靜止感應器
[0001] 本發明，是關於形成於靜止感應器之繞線導體周邊之楔狀空隙部的電場緩和構造。
[0002] 由於近年的電力需求高漲，故變壓器有高壓化大容量化的傾向。另一方面，由於人口向都市集中，對於變壓器小型化的需求亦昇高。作為變壓器小型化的方法之一，是縮短絕緣距離。為了縮短絕緣距離，對於有關於絕緣構造的講究、或是絕緣材料的高功能化進行檢討。 [0003] 在以液體或是氣體作為絕緣及液體媒體之變壓器內部的絕緣構造中，一般而言，形成在固體絕緣物之接觸部的楔狀空隙會成為絕緣上的弱點。此乃因為在楔狀的空隙中，相較於固體絕緣物，電場會集中在相對電容率較小的液體或氣體之故。 [0004] 又，在油浸式變壓器所使用的絕緣油是經過精製處理，再者，在變壓器的製作階段中，進行防塵或者異物管理是周知的事實。然而，微細固態粒子混入在油中是無法避免的。 [0005] 楔狀的空隙部，由於油的流動相較於周圍較為淤滯，故混入至絕緣油中的異物容易滯留、沈澱。因此，變壓器內的絕緣破壞是大多以楔狀的空隙部為起點而發生。 [0006] 於專利文獻1所記載的變壓器，是以彈性體構成絕緣物的一部分，藉由將楔狀的空隙部埋入其中，來緩和電場集中。於專利文獻2所記載的變壓器，是將非線性阻抗材料塗佈或含浸於繞線被覆，來緩和楔狀之空隙部中的電場集中。 [先前技術文獻] [專利文獻] [0007] [專利文獻1] 日本特開平6-267761號公報 [專利文獻2] 日本特開2013-254771號公報
[發明所要解決的問題] [0008] 在專利文獻1中，是以彈性體構成絕緣物的一部分，藉由將楔狀的空隙部埋入其中，來緩和電場集中。但是，在如此的構造中，由於是以彈性體將繞線整體予以覆蓋，所以有繞線的冷卻無法充分冷卻的可能性。再者，依照繞線構造，彈性體無法完全充滿楔狀空隙，而有更加造成絕緣上之弱點的可能性。 [0009] 在專利文獻2中，是將非線性阻抗材料塗佈或含浸於繞線被覆，來緩和楔狀之空隙部中的電場集中。但是，由於是以環氧樹脂作為母材的非線性阻抗材料塗佈或含浸於繞線被覆整體的構造，所以會阻礙繞線的冷卻。因而使繞線周邊的溫度上昇而促進絕緣物的劣化。此外，由於除了以往的繞線作業之外，還要再加上環氧樹脂之塗佈或含浸、硬化的製程，所以 作業工時及時間增大。 [0010] 本發明，是有鑑於以上的缺點而研創的，其目的在於緩和形成在變壓器內部之楔狀空隙部的電場集中，並且藉由確保繞線的冷卻，使變壓器的絕緣信賴性提昇。 [用以解決問題的手段] [0011] 為了達成上述的目的，本發明，是將鐵芯腳、及繞線、以及作為絕緣和冷卻媒體的氣體或是液體一起收納於桶槽內的靜止感應器，其中上述繞線，是將以絕緣紙所被覆的導體成同心狀地捲繞於上述鐵芯腳而構成，其特徵為：在上述繞線內鄰接的上述導體之間，設置有至少比上述絕緣紙具有更高相對電容率的含有高介電材料構件。 [發明效果] [0012] 依據本發明的變壓器，可以緩和在變壓器繞線周邊所形成之楔狀空隙部的電場集中，而可以抑制以楔狀空隙部作為起點的絕緣破壞。又，藉由確保繞線的冷卻，來抑制繞線周邊之絕緣物的熱劣化，而可以長期性地確保絕緣信賴性。
[0014] 以下，對於本發明的實施例參照圖面進行說明。 [實施例1] [0015] 第1圖是顯示作為靜止感應電器之一例的油浸式變壓器之構成的概略圖。於同圖中，鐵芯1及繞線2，是被收納在桶槽3，其中並封入有作為絕緣與冷卻該等構件之媒體的絕緣媒體4(例如絕緣油)。 [0016] 第2圖，是模式性地表示在第1圖的油浸式變壓器中之繞線2的結線的圖面。於同圖中，以鐵芯腳5為中心，同心圓狀地配置有低壓繞線6與高壓繞線7。在此，係具有高壓繞線7的高壓繞線線路端點8、以及低壓繞線6的低壓繞線線路端點11。高壓繞線7，是分開成上下的構造，上下的高壓繞線7是藉由高壓繞線連接線10，而連接於中性點端子9。 [0017] 第3圖，是模式性地顯示在第2圖所圖示之高壓繞線7的斷面的圖面，顯示與繞線軸向垂直之一斷面。如同圖所示，具備：具有預定之軸向長度的內徑側絕緣筒12、以及具有與內徑側絕緣筒12同等長度，且複數個配置於其圓周方向的內徑側垂直絕緣物間隔片14。於內徑側絕緣筒12的外周，由絕緣物所被覆的高壓繞線7是以鐵芯腳(圖示省略)為中心成同心圓狀地捲繞預定的圈數，而形成圓板線圈17。於圓板線圈17的外徑側，在與內徑側垂直絕緣物間隔片14對應的位置配置有外徑側垂直絕緣物間隔片15，再於其外徑側配置有外徑側絕緣筒13。在此，在圓板線圈17的圓周上藉由內徑側垂直絕緣物間隔片14與外徑側垂直絕緣物間隔片15所保持的位置上，夾隔著水平絕緣物間隔片16，藉由將圓板線圈17於軸向上積層複數個，而構成圓板繞線。又，作為其他的繞線形狀，可以是螺旋繞線或圓筒繞線等。 [0018] 第4圖，是顯示在第3圖中之A-A’斷面之一部分的圖面，為繞線軸向之一斷面。於同圖中，對於與第3圖相同的部分標記相同的參照符號，並省略說明。高壓繞線7是由繞線導體20、以及設在繞線導體20之周圍的絕緣被覆21所構成。通常，在油浸式變壓器中，考量繞線導體20的冷卻，是使用絕緣紙作為絕緣被覆21。又，在鄰接的繞線導體20之間，形成有楔狀空隙22。 [0019] 第5圖，是將第4圖中，形成於鄰接的繞線導體20之間的楔狀空隙22予以放大後的立體圖。於同圖中，對於與第3圖相同的部分標記相同的參照符號，並省略說明。在此，形成於鄰接的繞線導體20之間的楔狀的空隙為匝間楔形23，形成於繞線導體20與水平絕緣物間隔片16之間的楔狀的空隙為線圈間楔形24。 [0020] 第6圖，是將第5圖之匝間楔形23予以放大後的圖面，其顯示形成於繞線導體20與匝間楔形23周邊的等電位線30。通常，對於絕緣被覆21是使用絕緣紙(在礦物油中的相對電容率為3.5)，對於周圍的絕緣媒體4是使用礦物油(相對電容率為2.2)。作為絕緣被覆21，可使用為絕緣紙的牛皮紙或醯胺(aramid)紙，作為其他的絕緣材料，可使用琺瑯、清漆(varnish)、絕緣膜等。又，作為絕緣媒體4，除了礦物油之外，可使用矽油，六氟化硫氣體。在匝間楔形23周邊中，相較於使用在絕緣被覆21的固體絕緣物，由於使用相對電容率較小的絕緣媒體4，故等電位線30成為較密。亦即，在匝間楔形23電場集中而形成高電場部31。 [0021] 第7圖，是在實施例1所採用之高壓繞線的軸向斷面圖，是與第3圖的A-A’之該斷面相對應者。於同圖中，對於與第4圖相同的部分標記相同的參照符號，並省略說明。在本實施例中的繞線構造中，例如是將含有高介電材料構件25與繞線導體20一起捲繞而構成。 [0022] 第8圖，是顯示實施例1所採用之含有高介電材料構件25之構成的立體圖。例如，將高介電材料26塗佈或是含浸在光面紙等之絕緣構件27的周邊。亦可將含有高介電材料的薄膜片捲繞在絕緣構件27周邊而構成。在此，高介電材料26，是至少比使用於絕緣被覆21之固體絕緣物具有較高的相對電容率的材料。作為高介電材料26，例如是氧化鋅、氧化鋇、鈦酸鋇、二氧化鈦、碳化矽、或是氧化鋁之所謂高介電材料粒子、或是將此等之混合物與母材混合者。作為母材，考量對絕緣構件27的塗佈或含浸，例如，可使用環氧樹脂等。藉由調整高介電材料粒子對環氧樹脂的混合比，可以調整高介電材料26的特性。為了防止高介電材料26從絕緣構件27剝離，而成為異物混入於變壓器內，可在絕緣構件27與高介電材料26的周邊施以絕緣被覆21。 [0023] 第9圖，是於第7圖中，將形成於鄰接之繞線導體20之間的楔狀空隙22予以放大後的立體圖。於同圖中，對於與第7圖相同的部分標記相同的參照符號，並省略說明。於繞線導體20之間插入有含有高介電材料構件25。 [0024] 第10圖，是將在第9圖中之匝間楔形23予以放大後的圖面，並圖示在鄰接之繞線導體20與匝間楔形23周邊所形成的等電位線30者。藉由將含有高介電材料構件25插入於繞線導體20之間，使在匝間楔形23周邊中的等電位線成為較疏。亦即，可緩和匝間楔形23周邊的電場。藉由採用本實施例，可以比沒有使用含有高介電材料構件25之第6圖的構造，更加緩和形成在繞線導體20之間的楔狀空隙22周邊的電場集中。 [0025] 又，繞線導體20的絕緣被覆21或是絕緣媒體4之所謂絕緣物是因受熱而劣化。在如第7圖所示之本實施例中，繞線導體20與絕緣媒體4的接觸表面積，由於與在第4圖所示之以往的變壓器構造幾乎沒有變化，故藉由採用本實施例，可以確保與以往相同程度之繞線導體20的冷卻。因此，在本實施例中，依變壓器內部的溫度分布是與以往為相同程度，因此對於絕緣物的劣化是同以往程度。 [0026] 如以上說明，依據實施例1，由於形成於繞線導體20之間的楔狀空隙22的電場集中受到緩和，而可以抑制以楔狀空隙22作為起點的絕緣破壞。除此之外，於本實施例的構造中，由於可以確保與以往構造相同程度的冷卻性能，故可以抑制因熱所導致之絕緣物的劣化，而可以提供絕緣信賴性高的機器。 [實施例2] [0027] 第11圖，是模式性地顯示在實施例2中之高壓繞線7的徑向斷面的圖面，並顯示於繞線軸向垂直的斷面。於同圖中，具備：具有預定之軸向長度的內徑側絕緣筒12、以及具有與內徑側絕緣筒12同等長度，且複數個配置於其圓周方向的內徑側垂直絕緣物間隔片14。於內徑側絕緣筒12的外周，由絕緣物所被覆的高壓繞線7及用以改善耐衝擊電壓特性的靜電屏蔽40是以鐵芯腳(圖示省略)為中心成同心圓狀地捲繞預定的圈數，而形成圓板線圈17。於圓板線圈17的外徑側，在與內徑側垂直絕緣物間隔片14對應的位置配置有外徑側垂直絕緣物間隔片15，再於其外徑側配置有外徑側絕緣筒13。在此，在圓板線圈17的圓周上藉由內徑側垂直絕緣物間隔片14與外徑側垂直絕緣物間隔片15所保持的位置上，夾隔著水平絕緣物間隔片16，藉由將圓板線圈17於軸向上積層複數個，而構成圓板繞線。 [0028] 第12圖，是第11圖所示之線圈之軸向斷面的一部分的圖面，特別是顯示將高壓繞線線路端8的周邊予以放大後的圖面。於同圖中，具有高壓繞線線路端8、繞線導體20，其中於繞線導體20的周圍具有作為繞線導體20之被覆的絕緣被覆21。在異常電壓從高壓繞線線路端8侵入之情形時，繞線內的電位分布會振動，於高壓繞線線路端8過渡性之電位的傾斜變大。其結果，在該部產生高電場。為了抑制此點，故在繞線導體20之間插入有靜電屏蔽40。 [0029] 第13圖，是顯示在實施例2中之將高介電材料塗佈或含浸在靜電屏蔽周邊所構成之含有高介電材料構件25的構成的立體圖。將至少比在繞線導體20之絕緣被覆21所使用的固體絕緣物具有較高相對電容率的材料塗佈或含浸於靜電屏蔽40的周邊而構成含有高介電材料構件25。亦可將含有高介電材料26的薄膜片捲繞於靜電屏蔽40的周邊而構成。作為高介電材料26，例如是氧化鋅、氧化鋇、鈦酸鋇、二氧化鈦、碳化矽、或是氧化鋁之所謂高介電材料粒子、或是將此等之混合物與母材混合者。作為母材，考量對靜電屏蔽40的塗佈或含浸，例如，可使用環氧樹脂等。藉由此方法所生成的高介電材料26，藉由調整高介電材料粒子對環氧樹脂的混合比，可以調整高介電材料26的特性。為了防止高介電材料26從靜電屏蔽40剝離，而成為異物混入於變壓器內，可在靜電屏蔽40與高介電材料26的周邊施以絕緣被覆21。 [0030] 藉由採用本構成，可以緩和位在第12圖所示之繞線導體20之間所形成之楔狀空隙22中的電場集中。又，在本實施形態的構造下，由於可以確保與以往構造相同程度的冷卻性能，故可以抑制因熱所導致之絕緣物的劣化。再者，藉由將高介電材料26塗佈於靜電屏蔽40，由於可以使匝間的靜電容量增加，故相較於以往構造可以增大取得異常電壓侵入時之電位分布平滑化的效果。由以上的說明，藉由採用本實施例，可以提供絕緣信賴性高的機器。 [0031] 又，本發明並不受上述的實施例所限定者，可包含各式各樣的變形例。上述的實施例是使本發明可易於瞭解地進行了說明，未必是受到具備有所說明之全部的構成所限定者。又，亦能夠將某實施例之構成的一部分置換於其他之實施例的構成、亦能夠將其他之實施例的構成加增於某實施例的構成。又，亦能夠針對各實施例之構成的一部分，進行其他之構成的追加、削除、置換。
[0032] 1：鐵芯 2：繞線 3：桶槽 4：絕緣媒體 5：鐵芯腳 6：低壓繞線 7：高壓繞線 8：高壓繞線線路端 9：中性點端子 10：高壓繞線連接線 11：低壓繞線線路端 12：內徑側絕緣筒 13：外徑側絕緣筒 14：內徑側垂直絕緣物間隔片 15：外徑側垂直絕緣物間隔片 16：水平絕緣物間隔片 17：圓板線圈 20：繞線導體 21：絕緣覆蓋 22：楔狀空隙 23：匝間楔形 24：線圈間楔形 25：含有高介電材料構件 26：高介電材料 27：絕緣構件 30：等電位線 31：高電場部 40：靜電屏蔽
[0013] 第1圖是顯示油浸式變壓器之構成的概略圖。 第2圖是模式性地表示在第1圖的油浸式變壓器中之繞線的結線的圖面。 第3圖是模式性地顯示在第2圖所圖示之高壓繞線的斷面的圖面。 第4圖是顯示第3圖中之A-A’斷面之一部分的圖面。 第5圖是將第4圖中，形成於鄰接的繞線導體之間的楔狀空隙予以放大後的立體圖。 第6圖是將第5圖之匝間楔形予以放大後的圖面。 第7圖是在實施例1所採用之高壓繞線的軸向斷面圖。 第8圖是顯示實施例1所採用之含有高介電材料構件之構成的立體圖。 第9圖是於第7圖中，將形成於鄰接之繞線導體之間的楔狀空隙予以放大後的立體圖。 第10圖是將在第9圖中之匝間楔形予以放大後的圖面。 第11圖是模式性地顯示實施例2中之高壓繞線的徑向斷面的圖面。 第12圖是第11圖所示之線圈之軸向斷面的一部分的圖面。 第13圖是顯示在實施例2中之將高介電材料塗佈或含浸在靜電屏蔽周邊所構成之含有高介電材料構件25的構成的立體圖。