JP2000260636A - Stationary induction apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、変圧器やリアク
トルなどの静止誘導機器に関するものであり、特にその
絶縁構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stationary induction device such as a transformer or a reactor, and more particularly to an insulation structure thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】変圧器は1つまたはそれ以上の巻線を有
する静止誘導機器である。変圧器は電力を伝達する電力
系統に広く用いられており、同一周波数回路間の電磁誘
導により電流と電圧の値を変換する。また、リアクトル
も1つまたはそれ以上の巻線を有し、電気回路や電力系
統にインダクタンスを付加する目的で使用される。一般
的には内部冷却方式として油冷、ガス冷却、液冷、空気
冷却があり、内部の冷媒を冷却する外部冷却方式として
空気冷却、水冷などがある。さらに磁気回路としてけい
素鋼板を積層した鉄心形と、鉄心を持たない空心形があ
る。本発明は以上のような機器を対象としている。2. Description of the Related Art A transformer is a static induction machine having one or more windings. Transformers are widely used in power systems for transmitting power, and convert current and voltage values by electromagnetic induction between circuits of the same frequency. Reactors also have one or more windings and are used to add inductance to electrical circuits and power systems. Generally, there are oil cooling, gas cooling, liquid cooling, and air cooling as internal cooling systems, and air cooling, water cooling, and the like as external cooling systems for cooling internal refrigerant. Further, there are an iron core type in which silicon steel sheets are laminated as a magnetic circuit and an air core type having no iron core. The present invention is directed to such devices.
【0003】以上いづれの場合においても巻線を構成す
る導体の各部分は異なる電圧を持つ。この導体間を電気
的に絶縁するため、絶縁油と繊維質絶縁材からなる油
入、六フッ化イオウ(SF6)ガス、樹脂モールドなど
の方式が使用されている。これらの絶縁方式の変圧器で
は固体の誘電率に比べて、絶縁油や気体の誘電率が低い
ため、絶縁油や気体に電界が集中する。また、絶縁油や
ガスなどは固体絶縁体に比べて絶縁耐力が低い。そのた
め、これらの変圧器では油、ガス、空気部分を固体絶縁
物で分割して各部分の距離を縮める構造を採ることによ
って全体の絶縁性能向上を計っている。In each of the above cases, each part of the conductor constituting the winding has a different voltage. In order to electrically insulate the conductors from each other, a method using oil containing insulating oil and fibrous insulating material, sulfur hexafluoride (SF6) gas, resin molding, and the like are used. In these insulating transformers, the electric field is concentrated on the insulating oil or gas because the insulating oil or gas has a lower dielectric constant than the solid dielectric constant. Insulating oil and gas have a lower dielectric strength than solid insulators. Therefore, in these transformers, the oil, gas, and air portions are divided by a solid insulator to reduce the distance between the portions, thereby improving the overall insulation performance.
【0004】例えば、「電気工学ハンドブック」電気学
会、昭和63年、674頁に記述されているように、従
来の油入変圧器では高電圧巻線、低電圧巻線、鉄心、タ
ンクの各間の油層を層間絶縁紙からなる絶縁隔壁で分割
する構造としている。この油層の単位距離あたりの絶縁
性能は距離縮小により向上することが知られている。そ
こで分割された各油層の距離を縮めて絶縁耐力を向上さ
せるとともに、絶縁隔壁が絶縁破壊の原因となる放電現
象の進展を遮る効果と合わせて、巻線間の絶縁性能を向
上させている。同様にガス絶縁機器においてもパッシェ
ン則として知られているようにガス部分の絶縁距離を縮
小することにより絶縁破壊電界を上昇させることができ
る。For example, as described in “Electrical Engineering Handbook”, The Institute of Electrical Engineers of Japan, pp. 674 of 1988, conventional oil-immersed transformers have a high voltage winding, a low voltage winding, an iron core, and a tank. Is divided by an insulating partition wall made of interlayer insulating paper. It is known that the insulation performance of the oil layer per unit distance is improved by reducing the distance. Therefore, the distance between the divided oil layers is reduced to improve the dielectric strength, and the insulation performance between the windings is improved in addition to the effect that the insulating partition walls prevent the progress of the discharge phenomenon that causes the dielectric breakdown. Similarly, in gas-insulated equipment, the insulation breakdown electric field can be increased by reducing the insulation distance of the gas portion, as is known as Paschen's law.
【0005】特開平4−306810号公報では内鉄形
変圧器において絶縁距離を小さくして機器の小形化を可
能とするため、導体と支持絶縁物の間に生じる微少ギャ
ップ、あるいは接触部のトリプルジャンクションなどの
電界集中する部分に一方の絶縁物よりも比誘電率の低い
絶縁物を介在させることにより電界集中を抑えようとし
ている。また、特開昭62−144307号公報では内
鉄形変圧器において巻線端部の絶縁耐力を向上させるた
めに、シールドリングに導電性シールドと、誘電率の異
なる2つ以上の低誘電率絶縁体から構成し、低誘電率絶
縁材料は導電性シールドから誘電率の高い順に積み重
ね、これらを一括被覆することにより、シールドリング
近傍の電界集中を抑制している。これらの方式では、油
やガスなど低誘電率部分にこれより誘電率の高い絶縁材
料を配置することにより電界集中は抑えることが出来る
ものの、絶縁体の沿面を等電位線が横切り、沿面方向に
電界が生じる問題点があるため、機器をさらに小型化す
るには限界がある。Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-306810 discloses a small gap formed between a conductor and a supporting insulator or a triple contact portion in order to reduce the insulation distance of a core-type transformer and reduce the size of equipment. Attempts are made to suppress the electric field concentration by interposing an insulator having a lower relative permittivity than one of the insulators at a portion where the electric field is concentrated such as a junction. In Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-144307, a shield ring is provided with a conductive shield and two or more low dielectric constant insulators having different dielectric constants in order to improve the dielectric strength at the winding end of the core type transformer. The low dielectric constant insulating material is stacked from the conductive shield in ascending order of the dielectric constant, and is collectively covered to suppress the electric field concentration near the shield ring. In these methods, electric field concentration can be suppressed by placing an insulating material with a higher dielectric constant in a low dielectric constant portion such as oil or gas, but equipotential lines cross the creepage of the insulator, and Due to the problem of the generation of an electric field, there is a limit to further downsizing the device.
【0006】変圧器やリアクトルの絶縁が受ける電気的
なストレスには常規電圧の他、落雷による雷サージ電圧
や遮断器と断路器で発生する開閉サージなどのサージ電
圧がある。これらの電圧によって、高圧、中圧、低圧コ
イル間の絶縁物に加わる電位分布が大きく異なる。その
ため、コイル間での絶縁物の沿面方向の電界が常規電
圧、雷サージ電圧、開閉器サージ電圧によって大きく異
なるため機器の設計を難しくしていた。また、絶縁物の
沿面を横切る等電位線が多くなると沿面方向の電界が大
きくなり、ひいては絶縁不具合を生ずる可能性がある。
この問題を解決するためにコイルグループ間の距離を広
げたり、高電圧コイル端の静電板のコーナ部の曲率を最
適化し、絶縁構成を工夫することにより絶縁紙沿面方向
に生じる沿面電界をなるべく生じないようにしてきた。
しかしこれらの方法でも機器の小型化をする場合、様々
な電圧による絶縁紙の沿面方向の電界を完全に消すこと
が出来ないと言う問題点があった。Electrical stresses applied to the insulation of transformers and reactors include normal voltages, surge voltages such as lightning surge voltages due to lightning strikes and switching surges generated by circuit breakers and disconnectors. The distribution of the potential applied to the insulator between the high-, medium-, and low-voltage coils differs greatly depending on these voltages. Therefore, the electric field in the creepage direction of the insulator between the coils greatly differs depending on the normal voltage, the lightning surge voltage, and the switch surge voltage, so that it has been difficult to design the equipment. Also, when the number of equipotential lines crossing the creepage of the insulator increases, the electric field in the creepage direction increases, which may cause insulation failure.
To solve this problem, increase the distance between the coil groups, optimize the curvature of the corner of the electrostatic plate at the end of the high-voltage coil, and devise the insulation configuration to minimize the creeping electric field generated in the surface direction of the insulating paper. I have tried not to happen.
However, even when these methods are used to reduce the size of the device, there is a problem that the electric field in the creeping direction of the insulating paper due to various voltages cannot be completely eliminated.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の変
圧器やリアクトルでは、絶縁距離の縮小のために絶縁上
の弱点部分である油層の部分を低誘電率の材料や絶縁紙
にて充填、密着しようとしている。しかし、変圧器、リ
アクトルに印加される常規電圧や、インパルス電圧など
によって、巻線間、主絶縁部の絶縁物の電界分布が異な
り、そのため、巻線間の絶縁層の表面(沿面)方向に電
界が存在し、絶縁距離の縮小を行うと沿面電界が強くな
るため、絶縁距離縮小を行うには限界があり、絶縁信頼
性の面でも問題があった。As described above, in conventional transformers and reactors, the oil layer, which is a weak point on insulation, is filled with a material having a low dielectric constant or insulating paper in order to reduce the insulation distance. , Trying to adhere. However, the electric field distribution between the windings and the insulator of the main insulating part differs depending on the normal voltage applied to the transformer and the reactor, the impulse voltage, and so on. When an electric field is present and the insulation distance is reduced, the creeping electric field becomes stronger. Therefore, there is a limit in reducing the insulation distance, and there is also a problem in insulation reliability.
【0008】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、構造上に絶縁弱点部がなく、サ
ージ電圧に対する絶縁性能が優れ、寸法を縮小できる静
止誘導機器を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a static induction device which has no insulation weakness portion in its structure, has excellent insulation performance against surge voltage, and can be reduced in size. With the goal.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る静止誘導
機器は、1つまたは複数のコイルからなるコイルグルー
プと、このコイルグループを取り囲む絶縁層を有する静
止誘導機器において、コイルグループおよび絶縁層を取
り囲むとともに電圧を制御した電極を備え、絶縁層の絶
縁強度の弱い方向に対して電界ベクトルが垂直方向にな
るように、電極および絶縁層を配置したものである。請
求項2に係る静止誘導機器は、コイルグループが複数の
コイルを有し、コイルとの距離が一定になるように電極
を配置したものである。請求項3に係る静止誘導機器
は、コイルグループが複数のコイルを有し、コイルそれ
ぞれとの距離がコイルそれぞれとの間に印加される電圧
に対応する比率になるように電極を配置したものであ
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a stationary induction machine having a coil group including one or more coils and an insulating layer surrounding the coil group. And an electrode whose voltage is controlled. The electrode and the insulating layer are arranged such that the electric field vector is perpendicular to the direction in which the insulating strength of the insulating layer is weak. According to a second aspect of the present invention, the coil group includes a plurality of coils, and the electrodes are arranged such that a distance from the coils is constant. The stationary induction device according to claim 3, wherein the coil group has a plurality of coils, and the electrodes are arranged such that a distance from each of the coils is a ratio corresponding to a voltage applied to each of the coils. is there.
【0010】請求項4に係る静止誘導機器は、絶縁層が
複数の部分絶縁層を積層してなり、電極側に配置した部
分絶縁層の誘電率よりも大きい誘電率を持つ部分絶縁層
をコイル側に配置したものである。請求項5に係る静止
誘導機器は、誘電率の大きい部分絶縁層はプレスボード
を積層した絶縁材料からなり、誘電率の小さい部分絶縁
層は不織布とフィルムを交互に積層した絶縁材料からな
るものである。請求項6に係る静止誘導機器は、電極が
非磁性材料からなるものである。請求項7に係る静止誘
導機器は、電極が半導電性材料からなるものである。請
求項8に係る静止誘導機器は、電極がカーボン混抄紙か
らなるものである。請求項9に係る静止誘導機器は、電
極が櫛状の導電性材料からなるものである。請求項10
に係る静止誘導機器は、電極が導電性の網からなるもの
である。According to a fourth aspect of the present invention, in the stationary induction device, the insulating layer is formed by stacking a plurality of partial insulating layers, and the partial insulating layer having a dielectric constant larger than the dielectric constant of the partial insulating layer disposed on the electrode side is formed by the coil. It is arranged on the side. The static induction device according to claim 5, wherein the partial insulating layer having a large dielectric constant is made of an insulating material in which press boards are laminated, and the partial insulating layer having a small dielectric constant is made of an insulating material in which a nonwoven fabric and a film are alternately laminated. is there. In the stationary induction device according to claim 6, the electrode is made of a non-magnetic material. In a stationary induction device according to a seventh aspect, the electrodes are made of a semiconductive material. According to a still further aspect of the present invention, the electrode is made of carbon-mixed paper. According to a ninth aspect of the present invention, in the stationary induction device, the electrodes are made of a comb-shaped conductive material. Claim 10
In the stationary induction device according to the above, the electrode is formed of a conductive net.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下にこの発明の
一実施の形態を示す。図1は静止誘導機器である変圧器
を上方から見た場合の断面図であり、鉄心で囲われた部
分の断面を示す。図においてほぼ上半分のみを示し、図
示を省略した下半分も同様になっており、外鉄形変圧器
を構成している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 An embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a cross-sectional view of a transformer, which is a stationary induction device, as viewed from above, and shows a cross section of a portion surrounded by an iron core. In the figure, only the upper half is shown, and the lower half, not shown, is the same, constituting a shell-type transformer.
【0012】図1において、2は高圧巻線、3は低圧巻
線であり、電流路を構成している。21、31は高圧巻
線2および低圧巻線3のコイルグループで、鉄心脚41
の長手方向に沿って高低圧側が交互に配置されている。
これらのコイルグループ21、31は鉄心脚41を囲ん
で小判形の形状もしくは円筒形で配置されている。図の
場合、高圧巻線2は1つのコイルグループ21、そして
低圧巻線3は2つのコイルグループ31からなる。2
2、32はコイルグループ21、31を構成するコイル
である。4は鉄心であり、高低圧巻線2、3に電流が流
れる事によって発生した磁束が通る磁気回路で、鉄心脚
41を有している。5は静電板で、高低圧巻線2、3の
各線路端側に配置されている。6はコイルグループ2
1、23を取り囲んだ絶縁層で、後述の電極8との間を
絶縁している。8は電圧を制御(例えば接地電位に)さ
れた電極であり、高低圧巻線2、3、静電板5、絶縁層
6を取り囲むように構成されている。これらの電極8は
絶縁層6の絶縁強度の弱い方向、つまり沿面方向に対し
て電界ベクトルが垂直になるように配置している。7は
以上の全てを収納したタンクで、内部には絶縁油が充填
されている。In FIG. 1, 2 is a high-voltage winding and 3 is a low-voltage winding, which constitutes a current path. Reference numerals 21 and 31 denote coil groups of the high-voltage winding 2 and the low-voltage winding 3.
The high and low pressure sides are alternately arranged along the longitudinal direction of.
These coil groups 21 and 31 are arranged in an oval shape or a cylindrical shape around the iron core leg 41. In the case of the drawing, the high-voltage winding 2 includes one coil group 21 and the low-voltage winding 3 includes two coil groups 31. 2
Reference numerals 2 and 32 denote coils constituting the coil groups 21 and 31. Reference numeral 4 denotes an iron core, which is a magnetic circuit through which a magnetic flux generated by current flowing through the high and low voltage windings 2 and 3 has an iron core leg 41. Reference numeral 5 denotes an electrostatic plate, which is disposed on each line end side of the high and low voltage windings 2 and 3. 6 is coil group 2
An insulating layer surrounding the electrodes 1 and 23 insulates an electrode 8 described later. Reference numeral 8 denotes an electrode whose voltage is controlled (for example, to a ground potential), and is configured to surround the high and low voltage windings 2, 3, the electrostatic plate 5, and the insulating layer 6. These electrodes 8 are arranged so that the electric field vector is perpendicular to the direction in which the insulating strength of the insulating layer 6 is weak, that is, the creeping direction. Reference numeral 7 denotes a tank containing all of the above, and the inside is filled with insulating oil.
【0013】図2はコイル22、23の構成を示す断面
図である。電流路となる導体9は素線10を複数束ねて
構成される。素線10には銅や銅合金などの導電率の高
い金属平角線を使用する。この素線10にはプラスチッ
クフィルムや絶縁紙などが巻回されるかまたは絶縁被覆
が施されて素線絶縁11を形成し、渦電流損を減らして
いる。導体9は鉄心脚41を周回している。各導体9間
に発生する電圧は素線絶縁11と同様か類似の材料で形
成されたターン絶縁12により絶縁される。FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the coils 22 and 23. The conductor 9 serving as a current path is configured by bundling a plurality of strands 10. As the strand 10, a metal flat wire having high conductivity such as copper or a copper alloy is used. The wire 10 is wound with a plastic film, insulating paper, or the like, or provided with an insulating coating to form the wire insulation 11, thereby reducing eddy current loss. The conductor 9 extends around the iron core leg 41. The voltage generated between the conductors 9 is insulated by the turn insulation 12 formed of the same or similar material as the wire insulation 11.
【0014】図3は変圧器の絶縁物の構成および電圧を
制御した電極との配置関係を部分的に示す断面図であ
り、図1に示した高圧巻線2の端部付近の絶縁構成を詳
細に示したものである。図において絶縁層6はプレスボ
ード(絶縁紙)を積層してなり、絶縁油が含浸されてい
る。プレスボードは連続した微小な空隙をもつ固体絶縁
物であり、その空隙を液体または気体、この場合は絶縁
油を含浸する事によって絶縁強度の向上を図っている。
絶縁層は一般的にはその厚み方向に絶縁耐力が強く、絶
縁層の表面方向(沿面方向)に生じる電界に対しては絶
縁耐力が弱くなる。従って、絶縁設計を行う場合絶縁層
の表面方向(沿面方向)に電界を生じないように絶縁層
を構成することが重要となる。電圧が制御された電極8
を用いて絶縁層6の沿面方向に生じる電界を抑制するよ
うに、電極8の配置を行う。そして、電極8に沿った形
に配置されたプレスボートを重ね合わせて絶縁層6を構
成する。なお、電極8は一体の構造であってもよいし、
複数に分割して電気的に相互に接続した構造にしてもよ
い。FIG. 3 is a cross-sectional view partially showing the structure of the insulator of the transformer and the positional relationship with the electrode whose voltage is controlled. The insulating structure near the end of the high-voltage winding 2 shown in FIG. This is shown in detail. In the figure, the insulating layer 6 is formed by laminating a press board (insulating paper) and is impregnated with insulating oil. The press board is a solid insulator having continuous minute gaps, and the gaps are impregnated with a liquid or a gas, in this case, an insulating oil to improve the insulation strength.
The insulating layer generally has a high dielectric strength in the thickness direction, and has a low dielectric strength against an electric field generated in the surface direction (creeping direction) of the insulating layer. Therefore, when performing insulation design, it is important to configure the insulating layer so as not to generate an electric field in the surface direction (creeping direction) of the insulating layer. Voltage controlled electrode 8
The electrodes 8 are arranged so as to suppress the electric field generated in the creeping direction of the insulating layer 6 by using. Then, the insulating layers 6 are formed by superimposing the press boats arranged along the electrodes 8. The electrode 8 may have an integral structure,
The structure may be divided into a plurality and electrically connected to each other.
【0015】図4はインパルス電圧が、高圧巻線2のラ
イン端に印加された場合の電位分布を示す断面図であ
る。ここで、電極8は接地電位であるとする。14は等
電位線である。図5は常規試験電圧(誘導試験電圧)が
高圧巻線2と低圧巻線3に誘導印加された場合の電位分
布を示す断面図である。図4、5ともに電圧を制御した
電極8を用いることによって、静電板5付近の等電位面
が絶縁層6の沿面方向に沿った電位分布になっている。
従って、絶縁層6の表面方向に現れる電界成分を抑制す
ることが可能である。また、インパルス電圧を印加した
場合、常規試験電圧より、等電位線が混んだ形になる。
これは常規電圧に比べて、インパルス電圧のほうが、約
1.5倍から3倍の電圧を印加されるためである。例え
ば、油・紙の複合絶縁の場合、インパルスによる部分放
電電圧は2倍以上程度なのでインパルス電圧のほうが厳
しくなり、そのため巻線部の絶縁物の絶縁構成はインパ
ルス電圧を基準として配置を行う。なお、この明細書で
「常規」とは「インパルス」に対する「交流」を意味す
る。FIG. 4 is a sectional view showing a potential distribution when an impulse voltage is applied to a line end of the high-voltage winding 2. Here, it is assumed that the electrode 8 is at the ground potential. 14 is an equipotential line. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a potential distribution when a normal test voltage (induction test voltage) is applied to the high-voltage winding 2 and the low-voltage winding 3 by induction. 4 and 5, the use of the electrode 8 whose voltage is controlled makes the equipotential surface near the electrostatic plate 5 a potential distribution along the surface direction of the insulating layer 6.
Therefore, it is possible to suppress the electric field component appearing in the surface direction of the insulating layer 6. In addition, when an impulse voltage is applied, the equipotential lines are mixed more than the normal test voltage.
This is because the impulse voltage is applied about 1.5 to 3 times the voltage of the normal voltage. For example, in the case of composite insulation of oil and paper, the partial discharge voltage due to the impulse is about twice or more, so the impulse voltage is stricter. Therefore, the insulation configuration of the insulator in the winding portion is arranged based on the impulse voltage. In this specification, “regular” means “alternating current” with respect to “impulse”.
【0016】電圧が制御された電極8は、面積抵抗が
0.01〜10Ω、好ましくは面積抵抗0.1Ω程度の
非磁性導電材料を用いている。これには銅、アルミニウ
ム、ステンレス鋼などの金属や他の導電性の膜や網また
はカーボン混抄紙などを用いることができる。この電極
8の表面抵抗の上限はサージ電圧に対して同一電極8内
の電位を一定とする条件および充電電流による発熱を所
定限度内にする条件で決まり、表面抵抗の下限は電極8
に磁束が鎖交することによる渦電流損による効率低下や
渦電流損による発熱が所定限度内になる条件で決まる。
この渦電流損を抑えるため電極8は櫛状の箔など循環電
流をさける形状の導電性材料にしても良い。また、電極
8として絶縁層6に近い熱膨張率を持つ材料を使用した
場合、製造中や運転時に温度変化が発生しても電極8と
絶縁層6の界面での発生応力が小さく、欠陥発生を抑え
ることができる。The electrode 8 whose voltage is controlled is made of a nonmagnetic conductive material having a sheet resistance of 0.01 to 10 Ω, preferably about 0.1 Ω. For this, metals such as copper, aluminum, and stainless steel, and other conductive films, nets, and carbon-mixed paper can be used. The upper limit of the surface resistance of the electrode 8 is determined by the condition that the potential in the same electrode 8 is constant with respect to the surge voltage and the condition that the heat generated by the charging current is within a predetermined limit.
It is determined by the condition that the efficiency decreases due to the eddy current loss due to the interlinkage of the magnetic flux and the heat generation due to the eddy current loss is within a predetermined limit.
In order to suppress the eddy current loss, the electrode 8 may be made of a conductive material such as a comb-shaped foil having a shape for preventing a circulating current. Further, when a material having a thermal expansion coefficient close to that of the insulating layer 6 is used as the electrode 8, even if a temperature change occurs during manufacturing or operation, the stress generated at the interface between the electrode 8 and the insulating layer 6 is small, and the occurrence of defects is reduced. Can be suppressed.
【0017】図1および図3から分かるように、電圧が
制御された電極8はコイル22などを囲んでいるが、図
示しない外部接続リード部、冷却媒体(絶縁油)の出入
口では、電圧を制御した電極8に貫通孔(図示せず)を
設ける必要がある。この場合は電極8端部に電界が集中
するため電界緩和構造(図示せず)を設ける。この電界
緩和構造は電極8端部の曲率を大きくするとともに、貫
通孔端部を絶縁物で覆う構造を用いることができる。ま
た、1つまたは複数の電界緩和電極(図示せず)を別途
貫通孔付近に設けても良い。さらにこの電極8端部の緩
和構造として非線形抵抗材料を利用することもできる。
なお、図3では高圧側の各コイル22と電極8との間の
距離を一定として示したが、コイル22それぞれに要求
される絶縁耐力が異なるので、図1に示したように各コ
イル22と電極8との間の距離を傾斜させ、距離がコイ
ル22それぞれに印加される電圧に対応した(例えば印
加される電圧に比例した)比率になるような配置にして
もよい。As can be seen from FIGS. 1 and 3, the voltage-controlled electrode 8 surrounds the coil 22 and the like, but the voltage is controlled at the external connection lead (not shown) and at the inlet and outlet of the cooling medium (insulating oil). It is necessary to provide a through hole (not shown) in the formed electrode 8. In this case, since an electric field concentrates on the end of the electrode 8, an electric field relaxation structure (not shown) is provided. This electric field relaxation structure can use a structure in which the curvature of the end of the electrode 8 is increased and the end of the through hole is covered with an insulator. Further, one or a plurality of electric field relaxation electrodes (not shown) may be separately provided in the vicinity of the through hole. Further, a non-linear resistance material can be used as a relaxing structure at the end of the electrode 8.
In FIG. 3, the distance between each coil 22 on the high voltage side and the electrode 8 is shown as being constant. However, since the dielectric strength required for each coil 22 is different, as shown in FIG. The distance between the electrodes 8 may be inclined so that the distance is in a ratio corresponding to the voltage applied to each coil 22 (for example, proportional to the applied voltage).
【0018】実施の形態2.以下にこの発明のほかの実
施の形態を示す。図6は静止誘導機器である変圧器を上
方から見た、鉄心で囲われた部分の一部分の断面図であ
り、図1の高圧巻線2近傍での絶縁構成を詳細に示した
ものである。全体的な概略構成は先に説明した実施の形
態1と同様である。Embodiment 2 FIG. Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view of a part of a portion surrounded by an iron core when the transformer as the stationary induction device is viewed from above, and shows in detail an insulation configuration near the high-voltage winding 2 in FIG. . The overall schematic configuration is similar to that of the first embodiment described above.
【0019】図6において、高圧巻線2および低圧巻線
3は鉄心脚4を囲んで小判形の形状もしくは円筒形で配
置されている。高低圧巻線2、3と鉄心4、電圧が制御
された電極8の間を絶縁するため、これらの間に絶縁層
6が配置されている。絶縁層6は高電界となるコイル2
2、32および静電板5の側より誘電率を傾斜させるよ
うに2種類以上の部分絶縁層を配置している。図6では
3種類の部分絶縁層、すなわち第1〜第3の部分絶縁層
61〜63で絶縁層6を構成している。第1の部分絶縁
層61の誘電率が最も大きく、第2、第3の部分絶縁層
62、63の順に誘電率が小さくなっている。第3の部
分絶縁層63は不織布とフィルム(ともに図示せず)を
交互に積層して構成している。電圧を制御された電極8
は、巻線2、3、静電板5、絶縁層6全体を取り囲むよ
うに構成している。そして電極8は絶縁層6の絶縁強度
の弱い方向(沿面方向)に対して電界ベクトルが垂直に
なるように配置している。In FIG. 6, the high voltage winding 2 and the low voltage winding 3 are arranged in an oval shape or a cylindrical shape around the iron core leg 4. In order to insulate the high and low voltage windings 2 and 3 from the core 4 and the electrode 8 whose voltage is controlled, an insulating layer 6 is arranged between them. The insulating layer 6 is a coil 2 for generating a high electric field.
Two or more kinds of partial insulating layers are arranged so that the dielectric constants thereof are inclined from the side of 2, 32 and the electrostatic plate 5. In FIG. 6, the insulating layer 6 is constituted by three types of partial insulating layers, that is, first to third partial insulating layers 61 to 63. The dielectric constant of the first partial insulating layer 61 is the largest, and the dielectric constant of the second and third partial insulating layers 62 and 63 decreases in this order. The third partial insulating layer 63 is configured by alternately laminating a nonwoven fabric and a film (both not shown). Voltage-controlled electrode 8
Is configured to surround the entire windings 2, 3, the electrostatic plate 5, and the insulating layer 6. The electrodes 8 are arranged so that the electric field vector is perpendicular to the direction (surface direction) where the insulation strength of the insulating layer 6 is weak.
【0020】図6において静電板5の角部の円弧状にな
った形状は静電板の厚みに対して大きな曲率を持って構
成されている。この曲率半径を小さくすると、この部分
の絶縁層6での電界集中が大きくなる。また、巻線近傍
で電界が高くなる傾向にあるため、図6において絶縁層
を2種類以上の誘電率を持つ材料にて構成することによ
り、高電界になる側に、誘電率の高い絶縁物を配置し、
電界が低くなる電極8側に誘電率の低い絶縁物を配置す
る。コイル22、32、静電板5と電圧が制御された電
極8の間を、誘電率の異なる複数の絶縁物を、コイル2
2、32、静電板5から電極8へ、誘電率の高い順に配
置することによって静電板5端部、高圧コイル22端
部、低圧コイル32端部の電界集中を抑制でき、電界強
度を平坦化することが可能となる。なお、実施の形態1
および2では高低圧巻線2、3に静電板5を備えている
が、片方あるいは両方の巻線に静電板がない場合でも同
様に本発明を適用することができる。In FIG. 6, the arc-shaped shape of the corner of the electrostatic plate 5 has a large curvature with respect to the thickness of the electrostatic plate. When the radius of curvature is reduced, the electric field concentration in the insulating layer 6 in this portion increases. In addition, since the electric field tends to increase near the winding, the insulating layer is made of a material having two or more kinds of dielectric constants in FIG. And place
An insulator having a low dielectric constant is arranged on the side of the electrode 8 where the electric field is low. Between the coils 22, 32, the electrostatic plate 5 and the electrode 8 whose voltage is controlled, a plurality of insulators having different dielectric constants are
By arranging 2, 32, and the electrostatic plate 5 to the electrode 8 in descending order of the dielectric constant, the electric field concentration at the end of the electrostatic plate 5, the end of the high voltage coil 22, and the end of the low voltage coil 32 can be suppressed, and the electric field strength can be reduced. It can be flattened. Embodiment 1
In Nos. 2 and 3, the high and low voltage windings 2 and 3 are provided with the electrostatic plate 5. However, the present invention can be similarly applied to a case where one or both windings have no electrostatic plate.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1に係
る静止誘導機器によれば絶縁層および絶縁層を取り囲む
とともに電圧を制御した電極を備え、絶縁層の絶縁強度
の弱い方向に対して電界ベクトルが垂直になるように、
上記電極、絶縁層を配置したので、インパルス電圧や常
規試験電圧に対して絶縁層の沿面方向の電界を抑制し、
絶縁層の絶縁耐力のよい面を効果的に用いることが可能
となる。このため、絶縁性能の向上や絶縁距離を縮小が
行える効果を有する。また、請求項2に係る静止誘導機
器によれば、電圧が制御された電極を、巻線より一定の
距離に配置することにより、電極および絶縁層の加工性
がよくなる。そのため、欠陥部分が少なくなって絶縁性
能の向上がはかれる。また、請求項3に係る静止誘導機
器によれば、電圧が制御された電極を、巻線の電圧に対
応した距離に配置することによりスペースの有効利用と
ともに、さらに絶縁層の沿面方向の電界が抑制でき、絶
縁性能の向上や、絶縁距離の縮小が行える効果を有す
る。As described above, the stationary induction device according to the first aspect of the present invention includes the insulating layer and the electrode surrounding the insulating layer and having a controlled voltage. So that the electric field vector is vertical
Since the electrodes and the insulating layer are arranged, the electric field in the surface direction of the insulating layer is suppressed with respect to the impulse voltage and the normal test voltage,
It is possible to effectively use the surface of the insulating layer having good dielectric strength. Therefore, there is an effect that the insulation performance can be improved and the insulation distance can be reduced. Further, according to the stationary induction device according to the second aspect, by disposing the electrode whose voltage is controlled at a fixed distance from the winding, the workability of the electrode and the insulating layer is improved. Therefore, the number of defective portions is reduced, and the insulation performance is improved. According to the stationary induction device of the third aspect, by arranging the electrodes whose voltage is controlled at a distance corresponding to the voltage of the winding, effective use of space is achieved, and furthermore, the electric field in the creepage direction of the insulating layer is reduced. This has the effect of improving the insulation performance and reducing the insulation distance.
【0022】また、請求項4に係る静止誘導機器によれ
ば、複数の部分絶縁層を積層して絶縁層を構成し、コイ
ル側に誘電率の大きい部分絶縁層を配置するとともに電
極側に誘電率の小さい部分絶縁層を配置することによ
り、巻線側への電界集中を抑制することが可能となり、
絶縁性能の向上や絶縁距離の縮小という効果を有する。
また、請求項5に係る静止誘導機器によれば、誘導率の
小さい部分絶縁層として、不織布とフィルムを交互に積
層した絶縁材料を用いることにより、不織布の弾性的伸
縮によって、油層部分、すなわち固体絶縁物のない絶縁
油だけの部分が無くなり、絶縁上の弱点を減らすことが
可能となって、絶縁性能の向上という効果を有する。According to the stationary induction device of the fourth aspect, an insulating layer is formed by laminating a plurality of partial insulating layers, a partial insulating layer having a large dielectric constant is arranged on the coil side, and a dielectric is formed on the electrode side. By arranging the partial insulating layer with a small ratio, it becomes possible to suppress the electric field concentration on the winding side,
This has the effect of improving the insulation performance and reducing the insulation distance.
Further, according to the stationary induction device according to claim 5, by using an insulating material in which a nonwoven fabric and a film are alternately laminated as a partial insulating layer having a small induction ratio, an elastic layer portion of the nonwoven fabric, that is, a solid Since there is no portion of only insulating oil having no insulator, weak points on insulation can be reduced, which has an effect of improving insulation performance.
【0023】また、請求項6に係る静止誘導機器によれ
ば、電圧が制御された電極に非磁性材料を用いたため、
コイルに電流が流れることにより発生する磁界を大きく
乱すことなく電界を制御でき、絶縁性能が向上するとい
う効果を有する。また、請求項7に係る静止誘導機器に
よれば、電圧が制御された電極に半導電性材料を用いた
ため、電流が導体に流れることにより発生する磁界を、
電極を流れる電流で大きく乱すことなく電界を制御で
き、絶縁性能の向上するという効果を有する。また、請
求項8に係る静止誘導機器によれば、電圧が制御された
電極はカーボン混抄紙を用いたため、カーボン繊維の長
さ、太さ、密度を選択することにより導電層を所望の表
面抵抗に制御することができる。さらに絶縁層として紙
を使用した場合にはカーボン混抄紙と接着の相性が良
く、熱膨張率も近いため温度変化などによる絶縁信頼性
の低下が防止できる。また、請求項9に係る静止誘導機
器によれば、電圧が制御された電極は櫛状の導電性材料
であるため、導電層に磁束が鎖交しても渦電流の大きな
循環経路ができない。これにより渦電流損の発生を抑え
る効果を有する。また、請求項10に係る静止誘導機器
によれば、電圧が制御された電極は導電性の網であるた
め、網の材質、線径、密度、構造を選択することにより
導電層を所望の表面抵抗に制御することができる。According to the stationary induction device of the sixth aspect, since the non-magnetic material is used for the electrode whose voltage is controlled,
The electric field can be controlled without greatly disturbing the magnetic field generated by the current flowing through the coil, and this has the effect of improving the insulation performance. According to the stationary induction device according to claim 7, since a semiconductive material is used for the electrode whose voltage is controlled, the magnetic field generated by the current flowing through the conductor is
The electric field can be controlled without being greatly disturbed by the current flowing through the electrodes, which has the effect of improving the insulation performance. According to the stationary induction device of the eighth aspect, since the electrode whose voltage is controlled is made of carbon-mixed paper, the length, thickness, and density of the carbon fiber are selected so that the conductive layer has a desired surface resistance. Can be controlled. Further, when paper is used as the insulating layer, the compatibility with the carbon-mixed paper is good, and the coefficient of thermal expansion is close, so that a decrease in insulation reliability due to a temperature change or the like can be prevented. According to the static induction device of the ninth aspect, since the electrode whose voltage is controlled is a comb-shaped conductive material, a circulation path with a large eddy current cannot be formed even if a magnetic flux links the conductive layer. This has the effect of suppressing the occurrence of eddy current loss. According to the static induction device of the tenth aspect, since the electrode whose voltage is controlled is a conductive net, the conductive layer can be formed on a desired surface by selecting the material, wire diameter, density, and structure of the net. The resistance can be controlled.
【図1】 この発明の実施の形態1における変圧器の断
面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a transformer according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】 この発明の実施の形態1における変圧器のコ
イルの構成を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a coil of the transformer according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 この発明の実施の形態1における変圧器の断
面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the transformer according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 この発明の実施の形態1における変圧器の断
面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the transformer according to the first embodiment of the present invention.
【図5】 この発明の実施の形態1における変圧器の断
面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the transformer according to the first embodiment of the present invention.
【図6】 この発明の実施の形態2における変圧器の断
面図である。FIG. 6 is a sectional view of a transformer according to Embodiment 2 of the present invention.
2 高圧巻線、3 低圧巻線、6 絶縁層、8 電極、
21,31 コイルグループ、22,32 コイル、61
〜63 第1〜第3の部分絶縁層。2 high voltage winding, 3 low voltage winding, 6 insulating layer, 8 electrodes,
21,31 coil group, 22,32 coil, 61
To 63 first to third partial insulating layers.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 武敏 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 光庵 豊一 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 細川 登 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 石川 清之 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5E044 CA01 CA03 CA08 CB03 CB06 CC03 DA03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Taketoshi Hasegawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Toyoichi Koan 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Noboru Hosokawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Kiyoyuki Ishikawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F term in Mitsubishi Electric Corporation (reference) 5E044 CA01 CA03 CA08 CB03 CB06 CC03 DA03
Claims (10)
グループと、このコイルグループを取り囲む絶縁層を有
する静止誘導機器において、上記コイルグループおよび
絶縁層を取り囲むとともに電圧を制御した電極を備え、
上記絶縁層の絶縁強度の弱い方向に対して電界ベクトル
が垂直方向になるように、上記電極および絶縁層を配置
したことを特徴とする静止誘導機器。1. A stationary induction machine having a coil group composed of one or more coils and an insulating layer surrounding the coil group, comprising: an electrode surrounding the coil group and the insulating layer and having a controlled voltage.
A stationary induction device, wherein the electrode and the insulating layer are arranged such that the electric field vector is perpendicular to the direction in which the insulating strength of the insulating layer is weak.
上記コイルとの距離が一定になるように電極を配置した
ことを特徴とする請求項1記載の静止誘導機器。2. The coil group has a plurality of coils,
The stationary induction device according to claim 1, wherein the electrodes are arranged so that a distance from the coil is constant.
上記コイルそれぞれとの距離が上記コイルそれぞれとの
間に印加される電圧に対応した比率になるように電極を
配置したことを特徴とする請求項1記載の静止誘導機
器。3. The coil group has a plurality of coils,
The stationary induction device according to claim 1, wherein the electrodes are arranged such that a distance from each of the coils is a ratio corresponding to a voltage applied to each of the coils.
り、電極側に配置した上記部分絶縁層の誘電率よりも大
きい誘電率を持つ上記部分絶縁層をコイル側に配置した
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記
載の静止誘導機器。4. An insulation layer comprising a plurality of partial insulation layers laminated, wherein said partial insulation layer having a dielectric constant higher than that of said partial insulation layer arranged on the electrode side is arranged on the coil side. The stationary guidance device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
ドを積層した絶縁材料からなり、誘電率の小さい部分絶
縁層は不織布とフィルムを交互に積層した絶縁材料から
なることを特徴とする請求項4記載の静止誘導機器。5. The partial insulating layer having a large dielectric constant is made of an insulating material in which a press board is laminated, and the partial insulating layer having a small dielectric constant is made of an insulating material in which a nonwoven fabric and a film are alternately laminated. 4. The stationary guidance device according to 4.
する請求項1から請求項5のいずれかに記載の静止誘導
機器。6. The stationary induction device according to claim 1, wherein the electrode is made of a non-magnetic material.
とする請求項6記載の静止誘導機器。7. The static induction device according to claim 6, wherein the electrode is made of a semiconductive material.
徴とする請求項6記載の静止誘導機器。8. The stationary induction device according to claim 6, wherein the electrode is made of a carbon mixed paper.
特徴とする請求項6記載の静止誘導機器。9. The static induction device according to claim 6, wherein the electrode is made of a comb-shaped conductive material.
とする請求項6記載の静止誘導機器。10. The stationary guidance device according to claim 6, wherein the electrode is formed of a conductive net.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11064791A JP2000260636A (en) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | Stationary induction apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008041763A (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Mitsubishi Electric Corp | Oil-filled electric device |
CN103000351A (en) * | 2012-12-20 | 2013-03-27 | 江苏铭安电气有限公司 | High-voltage coil of 630KVA transformer |
-
1999
- 1999-03-11 JP JP11064791A patent/JP2000260636A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008041763A (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Mitsubishi Electric Corp | Oil-filled electric device |
CN103000351A (en) * | 2012-12-20 | 2013-03-27 | 江苏铭安电气有限公司 | High-voltage coil of 630KVA transformer |
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