JP6803726B2 - 静止誘導機器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、静止誘導機器に関する。

静止誘導機器、例えば高電圧受配電設備用のモールド変圧器においては、鉄心にモールドコイルを装着して構成される。このとき、鉄心の上ヨーク部或いは上ヨーク部を固定するクランプに、コイル押え金物を取付け、このコイル押え金物により、厚板ブロック状をなすコイル押え絶縁物（スペーサ）を介してコイルの軸方向端面を押え付けて支持する構成が採用されている（例えば、特許文献１、２参照）。

実開昭５８−１７３２２３号公報 実開昭５６−１０８２２１号公報

上記のような変圧器にあっては、コイルの電圧階級や試験電圧が高くなると、コイルとコイル押え金物との間の絶縁を強化する必要がある。具体的には、コイル押え絶縁物を高さ方向に大型化して、コイルとコイル押え金物との沿面離隔距離を大きくするなどの絶縁強化が行われる。ところが、これでは、変圧器全体が高さ方向に大型化してしまう問題がある。

そこで、コイルとコイル押え金物との間の絶縁を強化することができながらも、全体の大型化を抑えることができる静止誘導機器を提供する。

実施形態に係る静止誘導機器は、固定部に固定される鉄心と、前記鉄心に装着されたコイルと、前記コイルの軸方向端面を前記固定部又は鉄心に対し押え付けるためのコイル押え金物と、前記コイル押え金物と前記コイルの端面との間に介在される絶縁材製のコイル押え絶縁物とを備え、前記コイル押え金物は、前記コイル押え絶縁物の押え面に宛がわれて押えるための板状をなす押え板部を有し、前記コイル押え絶縁物の前記押え面には、前記コイル押え金物の前記押え板部が配置収容可能な凹部が形成されており、該押え板部が凹部内に配置されていると共に、前記凹部の深さ寸法は、前記押え板部の厚み寸法よりも大きく構成されている。

第１の実施形態を示すもので、変圧器の全体構成を概略的に示す正面図 コイル上端部のコイル押え絶縁物部分の斜視図 コイル上端部のコイル押え絶縁物部分の縦断側面図 第２の実施形態を示すもので、コイル押え絶縁物部分の縦断側面図 第３の実施形態を示すもので、コイル押え絶縁物部分の斜視図

以下、高電圧受配電設備用のモールド変圧器に適用したいくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。複数の実施形態の説明において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

（１）第１の実施形態
図１から図３を参照して、第１の実施形態について述べる。図１は、本実施形態に係る静止誘導機器としての変圧器１の全体構成を概略的に示している。変圧器１は、鉄心２と、この鉄心２に装着されたこの場合３個のコイル３とを備えている。コイル３はモールドコイルから構成されている。前記鉄心２は、図１で左右方向に延びる上ヨーク部４と下ヨーク部５との間に、上下方向に延びてそれらに連結される３本のレグ部６を備えて構成されている。前記コイル３は、各レグ部６に巻装されている。

前記鉄心２は、例えば珪素鋼板を材料とした複数の金属薄板を積層して構成され、その上ヨーク部４は、例えば鋼材からなる固定部としての上部クランプ７により締め付け固定されている。また、同様に、下ヨーク部５は、固定部としての下部クランプ８により締め付け固定されている。また、下ヨーク部５及び下部クランプ８は、台座９上に固定配置されている。尚、鉄心２及び上下部のクランプ７、８並びに台座９は大地電位に接続されている。

このとき、前記各コイル３の軸方向端面である上端面と、前記上部クランプ７との間には、上部クランプ７（上ヨーク部４）に対して該コイル３の上端面を下方に押え付けるための、金属例えば鋼材製のコイル押え金物１１、及び、絶縁材例え例えばプラスチック製のコイル押え絶縁物１２が設けられる。詳しく図示はしないが、これらコイル押え金物１１及びコイル押え絶縁物１２は、１個のコイル３の上面部に対し、３組が１２０度間隔のほぼ回転対称となるように設けられる。

また、各コイル３の下端面と前記下部クランプ８との間にも、同様に、下部クランプ８（下ヨーク部５）に対してコイル３の下端面を上方に押え付ける（受け支持する）ための、コイル押え金物１３及びコイル押え絶縁物１４が設けられる。これらコイル押え金物１３及びコイル押え絶縁物１４も、１個のコイル３に対し３組が設けられ、コイル押え金物１１及びコイル押え絶縁物１２と上下にほぼ対称的に配置されている。

以下、それらを代表させて、上部のコイル押え金物１１及びコイル押え絶縁物１２の構成について、図２及び図３も参照して詳述する。即ち、図２、図３に示すように、前記コイル押え金物１１は、長方形の板状をなす押え板部１１ａと、その押え板部１１ａの上面中心部から上方に延びるボルト部１５を一体的に有している。そして、前記上部クランプ７には、前記コイル押え金物１１（ボルト部１５）を支持するための取付金具１６が溶接等により固着されている。この取付金具１６は、側面Ｌ字形の折曲形状を備え、その水平方向に延出する部分には、前記ボルト部１５が上下に挿通可能な挿通孔１６ａ（図３参照）が形成されている。

前記コイル押え金物１１は、ボルト部１５を挿通孔１６ａに下方から挿通した状態とされ、該ボルト部１５に螺合された２個のナット１７、１７により、取付金具１６を上下から挟むようにして取付けられている。このとき、ボルト部１５に対して２個のナット１７、１７を螺進退させて上下位置を変更することにより、取付金具１６に対するコイル押え金物１１の上下方向の位置（下方への押え付け力）を調整することができる。

これに対し、前記コイル押え絶縁物１２は、合成樹脂例えばポリエステル樹脂から、全体として直方体のブロック状に構成されている。このとき、コイル押え絶縁物１２の上面の縦横寸法は、前記コイル押え金物１１の押え板部１１ａよりも大きく構成されており、本実施形態では、コイル押え絶縁物１２の上面部には、コイル押え金物１１の押え板部１１ａが配置収容可能な長方形状の凹部１８が形成されている。また、凹部１８の深さ寸法は、押え板部１１ａの厚み寸法よりも大きく構成されている。更に本実施形態では、コイル押え絶縁物１２は、上下２カ所に位置して、外周面（４つの側面）全体から水平方向に延出するように、薄肉のフランジ状をなす襞部１９が一体的に設けられている。

上記構成のコイル押え絶縁物１２は、上から見て、長手方向を、コイル３の上面の半径方向に沿うようにしながら、１２０度間隔の回転対称となるように、３カ所に配置される。そして、その状態で、コイル押え金物１１により、上部クランプ７に対して下方つまりコイル３の上端面に押し付けられ、コイル３を保持する。このとき、コイル押え金物１１の押え板部１１ａが、凹部１８内に配置され、凹部１８の底面を下方に押し付けるようになっている。

尚、詳しい説明は省略するが、前記コイル押え金物１３及びコイル押え絶縁物１４についても、上記コイル押え金物１１及びコイル押え絶縁物１２とほぼ同等（上下に対称的な）の構成を備えている。また、図示はしないが、上記構成の変圧器１は、絶縁油や絶縁ガスなどの絶縁冷却媒体が充填されたタンク内に収納されて使用される。

上記構成の変圧器１にあっては、コイル押え金物１１とコイル３の上端面との間に介在されるコイル押え絶縁物１２が絶縁スペーサとなって、それらの間の絶縁が図られる。このとき、コイル押え絶縁物１２には、凹部１８が形成されており、その凹部１８内に、コイル押え金物１１が配置される形態とされている。これにより、凹部１８の深さに相当する分だけ、コイル３とコイル押え金物１１との沿面放電におけるバーリア効果を期待できるので、その分、絶縁を強化することができる。しかも、コイル押え絶縁物１２全体を高さ方向に大型化することなく済ませることができる。

従って、本実施形態の変圧器１によれば、コイル３とコイル押え金物１１との間の絶縁を強化することができながらも、全体の大型化を抑えることができるという優れた効果を得ることができる。また、特に本実施形態では、コイル押え絶縁物１２の外周面に襞部１９を設ける構成としている。この襞部１９によって、コイル３とコイル押え金物１１との沿面絶縁距離をより大きくすることができ、高さ方向の大型化を招くことなく、絶縁性能をより高めることができる。

ちなみに、本発明者は、本実施形態の変圧器１に対し雷インパルス試験、交流耐電圧試験を行った。その結果、コイル押え金物１１とコイル３との間の部分放電の発生を十分に抑えられることが明らかとなった。これにより、部分放電が進展して全路破壊に至ることを防ぐことができ、ひいては、変圧器１を高耐圧化することが可能となった。

（２）第２、第３の実施形態、その他の実施形態
図４は、第２の実施形態を示すものであり、上記第１の実施形態と異なる点は、コイル押え絶縁物２１の構成にある。即ち、コイル押え絶縁物２１は、絶縁材例えば合成樹脂から直方体のブロック状に構成され、その外周面には襞部２２が設けられている。このコイル押え絶縁物２１の上面はフラットであり、コイル押え絶縁物２２の上面の寸法は、コイル押え金物１１の押え板部１１ａよりも大きく構成されている。コイル押え金物１１の押え板部１１ａは、コイル押え絶縁物１２の上面に宛がわれて、該コイル絶縁物２１を下方に押え付けるようになっている。

そして、本実施形態では、コイル押え絶縁物２１の上面には、コイル押え金物１１のコイル押え絶縁物２１を押えている部分である押え板部１１ａの周囲を覆う絶縁シール部材２３が設けられている。この絶縁シール部材２３は、例えば常温硬化型シリコーンゴムコンパウンドからなり、１のコイル押え絶縁物２１に宛がわれた押え板部１１ａの周囲に必要な厚みで塗布した後、常温で硬化させることにより、コイル押え絶縁物２１の上面から連続して立ち上がるようにして、押え板部１１ａの周囲全体を囲む矩形枠状に設けられている。尚、押え板部１１ａの上面側にも絶縁シール部材２３を塗布しても良い。

上記構成においては、コイル押え金物１１の押え板部１１ａの周囲が、絶縁シール部２３材により覆われているので、コイル３とコイル押え金物１１との間の電界を緩和することができ、絶縁を強化することができる。コイル押え絶縁物２１を高さ方向に大型化することもない。従って、この第２の実施形態によっても、コイル３とコイル押え金物１１との間の絶縁を強化することができながらも、全体の大型化を抑えることができるという優れた効果を得ることができる。また、コイル押え絶縁物２１の外周面に襞部２２を設ける構成としたので、絶縁性能をより高めることができる。

図５は、第３の実施形態を示すものであり、上記第１の実施形態と異なる点は、コイル押え絶縁物３１の構成にある。このコイル押え絶縁物３１は、絶縁材例えばポリエステル樹脂から、全体として直方体のブロック状に構成されていると共に、その上面部には、コイル押え金物１１の押え板部１１ａが配置収容可能な長方形状の凹部３２が形成されている。そそて、本実施形態では、襞部が存在せず、コイル押え絶縁物３１の外周の４つの側面はフラットな形態とされている。

このようなコイル押え絶縁物３１にあっても、コイル押え金物１１の押え板部１１ａはが配置される凹部３２を備えることにより、上記各実施形態と同様に、コイル３とコイル押え金物１１との間の絶縁を強化することができながらも、全体の大型化を抑えることができるという優れた効果を得ることができる。襞部を設けずに済むので、その分、コイル押え絶縁物３１の構造が簡単になり、安価に製作できるものとなる。

尚、上記した実施形態では詳しく説明しなかったが、コイル３の下部のコイル押え絶縁物（絶縁スペーサ）については、上部と同様にボルト部を有するコイル押え金物や取付金具を用いて設けるようにしても良い。或いは、コイル押え絶縁物を、コイル押え金物等を用いずに、下部クランプ上に載置状に設置し、その上面でコイルの下端面を受けるような構成としても良い。上記各実施形態では三相変圧器を例示して説明したが、これに限らず、単相変圧器であっても良い。静止誘導機器としては、変圧器に限らず、例えばリアクトルに適用することもできる。

その他、コイル押え金物の形状や取付構造、さらには、コイル押え絶縁物の材質や形状、構造などについても、様々な変更が可能である。以上説明したいくつかの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は変圧器、２は鉄心、３はコイル、７は上部クランプ（固定部）、１１、１３はコイル押え金物、１１ａは押え板部、１２、１４、２１、３１はコイル押え絶縁物、１８、３２は凹部、１９、２２は襞部、２３は絶縁シール部材を示す。

Claims (3)

1. 固定部に固定される鉄心と、
   前記鉄心に装着されたコイルと、
   前記コイルの軸方向端面を前記固定部又は鉄心に対し押え付けるためのコイル押え金物と、
   前記コイル押え金物と前記コイルの端面との間に介在される絶縁材製のコイル押え絶縁物とを備え、
   前記コイル押え金物は、前記コイル押え絶縁物の押え面に宛がわれて押えるための板状をなす押え板部を有し、
   前記コイル押え絶縁物の前記押え面には、前記コイル押え金物の前記押え板部が配置収容可能な凹部が形成されており、該押え板部が凹部内に配置されていると共に、
   前記凹部の深さ寸法は、前記押え板部の厚み寸法よりも大きく構成されている静止誘導機器。
2. 固定部に固定される鉄心と、
   前記鉄心に装着されたコイルと、
   前記コイルの軸方向端面を前記固定部又は鉄心に対し押え付けるためのコイル押え金物と、
   前記コイル押え金物と前記コイルの端面との間に介在される絶縁材製のコイル押え絶縁物とを備え、
   前記コイル押え金物は、前記コイル押え絶縁物の押え面に宛がわれて押えるための板状をなす押え板部を有し、
   前記コイル押え絶縁物の前記押え面には、前記コイル押え金物の前記押え板部の周囲を覆う絶縁シール部材が、該押え面から連続して立ち上がるようにして、該押え板部の周囲全体を囲む枠状に設けられている静止誘導機器。
3. 前記コイル押え絶縁物の外周面には、襞部が設けられている、請求項１又は２に記載の静止誘導機器。

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