(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
層間絶縁紙を介在して電線を多層円筒状に巻装した一次巻線および二次巻線を同軸状に配置し、その軸心に二脚鉄心を組付けた接地形計器用変圧器において、
両端部に断面ヘ字状の凸部を形成した一次巻線用層間絶縁紙と、
軸方向長さを巻線最内層から最外層まで同一にして前記層間絶縁紙に巻装されるとともに、最内層から最外層まで電線径を段階的に太くした一次巻線用の電線と、
一次巻線最外層と電界緩和用シールドとの間に装着され、一次巻線を締め付け・保持する締め付けバンドと、
を備えたことを特徴とする接地形計器用変圧器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁ガスが封入された密閉容器に収納される接地形計器用変圧器の巻線構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一次巻線の一端を母線側に接続し他端を接地側に接続して一次回路を形成し、一次巻線電圧を低電圧に変成するとともに、二次巻線に電圧計や継電器を接続して動作させる接地形計器用変圧器は、電圧計測や回路保護用異常電圧検出センサとして、受配電設備に不可欠な電気機器である。
一般に、66kV以上の電気設備に使用される接地形計器用変圧器は、層間絶縁紙を介在して電線を多層円筒状に巻装した一次巻線および二次巻線が同軸状に配置され、その円筒中心軸に二脚鉄心が組付けられ、さらにブッシングおよび二次端子ボックスが設けられて、SF6ガス等の絶縁ガスを封入した密閉容器内へ収納されている。
【０００３】
ここで接地形計器用変圧器の一次巻線は、巻始めから巻終わりまで同一巻線幅で多層円筒状に巻装しなければならず、巻線作業時に電線のズレや落線を防止するため、コイル全体をエポキシ樹脂等でモールドしたり、層間絶縁紙と電線を粘着テープや接着剤で固定していた。図６は電線１２および層間絶縁紙１１をモールド樹脂１３で覆った構造を示し、図７は電線１２と層間絶縁紙１１を粘着テープ１４で固定した構造を示し、図８は電線１２と層間絶縁紙１１を接着剤１５で固定した構造を示す。
【０００４】
また、周知のように、急峻な電圧（雷インパルス波形）が母線側から接地形計器用変圧器の巻線に印加されると、巻線１層当たりにかかる電圧は均等ではなく図９のように、高圧側になるに従い高くなることが知られている。そのため、高圧端の層間絶縁の強度を低圧側よりも増大する必要がある。そこで図１０に示すように、一次側巻線の１層当たりの巻回数を高圧側へ巻き進むに従い段階的に減らすようにすることがある。また、図１１は最高圧端の許容巻き回数に合わせて、低圧側の巻き回数も同一にして巻くようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のように巻線を樹脂モールドするには大がかりな注型設備が必要となり、超高圧計器用変圧器の巻線のような大型の巻線を樹脂モールドしようとすると、ボイドの防止のため高度な注型技術が必要となる。また、層間絶縁紙２と電線１を粘着テープ４で固定する構造では、熱によって粘着強度が落ちてしまい衝撃に対する強度が低下するという問題があった。
【０００６】
さらに、相間絶縁紙１１と電線１２を接着剤１５で固定する構造では、巻線終了後に加熱して硬化させるための余分な工程が必要であったり、接着剤１５の塗布量のバラツキのためコイルの大きさが不均一になったり、微小の空隙ができて部分放電が発生する等の欠点があった。また、急峻な電圧への対策として、図１０のような方法をとる場合は、巻線の位置を調整する治具を数種類用意し、特殊な巻線機を用いる煩わしさがあり、図１１のような方法をとる場合は、巻線の外形寸法が大型化してしまう等の問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、本発明は、層間絶縁紙を介在して電線を多層円筒状に巻装した一次巻線および二次巻線を同軸状に配置し、その軸心に二脚鉄心を組付けた接地形計器用変圧器において、
両端部に断面ヘ字状の凸部を形成した一次巻線用層間絶縁紙と、
軸方向長さを巻線最内層から最外層まで同一にして前記層間絶縁紙に巻装されるとともに、最内層から最外層まで電線径を段階的に太くした一次巻線用の電線と、
一次巻線最外層と電界緩和用シールドとの間に装着され、一次巻線を締め付け・保持する締め付けバンドと、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明に係る接地形計器用変圧器の一部を破断した正面図であり、図２は図１の側面図である。両図において、１は鉄心、２は巻線、３は電界緩和用シールドである高圧シールド、４は接地シールド、５は二脚鉄心の脚部を構成するところのフレームである。
【０００９】
図３は図１から巻線２の部分を取り出して示した外観図である。図において、６は巻芯、７は巻芯６の外側に巻回された二次巻線、８は二次巻線７の外側に巻回された一次巻線、９は一次巻線８の外側に巻回された締め付けバンドである。締め付けバンド９の両端部がボルト１０により締め付けられることで、締め付けバンド９は所定の張力で一次巻線８を締め付け・保持する。
【００１０】
図４は、図３の一次巻線８および締め付けバンド９の一部を拡大して示した断面図である。図において、１１は層間絶縁紙であり、軸方向両端部が断面ヘ字状に折り曲げ加工されて凸部１１ａが形成されている。この凸部１１ａが電線１２を巻き付ける際のガイドとなり、巻線途中の落線が防止され、巻線作業の作業性が向上する。
【００１１】
また、最外層の層間絶縁紙１１の外側が締め付けバンド９により締め付けられることで、凸部１１ａが厚さ方向に互いに当接され、層間絶縁紙１１は軸方向の衝撃に対して安定して保持される。また、一次巻線８は、層間絶縁紙１１と電線１２のみにより構成され、他の粘着剤等が介在されないことにより巻線が均一な厚みで行えるとともに、接着剤等の高誘電率の材料が介在しないことにより部分放電の発生する確率も小さくなる。
【００１２】
図５は、一次巻線８の全厚みを示す断面図である。図示されるように、一次巻線８を構成する電線１２は、太さが３種類あり、内側に最も細い電線１２Ａを巻回し、その外側を中間の太さの電線１２Ｂを巻回し、その外側を最も太い電線１２Ｃを巻回したものであり、しかも軸方向長さを巻線最内層から最外層まで同一して巻装されている。このように、一次巻線８の電線１２の径を低圧側（内側）から高圧側（外側）へ巻き進むに従い段階的に太くしていくことで巻数が減少し、巻線の１層当たりにかかる電圧を段階的に下げることが可能になる。
【００１３】
また、外側に巻き進むにつれて電線径が太くなることから高圧端の層間電界も相乗的に低減され、絶縁の強度が低圧側よりも強化される。また、低圧側は層間電圧が許容値いっぱいになるまで巻くことができることにより、低圧側から高圧側まで均一な層間電圧で製作する場合にくらべて小型化が可能となる。さらには、製作にあたっては径の異なる電線を順に巻回するだけであるから、その工程では、特殊な治具も巻線機も不要である。なお、実施形態では、電線１２の径を３種類としたが、さらに細かくして４種類以上とすることも可能である。
【００１４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、層間絶縁紙の両端部に凸部を形成したことで、巻線のズレや落線が防止されて巻線作業が容易となる。また、電線径を段階的に太くしたことで、一層当たりにかかる電圧が段階的に下げられるとともに、高圧端の層間電界を低減することで絶縁強度が低圧側よりも強化される。さらに、一次巻線最外層を締め付けバンドで締め付けることで、一次巻線層間絶縁紙の凸部が上下方向に互いに当接して保持され、それにより軸方向の衝撃に対して安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る接地形計器用変圧器の一部を破断した正面図である。
【図２】図２は図１の側面図である。
【図３】図１から巻線の部分を取り出して示した外観図である。
【図４】図３の一次巻線および締め付けバンドの一部を拡大して示した断面図である。
【図５】一次巻線の全厚みを示す断面図である。
【図６】従来例を示す断面図である。
【図７】従来例を示す断面図である。
【図８】従来例を示す断面図である。
【図９】巻数と電位の関係を示すグラフである。
【図１０】従来例を示す断面図である。
【図１１】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  鉄心
２  巻線
３  高圧シールド
４  接地シールド
５  フレーム
６  巻芯
７  二次巻線
８  一次巻線
９  締め付けバンド
１０  ボルト
１１  層間絶縁紙
１１ａ  凸部
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ  電線
【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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【図１１】
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