JPH10172836A - ガス絶縁変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属製のボルトの絶縁特性を向上させ、タン
クの小形化に貢献でき、且つ製作コストが安価である優
れたガス絶縁変圧器を提供する。 【解決手段】 鉄心５を押える押え板６には金属製のボ
ルト７が設置されており、ボルト７に近接してリード線
４が配置されている。前記ボルト７の頭部には該頭部を
覆うようにして絶縁性を有するプラスチック製の絶縁キ
ャップ８ａが取付けられている。このようなガス絶縁変
圧器ではボルト７頭部に絶縁キャップ８ａが接触してい
るため、ボルト７頭部から放出された電荷が絶縁キャッ
プ８ａの内面に帯電し、ボルト７の電界を緩和すること
ができる。したがって、ボルトとリード線４との絶縁距
離を短くすることができる。しかも、プラスチック製の
絶縁キャップ８ａは適当な可塑性を持つことができるた
め、ボルト７頭部への取付作業を短時間で簡単に行うこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻線やリード線と
いった高電圧充電部に近接して金属製のボルトが配置さ
れるガス絶縁変圧器に係り、特に、前記ボルトに対する
絶縁構成に改良を加えたガス絶縁変圧器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、直流送電における交直変換所に
は交流と直流とを変換するための変圧器が設置されてい
る。このような変圧器としては従来より、絶縁媒体とし
て絶縁油を用いた油絶縁変圧器が知られている。しかし
近年では、防災上の理由から、油絶縁変圧器に代わって
絶縁媒体に不燃性の絶縁ガスを用いたガス絶縁変圧器が
提案されている。

【０００３】このガス絶縁変圧器には様々なタイプがあ
り、例えば、絶縁ガスにより冷却と絶縁の両方を行うド
ライタイプ、冷却液と絶縁ガスとを組み合わせて構成す
るセミプールタイプやスプレータイプ、さらには冷却と
絶縁とを別々に行うセパレートタイプなどがある。この
うち、ドライタイプのガス絶縁変圧器は、他のタイプの
ものに比べて、高価な冷却液を使用することがなく、構
成が簡単で且つ安価であり、高電圧大容量の変圧器に適
用できるといった長所を有しており、広く注目を集めて
いる。

【０００４】ここでドライタイプのガス絶縁変圧器の従
来例について、図１０を参照して具体的に説明する。な
お、ドライタイプのガス絶縁変圧器は、絶縁媒体を絶縁
油から絶縁ガスに変えた以外は、従来の油絶縁変圧器と
ほぼ同じ巻線構成であって、銅製のワイヤに高分子フィ
ルムを重ねて巻いた素線を用いたものである。

【０００５】図に示すように、密閉されたタンク２には
絶縁ガス１０が充填されており、接続タンク３が接続さ
れている。タンク２内には高電圧充電部として鉄心５の
周囲に巻線１が複数層配置されてなるコイルが収納され
ている。なお、鉄心５は油絶縁変圧器のそれと同様に、
厚さの薄い珪素鋼板やアモルファス磁性体を複数束ねて
構成されており、押え板６によって押えられている。押
え板６は、鉄心５の上端部および下端部に配置されてお
り、鉄心５に対し金属製のボルト７によって機械的に固
定されている。

【０００６】以上のようなガス絶縁変圧器は不燃性の絶
縁ガス１０を使用するため、防災面から見れば油絶縁変
圧器よりも非常に有利である反面、油絶縁変圧器よりも
大型化し、重量が重くなり易いことが指摘されている。
これは、絶縁ガス１０の熱容量が絶縁油の熱容量よりも
小さいので、タンク２内に絶縁ガス１０を流すための通
路を大きく確保しなくてはならず、これに伴ってタンク
２が大きくなるからである。つまり、油絶縁変圧器と同
じ電圧電流容量のガス絶縁変圧器を得るためには、絶縁
油に比べて単位時間当たりに大量の絶縁ガス１０を循環
させ、巻線１で発生する損失による熱を十分に冷却する
必要がある。この必要を満たすためには絶縁ガス１０の
流路を大きくするほかなく、タンク２は大型化せざるを
得なかった。

【０００７】したがって、ガス絶縁変圧器においてはタ
ンク２の小型化が重要な課題の一つとなっており、タン
ク２内に構造物を収納する場合、そのスペース効率を十
分に考慮して配置がなされている。例えば、巻線１の口
出し用のリード線４は物理的に空いた空間に通すことが
望ましく、鉄心５の上端部および下端部に近接して配置
されるのが一般的である。

【０００８】ところで上述したように、鉄心５の上端部
および下端部には押え板６が配置されており、ここには
金属製のボルト７が取付けられている。したがって、鉄
心５の上端部および下端部に近接するリード線４は、ボ
ルト７の近くを通ることになる。この状態の拡大図を図
１１に示す。なお、図１１中の符号１７はワッシャであ
る。

【０００９】このようにリード線４とボルト７とが接近
していると、リード線４に試験電圧などの電圧を引加し
た場合、ボルト７に電界が加わる。このとき、ボルト７
の頭部のエッジ部分は電界が非常に不平等であるため、
部分放電が発生することがある。そのため従来より、ボ
ルト７の電界緩和を図る絶縁構成がとられている。具体
的には、リード線４とボルト７との絶縁距離を大きくと
ったり、図１２に示すようにボルト７に対し機械加工し
た金属製の静電シールド１１を取付けるといったことが
行われている。また、ボルト７自体の絶縁特性を向上さ
せることを目的として、ボルト７を絶縁フィルムで覆う
ことや、ボルト７の表面に絶縁塗料を塗るといったこと
も行われている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ようなガス絶縁変圧器におけるボルト７の絶縁構成に
は、次のような課題があった。まず、リード線４とボル
ト７との絶縁距離を大きくとると、タンク２の大型化を
招くことになり、ガス絶縁変圧器の重要課題であるタン
ク２の小型化を図ることができなかった。

【００１１】また、静電シールド１１を用いた構成で
は、静電シールド１１はボルト７の電界を緩和するため
に形状が大きく、狭い部分に取付けることが困難であっ
た。しかも、金属製の静電シールド１１の価格は高く、
ボルト７ごとにこれを取付けるとなると、ガス絶縁変圧
器の製作コストが高騰した。

【００１２】さらに、ボルト７の頭部を絶縁フィルムに
より覆う場合では、頭部にエッジ部分が含まれるため、
絶縁フィルムの取付に際して作業時間が長くかかること
になる。その結果、金属製の静電シールド１１を取付け
る以上に製作コストが高くなる可能性が高かった。

【００１３】また、ボルト７の表面に絶縁塗料を塗るこ
とに関しては、ボルト７を押え板６に取付ける前に予め
絶縁塗料を塗っておく場合と、ボルト７を締め付けた後
に絶縁塗料を塗装する場合とが考えられるが、それぞれ
以下の問題点がある。すなわち、前者ではボルトの締め
付け作業により絶縁塗料が剥がれるおそれがある。ま
た、後者では作業領域が限られ、塗装作業が困難になる
ため、製作コストが高くなった。

【００１４】本発明は、以上のような従来技術が持つ課
題を解決するために提案されたものであり、その目的
は、金属製のボルトの絶縁特性を向上させ、タンクの小
型化に貢献でき、且つ製作コストが安価である優れたガ
ス絶縁変圧器を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、絶縁ガスが充填されたタンクが
設けられ、このタンク内に高電圧充電部を含む構造物が
収納され、前記高電圧充電部に近接して前記構造物を固
定するための金属製のボルトが配置されたガス絶縁変圧
器において、前記ボルトの頭部には該頭部を覆うように
して絶縁性を有するプラスチック製の絶縁キャップが取
付けられたことを特徴とする。

【００１６】このような請求項１の発明では、ボルトの
頭部にプラスチック製の絶縁物である絶縁キャップが接
触しているため、ボルト頭部から放出された電荷が絶縁
キャップの内面に帯電し、電界を緩和することができ
る。したがって、部分放電の発生を抑制し、部分放電の
発生電界を上昇させることができる。また仮に、ボルト
の頭部に部分放電が発生して進展しても、絶縁キャップ
がボルトの頭部を覆っているため、プラスチックを貫通
するまで絶縁破壊が起きることはなく、ボルトの絶縁特
性は大幅に向上する。これにより、ボルトと高電圧充電
部との絶縁距離を短くすることができる。しかも、プラ
スチック製の絶縁キャップは適当な可塑性を持つことが
できるので、ボルト頭部への取付作業を短時間で簡単に
行うことができる。

【００１７】請求項２の発明では、請求項１記載のガス
絶縁変圧器において、前記絶縁キャップの内面に曲面部
が形成されたことを特徴とする。

【００１８】このような請求項２の発明において、ボル
トの頭部で発生した部分放電は絶縁キャップの内面に沿
って進展し、絶縁キャップの曲面部に放電が存在するよ
うになる。この放電はあたかも曲面を有する電極のよう
に振る舞う。そのため、ボルトの絶縁特性は非常に向上
する。

【００１９】請求項３の発明は、請求項１または２記載
のガス絶縁変圧器において、前記絶縁キャップの内面に
導電層が形成されたことを特徴とする。

【００２０】このような請求項３の発明では、絶縁キャ
ップの内面に導電層を形成することにより、金属製の静
電シールドをボルトに取付けた場合と同様に、ボルトの
電界を緩和することができる。しかもプラスチック製の
絶縁キャップは金属製の静電シールドに比べて安価であ
り、ボルトに対する取付作業も極めて容易に行うことが
できる。

【００２１】請求項４の発明は、請求項１または２記載
のガス絶縁変圧器において、前記絶縁キャップが導電性
を有するプラスチックから構成されたことを特徴とす
る。

【００２２】このような請求項４の発明では、絶縁キャ
ップ自体が導電性を有するため、絶縁キャップに導電層
を形成するといった工程が不要となり、極めて簡単に上
記請求項３の発明と同様の作用を得ることができる。

【００２３】請求項５の発明は、１、２、３または４記
載のガス絶縁変圧器において、前記絶縁キャップに該絶
縁キャップを前記ボルト側に固定するための固定爪が形
成されたことを特徴とする。

【００２４】このような請求項５の発明では、固定爪の
働きにより絶縁キャップを確実にボルト側に固定するこ
とができる。また、固定爪が形成された分だけ絶縁キャ
ップの厚みが増大するので、絶縁キャップは割れ難くな
り、絶縁キャップをボルトに取付ける際のキャップの破
損を防止することができる。

【００２５】請求項６の発明は、請求項１、２、３、４
または５記載のガス絶縁変圧器において、前記絶縁キャ
ップに貫通穴が形成されたことを特徴とする。

【００２６】このような請求項６の発明では、絶縁キャ
ップをボルトに取付けた後から、貫通穴にテスタを差込
み、ボルトが接地電位になっているかどうかを確認する
ことができる。つまり、絶縁キャップをボルトから取外
すことなく、接地電位の確認作業を行うことができ、点
検作業性が向上する。

【００２７】請求項７の発明は、請求項１、２、３、
４、５または６記載のガス絶縁変圧器において、前記絶
縁キャップが熱収縮性を有するプラスチックから構成さ
れたことを特徴とする。

【００２８】このような請求項７の発明では、絶縁キャ
ップは熱収縮性を有するので、絶縁キャップをボルトに
取付けた後に、絶縁キャップを加熱して収縮させること
により、絶縁キャップを簡単にボルト頭部に密着させる
ことができ、ボルト頭部から放出された電荷を絶縁キャ
ップの内面に帯電させ、確実に電界緩和を果たすことが
できる。

【００２９】請求項８の発明は、請求項１、２、３、
４、５、６または７記載のガス絶縁変圧器において、前
記絶縁キャップが透明のプラスチックから構成されたこ
とを特徴とする。

【００３０】このような請求項８の発明では、絶縁キャ
ップが透明なので、絶縁キャップがボルトに適正に取付
けられているかどうか、目視により確認することができ
る。したがって、取付作業性をいっそう高めることがで
きる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるガス絶縁変圧
器の実施形態について、図面を参照して具体的に説明す
る。なお、図１１に示した従来例と同一部材に関して
は、同一の符号で記し、説明は省略する。

【００３２】（１）第１の実施形態 ［構成］請求項１の発明に対応する第１の実施形態につ
いて、図１、図２を参照して具体的に説明する。図１は
第１の実施形態における絶縁キャップ、ボルトおよびリ
ード線の配置を示す模式図、図２は第１の実施形態にお
ける絶縁キャップの断面図およびボルトの正面図であ
る。

【００３３】図１および図２に示すように、ボルト７の
頭部にはこの頭部を覆うようにして絶縁性を有する絶縁
キャップ８ａが取付けられている。この絶縁キャップ８
ａはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチ
レン（ＰＥ）などの厚さ１００μｍ以上のプラスチック
材料から構成されている。

【００３４】［作用効果］このような第１の実施形態で
は、ボルト７の頭部のエッジ部分に絶縁キャップ８ａが
接触しているので、エッジ部分から放出された電荷が絶
縁キャップ８ａの内面に帯電する。そのため、ボルト７
の電界緩和を行うことができ、部分放電の発生を抑制で
きる。また、発生した部分放電が進展しても、絶縁キャ
ップ８ａはボルト７の頭部を覆っているので、この絶縁
キャップ８ａを貫通するまで絶縁破壊が発生することが
なく、ボルト７の絶縁特性は大幅に向上する。その結
果、リード線４とボルト７間の絶縁距離を大幅に短縮化
することができ、これによりタンク２の小型化を導くこ
とができる。しかも、プラスチック製の絶縁キャップ８
ａは適当な可塑性を持つことができるので、ボルト７頭
部への取付作業を短時間で簡単に行うことができる。し
たがって、ガス絶縁変圧器の製作コストを安く抑えるこ
とができる。

【００３５】（２）第２の実施形態 請求項２の発明に対応する第２の実施形態について、図
３を参照して具体的に説明する。図３は第２の実施形態
における絶縁キャップの断面図である。

【００３６】［構成］第２の実施形態の絶縁キャップ８
ｂでは、その内面の上部側に半球部８１ｂが形成された
ことを構成上の特徴としている。

【００３７】［作用効果］このような第２の実施形態に
おいては、ボルト７の頭部で発生した部分放電は絶縁キ
ャップ８ｂの内面に沿って進展し、絶縁キャップ８ｂの
半球部８１ｂ全面に放電が存在するようになる。この放
電は半球の電極のように振る舞うため、ボルト７の絶縁
特性は大きく向上する。

【００３８】［第２の実施形態の変形例］第２の実施形
態の変形例としては、図４に示すように上面が滑らかな
曲線を描く曲面部８１ｃを有する絶縁キャップ８ｃや、
図５に示すよう上面の周縁部にのみ曲面部８１ｄを有す
る絶縁キャップ８ｄがある。これらの絶縁キャップ８
ｃ，８ｄによっても、上記第２の実施形態と同様の作用
効果を発揮することができる。

【００３９】（３）第３の実施形態 請求項３の発明に対応する第３の実施形態について、図
６を参照して具体的に説明する。図６は第３の実施形態
における絶縁キャップの断面図である。

【００４０】［構成］第３の実施形態の絶縁キャップ８
ｅでは、前記絶縁キャップ８ｃと同じように、上面が滑
らかな曲線を描く曲面部８１ｅが形成されている。ま
た、この曲面部８１ｅに沿って、絶縁キャップ８ｅの内
面には導電層１２が形成されている。

【００４１】［作用効果］以上のような第３の実施形態
では曲面部８１ｅを有するので、上記第２の実施形態と
同様の作用効果を持つことができる。これに加えて、第
３の実施形態においては、絶縁キャップ８ｅ内面に導電
層１２を形成しているため、従来の静電シールド１１を
ボルト７に取付けた場合と同じく、ボルト７の電界緩和
を実現することができる。しかもプラスチック製である
絶縁キャップ８ｅは金属製の静電シールド１１に比べて
安価であり、ボルト７に対する取付作業も極めて容易に
行うことができる。したがって、ガス絶縁変圧器の製作
コストを従来に比べて大幅に削減することができる。

【００４２】（４）第４の実施形態 請求項５の発明に対応する第４の実施形態について、図
７を参照して具体的に説明する。図７は第４の実施形態
における絶縁キャップの断面図およびボルトの正面図で
ある。

【００４３】［構成］図７に示すように、絶縁キャップ
８ｆの下部周縁部には、内方に突出した固定爪１３が形
成されている。ボルト７頭部の下縁部には下方に向かっ
て切欠かれた切欠部７１が設けられており、ここに固定
爪１３が嵌め込まれるようになっている。なお、絶縁キ
ャップ８ｆの形状は、前記絶縁キャップ８ｃ（図４参
照）とほぼ同様である。

【００４４】［作用効果］このような第４の実施形態で
は、ボルト７頭部の切欠部に固定爪１３が嵌め込まれる
ことにより、絶縁キャップ８ｆを確実にボルト７頭部に
固定することができる。また、固定爪１３が形成された
分だけ絶縁キャップ８ｆの下部周縁部の厚みは増大す
る。そのため、絶縁キャップ８ｆは割れ難くなり、絶縁
キャップ８ｆをボルト７に取付ける際に、絶縁キャップ
８ｆの破損を防ぐことができる。なお、絶縁キャップ８
ｆの形状は、前記絶縁キャップ８ｃ（図４参照）とほぼ
同様であるため、上記第２の実施形態と同様の作用効果
も持つことができる。

【００４５】（５）第５の実施形態 請求項６の発明に対応する第５の実施形態について、図
８を参照して具体的に説明する。図８は第５の実施形態
における絶縁キャップの断面図である。

【００４６】［構成］図８に示すように、絶縁キャップ
８ｇの側面部には貫通穴１４が形成されている。なお、
絶縁キャップ８ｇの形状は、前記絶縁キャップ８ｃ（図
４参照）とほぼ同様である。

【００４７】［作用効果］このような第５の実施形態で
は、絶縁キャップ８ｇをボルト７に取付けた後からで
も、絶縁キャップ８ｇをボルト７から取外すことなく、
貫通穴１４からテスタを差込んで、ボルト７の接地電位
を確認することができる。これにより、点検作業性を高
めることができる。なお、絶縁キャップ８ｇの形状は、
前記絶縁キャップ８ｃ（図４参照）とほぼ同様であるた
め、上記第２の実施形態と同様の作用効果も持つことが
できる。

【００４８】（６）他の実施の形態 本発明は、以上のような実施形態に限定されるものでは
なく、各実施形態の組合わせは適宜選択可能であり、各
構成部材の形状、寸法も適宜自由である。例えば絶縁キ
ャップの形状に関していえば、図９に示す絶縁キャップ
８ｈのように外形が六角形であっても良い。また、絶縁
性能の異なる絶縁キャップを複数用いる場合は、絶縁キ
ャップの種類ごとに、色分けをしたり、付けるマークを
変えるなどして、個数確認や在庫管理を行い易くするこ
ともできる。

【００４９】絶縁キャップの材質に関していえば、絶縁
キャップが熱収縮性を有するプラスチックから構成され
る実施形態（請求項７の発明に対応）や、絶縁キャップ
が透明のプラスチックから構成される実施形態（請求項
８の発明に対応）がある。前者の実施形態によれば、絶
縁キャップが熱収縮性を有するので、絶縁キャップをボ
ルトに取付けた後に、絶縁キャップを加熱して収縮させ
ることができる。そのため、絶縁キャップを簡単にボル
ト頭部に密着させることができ、ボルト頭部から放出さ
れた電荷を絶縁キャップ内面に帯電させ、確実に電界を
緩和することができる。一方、後者の実施形態によれ
ば、絶縁キャップが透明なので、絶縁キャップがボルト
に適正に取付けられているかどうか、目視により確認す
ることができ、取付作業性がいっそう向上する。

【００５０】さらに、請求項４の発明を含む実施形態と
して、絶縁キャップに導電層を形成するのではなく、絶
縁キャップそのものが導電性を有するプラスチックから
構成されたものも提案できる。このような実施形態で
は、絶縁キャップに導電層を形成するといった工程を経
ることなく、極めて簡単に上記第３の実施形態と同様の
作用効果を得ることができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明のガス絶縁変圧器によれば、構造
物を固定するための金属製のボルトの頭部に、この頭部
を覆うようにして絶縁性を有するプラスチック製の絶縁
キャップを取付けるといった簡単な構成により、金属製
のボルトの絶縁特性を向上させ、タンクを小形化するこ
とができると同時に、製作コストの低減化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における絶縁キャッ
プ、ボルトおよびリード線の配置を示す模式図

【図２】第１の実施形態における絶縁キャップの断面図
およびボルトの正面図

【図３】本発明の第２の実施形態における絶縁キャップ
の断面図

【図４】第２の実施形態の変形例における絶縁キャップ
の断面図

【図５】第２の実施形態の変形例における絶縁キャップ
の断面図

【図６】本発明の第３の実施形態における絶縁キャップ
の断面図

【図７】本発明の第４の実施形態における絶縁キャップ
の断面図およびボルトの正面図

【図８】本発明の第５の実施形態における絶縁キャップ
の断面図

【図９】本発明の他の実施形態における絶縁キャップの
斜視図

【図１０】一般的なガス絶縁変圧器の模式図

【図１１】図１０に示したガス絶縁変圧器におけるボル
トおよびリード線の配置を示す模式図

【図１２】静電シールドを取付けたボルトの模式図

【符号の説明】

１…巻線 ２…タンク ３…接続タンク ４…リード線 ５…鉄心 ６…押え板 ７…ボルト ７１…切欠部 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈ…絶
縁キャップ ９…曲面部 １０…絶縁ガス １１…静電シールド １２…導電層 １３…固定爪 １４…貫通穴 １７…ワッシャ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁ガスが充填されたタンクが設けら
   れ、このタンク内に高電圧充電部を含む構造物が収納さ
   れ、前記高電圧充電部に近接して前記構造物を固定する
   ための金属製のボルトが配置されたガス絶縁変圧器にお
   いて、 前記ボルトの頭部には該頭部を覆うようにして絶縁性を
   有するプラスチック製の絶縁キャップが取付けられたこ
   とを特徴とするガス絶縁変圧器。
2. 【請求項２】 前記絶縁キャップの内面に曲面部が形成
   されたことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁変圧
   器。
3. 【請求項３】 前記絶縁キャップの内面に導電層が形成
   されたことを特徴とする請求項１または２記載のガス絶
   縁変圧器。
4. 【請求項４】 前記絶縁キャップが導電性を有するプラ
   スチックから構成されたことを特徴とする請求項１また
   は２記載のガス絶縁変圧器。
5. 【請求項５】 前記絶縁キャップに該絶縁キャップを前
   記ボルト側に固定するための固定爪が形成されたことを
   特徴とする１、２、３または４記載のガス絶縁変圧器。
6. 【請求項６】 前記絶縁キャップに貫通穴が形成された
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の
   ガス絶縁変圧器。
7. 【請求項７】 前記絶縁キャップが熱収縮性を有するプ
   ラスチックから構成されたことを特徴とする請求項１、
   ２、３、４、５または６記載のガス絶縁変圧器。
8. 【請求項８】 前記絶縁キャップが透明のプラスチック
   から構成されたことを特徴とする請求項１、２、３、
   ４、５、６または７記載のガス絶縁変圧器。