CN109075550A - 带有冷却装置的发电机开关 - Google Patents
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Abstract
发电机开关(1)，带有处于地电势上的封套(2)和在高压电势上的在封套(2)内部绝缘地布置的电流导体(5)，以及重力运行的冷却装置(3)，该冷却装置带有蒸发器(10)和在蒸发器(10)上方布置的冷凝器(20)和冷却介质(4)。冷却装置(3)构造为闭合的环形的冷却循环。在发电机开关的运行中，液态冷却介质(4)在管路系统(30)中的水位在静止的冷却装置(3)的情形中至少与在绝缘器(40)中的绝缘段的上端部一样高。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分所述的发电机开关。
带有用于冷却处于高压电势(或称为高压电位，即Hochspannungspotential)上的电流导体(或称为电导体，即Stromleitern)的冷却装置的发电机开关充分利用冷却介质/工作媒介的有利的性质，该冷却介质/工作媒介在过渡到蒸汽相的情形中可容纳较大的热量。冷却装置具有与电流导体导热地相连接且在运行中处于高压电势上的蒸发器以及处于地电势(或称为地电位，即Erdpotential)上的冷凝器以及管路系统，通过该管路系统冷凝的液态冷却介质从冷凝器引导至蒸发器且冷却介质蒸汽(蒸汽状的冷却介质)从蒸发器引导至冷凝器。此外，冷却装置具有用于引导液态冷却介质和冷却介质蒸汽的绝缘器，其用于分隔地电势和高压电势。因为冷却介质在通过绝缘器时经受强电场，冷却介质是可高介电加载的(dielektrisch hoch belastbares)流体，如例如基于氟化碳氢化合物(或称为氟化烃，即fluorierten Kohlenwasserstoffs)、氢-氟-醚(Hydro-Fluor-Ether)、例如3M公司的“HFE-7100”、氨或丙酮。
背景技术
带有开头提及的类型的冷却装置的发电机开关例如在文件EP 1 657 731 B2或文件WO 2014/048680 A1中公开。从其处已知的冷却装置具有热管(英文，heat pipe)，在其中冷却介质的液态的和蒸汽状的相在蒸发器和冷凝器之间的唯一的器皿中运动。这样的冷却装置的热效率相对低。此外，该装置需要可高介电负荷的辅助气体、如空气、氮气或六氟化硫，其填充高度同样可如冷却介质的填充高度那样被监视。
发明内容
本发明的任务如其在专利权利要求中说明的那样在于，创造一种开头提及的类型的发电机开关，其冷却装置通过高效率和较大的运行安全性而出众。
该任务在基础实施方式中通过以下方式来解决，即，发电机开关具有封套，该封套在发电机开关的运行中处于地电势上，以及具有在封套内部电绝缘地布置的电流导体(5)，该电流导体在发电机开关的运行中处于高压电势上。
术语“高压”理解为加载以高电压和/或高电流的电流导体。额定电压可为直至若干100kV。额定电压的典型的值然而在若干10kA的数量级中的额定电流的情形中通常处于若干kV和若干10kV之间。因此，蒸发器10处于高压电势上。冷凝器与之相反位于地电势上或最高位于相对于蒸发器以至少一个数量级更低的电势上，最高若干少量kV。在绝缘器的绝缘段处因此整个高压尽可能地下降。发电机开关的封套也可相对于实际的地电势电绝缘地布置。这样的实施方式随后仍然由术语“地电势”包括，其电压电势仅为若干少量kV。
根据发电机开关，绝缘器自身可与封套相连接(即处于地电势上)或与电流导体相连接(即处于高压电势上)。
发电机开关另外具有重力运行的冷却装置，其带有蒸发器和在蒸发器上方布置的冷凝器和冷却介质。术语“上方”在此理解为在逆着重力的作用方向的方向上的高度偏移。另外，蒸发器导热地与电流导体相连接且因此在发电机开关的运行中处于高压电势上。冷凝器与封套、即发电机开关的壳体相连接，且因此在发电机开关的运行中处于地电势上。蒸发器与冷凝器经由管路系统与绝缘器相连接，从而在发电机开关的运行中冷却介质蒸汽可从蒸发器引导至冷凝器且液态冷却介质可从冷凝器引导至蒸发器。绝缘器具有带有上端部的介电绝缘段。管路系统具有冷却介质导体，其将冷凝器的冷却介质输出口与蒸发器的冷却介质输入口相连接，且具有冷却介质蒸汽导体，其将蒸发器的冷却介质输出口与冷凝器的冷却介质蒸汽输入口相连接，如此使得形成闭合的环状的冷却循环(在英文中称为，closed loop type thermosyphon)。在发电机开关的运行中，液态冷却介质在管路系统中的水位(或称为液位，即Pegel)在静止的冷却装置的情形中与在绝缘器中的绝缘段的上端部一样高。术语“上端部”在此理解为在绝缘器中的绝缘段的面向冷凝器的端部。
作为冷却介质使用氢氟烃，如例如霍尼韦尔公司的“R-245fa”、或氢氟烯烃、如例如霍尼韦尔公司的“R-1233 zd(E)”。两种冷却介质的混合物也适用于该目的。
绝缘器具有聚合的、若有可能填充材料或纤维增强的绝缘体，其例如由浇注树脂(或称为模铸树脂，即Giessharz)制成。对此备选地，绝缘器可具有陶瓷绝缘体。根据实施方式，绝缘体含有环氧化物(Epoxid)，也就是说环氧树脂。这样的绝缘器简化了用于将冷却介质导体与冷却介质蒸汽导体相连接的联接件的连结。在另外的实施方式中，绝缘器可借助于压力凝胶方法/APG(automatic pressure gelling)、热塑性塑料的注射成型或浇注过程如例如真空浇注(vacuum casting)制造。
带有这样的冷却装置的发电机开关的较大的优点在于，其仅需要冷却介质作为工作媒介，然而不再需要附加的辅助气体。该冷却介质在其蒸汽状的相中在蒸发器和冷凝器之间在冷却介质蒸汽导体中被引导，该冷却介质蒸汽导体独立于冷却介质导体，在该冷却介质导体中冷凝的冷却介质在其液态相中从冷凝器流动回到蒸发器。以液态形式的流回到蒸发器中的冷却介质与提升到冷凝器中的冷却介质蒸汽分隔地被引导，从而一方面可以可靠地避免提升的冷却介质蒸汽被流回的冷却介质在进入到冷凝器中之前冷却下去。另一方面，通过以闭合的环状的冷却循环的布置保证，提升的冷却介质蒸汽不预加热流回的冷却介质。该措施相比于传统的热管(heat pipe)导致明显更好的热效率。
因为液态冷却介质在管路系统中的水位在静止的冷却装置的情形中始终至少与在绝缘器中的绝缘段的上端部一样高，液态冷却介质此外在冷却装置的停止(或称为停止状态，即Stillstand)的情形中填充设置在绝缘器中的绝缘段，由此同样在较低的温度的情形中避免绝缘器的介电强度的降低。术语较低的温度理解为如下温度，在其中电流导体不位于运行温度上，而是尽可能地位于周围环境温度上。与之相应地，如此还实现了冷却装置和由此发电机开关的非常高的运行安全性。
如果需要，冷却介质蒸汽导体相对于冷却介质导体热绝缘地实施。
在一种几何上优选的实施方式中，绝缘器具有冷却介质导体的构造为第一绝缘通道的区段和冷却介质蒸汽导体的构造为第二绝缘通道的区段。根据实施方式，绝缘器也可含有两个局部彼此分隔的部分绝缘器，所述部分绝缘器若有可能分别构造为由绝缘材料构成的柔性的软管。
绝缘器可有利地具有冷却介质导体的构造为第一绝缘通道的区段和冷却介质蒸汽导体的构造为第二绝缘通道的区段且在冷却装置中可设置有用于形成冷却介质水位且保持在冷凝器的电势上的冷却介质容器，其与两个绝缘通道联通。在冷却装置的该构造方案中，以简单的手段实现，冷却介质涌进蒸发器和绝缘段，因为冷却介质容器确实位于相比绝缘段更高的水平上，即液态冷却介质的水位至少具有与绝缘段的上端部相同的水平。这是有利的，因为如此仅需监视液态冷却介质在冷却容器中的可容易控制的水位。此外该冷却介质容器确保在较大的时间段上可能的冷却介质损失的补偿。
根据实施方式，冷却介质容器布置在冷凝器中且可按需要具有用于捕获冷凝的冷却介质蒸汽的收集通道。
当冷却介质容器布置在冷却介质导体中时，可实现几何上简单的冷却装置。在一种特别简单的实施方式中，冷却介质容器通过带有如下直径的管区段实现，其相比剩余的冷却介质导体的直径大得多。
如果需要，冷却介质容器与电流导体相连接，从而冷却介质容器(50)在电流导体的高压电势上。
绝缘器可此外独立于实施方式为单件式的或多件式的。
为了确保最优的可使用性，绝缘器对于每绝缘通道具有各一个容纳两个绝缘通道的绝缘体和与电流导体相连接的第一联接件和与冷凝器相连接的第二联接件。为了简化可联接性，绝缘器有利地具有容纳两个绝缘通道的绝缘体且每绝缘通道具有各两个联接件。在此，两个联接件中的第一联接件与电流导体相连接，例如固定在其上且具有至少一个可引导在高压电势上的且与第二绝缘通道联通的第一冷却介质蒸汽端口以及至少一个可引导在高压电势上的且与第一绝缘通道联通的第一冷却介质端口。另外，第二联接件与冷凝器相连接且具有至少一个可引导在地电势上的且与第一绝缘通道联通的第二冷却介质端口和至少一个可引导在地电势上的且与第二绝缘通道联通的第二冷却介质蒸汽端口。这样构造的绝缘器实现了冷却介质蒸汽在至少两个蒸发器和冷凝器或若有可能还多于一个的冷凝器之间的流动路径上的汇聚。构件如绝缘器、冷却介质蒸汽端口、冷却介质端口、冷凝器和管路区段的数量可由此显著地降低。因此，冷却装置的成本显著地下降且由于降低的泄漏可能性其运行安全性显著地提高。同时，同样还简化了冷却装置的装配和维护。
在绝缘器的特别制造友好的实施方式中，在绝缘段的上端部和下端部处两个联接件由金属制成。根据使用条件，金属可含有铝、铜、钢(包括不锈钢)或其合金，也还可含有非金属材料。为了介电优化，在此，端口的从外部引导到第一或第二绝缘通道中的端部分别构造为场控制电极。
在复杂的冷却系统的情形中，至少第一联接件或第二联接件实施为带有大量冷却介质蒸汽端口或大量冷却介质端口的分枝件。第一联接件可具有约至少一个弯曲地构造的管路联合部，两个冷却介质蒸汽端口集成到该管路联合部中。
按需要，第一联接件具有至少一个弯曲地构造的管路分枝，例如Y形的几何形状，在其中两个冷却介质端口集合到管路分枝中。
假如冷却装置不能以唯一的蒸发器实现，则蒸发器可含有带有分别至少两个端口的至少两个部分蒸发器组。术语“蒸发器”在该情况中理解为总蒸发器。在此，至少两个部分蒸发器(或称为子蒸发器，即Teilverdampfer)中的第一部分蒸发器的两个端口中的第一端口形成(总)蒸发器的冷却介质输入口，而至少两个部分蒸发器中的第二部分蒸发器的至少两个端口中的第一端口形成(总)蒸发器的冷却介质蒸汽输出口且第一部分蒸发器的第二端口与第二部分蒸发器的第二端口或与组中的第三部分蒸发器的端口相连接。
当例如周围环境空气的冷却效率在发电机开关的运行中不令人满意时，冷凝器可构造为换热器且可具有两个通过导热壁彼此分隔的空间，其中两个空间中的第一空间是用于冷却介质和冷却介质蒸汽的初级循环的一部分且与冷凝器的冷却介质输出口和冷却介质蒸汽输入口联通，而第二空间是用于储热流体的次级循环的一部分且具有两个可与热消耗器相连接的流体端口。集成到换热器中的次级循环实现了冷却装置的热电阻独立于周围环境温度的调节。待冷却的电流导体可因此以简单的方式保持在限定的极限温度下方。次级冷却循环可例如以由通风设备(Ventilator)强迫的空气流或第二冷介质冷却循环实现。该第二冷介质冷却循环可例如以液体冷却、如工业用水实现。
假如应需要，也将初级冷却循环与次级冷却循环电气分隔，导热壁可电绝缘地构造。
因为冷却介质在管路系统中的水位高度在静止的冷却装置的情形中对于发电机开关的运行安全性而言是至关重要的，有利的是，冷却装置具有传感器用于探测在液态状态中的冷却介质(4)(即液化的冷却介质)的水位或至少一个预限定的最小水位高度。
为了可进行发电机开关的远程诊断或远程监视，有利的是，传感器具有网络接口用于连结到数据网络中。因此，传感器可以可操作地如此连结到数据网络中，使得其可履行如下功能中的至少一个：
a) 将传感器的状态信息发送到数据网络处；
b) 实施数据网络的指令。
在此，数据网络尤其是LAN(局域网)、WAN(广域网)或因特网。数据网络、尤其全球数据网络可为TCP/IP网络如因特网。数据网络可按需要包含有利的储存单元如例如云(数据云)。在此，云可为公开云、私有云、混合云或公共云。
功能a)理解为例如在达到冷却介质的预限定的最小水位高度和/或另外的可预限定的水位高度的情形中发送信号。功能b)理解为例如切断和重启传感器(重置)、校准值、运行状态(开)、生命迹象(Lebenszeichen)等。
这样的实施方式可例如用于，在低于冷却介质的预限定的最小水位高度的情形中可将警报发出到数据网络处。根据需要，警报可在监视者或监视单元的情形中以信号或消息的形式抵达。
附图说明
随后根据图纸更详细地阐释本发明的实施例。在此：
图1示出了在发电机开关的运行期间带有根据本发明的冷却装置的发电机开关的强烈简化地呈现的第一实施方式；
图2示出了带有液态冷却介质的在运行期间且在完全的填充的情形中的根据图1的冷却装置；
图3示出了在停止中的根据图1的冷却装置；
图4示出了在运行期间且在最小的冷却介质填充的情形中的根据图1的冷却装置；
图5示出了在停止中且在以冷却介质的最小的填充的情形中的根据图1的冷却装置；
图6示出了根据本发明的冷却装置的第二实施方式；
图7示出了根据本发明的冷却装置的第三实施方式；
图8示出了朝向穿过根据图7的冷却装置的绝缘器的第一截面的俯视图；
图9示出了朝向穿过根据图7的冷却装置的绝缘器的第二截面的俯视图；
图10示出了根据图1的冷却装置的实施方式的视图，在其中冷凝器构造成带有初级循环和次级循环的换热器；
图11示出了在穿过根据图10的换热器的一实施方式的截面中的视图，冷却介质容器装入到其中，且
图12示出了根据图5的冷却装置的视图，该冷却装置此外设有用于探测液态冷却介质水位的传感器，从而传感器可与数据网络联通。
具体实施方式
在所有图中相同的参考符号涉及相同的或至少起相同作用的部分。带有冷却装置3的发电机开关1的在图1至6中呈现的前面两个实施方式分别具有处于电流导体5的高压电势上的蒸发器10、固定在地电势上和发电机开关1(仅在图1中呈现)的由此接地的封套2(壳体)的冷凝器20。另外，冷却装置的在图1和图2中示出的前面两个实施方式分别具有管路系统30、可加载以高压的绝缘器40和冷却介质容器50。冷却装置分别以液态冷却介质填充。作为冷却介质使用以霍尼韦尔公司的“R-245fa”的形式的氢氟烃。
在两个实施方式中的每个中，冷凝器20具有冷却介质输出口21，其经由管路系统30的含有冷却介质容器50的冷却介质导体31与蒸发器10的冷却介质输入口11相连接。蒸发器10的冷却介质蒸汽输出口12经由管路系统30的冷却介质蒸汽导体32与冷凝器20的冷却介质蒸汽输入口22相连接，从而形成闭合的冷却循环。两个绝缘通道41和42彼此间隔开地成型到绝缘器40中。绝缘通道41形成冷却介质导体31的区段，而绝缘通道42形成冷却介质蒸汽导体32的区段。两个绝缘通道41和42尽可能彼此平行地引导穿过绝缘器40且在冷却介质或冷却介质蒸汽的流动方向上具有尽可能相同的长度。两个绝缘通道分别限定绝缘器40的两个部分绝缘段中的一个。通过在设计中的轻微的偏差且通过冷却介质/工作媒介的彼此不同的相的容纳(Aufnahme)决定地，两个部分绝缘段具有关于介电强度的不同的需求。带有较小的介电强度的部分绝缘段最终确定全体绝缘器40的介电性质。该部分绝缘段因此称为绝缘器40的绝缘段且在图5、8和9中呈现且标记以参考符号60。绝缘器单件式地构造且由环氧树脂制成。
在冷却装置的运行中，蒸发器10位于与在图1中呈现的加载以高压和高电流的电流导体L的导热和导电的接触中。其在数10kA的数量级的额定电流的情形中为若干10kV。因此，蒸发器10处于高压电势上。冷凝器20与之相反位于地电势上或最高位于相对于蒸发器10以至少一个数量级更低的电势上，为最高若干kV。因此在绝缘器40的绝缘段60处，整个高压尽可能地下降。
在引导额定电流的情形中，电流导体5由于欧姆损失、集肤效应和另外的因素加热且将该通过箭头Q标记的损失热给出到蒸发器10处。在蒸发器10中，损失热传递到液态冷却介质上，对此该液态冷却介质蒸发且生成冷却介质蒸汽。冷却介质蒸汽(在所有图中以粗虚线呈现)经由冷却介质蒸汽导体32引导至冷凝器20。在冷凝器20中冷却介质蒸汽液化。液化的冷却介质(在所有图中以更细虚线呈现)流出到冷却介质容器50中，在其中该液化的冷却介质被收集。从冷却介质容器50，液态冷却介质通过冷却介质导体31被引导回到蒸发器10(在所有图中未画虚线，也就是说以连贯线呈现)，由此冷却介质循环的周期结束且重新开始。为了尽可能将冷却装置的呈现保持成一目了然，在几乎所有图中省略管路系统30的管壁部/管路壁部的呈现。
冷却装置如此构造，使得冷凝器20和冷却介质容器50相比蒸发器10位于更高的水平上，即在垂直方向上看在上方。由此保证了，液态冷却介质通过重力到达到蒸发器10中。从所有图中可看出，在流通中冷却介质蒸汽被引导通过绝缘通道42且液态的冷凝的冷却介质被引导通过绝缘通道41。因为液态冷却介质具有高比电阻，绝缘器的由冷却介质填充的绝缘通道41确定的部分绝缘段通过高介电强度而出众。因为冷却介质蒸汽的压力在冷却装置的运行中由于高蒸汽温度而较高，通过冷却介质蒸汽填充的绝缘通道42确定的部分绝缘段的介电强度同样较高。该适宜的条件在冷却装置的运行中得到确保，只要蒸发器10以液态冷却介质涌进(图1、2、4、6和7)。
在冷却装置的停止的情形中，然而存在其他的条件。在停止的情形中，虽然在电流导体中电流中断，但是绝缘器40可此外加载以高压。如果冷却介质容器50完全填充(图2和3)，则液态冷却介质的在图3中标记的水位70可靠地处于绝缘器40或两个绝缘通道41和42的水平上，所述绝缘通道然后完全以液态冷却介质填充。
如果与之相反仅相对低量的液态冷却介质位于冷却装置中(图4和5)，则水位70同样强烈地下降。在冷却装置的停止的情形中，液态冷却介质具有如下温度，所述温度处于在额定电流加载的情形中出现的温度较远之下。冷的冷却介质蒸汽位于冷却介质管路31和冷却介质蒸汽管路32的所有保持无液态冷却介质的区段中且在图5中点状地/画点地呈现。由于较低的、匹配于周围环境温度的冷却介质温度，在管路31和32中仅作用有冷却介质的饱和蒸汽压。根据周围环境，该压力可非常小。如果冷却液体的水位70将处于绝缘段60的水平下，则饱和的冷却介质蒸汽将以较低的蒸汽压位于两个绝缘通道41,42中的一个中，这根据帕邢定律可已经在相对较小的压力的情形中导致绝缘段60的介电失效。避免这个很重要。因此液态冷却介质的水位70尤其在停止的情形中被监视。因此保证了，液态冷却介质4在管路系统30中的水位70在静止的冷却装置3的情形中始终至少与在绝缘器40中的绝缘段60的上端部61一样高。
在根据图6的冷却装置的实施方式中，冷却介质容器50在运行中置于高压电势上。换而言之，在该实施方式中，冷却介质容器50与电流导体5相连接，例如直接固定在其处，从而实现了从电流导体5至蒸发器10的最优的热过渡。这以布置在冷却介质导体31中的管路分枝311来实现，该管路分枝一方面将绝缘器40的冷却介质端口441与蒸发器的冷却介质输入口11相连接且另一方面具有管路支线，其与冷却介质容器50联通。显而易见地，在此不需要必须由此实现从管路分枝311至冷却介质容器50通过绝缘器40的输送。这在图6中仅有利于更好的明显性而示意性地如此呈现。
根据本发明的冷却装置的在图7中呈现的第三实施方式相应于前面两个实施方式来构建，然而代替仅一个蒸发器具有两个蒸发器10且代替仅一个冷凝器具有两个冷凝器20。如从图7中得知的，这两个蒸发器的右边那个具有三个串联的部分蒸发器10a,10b,10c组。由这些部分蒸发器，部分蒸发器10a形成冷却介质输入口11且部分蒸发器10c形成该蒸发器的冷却介质蒸汽输出口12。在根据本发明的冷却装置的该实施方式中，两个蒸发器10的冷却介质蒸汽输出口12与管路联合部44a相连接，该管路联合部含有绝缘器40的两个从图8中可见的冷却介质蒸汽端口442。管路联合部44a被引导到绝缘通道42中，其本身与冷却介质蒸汽导体32的管路分枝45a相连接，其两个支路分别与两个冷凝器20的两个冷却介质蒸汽输入口22中的一个相连接。两个冷凝器20的两个冷却介质输出口21与作为管路联合部和收集空间作用的冷却介质容器50相连接。冷却介质容器50的输出口经由绝缘通道41与冷却介质导体31的管路分枝44b联通，其两个支路分别引导到两个蒸发器10的两个冷却介质输入口11中的一个处。
由于大量部分蒸发器10a,10b,10c且由于经由冷却介质管路31直接供入到蒸发器10中的液态冷却介质且由于在冷却介质蒸汽管路32中在没有与冷凝的液态冷却介质的相互作用的情况下实现的冷却介质蒸汽的导走，这样的蒸发器通过特别高的效率而出众。
在根据本发明的冷却装置的该实施方式中，带有冷却介质导体31和冷却介质蒸汽导体32的管路系统引导特别大量的冷却介质。为了在其中如冷却装置的同样所有其他实施方式那样将功率能力保持成较高，冷却介质导体31的流动横截面因此有利地定尺寸成小于冷却介质蒸汽导体32的流动横截面。
图8示出了穿过绝缘器40的简化地呈现的实施方式的截面，其中截面纵向地沿着绝缘通道42被引导。如从图8中得知的，绝缘器40具有聚合的、若有可能填充材料或纤维增强的绝缘体，其例如由浇注树脂制成。对此备选地，绝缘器40具有陶瓷绝缘体43。如从图8中得知的，绝缘通道42以及两个联接件44和45成型到绝缘体中。联接件44可固定在电流导体上且含有两个可引导在高压电势上的、与绝缘通道42流体联通的冷却介质蒸汽端口442，其是在此出于流动技术上的原因弯曲地实施的管路联合部44a的一部分。联接件45与冷凝器20相连接且具有可引导在地电势上的且与绝缘通道42流体联通的冷却介质蒸汽端口452。该冷却介质蒸汽端口452在图8中虽然未如管路联合部44a那样以弯曲的实施方案呈现，但是仍然如此实施成，使得其可使用在弯曲地构造的管路分枝45a中。
在图9中呈现的绝缘器40相应于在图8中呈现的绝缘器40设计。与之相应地，绝缘通道41和两个设置在联接件44中的冷却介质端口441成型到绝缘体43中。区别于根据图8的绝缘器40，作为联接件45设置有与冷却介质容器50相连接的、构造为未分枝的管路区段的冷却介质端口451。
在带有仅一个蒸发器10的冷却装置中代替两个冷却介质蒸汽端口442仅设置有一个冷却介质蒸汽端口，如这在根据图1至6的实施方式中是这样的情况。
前面提到的绝缘端口通常由金属制成且分别从外部被引导到绝缘通道41和42中。端口、例如冷却介质蒸汽端口452的被引导到绝缘通道中的端部分别构造为场控制电极46。
从图10得知，冷凝器20可构造为换热器且具有两个通过导热壁23彼此分隔的空间24,25。第一空间24是用于冷却介质和冷却介质蒸汽的初级循环的一部分且与冷凝器20的冷却介质蒸汽输入口22和冷却介质输出口21相连接。第二空间与之相反是用于储热流体的次级循环的一部分且具有两个可与热消耗器相连接的端口26,27。
这样的冷却装置通过高介电安全性、化学稳定性和较低的泄漏率出众。此外，其尽可能免维护且具有较低的热电阻。同时，其可使用在较宽散布的温度范围中且仅取决于在初级循环中的液态冷却介质的性质。冷却装置此外独立于环绕空气且通过高散热或冷却功率而出众。这此外实现了冷却装置的模块化的构造且确保了废热在OCR循环、加热或化学过程中的有效利用。
当导热壁23电绝缘地构造时，这样的冷却装置的运行安全性可此外提高。
在图11中呈现了构造为换热器的冷凝器20的示例性的结构构造。从图11中得知，换热器安装在封套2的可容易接近的外侧处。经由冷却介质蒸汽端口22，在冷却介质装置的运行中冷却介质蒸汽流入到空间24中，其在次级循环的热传递元件的导热地构造的壁处冷凝。在冷凝中给出的损失热Q传递到次级循环的通过空间25流动的热载体、典型地水或油处且穿过封套2给出到消耗器处(在图11中未更详细地呈现)。通过热载体得到的冷却功率可如此调节，以至于待冷却的电流导体独立于干扰参量、如周围环境条件保持在预设的理论温度上。
冷凝的冷却介质收集在集成到换热器中的冷却介质容器50中且穿过封套供入到冷却介质循环中。
因为换热器在外部安装在封套2处，其可容易地装入到冷却装置中且也可容易地又被拆卸。
冷却装置的在图12中呈现的视图基于第一实施方式，其同样关于图5在更上面在本说明书中阐明。在下面，随后仅还关于在图12中示出的实施方式相对在图5中示出的实施方式的区别来阐释。
因为冷却介质在管路系统中的水位高度在静止的冷却装置的情形中对于发电机开关的运行安全性而言是至关重要的，冷却装置3具有传感器72用于探测在液态状态中的冷却介质4的水位70或至少一个预限定的最小水位高度。传感器72具有网络接口且经由该网络接口与发送器/接收器76相连接，从而传感器72可经由传递网络78与基于因特网的、包含云的数据网络74联通。在低于冷却介质4在冷却装置3中的预限定的最小水位高度的情形中，由此将信号状的警报发出到数据网络处。
尽管上面提到的实施方式结合图12被解释，其在意义上对于所有在本文献中公开的实施方式而言同样可应用。
参考符号列表
1 发电机开关
2 封套，发电机开关的壳体
3 冷却装置
4 冷却介质
5 电流导体(在高压电势上)
10 蒸发器
10a,10b,10c 部分蒸发器
11 冷却介质输入口
12 冷却介质蒸汽输出口
20 冷凝器
21 冷却介质输出口
22 冷却介质蒸汽输入口
23 导热壁
24,25 空间
26,27 端口
30 管路系统
31 冷却介质导体
311 管路分枝
32 冷却介质蒸汽导体
40 绝缘器
41,42 绝缘通道
43 绝缘体
44,45 联接件
44a 管路联合部
44b,45a 管路分枝
441 冷却介质端口
442 冷却介质蒸汽端口
451 冷却介质端口
452 冷却介质蒸汽端口
46 场控制电极
50 冷却介质容器
60 绝缘段
61 绝缘段的上端部
70 冷却介质的水位
72 传感器，水平传感器
74 数据网络
76 发送器/接收器
78 传递网络
Q 损失热。
Claims (15)
1.一种发电机开关(1)，包括
封套(2)，其在所述发电机开关的运行中处于地电势上，
在所述封套(2)内电绝缘地布置的电流导体(5)，其在所述发电机开关的运行中处于高压电势上，
重力运行的冷却装置(3)，其带有蒸发器(10)和在所述蒸发器(10)上方布置的冷凝器(20)和冷却介质(4)，其中，所述蒸发器(10)导热地与所述电流导体(5)相连接且由此在所述发电机开关的运行中处于高压电势上，且其中，所述冷凝器(20)与所述封套(2)相连接且由此在所述发电机开关的运行中处于地电势上，
其中，所述蒸发器(10)与所述冷凝器(20)经由管路系统(30)与绝缘器(40)相连接，从而在所述发电机开关的运行中冷却介质蒸汽可从所述蒸发器(10)引导至所述冷凝器(20)且液态冷却介质可从所述冷凝器(20)引导至所述蒸发器(10)，
其中，所述绝缘器(40)具有带有上端部(61)的绝缘段(60)，
其特征在于，所述管路系统(30)具有冷却介质导体(31)，该冷却介质导体将所述冷凝器(20)的冷却介质输出口(21)与所述蒸发器(10)的冷却介质输入口(11)相连接；且另外具有冷却介质蒸汽导体(32)，该冷却介质蒸汽导体将所述蒸发器(10)的冷却介质蒸汽输出口(12)与所述冷凝器(20)的冷却介质蒸汽输入口(22)相连接，如此使得形成闭合的环形的冷却循环，且
在于，在所述发电机开关的运行中所述液态冷却介质(4)在所述管路系统(30)中的水位(70)在静止的冷却装置(3)的情形中至少与在所述绝缘器(40)中的绝缘段(60)的上端部(61)一样高。
2.根据权利要求1所述的发电机开关，其特征在于，所述冷却介质蒸汽导体(32)相对于所述冷却介质导体(31)热绝缘地实施。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的发电机开关，其特征在于，所述绝缘器(40)具有所述冷却介质导体(31)的构造为第一绝缘通道(41)的区段和所述冷却介质蒸汽导体(32)的构造为第二绝缘通道(42)的区段。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发电机开关，其特征在于，冷却介质容器(50)布置在所述冷凝器(20)中。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的发电机开关，其特征在于，所述冷却介质容器(50)布置在所述冷却介质导体(31)中。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的发电机开关，其特征在于，所述冷却介质容器(50)与所述电流导体(5)相连接，从而所述冷却介质容器(50)在所述电流导体(5)的高压电势上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的发电机开关，其特征在于，所述绝缘器(40)具有容纳所述两个绝缘通道(41,42)的绝缘体(43)且每绝缘通道(41,42)具有各一个与所述电流导体(5)相连接的第一联接件(44)和与所述冷凝器(20)相连接的第二联接件(45)。
8.根据权利要求7所述的发电机开关，其特征在于，所述第一联接件(44)布置在所述绝缘段(60)的下端部处且所述第二联接件(45)布置在所述绝缘段(60)的上端部处且由金属制成，且其从外部引导到所述第一或第二绝缘通道(41,42)中的端部分别构造为场控制电极(46)。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的发电机开关，其特征在于，至少所述第一联接件(44)或所述第二联接件(45)实施成带有大量冷却介质蒸汽端口(442)或大量冷却介质端口(441)的分枝件(44a,44b)。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的发电机开关，其特征在于，所述蒸发器(10)含有带有分别至少两个端口的至少两个部分蒸发器(10a,10b,10c)组，
其中，所述部分蒸发器组中的第一部分蒸发器(10a)的两个端口中的第一端口形成所述蒸发器(10)的冷却介质输入口(11)，其中，所述部分蒸发器组中的第二部分蒸发器(10c)的至少两个端口中的第一端口形成所述蒸发器(10)的冷却介质蒸汽输出口(12)，且
其中，所述第一部分蒸发器(10a)的第二端口与所述第二部分蒸发器(10c)的第二端口或与所述部分蒸发器组的第三部分蒸发器(10b)的端口相连接。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的发电机开关，其特征在于，所述冷凝器(20)构造为换热器且具有两个通过导热壁(23)彼此分隔的空间(24,25)，其中两个空间(24,25)中的第一空间(24)是用于所述冷却介质和所述冷却介质蒸汽的初级循环的一部分且与所述冷凝器(20)的冷却介质蒸汽输入口(22)和所述冷却介质输出口(21)联通，而所述两个空间(24,25)中的第二空间(25)是用于储热流体的次级循环的一部分且具有两个可与热消耗器相连接的流体端口(26,27)。
12.根据权利要求11所述的发电机开关，其特征在于，所述导热壁(23)电绝缘地构造。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的发电机开关，其特征在于，所述冷却装置(3)具有传感器(72)用于探测在液态状态中的所述冷却介质(4)的水位(70)或至少一个预限定的最小水位高度。
14.根据权利要求13所述的发电机开关，其特征在于，所述传感器(72)具有用于连结到数据网络(74)中的网络接口，从而所述传感器(72)可如此可操作地连结到所述数据网络中，使得其可履行如下功能中的至少一个：
a) 将所述传感器(72)的状态信息发送到所述数据网络(74)处；
b) 实施所述数据网络(74)的指令；
其中，所述数据网络(74)尤其是LAN、WAN或因特网。
15.根据权利要求14所述的发电机开关，其特征在于，在低于所述冷却介质的预限定的最小水位高度的情形中，可将警报发出到所述数据网络(74)处。
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