JPH03289357A - サイリスタバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、空気絶縁水冷式のサイリスタバルブに係り、
特に、その絶縁方法に改良を施したサイリスタバルブに
関するものである。

（従来の技術） 大容量、長距離送電及び異周波連系等、系統運用上の多
くのメリットを有する直流送電が多方面で使用されてい
る。現在、国内においては、一部地域において、系統を
連系する２５０ｋｖ直流送電が実施されており、この直
流送電は今後、大容量、高電圧化することが望まれてい
る。

この様な直流送電における交直変換所では、交流電圧の
系統から入力した交流出力を、変換器用変圧器、サイリ
スタバルブ（交直変換器）を通して直流電圧に変換し、
送電している。このサイリスクバルブは、前記の様に交
流電圧を直流電圧に、あるいは、直流電圧を交流電圧に
変換するもので、その運転実績、保守、点検作業の容易
さから、空気絶縁方式のものが多用されており、通常バ
ルブポールと称される建屋内に収納されている。この様
なサイリスクバルブの構成を第４図に示した。

即ち、サイリスタバルブは、サイリスタ素子、抵抗、コ
ンデンサ等の電気部品をある単位収納したサイリスタモ
ジュール２，４．５を電気的に直列に接続し、積層して
構成されている。また、前記サイリスタモジュール２．
４．５は、絶縁支柱３によって支持、固定されている。

さらに、サイリスタバルブの最上部には、電界緩和用シ
ールド１が、一方、最下部には架台６が配設されている
。

また、前記サイリスタモジュール内の電気部品構成の配
置例を第５図に示した。即ち、９はサージブロッキング
用コイル、１６はサイリスタ素子、１７はサイリスタ冷
却用フィン、１８はサイリスクスタック支え、１９は電
圧分担用コンデンサ、２０はモジュールフレームを示し
ている。この場合、電圧分担用コンデンサ１９はそれぞ
れ電位差があり、個々に所定の絶縁距離を採る必要があ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した様なサイリスタバルブには、以
下に述べる様な解決すべき課題があった。

即ち、上述した様なサイリスタバルブは、高電圧、大容
量化が進むにつれて、各サイリスタモジュール間の絶縁
距離が増大し、あるいは、サイリスタモジュール内部素
子間の絶縁距離が増大するため、サイリスタバルブが大
形化するといった欠点があった。

また、従来の空気絶縁方式のサイリスタバルブは空気だ
けで絶縁するものであり、その絶縁耐力に応した絶縁距
離を採った場合、大きな絶縁距離を必要としていた。つ
まり、空気は電界Ｅ＝３ｋｖ　／　ｍ　ｍで破壊するた
め、これ以下になるギャップ長にする必要がある。例え
ば、平坦部と平坦部が対向する部分にＤＣ＝５０ｋＶが
印加されると、絶縁距離は５０　ｋ　ｖ／　３　（ｋ　
ｖ／ｍｍ）　＝　１７ｍｍ以−ににしなければならない
。実際には絶縁裕度を考慮するので、絶縁距離りは３０
〜４０　ｍ　ｍ程度になる。さらに、突起部においては
、突起部の電界が大きくなるので、前記の絶縁距離りの
３〜４倍採る必要がある。この様に空気絶縁方式のサイ
リスタバルブにおいては、絶縁耐力の弱い空気ギャップ
の絶縁強度でバルブ全体の大きさが決定されることから
、縮小化に限界があった。

さらに、空気絶縁方式のサイリスタバルブの場合、その
構成要素であるサイリスタ素子、抵抗等の発熱が大きい
ため、その冷却手段として水冷式を採用し、強制的に冷
却水を循環させて冷却を行っている。そのため、冷却水
供給用のパイプの継目からの漏水の危険性、漏水した水
が絶縁物に付着することによる絶縁低下、絶縁」二の不
具合等が懸念されていた。

本発明は、−［述した様な従来技術の欠点を解消するた
めに提案されたもので、その目的は、サイリスタモジュ
ール上下間及びサイリスタモジュール内の構成部品間の
絶縁距離を大幅に短縮することにより、装置の縮小化を
可能としたサイリスタバルブを提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、数個のサイリスタ素子と複数の電気部品を直
列に接続して一単位のサイリスタモジュールとし、この
サイリスタモジュールを多数積重ねて成るサイリスタバ
ルブにおいて、前記サイリスタモジュールの少なくとも
一部に、半固体絶縁材料を充填したことを特徴とするも
のである。

（作用） 本発明のサイリスタバルブは、絶縁強度の高い半固体絶
縁材料をサイリスタモジュールの少なくとも一部に充填
することによって、サイリスタモジュール内部の素子間
及びサイリスタモジュール上下間の絶縁距離を、大幅に
縮小することができる。

（実施例） 以下、本発明のサイリスタバルブの一実施例を第１図に
基づいて具体的に説明する。なお、第４図及び第５図に
示した従来型と同一の部材には同一の符号を付して、説
明は省略する。

本実施例においては、第１図に示した様に、支え７によ
って絶縁支社３に固定されたサイリスクモジュール２１
ａ、２１ｂの内部に、半固体絶縁材料２２が充填されて
いる。この半固体絶縁材料２２としては、例えばシリコ
ンゲルを用いることかできる。

なお、シリコンゲルとは、液状のシリコンオイルを付加
反応によって従来のシリコンエラストマーの１１５〜１
／１０の低架橋密度で硬化させた寒天状の材料であり、
特に、電気的、熱的に優れている。以下にその一般特性
を簡単に示した。

外観＝無色透明 比重＝０．９７ 絶縁破壊の強さ一インパルス約１５０ｋｖ／ｍｍ誘電率
−３，０ 体積抵抗率＝１．５Ｘ１０１５Ω−ｃｍまた、一般に、
シリコンゲルは、減圧下で含侵することにより脱泡され
、例えば、第１図に示すサイリスタ素子１０の周囲に、
いわゆるボイドの無い絶縁層を作ることができる。

この様な構成を有する本実施例のサイリスタバルブにお
いては、サイリスタモジュール内部に半固体絶縁材料２
２を充填することにより、サイリスタモジュール上下間
及びサイリスタモジュール内部の絶縁が強化される。例
えば、半固体絶縁材料としてシリコンゲルを用いた場合
、前述した様に、絶縁破壊の強さＥ＝１５０ｋｖ／ｍｍ
もあり、空気の絶縁破壊の強さＥ＝３ｋｖ／ｍｍに比べ
約５０倍の絶縁耐力を有する。この効果は、サイリスタ
モジュール内にシリコンゲルを充填した場合にも期待で
き、例えば、サイリスタモジュール上下間（２１ａ、２
１ｂ間）の絶縁距離も最大１１５０に縮小できる。しか
し、実際には、絶縁支柱３の沿面で絶縁距離が決定され
ている場合もあるので、若干の空気ギャップとシリコン
ゲルとの複合絶縁構成になる。もちろん、この様な構成
においても、サイリスタモジュール上下間電圧に対する
絶縁はシリコンゲルで賄うので、空気ギャップ２３を従
来に比べ、大幅に縮小することができる。

また、同様に、サイリスタモジュール内部においても、
絶縁距離の縮小化が期待できる。さらに、シリコンゲル
は無色透明であることから、サイリスタモジュール内部
の点検が可能であり、異常の有無を発見するのも容易な
ものとなる。

この様に、本実施例によれば、サイリスタモジュール上
下間及びサイリスタモジュール内部の絶縁距離を著しく
縮小でき、これにより、サイリスタバルブ全体を縮小化
することが可能になる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、第２図に示した様に、サイリスタモジュール内に配
設される電圧分担用コンデンサ１９の周囲に、シリコン
ゲル２４を充填して絶縁しても良い。この場合、各コン
デンサ１９間の絶縁距離を縮小できるため、従来のコン
デンサの占めているスペース２５（破線で示す部分）に
比べて、その設置スペースを半減することができる。こ
の様に、各電気部品毎にゲル絶縁を施しても、絶縁距離
を大幅に縮小することができる。

また、第３図に示した様に、サイリスタ素子１６の冷却
系統にも本発明を適用することができる。

即ち、この冷却系統においては、冷却水は絶縁パイプ３
０からサイリスタ冷却用フィン１７に流入し、各フィン
間をパイプ３１を通って流れ、パイプ３２を通して次の
部品に流れる。ここにおいて、冷却水はある程度圧力を
加えて送られている。従って、絶縁パイプ３０，３１．
３２には内圧が加わり、例えば、フィン１７との接合部
の接合金具３３に締付は不良があれば、水漏れが発生す
る。

この様な状態で、水が激しく飛び散った場合には、第１
図に示した絶縁支柱３にも水がかかり、耐圧低下を招く
ことが考えられる。また、漏水によりパイプ内の水がな
くなり、パイプ自身が熱で絶縁的ダメージを受ける場合
が考えられるが、本発明を適用することによって、サイ
リスタ素子群の周囲に半固体絶縁材料２２を充填してゲ
ル絶縁することにより、前記の様な絶縁パイプからの漏
水、水の飛散等を防止できる。

［発明の効果］ 以上説門した様に、本発明によれば、サイリスタモジュ
ールの少なくとも一部に、半固体絶縁材？）を充填する
ことによって、サイリスタモジュール上下間及びサイリ
スタモジュール内の構成部品間の絶縁距離を大幅に短縮
し、装置の縮小化を可能としたサイリスクバルブを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサイリスタバルブの一実施例を示す断
面図、第２図及び第３図は本発明の他の実施例を示す断
面図、第４図は従来のサイリスタバルブを示す側面図、
第５図は従来のサイリスタモジュールを示す断面図であ
る。 １・・・電界緩和用シールド、２．４．５・・・サイリ
スタモジュール、３・・・絶縁支柱、６・・・架台、７
・・・支え、９・・・サージブロッキング用コイル、１
０・・・サイリスタ素子、１６・・・サイリスタ素子、
１７・・・サイリスタ冷却用フィン、１８・・・サイリ
スクスタック支え、１つ・・・電圧分担用コンデンサ、
２０・・・モジュールフレーム、２１・・・サイリスタ
モジュール、２２・・・半固体絶縁材料、２３・・・空
気ギャップ、２４・・・半固体絶縁材料、２５・・・従
来のコンデンサ設置スペース、３０・・・絶縁パイプ、
３１．３２・・・絶縁パイプ、３３・・・接合金具。 第 図 第 ４ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 数個のサイリスタ素子と複数の電気部品を直列に接続し
   て一単位のサイリスタモジュールとし、このサイリスタ
   モジュールを多数積重ねて成るサイリスタバルブにおい
   て、 前記サイリスタモジュールの少なくとも一部に、半固体
   絶縁材料を充填したことを特徴とするサイリスタバルブ
   。