(57)【要約】【課題】  静電シールドを取付けることなく、巻線端部の電界を低下させた静止誘導電気機器を提供することにある。【解決手段】  絶縁媒体を収納するタンク１０内に、鉄心１１が配置され、前記鉄心の周囲を巻線１７ａ，１７ｂが巻回された静止誘導電気機器において、鉄心１１と巻線１７ａ，１７ｂとの間に介在し、巻線１７ａ，１７ｂの線路端が接続される側の端部に設けられ、その端部の電界を緩和させるための絶縁物３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを備えた静止誘導電気機器。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁媒体を収納するタンク内に、鉄心が配置され、前記鉄心の周囲を少なくとも１本の巻線が巻回された静止誘導電気機器において、
前記鉄心と前記巻線との間に介在し、前記巻線の線路端が接続される側の端部に設けられ、前記端部の電界を緩和させるための絶縁物を備えたことを特徴とする静止誘導電気機器。
【請求項２】
前記絶縁物は、前記絶縁媒体の比誘電率よりも少なくとも２倍の比誘電率であること
を特徴とする請求項１に記載の静止誘導電気機器。
【請求項３】
前記絶縁媒体は、６フッ化硫黄ガスであり、
前記絶縁物は、絶縁紙であることを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電気機器。
【請求項４】
前記絶縁媒体は、６フッ化硫黄ガスであり、
前記絶縁物は、絶縁樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電気機器。
【請求項５】
前記絶縁物は、比誘電率の異なる２種類の絶縁物で構成され、一方の種類の絶縁物は、他方の種類の絶縁物より比誘電率が高く、前記他方の種類の絶縁物より前記巻線側に位置することを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電気機器。
【請求項６】
前記絶縁物は、前記巻線側に接する部分の前記巻線の中心方向の幅が、前記巻線の幅以上でかつ上部に位置する部分よりも広い幅に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電気機器。
【請求項７】
前記絶縁物は、前記巻線側に接する部分の前記巻線の中心方向の幅が、前記巻線の幅以上でかつ上部に位置する部分よりも狭い幅に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電気機器。
【請求項８】
前記絶縁物は、前記巻線の上部を全て覆うようにリング状に一体形成されたこと
を特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の静止誘導電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止誘導電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、高圧巻線及び低圧巻線を備えた静止誘導電気機器において、高圧巻線の上端を線路端として試験電圧を印加し、低圧巻線を接地電位とした場合、低圧巻線に対向する高圧巻線上端部の電界値が最も高くなり、この電界値に対して高圧巻線と低圧巻線間の距離は、絶縁的に耐える寸法とする必要がある。例えば、高圧巻線の上端部近傍の電位分布は、他の箇所と比較して、電気力線の間隔が狭くなる。即ち、高圧巻線の表面に配置する絶縁被覆に電界が集中する。
【０００３】
このような巻線端部の電界集中を緩和するために、高圧巻線の上部に静電シールドを設けることが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】実公平７−１７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、先行技術文献のように静電シールドを設けると、以下のような問題がある。一般に巻線上端が線路端である場合には、巻線上端部の電界が高くなるが、静電シールドを巻線上端に取付けることによって、巻線間や巻線と対地間の距離を縮小し、小型化、軽量化した静止誘導電気機器としている。しかし、静電シールドはリング状の芯材に導電材を巻回し、さらに絶縁被覆を巻回して製作している。このため、部品点数が増加して静止誘導電気機器の製作に要する時間が長くなり、コストが増える。
【０００５】
また、巻線上部に静電シールドを配置することにより、巻線線路端に印加される電圧によって決定される巻線上部と上部鉄心ヨーク間の距離に、静電シールドの厚さ寸法が加わるため、鉄心質量が増大する。これにより、静止誘導電気機器が大型化し、質量が重くなるため、製造上及び輸送上の観点から不利である。
【０００６】
本発明の目的は、静電シールドを取付けることなく、巻線端部の電界を低下させた静止誘導電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の観点に従った静止誘導電気機器は、絶縁媒体を収納するタンク内に、鉄心が配置され、前記鉄心の周囲を少なくとも１本の巻線が巻回された静止誘導電気機器において、  前記鉄心と前記巻線との間に介在し、前記巻線の線路端が接続される側の端部に設けられ、前記端部の電界を緩和させるための絶縁物を備えた構成である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、静電シールドを取付けることなく、巻線端部の電界を低下させた静止誘導電気機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電気機器の構成を示す断面図である。なお、以降における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
【００１１】
絶縁油やＳＦ６（６フッ化硫黄）ガス等の絶縁媒体を収納するタンク１０内に、上部鉄心締付構造物１２ａ及び下部鉄心締付構造物１２ｂで締め付けられた鉄心１１が配置され、鉄心１１の周囲に高圧巻線１７ａ及び低圧巻線１７ｂの２つの巻線が巻回され、各巻線１７ａ，１７ｂのそれぞれの上部に設けられたリング状絶縁物３１ａ，３１ｃと、各巻線１７ａ，１７ｂのそれぞれの下部に設けられたリング状絶縁物３１ｂ，３１ｄと、巻線１７ａ，１７ｂ及びリング状絶縁物３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを間にして、上部及び下部にそれぞれ設けられた上部巻線締付リング１５ａ及び下部巻線締付リング１５ｂと、上部巻線締付リング１５ａ及び下部巻線締付リング１５ｂの上部及び下部にそれぞれ設けられた上部巻線締付コマ１４ａ及び下部巻線締付コマ１４ｂと、上部巻線締付コマ１４ａ及び下部巻線締付コマ１４ｂの上部及び下部からそれぞれ締付力を加える上部巻線締付構造物１３ａ及び下部巻線締付構造物１３ｂとを備えている。なお、上部巻線締付リング１５ａ及び下部巻線締付リング１５ｂは、それぞれ板状絶縁物としてもよい。
【００１２】
図２は、本実施形態に係る静止誘導電気機器の巻線１７ａ，１７ｂの上端部を説明するための断面図である。なお、ここでは、説明の便宜上、上部側脚２０、主脚鉄心２１及び巻線１７ａ，１７ｂのみを図示し、他の構成部品の図示を省略している。
【００１３】
上部側脚２０及び主脚鉄心２１は、図１に示す鉄心１１を構成する部分である。主脚鉄心２１の周囲に巻線１７ａ，１７ｂを巻回し、巻線上部に上部側脚２０が配置されている。鉄心２１及び側脚２０は、電気的に接地電位である。一方、巻線１７ａ，１７ｂは、ＪＥＣ−２２００等によって規定されている試験電圧、又は静止誘導電気機器運転時には、系統電圧が印加される。鉄心２１及び側脚２０と巻線１７ａ，１７ｂとの間は、これらの試験電圧又は系統電圧に耐えられるように距離を決定している。
【００１４】
静止誘導電気機器は、上述のような構成において、巻線１７ａの上端部４５近傍の電界を緩和する。
【００１５】
図３は、本実施形態に係る静止誘導電気機器の巻線１７ａの上端部及びリング状絶縁物３１ａの結合状態を示す構成図である。
【００１６】
巻線１７ａは、円筒形の形状になっている。リング状絶縁物３１ａは、巻線１７ａの上端部に重なるように接合されている。従って、リング状絶縁物３１ａは、上面を見ると、巻線１７ａの上面と一致する形状である。
【００１７】
図４は、本実施形態に係るリング状絶縁物３１ａ（誘電率の比４．０）による電気力線４０を示す図３の１−１線矢視断面図である。なお、誘電率の比４．０は、リング状絶縁物３１ａの誘電率が周囲の絶縁媒体の４倍であることを示している。即ち、誘電率の比は、リング状絶縁物３１ａの誘電率と絶縁媒体の誘電率との比である。
【００１８】
巻線１７ａ上部の電気力線４０は、図４に示すように、リング状絶縁物３１ａによって絶縁媒体側に押し出されている。これにより、巻線端部４５近傍の電気力線４０の間隔が大きくなり、電界が緩和される。
【００１９】
巻線１７ａに何も取り付けない場合、静電シールドを取り付けた場合、及びリング状絶縁物３１ａを取り付けた場合のそれぞれの巻線端部４５の計算結果は、次式となる。
【００２０】
（何もなし）：静電シールド：リング状絶縁物３１ａ（誘電率の比４．０）＝１．０：０．６１：０．６０
次に、リング状絶縁物３１ａの誘電率の比を変更すると、巻線端部４５近傍の電気力線４０が絶縁媒体に押し出される程度が異なり、巻線端部４５の電界緩和の程度が異なる。
【００２１】
図５は、本実施形態に係るリング状絶縁物３２ａ（誘電率の比２．０）による電気力線４０を示す断面図である。図６は、本実施形態に係るリング状絶縁物３３ａ（誘電率の比６．０）による電気力線４０を示す断面図である。図５及び図６に示す断面図は、図４に示す断面図と同様の箇所の図である。
【００２２】
リング状絶縁物３２ａは、絶縁媒体との誘電率の比が２．０である。誘電率との比が２．０の場合としては、例えば絶縁媒体ＳＦ６ガス中の絶縁紙である。
【００２３】
リング状絶縁物３３ａは、絶縁媒体との誘電率の比が６．０である。誘電率との比が６．０の場合としては、例えば絶縁媒体ＳＦ６ガス中の樹脂絶縁材である。
【００２４】
これらの巻線端部４５の電界値の計算結果は、次式となる。
【００２５】
誘電率の比２．０：誘電率の比４．０：誘電率の比６．０＝０．８１：０．６０：０．４７
従って、誘電率の比が２．０から６．０と大きくなるに従い、電気力線４０が絶縁媒体側に押し出される程度が大きくなり、巻線端部４５近傍の電界値が緩和される。
【００２６】
本実施形態によれば、巻線１７ａの上部に、絶縁媒体よりも高い誘電率のリング状絶縁物３１ａ，３２ａ，３３ａを設けることにより、巻線端部４５の電界が緩和され、絶縁耐力が向上する。
【００２７】
また、絶縁媒体の誘電率との比が４．０程度となる誘電率のリング状絶縁物３１ａを設けることにより、巻線端部４５の電界が静電シールドを取付けた構成と同程度に緩和できる。これにより、巻線端部４５に電界緩和用の静電シールドを設ける場合と比較して、静止誘導電気機器は、巻線上部と上部鉄心ヨーク間の距離を静電シールドの厚さ寸法の分低減し、鉄心質量を減少させることができる。従って、静止誘導電気機器が小型化し、質量が軽くなり、静止誘導電気機器の輸送が容易となり、製造に要する時間が短縮することができる。
【００２８】
（第２の実施形態）  
図７は、第２の実施形態に係るリング状絶縁物３４ａ１，３４ａ２による電気力線４０を示す断面図である。図７に示す断面図は、図４に示す断面図と同様の箇所の図である。
【００２９】
本実施形態に係る静止誘導電気機器は、図４に示すリング状絶縁物３１ａを、リング状絶縁物３４ａ１とリング状絶縁物３４ａ２との構成に代えた点以外は、第１の実施形態に係る静止誘導電気機器と同様である。
【００３０】
巻線１７ａの上部には、リング状絶縁物３４ａ１，３４ａ２が配置されている。リング状絶縁物３４ａ１の絶縁媒体との誘電率の比は、２．０である。リング状絶縁物３４ａ２の絶縁媒体との誘電率の比は、４．０である。絶縁媒体との誘電率の比が大きい方のリング状絶縁物３４ａ２を巻線に接する側に配置している。絶縁媒体との誘電率の比が小さい方のリング状絶縁物３４ａ１をリング状絶縁物３４ａ１の上部に配置している。各リング状絶縁物３４ａ１，３４ａ２は、厚さを同じとした構成である。
【００３１】
巻線１７ａ上部の電気力線４０がリング状絶縁物３４ａ１（絶縁媒体との誘電率の比２．０）、３４ａ２（絶縁媒体との誘電率の比４．０）によって絶縁媒体側に押し出され、巻線端部４５近傍の電気力線４０の間隔が大きくなり、電界が緩和される。
【００３２】
巻線１７ａに何も取り付けない場合と、誘電率の異なる２つの部品で構成したリング状絶縁物３４ａ１，３４ａ２を取り付けた場合との巻線端部４５の電界値の計算結果は、次式となる。
【００３３】
（何もなし）：リング状絶縁物３４ａ１，３４ａ２＝１．０：０．６１
本実施形態によれば、巻線１７ａの上部に、絶縁媒体よりも高い誘電率のリング状の絶縁物を、誘電率が異なる複数の絶縁物３４ａ１，３４ａ２で構成し、巻線１７ａに接する側に誘電率の高いリング状絶縁物３４ａ２を配置することにより、巻線端部４５の電界が緩和され、絶縁耐力が向上して静電シールドが不要となる。従って、第１の実施形態の作用効果に加え、リング状絶縁物を単一の誘電率の絶縁物で構成する場合と比較して、各々の誘電率の絶縁物の所要量が減少することにより、リング状絶縁物の製作が容易になり、更に経済的に優れたものとなる。
【００３４】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係るリング状絶縁物３５ａによる電気力線４０を示す断面図である。図８に示す断面図は、図４に示す断面図と同様の箇所の図である。
【００３５】
本実施形態に係る静止誘導電気機器は、図４に示すリング状絶縁物３１ａを、リング状絶縁物３５ａに代えた点以外は、第１の実施形態に係る静止誘導電気機器と同様である。
【００３６】
リング状絶縁物３５ａは、巻線１７ａに接する部分は巻線１７ａと同じ幅寸法とし、巻線１７ａに接しない側（上部に位置する側）の部分の幅寸法を巻線１７ａの幅よりも小さくしている。巻線１７ａに接しない側の幅寸法は、巻線１７ａの３分の１の幅寸法である。ここで、巻線１７ａの幅とは、巻線１７ａの円筒形の中心方向の幅である。即ち、巻線１７ａの厚さに相当する長さである。
【００３７】
巻線１７ａ上部の電気力線４０がリング状絶縁物３５ａによって絶縁媒体側に押し出され、巻線端部４５近傍の電気力線４０の間隔が大きくなり、電界が緩和される。
【００３８】
巻線１７ａに何も取り付けない場合と、リング状絶縁物３５ａを取り付けた場合との巻線端部４５の電界値の計算結果は、次式となる。
【００３９】
（何もなし）：リング状絶縁物３５ａ＝１．０：０．５９
本実施形態によれば、巻線１７ａの上部に、巻線１７ａに接する側の部分よりも接しない側の部分の幅寸法が小さいリング状絶縁物３５ａを配置することにより、巻線端部４５の電界が緩和され、絶縁耐力が向上して静電シールドが不要となる。従って、第１の実施形態の作用効果に加え、リング状絶縁物の所要量が減少することにより、リング状絶縁物の製作が容易になり、更に経済的に優れたものとなる。
【００４０】
（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態に係るリング状絶縁物３６ａによる電気力線４０を示す断面図である。図９に示す断面図は、図４に示す断面図と同様の箇所の図である。
【００４１】
本実施形態に係る静止誘導電気機器は、図４に示すリング状絶縁物３１ａを、リング状絶縁物３６ａに代えた点以外は、第１の実施形態に係る静止誘導電気機器と同様である。
【００４２】
リング状絶縁物３６ａは、巻線１７ａに接する部分を巻線１７ａと同じ幅寸法とし、巻線１７ａに接しない側（上部に位置する側）の部分の幅寸法を巻線１７ａの幅よりも大きくしている。
【００４３】
巻線１７ａ上部の電気力線４０がリング状絶縁物３６ａによって絶縁媒体側に押し出され、巻線端部４５近傍の電気力線４０の間隔が大きくなり、電界が緩和される。
【００４４】
本実施形態によれば、巻線１７ａの上部に、巻線１７ａに接する側の部分よりも接しない側の部分の幅寸法が大きいリング状絶縁物３６ａを配置することにより、第３の実施形態による巻線端部４５の電界よりも緩和され、さらに絶縁耐力が向上する。その他の点は、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４５】
（第５の実施形態）
図１０は、第５の実施形態に係るリング状絶縁物３７ａによる電気力線４０を示す断面図である。図１０に示す断面図は、図４に示す断面図と同様の箇所の図である。
【００４６】
本実施形態に係る静止誘導電気機器は、図４に示すリング状絶縁物３１ａを、リング状絶縁物３７ａに代えた点以外は、第１の実施形態に係る静止誘導電気機器と同様である。
【００４７】
リング状絶縁物３７ａは、巻線１７ａに接する側の部分を巻線１７ａの幅よりも大きくし、巻線１７ａに接しない側（上部に位置する側）の部分の幅寸法を巻線１７ａに接する部分の幅寸法よりも小さくしている。
【００４８】
巻線１７ａ上部の電気力線４０がリング状絶縁物３７ａによって絶縁媒体側に押し出され、巻線端部４５近傍の電気力線４０の間隔が大きくなり、電界が緩和される。
【００４９】
本実施形態によれば、巻線１７ａの上部に、巻線１７ａに接する側の部分を巻線１７ａの幅よりも大きくし、巻線１７ａに接しない側の部分の幅寸法を巻線１７ａに接する部分の幅寸法よりも小さいリング状絶縁物３７ａを配置することにより、第３の実施形態による巻線端部４５の電界よりも緩和され、さらに絶縁耐力が向上する。その他の点は、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
なお、各実施形態において、巻線１７ａの上端に線路端が接続されて、試験電圧が印加され、巻線上部にリング状絶縁物を取付ける構成としたが、巻線１７ａ下部に線路端が接続され、試験電圧が印加される構成で、巻線下部にリング状絶縁物を取付けてもよい。これらの構成においても同様に、巻線端部の電界が緩和され、静電リングを省略できる構成とすることができる。
【００５１】
第２の実施形態において、比誘電率の異なる２種類のリング状絶縁物３４ａ１、３４ａ２で構成したが、巻線に接する側により誘電率の大きなリング状絶縁物を配置する構成であれば、その種類数はいくつでもよい。但し、比誘電率の異なる３種類以上の絶縁物を設けた場合において、そのうちの２種類の絶縁物で、巻線に接する側により誘電率の大きなリング状絶縁物を配置することで、少なくともこの２種類の絶縁物の構成で作用効果を得ることができる。このため、その他の比誘電率の異なる絶縁物をその２種類の絶縁物の構成での作用効果を著しく妨げない範囲内で任意に設けてもよい。また、２つのリング状絶縁物３４ａ１、３４ａ２の厚さを同じとしたが、これに限らない。巻線端部の電界を低減する構成であれば、その厚さはいくつでもよい。
【００５２】
第３の実施形態において、リング状絶縁物３５ａの巻線１７ａと接していない側の幅寸法を、巻線１７ａと接している側の幅寸法の１／３とし、幅方向の中央に構成したがこれに限らない。巻線１７ａに接していない側の幅寸法が接している側の幅寸法よりも小さく構成されていれば、その幅寸法はいくつでもよい。また、リング状絶縁物３５ａの厚さを、幅寸法が小さい部分と、巻線と同じ幅の部分とで厚さを同じとしたが、これに限らない。巻線端部４５の電界を低減する構成であれば、それぞれの部分の厚さはいくつでもよい。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電気機器の構成を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係る静止誘導電気機器の巻線の上端部を説明するための断面図。
【図３】第１の実施形態に係る静止誘導電気機器の巻線の上端部及びリング状絶縁物の結合状態を示す構成図。
【図４】第１の実施形態に係るリング状絶縁物（誘電率の比４．０）による電気力線を示す図３の１−１線矢視断面図。
【図５】第１の実施形態に係るリング状絶縁物（誘電率の比２．０）による電気力線を示す断面図。
【図６】第１の実施形態に係るリング状絶縁物（誘電率の比６．０）による電気力線を示す断面図。
【図７】第２の実施形態に係るリング状絶縁物による電気力線を示す断面図。
【図８】第３の実施形態に係るリング状絶縁物による電気力線を示す断面図。
【図９】第４の実施形態に係るリング状絶縁物による電気力線を示す断面図。
【図１０】第５の実施形態に係るリング状絶縁物による電気力線を示す断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１０…タンク、１１…鉄心、１２ａ…上部鉄心締付構造物、１２ｂ…下部鉄心締付構造物、１３ａ…上部巻線締付構造物、１３ｂ…下部巻線締付構造物、１４ａ…上部巻線締付コマ、１４ｂ…下部巻線締付コマ、１５ａ…上部巻線締付リング、１５ｂ…下部巻線締付リング、１７ａ…高圧巻線、１７ｂ…低圧巻線、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ…リング状絶縁物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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