JP2839656B2 - 静止誘導電気機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、特に巻線端部の電界を緩和するために静電
シールドリングを配設してなる静止誘導電気機器に関す
るものである。

（従来の技術） 静止誘導機器においてはより高電圧・大容量器への適
用にあたり、最大の技術的問題点はいかに高い絶縁耐力
を機器にもたせ、また損失を低減できるかにかかってい
る。

第４図に静止誘導電気機器の一例として箔巻変圧器の
巻線構成図を示した。即ち、鉄心１に金属シート２と絶
縁シート３を重ねて巻回して箔巻の低圧巻線４と高圧巻
線５とが形成され、これらの巻線4,5は絶縁筒６によっ
てヨーク鉄心７等の接地物に対して絶縁状態で支持さ
れ、絶縁媒体８が封入されたタンク９内に収納されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の様な箔巻変圧器は、薄い金属シート
２と絶縁シート３を重ねて巻回することにより、低圧巻
線４や高圧巻線５が形成される為、鉄心窓内の巻線占積
率が高くなる反面、次の様な問題点がある。

即ち、高圧巻線５の端部には、一般に電界緩和用の静
電シールド12,13が配設されている。これらの静電シー
ルド12,13は巻線部の電界を緩和するためには、できる
だけ巻線に近づけて密着させるように形成することが好
ましい。またシールド自身の電界を緩和するためにも、
かつ、巻線端部の電界も充分に緩和するためには、シー
ルドの大きさを極力大型化しなければならなかった。特
に外側の静電シールド12は巻線外径とシールドの内径を
一致させ密着させるのは寸法精度を出す上での工作性さ
らには取りつける際の作業性の面から難しかった。

そのために、シールドの形状を複雑に工夫したり、あ
るいはまた、例えば型を作って静電シールドリング芯を
絶縁物内に注型したり、絶縁被覆を施して信頼性を上げ
るなどの方策をとっていた。しかし、これらの方法によ
ると型代が高価となり変圧器の価格が高くなり、さらに
は、巻線の定格にあわせて静電シールドの形状や大きさ
を変える必要があるため、その都度高価な型を作成しな
ければならず、効率の面からもまた価格の面からも問題
があった。

また、第４図の様に構成されている箔巻変圧器におい
て、高電圧大容量化をはかる場合、高圧巻線５の端部の
磁束のフリンジングによる渦電流損が増大することが考
えられるのでこれを防止する必要もある。このため、シ
ールドとなる絶縁物芯に薄いテープ状金属を１ターンを
形成しない様に巻きつけて、その上から絶縁を施した高
圧シールドを取りつけ、電界緩和及び渦電流損失の低減
をはかる方法も考えられるが、このシールド製作には、
製作に手間がかかること、また、それ自体の重量も大き
くなるため、箔巻々線に適用するに当ってはシールドの
支え構造を強固にする必要がある。

さらに、テープ状金属を巻回するためにテープのエッ
ジの影響を少なくするためには、絶縁厚さはある程度厚
くしておかなければならないため、箔巻々線からシール
ド金属面が離れることになり、電界緩和効果がそこなわ
れる恐れがあり、電界緩和効果を出すためには、シール
ド自体を大きくしておく必要があり、ひいては、機器と
しての寸法の増大になるなどの欠点を有していた。

以上の様に問題点は第５図に示すような絶縁被覆され
た平角導体からなる素線14を鉄心１の回りに円板状に巻
回した変圧器においても同様である。第５図において素
線14は一定の間隔で巻回され、これらが軸方向に複数段
積み重ね、所定の接続が行われて低圧巻線４′、高圧巻
線５′が構成されている。巻線４′,5′端部には静電シ
ールド15,16が各々配設されている。

この様な構成においても、巻線部の電界を緩和するた
めには静電シールドを巻線に極力近づけることが必要で
あり、また、シールドと巻線あるいは支持絶縁物との間
に生じる間隙へ電界集中をさけ、かつ静電シールド自身
への電界を緩和するために、シールドの形状を工夫しな
ければならず、型を作り、成型した静電シールドを取り
つけるなど箔巻変圧器と同様、高価で工数のかかる欠点
を有していない。

本発明の目的は、静電シールドの製作および取り付け
作業を簡略化し、運転時あるいは輸送時においてもずれ
等が生ぜず、機械的強度も優れかつ静電シールドの絶縁
信頼性を高めることのできる安価な静止誘導電気機器を
提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、鉄心と、この
鉄心の周りに導体を巻回して形成した巻線と、この巻線
の端部に取り付けた静電シールドリングと、この静電シ
ールドリング付巻線及び鉄心をガス絶縁媒体中に封入し
てなる静止誘導電気機器において、前記静電シールドリ
ングの芯を熱可塑性樹脂でかつ弾性を有するエラストマ
ーからなる成型絶縁物で構成し、前記静電シールドリン
グを前記巻線端部に密着して一体としたことを特徴とす
るものである。

（作 用） 本発明においては、静電シールドの形状が小さくても
巻線端部の電界を充分緩和できるような信頼性の高い形
状に容易に製作でき、巻線端部および静電シールド端部
の絶縁信頼性が高くなるとともに、渦電流損失を低減で
き、さらに静電シールドの取りつけを容易とし、機械的
強度を高めることができる。

（実施例） 以下本発明を第１図に示す一実施例に基づいて説明す
る。なお、説明は箔巻変圧器に基づいて説明するが、平
角線からなる変圧器など他の静止誘導電気機器に全て適
用できるものである。また、第４図以降に示した従来型
と同一部分には同一符号を付し説明を省略する。

本実施例においては第１図に示すように、巻線の端部
に電界緩和用の静電シールドを取り付けるが、この時、
静電シールドリング芯は熱可塑性エラストマーからなる
成型絶縁物21,22により構成する。このエラストマーは
弾性を有し、かつ表面あるいは全体が導電性あるいは半
導電性を有している。したがって、巻線外側に取り付け
る静電シールド22の内径は取りける前は高圧巻線５の外
径よりやや小さく、取り付ける時には引きのばして高圧
巻線５の外側から挿入し、取り付け後は高圧巻線の端部
を圧縮して締め付けるように構成することが可能であ
る。

このような構成を有する本実施例の箔巻変圧器におい
ては、電界の高くなる巻線端部に静電シールドがぴった
りと密着して取り付き、巻線端部の電界を緩和し、絶縁
信頼性を向上させる。さらに、ガス絶縁媒体中ではガス
圧力により巻線と静電シールドの間に微小なギャップも
生じることなく密着できるので、従来の静電シールドで
は生じることがあった微小なギャップへの電界集中から
生じる絶縁破壊を防止でき、絶縁耐力の大幅な向上が図
られる。

また、このような静電シールドを可塑性樹脂のエラス
トマーにより構成しているので、成型が容易で、誘電率
等の電気的諸特性、あるいは硬度などの機械的特性を機
器の定格に応じ最適なものに調整したり、または最適な
ものを選択することが容易であるので、絶縁信頼性の高
いものにすることができる。

さらに、この静電シールドはエラストマーで作られて
いるため振動や機械的衝撃を吸収する力に優れており、
特に運転時あるいは輸送時においても従来のようにずれ
等が生ぜず機械的・電気的特性を損ねることはない。さ
らに静電シールドが巻線を弾性を持って締め付けること
から、シールド自体の固定が容易になる上、巻線のター
ン間のずれ止めにもなり巻線の変形も防止できる。

また、例えばエラストマーにカーボン入りの半導電材
料によりシールドを構成すると、シールド自体の磁束に
よる渦電流をなくし、また、巻線端部の渦電流損失も低
減できる。

上記は全て高圧巻線５に取りつけるシールド22はスタ
ック方向の端部に２個つけて説明しているが、シールド
形状を例えばだ円形にして、箔巻変圧器の高圧巻線を外
側から１体にして締めつける構造としても同様の効果が
得られる。また、シールド22の断面は電界緩和出来る構
造であれば特に形状は間わない。

また、シールド22自体を円環状でなくても良く、例え
ばデッドエンド形でそのすきま部分から高圧の口出しリ
ードを出す様な構成であったとしてもシールド自身が伸
縮性があれば同様の効果が得られる。

さらに、本発明における静電シールドは、第２図に示
す断面図のように、エラストマーからなる静電シールド
リング芯22の表面に導電性あるいは半導電性を有する物
質23を塗布あるいは接着または巻回するなどの手段によ
り取り付けるように構成したものでよい。あるいは第３
図に示すように導電性あるいは半導電性を有する層23の
上をさらに絶縁物24で被覆するように構成することによ
り静電シールド自身の電界を緩和し、絶縁信頼性を高め
ることができる。もちろん、エラストマー全体が導電性
あるいは半導電性を有する静電シールドリング芯におい
て、その表面を絶縁物で被覆することにより第３図に示
す実施例と同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、静電シールド
リング芯を有する静電シールドリングを巻線端部に取り
付けるように構成したので、静電シールドが巻線に密着
して取りつき、静電シールド及び巻線の絶縁信頼性が高
く、静電シールドの製作及び取りつけ作業を簡略化し機
械的強度を高めるとともに損失低減も得られる静止誘導
電気機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の静止誘導電気機器を箔巻変圧器に適用
した場合の一実施例を示す断面図、第２図および第３図
は本発明に使用する静電シールドのそれぞれ異なる他の
実施例を示す要部拡大断面図、第４図および第５図は従
来の変圧器の構成を示す断面図である。 １……鉄心、２……導体（金属シート） 4,4′……低圧巻線、5,5′……高圧巻線 14……平角導体からなる巻線 21,22……弾性体からなる静電シールドリング芯 23……導電性あるいは半導電性を有する層 24……絶縁物

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄心と、この鉄心の周りに導体を巻回して
   形成した巻線と、この巻線の端部に取り付けた静電シー
   ルドリングと、この静電シールドリング付巻線及び鉄心
   をガス絶縁媒体中に封入してなる静止誘導電気機器にお
   いて、前記静電シールドリングの芯を熱可塑性樹脂でか
   つ弾性を有するエラストマーからなる成型絶縁物で構成
   し、前記静電シールドリングを前記巻線端部に密着して
   一体としたことを特徴とする静止誘導電気機器。