JPH0254906A

JPH0254906A - 箔巻変圧器

Info

Publication number: JPH0254906A
Application number: JP63204660A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Mogi; 茂木　茂; Tsuneji Teranishi; 常治寺西
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1990-02-23

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、金属シートと絶縁シートとを重ねて巻回して
成る箔状巻線を使用した箔巻変圧器に係り、特に巻線内
部の部分放電発生箇所を検知する技術に関する。

（従来の技術）箔巻変圧器は、巻線の占積率が良く、小型、軽量化でき
る特徴があるため、既に数ＫＶ、数１００ＫＶ程度の比
較的電圧の低い小容量の変圧器で実用化されている。近
年、その優れた長所に鑑み、より高電圧、大容量の、例
えば２７５ＫＶ、３００ＭＶＡ級変圧器への適用拡大が
研究されているが、この場合の最大の課題は、いかに冷
却能力を向上させ、高い絶縁能力を巻線に持たせるかと
いうことと、短絡事故時の半径方向機械力に対して耐え
させ得るかということである。

第４図に、このような箔巻変圧器の構成を示す。

第４図において、鉄心１に金属シート２と絶縁シート３
を巻回して低圧巻線４と高圧巻線５とが形成されている
。高圧巻線５には、巻回方向の途中に複数枚の冷却用金
属パネル６が設置され、パネル頭部７はバイブ８を介し
て冷媒用管９に接続されている。巻線４．５は、絶縁筒
１０によってヨーク鉄心などの接地物に対し絶縁状態で
支持され、絶縁ガス１１が封入されたタンク１３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、上記のような箔巻変圧器においては、薄い金
属シート２と絶縁シート３を巻回して低圧巻線４と高圧
巻線５とが形成されているため、次のような問題点があ
る。

即ち、巻線を形成する金属シート２間の絶縁（ターン間
絶縁）を賄う薄い絶縁シート３には、巻線全体５に加わ
る電圧を金属シート２の巻回数で割った分の電圧が印加
される。この電圧は、変圧器の高電圧化が進むにつれて
、大きくなる傾向がある。このような状懸においては、
第５図に示すように、絶縁シート３沿面上の金属シート
２端部において、部分放電１２が発生する可能性がある
。箔状巻線においては、このような絶縁上好ましくない
状態の部分が、金属シート２の巻回数分だけ存在する。

その数は、数十乃至数百箇所にもなる。しかしながら、
このような巻線において、ある一部の金属シート２端部
から部分放電が発生しても、部分放電発生箇所をタンク
１３の外部から検知することは困難である。この場合、
例えば、放電による光を検出する方法も存在するが、こ
の方法では、結局部分放電発生箇所を特定することが難
しく、多数のセンサを必要とするなどの欠点がある。従
って、従来箔状巻線の異常の有無を確認することが難し
く、この結果、発見が遅れ、箔状巻線が破壊する恐れが
あった。

本発明は、上記のような従来技術の欠点を解決するため
に提案されたものであり、その目的は、箔状巻線の部分
放電発生箇所をタンク外部から特定可能とすることによ
り、箔状巻線の破壊を迅速に防止し得るような、信頼性
の高い箔巻変圧器を提供することである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明による箔巻変圧器は、タンク内部に、各冷却用金
属パネルの頭部と対向する複数個の金属電極をタンクと
絶縁して設け、それぞれのパネル頭部と金属電極間に既
知の静電容量を形成する一方、各静電容量を通過する電
流の大きさを検出する電流検出器をタンク外部に設けた
ものである。

（作用）以上のような構成を有する本発明においては、タンク内
に設けた複数個の静電容量を通過する電流の大きさによ
り、巻線内の部分放電発生箇所を検知できる。。また、
既存の構成であるパネル頭部を利用して、タンク内部に
金属電極と静電容量を、タンク外部に電流検出器を設け
ただけであるため、構成が簡略であり、実用性に優れて
いる利点もある。

（実施例）以下に、本発明による箔巻変圧器の一実施例を第１図及
び第２図を参照して具体的に説明する。

なお、第４図に示した従来技術と同一部分には同一符号
を付し、説明を省略する。

まず、第１図に示すように、タンク１３の外部には、複
数本の配線１４を介して一個の電流検出器１５が接続さ
れている。複数本の配線１４は、タンク１３に取付けら
れた絶縁端子１６を介してタンク１３内の対応する静電
容量１７及び金属電極１８にそれぞれ接続されている。

第２図に、第１図の巻線端部を拡大して示す。

第２図に示すように、４枚の冷却用金属パネル６ａ〜６
ｄは、同じ巻回数ごとに設置されており、この結果、冷
却用金属パネル６ａ〜６ｄ間に、同じ巻回数の巻線１９
〜２１が形成されている。また、パネル頭部７ａ〜７ｄ
と、これに対向する金属電極１８ａ〜１８ｄ間の静電容
量は、それぞれＣｔ　、Ｃｚ　、Ｃ３、Ｃ４とし、静電
容量の大きさは、ｃ、＝ｃ２＝ｃ、＝ｃ４の条件とする
。

このような本実施例において、第２図に示すように、中
央の巻線２０における冷却用金属パネル６ｂに近い側で
部分放電が発生した場合を想定し、巻線１つの静電容量
をＣ９、巻線２０の部分放電発生箇所２７を境とする両
側の静電容量をＣ６゜Ｃ７、巻線２１の静電容量を０８
とすれば、巻線１９．２１の巻回数が同じであることが
ら、Ｃ５−Ｃｅの関係が成り立ち、また、冷却用金属パ
ネル６ｂに近い側で部分放電が発生した場合を想定して
いることから、Ｃ，＞Ｃ７の関係が成り立つ。

この場合の全静電容量０１〜Ｃ８の関係は、次のように
なる。

Ｃｓ　＝　Ｃ２＝　Ｃ３＝　Ｃ４＜ｃ、＝ｃ８＜ｃ７＜ｃ６　　・・・（１）さて、この
ような静電容量関係を有する第２図の巻線において、部
分放電の発生によって生ずるパルス電流は、部分放電発
生箇所２７から静電界ｉｃ６　、Ｃ７の方向へそれぞれ
流れる（ｉ６．ｉ７）。そして、巻線２０両側の冷却用
金属パネル６ｂ、６ｃに到達し、その一部はＣ２，Ｃ，
を介してタンク１３側にそれぞれ流れる（ｉｚ、ｉ３）
。このとき、Ｃｂ　＞　Ｃ７，Ｃ２＝　Ｃ３の関係であ
れば、ｉｚ　＞ｉ、の関係が得られる。また、冷却用金
属パネル６ｂ、６ｃに到達した電流の残りは、両側の巻
線１９．２１の静電容量Ｃｓ、Ｃｅを通して流れ（１５
，１８＞、さらに、両側の冷却用金属パネル６ａ、６ｄ
から、静電容量Ｃ１、Ｃ４を介してタンク１３側にそれ
ぞれ流れる（１１゜１４）。このとき、ｃ、＞ｃ７．ｃ
、＝ｃ、、ｃ、−０４の関係であれば、ｉｌ＞ｉ４の関
係になる。また、各静電容量０１〜Ｃ８の関係が、上記
した（１）式の関係であれば、タンク１３側に流れる電
流ｉ工〜ｉ４の関係は、次のようになる。

１２　＞１３　＞１１　＞１４　　　　、”　（２＞こ
の（２）式の関係から、電流１１〜ｉ４の値を比較する
ことにより、部分放電発生箇所２７を特定できる。即ち
、電流１１〜ｉ４は、金属電極１８ａ〜１８ｄを介して
タンク１３外部の電流検出器１５に流入するため、電流
検出器１５にて各電流１１〜ｉ４の値を比較して、部分
放電発生箇所２７を特定できる。

以上のように、本実施例によれば、従来技術では困難で
あった外部からの部分放電発生箇所の検知を、比較的簡
略な構成で容易に行うことができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、第３図に示すように、鉄心のヨークシールドを
金属電極として兼用する構成も可能である。第３図の実
施例は、鉄心ヨーク部２２のヨークシールドを分割し、
それぞれ電位的に分離した４個のヨークシールド２３ａ
〜２３ｄとして、これをパネル頭部２６ａ〜２６ｄと対
向する金属電極とし、ヨークシールド２３ａ〜２３ｄ全
体を、比較的高°抵抗の材料であるカーボン紙２４でシ
ールドしたものである。この実施例の場合、カーボン紙
２４は、ＡＣ的には接地電位になっているが、部分放電
発生時のパルスに対しては単なる浮遊電極となる。従っ
て、パネル頭部２６ａ〜２６ｄと、ヨークシールド２３
ａ〜２３ｄ間が、それぞれ所定の静電容量２５．ａ〜２
５ｄを形成するため、前記実施例と同様の効果を得られ
る。

また、パネル頭部とタンク間に挿入した支持絶縁物の内
部に金属電極を埋め込み、この金属電極とパネル頭部と
の間に形成される静電容量を電流検出用静電容量として
使用する構成も可能である。

さらに、前記実施例では検出したパルス電流値をそのま
ま比較するものとしたが、検出した電流値を、さらに、
電圧、電荷量、電力量、光量などに変換して、これらの
値から、部分放電発生位置を判断する構成も可能である
。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、金属電極、静電
容量、電流検出器を設けるという簡単な構成により、従
来困難であった箔巻変圧器タンク外部からの部分放電発
生箇所の特定を容易に行うことができる。従って、箔状
巻線の異常の有無を早期に確認でき、箔状巻線の破壊を
迅速に防止可能であるような、信顆性の高い箔巻変圧器
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による箔巻変圧器の一実施例を示す断面
図、第２図は第１図の巻線端部を示す拡大断面図、第３
図は本発明の他の実施例を示す断面図、第４図は従来の
箔巻変圧器を示す断面図、第５図は第４図の巻線端部を
示す拡大断面図である。１・・・鉄心、２・・・金属シート、３・・・絶縁シー
ト、４・・・低圧巻線、５・・・高圧巻線、６・・・冷
却用金属パネル、７・・・パネル頭部、８・・・パイプ
、９・・・冷媒用管、１０・・・絶縁筒、１１・・・絶
縁ガス、１２・・・部分放電、１３・・・タンク、１４
・・・配線、１５・・・電流検出器、１６・・・絶縁端
子、１７・・・静電容量、１８・・・金属電極、１９〜
２１・・・巻線、２２・・・鉄心ヨーク部、２３ａ〜２
３ｄ・・・ヨークシールド、２４・・・カーボン紙、２
５ａ〜２５ｄ・・・静電容量、２６ａ〜２６ｄ・・・パ
ネル頭部、２７・・・部分放電発生箇所。

Claims

【特許請求の範囲】

　金属シートと絶縁シートを重ねて巻回して箔状巻線を
形成し、絶縁媒体と共にタンク内に収納し、箔状巻線の
巻回方向の途中に複数枚の冷却用金属パネルを設置して
成る箔巻変圧器において、前記タンク内部には、各冷却
用金属パネルの頭部と対向する複数個の金属電極をタン
クと絶縁して設け、それぞれのパネル頭部と金属電極間
には既知の静電容量を形成し、各静電容量を通過する電
流の大きさを検出する電流検出器をタンク外部に設けた
ことを特徴とする箔巻変圧器。