２８０，３８０，４８０　油隙部、２６１　第２絶縁層、２６２　第２非線形抵抗層、４９０　タンク、４９１　静電シールド。

Claims

　鉄心と、
　前記鉄心を中心軸として各々円筒状に巻き回されており、互いに対向している対向面を有する、第１巻線および第２巻線と、
　前記第１巻線および前記第２巻線の前記対向面同士の間に配置される絶縁構造体とを備え、
　前記絶縁構造体は、
　前記第１巻線および前記第２巻線の前記対向面同士の間で前記第１巻線および前記第２巻線の各々と間隔をあけて位置し、前記鉄心を中心軸とする円筒状の第１絶縁物と、
　前記第１巻線と前記第１絶縁物との間、および、前記第２巻線と前記第１絶縁物との間の、各々に配置されて前記中心軸と平行な延在方向に沿って延在する複数の第１絶縁スペーサとを含み、
　前記第１絶縁物は、作用を受ける電界が閾値より高くなると低下する非線形な体積抵抗率を有する非線形抵抗材料を含む第１非線形抵抗層を有し、
　前記第１非線形抵抗層は、前記第１絶縁物の少なくとも前記第１絶縁スペーサと接触している部分に設けられている、静止誘導機器。
　前記第１非線形抵抗層は、前記第１絶縁物において前記第１絶縁スペーサと接触している前記部分を包含して該部分より広い範囲に設けられている、請求項１に記載の静止誘導機器。
　前記第１絶縁物は、前記第１非線形抵抗層のみから構成されている、請求項１または請求項２に記載の静止誘導機器。
　前記第１絶縁物は、絶縁材料からなる第１絶縁層と、該第１絶縁層の両方の表面の各々の少なくとも一部を覆っている前記第１非線形抵抗層とから構成されている、請求項１または請求項２に記載の静止誘導機器。
　前記第１巻線および前記第２巻線の各々は、互いに電気的に接続されている複数の巻線層から構成されており、
　前記第１巻線および前記第２巻線の少なくとも一方において、前記複数の巻線層における隣り合っている巻線層同士の間を遮るように、隣り合っている前記巻線層の各々と間隔をあけて位置する第２絶縁物と、
　前記第１巻線および前記第２巻線の各々において、隣り合っている前記巻線層同士の間に配置されて前記中心軸と平行な延在方向に沿って延在する複数の第２絶縁スペーサとをさらに備え、
　前記第２絶縁物は、作用を受ける電界が閾値より高くなると低下する非線形な体積抵抗率を有する非線形抵抗材料を含む第２非線形抵抗層を有し、
　前記第２非線形抵抗層は、前記第２絶縁物の少なくとも前記第２絶縁スペーサと接触している部分に設けられている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の静止誘導機器。
　前記第２非線形抵抗層は、前記第２絶縁物において前記第２絶縁スペーサと接触している前記部分を包含して該部分より広い範囲に設けられている、請求項５に記載の静止誘導機器。
　前記第２絶縁物は、前記第２非線形抵抗層のみから構成されている、請求項５または請求項６に記載の静止誘導機器。
　前記第２絶縁物は、絶縁材料からなる第２絶縁層と、該第２絶縁層の両方の表面の各々の少なくとも一部を覆っている前記第２非線形抵抗層とから構成されている、請求項５または請求項６に記載の静止誘導機器。
　前記絶縁構造体は、前記第１絶縁物を複数含む、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の静止誘導機器。
　前記第２絶縁物を複数含む、請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の静止誘導機器。