JP6290435B2 - 高電圧半導体バルブのための接地システム - Google Patents

Description

本発明は、高電圧半導体バルブのための接地システムに関する。

高電圧半導体バルブが天井からぶら下がるように配置され得るバルブホールでは、定期的な保守及び／又は調整が必要であり得る。バルブに電圧が印加されたときに、作業員がバルブホール内に居てはならない。保守などの何らかの目的で、作業員がバルブホール内に入ることを可能にするために、バルブへの電圧の印加が解除されることが必要となる。作業員が安全な状態でバルブホールに入らなければならない場合に、材料を絶縁することにおいて、残留コンデンサ電荷又は静電荷から生じたサージ電流の一撃又はコロナ放電などのバルブからの放電を避けるために、バルブは地面に接続されることが必要である。それらは、バルブホール内に居る作業員に危害を加える可能性があるからである。部分的な放電及び／又はフラッシュオーバーの危険性を最小化するために、いわゆるコロナシールドが既存のバルブに使用されて、電界をより低くする。シールドは、バルブの外側表面の周りに設置される。バルブへの電圧の印加が解除されたときにも、放電及び自然発生的な放電が生じ得る。コロナ放電は、高ストレスのバルブ付近に発生する持続的な部分放電である。コロナ放電は、とりわけ、雰囲気内の湿度及び密度、電圧レベル、及び近くの物体との距離に依存する。

バルブホールが開放され、保守作業員及び一般の人間がアクセス可能となったときに、したがって、バルブへの電圧の印加が解除されたときに、バルブの接地を提供することが知られている。接地が用いられて、例えば、コンデンサからのシステム又は配置における残留電荷が放電されることを保証する。そのような接地目的で、オペレータは、バルブホールに入り、手動で接地接点を設置しなければならない。そのような接地接点は、先ず、正しい位置に移動され、その後、バルブホールフロア内のプラグ又はソケットに接続され、それから、バルブとの電気的な接触を確立するために延伸されなければならない。接地接点は、正しい位置に移動され、プラグに接続され、バルブと電気的に接続するために延伸されなければならないので、これらのステップは、実際の接地接点に近い又は少なくともバルブホール内に居るオペレータによって実施されなければならない。コンデンサ内の残留電荷又は自然発生的な放電が、これらのステップの間に生じ、オペレータに危害を加え得る。更に、人間の作業が含まれる場合には常にそうであるように、そのような接地動作の間の手動のステップが、故障又は間違いの潜在的な危険性を高める。また、バルブホール内には複数のバルブが存在する。更に、上述の手動のステップは、時間がかかり、したがって費用がかかる。

したがって、高電圧半導体バルブのための改良された接地システムを提供することが、本発明の目的である。

この目的は、高電圧バルブユニット、高電圧バルブユニットの周りに少なくとも部分的に配置された外部電気遮蔽構造体、及び接地システムを備えた、高電圧バルブ構成によって達成される。接地システムは、後退位置から延伸位置へ移動可能なように、遠隔地からの操作で延伸するように構成された延伸可能接地装置を備え、延伸可能接地装置は、後退位置から延伸された場合に、外部電気遮蔽構造体との電気的な接続を確立する。

延伸可能接地機構が、遠隔地からの操作で自動的に延伸可能であり得る。したがって、それは、遠隔地からの操作で制御可能であり得る。遠隔地は、バルブホールの外側でさえあり得る。

有利なことに、高電圧バルブ構成は、複数のガイド要素を備え、それらは、電気遮蔽構造体と電気的に接続され、それによって、延伸可能接地装置は、延伸位置にある場合に、ガイド要素のうちの少なくとも幾つかとの電気的な接続を確立するように構成される。本発明の接地システムは、信頼可能で、安全で、経済的であるという利点を有する。

ガイド要素又は前記ガイド要素の少なくとも表面は、導電性材料から作られている。

バルブ毎に設置された２以上の延伸可能接地装置が存在し得る。遮蔽構造体は、バルブの下部表面及び４つの側部表面を保護し、それは、バルブ毎に４つの延伸可能接地装置をもたらし、各側部表面に対して１つずつが配置される。

代替的に、全体の遮蔽構造体及び全てのその要素が電気的に相互接続されることが可能であり、それによって、バルブ毎に単一の接地システムで十分である。

一実施形態では、延伸可能接地装置が、後退位置から延伸位置へ垂直方向下向きに延伸し、延伸位置から後退位置へ垂直方向上向きに後退するように、取り付けられるように構成され得る。これは、電力が完全に切断され又は停電となるまれな場合に、更なる安全性をもたらし得る。そのような場合に、延伸可能接地装置のドライブなどは、もはや働かず、したがって、重力が用いられて、延伸可能接地装置を適所に配置し、したがって、電気遮蔽構造体を接地し得る。

延伸可能接地装置は、構造体の天井に取り付けられるように構成され得る。バルブは、通常、天井からぶら下がるようにも取り付けられるので、これは、取り付け及び設置を単純化する。代替的に、接地システム及び延伸可能接地装置は、バルブが、接地システムと共にパッケージとして設置され得るように、バルブの搬送構造体に接続されるように構成され得る。

好ましくは、ガイド要素のうちの少なくとも幾つかが漏斗形状である。これは、後退位置から延伸位置への延伸動作の間における、延伸可能接地装置の移動を円滑にする。更に、それは、電気遮蔽構造体の各部分又は要素が、ガイド要素を介して、延伸可能接地システムと電気的に接続されることを保証する。

一実施形態では、ガイド要素のうちの少なくとも幾つかが、両端において漏斗形状であり、したがって、中間よりも上端及び下端においてより広がっている。この形状は、延伸位置から後退位置への後退又は撤退動作の間に、延伸可能接地装置の移動を円滑にするだろう。

一実施形態では、延伸可能接地装置が、その自由端においてサージ電流制限抵抗器を備え得る。延伸可能接地装置の自由端は、ＨＶＤＣ（高電圧直流）バルブ構成がぶら下がっている場合に、構造体の天井とは反対側の端であり、したがって、構造体のフロアに向けられた端である。

延伸可能接地システムの自由端においてサージ電流制限抵抗器を配置することは、サージ電流制限抵抗器が、常に、最初に、ガイド要素に接触し、したがって、電気遮蔽構造体の電気シールドに接触する、延伸可能接地装置の第１の要素であることを保証する。これは、接地プロセス及びシークエンスの間に、幾らかの残留コンデンサエネルギーが抵抗器によって消費されることを保証する。

延伸可能接地装置は、低い抵抗の電線及びウインチを備え、低い抵抗の電線がウインチで巻き取られ、前記ウインチは、後退位置から延伸位置へ低い抵抗の電線を移動させ、及びそれを戻すように構成される。

ウインチと併せて低い抵抗の電線を使用することは、ウインチが容易に遠隔制御され、電線が非常に低い電気抵抗を有し、それによって、幾らかの放電電流の経路が与えられるという利点を有する。なぜなら、それは、最も容易な抵抗、したがって低い抵抗の電線のやり方に従うからである。

更に、低い抵抗の電線は、取り扱うことが容易であり、ガイド要素によってガイドすることが容易である。

低い抵抗の電線は、その自由端においてサージ電流制限抵抗器を備え得る。

サージ電流制限抵抗器は、電荷が放電され得ることを保証する。好ましくは、サージ電流制限抵抗器が、低い抵抗の電線の自由端に配置される。

サージ電流制限抵抗器は、それが、ガイド要素の中及び外へ容易にグライド（ｇｌｉｄｅ）されるように、形作られ得る。

有利なことに、ウインチはドライブに接続され、ドライブは、ウインチの遠隔制御を可能にするように構成され得る。

例えば、遠隔制御又は別のインターフェースを使用することによって、オペレータが、遠隔地からの操作で、ウインチしたがって延伸可能接地装置を延伸及び後退させることができるように、ドライブが受信機及び送信機を備え得る。

高電圧バルブユニットは、少なくとも２つのバルブ層を備えた、ぶら下がり半導体高電圧バルブ構造体であり得る。

一実施形態では、電気遮蔽構造体が、高電圧バルブユニットのバルブ層の周りに配置された複数のコロナシールドを備え得る。

各コロナシールドは、延伸可能接地装置が延伸された場合に、少なくとも１つの前記接地装置と電気的に接触する。コロナシールドが、互いに電気的に相互接続されない場合に、複数の延伸可能接地システムが使用されて、全てのコロナシールドを接地し得る。

一実施形態では、各バルブ層が露出された表面を備え、それによって、各コロナシールドが１つの露出された表面に割り当てられ、ガイド要素が各コロナシールドに割り当てられ、それによって、低い抵抗の電線が、ガイド要素からガイド要素へ、ジグザグのパターンでガイド要素によってガイドされる。電気シールドに割り当てられたガイド要素は、ガイド要素のペアであり得る。

したがって、垂直方向において見られるように、第１のバルブ層に割り当てられたガイド要素の第１のセットは、連続したバルブ層に割り当てられた連続したガイド要素を考慮してわずかに水平にシフトされ、それによって、ジグザグのパターンが達成され且つ確立され、それによって、各電気シールドが接地される。

漏斗形状のガイド要素を使用する代わりに、延伸された場合に磁気を有する低い抵抗の電線と相互作用するように構成された磁気要素を使用することも可能である。そのような磁気ガイド要素は、物理的に、したがって電気的に、磁気を有するように設計された低い抵抗の電線と接触し得る。

特別な磁気接触部分が低い抵抗の電線に設置され、電線が磁気ガイド要素と接触することを保証する。

全体として、特許請求の範囲で使用されるすべての用語は、本明細書において明示的に規定されない限り、当技術分野における通常の意味にしたがって解釈されるものとする。明確に規定されない限り、「１つの／その素子、装置、構成要素、システム、ユニット、部分など」は、当該素子、装置、構成要素、システム、ユニット、部分などの少なくとも１つの例を指すものとして広義に解釈される。

今度は、下記の添付図面を例示として参照して、本発明が説明される。

電気シールドを備えることが知られている、ぶら下がりバルブの側面図を概略的に示す。 上から見下ろした図１のバルブを示す。 本発明による、接地システムを備えた高電圧半導体バルブ構成を概略的に示す。 図３と類似した一実施形態を概略的に示す。

以下、本発明の幾つかの実施形態が示された添付図面を参照しつつ、本発明がより完全に説明される。しかしながら、本発明は多くの異なる形態で実施されることができ、本明細書で説明される実装に限定されるものと解釈されるべきではなく、これらの実施形態はむしろ、本開示が包括的で完全となるように例示目的で提供されており、当業者に本開示の範囲を十分に伝える。類似の番号は、全体を通して類似の要素を指す。

今度は図面を参照して、本発明がより詳細に説明される。図１及び図２は、高電圧直流（ＨＶＤＣ）バルブユニット１’、外部電気遮蔽構造体６’、及びＨＶＤＣバルブユニット１’を搬送する宙吊り絶縁体８’を備えた、高電圧バルブ構成を示している。ＨＶＤＣバルブユニットは、複数のバルブ層１０’を備える。

図１では、ＨＶＤＣバルブユニット１’が、４つのバルブ層１０’を備えるように示されている。バルブ層１０’は、構造体の天井２８’からぶら下がるように設置され、それらは、宙吊り絶縁体８’を介して天井に固定されている。前記宙吊り絶縁体８’は、その間でバルブ層１０’を相互に連結するようにも構成されている。

遮蔽構造体６’は、コロナシールド１６’などの複数の電気シールド１６’を備える。電界強度が許容レベルに制限されるように、電気シールド１６’は、バルブ層１０’の露出された表面３８’を覆うように配置される。図１及び図２で示されるＨＶＤＣバルブユニット１’は、全部で５つの露出された表面３８’を有する側面、すなわち、４つの側部表面、及び天井２８’から離れるように向けられた１つの下部表面を備える。

各側面、したがって、各露出された表面、及び各ＨＶＤＣ層１０は、電気シールド１６’を備え得る。電気シールド１６’は、電気的に又は別の方法で、互いに相互接続されていない。電気シールド１６’の間には、ギャップが存在する。図では示されていないが、天井２８’に向き合う上部表面も、電気シールドを備え得る。

図２で示されるように、バルブ層１０’は、少なくとも１、２、又はそれより多い数のバルブモジュール１１を備え得る。バルブモジュール又はユニット１１は、水平方向に電気的に相互接続されているかもしれないし、又はされていないかもしれない。今度は、図３及び図４を参照すると、それらは、本発明の実施形態を示しており、高電圧直流半導体バルブ構成１は、電気遮蔽構造体６、したがって遮蔽構造体の電気シールド１６又はコロナシールドを接地するように構成された接地システム４を備える。

接地システム４は、延伸可能接地装置１２、及びガイド構成の部分であるガイド要素１４を備える。延伸可能接地装置１２は、低い抵抗の電線２０、ドライブ２２に連結されたウインチ２６を備える。ウインチ２６は、構造体の天井２８に取り付けられている。

ドライブ２２は、遠くから遠隔制御されるように構成され、それによって、コロナシールドが適正に接地される前に、作業員がバルブホールの中へ足を踏み入れる必要がない。ドライブ２２は、遠隔に配置されたコンピュータ又は別の遠隔インターフェースを介して容易に操縦され得る、電気駆動装置２２などであり得る。低い抵抗の電線２０は、ウインチ２６を介して、天井２８内の接地インターフェースに接続され得る。ウインチ２６の遠隔制御は、無線又は有線接続のいずれかによって行われる。

ガイド要素構成及びガイド要素１４は、電気遮蔽構造体６に電気的に接続されるように構成される。各電気シールド１６又はコロナシールドは、ガイド要素１４に電気的に接続される。ガイド要素１４は導電性材料から作られ、又はそれらは導電性材料を用いて少なくとも部分的に覆われる。図３で示されるように、ガイド要素１４は、上端３４及び下端３６を有する。

ガイド要素１４は漏斗形状を有し、それらは、延伸可能接地装置１２をガイドするように構成され得る。これは、あるガイド要素１４の側部表面が、ガイド要素のペアの少なくとも一方の側部上で傾いていることを意味する。図３及び図４で示されるように、ガイド要素のペアは、一方の傾いた要素及び他方の垂直な要素を備え得る。しかしながら、延伸可能接地装置１２をガイドするために、２以上の傾いた表面を備えたガイド要素のペアを使用することは、本発明の範囲内に含まれる。ガイド要素のペアの両方のガイド要素１４は、対応する電気シールド１６に電気的に接続されている。

ガイド要素１４は、代替的に、２重の漏斗形状であり、図３の左側及び図４で示されるように、上端３４及び下端３６においてオープンであり、それによって、低い抵抗の電線２０及びサージ電流制限抵抗器２４が、混線したり又はガイド要素１４にブロックされたりすることなしに、容易に延伸され得る。

各バルブ層１０は、それに割り当てられた複数の電気シールド１６、例示的な一実施形態では、正方形状のＨＶＤＣバルブユニット２の各側部表面毎に１つで、合計４つの電気シールド１６を有し、最も低いバルブ層１０では、図４で示されるように、それに割り当てられた下部表面電気シールド１６”を更に有する。バルブ層１０の１つの電気シールド１６に割り当てられたガイド要素１４は、連続したバルブ層１０の電気シールドに割り当てられたガイド要素１４を考慮して水平方向にわずかにシフトされ、低い抵抗の電線２０が、延伸された位置Ｅまでのその経路において、各ガイド要素１４と、したがって各電気シールド１６との電気的接触を確立することを保証する。低い抵抗の電線２０は、図４で最もよく示されているように、ガイド要素１４が、水平にシフトされた結果として、ジグザグのパターンに従う。

図４で示されるように、ウインチ２６は、低い抵抗の電線２０を受け入れるように構成され、それによって、低い抵抗の電線２０は、後退された又は撤退した位置Ｗから延伸、したがって伸ばされ、及び延伸された位置Ｅから後退又は撤退し、したがって巻き上げられることが可能になる。低い抵抗の電線２０は、その自由端においてサージ電流制限抵抗器２４を備え得る。サージ電流制限抵抗器２４は、潜在的なサージ電流又は何らかの他の自然発生的な放電を消散させるように構成される。図３及び図４で示されるように、サージ電流制限抵抗器２４は、ガイド要素１４による低い抵抗の電線２０のガイドを容易にするために、特別に形作られる。図３及び図４で示されるように、好ましくは、サージ電流制限抵抗器２４は、矢のような形状又は２重の矢のような形状であるが、ガイド要素によるガイドを可能又は容易にする任意の他の形状が、本発明の範囲内で使用され且つその範囲内に含まれ得ることは明らかである。

図３及び図４で示される接地システム４は、４つの延伸可能接地装置１２を備え、高電圧直流半導体バルブユニット２の４つの側部表面のうちの１つ毎に各々が配置される。

高電圧直流バルブユニット２に対してただ１つの延伸可能接地装置１２を使用することは、本発明の範囲内に含まれる。しかしながら、そのような一実施形態では、電気遮蔽構造体の電気シールド１６が、そのとき、互いの間で電気的に相互接続されるべきである。

バルブ層１０及びＨＶＤＣバルブユニットのバルブモジュールは、例えば、水銀アークバルブ、サイリスタバルブ、又はトランジスタであり得る。

図１及び図２で説明されたように、バルブ層１０は、宙吊り絶縁体８によって天井に連結されるが、バルブ層１０は、バルブを搬送する（図示せぬ）足場などの範囲内に接続され且つ配置され得る。そのような一実施形態では、足場が、電気遮蔽構造体６、及び、したがって接地システム４を同様に搬送し得る。

接地システム４がいかにして電気遮蔽構造体６と相互作用し、延伸可能接地装置１２がいかにしてガイド要素１４と相互作用するかを示すことによって、本発明が今や説明された。しかしながら、サージ電流制限抵抗器２４及びその形状が、それぞれ、ＨＶＤＣバルブユニット２の１つの側部表面の各電気シールド１６との電気的な接触を確立し、したがって、低い抵抗の電線２０が、バルブユニット２の１つの側部表面及び／又は下部表面に割り当てられた各電気シールド１６、１６”と電気的に接触することを保証するやり方で、接地システム４内のガイド要素１４を避け、延伸可能接地装置１２を考慮して電気シールド１６を配置することは、可能である。電気シールド１６は、偏心して配置され、低い抵抗の電線２０が、後退位置Ｗから延伸位置Ｅまでのその経路上で、及び実際に位置Ｅにある場合に、バルブユニット２の１つの側部表面の各電気シールド１６との接触を確立することを保証する。

サージ電流制限抵抗器２４の代わりに、導電性材料から作られた通常の要素が使用され、低い抵抗の電線２０をガイドし、電線２０を真っ直ぐにするために何らかの重りを提供し、延伸可能接地装置１２及び低い抵抗の電線２０のそれぞれの延伸動作及び後退動作を容易にし得ることは、注意されるべきである。

サージ電流制限抵抗器２４が、延伸可能接地装置１２の自由端において配置される。サージ電流制限抵抗器２４は、延伸可能接地装置１２が、後退位置Ｗから延伸位置Ｅへ移動される場合に、最初に、ガイド要素１４、及び、したがって電気シールド１６との電気的な接触を確立する、延伸可能接地装置の第１の要素又は部分であるように構成される。

延伸可能接地装置１２は、ウインチ２６、ドライブ２２、及び電線２０によって説明され且つ示されてきた。後退位置Ｗから延伸位置Ｅへのそれらの経路及び延伸位置Ｅ内にある場合に、バルブユニット２の１つの側部表面に割り当てられた電気シールド１６との電気的な接触を確立するように構成された、延伸可能及び後退可能バネシステム、延伸可能及び後退可能足場構造体、又はただの延伸可能及び後退可能入れ子式構成などの、接地のために使用され得る任意の他の適切な延伸装置を使用することは、本発明の範囲内に含まれる。

接地システム４は、外部電気遮蔽構造体６のみを接地し、ＨＶＤＣバルブユニット２それ自体は接地しない。

宙吊り絶縁体８を有するぶら下がり高電圧バルブ構成１を使用する代わりに、構造体又はバルブホールのバルブホールフロア３０上に立つ高電圧バルブ構成１を設置することが可能である。そのような一実施形態では、延伸可能接地装置１２が、延伸され得る足場構造体、又はバルブホールフロア３０から天井２８に向かって延伸され得る入れ子式延伸可能装置などの、固定された延伸可能接地装置であり得る。そのような接地装置１２は、その自由端においてサージ電流制限抵抗器をも備え、この抵抗器が、最初に、ガイド要素１６との電気的な接触を確立する第１の要素であることを保証する。

本発明を、主として幾つかの実施形態を参照して上述した。しかしながら、当業者に容易に理解できるように、上記で開示されたものとは異なる他の実施形態もまた、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の範囲内で等しく可能である。

Claims (11)

1. 高電圧バルブユニット（２）、
   前記高電圧バルブユニット（２）の周りに少なくとも部分的に配置された、外部電気遮蔽構造体（６）、
   前記高電圧バルブユニットの側面に配置され後退位置（Ｗ）から延伸位置（Ｅ）まで垂直方向に遠隔操作で延伸されるように構成された延伸可能接地装置（１２）を備えた、接地システム（４）であって、前記延伸可能接地装置が、前記後退位置（Ｗ）から延伸されたときに前記外部電気遮蔽構造体（６）との電気的な接続を確立し、前記延伸可能接地装置（１２）が、構造体の天井（２８）に取り付けられるように構成された、接地システム、及び
   前記外部電気遮蔽構造体（６）に電気的に接続された複数のガイド要素（１４）であって、前記延伸可能接地装置（１２）が、前記延伸位置（Ｅ）にある場合に、前記ガイド要素（１４）のうちの少なくとも幾つかとの電気的な接続を確立するように構成された、複数のガイド要素を備える、高電圧バルブ構成（１）。
2. 前記延伸可能接地装置（１２）が、前記後退位置（Ｗ）から前記延伸位置（Ｅ）へ垂直方向下向き（Ａ）に延伸し、前記延伸位置（Ｅ）から前記後退位置へ垂直方向上向き（Ａ’）に後退するように、取り付けられるように構成される、請求項１に記載の高電圧バルブ構成。
3. 前記ガイド要素（１４）のうちの少なくとも幾つかが、漏斗形状である、請求項１又は２に記載の高電圧バルブ構成。
4. 前記ガイド要素（１４）のうちの少なくとも幾つかが、両端において漏斗形状であり、したがって、中間よりも上端（３４）及び下端（３６）において広がっている、請求項３に記載の高電圧バルブ構成。
5. 前記延伸可能接地装置（１２）が、前記延伸可能接地装置の自由端に配置されたサージ電流制限抵抗器（２４）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の高電圧バルブ構成。
6. 前記延伸可能接地装置（１２）が、低い抵抗の電線（２０）及びウインチ（２６）を備え、前記低い抵抗の電線（２０）が前記ウインチ（２６）で巻き取られ、前記ウインチが、前記後退位置（Ｗ）から前記延伸位置（Ｅ）へ、及びその逆へ前記低い抵抗の電線を移動させるように構成される、請求項５に記載の高電圧バルブ構成。
7. 前記低い抵抗の電線（２０）が、前記低い抵抗の電線の自由端に前記サージ電流制限抵抗器（２４）を備える、請求項６に記載の高電圧バルブ構成。
8. 前記ウインチ（２６）が、前記ウインチ（２６）の遠隔制御を可能にするように構成されたドライブ（２２）に連結されている、請求項６又は７に記載の高電圧バルブ構成。
9. 前記高電圧バルブユニット（２）が、少なくとも２つのバルブ層（１０）を備えた、ぶら下がり半導体高電圧バルブ構造体である、請求項６から８のいずれか一項に記載の高電圧バルブ構成。
10. 前記外部電気遮蔽構造体（６）が、前記高電圧バルブユニット（２）の前記バルブ層（１０）の周りに配置された、複数のコロナシールド（１６）を備える、請求項９に記載の高電圧バルブ構成。
11. 各バルブ層（１０）が露出された表面（３８）を備え、各コロナシールド（１６）が１つの露出された表面（３８）に割り当てられ、ガイド要素（１４）が各コロナシールド（１６）に割り当てられ、それによって、前記低い抵抗の電線（２０）が、ガイド要素（１４）から連続したガイド要素（１４’）へ、ジグザグのパターンで前記ガイド要素（１４）によってガイドされる、請求項１０に記載の高電圧バルブ構成。

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