(57)【要約】【課題】雷インパルス電圧印加時にタップ巻線に生じる電圧を抑制しつつ変圧器の大型化を防ぐ。【解決手段】主脚１０を有する鉄心と、主脚１０に円筒巻線が巻き回された低圧巻線層２０と、低圧巻線層２０の外側で主脚１０に円筒巻線が巻き回されて複数の層に位置する複数の高圧巻線層４０とを備える。また、複数の高圧巻線層４０の外側で主脚１０に円筒巻線が巻き回された粗タップ巻線層５１と、粗タップ巻線層５１の外側で主脚に円筒巻線が巻き回された密タップ巻線層５２とを備える。さらに、複数の高圧巻線層４０のうち粗タップ巻線層５１と隣接する第６高圧巻線層４６の一部と接続されて粗タップ巻線層５１の終端部と所定の間隔を置いて対向する静電板８０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主脚を有する鉄心と、
前記主脚に円筒巻線が巻き回された低圧巻線層と、
前記低圧巻線層の外側で前記主脚に円筒巻線が巻き回されて複数の層に位置する複数の高圧巻線層と、
前記複数の高圧巻線層の外側で前記主脚に円筒巻線が巻き回された粗タップ巻線層と、
前記粗タップ巻線層の外側で前記主脚に円筒巻線が巻き回された密タップ巻線層と、
前記複数の高圧巻線層のうち前記粗タップ巻線層と隣接する外側高圧巻線層の一部と接続されて前記粗タップ巻線層の終端部と所定の間隔を置いて対向する静電板と
を備えた、変圧器。
【請求項２】
主脚を有する鉄心と、
前記主脚に円筒巻線が巻き回された低圧巻線層と、
前記低圧巻線層の外側で前記主脚に円筒巻線が巻き回されて複数の層に位置する複数の高圧巻線層と、
前記複数の高圧巻線層の外側で前記主脚に円筒巻線が巻き回された粗タップ巻線層と、
前記粗タップ巻線層の外側で前記主脚に円筒巻線が巻き回された密タップ巻線層と、
前記複数の高圧巻線層のうち前記粗タップ巻線層と隣接する外側高圧巻線層の一部と接続されて前記粗タップ巻線層の終端部と所定の間隔を置いて対向する静電板と、
前記静電板と前記粗タップ巻線層の前記終端部との間に位置して前記静電板と所定の間隔を置いて対向し、前記粗タップ巻線層の一部と接続された他の静電板と
を備え、
前記静電板および前記他の静電板のそれぞれの対向面は、横断面において互いに対して凸状に湾曲している、変圧器。
【請求項３】
前記静電板は、導電板の表面に絶縁紙が巻き付けられて構成されている、請求項１または２に記載の変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器に関し、特に、タップ巻線を有する内鉄型変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
雷インパルス電圧に対応するための静電シールド板を備えた変圧器を開示した先行文献として、特開昭５５−３４４０４号公報(特許文献１)がある。特開昭５５−３４４０４号公報(特許文献１)に記載された変圧器においては、タップ巻線層に対向して静電シールド板を配設し、この静電シールド板を介して、高圧巻線の中性点側をタップ巻線における高圧巻線の線路端子側と対向する端部に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５５−３４４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高圧巻線層とタップ巻線層との間に静電シールド板を配設した場合、円筒巻線の径方向の寸法が大きくなり、変圧器の小型化を図るうえで障害となる。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、雷インパルス電圧印加時にタップ巻線に生じる電圧を抑制しつつ変圧器の大型化を防ぐことができる変圧器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づく変圧器は、主脚を有する鉄心と、主脚に円筒巻線が巻き回された低圧巻線層と、低圧巻線層の外側で主脚に円筒巻線が巻き回されて複数の層に位置する複数の高圧巻線層とを備える。また、変圧器は、複数の高圧巻線層の外側で主脚に円筒巻線が巻き回された粗タップ巻線層と、粗タップ巻線層の外側で主脚に円筒巻線が巻き回された密タップ巻線層とを備える。さらに、変圧器は、複数の高圧巻線層のうち粗タップ巻線層と隣接する外側高圧巻線層の一部と接続されて粗タップ巻線層の終端部と所定の間隔を置いて対向する静電板を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、雷インパルス電圧印加時にタップ巻線に生じる電圧を抑制しつつ変圧器の大型化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る変圧器の構成を示す一部断面図である。
【図２】図１中の二点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。
【図３】同実施形態に係る変圧器における高圧巻線とタップ巻線との結線例を示す一部断面図である。
【図４】同実施形態に係る変圧器において、雷インパルス印加時に外側高圧巻線層と粗タップ巻線層との間に生じる電界を模式的に示す図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る変圧器の構成を示す一部断面図である。
【図６】図５中の二点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。
【図７】同実施形態に係る変圧器における高圧巻線とタップ巻線との結線例を示す一部断面図である。
【図８】同実施形態に係る変圧器において、雷インパルス印加時に外側高圧巻線層と粗タップ巻線層との間に生じる電界を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態１に係る変圧器について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「左」、「右」およびこれらの用語を含む名称を適宜使用するが、これらの方向は図面を参照した発明の理解を容易にするために用いるものであり、実施形態を上下反転、あるいは任意の方向に回転した形態も、当然に本願発明の技術的範囲に含まれる。また、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。
【００１０】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る変圧器の構成を示す一部断面図である。図２は、図１中の二点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。図３は、本実施形態に係る変圧器における高圧巻線とタップ巻線との結線例を示す一部断面図である。なお、図３においては、簡単のため、絶縁部材を図示していない。
【００１１】
図１〜３に示すように、本発明の実施形態１に係る変圧器は、主脚１０を有する鉄心と、主脚１０に円筒巻線が巻き回された複数の巻線層とを含む。複数の巻線層においては、内側から順に、低圧巻線層２０、複数の高圧巻線層４０、および、粗タップ巻線層５１と密タップ巻線層５２とからなるタップ巻線層５０が位置している。
【００１２】
鉄心は、複数枚の磁性板が層状に重ねられた積層構造を有している。磁性板とは、薄板状の磁性体のことをいう。磁性板として、電磁鋼板、より具体的には方向性鋼板を用いた。鉄心は、上側ヨーク、下側ヨーク、上側ヨークと下側ヨークとを繋ぐ、右側ヨークおよび左側ヨークを含む。主脚１０は、上側ヨークと下側ヨークとを繋ぎ、右側ヨークと左側ヨークとの間の中央の位置に設けられている。
【００１３】
低圧巻線層２０、高圧巻線層４０、粗タップ巻線層５１および密タップ巻線層５２は、主脚１０を共通に中心軸として同軸配置されている。低圧巻線層２０は、鉄心の主脚１０に円筒巻線が巻き回されて構成されている。低圧巻線層２０と鉄心の主脚１０との間に、絶縁筒３０が設けられている。図１，３においては、低圧巻線層２０を単層で示しているが、低圧巻線層２０は単層に限られず複数の層から構成されていてもよい。
【００１４】
複数の高圧巻線層４０は、低圧巻線層２０の外側で主脚１０に円筒巻線が巻き回されて複数の層に位置している。具体的には、複数の高圧巻線層４０は、内側から順に位置する、第１高圧巻線層４１、第２高圧巻線層４２、第３高圧巻線層４３、第４高圧巻線層４４、第５高圧巻線層４５および第６高圧巻線層４６を含む。
【００１５】
本実施形態においては、複数の高圧巻線層４０は、６層の高圧巻線層から構成されているため、第６高圧巻線層４６が外側高圧巻線層となる。ただし、複数の高圧巻線層４０を構成する高圧巻線層の数は６層に限られず、複数であればよい。
【００１６】
複数の高圧巻線層４０は、各高圧巻線層間において円筒巻線の軸方向における一端側または他端側に交互に位置する接続リング６０を介して接続されることにより直列に接続されている。
【００１７】
具体的には、複数の高圧巻線層４０においては、円筒巻線は第１高圧巻線層４１の図中の上端から順に下方に向けて下端まで巻き回されている。第２高圧巻線層４２においては、円筒巻線は図中の下端から順に上方に向けて上端まで巻き回されている。このように、第１高圧巻線層４１から第６高圧巻線層４６まで円筒巻線が各層毎に上下に交互に巻き回されることによって複数の高圧巻線層４０が構成されている。
【００１８】
低圧巻線層２０と複数の高圧巻線層４０との間に、絶縁筒７１，７２が設けられている。具体的には、絶縁筒７２の内側に絶縁筒７１が位置している。
【００１９】
粗タップ巻線層５１は、複数の高圧巻線層４０の外側で主脚１０に円筒巻線が巻き回されて構成されている。粗タップ巻線層５１は、図中の上端から順に下方に向けて下端まで巻き回されている。よって、図中における粗タップ巻線層５１の上端が始端部となり下端が終端部となる。
【００２０】
密タップ巻線層５２は、粗タップ巻線層５１の外側で主脚１０に円筒巻線が巻き回されて構成されている。密タップ巻線層５２は、図中の上端から順に下方に向けて下端まで巻き回されている。よって、図中における密タップ巻線層５２の上端が始端部となり下端が終端部となる。
【００２１】
図３に示すように、低圧巻線層２０の始端部から線路端９０が引き出されている。低圧巻線層２０の終端部から線路端９１が引き出されている。第１高圧巻線層４１の始端部から線路端９２が引き出されている。
【００２２】
第６高圧巻線層４６の終端部と粗タップ巻線層５１の始端部とが接続されて線路端９３が引き出されている。粗タップ巻線層５１の終端部から線路端９４が引き出されている。密タップ巻線層５２の始端部から終端部までの間で所定の間隔を置いて複数の線路端９５が引き出されている。
【００２３】
線路端９３または線路端９４と、複数の線路端９５のいずれかとを接続可能に接続部９６が設けられている。すなわち、接続部９６により、タップが切り替えられる。
【００２４】
変圧器は、複数の高圧巻線層４０のうち粗タップ巻線層５１と隣接する外側高圧巻線層である第６高圧巻線層４６の一部と配線８１により接続されて粗タップ巻線層５１の終端部と所定の間隔を置いて対向する静電板８０を備えている。
【００２５】
静電板８０は、導電板の表面にプレスボードなどの絶縁紙が巻き付けられて構成されている。導電板としては、絶縁板の表面に導電性薄膜が形成されたものまたは異形導体などを用いることができる。
【００２６】
静電板８０は、粗タップ巻線層５１の終端部の端面と略平行に対向する主面を有している。静電板８０の幅は、粗タップ巻線層５１の幅と略同一である。静電板８０の主面とは反対側の面に配線８１が接続されている。
【００２７】
複数の巻線層および複数の絶縁筒を上下から挟み込むように２つの絶縁リング７０が配置されている。複数の巻線層の層間は、絶縁油などの絶縁媒体で満たされている。
【００２８】
図４は、本実施形態に係る変圧器において、雷インパルス印加時に外側高圧巻線層と粗タップ巻線層との間に生じる電界を模式的に示す図である。図４に示すように、雷インパルス電圧印加時に粗タップ巻線層５１には、雷インパルス電圧とは逆位相の電位が発生する。たとえば、粗タップ巻線層５１の始端部の方が終端部より高い電位となっている。
【００２９】
このとき、粗タップ巻線層５１の終端部において第６高圧巻線層４６側の角部Ａと、第６高圧巻線層４６において角部Ａと対向した位置Ｂとの間に最も大きな電位差Ｖが生じる。この電位差Ｖによって、第６高圧巻線層４６と粗タップ巻線層５１との間の絶縁が破られない必要がある。
【００３０】
本実施形態の変圧器においては、粗タップ巻線層５１の終端部に対向するように静電板８０が配置されている。静電板８０は、第６高圧巻線層４６の配線８１により接続さている部分と同じ電位を有している。
【００３１】
そのため、電位差Ｖは、静電板８０の電位の影響を受けて、静電板８０が設けられていない場合と比較して小さくなっている。言い換えると、第６高圧巻線層４６と粗タップ巻線層５１との間の電界が緩和されている。すなわち、第６高圧巻線層４６と粗タップ巻線層５１との間の絶縁距離を広げることなく絶縁耐力を向上することができる。
【００３２】
なお、粗タップ巻線層５１の終端部と静電板８０との間の絶縁を確保するために、静電板８０の表面に巻き付けられている絶縁紙の厚さを適宜調節する必要がある。
【００３３】
上記の構成により、第６高圧巻線層４６と粗タップ巻線層５１との間の絶縁距離を長くする必要がないため、円筒巻線の径方向の寸法が大きくなることを防ぐことができる。すなわち、雷インパルス電圧印加時にタップ巻線層５０に生じる電圧を抑制しつつ変圧器の大型化を防ぐことができる。
【００３４】
以下、本発明の実施形態２に係る変圧器について説明する。なお、本実施形態に係る変圧器は、静電板の構成のみ実施形態１に係る変圧器と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００３５】
(実施形態２)
図５は、本発明の実施形態２に係る変圧器の構成を示す一部断面図である。図６は、図５中の二点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。図７は、本実施形態に係る変圧器における高圧巻線とタップ巻線との結線例を示す一部断面図である。なお、図７においては、簡単のため、絶縁部材を図示していない。
【００３６】
図５〜７に示すように、本発明の実施形態２に係る変圧器は、複数の高圧巻線層４０のうち粗タップ巻線層５１と隣接する外側高圧巻線層である第６高圧巻線層４６の一部と配線８１により接続されて粗タップ巻線層５１の終端部と所定の間隔を置いて対向する静電板８２を備えている。
【００３７】
また、変圧器は、静電板８２と粗タップ巻線層５１の終端部との間に位置して静電板８２と所定の間隔を置いて対向し、粗タップ巻線層５１の一部と配線８４により接続された他の静電板８３を備えている。
【００３８】
静電板８２および静電板８３は、導電板の表面にプレスボードなどの絶縁紙が巻き付けられて構成されている。導電板としては、絶縁板の表面に導電性薄膜が形成されたものまたは異形導体などを用いることができる。
【００３９】
静電板８３は、粗タップ巻線層５１の終端部の端面と略平行に対向する主面を有している。静電板８３の幅は、粗タップ巻線層５１の幅と略同一である。静電板８３の主面とは反対側の面が静電板８２と対向している。静電板８２の幅は、静電板８３の幅と略同一である。
【００４０】
静電板８２および静電板８３のそれぞれの対向面は、横断面において互いに対して凸状に湾曲している。すなわち、静電板８２および静電板８３のそれぞれの対向面にはエッジ部がない。
【００４１】
図８は、本実施形態に係る変圧器において、雷インパルス印加時に外側高圧巻線層と粗タップ巻線層との間に生じる電界を模式的に示す図である。図８に示すように、雷インパルス電圧印加時に粗タップ巻線層５１には、雷インパルス電圧とは逆位相の電位が発生する。たとえば、粗タップ巻線層５１の始端部の方が終端部より高い電位となっている。
【００４２】
このとき、粗タップ巻線層５１の終端部において第６高圧巻線層４６側の角部Ａと、第６高圧巻線層４６において角部Ａと対向した位置Ｂとの間に最も大きな電位差Ｖが生じる。この電位差Ｖによって、第６高圧巻線層４６と粗タップ巻線層５１との間の絶縁が破られない必要がある。
【００４３】
本実施形態の変圧器においては、粗タップ巻線層５１の終端部に対向するように静電板８３が配置されている。静電板８３は、粗タップ巻線層５１の配線８４により接続さている部分と同じ電位を有している。また、静電板８３に対向するように静電板８２が配置されている。静電板８２は、第６高圧巻線層４６の配線８１により接続さている部分と同じ電位を有している。
【００４４】
そのため、電位差Ｖは、静電板８２の電位の影響を受けて、静電板８２が設けられていない場合と比較して小さくなっている。言い換えると、第６高圧巻線層４６と粗タップ巻線層５１との間の電界が緩和されている。すなわち、第６高圧巻線層４６と粗タップ巻線層５１との間の絶縁距離を広げることなく絶縁耐力を向上することができる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、静電板８２と粗タップ巻線層５１の終端部との間に静電板８３が配置されており、静電板８２および静電板８３のそれぞれの対向面にはエッジ部がないため、静電板８２と静電板８３との間における電界集中を緩和することができる。そのため、静電板８２と静電板８３との間の絶縁を容易に確保することができる。
【００４６】
上記の構成により、第６高圧巻線層４６と粗タップ巻線層５１との間の絶縁距離を長くする必要がないため、円筒巻線の径方向の寸法が大きくなることを防ぐことができる。すなわち、雷インパルス電圧印加時にタップ巻線層５０に生じる電圧を抑制しつつ変圧器の大型化を防ぐことができる。
【００４７】
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、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許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。
【符号の説明】
【００４８】
１０  主脚、２０  低圧巻線層、３０，７１，７２  絶縁筒、４０  高圧巻線層、４１  第１高圧巻線層、４２  第２高圧巻線層、４３  第３高圧巻線層、４４  第４高圧巻線層、４５  第５高圧巻線層、４６  第６高圧巻線層、５０  タップ巻線層、５１  粗タップ巻線層、５２  密タップ巻線層、６０  接続リング、７０  絶縁リング、８０，８２，８３  静電板、８１，８４  配線、９０，９１，９２，９３，９４，９５  線路端、９６  接続部。
【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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