JPH0220007A - 巻線及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は絶縁体を備えた導電体から成り、分散する温度
を測定する目的で光伝導体によって監視される巻線に関
する。

〔従来の技術〕

電力変圧器の寿命をいわゆる過熱点温度によって判定す
ることは今日では公知である。（例えばＡ、Ｊ、　ウェ
イクリング著、「電力変圧器についてＪＣＩＧＲＥ　　
ＳＣ１２，１９８５年を参照）最近では、変圧器内の過
熱点と推定される部位に配設された温度センサによって
変圧器の監視が行なわれている。（ランペ他、大型高圧
電気システムの国際会議、１９８４年２月１２日）端部
に光学式センサを備えたガラスファイバが、推定される
（及びコンピュータ・シミュレーションによって探知し
た）過熱点と、できるだけ熱接触が良いように設置され
る。ところが推定した過熱点は必らずしも実際の過熱点
ではない、この食い違いは公知のＤＴＳ・システム（分
散温度センサ）によって克服することができる。すなわ
ち、それに沿って温度測定がなされるセンサ・ファイバ
ーを変圧器の巻線内に備えると、実際の過熱点を探知す
ることができる。

変圧器巻線すなわちインピーダンス・コイルの温度分布
を測定するには適切な測定システム（ＤＴＳ）が必要な
だけではなく、温度センサを適切に巻線中に埋設しなけ
ればならない。この場合、光伝導体を事後的に巻線の回
りに巻付ける必要はなく、光伝導体と導電体の組合わせ
の形式で光伝導体を直接導電体に統合し、その後でこの
組合わせから巻線を製造しなければならない。しかし光
伝導体は圧力及び曲げに対して繊細であるため、機械的
な負荷から十分に保護されなければならず、しかも動作
時の導体の不可避の熱膨脹に耐えるように構成されなけ
ればならない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、導電体と光伝導体の双方の間に良好な
熱接触が与えられ、巻線中の温度分布を正確に測定可能
であり、かつ光伝導体が機械的過負荷から保護される構
成の、絶縁体を備えた導体から成り、分散する温度を測
定する目的で光伝導体によって監視される巻線を提供す
ることにある。

本発明の目的は更に、このような巻線の製造法を示すこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に基づき前記の目的は、導電体が絶縁体の下部の
内側に縦みぞを備えており、光伝導体が縦みぞ内にゆる
く配置され、かつ導電体の強い熱膨脹の際に該光伝導体
が過度な引張りから防護されるために光伝導体は導電体
に対して十分な余剰長さを有することによって達成され
る。

このような巻線を製造するための本発明に基づく製造法
では、先ず光伝導体を導電体の縦みぞ内にゆるく挿入し
、次に該縦みぞが挿入された光伝導体と共に外側に出る
ように導電体を半径ｒアの補助ドラムに巻付け、最後に
縦みぞが導体の内側になるように導電体を補助ドラムか
ら巻わくへと巻付ける各段階から成っている。

〔作　用〕

本発明の核心は、導電体が動作温度で大きく膨張する際
に光伝導体が補償できるような導電体に対する余剰長さ
を室温時で該光伝導体が有するように、光伝導体を導電
体と組合わせて統合することにある。

〔実施例〕 次に本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する
。

第１ａ図は、本発明に基づ（巻線の平面図、第１ｂ図は
、横断面図、第１ｃ図は縦断面図である。

これら３つの図面の同一部分には同一の符号を付しであ
る。

バンド状の導電体１、例えば厚さ約２．５ｆｉ、幅が約
１２ｆｌの銅線から出発する。導電体ｌには縦みぞ３を
設け、この縦みぞ内に光伝導体２、例えばアルシリカフ
ァイバーが装入される。好適な実施例では導電体ｌと縦
みぞ３内の光伝導体２は紙絶縁体４で被覆される。

第１Ｃ図から、巻線の一部である導電体１は曲っている
ことがわかる。導電体は半径ｒＴ（巻ね（半径）の円上
にある。巻わく半径ｒＴは巻わくの中心からバンド状の
導電体１の中心面Ｍまでを測ったものである。縦みぞ３
はそれぞれの巻線の導体１の内側に備えられである。

光伝導体２は縦みぞ３内にゆるく配置されている。更に
光伝導体２は導電体ｌに対して余剰長さを備えている。

すなわち、光伝導体は縦みぞ３に直線的にではなく波行
線を描いて配置されている。

あるいは換言すると、巻線の完全な一巻分を切断して、
導電体１と光伝導体２とを伸ばすと、光伝導体２の方が
導電体１よりも余剰長さＬだけ長いということである。

縦みぞ３の寸法は極めて重要な意味を持つ。

第１の重要なポイントは縦みぞは導電体１の中心面Ｍに
対して非対称に配置されていることである。すなわち、
縦みぞは基本的に中心面Ｍに到達するほど深くはない。

この構造の目的は縦みぞ３内の光伝導体２の軸Ａが中心
面Ｍに対して最小距離αを保つことである。

好適な一実施例では縦みぞ３は、距離αが中心面Ｍに向
かって光伝導体２の直径のちょうど半分になるようにな
っている。

第２の重要なポイントは、直線的に延在する縦みぞ３が
、光伝導体２の余剰長さを、光伝導体を波状線の形態に
することによって吸収できる横寸法を有していることで
ある。従ってその横幅が光伝導体２の直径の２倍乃至５
倍であることが必要である。同様に縦みぞの深さは光伝
導体２の直径の１倍乃至２倍であることが必要であろう
ｉいずれにせよ、光伝導体２が縦みぞ３内で自由にずれ
ることができ、かつ何らかのかたちで堅く締めつけられ
る（例えば絶縁体によって）ことがないようにされなけ
ればならない。

第１ａ図乃至第１Ｃ図の実施例では、紙絶縁体４によっ
て光伝導体２が縦みぞ３から離脱し得ないようにされて
いる。光伝導体２が導電体ｌと表面的に接触していない
場合でも、光伝導体２が導電体１によって三方から囲ま
れているという理由、あるいは巻線の全体が油浴に浸漬
されているという理由で導電体ｌ及び２の両方の間には
熱接触が保たれる。

導体１が大きく熱膨脹した際の機械的負荷から光伝導体
を保護するのに必要な相対的余剰長さは、次のように定
めることができる。

表目よ温度が０°から３０θ℃まで上昇した場合の代表
的な素材の膨張率を示している。

表に石英ガラス、銅及びアルミニウムの０゜〜３００℃
まで温度上昇した場合の熱膨脹率石英ガラス　　　　　
０．１９Ｘ１０−”銅　　　　　　　　　　　　５．２
　　　Ｘｌ０−’アルミニウム　　　　？、７　　Ｘｌ
０−”も約０．００１．好適には約０．００５とすべき
ことがわかる。

剰余長さによって光伝導体２は曲折するので、余剰長さ
が過度になるとく光伝導体２の局部的わん曲（ミクロ−
マクロ曲折）は、曲折による減衰が生じるほど、すなわ
ち光線がしゃ断されるほど強くなってしまう。

実験では、本発明に基づく巻線は厚さ２．５　＊ｍ、幅
１２鶴の銅バンドから製造された。銅バンドの内部に設
けられた縦みぞ３は幅、深さとも１．２　ｍとされた。

縦みぞ内にゆる（配設したガラス・ファイバの直径は約
０．６鶴であった。銅バンドは紙絶縁体で巻つけられた
０巻線全体が油浴に浸漬された。

ＤＴＳ−測定によって銅バンドに沿った実効温度が計測
された。その際第１に明白に判明したことは、巻きと共
に温度分布が周期的に上昇・下降することだった。更に
、温度分布の平均値は油浴の下方にある巻きより上方に
ある巻きの方が上昇するということが判明した。

次に本発明に基づく巻線の製造方法を説明する。

これには基本的に２つの段階がある。第１の段階では導
体の組合わせ（導電体＋光伝導体）を補助ドラムに巻付
け、第２の段階では導体の組合わせを補助ドラムから巻
わくへと巻直す。

第２ａ図は第１の段階を示したものである。導電体ｌに
は既に本発明に基づく縦みぞが設けであるものとする。

この縦みぞ内に光伝導体２が先ず、ゆるく、すなわち引
張応力なしに挿入される。次に導電体１と光伝導体２に
紙絶縁体４を被覆する。

そこで導体の組合わせを、縦みぞ３が外側になるように
補助ドラムに巻付ける。

光伝導体２の軸Ａは中心面Ｍに対して距離ｄだけ更に外
側に位置するので、光伝導体は導電体よりもやや大きな
円弧上に位置する。

第２ａ図は第２の段階を示している。導体の組合わせは
補助ドラム５から巻取られ、巻わく６に巻付けられる。

その際、巻き方向は逆にならなければならない。すなわ
ち、巻わく６は、補助ドラム５では外側に位置していた
導電体１の縦みぞ３が、巻わく６では内側にくるように
巻付けられなければならない。

補助ドラム５上では光伝導体２は縦みぞ３内に直線的に
収納されている。補助ドラムから巻き戻す際に最初の余
剰長さが生じ、巻わくに巻付ける際に２番目の余剰長さ
が生ずる。この余剰長さは非対称の縦みぞ３、すなわち
距離αだけで発生する。

導電体１の中心面Ｍが、前記導電体を曲げた際の中立面
であると言う前提のもとで、本発明に基る。

準にして光伝導体と導電体１との間の長さの差ΔＬによ
って規定される。距離αは第１ｂ図との関連で定められ
たものである。ｒ７はドラム半径、ｒＴは巻わくの半径
である。

前述の実験ではｒ　−ｒ　＝　０．３　ｍ　、　ｒ　、
　＝　０．２　ｍであった。距離α＝　０．６　Ｍとす
ると、相対余剰長さ曲折による著しい付加減衰を生起せ
ずに０．０２までの相対余剰長さを収容するには、縦み
ぞ３の幅は１．２■ｌで十分である。

本発明に基づく方法では、導電体１を巻わくに巻取る前
に、先ず補助ドラムに完全に巻付ける必要はないという
ことが理解されよう。基本的に、適当なわん曲半径を有
する方向転換ドラムを通過させるだけで十分である。し
かしいずれにせよ、方向転換ドラムを通過後、所望の最
初の余剰長さが生じ、かつ維持されるように留意しなけ
ればならない。

補足的な余剰長さは縦みぞ内の光伝導体２の曲折を強め
ることによっても得られる。これは、光伝導体１を縦み
ぞ内に挿入する前に取り付け、巻線の稼動時に取りはず
す補助節によって実施できる。

例えば、縦みぞ３内にろう製の節を取り付け、その間で
光伝導体２が蛇行するようにすることができる。巻線の
巻取り後に前記ろう製の節は熱破壊され、又は油浴内の
浸漬池内で溶解される。

最後に、本発明によって、例えばインピーダンス・コイ
ル及び変圧器巻線においてＤＴＳ　（分散温度センサ）
を利用できる前提かつ（られることを付言しておく。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図、第１ｂ図、第１Ｃ図は本発明に基づく巻線の
断面図である。 堕２ａ図、第２ｂ図は本発明に基づく巻線の製造工程の
概略図である。 １　　導電体 ２　　光伝導体 ３　　縦みぞ ４　　紙絶縁体 ５　　補助ドラム ６　　巻わく Ａ軸 Ｍ　　中心面 α　　距離 ｒＴ　巻わく半径 ｒ７　　ドラム半径

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）　絶縁体を備えた導電体から成り、分散する温度
   を測定する目的で光伝導体により監視される巻線におい
   て、 導電体１が絶縁体の下の内側に縦みぞ３を備えており、 光伝導体２が縦みぞ３内にゆるく配置されかつ、 導体１の強い熱膨脹の際に該光伝導体２が過度な引張り
   から防護されるために光伝導体２は導電体１に対して十
   分な余剰長さを有することを特徴とする巻線。
2. （２）　縦みぞ３は導電体１の曲げ中心からの中心面Ｍ
   に到達するほど深くはないので、光伝導体２の軸Ａは中
   心面Ｍに対して距離αだけ巻線の中心に向って変異して
   いることを特徴とする請求項（１）記載の巻線。
3. （３）　縦みぞが光伝導体２の直径の１倍乃至２倍の深
   さと２倍乃至５倍の幅を有することを特徴とする請求項
   （２）記載の巻線。
4. （４）　光伝導体の相対余剰長さ（ΔＬ／Ｌ）は０．０
   ０１以上であることを特徴とする請求項（２）記載の巻
   線。
5. （５）　前記相対余剰長さ（ΔＬ／Ｌ）は０．００５以
   上であることを特徴とする請求項（４）記載の巻線。
6. （６）　絶縁体は光伝導体２を側方に移動できるように
   縦みぞ内に保持する紙絶縁体４であることを特徴とする
   請求項（３）記載の巻線。
7. （７）　請求項（１）記載の巻線の製造法において、光
   伝導体２を導電体１の縦みぞ３内にゆるく挿入し、該縦
   みぞ３が挿入された光伝導体２と共に外側に出るように
   導電体１を半径ｒ＿Ｔの補助ドラム５に巻き付け、 その後、縦みぞ３が導電体１の内側になるように導体１
   を補助ドラムΔ５から巻わく６へと巻付ける各段階から
   成ることを特徴とする製造法。
8. （８）　光伝導体２を縦みぞ３内に保持するため、導電
   体１は光伝導体２の挿入後、紙絶縁体４で被覆されるこ
   とを特徴とする請求項（７）記載の製造法。
9. （９）　距離αとドラム半径ｒ＿Ｔと巻わく半径ｒ＿Ｓ
   とは相対余剰長さΔＬ／Ｌが公式 ΔＬ／Ｌ＝α｛（１／ｒ＿Ｓ）＋（１／ｒ＿Ｔ）｝に基
   づき定められる値を選択されることを特徴とする請求項
   （７）記載の製造法。