JP2804739B2 - 直流送電用誘導電器 - Google Patents
直流送電用誘導電器Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直流送電用誘導電器
に係り、特に運転時に直流分を含む電圧波形が加わる直
流送電用の交直変換用誘導電器に関する。
に係り、特に運転時に直流分を含む電圧波形が加わる直
流送電用の交直変換用誘導電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の交流用油入誘導電器、例えば変圧
器、リアクトルは、交流電圧下での運転および絶縁仕様
確認試験時の絶縁特性のみが考慮されてきた。しかし、
近年、周波数変換装置や交直変換装置などにおいて、高
電圧・大容量の直流送電システムが実用化されてきた。
ここで用いられる油入誘導電器には、交流のみならず、
直流の高電圧が加わることとなる。一般によく知られて
いるように、複数の異なる絶縁材料で構成された絶縁系
に直流電圧が加わった場合の絶縁系内の電界は、各絶縁
材料の体積抵抗率に依存する。特に、現状において用い
られている変圧器用鉱油と絶縁紙からなる絶縁物との複
合絶縁においては、絶縁紙の体積抵抗率が変圧器鉱油の
体積抵抗率に比べて８０℃の場合で１０〜５０倍大きい
ため、交直変換用変圧器における電圧分担は、絶縁紙か
らなる絶縁物に負うところが大きい。この結果、絶縁紙
からなる絶縁物の内部で直流高電界が発生するが、更
に、その絶縁紙からなる各絶縁物の組合せ部周辺に生じ
る油ギャップにおいても直流高電界が生じる結果とな
る。
器、リアクトルは、交流電圧下での運転および絶縁仕様
確認試験時の絶縁特性のみが考慮されてきた。しかし、
近年、周波数変換装置や交直変換装置などにおいて、高
電圧・大容量の直流送電システムが実用化されてきた。
ここで用いられる油入誘導電器には、交流のみならず、
直流の高電圧が加わることとなる。一般によく知られて
いるように、複数の異なる絶縁材料で構成された絶縁系
に直流電圧が加わった場合の絶縁系内の電界は、各絶縁
材料の体積抵抗率に依存する。特に、現状において用い
られている変圧器用鉱油と絶縁紙からなる絶縁物との複
合絶縁においては、絶縁紙の体積抵抗率が変圧器鉱油の
体積抵抗率に比べて８０℃の場合で１０〜５０倍大きい
ため、交直変換用変圧器における電圧分担は、絶縁紙か
らなる絶縁物に負うところが大きい。この結果、絶縁紙
からなる絶縁物の内部で直流高電界が発生するが、更
に、その絶縁紙からなる各絶縁物の組合せ部周辺に生じ
る油ギャップにおいても直流高電界が生じる結果とな
る。
【０００３】また、交流用誘導電器において、その絶縁
液として、不燃性に着目してＰＦＣ（パーフルオロカー
ボン）液を使用することは、例えば特開平３−１２０７
０６号公報にみられるように知られている。
液として、不燃性に着目してＰＦＣ（パーフルオロカー
ボン）液を使用することは、例えば特開平３−１２０７
０６号公報にみられるように知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、油入誘導電器
では、その絶縁油としては変圧器用鉱油が用いられ、絶
縁被覆等の絶縁物にはクラフト紙やプレスボードなどの
絶縁紙に変圧器用鉱油を含浸した油浸紙が用いられてい
る。通常、前述のように絶縁紙の体積抵抗率は変圧器用
鉱油の体積抵抗率に比べて一桁以上大きいため、絶縁紙
からなる絶縁物の内部では直流高電界が発生するが、絶
縁紙からなる絶縁物の直流における耐電界値は十分に高
く、絶縁紙からなる絶縁物から絶縁破壊が発生すること
はない。その一方で、複雑な形状をした絶縁構造におい
ては、絶縁紙からなる各絶縁物の組合せ部等で微小な油
ギャップが生じることがある。この部分に発生する直流
電界値は、絶縁紙からなる絶縁物中で生じる高電界をう
けて、非常に高くなる。ところが、変圧器用鉱油の直流
耐圧は、絶縁紙に比べて一桁以上小さいため、このよう
な部分における高電界の発生は絶縁上の弱点となる。
では、その絶縁油としては変圧器用鉱油が用いられ、絶
縁被覆等の絶縁物にはクラフト紙やプレスボードなどの
絶縁紙に変圧器用鉱油を含浸した油浸紙が用いられてい
る。通常、前述のように絶縁紙の体積抵抗率は変圧器用
鉱油の体積抵抗率に比べて一桁以上大きいため、絶縁紙
からなる絶縁物の内部では直流高電界が発生するが、絶
縁紙からなる絶縁物の直流における耐電界値は十分に高
く、絶縁紙からなる絶縁物から絶縁破壊が発生すること
はない。その一方で、複雑な形状をした絶縁構造におい
ては、絶縁紙からなる各絶縁物の組合せ部等で微小な油
ギャップが生じることがある。この部分に発生する直流
電界値は、絶縁紙からなる絶縁物中で生じる高電界をう
けて、非常に高くなる。ところが、変圧器用鉱油の直流
耐圧は、絶縁紙に比べて一桁以上小さいため、このよう
な部分における高電界の発生は絶縁上の弱点となる。
【０００５】今後、直流送電の電圧上昇のニーズが高ま
るに伴い、直流絶縁構造における絶縁上の弱点を克服
し、絶縁耐力の向上を図る必要がある。直流絶縁におい
て、発生電圧が大きくなれば絶縁距離はその比率に応じ
て大きくなり、それは機器のサイズ増大につながる。
るに伴い、直流絶縁構造における絶縁上の弱点を克服
し、絶縁耐力の向上を図る必要がある。直流絶縁におい
て、発生電圧が大きくなれば絶縁距離はその比率に応じ
て大きくなり、それは機器のサイズ増大につながる。
【０００６】したがって、本発明の目的は、絶縁紙から
なる各絶縁物の組合せ部などにおける絶縁液中の局部的
な直流高電界の発生を抑制して、絶縁強度を向上するこ
とにある。
なる各絶縁物の組合せ部などにおける絶縁液中の局部的
な直流高電界の発生を抑制して、絶縁強度を向上するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、上記した複合絶縁構造における絶縁液と
して、これまで一般に用いられていた変圧器用鉱油に代
えて、これよりも体積抵抗率の高い絶縁液、例えばＰＦ
Ｃ液を用いることにより、絶縁紙からなる絶縁物の直流
電圧分担に対する絶縁液側の直流電圧分担を増加させて
直流電位分布を均等化したことを特徴とする。
に、本発明は、上記した複合絶縁構造における絶縁液と
して、これまで一般に用いられていた変圧器用鉱油に代
えて、これよりも体積抵抗率の高い絶縁液、例えばＰＦ
Ｃ液を用いることにより、絶縁紙からなる絶縁物の直流
電圧分担に対する絶縁液側の直流電圧分担を増加させて
直流電位分布を均等化したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
ついて説明する。
ついて説明する。
【０００９】直流送電に用いられる交直変換用変圧器
は、図２に示すように、絶縁液１が充填されたタンク２
内に、鉄心３とその脚部に円筒状に巻回された巻線４と
からなる変圧器本体を収納することによって構成されて
おり、上記巻線４は、互に同軸円筒状に十分な絶縁距離
を保って配置された直流巻線５および交流巻線６と、絶
縁性能を向上させるためにこれらの巻線５，６間に配置
された絶縁紙からなる絶縁筒７とから構成されている。
は、図２に示すように、絶縁液１が充填されたタンク２
内に、鉄心３とその脚部に円筒状に巻回された巻線４と
からなる変圧器本体を収納することによって構成されて
おり、上記巻線４は、互に同軸円筒状に十分な絶縁距離
を保って配置された直流巻線５および交流巻線６と、絶
縁性能を向上させるためにこれらの巻線５，６間に配置
された絶縁紙からなる絶縁筒７とから構成されている。
【００１０】図３および図４は、このような交直変換用
変圧器の絶縁構造の各例を示すものである。
変圧器の絶縁構造の各例を示すものである。
【００１１】直流巻線５は、導体８ａを絶縁紙からなる
絶縁物８ｂで被覆してなる素線８を円盤状に複数回巻回
して構成された複数個の円盤状単位巻線９を図示しない
スペーサを介して上下方向に積み重ねることによって構
成され、その下端には、曲率半径の大きい導体１０ａを
絶縁紙からなる絶縁物１０ｂで被覆したものに成型絶縁
物１０ｃを沿えてその周囲を絶縁紙からなる絶縁物１０
ｄで一体に被覆してなる電界緩和用シールドリング１０
が配置されている。交流巻線６も直流巻線５と同様に構
成され、その下端に曲率半径の大きい導体１１ａの周囲
を絶縁紙からなる絶縁物１１ｂで被覆してなる電界緩和
用シールドリング１１が同様に配置されている。また、
直流巻線５およびシールドリング１０と、交流巻線６お
よびシールドリング１１の周囲には、それぞれ絶縁紙か
らなる断面Ｉ字型絶縁筒１２、断面Ｌ字型絶縁筒１３お
よび断面逆Ｌ字型絶縁筒１４が配置されて絶縁構造が構
成されている。
絶縁物８ｂで被覆してなる素線８を円盤状に複数回巻回
して構成された複数個の円盤状単位巻線９を図示しない
スペーサを介して上下方向に積み重ねることによって構
成され、その下端には、曲率半径の大きい導体１０ａを
絶縁紙からなる絶縁物１０ｂで被覆したものに成型絶縁
物１０ｃを沿えてその周囲を絶縁紙からなる絶縁物１０
ｄで一体に被覆してなる電界緩和用シールドリング１０
が配置されている。交流巻線６も直流巻線５と同様に構
成され、その下端に曲率半径の大きい導体１１ａの周囲
を絶縁紙からなる絶縁物１１ｂで被覆してなる電界緩和
用シールドリング１１が同様に配置されている。また、
直流巻線５およびシールドリング１０と、交流巻線６お
よびシールドリング１１の周囲には、それぞれ絶縁紙か
らなる断面Ｉ字型絶縁筒１２、断面Ｌ字型絶縁筒１３お
よび断面逆Ｌ字型絶縁筒１４が配置されて絶縁構造が構
成されている。
【００１２】また、図５に示すように、直流巻線５とシ
ールドリング１０の間には冷却通路を形成しかつ機械的
強度を保持するためのスペーサ１５が介挿され、さらに
直流巻線５の内周側および外周側に沿って絶縁紙からな
る絶縁補強用の円筒状絶縁物（複数の円弧状部片を周方
向に並べることによって構成されている。）１６，１７
が設けられている。
ールドリング１０の間には冷却通路を形成しかつ機械的
強度を保持するためのスペーサ１５が介挿され、さらに
直流巻線５の内周側および外周側に沿って絶縁紙からな
る絶縁補強用の円筒状絶縁物（複数の円弧状部片を周方
向に並べることによって構成されている。）１６，１７
が設けられている。
【００１３】なお、図３と図４は直流巻線５と交流巻線
６の配置が径方向において互に反対になっている点が相
違するだけで、その他の構造は同じである。
６の配置が径方向において互に反対になっている点が相
違するだけで、その他の構造は同じである。
【００１４】ところで、図５中における一点鎖線Ｃ1，
Ｃ2で囲った部分においては、直流巻線５の絶縁補強用
の円筒状絶縁物１６，１７およびシールドリング１０の
被覆絶縁物１０ｄとこれらの間に介挿されるスペーサ１
５との間に、絶縁液１が入り込み、それぞれくさび状の
液ギャップが形成される。これらのくさび状のギャップ
では、絶縁液として従来の変圧器用鉱油を用いた場合に
は、その体積抵抗率が低く、その上下に位置する絶縁紙
からなる各絶縁物で直流電圧の大半を分担することにな
るが、例えばスペーサ１５からシールドリング１０の被
覆絶縁物１０ｄへと電気力線が渡る際に、液ギャップに
も電圧が分担される部位が生じ、この液ギャップ部分で
は特に高電圧が発生する。上記したように、変圧器用鉱
油の直流耐電界値は、絶縁紙からなる絶縁物に比べて一
桁以上小さいため、この部位では絶縁裕度が非常に小さ
くなって、絶縁上の弱点となる。
Ｃ2で囲った部分においては、直流巻線５の絶縁補強用
の円筒状絶縁物１６，１７およびシールドリング１０の
被覆絶縁物１０ｄとこれらの間に介挿されるスペーサ１
５との間に、絶縁液１が入り込み、それぞれくさび状の
液ギャップが形成される。これらのくさび状のギャップ
では、絶縁液として従来の変圧器用鉱油を用いた場合に
は、その体積抵抗率が低く、その上下に位置する絶縁紙
からなる各絶縁物で直流電圧の大半を分担することにな
るが、例えばスペーサ１５からシールドリング１０の被
覆絶縁物１０ｄへと電気力線が渡る際に、液ギャップに
も電圧が分担される部位が生じ、この液ギャップ部分で
は特に高電圧が発生する。上記したように、変圧器用鉱
油の直流耐電界値は、絶縁紙からなる絶縁物に比べて一
桁以上小さいため、この部位では絶縁裕度が非常に小さ
くなって、絶縁上の弱点となる。
【００１５】このときの直流電界解析マッピング例を図
６に示す。図６における一点鎖線Ｂで囲った絶縁物の組
合せ部分では直流電圧の等電位線Ａの間隔が密となって
いるため、高電界が発生し、この部位が絶縁上の弱点と
なることが予想される。
６に示す。図６における一点鎖線Ｂで囲った絶縁物の組
合せ部分では直流電圧の等電位線Ａの間隔が密となって
いるため、高電界が発生し、この部位が絶縁上の弱点と
なることが予想される。
【００１６】そこで、本実施形態では絶縁液として、変
圧器用鉱油の体積抵抗率と比較してそれよりも高い体積
抵抗率をもった絶縁液を使用し、絶縁液に現状よりも高
い直流電圧を分担させることにより、上記のような各絶
縁物の組合せ部分での絶縁液中の電界値を低減する。
圧器用鉱油の体積抵抗率と比較してそれよりも高い体積
抵抗率をもった絶縁液を使用し、絶縁液に現状よりも高
い直流電圧を分担させることにより、上記のような各絶
縁物の組合せ部分での絶縁液中の電界値を低減する。
【００１７】この変圧器用鉱油よりも高い体積抵抗率を
持った絶縁液としては、例えばＰＦＣ（パーフルオロカ
ーボン）液が挙げられる。変圧器用鉱油／絶縁紙からな
る絶縁物、の体積抵抗率比は、１：１０〜１：１００で
あるのに対し、ＰＦＣ液／絶縁紙からなる絶縁物、の体
積抵抗率比は、１：５〜１：１０程度であり、直流電位
分布を均等化する上で好適である。
持った絶縁液としては、例えばＰＦＣ（パーフルオロカ
ーボン）液が挙げられる。変圧器用鉱油／絶縁紙からな
る絶縁物、の体積抵抗率比は、１：１０〜１：１００で
あるのに対し、ＰＦＣ液／絶縁紙からなる絶縁物、の体
積抵抗率比は、１：５〜１：１０程度であり、直流電位
分布を均等化する上で好適である。
【００１８】この高い体積抵抗率をもったＰＦＣ液を絶
縁液として用いた場合の直流電界解析マッピング例を図
１に示す。図１を見て分かるように、変圧器用鉱油／絶
縁紙からなる絶縁物、の複合絶縁構造では、微小な油ギ
ャップに高電界が発生していた絶縁紙からなる絶縁物の
組合せ部分が、絶縁液にＰＦＣ液を用いることで、図６
と比べ、全体的に直流電圧の等電位線Ａの間隔が均等と
なっているため、全体的に直流の電位分布が均等に近く
なる方向になり、Ｂ部における局部的な高電界の発生が
抑制されている。
縁液として用いた場合の直流電界解析マッピング例を図
１に示す。図１を見て分かるように、変圧器用鉱油／絶
縁紙からなる絶縁物、の複合絶縁構造では、微小な油ギ
ャップに高電界が発生していた絶縁紙からなる絶縁物の
組合せ部分が、絶縁液にＰＦＣ液を用いることで、図６
と比べ、全体的に直流電圧の等電位線Ａの間隔が均等と
なっているため、全体的に直流の電位分布が均等に近く
なる方向になり、Ｂ部における局部的な高電界の発生が
抑制されている。
【００１９】なお、上記した実施形態では、誘導電器と
して電器本体が鉄心と巻線を備えた内鉄形変圧器につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、外鉄形変圧器はも
ちろんのこと、鉄心と巻線を備える鉄心形リアクトル
や、巻線のみで鉄心を持たない空心形リアクトルなどに
も広く適用することができる。
して電器本体が鉄心と巻線を備えた内鉄形変圧器につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、外鉄形変圧器はも
ちろんのこと、鉄心と巻線を備える鉄心形リアクトル
や、巻線のみで鉄心を持たない空心形リアクトルなどに
も広く適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直流電圧が印加される直流送電用誘導電器において、絶
縁油と絶縁紙からなる絶縁物との複合絶縁構造における
絶縁油として、従来用いられていた変圧器用鉱油に代え
て、これよりも体積抵抗率の高い絶縁液、例えばＰＦＣ
液を用いたので、絶縁紙からなる絶縁物の直流電圧分担
に対する絶縁液の直流電圧分担を増加させて、絶縁液と
絶縁紙からなる絶縁物との直流電位分布を均等化する方
向にし、絶縁紙からなる各絶縁物の組合せ部などで絶縁
液中に発生する直流高電界を抑制することができる。そ
の結果、絶縁距離を短縮した絶縁構成が得られ、誘導電
器の寸法を縮小し、省スペース化、低損化を図り、経済
性に優れた直流送電用誘導電器を提供することができ
る。
直流電圧が印加される直流送電用誘導電器において、絶
縁油と絶縁紙からなる絶縁物との複合絶縁構造における
絶縁油として、従来用いられていた変圧器用鉱油に代え
て、これよりも体積抵抗率の高い絶縁液、例えばＰＦＣ
液を用いたので、絶縁紙からなる絶縁物の直流電圧分担
に対する絶縁液の直流電圧分担を増加させて、絶縁液と
絶縁紙からなる絶縁物との直流電位分布を均等化する方
向にし、絶縁紙からなる各絶縁物の組合せ部などで絶縁
液中に発生する直流高電界を抑制することができる。そ
の結果、絶縁距離を短縮した絶縁構成が得られ、誘導電
器の寸法を縮小し、省スペース化、低損化を図り、経済
性に優れた直流送電用誘導電器を提供することができ
る。
【図１】本発明の一実施形態における交直交換用変圧器
の要部の直流電界解析マッピング例を示す説明図であ
る。
の要部の直流電界解析マッピング例を示す説明図であ
る。
【図２】交直変換用変圧器の全体構造を示す概略断面図
である。
である。
【図３】交直変換用変圧器の詳細構造の一例を示す縦断
面図である。
面図である。
【図４】交直変換用変圧器の詳細構造の他例を示す縦断
面図である。
面図である。
【図５】図３または図４に示した交直変換用変圧器の直
流巻線の下端部付近を示す拡大縦断面図である。
流巻線の下端部付近を示す拡大縦断面図である。
【図６】従来における交直変換用変圧器の要部の直流電
界解析マッピング例を示す説明図である。
界解析マッピング例を示す説明図である。
１ 絶縁液（ＰＦＣ液） ２ タンク ３ 鉄心 ５ 直流巻線 ６ 交流巻線 １０ 電界緩和用シールドリング １２〜１４ 絶縁筒 １５ 絶縁スペーサ １６，１７ 絶縁補強用円筒状絶縁物 Ａ 直流電圧の等電位線 Ｂ 液ギャップを含む各絶縁物の組合せ部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門脇 慎 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 小幡 俊光 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 藤田 裕幸 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 小島 啓明 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (72)発明者 関根 一夫 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 田中 誠 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 杉原 洋 香川県高松市丸の内２番５号 四国電力 株式会社内 (72)発明者 畑野 雅幸 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源 開発 株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01F 27/10
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁液が充填されたタンク内に、少なく
とも直流巻線および交流巻線を備えた誘導電器本体を収
納し、これらの各巻線はその周囲に配置された絶縁紙か
らなる絶縁物によって絶縁された直流送電用誘導電器に
おいて、上記絶縁液として体積抵抗率が変圧器用鉱油の
体積抵抗率よりも高いものを用い、絶縁紙からなる絶縁
物の直流電圧分担に対する絶縁液の直流電圧分担を増加
させたことを特徴とする直流送電用誘導電器。 - 【請求項２】 請求項１において、上記絶縁液はパーフ
ルオロカーボン液であることを特徴とする直流送電用誘
導電器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6816196A JP2804739B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 直流送電用誘導電器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6816196A JP2804739B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 直流送電用誘導電器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260150A JPH09260150A (ja) | 1997-10-03 |
| JP2804739B2 true JP2804739B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=13365765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6816196A Expired - Lifetime JP2804739B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 直流送電用誘導電器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2804739B2 (ja) |
-
1996
- 1996-03-25 JP JP6816196A patent/JP2804739B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09260150A (ja) | 1997-10-03 |
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| Date | Code | Title | Description |
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