JPH10340818A - 誘導電器巻線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シールド導体を用いた衝撃電圧特性を改善方法
は、占積率の低下を招くため、変圧器の小型化、軽量化
を図る際の問題点の一つともなっていた。 【解決手段】コイルブロック４内の各コイル導体１を覆
う絶縁被覆層２に導電性被覆３，１３で覆い、隣り合う
コイル導体１の導電性被覆同士３，１３を電気的に接触
又は接続することにより、隣り合うコイル導体１及び１
１間の静電結合における対向面積を等価的に増加させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は誘導電器巻線に係
り、特に、電力用に用いられる衝撃電圧特性を改良した
信頼度の高い変圧器巻線に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力用変圧器の信頼性に関わる重要な特
性として、雷などのサージに対する衝撃電圧特性があ
る。これは高周波成分を含んだサージ電圧が侵入してき
た時の変圧器内部の過渡特性、所謂電位振動特性であ
り、この特性が悪いと変圧器内部に過電圧が発生し、場
合によっては破壊に至ることもある。変圧器の電位振動
特性改善方法としては、巻線の巻回構造を変えて巻線の
直列静電容量を増すことが一般的であり、インターリー
ブ巻線や、シールド導体を巻き込んだ巻線などがよく用
いられている。

【０００３】インターリーブ巻線は、２本の導体を束ね
て巻いて離れたターン間を静電結合させることにより、
巻線の直列静電容量を増やすものであり、占積率が高い
という利点があるが、１コイル当たりのターン数が少な
いと効果が低く、直列静電容量増加量の調整が困難なた
め最適化が出来ない等の欠点がある。

【０００４】これに対し、図６に示したようにコイル導
体１、１１間に巻き込んだシールド導体５と他の位置に
あるシールド導体２５とをシールド導体接続線６によっ
て、離れた位置にある単位コイル４、２４間を静電結合
させて等価的に各コイルの直列静電容量を増加させる方
法は、ターン数が少なくても高い効果が得られ、シール
ド巻き込み回数の調整によって電位振動特性の最適化が
図れる、といった利点がある。しかし、シールド導体の
存在によって占積率が低下するという問題があった。

【０００５】また、この方法ではコイル導体とシールド
導体間の静電結合が重要であるため、例えば図７に示す
ように転位電線など他導体との接触面が平坦でないコイ
ル導体を使用する場合には、転位電線素導体７の転位に
よりシールド導体５との間の静電結合が弱まり、その効
果が低下する恐れもあった。尚、この種のシールド導体
による衝撃電圧特性改善方法としては、例えば特開昭４
９−９６２２号公報が挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記シールド導体を用
いた従来技術は、衝撃電圧特性を改善し変圧器の信頼性
を向上させる有効手段ではあるが、反面、占積率の低下
を招くため、変圧器の小型化、軽量化を図る際の問題点
の一つともなっていた。また、損失低減のため転位電線
を使用するとコイル導体とシールド導体間の静電結合が
低下するため、場合によってはシールド巻回数を増す必
要があり、さらに占積率が低下することもあった。

【０００７】本発明の目的は、占積率の低下を招くこと
なく巻線の直列静電容量を増加させ、衝撃電圧特性を向
上させることにより、変圧器の小型化、軽量化を可能と
する誘導電器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、コイル導体とコイル導体表面
を被覆した絶縁被覆層とより成る巻線と、巻線を鉄心外
周側から内周側に複数個配置したコイルブロックとを備
え、コイルブロックを複数段に積層した誘導電器巻線で
あって、上記コイルブロック内の各コイル導体表面を覆
う絶縁被覆表面に導電性被覆を設けたことにある。

【０００９】本発明の請求項２は、コイル導体とコイル
導体表面を被覆した絶縁被覆層とより成る巻線と、巻線
を鉄心外周側から内周側に複数個配置したコイルブロッ
クとを備え、コイルブロックを複数段に積層し、複数段
のコイルブロックを絶縁冷媒を循環して冷却する誘導電
器巻線であって、上記複数段のコイルブロック内の各コ
イル導体表面を覆う絶縁被覆表面に該絶縁被覆の一部を
露出させて導電性被覆を設け、且つ露出した絶縁被覆層
を絶縁冷媒下流側に配置したことにある。

【００１０】本発明の請求項３は、導電性被覆と導電性
被覆の一部に露出した露出絶縁被覆層とを備えたコイル
ブロック同士を互いに対応配置する際に、一方側コイル
ブロックの導電性被覆と他方側コイルブロックの露出絶
縁被覆層とを対応して配置することにある

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による変圧器巻線の
一実施例を図１及び図２を用いて説明する。

【００１２】図１は円板巻線の一部分を抜き出し、その
断面を簡略化して示したものである。同図において、コ
イル導体１は連続して巻かれており、巻回構造自体は衝
撃電圧特性向上対策を施していない基本的な円板巻線と
同様である。図２は図１におけるコイル導体の１本を抜
き出して、その構造を模式的に示したものである。

【００１３】即ち、図１に示す如く、本実施例では、円
板巻線のコイルブロック４を構成する各コイル導体１、
１１の絶縁被覆層２の周囲に導電性被覆３及び１３を施
し、隣り合う該導電性被覆同士３及び１３を電気的に接
触させている。このような構成にすることにより、隣り
合うコイル導体間の静電結合における等価的な対向面積
が増え、更に、離れたコイル導体間も静電結合させるこ
とになるため、隣り合うコイル導体１、１１間の静電容
量、所謂ターン間静電容量および同一コイル内全体の静
電結合が大きくなる。

【００１４】円板巻線の直列静電容量は、主に該ターン
間静電容量と、間に絶縁冷媒１０を介したコイルロック
４とコイルロック１４間のコイル間静電容量との合成に
よって決まるので、シールド導体を巻き込んだ時のよう
に占積率を低下させることなく、また、シールド導体同
士の接続作業なしに巻線の直列静電容量を増加させ、変
圧器の衝撃電圧特性を向上させることができる。

【００１５】該ターン間静電容量の増え方はコイル導体
１の断面形状によって異なるが、例えば正方形のコイル
導体であれば、隣り合うコイル導体間の静電結合におけ
る等価的な対向面積は約４倍となる。ターン間静電容量
の増加による巻線の等価直列静電容量の増え方は、コイ
ルの巻回数によって異なるが、５、６ターン程度だと
１．５倍程度に増加する。実際にはターン間静電容量だ
けではなく、同一コイル内全体の静電結合も増加するた
め、巻線の等価直列静電容量はさらに大きくできる。ま
た、コイル導体の絶縁被覆層２に高誘電率のものを使用
すれば、より大きな直列静電容量を得ることができる。

【００１６】また、転位電線使用時のように隣り合うコ
イル導体との対向面に凹凸がある場合でも、コイル導体
間の等価対向面積を大きく取ることができるので、平角
電線使用時と同等のコイル導体間静電容量及び、巻線の
等価直列静電容量を得ることができる。

【００１７】コイル導体の絶縁被覆層２の周囲に施す導
電性被覆３としては、例えば図２に模式的に示したよう
に、μｍオーダーから０.１ｍｍオーダー程度の厚さの
金属箔テープや、金属蒸着テープ、導電性粘着テープ、
導電性高分子材料によるテープ等を巻回したものが考え
られる。また、絶縁被覆表面に、金属蒸着や導電性塗料
の塗布などを施すことも考えられる。尚、本実施例にお
いてはコイルブロックを構成する全コイル導体の絶縁被
覆層周囲全体に導電性被覆を施しているが、一部のコイ
ル導体、あるいは絶縁被覆周囲の一部分を対象として導
電性被覆を施すことにより、巻線の直列静電容量増加量
の調整を行うことも可能である。

【００１８】本発明の請求項２ないし３の実施例を図
１，図３を用いて説明する。請求項２の実施例である図
３はコイル導体１とコイル導体表面を被覆した絶縁被覆
層２とより成る巻線３´と、巻線３´を外周側から鉄心
内周側に複数個配置したコイルブロック４，１４と、コ
イルブロック４，１４を複数段に積層し、この複数段の
コイルブロックを絶縁冷媒１０を循環させて冷却する場
合の零である。この場合にはコイルブロック４内の各コ
イル導体表面を覆う絶縁被覆層表面に該絶縁被覆層２の
一部に露出した露出絶縁被覆層１５になるように導電性
被覆３を設け、この露出絶縁被覆層１５を絶縁冷媒１０
の下流側つまり巻線３´の上側１３Ａに配置すると良
い。尚、１３Ｂは巻線３´の下側である。

【００１９】一般に絶縁冷媒１０の下流側つまり上側１
３Ａは下側１３Ｂより冷却が悪く、温度が下側１３Ｂよ
り高い。そこで、この実施例では温度が高い上側１３Ａ
には露出絶縁被覆層１５を配置し、温度が低い下側１３
Ｂには導電性被覆３を配置し、負荷容量の大小に応じて
伸縮する導電性被覆３を露出絶縁層１５で吸収するよう
にして、例えば導電性被覆３が伸びて、互いに当接して
突出するのを防止している。また導電性被覆３の一部に
露出した露出絶縁被覆層１５があることにより、巻線１
３´を乾燥或いは油含浸時の空気及び油の流通を良くす
ることが出来る。

【００２０】また請求項３のコイルブロック４は下側１
３Ｂに配置した導電性被覆３とコイルブロック１４は上
側１３Ａに露出絶縁被覆層１５とを対応して配置するこ
とにより、例えば露出絶縁層１５と露出絶縁被覆層１５
とを対応して配置するのに比べて、各コイルブロック巻
線の直列静電容量を平均化することが出来るので、雷な
どの衝撃電流を分散させることが出来、絶縁破棄を防止
出来る。

【００２１】本発明の他の実施例を図４を用いて説明す
る。本実施例の特徴は、離れたコイル位置にあるコイル
２及びコイル２４のコイル導体１及び２１の絶縁被覆層
２の周囲に施した導電性被覆３同士及び２３を導電性被
覆接続線８を用いて電気的に接続することにより、該導
電性被覆３、２３に従来のシールド導体の役割も併せて
持たせた点にある。その他の構成は図１に示した実施例
と同様である。このような構成とすることにより、図１
に示した実施例よりもさらに大きな巻線の直列静電容量
を得ることができ、衝撃電圧特性をより向上させること
ができる。

【００２２】導電性被覆同士の接続パターンとして、本
実施例では、４つ離れたコイル４及び２４の導電性被覆
同士を接続している。これは、図４に示したような従来
のシールド導体を用いた静電結合の場合に頻繁に用いら
れているパターンであり、同様に６つ離れたコイルの導
電性被覆同士を接続するものなどもある。さらに、本発
明によれば、従来の場合に比べてコイル導体とシールド
導体間の静電結合が強いため、もっと近い、例えば隣り
合うコイルの導電性被覆同士の接続でも十分な効果が得
られる。

【００２３】本発明のさらに他の実施例を図５を用いて
説明する。本実施例の特徴は、コイル導体の絶縁被覆周
囲に施した導電性被覆３の外側にさらに絶縁被覆層９を
施した点であり、その他の構成は、図１あるいは図４に
示した実施例と同様である。

【００２４】このように導電性被覆表面が直接冷媒中に
さらされるのを防ぐことにより、コロナの発生や導電性
材料の冷媒中への混入などを防止し、従来構造と同等の
絶縁信頼性を確保することができる。なお、導電性被覆
３外側の該絶縁被覆層９を施す際には、隣り合うコイル
導体間の該導電性被覆同士の電気的接続を保つようにし
ておく必要がある。

【００２５】以上、幾つかの実施例を用いて本発明を説
明してきたが、これら複数の実施例の組み合わせや、従
来構成との併用もまた可能である。また、各実施例では
円板巻線を対象として説明したが、円筒巻線やヘリカル
巻線等、他の巻回構造の変圧器巻線にも適用可能であ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した本発明の誘導電器巻線によ
れば、巻線の占積率を低下させることなく巻線の直列静
電容量を増加させることができ、変圧器の衝撃電圧特性
を向上させることができる。従って、変圧器の耐サージ
信頼性を低下させることなく小型化、軽量化を図ること
ができる。

【００２７】又コイルブロックに設けた導電性被覆と導
電性被覆の一部に露出した絶縁被覆層とを備え、露出絶
縁被覆層を絶縁冷媒下流側に配置すことにより、負荷容
量の大小に応じて伸縮する導電性被覆を露出絶縁被覆層
で吸収することがえきる。例えば導電性被覆が伸びて、
互いに当接して突出するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における変圧器巻線の断面を
示す概略構成図である。

【図２】図１の一実施例におけるコイル導体の構造を示
す斜視図である。

【図３】図１のコイルブロックの構造を示す模式図であ
る。

【図４】本発明の他の実施例における変圧器巻線の断面
を示す模式図である。

【図５】本発明の他の実施例における変圧器巻線の断面
を示す模式図である。

【図６】従来の変圧器巻線の構造を示す模式図である。

【図７】従来の転位電線にシールド導体を用いた場合の
構造を示す模式図である。

【符号の説明】

１，１１，２１…コイル導体、２…絶縁被覆層、３，１
３，２３…導電性被覆、４，１４，２４…コイルブロッ
ク、１０…絶縁冷媒、１３…´巻線、１５…露出絶縁被
覆層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル導体とコイル導体表面を被覆した
   絶縁被覆層とより成る巻線と、巻線を鉄心外周側から内
   周側に複数個配置したコイルブロックとを備え、コイル
   ブロックを複数段に積層した誘導電器巻線であって、上
   記コイルブロック内の各コイル導体表面を覆う絶縁被覆
   表面に導電性被覆を設けたことを特徴とする誘導電器巻
   線。
2. 【請求項２】 コイル導体とコイル導体表面を被覆した
   絶縁被覆層とより成る巻線と、巻線を鉄心外周側から内
   周側に複数個配置したコイルブロックとを備え、コイル
   ブロックを複数段に積層し、複数段のコイルブロックを
   絶縁冷媒を循環して冷却する誘導電器巻線であって、上
   記複数段のコイルブロック内の各コイル導体表面を覆う
   絶縁被覆表面に該絶縁被覆の一部を露出させて導電性被
   覆を設け、且つ露出した絶縁被覆層を絶縁冷媒下流側に
   配置したことを特徴とする誘導電器巻線。
3. 【請求項３】 導電性被覆と導電性被覆の一部に露出し
   た露出絶縁被覆層とを備えたコイルブロック同士を互い
   に対応配置する際に、一方側コイルブロックの導電性被
   覆と他方側コイルブロックの露出絶縁被覆層とを対応し
   て配置することを特徴とする請求項２記載の誘導電器巻
   線。