(57)【要約】【課題】絶縁耐圧特性と冷却性のよい静止誘導電器を提供する。【解決手段】タンク内部に巻線４０，５０、鉄心４１および流動する絶縁媒体を内蔵した静止誘導電器において、巻線４０，５０は、巻線４０，５０の内径側に設けられた絶縁筒４３の上に巻回された絶縁シート１の上に導体４６を巻回し、導体４６の角部が絶縁シート１に埋っている構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク内部に巻線、鉄心および流動する絶縁媒体を内蔵した静止誘導電器において、前記巻線は、前記巻線の内径側に設けられた絶縁筒の上に巻回された絶縁シ−トの上に導体を巻回し、前記導体の角部が前記絶縁シートに埋っている構成であることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項２】
前記巻線の外径側にも絶縁シ−トを巻回したことを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電器。
【請求項３】
前記巻線は、前記絶縁媒体の流路となる空間を有することを特徴とする請求項１または２に記載の静止誘導電器。
【請求項４】
前記空間は、前記絶縁媒体が蛇行して流れるように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の静止誘導電器。
【請求項５】
前記絶縁媒体は、ＳＦ６ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガスのいずれかの単体または少なくとも２種類の混合物または絶縁油であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の静止誘導電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に高電圧、大電力用途に用いられる変圧器、リアクトル等の静止誘導電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＦ６ガスを絶縁媒体及び冷却媒体に用いたガス絶縁変圧器は、超高圧・大容量器としては、２７５ｋＶ，３００ＭＶＡの変圧器があり、既に運転されている。さらに、ビルの地下などには、中小容量器として、６０ｋＶクラスのものが多く使用されている。このようにガス絶縁変圧器においては、絶縁・冷却媒体としてＳＦ６ガスを用いている。ＳＦ６ガスは通常の運転状態では、無色、無臭、無味、不燃性の非常に安定した気体であり、しかも無毒である。
【０００３】
一方、環境面から地球温暖化の指標の一つとして地球温暖化係数ＧＷＰ（Global  Warming  Potential）があり、一定量放出したときの温暖化への寄与をＣＯ２に対する比率で表している。ＳＦ６ガスは化学的に極めて安定で、大気中寿命が３２００年と長く、赤外線吸収量も大きいため、ＳＦ６ガスのＧＷＰは２３９００倍と極めて大きい。ただし、地球温暖化への寄与の大きさはＧＷＰと大気中濃度の積で与えられ、現時点ではＳＦ６ガスの大気中濃度が極めて低いため、ＳＦ６ガスの影響力はＣＯ２に比べると極めて小さい。しかしながら、ＧＷＰが大きいということは温暖化への潜在的影響力が大きいということであり、今後ＳＦ６ガスの排出量が増え、大気中での濃度が増加すると、その影響はＣＯ２と比較してかなり大きくなる可能性もある。このような観点から、１９９７年１２月に京都で開催された国連気候変動枠組条約第３回締約国会議（ＣＯＰ３、京都会議）において、ＳＦ６も削減対象ガスとして加えられ、排出の抑制と削減についての対応が要求されている。このように環境面からも、ガス絶縁変圧器へのＳＦ６ガスの使用削減が望まれている。
【０００４】
このような観点から、近年地球温暖化係数ＧＷＰの小さい絶縁ガスを絶縁媒体、冷却媒体として用いた静止誘導電気機器の提案が例えば下記特許文献１、特許文献２などでなされている。しかし、いまだにそのような絶縁がスを使用した変圧器などの静止誘導電気機器が開発されたとは、発明者が知る限り見られないものの、地球環境を考慮すればいずれ開発実用化がなされるものと思われる。
【０００５】
ところで、地球温暖化係数ＧＷＰの小さい絶縁ガスの絶縁強度は、従来、ガス絶縁変圧器に用いられてきたＳＦ６ガスに比べて一般的に低い。また、一般的にガス密度がＳＦ６ガスに比べて小さいため、熱容量が小さく、冷却効率が悪い。従って、地球温暖化係数ＧＷＰの小さい絶縁ガスを使用したガス絶縁変圧器においては、ＳＦ６ガスを使用したガス絶縁変圧器に比べて、より絶縁及び冷却面からの改善が必要となっている。
【０００６】
ＳＦ６ガスを使用したガス絶縁変圧器の冷却に関する提案として、例えば下記特許文献３では、巻線の外側に絶縁筒を設け、巻線と絶縁筒の間に絶縁ガスを流し、冷却するようにした構成が提案されている。しかしこの構成によれば巻線外径側、内径側の部分の冷却は出来るものの巻線中央の冷却が困難となる。また、巻線と近接して誘電率の低い絶縁ガスの流路が形成されているため、その部分に電界集中が生じやすい欠点がある。
【０００７】
ガス絶縁変圧器の絶縁面からは、絶縁物と絶縁ガスが楔状に接触する部分、いわゆるトリプルジャンクション部分の耐圧向上が必要であり、巻線端部に取り付けられる静電シールドと絶縁物が接触する部分については、例えば下記特許文献４などによって提案されている。さらに、巻線のターン間絶縁においては例えば下記特許文献５などによる提案が、また巻線間においては、下記特許文献６などの提案がなされている。しかし、巻線全体での絶縁物と絶縁ガスが楔状に接触する部分、いわゆるトリプルジャンクション部分の耐圧向上と前述の冷却問題の両者を解決するような提案はなされていない。
【特許文献１】特開２００１−１６７２１号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７４３５号公報
【特許文献３】特開平７−８６０５１号公報
【特許文献４】特開２００２−３２９６１６号公報
【特許文献５】特開平１１−２５２７２５号公報
【特許文献６】特開平６−２６７７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の静止誘導電器の巻線部分を図６、図７に示す。図６は、巻線部分を示す概略断面図、図７は、図６に示す高圧巻線５０部分を示す斜視図である。図６、図７において４１は、タンク（図示せず）の中に取り付けられた主鉄心であり、主鉄心４１の外周に絶縁筒４３が取り付けられ、絶縁筒４３上にレール４４が取り付けられている。そして、そのレール４４上に導体４６が巻回され、低圧巻線４０が構成されている。同様に、高圧巻線５０は、低圧巻線４０と必要な絶縁距離を確保した位置に、絶縁筒４３上にレール４４が取り付けられ、そのレール４４上に導体４６が巻回されて構成されている。なお、絶縁筒４３上に取り付けられるレ−ル４４は、図７に示すように、角棒状の形状をしており、絶縁筒４３上に所定の間隔を持って取り付けられる。従って、レール４４が存在しない部分は、絶縁筒４３と低圧、高圧巻線４０，５０間は空間となっており、その部分に絶縁媒体すなわち、ガス絶縁機器にあってはＳＦ６ガスが、油入り機器においては絶縁油が流れ、冷却するようになっている。
【０００９】
図８にレ−ル４４が存在する部分の巻線の要部断面図を示す。図８に示すように、レ−ル４４上に巻回する導体４６は被覆絶縁物６１で絶縁されている。レ−ル４４は一般的にプレスボ−ドなどの固体絶縁物で製作されている。そのレール４４上に被覆絶縁物６１が設けられた導体４６を巻回すると、導体４６の角部には丸みが形成されているため、導体４６を被覆絶縁物６１で被覆した場合においても、その端部は丸みが生じる。その結果、図８に示すように、レ−ル４４と導体４６との接触点でトリプルジャンクション部６２が生じ、その部分の電界が高くなる。特に、図６に示した巻線構成においては、低圧巻線４０と高圧巻線５０が対向するレ−ル４４と導体４６との接触点でトリプルジャンクション部６２ができ、低圧巻線４０においては低圧巻線４０と主鉄心４１が対向する部分、すなわち、巻線の内径側、高圧巻線５０においては、巻線の内径側の電界が高くなる傾向がある。ＳＦ６ガスは、その絶縁破壊形態が電界依存性を示すので、トリプルジャンクション部６２の電界が高くなると、トリプルジャンクション部６２で部分放電が発生するなど絶縁強度に影響を与える結果となる。信頼性ある静止誘導電器を得るためには、トリプルジャンクション部の電界強度を下げるか、トリプルジャンクション部のない構成が望まれる。
【００１０】
次に油入り静止誘導電器についてみると、絶縁油の比誘電率は固体絶縁物の比誘電率より小さいため、油絶縁においても、前述のトリプルジャンクション部に電界集中が生じ、ガス絶縁機器と同様トリプルジャンクション部で部分放電が発生するなど絶縁強度に影響を与える結果となる。そのため、信頼性ある静止誘導電器を得るためには、トリプルジャンクション部の電界強度を下げるか、トリプルジャンクション部のない構成が望まれる。
【００１１】
また、油入り静止誘導電器においては、固体絶縁物で囲まれた油流路と破壊電界の関係は、固体絶縁物で囲まれた油流路の幅が狭いほど高くなる特性がある。従って、低圧巻線４０と高圧巻線５０間の絶縁距離を短くするために、レ−ル４４の幅を小さくすることが考えられるが、レール４４の幅を小さくすると、そこに流れる油量が少なくなり、冷却上の問題が生じる。このように、絶縁上の耐圧向上と冷却性維持の両者を解決するのは難しい。  
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、絶縁耐圧特性と冷却性のよい静止誘導電器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するために本発明は、タンク内部に巻線、鉄心および流動する絶縁媒体を内蔵した静止誘導電器において、前記巻線は、前記巻線の内径側に設けられた絶縁筒の上に巻回された絶縁シ−トの上に導体を巻回し、前記導体の角部が前記絶縁シートに埋っている構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、絶縁耐圧特性と冷却性のよい静止誘導電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】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図５を参照して説明する。  
図１〜図３は、本発明の実施の形態に係る静止誘導電器の構成図である。図において従来と同一部分は、同一符号を付し、その説明は省略する。図１〜図３において、１は柔軟な絶縁シ−トであり、低圧巻線４０及び高圧巻線５０の内径側にあっては、絶縁筒４３上に複数回巻回されている。そして、その上に、絶縁被覆された導体４６を、その角部が絶縁シート１に埋まるようにして巻回してある。低圧巻線４０の外周と高圧巻線５０の外周は、絶縁被覆された導体４６を巻回したコイル３の上に直接絶縁シート１が複数回巻回されている。
【００１５】
図２は、図１に示した高圧巻線５０を拡大して示したものである。図２に示すように、絶縁被覆された導体４６で構成されたコイル３の中間部に空間４が設けてある。この空間４の設け方法としては、例えば図４に示すように、絶縁シート４９の上に間隔片４７を貼り付けた空間形成部材４８をコイル３の巻回時に巻き込んで製作する。間隔片４７の高さが空間部４の幅となる。コイル３に設ける空間４は、図２に示すように、上下のコイル３で位置をずらすようにしている。
【００１６】
図３は、図２に示したスペ−サ５の部分の断面を示す平面図である。図３に示すように、上下のコイル３間に取り付けるスペ−サ５は、コイルの円周方向でほぼ均等に設けられている。
【００１７】
上記のように構成された本実施の形態の静止誘導電器においては、次のような作用効果が生じる。  
まず、絶縁面からの作用効果について述べる。図５に示すように、本実施の形態の静止誘導電器は、絶縁筒４３上に柔軟な絶縁シート１が複数回巻回されており、その上に被覆絶縁物６１を有する導体４６を巻回してコイルを形成しているため、導体４６の被覆絶縁物６１が絶縁シ−ト１に食い込み、従来絶縁筒４３と絶縁被覆６１との間に形成されたトリプルジャンクションが形成されず、絶縁強度を高めた信頼性高い静止誘導電器が得られる。また、絶縁シート１が導体４６の被覆絶縁物６１と接しているため、等価的に導体４６の絶縁物被覆が厚くなったことに相当し、絶縁強度を高めた信頼性高い静止誘導電器が得られる。そして、絶縁強度が高くなった結果、絶縁距離を短縮できるので、小型化した静止誘導電器が得られる。
【００１８】
次に冷却面からの作用効果について述べる。  
本実施の形態の静止誘導電器は、絶縁被覆された導体４６で構成されたコイル３の中間部に空間４が設けてある。そのため、空間４に冷却媒体である絶縁ガスまたは絶縁油を流すことができ、コイル３からの発熱を直接効率的に冷却することが出来る。特に、空間４は、図２に示すように、上下のコイル３と位置をずらすようにしているため、冷却媒体は、冷媒の流れ１１のようにコイル３の中を蛇行して流れるので、効率よくコイルを冷却することができる。そのため、冷却効率を高めた信頼性高い静止誘導電器が得られる。さらに、冷却効率が良いために、空間４に流す冷媒の量を少なくできるので、タンク外部に取り付ける冷媒を流すためのポンプや送風機が小型化でき、安価で信頼性高い静止誘導電器が得られる。
【００１９】
以上のように、本実施の形態によれば絶縁性能および冷却性能とも性能向上が図れ、信頼性が高く、小型化した静止誘導電器が得られる。なお、絶縁媒体として、ガス絶縁機器においては、ＳＦ６ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガスのいずれかのガスが単体でまたは、前記ガスの少なくとも２種類のガスが混合されている絶縁ガスが用いられる。また、油入り絶縁機器においても前述の作用効果が生じることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態の静止誘導電器の要部の縦断面図。
【図２】図１の要部を拡大して示す図。
【図３】本実施の形態の静止誘導電器の要部の平断面図。
【図４】本実施の形態の静止誘導電器に用いられる空間形成部材を示す斜視図。
【図５】本実施の形態の静止誘導電器の作用効果を説明する断面図。
【図６】従来の静止誘導電器の要部の縦断面図。
【図７】従来の静止誘導電器の要部の斜視図。
【図８】図６の要部を拡大して示す図。
【符号の説明】
【００２１】
１…絶縁シート、３…コイル、４…空間、５…スペ−サ、１１…冷媒の流れ、４０…低圧巻線、４１…主鉄心、４２…ヨーク鉄心、４３…絶縁筒、４５…スペ−サ、４６…導体、４４…レール、４７…間隔片、４８…空間形成部材、４９…絶縁シート、５０…高圧巻線、６１…被覆絶縁物、６２…トリプルジャンクション部。
【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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