JPH0521238A - 油入電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率的に微細油ギヤツプを除去して安定した
絶縁性能を得る。 【構成】 高圧巻線１２の円板コイル６ｂとコイル間ス
ペーサ５ｂ間、上部巻線支持金具１３の押しボルト１４
と絶縁支持台４ｂ間のように、絶縁油中に位置して微細
油ギヤツプが形成される部分の少なくとも一箇所に、非
繊維質で多孔体の軟質絶縁シート３ａ〜３ｈを圧接して
配置し、微細油ギヤツプを除去すると共に、表から裏ま
で直線的に通じる油ギヤツプの形成を阻止するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油入変圧器やリアクトル
等の油入電気機器に係り、特に絶縁油中にくさび状の油
ギヤツプが形成される部分の絶縁に好適な絶縁構造を有
する油入電気機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】油入電気機器として知られる高電圧大容
量油入変圧器の巻線では、絶縁物として鉱油の他に良質
の木材パルプからなる紙が大量に用いられている。例え
ば、巻線やリード線の絶縁被覆としてクラフト紙やクレ
ープ紙が用いられ、また巻線内の冷却油道を確保するた
めの各種スペーサ、主絶縁を構成する絶縁物、巻線を支
持するため巻線の上下に配置された支持絶縁物、リード
線バリヤを構成する絶縁筒やスペーサおよびリード線を
支持するための腕木等の素材として、紙を強圧縮したプ
レスボードが用いられてきている。すなわち、変圧器巻
線の絶縁はこれらの絶縁紙と絶縁油として用いられる鉱
油の複合絶縁になつている。ところで、これらの絶縁紙
を油含浸処理した油浸紙の誘電率と鉱油の誘電率を比較
すると、鉱油の比誘電率が２．２程度であるのに対して
油浸紙の比誘電率は３．５〜４．７程度あり、油浸紙の
方が１．５〜２倍程度大きい。このため、これらが直列
に配置された絶縁構造の電界負担は、油浸紙中では緩和
され、その分が鉱油にしわ寄せされて鉱油に電界が集中
する。そのうえ、鉱油の絶縁強度は油浸紙の絶縁強度よ
りもはるかに小さいので、結局、鉱油の絶縁強度で巻線
の複合絶縁系の絶縁強度が決められてくる。

【０００３】このような鉱油への電界集中は、絶縁寸法
中における油浸紙の寸法の占める割合が大きい部分ほど
大きく、例えば、円板コイルからなる巻線内では、冷却
ダクトを確保するための直線スペーサやコイル間スペー
サが配置された部分の油ギヤツプで集中が大きい。中で
も円板コイルが直線スペーサやコイル間スペーサに接す
る部分のくさび状の微細な油ギヤツプの電界が、円板コ
イルが角ばつていることによる幾何学的な電界集中も加
わつて集中しやすい。そのため、この微細油ギヤツプが
絶縁上の弱点になつて絶縁破壊が生じる場合が多いこと
が知られている。同様にして、円筒コイルからなる多重
円筒巻線やパンケーキコイルからなる外鉄形変圧器の巻
線でもコイルと冷却ダクト用スペーサ間の微細油ギヤツ
プの電界集中が大きく、ここが絶縁上の弱点になつてい
る。また、巻線外周りでは、巻線から引き出された高圧
リード線と支持腕木間の微細な油ギヤツプやリード線と
リード線バリヤ用スペーサ間の微細な油ギヤツプで電界
の集中が大きくなり、更に巻線支持金具の近傍では、巻
線支持金具の角部と巻線支持絶縁物間の微細な油ギヤツ
プで電界の集中が大きく、絶縁上の弱点になつており、
このように、いずれも絶縁油中にくさび状に形成される
微細な油ギヤツプが絶縁上の弱点になつている。

【０００４】このような弱点を解消して絶縁耐力の向上
を図るため、例えば巻線内については、特開昭６２−１
４７７１０号公報に記載のように、円板コイルの絶縁被
覆やコイル間スペーサおよび直線スペーサの材料に誘電
率が鉱油の１．３倍以下のものを適用することによつ
て、円板コイル近傍の微細な油ギヤツプでの電界の集中
を防止したものや、実開昭５９−９３１１６号公報に記
載のように、円板コイルとコイル間スペーサおよび直線
スペーサとの間に木綿繊維を原材料とする軟質ないしは
半硬質の紙を配置し、これを圧縮することによつて弱点
である微細油ギヤツプを排除したものや、更に特開昭５
７−８３０１０号公報に記載されているように、円板コ
イルの角部に多孔質あるいは繊維質の弾性多孔体を当
て、更にその上に絶縁カバーを被せて見掛け上円板コイ
ルの絶縁被覆を厚くすることによつて、円板コイルの角
部近傍の微細な油ギヤツプの電界を緩和したものなどが
ある。また高圧リード線の支持部については、実開昭５
７−７８６２４号公報に記載のように、支持腕木とリー
ド線の間にフエルト状の絶縁紙を配置して、微細油ギヤ
ツプを排除したものがある。同じく高圧リード線のバリ
ヤ部については、特開昭６３−６０５０９号公報に記載
されているように、被覆絶縁の最外層、スペーサおよび
絶縁筒に低誘電率プラスチツクとパルプの混抄材を用い
て微細油ギヤツプの電界集中を防止したものがある。ま
た、巻線支持金具の近傍については、特開昭４８−５４
４３４号公報に記載のように、金具の縁辺に電界シール
ドを配置して、微細油ギヤツプの電界を緩和したものが
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように油入電
気機器においては、微細油ギヤツプでの電界集中を防止
するために種々の提案が成され、特に特開昭５９−９３
１１６号公報および実開昭５７−７８６２４号公報およ
び特開昭５７−８３０１０号公報に記載のものは見掛け
上、微細油ギヤツプを除去できるが、いずれも繊維質の
材料を用いているため、例えばフエルトや軟紙は繊維の
密集度が小さく繊維の疎らな部分ができ、その部分で繊
維と繊維の間隙をぬつて、直線あるいは直線に近い経路
で表面から裏面へ通じる油ギヤツプが形成されてしま
い、実際、フエルトや軟紙を透かして見ると、肉眼でも
比較的大きな穴が表面から裏面まで形成されているのが
観察される場合がある。このような場合、低い電圧で油
ギヤツプを通して絶縁破壊が生じ易くなり、安定した絶
縁性能が得られない。

【０００６】本発明の目的は、効率的に微細油ギヤツプ
を除去して安定した絶縁性能を有する油入電気機器を提
供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、微細油ギヤツプが形成される部分に、非繊
維質でかつ多孔体から成る軟質絶縁シートを配置したこ
とを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明による油入電気機器は微細油ギヤツプが
形成される部分に上述の如き軟質絶縁シートを配置して
いるが、この軟質絶縁シートは、多孔体であるので非常
に柔らかく、例えばコイルとスペーサ間に配置すると巻
線製作時のコイルを巻回する際の圧縮力や巻線製作後の
巻線上部からの締め付け荷重によつてつぶれ、そのとき
圧力の加わらない部分はそのままの形状を維持するの
で、コイルの輪郭に沿つて微細油ギヤツプが埋めつぶさ
れ、しかも、この軟質絶縁シートは、非繊維質の多孔体
でできているので内部が膜状あるいは層状に細かく分割
されており、シートの表から裏まで直線的に通じている
ような油ギヤツプが形成されず、このため安定した絶縁
耐力を得ることができる。また、この軟質絶縁シートは
適当な大きさおよび形状に切つて微細油ギヤツプに挿入
するだけであり、製作工数はほとんど増えない。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面によつて説明す
る。図１は本発明の一実施例による油入電気機器として
の油入変圧器を示す縦断面図である。鉄心１の下部に取
付けた下部支持金具２上には、非繊維で多孔質の絶縁体
から成る軟質絶縁シート３ａを敷き、その上に絶縁支持
台４ａを置き、この絶縁支持台４ａ上にコイル間スペー
サ５ａと円板コイル６ａを交互に積み重ねて低圧巻線７
を形成している。この低圧巻線７のコイル間スペーサ５
ａと円板コイル６ａとの間には、上述の軟質絶縁シート
３ａと同様な軟質絶縁シート３ｂを挿入しており、この
軟質絶縁シート３ｂはコイル間スペーサ５ａの幅より多
少はみ出す程度の大きさとしている。低圧巻線７の最上
部には静電シールド８ａが置かれるが、この静電シール
ド８ａとコイル間スペーサ５ａ間にも上述の軟質絶縁シ
ート３ｂを挿入している。さらに低圧巻線７の外側に上
述したものと同じ軟質絶縁シート３ｃを当て、さらにそ
の外側に直線スペーサ９を当て、その外側に絶縁紙を巻
回して絶縁筒１０を形成し、さらに、その外側に同様の
直線スペーサ９と絶縁筒１０を交互に配置して主絶縁１
１を構成している。尚、このときの軟質絶縁シート３ｃ
の幅は、直線スペーサ９よりも多少はみだす大きさとし
ている。

【００１０】主絶縁１１の最も外側に位置する直線スペ
ーサ９の上に軟質絶縁シート３ｄを当て、その外側に、
電線を締め付けながら巻回して円板コイル６ｂを形成
し、このような円板コイル６ｂとコイル間スペーサ５ｂ
を交互に積み重ねて高圧巻線１２を構成している。この
円板コイル６ｂとコイル間スペーサ５ｂとの間には先の
軟質絶縁シート３ｂと同様な軟質絶縁シート３ｅを挿入
しており、この軟質絶縁シート３ｅの幅はコイル間スペ
ーサ５ｂよりも少しはみ出す大きさとしている。高圧巻
線１２の最上部には静電シールド８ｂが設けられるが、
静電シールド８ｂとコイル間スペーサ５ｂとの間にも軟
質絶縁シート３ｅを挿入している。

【００１１】このようの形成した低圧および高圧巻線
７，１２の上部に絶縁支持台４ｂを乗せ、さらにその上
に押しボルト１４を装着した上部支持金具１３を乗せて
鉄心１に取り付けるが、その際、押しボルト１４と絶縁
支持台４ｂとの間には軟質絶縁シート３ｆを挿入する。
そして、押しボルト１４で絶縁支持台４ｂに荷重を加
え、低圧および高圧巻線７，１２を締め付けて巻線本体
を構成している。

【００１２】高圧巻線１２の上端から高圧リード線１５
を引出して高圧ブツシング１６に接続するが、その際、
上部支持金具１３から、高圧リード線１５が入るような
穴をあけた支持腕木１７を出し、この穴に高圧リード線
１５を納めてリード線１５の途中を支持している。ま
た、高圧リード線１５の周囲との絶縁距離が小さい部分
についてはスペーサ１８を介して絶縁紙を巻回してリー
ド線バリヤ１９を配置している。この支持腕木１７と高
圧リード線１５の絶縁被覆２０の間に軟質絶縁シート３
ｇを挿入し、また、スペーサ１８と高圧リード線１５の
絶縁被覆２０間にもスペーサ１８よりも幅広の軟質絶縁
シート３ｈを挿入している。これら全ては鉱油２２を満
たしたタンク２１内に収納して円板巻の変圧器巻線２３
が構成されている。

【００１３】図２は、本発明の変圧器巻線２３の高圧巻
線１２の円板コイル６ｂと直線スペーサ９およびコイル
間スペーサ５ｂが対応する部分を拡大して示したもので
ある。円板コイル６ｂは絶縁被覆２４を施した導体２５
を巻回して形成され、その巻回時の締め圧と上部からの
締め付け荷重で軟質絶縁シート３ｅ，３ｄが押しつぶさ
れ、互いに密着して絶縁上の弱点になる微細油ギヤツプ
が除去されている。同様にして低圧巻線７の軟質絶縁シ
ート３ｂ，３ｃも押しつぶされて互いに密着し、微細油
ギヤツプを排除している。従来の構造と比較すると、軟
質絶縁シートを所定の大きさに切つて挿入するだけであ
り、工数の増加はほとんどない。しかも軟質絶縁シート
が挿入された部分は、もともとスペーサ等が接している
部分であつて油の流れがなく、従つて軟質絶縁シートを
挿入しても冷却性能はほとんど変らない。

【００１４】図５は、本発明の変圧器巻線２３の高圧巻
線１２の静電シールド８ｂと直線スペーサ９およびコイ
ル間スペーサ５ｂが対応する部分を拡大して示したもの
である。静電シールド８ｂは、高圧巻線１２を巻回後、
上部から挿入され、その後上部から締め付けられる。こ
の挿入による圧力と締め付け荷重で軟質絶縁シート３
ｅ，３ｄが押しつぶされ、静電シールド８ｂと直線スペ
ーサ９及びコイル間スペーサ５ｂ間の、絶縁上の弱点に
なる微細油ギヤツプが除去されている。その際新たな作
業としては、絶縁シート３ｅ，３ｄを切つて挿入するだ
けであり、工数はほとんど増えない。

【００１５】図３は図１に示した上部支持金具１３にお
いて最も電界が高い押しボルト１４の近傍を拡大して示
したものである。押しボルト１４の締め付け荷重によつ
て軟質絶縁シート３ｆが押しつぶされ、押しボルト１４
と絶縁支持台４ｂ間の微細油ギヤツプが除去されてい
る。

【００１６】図４は、同じく図１に示した下部支持金具
２の最も電界の高い角部近傍を拡大して示したものであ
る。上部からの荷重によつて軟質絶縁シート３ａが押し
つぶされ、下部支持金具２の縁端部と絶縁支持台４ａ間
の微細油ギヤツプが除去されている。

【００１７】図６は図１に示した高圧リード線１５の支
持部を拡大して示したものである。高圧リード線１５を
半割にした支持腕木１７ａ，１７ｂの対向部に形成した
穴に入れて挾み、絶縁ボルト２６で締め付けて固定して
いる。この絶縁ボルト２６の締め付け圧力によつて軟質
絶縁シート３ｇが押しつぶされ、高圧リード線１５と支
持腕木１７ａ，１７ｂ間の微細油ギヤツプが埋めつぶさ
れて除去されている。

【００１８】図７は図１に示した高圧リード線１５のバ
リヤ絶縁部を断面して示したものである。絶縁紙を巻回
してリード線バリヤ１９を形成する際の、絶縁紙の締め
圧によつて軟質絶縁シート３ｈが押しつぶされ、スペー
サ１８と高圧リード線１５の絶縁被覆２０間の微細油ギ
ヤツプが埋めつぶされて除去されている。

【００１９】以上説明した油入変圧器によれば、製作工
数を増やしたり冷却性能を損なつたりすることなく、絶
縁上の弱点である各部の微細油ギヤツプを除去すること
ができる。微細油ギヤツプでの電界集中は絶縁構成によ
つて異なるが、通常の部位の油ギヤツプ電界の大略１．
５〜２倍程度である。したがつて、微細油ギヤツプの排
除により変圧器巻線２３の各部の電界は従来よりも１／
１．５〜１／２程度に緩和される。その結果、変圧器巻
線２３の絶縁強度は、従来と比較して１．５〜２倍程度
向上することになり、使用電圧が同じなら絶縁距離を従
来の１／１．５〜１／２程度に短縮することができる。

【００２０】ところで、コイル間スペーサ５ａ，５ｂ、
直線スペーサ９、上下の絶縁支持台４ａ，４ｂ、絶縁筒
１０、支持腕木１７ａ，１７ｂおよびリード線バリヤ１
９のスペーサ１８の材料としては、従来より広く用いら
れているプレスボードが採用され、一方、軟質絶縁シー
ト３ａ〜３ｈの材料としては、各種のプラスチツク材料
を延伸あるいは発泡加工した非繊維質の多孔体が挙げら
れる。図８および図９は、これらの非繊維質の多孔体と
繊維質の多孔体を用いた場合の絶縁破壊電圧を実験的に
調べて、その一例を示したものである。

【００２１】図８は、実験に用いたモデル２７を示す斜
視図である。絶縁被覆２４を施した導体２５を２本対向
配置し、その間にそれぞれ軟質絶縁シート３ｅを介して
コイル間スペーサ５ｂを挾んだものとし、図１に示す高
圧巻線１２の隣合つた円板コイル６ｂ間の絶縁構造を模
擬した。このモデル２７を油タンクに油浸し、上部の導
体２５に雷インパルス電圧を印加し、下部の導体２５を
接地して破壊電圧を調べた。上部の導体２５に、雷イン
パルス電圧を低い電圧より１シヨツトずつ上昇しながら
印加すると、軟質絶縁シート３ｅを挿入していない場合
は、絶縁被覆２４とコイル間スペーサ５ｂの間に形成さ
れる微細油ギヤツプから雷インパルス部分放電が生じ、
そのストリーマが接地側電線の絶縁被覆２４の表面に到
達し、最終的にはこの絶縁被覆２４を貫通して、図８の
Ａに示すような経路でコイル間の絶縁破壊となる。一
方、軟質絶縁シート３ｅを挿入した場合は、このような
微細油ギヤツプからの絶縁破壊が少なくなり、コイル間
スペーサ５ｂの端面近傍でＢに示すような経路で絶縁破
壊する場合が多くなる。特に、軟質絶縁シート３ｅに非
繊維質のものを用いた場合は、殆どＢに示すような絶縁
破壊になる。

【００２２】図９は各種軟質絶縁シートに対する破壊電
圧を示したもので、非繊維質の軟質絶縁シート３ｅを挿
入した場合の破壊電圧は、軟質絶縁シート３ｅを挿入し
ていない場合の破壊電圧と比較して平均値で１．６５倍
程度向上し、また最低値も同程度向上する。一方、繊維
質の軟質絶縁シート３ｅを挿入した場合の破壊電圧は、
平均値では、１．２倍程度の向上であり、非繊維質のも
のを挿入した場合に比べて効果が小さく、かつ、最低値
では軟質絶縁シート３ｅを挿入しない場合の破壊電圧と
大差ない。これは、繊維質の軟質絶縁シート３ｅを透か
して見ると所々裏側まで穴があいているのが見られるよ
うに繊維の密集度が小さいため繊維の疎らな部分があ
り、その部分で繊維と繊維の間隙を縫つて軟質絶縁シー
ト３ｅの表から裏までほぼ直線的に通じる比較的大きな
油ギヤツプが生じてしまうことがあり、このような油ギ
ヤツプの絶縁耐力は、繊維がよく密集した部分の絶縁耐
力よりも小さく、そのために破壊電圧が低くなつてしま
う。

【００２３】一方、非繊維質のものの場合は、発泡や延
伸加工で多孔体にしており、発泡の場合は多数の空孔の
膜が複雑に重なり合つているため、また、延伸の場合
は、延伸で細かく分かれた素材の断片が同じく複雑に重
なり合つているため、繊維質の場合のような表面から裏
面へ直線に近い経路で通じる穴がない。このため、破壊
電圧が高い。したがつて、軟質絶縁シート３ｅの材料と
しては、非繊維質の多孔体が好適である。非繊維質の多
孔体の誘電率については、電界解析によると鉱油の１．
３倍以下にすると、挿入しても周囲の電界に余り影響し
ないことから鉱油の誘電率の１．３倍以下の低誘電率の
ものが好適である。また非繊維質の多孔体としては、例
えばポリ四フツ化エチレンを延伸加工したゴアテツク
ス、ミクロテツクス、マツシユシール（いずれも商品
名）や、各種のゴム、例えばシリコンゴム、ニトリルゴ
ム、ネオプレンゴムを発泡加工したシリコンスポンジ、
ニトリルスポンジ、ネオプレンスポンジや、一般的な各
種の発泡フオーム材、例えばポリウレタンフオーム、ポ
リエチレンフオーム、ポリスチレンフオームや、まだ一
般的ではないがポリメチルペンテンを発泡させたもの等
が好適で、その中でも、ポリ四フツ化エチレンやポリエ
チレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリメチルペン
テンの多孔体が、素材としての比誘電率が２．１〜２．
７程度であり、鉱油の比誘電率の１．３倍以下であるた
め好適である。特に、ポリ四フツ化エチレンを延伸加工
したゴアテツクス、ミクロテツクス、マツシユシール
（いずれも商品名）は、誘電率が鉱油と同程度なため挿
入しても周囲の電界にほとんど影響しないこと、空孔の
径や分布が均質で絶縁耐力のばらつきが小さいこと、独
立空孔が全く無く油の含浸性が良いこと、高温での耐油
性がよいことなどから非常に好適である。

【００２４】軟質絶縁シート３ａ〜３ｈ中の空孔の割合
即ち空孔率は、巻線の機械的強度の面から次のように要
求される。軟質絶縁シート３ａ〜３ｈは柔らかいので巻
線の機械的強度を保つ上でほとんど助けにならない。し
たがつて、機械的にみれば、軟質絶縁シート３ａ〜３ｈ
の占める割合が小さい方がよい。その点で、軟質絶縁シ
ート３ａ〜３ｈが巻線製作時の押し圧や締め圧で大略元
の厚さの１／２以下につぶれれば、余り厚いものを使わ
ずに効率よく微細油ギヤツプを埋めることができ、しか
も巻線の機械的強度がほとんど低下せずに具合がよい。
ところで、このような比較的小さな力では、軟質絶縁シ
ート３ａ〜３ｈの素材自体はほとんど圧縮されず、その
ような形状変化は軟質絶縁シート３ａ〜３ｈ中の空孔が
押しつぶされる場合にのみ可能である。したがつて、軟
質絶縁シート３ａ〜３ｈの空孔率は５０％以上であれば
良いが、図８に示したモデル２７による絶縁試験結果に
よれば、空孔率が９０％を越えると急激に破壊電圧が低
下する。これは素材の占める割合が急激に低下して大半
が油になつてしまうためであり、従つて、最終的な軟質
絶縁シート３ａ〜３ｈの空孔率は５０％以上９０％以下
が好適である。

【００２５】軟質絶縁シート３ａ〜３ｈの厚さは、適用
部署の電界分布から決められるが、図１０は、一例とし
て円板コイル６ｂ間について、軟質絶縁シート３ｅの厚
さｔを変えた場合の円板コイル６ｂの角部近傍の微細油
ギヤツプの電界を示したものである。軟質絶縁シート３
ｅの圧縮率は１／２とし、電界は、コイル間スペーサ５
ｂに接していない油隙部分の油ギヤツプの電界で割つ
て、厚さｔは、円板コイル６ｂの角部の曲率半径Ｒで割
つて規格化して示した。

【００２６】同図から分かるように軟質絶縁シート３ｅ
の厚さｔ／Ｒが大略１になると、微細油ギヤツプの電界
が通常油ギヤツプの電界に大体等しくなる。すなわち、
円板コイル６ｂ間での軟質絶縁シート３ｅの最適厚さ
は、円板コイル６ｂの角部の曲率半径と大体同程度にす
るのが好適であり、実寸法で示すと、円板コイル６ｂの
角部の曲率半径が１〜３ｍｍ程度であるので、軟質絶縁
シート３ｅの厚さは１〜３ｍｍ程度になる。なお、これ
以上厚くしても、通常の部分の油ギヤツプで絶縁破壊が
生じるようになり、破壊電圧が上がらず効果がない。一
方、薄い場合も、ある程度以下になると効果がなくな
る。これは絶縁被覆２４の表面に凹凸があるためで、絶
縁被覆２４は通常、テープ巻が多く、その場合、テープ
のオーバラツプの凹凸などが加わつて、表面の凹凸は少
なくとも０．２ｍｍ程度ある。少しでも効果をだすには
最低限、この絶縁被覆表面の凹凸を埋めつぶす厚さが必
要である。したがつて、軟質絶縁シート３ｅの圧縮率を
１／２とすると軟質絶縁シート３ｅの厚さは、最低限
０．４ｍｍ程度必要である。

【００２７】他の部位について電界分布から好適な厚さ
を調べた結果、変圧器によつて大分異なるが、下部巻線
支持金具２や上部巻線支持金具１３では、１〜１０ｍｍ
程度、高圧リード線１５の支持部では１〜５ｍｍ程度、
リード線バリヤ１９では、１〜３ｍｍ程度になる。

【００２８】軟質絶縁シート３ａ〜３ｈの空孔径につい
ては、絶縁破壊の観点から次のようにすると好適であ
る。前述したように絶縁破壊の前駆としてストリーマが
進展するが、このストリーマの直径は１０μｍ程度であ
る。そのため、空孔径、つまり直径が１０μｍを越える
とストリーマが空孔に入り易くなり、絶縁破壊が生じ易
くなる。したがつて、空孔径は基本的には１０μｍ以下
にした方がよい。但し、実験によれば空孔径が１０μｍ
を越えたとたんに画然と破壊電圧が下がるわけでなく、
徐々に下がる傾向を持ち、空孔径が２００μｍ程度まで
は破壊電圧の向上効果がある。これは軟質絶縁シート３
ａ〜３ｈが圧縮されて押しつぶされる際、空孔もつぶさ
れて空孔径も小さくなるためである。従つて、使用する
軟質絶縁シートの空孔径は２００μｍ以下であれば良
い。

【００２９】尚、軟質絶縁シート３ａ〜３ｈの材料とし
て上述した多孔体の他に、内部構造が薄葉状になつてい
るもの、例えばコーネツクスやノーメツクス４１１（い
ずれも商品名）等の名で知られる密度が０．３ｇ／ｃｍ
³前後のアラミド製シートは、表面から裏面に直線的に
通じる穴がないので多少効果は落ちるが使用でき、圧縮
率から見てもう少し高密度の０．５ｇ／ｃｍ³程度まで
のものも使用できる。

【００３０】次に本発明の他の実施例、つまり軟質絶縁
シートの具体的な取付け構造を説明する。図１１は、円
板コイル６ｂの表面を軟質絶縁シート３ｉで覆つた場合
を示しており、軟質絶縁シート３ｉの巻回方向の端面を
テーパ状とし、円板コイル６ｂの表面に被せた後、テー
パの部分を重ね合わせて接着して剥がれないようにして
いる。図１３は、静電シールド８ｂの表面を軟質絶縁シ
ート３ｉで覆つたものであり、軟質絶縁シート３ｉの巻
回方向の端面を互いにテーパ状とし、静電シールド８ｂ
の表面に被せた後、テーパの部分を重ね合わせて接着し
て剥がれないようにしている。図１２は、上部支持金具
１３の押しボルト１４の表面を軟質絶縁シート３ｊで覆
つた場合の断面図であり、軟質絶縁シート３ｊを少し引
き延ばしながら押しボルト１４の表面に押し当て、接着
して剥がれないようにしている。図１４は、下部支持金
具２の表面を軟質絶縁シート３ｋで覆つた場合の断面図
であり、前述の押しボルト１４の場合と同様に軟質絶縁
シート３ｋを少し引き延ばしながら下部支持金具２の表
面に押し当て、接着して剥がれないようにしている。図
１５は、高圧リード線１５の表面を軟質絶縁シート３ｌ
で覆つた場合の斜視図を示しており、軟質絶縁シート３
ｌの端面をテーパ状とし、高圧リード線１５の表面に被
せた後、テーパの部分を重ね合わせて接着して剥がれな
いようにしている。このように高電界部の表面に軟質絶
縁シート３ｉ〜３ｌを被せると、製作工数はかかるが巻
線製作の際、軟質絶縁シート３ｉ〜３ｌがずれることが
なく、弱点である微細油ギヤツプを確実に埋めることが
できる。

【００３１】図１６〜図１８は、前述の高電界部に軟質
絶縁シート３ｉ〜３ｌを被せる代わりに、高電界部に対
接するコイル間スペーサ５ｂ、直線スペーサ９およびリ
ード線バリヤ用スペーサ１８の表面を軟質絶縁シート３
ｍ〜３ｐで覆い、接着して各部材と一体にして剥がれな
いようにした斜視図を示している。この場合も、製作工
数はかかるが巻線製作の際、軟質絶縁シート３ｍ〜３ｐ
がずれることがなく、確実に微細油ギヤツプを埋めるこ
とができる。一方、図１９〜図２１に示した実施例は、
上述の図１６〜図１８に示した実施例の変形例であり、
各スペーサ５ｂ，９，１８の高電界部に対接する面に、
その面よりも少し幅広の軟質絶縁シート３ｑ〜３ｓを貼
り合わせて一体にしたものである。これによつて上述の
場合とほぼ同じ効果が得られる。但し、機械的に弱い軟
質絶縁シート３ｑ〜３ｓの端面が各スペーサ５ｂ，９，
１８の端面よりも飛び出しているので、取扱に注意を要
するが、製作が簡単なのでコスト低減の効果がある。な
お、図１６および図１９に示したコイル間スペーサ５ｂ
については、予め、長尺のスペーサ基材に軟質絶縁シー
ト３ｍあるいは３ｑを貼り合わせて一体とし、それを打
抜き機でスペーサ形状に打ち抜いて成形することによ
り、成型工数が低減できる。

【００３２】図２２は、断面がＵ字型のコイル間スペー
サ２８に軟質絶縁シート３ｔを適用した場合の取付け構
造を示す斜視図である。コイル間スペーサ２８の円板コ
イル６ｂに接する内側面にコイル間スペーサ２８よりも
少し幅広の軟質絶縁シート３ｔを貼り合わせて支持さ
せ、これによつて、弱点であるＵ字形のコイル間スペー
サ２８と円板コイル６ｂ間の微細油ギヤツプが埋めつぶ
されるようにしている。

【００３３】図２３は、リード線バリヤ用の断面が波形
のスペーサ２９に軟質絶縁シート３ｕを適用した場合の
取付け構造を示す断面図であり、波形のスペーサ２９の
高圧リード線１５に対向する面に、軟質絶縁シート３ｕ
を貼り合わせたものである。これによつて、弱点である
波形スペーサ２９と高圧リード線１５間の微細油ギヤツ
プが埋めつぶされる。

【００３４】図２４は、高圧巻線１２の段絶縁部の段絶
縁スペーサ３０に軟質絶縁シート３ｖを適用した場合の
取付け構造を示す断面図であり、段絶縁スペーサ３０の
円板コイル６ｂに対接する面に軟質絶縁シート３ｖを貼
り合わせたものである。これによつて、弱点である段絶
縁スペーサ３０と円板コイル６ｂ間の微細油ギヤツプが
埋めつぶされる。

【００３５】図２５は、主絶縁１１の最も外側の絶縁筒
１０の表面に直接電線を巻き付けて巻線を形成する場合
に本発明を適用した取付け構造を示す断面図である。絶
縁筒１０の円板コイル６ｂに対向する面に軟質絶縁シー
ト３ｘを貼り合わせて支持させ、これによつて、弱点で
ある絶縁筒１０と円板コイル６ｂ間の微細油ギヤツプが
埋めつぶされるようにしている。

【００３６】図２６は、雇３２を用いて高圧巻線１２を
組立てている状況を示した斜視図である。電線３３を巻
回して円板コイル６ｂを形成する際、コイル間スペーサ
５ｂよりも少し厚い直方体の雇３２を同一円周上のコイ
ル間スペーサ５ｂとコイル間スペーサ５ｂの間に挿入し
ておく。そして、円板コイル６ｂを形成後これを引き抜
く。これによつて、円板コイル６ｂを形成する際、コイ
ル間スペーサ５ｂの両面に配置した軟質絶縁シート３ｙ
に力が加わらないので、軟質絶縁シート３ｙがずれた
り、よじれたりすることがなくなり、確実に微細油ギヤ
ツプを埋めつぶすことができる。雇３２の材料としては
滑りのよいプラスチツク例えば４フツ化エチレンが好適
である。

【００３７】図２７は、多重円筒巻の変圧器巻線に軟質
絶縁シートを適用した場合の巻線端部を示す断面図であ
る。層間絶縁紙３３の外周に軟質絶縁シート３４を巻
き、その上に電線３５を巻回して円筒コイル３６を形成
し、この円筒コイル３６の上部に静電シールド３７を配
置するが、このとき軟質絶縁シート３４は、静電シール
ド３７の上端も覆う大きさとする。その後、円筒コイル
３６の外周面にスペーサ３８を配置するが、その際、円
筒コイル３６とスペーサ３８との間に軟質絶縁シート３
９を配置すると共に、その軟質絶縁シート３９の幅をス
ペーサ３８の幅よりも少し広くとる。スペーサ３８の上
に層間絶縁紙４０を巻きつける。このように形成したも
のに、次いで軟質絶縁シート４１を被せ、さらに、その
上に円筒コイル４２を形成すると言つた具合にして多重
円筒巻の変圧器巻線４３が構成される。このような構成
の変圧器巻線４３によれば、円筒コイル３６，４２の巻
回時の圧縮力や、巻線組立後の上下からの巻線締め圧に
よつて軟質絶縁シート３４，３９，４１が押しつぶさ
れ、円筒コイル３６，４２および静電シールド３７と層
間絶縁紙３３，４０およびスペーサ３８間の弱点である
微細油ギヤツプが除去される。

【００３８】図２８は、外鉄型変圧器の変圧器巻線に軟
質絶縁シートを適用した場合の巻線の構造を示す断面図
である。先ず電線４４を矩形に巻回してパンケーキコイ
ル４５を形成すると共に、その端部に軟質絶縁シート４
６を被せ、その上に絶縁キヤツプを被せる。次にその上
に絶縁コマ４８を配置し、さらにその上にコイル間絶縁
紙４９を配置する。パンケーキコイル４５の中央面とコ
イル間絶縁紙４９間には、スペーサ５０を配置するが、
その際、パンケーキコイル４５とスペーサ５０間に軟質
絶縁シート５１を配置する。この軟質絶縁シート５１
は、スペーサ５０よりも少し大きくする。このように形
成したものを隣合つたもの同志がＶ字形になるように複
数個配置し、図示しないが鉄心との間にくさびを打ち込
んで横方向から締めつけ、また、上下に支持絶縁物５２
を配置して上下方向からも押さえて、外鉄形変圧器の変
圧器巻線５３が構成されている。このような構成の変圧
器巻線５３によれば、横方向及び上下方向からの締め圧
によつて軟質絶縁シート４６，５１が押しつぶされ、パ
ンケーキコイル４５と絶縁キヤツプ４７およびスペーサ
５０間の微細油ギヤツプを除去することができる。

【００３９】以上、油入変圧器巻線への適用について述
べてきたが、本発明は他の油入電気機器へも適用可能で
ある。また絶縁油中に形成されるすべての微細油ギヤツ
プに軟質絶縁シートを設けるのが望ましいが、絶縁上最
も弱点となつている部分から優先順位をつけ、優先順位
の高い部分から軟質絶縁シートを配置しても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、絶縁上の
弱点となる微細油ギヤツプが形成される部分の少なくと
も一箇所に、非繊維質の多孔体から成る軟質絶縁シート
を圧接して設けたため、微細油ギヤツプを除去して絶縁
耐力を向上させることができ、安定した絶縁性能を有す
る油入電気機器が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による油入電気機器として示
す変圧器巻線の断面図である。

【図２】図１に示す円板コイル近傍の要部拡大断面図で
ある。

【図３】図１に示す上部巻線支持金具近傍の要部拡大断
面図である。

【図４】図１に示す下部巻線支持金具近傍の要部拡大断
面図である。

【図５】図１に示す静電シールド近傍の要部拡大断面図
である。

【図６】図１に示す高圧リード線支持部の要部拡大斜視
図である。

【図７】図１に示すリード線バリヤ部分の要部拡大断面
図である。

【図８】図１に示す円板コイル間の絶縁を調べるために
用いた実験モデルの斜視図である。

【図９】図８に示す実験モデルによる各種軟質絶縁シー
トの破壊電圧特性図である。

【図１０】軟質絶縁シートの厚さと微細油ギヤツプの電
界の関係を示す特性図である。

【図１１】本発明の他の実施例による油入電気機器の要
部である円板コイルの断面図である。

【図１２】本発明の他の実施例による油入電気機器の要
部である押しボルトの断面図である。

【図１３】本発明の他の実施例による油入電気機器の要
部である静電シールドの断面図である。

【図１４】本発明の他の実施例による油入電気機器の要
部である下部支持金具の断面図である。

【図１５】本発明の他の実施例による油入電気機器の要
部である高圧リード線の一部断面斜視図である。

【図１６】本発明の他の実施例による油入電気機器の要
部であるコイル間スペーサの斜視図である。

【図１７】本発明の他の実施例による油入電気機器の要
部である直線スペーサの斜視図である。

【図１８】本発明の他の実施例による油入電気機器の要
部であるリード線バリヤ用スペーサの斜視図である。

【図１９】本発明の更に他の実施例による油入電気機器
の要部であるコイル間スペーサの斜視図である。

【図２０】本発明の更に他の実施例による油入電気機器
の要部である直線スペーサの斜視図である。

【図２１】本発明の更に他の実施例による油入電気機器
の要部であるリード線バリヤ用スペーサの斜視図であ
る。

【図２２】本発明の更に異なる実施例による油入電気機
器の要部であるコイル間スペーサの斜視図である。

【図２３】本発明の更に異なる実施例による油入電気機
器の要部であるリード線バリヤ用波形スペーサの断面図
である。

【図２４】本発明の更に異なる実施例による油入電気機
器の要部である段絶縁スペーサの断面図である。

【図２５】本発明の更に異なる実施例による油入電気機
器の要部である主絶縁の絶縁筒付近の断面図である。

【図２６】本発明の更に異なる実施例による油入電気機
器の要部である巻線組立の状況を示す斜視図である。

【図２７】本発明の更に異なる実施例による油入電気機
器の要部である多重円筒巻線の断面図である。

【図２８】本発明の更に異なる実施例による油入電気機
器の要部である変圧器巻線の断面図である。

【符号の説明】 １ 鉄心 ２ 下部支持金具 ３ａ〜３ｙ 軟質絶縁シート ４ａ，４ｂ 絶縁支持台 ５ａ，５ｂ コイル間スペーサ ６ａ，６ｂ 円板コイル ９ 直線スペーサ １０ 絶縁筒 １２ 高圧巻線 １３ 上部支持金具 １４ 押しボルト １５ 高圧リード線 １７ａ，１７ｂ 支持腕木 １８ スペーサ １９ リード線バリヤ

フロントページの続き (72)発明者 藤田 裕幸 茨城県日立市国分町１丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンク内の絶縁油中に巻線を浸潰して成
   る油入電気機器において、上記絶縁油中にて微細油ギヤ
   ツプが形成される部分の少なくとも一箇所に、非繊維質
   の多孔体から成る軟質絶縁シートを圧接して設けたこと
   を特徴とする油入電気機器。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、上記軟質
   絶縁シートの誘電率を、上記絶縁油の誘電率の１．３倍
   以下としたことを特徴とする油入電気機器。
3. 【請求項３】 請求項１記載のものにおいて、上記軟質
   絶縁シートの空孔率を５０％以上で、かつ９０％以下と
   したことを特徴とする油入電気機器。
4. 【請求項４】 請求項１記載のものにおいて、上記軟質
   絶縁シートの空孔径を２００μｍ以下としたことを特徴
   とする油入電気機器。