JP2013509155A - 通電されているヒートパイプを利用することによって、中電圧スイッチギアを冷却するための冷却装置 - Google Patents

Abstract

冷却装置では、エネルギ消費量が非常に小さく、電気的に絶縁された冷却システムを設計する必要が無い。冷却装置は、高電圧下で動作する電気式スイッチギア（１０）であって、電気式スイッチギア（１０）を内蔵したシース（１５）のルーフ上に配設されている１つ以上のコンデンサ（２１）に接続されている電気式スイッチギア（１０）を囲んでいる、相転移させるための熱伝達流体を利用することによって動作する蒸発器（１１）から主に成る。側方隔壁（２４）を含む絶縁性要素であって、筐体（２０）に対して側方に、シース（１５）の上方に、及び／又は、シース（１５）のルーフ（１６）の中央部分（１７）の上方に配設されている絶縁性要素によって、コンデンサはこのような配置で支持されている。冷却装置は、中電圧発電機のための回路遮断器に利用される。

Description

本発明は、特に中電圧発電機のための回路遮断器又は断路器であって、保護シース内に配設されており、相転移させるための熱伝達流体と共に動作する“ヒートパイプ”と呼称される冷却装置を利用する回路遮断器又は断路器が属する技術分野に関する。

このようなタイプの設備に関連するメーカーは、特に電気を生産又は供給するための発電所の送電端（outlet）において母線（busbar）内部に配設されている回路遮断器又は断路器のための、このようなスイッチギアの電流伝導能力を益々高めることに一定の関心を有している。このことは、特に交流発電機のための回路遮断器に当て嵌まる。

一般に利用される方法の本質は、関連する回路遮断器の様々な加熱部分及び被加熱部分と接触している空気の温度をより一様にすることにある。保護シースの内部は、保護シース内に密封された空気が自然対流又は強制対流することによって冷却され、保護シース内には、回路遮断器が配設されている。保護シース内部の支配的な温度は外部環境の支配的な温度より著しく高く、その温度差は３０℃、少なくとも４０℃である。しかしながら、このような補助的な機械装置（gear）、例えば換気装置を利用することによって、様々な欠点が解消される。例えば、そのような欠点としては、主回路の電力消費が高いこと、補助的な換気装置を損失する危険性があること、その結果として、補助的な換気装置を再生する必要又は縮退運転モードを具備する必要が生じること、騒音が大きいこと、及び、相当嵩張ることが挙げられる。

他の解決方法の本質は、様々な伝達要素内における導電部の増加、ひいては回路遮断器の部品の大型化にある。

特許文献１は、高圧断路器又は回路遮断器を冷却するための既知の冷却装置及び冷却方法を開示している。図１は、当該特許文献に開示されている一の実施例の断面図である。図１は、主に回路遮断器の高電圧伝導器又はケーシングを表わす。高電圧伝導器又はケーシングは、冷却アセンブリ１の一部分を形成している蒸発器３によって囲まれている。このような冷却アセンブリは、蒸発器３によって収集された熱を放出するために、相転移させるための熱伝達流体５と共に動作する装置を囲んでいる絶縁スリーブ７によって実現される。可撓性を有しているスリーブ９が冷却アセンブリを完成させる。様々な部品が、共に保護シース８の内側に配設されている。冷却アセンブリは、例えばフィンのような凝縮装置４に接続されている保護シース８の頂部に開口している。

欧州特許第１６５７７３１号明細書

本発明の目的は、スイッチギアを冷却するための様々な解決策を提案することである。

この目的を達成するために、本発明は、主に、スイッチギアが発生させる熱の一部分を除去するために、保護シース内に配設されている中電圧スイッチギアを冷却するための冷却装置であって、
相転移させるための熱伝達流体を利用することによって動作し、且つ、スイッチギアのケーシングを囲んで配置されている蒸発器と、
保護シースの上方に配設されているコンデンサと、
通電集合体の頂部を囲んでいる筐体と、
を備えている冷却装置を提供する。

本発明では、蒸発器及びコンデンサが、中電圧スイッチギアと電気的に接触しており、絶縁性を有している部品が、シースのルーフと筐体とに対してコンデンサを絶縁するために利用されている。

好ましい実施例では、絶縁部分は、保護シースのルーフの中央部分によって、保護シースのルーフに対して相対的に構成されており、コンデンサが、保護シース上に配設されている。

当該好ましい実施例では、側方隔壁が、側方からコンデンサに到達するように空気流を導くために利用されている。

本発明における冷却装置の特定の実施例では、側方換気手段が冷却装置に追加されている場合がある。

本発明と本発明の様々な技術的特徴については、添付図面と併せて以下の説明を読むことによって理解することができる。

相転移させるための熱伝達流体と共に動作する要素を利用している、従来技術に基づく中電圧スイッチギアのための冷却システムの断面図である。 本発明における第１の実施例の断面図である。 本発明における第２の実施例の断面図である。 図２及び図３に表わす本発明における冷却装置の両実施例の長手方向断面図である。

図２では、シース１５は、例えば回路遮断器１０のようなスイッチギアを、すなわち高電圧送電設備の一部分を形成している母線セクションのための絶縁装置を収容している。二重壁構造になっている蒸発器１１は、相転移させるための熱伝達流体を収容しており、回路遮断器１０の外壁を囲んでいる。回路遮断器１０と該回路遮断器の蒸発器１１とは、通電集合体１２を形成しており、絶縁性支持部１８によってシース１５の内側に支持されている。

蒸発器１１の頂部分は、シース１５のルーフ１６を貫通して延在している少なくとも１つの配管１４に接続されている。配管１４それぞれが、シース１５のルーフ１６上に配設されているコンデンサ２１に至るまで延在している。１つ以上のコンデンサ２１が、シース１５の上方に配設されている筐体２０の内側に配設されており、特に空気流路を有している側壁２２と筐体２０のルーフ１６の直下に位置している筐体２０の頂部空間２５とを貫通して流れている空気流に曝されている。

従って、蒸発器１１は、１００℃の温度になっているケーシングの熱の一部分を除去するために、回路遮断器のケーシングの壁に沿って又は断路器のケーシングの壁に沿って組み込まれている、相転移させるための熱伝達流体を利用することによって動作する。従って、蒸発器１１は、配管１４を利用することによって、シースの上方に配設されているコンデンサ２１に熱を移送する。蒸発器１１と配管１４とコンデンサ２１とが回路遮断器１０と電気的に接触していることに留意すべきである。従って、回路遮断器に対して蒸発器１１と配管１４とコンデンサ２１とを電気的に絶縁することを考慮する必要はない。

回路遮断器１０と蒸発器１１と配管１４とコンデンサ２１とから成ると共にシース１５に対して絶縁されている通電集合体１２と同様に、コンデンサ２１も、シース１５のルーフ１６と、筐体２０、特に筐体２０の側壁２２とに対して絶縁されている。このような絶縁を実現するために、シース１５のルーフ１６は、絶縁性を有している中央部分１７を含んでいる。中央部分１７は、ルーフの２つの側方部分１９の間の間隙を埋めており、コンデンサ２１を支持している。さらに、側方隔壁２４が、コンデンサ２１の両側部に設けられており、側方からコンデンサ２１に到達するように空気流を導くために、筐体２０の側壁２２に至るまで延在している。これら支持している側方隔壁は、絶縁材料から作られている。従って、回路遮断器１０の様々な冷却要素が、当該冷却要素を内蔵している基礎構造体に対して電気的に絶縁されている。

回路遮断器１０のケーシングの壁を囲んでいる蒸発器１１は、回路遮断器のケーシングの壁の表面に設けられているリザーバに置換可能なこと、又は複数のリザーバ部分を備えていることに留意すべきである。

図２では、コンデンサ２１は、自然対流によって冷却される。

図３は、筐体２０の外側に設けられている側方換気手段２６、より具体的には側壁２２に面している側方換気手段２６を除いて、図２に表わす装置と類似している装置を表わす。従って、コンデンサ２１は、自然対流ではなく、強制対流によって冷却される。

図４は、図２及び図３に表わす装置の長手方向断面図である。図４は、絶縁性支持部１８上に配設されていると共にシース１５に内蔵されている回路遮断器１０を表わす。回路遮断器１０は、中電圧下において電気を管理及び伝送するための一連のスイッチギアの一部分を形成している。回路遮断器１０は、蒸発器１１によって包囲されていることによって、本発明における冷却システムから恩恵を受けている。図４は、シース１５のルーフの絶縁性を有している中央部分１７上に配設されているコンデンサ２１内でそれぞれ終端している、複数の配管１４を表わす。矢印は、右端及び左端を通じて流入し筐体２０の頂部分を通じて流出する、空気の長手方向及び水平方向の流れを表わす。

本発明における装置の利点は、当該装置がエネルギを消費しないこと、及び、当該装置を開発及び製造するために、絶縁性を有している冷却システムを設計する必要が無いので、このような設備を開発する際に時間を節約可能なことである。

１ 冷却装置
３ 蒸発器
４ 凝縮装置
５ 熱伝達流体
７ 絶縁性スリーブ
８ 保護シース
９ スリーブ
１０ 回路遮断器
１１ 蒸発器
１２ 通電集合体
１４ 配管
１５ シース
１６ ルーフ
１７ 中央部分
１８ 絶縁性支持部
１９ 側方部分
２０ 筐体
２１ コンデンサ
２２ 側壁
２４ 側方隔壁
２５ 頂部空間
２６ 側方換気手段

Claims (4)

1. シース（１５）の内側に配設されている中電圧スイッチギアを冷却するための冷却装置であって、
   相転移させるための熱伝達流体を利用することによって動作し、且つ、前記中電圧スイッチギア（１０）のケーシングを囲んで配設されている蒸発器（１１）と、
   前記シース（１５）の上方に配設されているコンデンサ（２１）と、
   通電集合体の頂部を囲んでいる筐体（２０）と、
   を備えている前記冷却装置において、
   前記蒸発器（１１）と前記コンデンサ（２１）とが、前記中電圧スイッチギアと電気的に接触しており、
   絶縁性を有している部品が、前記シース（１５）のルーフ（１６）と前記筐体（２０）とに対して前記コンデンサ（１０）を絶縁するために設けられていることを特徴とする冷却装置。
2. 前記絶縁性を有している部品が、前記シース（１５）の前記ルーフ（１６）に対して前記コンデンサ（２１）を絶縁するために、前記シース（１５）の前記ルーフ（１６）の中央部分（１７）を含んでおり、
   前記コンデンサ（２１）が、前記シース（１５）上に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記冷却装置が、側方から前記筐体（２０）の前記コンデンサ（２１）に到達するように空気流を導くために、側方隔壁（２４）を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置。
4. 前記冷却装置が、前記筐体（２０）の外側に配設されていると共に前記筐体（２０）の側壁（２２）に面している、側方換気手段（２６）を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。

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