(57)【要約】  この設備は、運転状態においてジュール熱を発生する電流用導体（２０）、冷却要素（３０，３１，３２）、及び監視デバイスを含んでいる。前記冷却要素は、凝縮可能な作業媒体、当該設備の電流用導体（２０）により加熱されることが可能な蒸発器、及び前記電流用導体の加熱効果から引き離された凝縮器（４）を有している。前記監視デバイスは、前記冷却要素（３０，３１，３２）のパラメータを検出するための少なくとも一つのセンサー（Ｓ３からＳ１１）、及びこのセンサーからの出力信号を受け取る評価ユニット（４０）を有している。前記評価ユニットの中で、前記センサーの出力信号が評価され、そして、前記冷却要素の状態および／または機能状態を表す信号が、そこで作り出される。この設備は、高い電流移送能力及び小さく維持された寸法とともに、その高い運転上の信頼性により特徴付けられる（図１）。
2008544738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気設備であって、当該設備の運転中にジュール熱を発生する電流用導体（２０）、及び冷却要素（３０，３１，３２）を備え、
この冷却要素は、凝縮可能な作業媒体（２）を含み、且つ、当該設備の電流用導体（２０）により加熱されることが可能な蒸発器（３）、及び、前記電流用導体の加熱効果（２０）から引き離された凝縮器（４）を有する、
電気設備において、
監視デバイスを有し、この監視デバイスは、
前記冷却要素のパラメータを検出するための少なくとも一つの第一のセンサー（Ｓ３からＳ１１）、及び、
第一のセンサーからの出力信号を受け取り、それらの出力信号を評価するため、且つ、前記冷却要素の状態および／または機能状態を表す信号を作り出すための評価ユニット（４０）を備えていること、
を特徴とする電気設備。
【請求項２】
下記特徴を有する請求項１に記載の電気設備：
前記第一のセンサーは、前記凝縮器（４）の温度および／または温度分布を検出するためのセンサー（Ｓ６，Ｓ６’，Ｓ７，Ｓ７’，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１）の形態であり、または、そのようなセンサーとして配置され、
または、前記冷却要素（３０，３１，３２）の中の作業媒体（２）の圧力を検出するためのセンサー（Ｓ８）として構成され、
または、前記冷却要素（３０，３１，３２）の中の作業媒体（２）の流れの挙動、特にスルー・フローの挙動を検出するためのセンサー（Ｓ１５）として構成されている。
【請求項３】
下記特徴を有する請求項２に記載の電気設備：
前記第一のセンサーは、温度センサー（Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１）の形態であって、前記冷却要素（３０，３１，３２）から離れて配置され、且つ、熱放射を検出するようにデザインされている。
【請求項４】
下記特徴を有する請求項３に記載の電気設備：
前記温度センサーは、サーマル・イメージング・カメラ（Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１）の形態である。
【請求項５】
下記特徴を有する請求項２に記載の電気設備：
密閉容器（１０）を備え、この密閉容器は、リバース電流をガイドするようにデザインされ、この密閉容器の上に、前記冷却要素（３０，３１）の、前記密閉容器（１０）の電位に保持された凝縮器（４）が配置されており、
前記温度センサー（Ｓ６，Ｓ６’，Ｓ７，Ｓ７’）は、熱電対の形態である。
【請求項６】
下記特徴を有する請求項５に記載の電気設備：
少なくとも二つの温度センサー（Ｓ６，Ｓ６’，Ｓ７，Ｓ７’）は、それぞれ熱電対の形態であって、前記冷却要素（３１）の上に設けられている。
【請求項７】
下記特徴を有する請求項２から６のいずれか１項に記載の電気設備：
前記第一のセンサーは、フロー・センサー（Ｓ５）の形態であって、前記作業媒体（２）のフローの光学的、磁気的または容量的な検出のためにデザインされている。
【請求項８】
下記特徴を有する請求項２から７のいずれか１項に記載の電気設備：
前記第一のセンサー（Ｓ４）は、部分放電を検出するようにデザインされている。
【請求項９】
下記特徴を有する請求項２から８のいずれか１項に記載の電気設備：
少なくとも二つの第一のセンサー（Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ８）が設けられ、これらの第一のセンサーは、前記冷却要素（３０，３１，３２）の異なるパラメータをそれぞれ検出する。
【請求項１０】
下記特徴を有する請求項１から９のいずれか１項に記載の電気設備：
少なくとも一つの第二のセンサー（Ｓ１からＳ３）が設けられ、この第二のセンサーは、前記設備の運転パラメータを検出するように配置され且つデザインされ、その出力は評価ユニット（４０）の演算ユニット（４１）に接続されている。
【請求項１１】
下記特徴を有する請求項１０に記載の電気設備：
前記第二のセンサーは、前記密閉容器（１０）と前記電流用導体（２０）の間の内部領域の中で支配的な空気温度、または、前記電流用導体（２０）の温度の非接触検出のためにデザインされ且つ配置されている。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載された設備をモニターするための方法であって、下記の特徴によって特徴付けられる方法：
前記冷却要素（３０，３１，３２）の少なくとも一つのパラメータが検出され；
この検出されたパラメータが、当該パラメータに対して予め定められた値（４２）と比較され；
それらの比較された値から、前記冷却要素の状態および／または機能状態を表す信号が形成され、その信号は、前記冷却要素（３０，３１，３２）の診断または早期診断のために送られることが可能であり、または、限界値（４３）を超えるとき、アラーム信号として出力される。
【請求項１３】
下記特徴を有する請求項１２に記載の方法：
前記パラメータに対する検出された値が、好ましくは、前記電流用導体（２０）の電流または温度などの、更に検出された設備の運転パラメータとの比較の前に調整され、
または、密閉型の設備の場合には、前記密閉容器（１０）と前記電流用導体（２０）の間の内部領域の中で支配的な空気温度との比較の前に調整される。
【請求項１４】
下記特徴を有する請求項１２または１３に記載の方法：
前記冷却要素のパラメータは、前記設備の運転中に検出される。
【請求項１５】
下記特徴を有する請求項１２に記載の方法：
前記冷却要素のパラメータは、前記設備が運転される前に、または、前記設備の検査の間に、検出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求項１の前提書き部分に基づく電気設備、及びこの設備を運転するための方法に係る。この設備は、当該設備の運転中にジュール熱を発生する電流用導体及び冷却要素を有している。この冷却要素は、当該設備の定格電流移送能力を増大させるために使用され、凝縮可能な作業媒体、及び当該設備の電流用導体により加熱されることが可能な蒸発器、及び前記電流用導体の加熱効果から引き離された凝縮器を含んでいる。
【０００２】
そのような設備は、一般的に、発電機の送出ラインの形態であって、発電所の発電機と高電圧の電気的システムに電流を送る変圧器の間の導電性の接続のために使用される。この接続は、密閉型であっても良く、その場合には、外部導体を含んでいて、この外部導体は、密閉容器を形成し、リバース電流をガイドするために使用される。しかしながら、この接続は、非密閉型であっても良く、その場合には、前記電流用導体が周囲の空気と熱的に直接的に接触する。
【背景技術】
【０００３】
上述のタイプの設備が、二つの先行する欧州特許出願 04 405 704.0 号（出願日：２００４年１１月１６日）、及び 04 405 751.1 号（出願日：２００４年１２月３日）の中に記載されている。この設備の場合には、発電機の送出ラインの中に組み込まれていて、発電機の電流を運ぶ電流用導体は、冷却要素の助けで、望ましい低い運転温度に維持される。冷却要素のそれぞれは、蒸発器と凝縮器を有している。蒸発器は、良好な熱的接触状態で、電流用導体の上に配置され、且つ液体の作業媒体を含んでいる。また、凝縮器は、冷却要素の形態に依存して、密閉容器の上に配置され、蒸発器または電流用導体から電気的に絶縁されるように、外部導体として働き、または、密閉容器の内側に配置され、その場合には、ガス・フローの助けで、対流により冷却される必要がある。
【０００４】
上述のタイプの非密閉型の設備が、先行する欧州特許出願 04 405 786.7 号（出願日：２００４年１２月２０日）の中に記載されている。この設備の場合には、電流用導体は、二つのコンタクト・ピース及び真空断路器の電気的な端子によって構成され、少なくとも一つの冷却要素の助けにより、低い運転温度に維持される。この冷却要素も、凝縮の原理に基づいて、同様に機能する。冷却要素、及び設けられることもある更なる冷却要素は、周囲の空気の直接的な影響に曝される。
【０００５】
更に、欧州特許出願公開 EP 0 395 314 A1 号は、エネルギー分配のための超伝導体システムを開示している。そのシステムの中で、電流は、超伝導体により、電源ユニットからサブ・システムへ伝送される。超伝導体システムの中での電流の伝送は、それ故に、損失無しで行われる、即ち、ジュール熱が発生することがない。これは、超伝導体の定義（臨界温度以下においての電気抵抗が突然に消失すること）に対応している。
【０００６】
この欧州特許出願公開 EP 0 395 314 A1 号は、周囲の環境の熱貯槽（heat reservoir）から超伝導体の寒冷貯槽（cold reservoir）へ伝送される熱が、極低温の液体により放散されると言うことを、単に開示しているに過ぎない。超伝導体は、熱的絶縁のための複数のシェルからなる被覆をも有していて、これは、超伝導体の全長に渡って、熱の伝送を抑制することが意図されている。更に、この超伝導体システムは、極低温液体を移送するための複雑なパイプライン回路を有していて、このパイプライン回路に、凝縮器を含む凝縮ユニットが接続されている。
【特許文献１】欧州特許出願第 04 405 704.0 号（出願日：２００４年１１月１６日）
【特許文献２】欧州特許出願第 04 405 751.1 号（出願日：２００４年１２月３日）
【特許文献３】欧州特許出願第 04 405 786.7 号（出願日：２００４年１２月２０日）
【特許文献４】欧州特許出願公開第 EP 0 395 314 A1 号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、特許請求項の中で規定されているように、冒頭に挙げたタイプの設備を提供する目的に基づいている。この設備は、高い電流移送能力及び小さく維持された寸法とともに、その高い運転上の信頼性により特徴付けられる。また、本発明の目的は、この設備を運転するための方法を規定することにもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に基づく設備は、監視デバイスを含み、この監視デバイスは、当該設備に設けられた冷却要素のパラメータを検出するための少なくとも一つのセンサー、及び、このセンサーからの出力信号を受け取って、出力信号を評価するため、且つ、前記冷却要素の状態および／または機能状態を表す信号を作り出すための評価ユニットを備えている。これらの手立ては、設備のオペレータが、冷却要素の状態および／または機能状態について、常に知っていることを意味している。それ故に、そのオペレータは、高い定格電流が運ばれているときであっても、当該設備を高い信頼性で運転することができる。
【０００９】
もし、凝縮器の温度および／または温度分布を検出するためのセンサーが、冷却要素の中の作業媒体の圧力を検出するためのセンサーの形態であり、またはそのようなセンサーとして構成され、または、冷却要素の中の作業媒体の流れの挙動、特にスルー・フローの挙動を検出するためのセンサーとして構成されている場合には、冷却要素の状態および／または機能状態が、ほとんど複雑になることなく、連続的にコントロールされることが可能になる。
【００１０】
冷却要素の、特にその凝縮器の、温度および／または温度分布の非接触検出は、もし、温度センサーが冷却要素から離れて配置され、熱放射を検出するようにデザインされている場合には、可能になる。温度センサーの非接触の配置の結果として、センサーを冷却要素から電気的に絶縁する必要が無くなる。それ故に、冷却要素の全ての部分が高電圧電位に維持されることが可能であり、それと同時に、センサーが接地電位に維持されることが可能である。
【００１１】
一般的に、この温度センサーは、フォトセル、パイロメータまたはボロメータの形態である。もし、温度の局所的分布が、冷却要素の中で、好ましくは凝縮器の中で、または設備の他の部分の中で、例えば電流用導体の一部の中で、検出されることが意図される場合には、温度センサーを、サーマル・イメージング・カメラとして、デザインすることが好ましい。熱分布を知ることは、例えば、凝縮器の機能状態の早期診断を可能にし、それにより、冷却要素の好ましくない過負荷を、早めに防止することが可能になる。
【００１２】
センサーが、冷却要素の中で生じている作業媒体のフローを光学的に、磁気的にまたは容量的に検出するようなフロー・センサーの形態であることが好ましい。このようにして、設備の運転中に凝縮器から蒸発器へ流れ戻る作業媒体の量が、決定されることが可能になり、その量から、冷却要素の状態および／または機能状態についての結論が引き出されることが可能になる。
【００１３】
もし、冷却要素が、インシュレータを有している場合には、これは、凝縮器を、接地電位に、または密閉容器の電位に、つなげることを可能にし、温度センサーは、熱電対の形態であることが可能である。その場合には、測定対象範囲での熱分布が、凝縮器の上に配置された二つまたはそれ以上の熱電対を備えた特にシンプルな手段を使用して、検出されることが可能である。同時に、その場合には、部分放電を検出するためのセンサーを設けることが推奨される。このセンサーは、誘電的に負荷を受ける冷却要素の電気的な性質をコントロールし、インシュレータ上の欠陥、及び冷却要素の内側に設けられ、誘電的に負荷を受けるガス部分の欠陥を、早期に特定する。
【００１４】
少なくとも二つのセンサー設けられると言う事実のために、本発明に基づく設備をモニタリングするときの冗長性の増大が、実現される。それらのセンサーは、それぞれ冷却要素の異なるパラメータ、例えば、冷却要素、特に凝縮器の温度および／または温度分布、冷却要素の内側の圧力、また場合によれば作業媒体のフローなどをも検出する。
【００１５】
設備の運転パラメータを検知するため、そして冷却要素の検出されたパラメータを用いてこのパラメータを調整するため、適切なやり方で配置された更なるセンサーが設けられ、その出力が、評価ユニットの演算ユニットに接続される。このセンサーは、一般的に、電流用導体の電流または温度を検出するようにデザインされ、そして、密閉型の設備の場合には、場合によれば、密閉容器と電流用導体の間の内部領域の中で支配的な空気の温度をも検出する。調整の結果として、冷却要素がまだ完全に機能しているか、部分的にのみ機能しているか、あるいは、最早全く機能していないかについて、早期に特定される。
【００１６】
この設備を運転するための本発明に基づく方法において、冷却要素の少なくとも一つのパラメータが検出され、この検出されたパラメータは、パラメータに対して予め定められた値と比較され、そして、その比較された値から、冷却要素の状態および／または機能状態を表す信号が作り出される。この信号は、冷却要素の診断または早期診断のために送られることが可能であり、または、限界値を超えるとき、アラーム信号として出力される。その結果として、設備の運転上における高い信頼性が実現される。
【００１７】
パラメータに対する検出された値は、先に挙げた設備の運転パラメータとの、比較の前に調整される。このマッチングの結果として、モニタリング装置が、設備の現在の運転上のパラメータに連続的に適合される。それ故に、設備の運転上の信頼性が、更に増大される。
【００１８】
冷却要素のパラメータは、一般的に、設備の運転中に検出され、それにより、設備の運転の間に、冷却要素上で起こる漏電が、発見され速やかに送信されることが可能である。しかしながら、冷却要素のパラメータは、設備の運転が実施される前であっても、または、設備の検査の間であっても、検出されることも可能である。それ故に、運転中における、設備の故障のリスクが更に減少される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下において、本発明の実施形態の例が、図面を参照しながら、より詳細に説明される。  
全ての図において、同じ参照符号は、機能的に同一の部分に関係している。図１の中に示された設備の部分は、発電機の多相送出ラインの一つの相の一部であって、接地された金属の密閉容器１０と、この密閉容器１０の中に保持された電流用導体２０と、冷却要素３０，３１及び３２と、信号ライン（図示せず）を介してセンサーＳ１からＳ１１の出力に接続された監視デバイス４０と、を含んでいる。
【００２０】
密閉容器１０は、この設備の運転中に発生するリバース電流を運ぶために使用され、管状のジャケット１１、管状のジャケット１２、及びプリズム状のハウジング１３を含んでいる。ジャケット１１は、発電機のハウジングに接続されることが可能であり、ジャケット１２は、変圧器のハウジング（同様に図示されていない）に接続されることが可能である。ハウジング１３は、電流用導体２０に対して平行に配向されたサイド・ウォール１４、及び電流用導体に対して垂直に配向された横断ウォール１５を備えている。それぞれの場合において、電流用導体２０を通過させるための一つの円形の開口が、横断ウォール１５の中に形成されている。管状のジャケット１１または１２の一方の端は、二つの横断ウォール１５の内の一つの、開口の境界を定める縁に固定されている。
【００２１】
電流用導体は、発電機の中で作り出された電流を移送するために使用され、その発電機は、典型的に１０から５０ｋＶまでの電圧で、典型的に１０から５０ｋＡまでの電流である。この電流用導体は、複数の部分２１から２５を有していて、その中の三つ、即ち２１，２２及び２３は、発電機の送出ラインに導入された発電機のサーキット・ブレーカＧの一部であり、その中の二つ、即ち２４及び２５は、発電機のサーキット・ブレーカと直列の発電機の送出ラインに組み込まれた断路器Ｔの一部である。図から分かるように、部分２１，２３及び２５は、それぞれ、冷却要素３０，３１及び３２の内の二つと、熱的な伝導性を有して接触している。
【００２２】
部分２１は、ハウジングを有し、このハウジングは、発電機のサーキット・ブレーカＧを、送出発電機ラインの、発電機につながる部分に、電気的に接続する目的に使用される。右側に隣接する部分２２は、発電機のサーキット・ブレーカＧのクエンチング・チャンバの形態であり、コンタクト装置を含んでいる。このコンタクト装置は、クエンチング・チャンバ・インシュレータ２２’により取り囲まれていて、それ故に見えない。このコンタクト装置は、定格電流コンタクト・システム、及びこれに対して平行に接続されたエロージョン・コンタクト・システムを備えている。クエンチング・チャンバの中に設けられたコンタクト・システムの開放及び閉鎖のための駆動力の伝送部は、発電機のサーキット・ブレーカの、クエンチング・チャンバに隣接するドライブ・ハウジング２３の中に配置されている。
【００２３】
右側でドライブ・ハウジング２３に隣接しているのは、電流用導体の部分２４であり、これは、可動断路器チューブの形態であって、断路器Ｔに対応している。この断路器チューブは、電流用導体の中で、明白な絶縁距離を作り出すために使用される。電流用導体の、右側で隣接する部分２５は、断路器ハウジングであり、この断路器ハウジングは、断路器チューブ２４及び摺動コンタクトを収容することを可能し、この摺動コンタクトは、断路器ハウジング２５と断路器チューブの間に配置されている。断路器ハウジング２５は、送出発電機ラインの、変圧器につなげられる部分に、電気的な伝導性を有して接続される。
【００２４】
冷却要素３０，３１及び３２は、それぞれ、ヒート・パイプの形態である。図２及び３は、冷却要素３１及び３２を拡大図で示している。それらは、それぞれ、ハーメチックに密閉されたボリュームを有し、このボリュームは、パイプ１により境界が定められ、その中に、ボリュームの中を循環することが可能な作業媒体２が収容されている。冷却要素３０から３２の場合には、作業媒体が、重力の効果の下で循環する。それ故に、パイプ１は、水平に対して角度を成して配置されている。
【００２５】
この場合に、蒸発器３は、パイプ１の下側の端に配置され、凝縮器４は、パイプの上側の端に配置される。蒸発器３は、金属で作られ、電流用導体２０（図１の中に示されている）に熱的に結合される。凝縮器４もまた、金属で作られる。凝縮器は、冷却用リブを有していて、それで、電流用導体２０の加熱効果が引き出される。
【００２６】
蒸発器から凝縮器まで伸びる毛管が、冷却要素３０から３２のパイプの中に配置されることが可能である。凝縮器４の中で凝縮された作業媒体は、その場合、毛管力により、凝縮器から蒸発器３へ戻される。毛管を備えた冷却要素が、その位置に対して無関係に、即ち、頂部に向けて、ボトムに向けて、または水平方法に、設備に組み込まれることが可能である。
【００２７】
冷却要素３０及び３１の場合には、凝縮器４は、一般的に、密閉容器１０の内側から引き出され、熱的な伝導性を有する状態で、ハウジング１３の側面および／または上面の上に配置される。蒸発器３または電流用導体２０と凝縮器４またはハウジング１３の間の電位差をブリッジするために、中空絶縁ボディ５が、ここに設けられている。この中空絶縁ボディは、絶縁距離を形成し、そして、図２の中に示されているように、好ましくは沿面経路を増大させるためのシールドを有している。
【００２８】
更に、図２の中に示された冷却要素３１は、ベロウズ６によって形成されるフレキシブルな領域を有していて、その結果、パイプ１の、ベロウズの両側に固定される部分は、互いに対して移動することが可能であり、それによって、例えば、振動の場合に発生することがあるような機械的応力が、吸収されることが可能であり、パイプ１の漏洩に至ることがない。
【００２９】
図２の中に示された冷却要素の中に示されているように、溜め７が、凝縮器４の領域の中に設けられ、この溜め７の容積は、パイプ１の内側の圧力が変化する場合に、可変である。作業媒体２とは別に、補助ガス８、例えば数百ミリバール（数百ヘクトパスカル）の分圧の空気も、ヒート・パイプの中に収容される。この補助ガスは、更に、低い温度の場合のように、作業媒体２の分圧が低い場合であっても、冷却要素３０，３１の良好な絶縁強度を確保する。
【００３０】
凝縮器４は、熱の放散を増大させるために、パイプ１（冷却要素３１）のみと相互作用をすることができるが、また二つのパイプ１（冷却要素３０）と相互作用をすることも可能である。冷却要素３０及び３１の場合のように、凝縮器を外側につなげる代わりに、凝縮器は、冷却要素３２の場合のように、密閉容器１０の内側に配置されても良い。そのような冷却要素が、図３の中に示されている。冷却要素３２は、電位差をブリッジしないので、この冷却要素は完全に金属で作られることが可能である。しかしながら、この冷却要素の凝縮器４は、密閉容器１０（図１）の中にガイドされるガス・フロー１６により冷却される必要がある。
【００３１】
運転中、電流用導体２０の中を運ばれ、発電機の中で作られる定格電流は、設備をかなりの程度、加熱する。設備の特に危険な部分、例えば電流用導体を支えるインシュレータは、限界温度、例えば、１０５℃を超えてはならないので、一定の定格電流（例えば、冷却無しの場合には１３ｋＡ）が運ばれることが可能である。蒸発器３の中で、作業媒体２が気化され、その過程で、熱が電流用導体２０から引き出される。
【００３２】
冷却されない設備と比べてかなり増大された定格電流にも拘わらず、電流用導体２０は、このようして、例えばアセトンまたはハイドロ・フルオロ・エーテル（hydrofluoroether）のような適切な作業媒体２を用いて、約９０℃の温度に維持されることが可能である。気化された作業媒体は、凝縮器４の中で凝縮熱の放出により凝縮され、そして重力のために、角度を付けてセットされたパイプ１を介して、再び蒸発器３の中に流れて戻る。
【００３３】
もし、冷却要素が、毛管を有している場合には、凝縮した作業媒体は、毛管力のために、恐らくは重力に逆らって、蒸発器へ送られる。急速な凝縮を更に実現するため、凝縮器４は、典型的には、最高で約７０°Ｃまで加熱されるべきである。冷却要素が、適切にデザインされ且つ設備の中に適切に分散されたために、定格電流が、それ故に、例えば２２ｋＡまで、予め定められた限界温度が超えられること無く、増大されることが可能である。しかしながら、これは、正確に機能する冷却要素３０から３２を使用したときに、可能になるだけであるので、設備のオペレータが常に冷却要素の状態および／または機能状態を知っていることが、設備の安全で且つ信頼性の高い運転のために大いに重要である。
【００３４】
設備の中にセンサーＳ１からＳ１１（図１）を分散させた結果として、冷却要素の３０から３２状態および／または機能状態並びに設備についての貴重な情報が、設備のオペレータに送られ。設備の運転パラメータは、センサー１からＳ３により検出され、そして冷却要素３０から３２の運転上のパラメータは、センサーＳ３から１１により検出される。
【００３５】
センサーＳ１は、設備の電流用導体２０の中を運ばれる電流を検出する。この電流の値は、電流生産者に照会されることも可能であり、運転上のパラメータとして、評価ユニット４０の中に直接的に入力される。ハウジング１３または密閉容器１０と電流用導体２０の間の密閉容器１０の空気で満たされた内側の空気の温度は、センサーＳ２により検出される。このセンサーＳ２は、熱電対の形態であっても良い。
【００３６】
電流用導体２０または電流用導体の部分の温度は、センサーＳ３により検出される。設備の運転中に、電流用導体２０が高電圧電位にあるので、このセンサーは、設備の高電圧を運ぶ部分から離れて配置され、且つ、熱放射を検出するようにデザインされている。このセンサーは、好ましくは、フォトセル、パイロメータ、ボロメータ、あるいは、サーマル・イメージング・カメラである。
【００３７】
センサーＳ４は、部分放電センサーの形態である。冷却要素３０及び３１の場合には、このセンサーの助けにより、中空絶縁ボディ５の絶縁性能、及びそれによって取り囲まれたボリュームの絶縁強度が、間接的にチェックされることが可能である。冷却要素３０及び３１の電気的な性質のこのコントロールは、設備の運転上の信頼性を増大させるために、大きな寄与をする。
【００３８】
センサーＳ５は、流れの挙動を測定するために使用され、特に、凝縮器４から蒸発器３へ流れ戻る液体の作業媒体２のスルー・フローの量を測定するために使用される。一般的に、このセンサーは、作業媒体の絶縁体的性質を使用して、容量的原理に基づいて機能するが、磁気的にまたは光学的に機能しても良い。
【００３９】
もし、このセンサーが光学的原理に基づいて機能する場合、流れ戻る作業媒体２は、パイプ１に設けられた気密性のウインドウ９を通して、ビデオ・カメラＫ、及び恐らくは、図３の中に示されているように設けられている光源Ｑの助けにより、観察されることが可能である。そして、実測データに基づいて、単位時間当たりに流れ戻る凝縮した作業媒体２の量、及び冷却要素の機能状態についての結論が、引き出されることが可能である。これは、図３の中に示された冷却要素３２、及び冷却要素３０及び３１の双方に、当てはまる。
【００４０】
図１の中に示されたセンサーＳ６及びＳ７は、二つの冷却要素３１内の一つの凝縮器４の中の温度分布を測定するために使用される。この凝縮器が接地電位にあるので、二つのセンサーは、それぞれ、熱電対の形態であっても良い。凝縮器４の中の温度分布を、大きな分解能で検知するため、図２に対応して、特にそれぞれ熱電対の形態である更なるセンサーＳ６’及びＳ７’が、使用されることも可能である。
【００４１】
凝縮器の機能状態は、凝縮器４の中の温度分布の知識から、容易に診断されることが可能である。その理由は、運転中に、境界レイヤ８’が、気化された作業媒体２と補助ガス８の間の冷却要素３１の凝縮器の上に形成されるからであり、この補助ガスは、気化された作業媒体によって、ボリューム７及び凝縮器４の上部右側の部分の中へ送り返されている。この境界レイヤの位置は、凝縮器４の機能状態のために、大きな重要性を有している。もし、一定の定格電流で、それが移動されたには、このことは、冷却要素３１に欠陥があること、例えば、漏洩があって、最早、その最大能力を発揮できないことを意味している。
【００４２】
漏洩が、冷却要素３１（図２）あるいは３２（図３）の内側の圧力を検出するセンサーＳ８により特定されることも可能である。
【００４３】
同じことが、それぞれサーマル・イメージング・カメラの形態であるところのセンサーＳ９からＳ１１に対しても、当てはまる。図１から分かるように、冷却要素３０に対応する凝縮器４の、ハウジング１３の外側に位置する表面の熱プロファイルが、サーマル・イメージング・カメラＳ１０を使用して、検出されることが可能である。
【００４４】
サーマル・イメージング・カメラが、移動可能に配置されることが可能であるので、ハウジング１３の外側に配置された他の全ての凝縮器３０及び３１の熱プロファイルが、サーマル・イメージング・カメラＳ１０を使用して、あるいは更なるサーマル・イメージング・カメラを使用して、検出されることが可能である。同じことが、ハウジング１３の内側に配置されたサーマル・イメージング・カメラＳ９にも当てはまり、このサーマル・イメージング・カメラの助けで、冷却要素３２の、ハウジング１３の内側に配置された凝縮器の熱プロファイルが、評価されることが可能である。可動のデザインとすると、このカメラは、例えば更なる凝縮器３２、電流用導体２０、またはこの導体の選択された部分２１から２５のような、設備の更なるコンポーネントの熱プロファイルを評価することも可能になる。しかしながら、これらの熱プロファイルは、サーマル・イメージング・カメラＳ１１により、評価されることも可能である。
【００４５】
本発明に基づく電気設備の、図４の中に示された実施形態において、密閉容器１０は、明らかに失われていて、電流用導体２０が、顕著に露出されている。それ故に、センサーＳ２は、最早必要ではない。原則として、冷却要素３０，３１，３２が、ここで、使用されることも可能であり、そして、図１の中に示された実施形態の例の中に記載されているように、センサーＳ３からＳ１１及び評価ユニット４０を含む監視デバイスによりコントロールされることが可能である。
【００４６】
コスト上の理由から、冷却要素３２が、この設備において、一般的に使用される。しかしながら、図に示されているように、冷却要素３０及び３１が使用されることも可能である。もし、センサーが、これらの冷却要素３０，３１の一つの近傍またはその上に、特に凝縮器４の上に、取り付けられる場合には、これらのセンサーからの出力信号の伝送は、電位の絶縁無しで、それ故に一般的にワイヤ・リンクの助けで、行われることが可能である。
【００４７】
簡潔性を確保するため、僅かな数の、特に代表的なセンサーのみが、図１及び４の中に示されている。原則として、全てのセンサーは、図２または図３の中に示されているように、冷却要素３０及び３１または３２のそれぞれの上に設けられることが可能である。しかしながら、例えばサーマル・イメージング・カメラＳ９からＳ１１のような、更なるセンサーが設けられることもまた可能である。
【００４８】
冷却要素へ複数のセンサーを割り当てた結果、冷却要素のモニタリングに関して冗長性が増大され、冷却要素の中の局所的な弱点が、直接的に特定されることが可能である。しかしながら、冷却要素の、または時によれば複数の冷却要素３０から３２の、そしてそれ故に設備の、状態および／または機能状態を確保するために、適切にデザインされた唯一つのセンサー、例えばサーマル・イメージング・カメラＳ１０で、原則として十分である。設備の全ての冷却要素の中にセンサーを分布させることにより、欠陥のある冷却要素が効果的に選択されることが可能である。
【００４９】
設備の運転が実施される前、例えば、それが組みまれたとき、または検査の後に、先ず最初に、例えば、特に凝縮器４の温度、凝縮器の温度分布、冷却要素の中の圧力、または作業媒体２の流れの挙動などのような、冷却要素の少なくとも一つのパラメータが検出される。これらの検出された値は、演算ユニット４１において、そのパラメータの予め定められた所望の値４２と、一般的に、数値的に比較される。冷却要素の状態および／または機能状態を表す信号が、このようにして決定された比較値から形成され、この信号は、診断または早期診断のために、表示装置４４の中に送られることが可能であり、または、限界値４３を超えるとき、アラーム信号として表示装置４４に出力され、それも、同様に演算ユニット４１の中に入力される。
【００５０】
パラメータに対して検出された値は、更に検出された運転上のパラメータとの比較の前に、調整されることが可能であり、例えば、主として、電流用導体２０により運ばれる定格電流、電流用導体の温度、または、密閉型の設備の場合には、密閉容器１０と電流用導体２０の間の内部領域の中で支配的な空気の温度などとの比較の前に、調整される。もし、例えば、定格電流が変わった場合には、変更された所望の値が、冷却要素の運転上のパラメータのために適用され、この変更された所望の値が、演算ユニット４１における調整の間に、考慮に入れられる。
【００５１】
この調整は、設備の運転の間、非常に重要である。その理由は、冷却要素において発生する漏電、例えばパイプ１中での漏洩などが、早期に、特定されることが可能であるからであり、即ち、冷却要素の内の一つが過負荷になる前に、低い定格電流での設備の運転中であっても、特定されることが可能であり、そして、欠陥のある冷却要素が故障する前に、それが取り除かれることが可能である。
【００５２】
しかしながら、設備が、最初に運転される前に、または再び運転が実施される前に、設備の冷却要素のパラメータの内の一つを検出することも可能である。それ故に、故障した冷却要素が、迅速に特定されて、容易に交換されることが可能である。それ故に、それに続く運転の間での冷却要素の故障のリスクが、更に減少される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明に基づく設備の第一の実施形態の一部分の平面図を概略図で示し、この図において、密閉容器の上側の部分がこの設備から取り除かれている。
【図２】図２は、図１に基づくセンサーによりモニターされる設備の冷却要素の二つの実施形態の内の一つの場合の拡大図を概略図で示す。
【図３】図３は、図１に基づくセンサーによりモニターされる設備の冷却要素の二つの実施形態の内の一つの場合の拡大図を概略図で示す。
【図４】図４は、本発明に基づく設備の、非密閉型の、第二の実施形態の一部分の平面図を概略図で示す。
【符号の説明】
【００５４】
１…パイプ、２…作業媒体、３…蒸発器、４…凝縮器、５…中空絶縁ボディ、６…ベロウズ、７…収集ボリューム、８…補助ガス、８’…境界レイヤ、９…ウインドウ、１０…密閉容器、１１，１２…管状のジャケット、１３…ハウジング、１４…サイド・ウォール、１５…横断ウォール、１６…冷却ガスのフロー、２０…電流用導体、２１…部分，接続ハウジング、２２…部分，クエンチング・チャンバ、２２’…クエンチング・チャンバ・ハウジング、２３…部分，ドライブ・ハウジング、２４…部分，断路器チューブ、２５…部分，断路器ハウジング、３０，３１，３２…冷却要素、４０…評価ユニット、４１…演算ユニット、４２…所望の値、４３…限界値、４４…表示装置、Ｓ１…センサー，電流検出、Ｓ２…センサー，熱電対、Ｓ３…センサー，熱放射検出器、Ｓ４…部分放電センサー、Ｓ５…センサー，フロー・センサー、Ｓ６，Ｓ６’，Ｓ７，Ｓ７’…温度センサー，熱電対、Ｓ８…圧力センサー、Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１…温度センサー，サーマル・イメージング・カメラ、Ｇ…発電機、Ｔ…断路器、Ｋ…ビデオ・カメラ、Ｑ…光源。
【図１】
2008544738.tif 000003
【図２】
2008544738.tif 000004
【図３】
2008544738.tif 000005
【図４】
2008544738.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月12日(2007.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気設備であって、当該設備の運転中にジュール熱を発生し且つ高電圧電位にある電流用導体（２０）、及び冷却要素（３０，３１，３２）を備え、
この冷却要素は、凝縮可能な作業媒体（２）を含み、ヒート・パイプの形態であって、且つ、当該設備の電流用導体（２０）により加熱されることが可能な蒸発器（３）、及び、前記電流用導体の加熱効果（２０）から引き離された凝縮器（４）を有し、且つ、この蒸発器（３）が前記電流用導体（２０）に熱的に接続されている、
電気設備において、
−  前記電流用導体（２０）が、前記冷却要素（３０，３１）と熱的な伝導性を有して接触していること、
−  前記冷却要素（３０，３１）は、前記凝縮器を接地電位または前記密閉容器の電位につなげるために、インシュレータを有していること、
−  監視デバイスを有し、この監視デバイスは、
前記冷却要素のパラメータを検出するための少なくとも一つの第一のセンサー（Ｓ３からＳ１１）、及び、
第一のセンサーからの出力信号を受け取り、それらの出力信号を評価するため、且つ、前記冷却要素の状態および／または機能状態を表す信号を作り出すための評価ユニット（４０）を備えていること、
を特徴とする電気設備。
【請求項２】
下記特徴を有する請求項１に記載の電気設備：
前記第一のセンサーは、前記凝縮器（４）の温度および／または温度分布を検出するためのセンサー（Ｓ６，Ｓ６’，Ｓ７，Ｓ７’，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１）の形態であり、または、そのようなセンサーとして配置され、
または、前記冷却要素（３０，３１）の中の作業媒体（２）の圧力を検出するためのセンサー（Ｓ８）として構成され、
または、前記冷却要素（３０，３１）の中の作業媒体（２）の流れの挙動、特にスルー・フローの挙動を検出するためのセンサー（Ｓ１５）として構成されている。
【請求項３】
下記特徴を有する請求項２に記載の電気設備：
前記第一のセンサーは、温度センサー（Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１）の形態であって、前記冷却要素（３０，３１）から離れて配置され、且つ、熱放射を検出するようにデザインされている。
【請求項４】
下記特徴を有する請求項３に記載の電気設備：
前記温度センサーは、サーマル・イメージング・カメラ（Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１）の形態である。
【請求項５】
下記特徴を有する請求項２に記載の電気設備：
密閉容器（１０）を備え、この密閉容器は、リバース電流をガイドするようにデザインされ、この密閉容器の上に、前記冷却要素（３０，３１）の、前記密閉容器（１０）の電位に保持された凝縮器（４）が配置されており、
前記温度センサー（Ｓ６，Ｓ６’，Ｓ７，Ｓ７’）は、熱電対の形態である。
【請求項６】
下記特徴を有する請求項５に記載の電気設備：
少なくとも二つの温度センサー（Ｓ６，Ｓ６’，Ｓ７，Ｓ７’）は、それぞれ熱電対の形態であって、前記冷却要素（３１）の上に設けられている。
【請求項７】
下記特徴を有する請求項２から６のいずれか１項に記載の電気設備：
前記第一のセンサーは、フロー・センサー（Ｓ５）の形態であって、前記作業媒体（２）のフローの光学的、磁気的または容量的な検出のためにデザインされている。
【請求項８】
下記特徴を有する請求項２から７のいずれか１項に記載の電気設備：
前記第一のセンサー（Ｓ４）は、部分放電を検出するようにデザインされている。
【請求項９】
下記特徴を有する請求項２から８のいずれか１項に記載の電気設備：
少なくとも二つの第一のセンサー（Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ８）が設けられ、これらの第一のセンサーは、前記冷却要素（３０，３１）の異なるパラメータをそれぞれ検出する。
【請求項１０】
下記特徴を有する請求項１から９のいずれか１項に記載の電気設備：
少なくとも一つの第二のセンサー（Ｓ１からＳ３）が設けられ、この第二のセンサーは、前記設備の運転パラメータを検出するように配置され且つデザインされ、その出力は評価ユニット（４０）の演算ユニット（４１）に接続されている。
【請求項１１】
下記特徴を有する請求項１０に記載の電気設備：
前記第二のセンサーは、前記密閉容器（１０）と前記電流用導体（２０）の間の内部領域の中で支配的な空気温度、または、前記電流用導体（２０）の温度の非接触検出のためにデザインされ且つ配置されている。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載された設備をモニターするための方法であって、下記の特徴によって特徴付けられる方法：
ヒート・パイプの形態であるところの前記冷却要素（３０，３１）の少なくとも一つのパラメータが検出され；
この検出されたパラメータが、当該パラメータに対して予め定められた値（４２）と比較され；
それらの比較された値から、前記冷却要素の状態および／または機能状態を表す信号が形成され、その信号は、前記冷却要素（３０，３１）の診断または早期診断のために送られることが可能であり、または、限界値（４３）を超えるとき、アラーム信号として出力される。
【請求項１３】
下記特徴を有する請求項１２に記載の方法：
前記パラメータに対する検出された値が、好ましくは、前記電流用導体（２０）の電流または温度などの、更に検出された設備の運転パラメータとの比較の前に調整され、
または、密閉型の設備の場合には、前記密閉容器（１０）と前記電流用導体（２０）の間の内部領域の中で支配的な空気温度との比較の前に調整される。
【請求項１４】
下記特徴を有する請求項１２または１３に記載の方法：
前記冷却要素のパラメータは、前記設備の運転中に検出される。
【請求項１５】
下記特徴を有する請求項１２に記載の方法：
前記冷却要素のパラメータは、前記設備が最初に運転される前に、または、前記設備のメインテナンス作業の間に、検出される。
【請求項１６】
電気設備であって、当該設備の運転中にジュール熱を発生し、高電圧電位にある電流用導体（２０）を備え、且つ、冷却要素（３２）を備え、この冷却要素は、凝縮可能な作業媒体（２）を含み、ヒート・パイプの形態であり、且つ、当該設備の電流用導体（２０）により加熱されることが可能な蒸発器（３）、及び前記電流用導体の加熱効果（２０）から引き離された凝縮器（４）を有し、且つ、前記蒸発器（３）が、前記電流用導体（２０）に熱的に接続されている、
電気設備において、
− 前記電流用導体（２０）が、前記冷却要素（３２）と熱的な伝導性を有して接触していること；
−  冷却要素（３２）の全ての部分が高電圧電位にあること；
−  監視デバイスを有し、この監視デバイスは、前記冷却要素のパラメータを検出するための少なくとも一つの第一のセンサー（Ｓ３からＳ１１）、及び評価ユニット（４０）を備え、この評価ユニットは、第一のセンサーからの出力信号を受け取り、それらの出力信号を評価し、前記冷却要素の状態および／または機能状態を表す信号を作り出すこと；
を特徴とする電気設備。
【請求項１７】
下記特徴を有する請求項１６に記載の電気設備：
前記第一のセンサーは、前記凝縮器（４）の温度および／または温度分布を検出するための、センサー（Ｓ６，Ｓ６’，Ｓ７，Ｓ７’，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１）の形態であり、またはそのようなセンサーとして構成され、
または、前記冷却要素（３２）の中の作業媒体（２）の圧力を検出するためのセンサー（Ｓ８）として構成され、
または、前記冷却要素（３２）の中の作業媒体（２）の流れの挙動、特にスルー・フローの挙動、を検出するためのセンサー（Ｓ１５）として構成されている。
【国際調査報告】
2008544738.tif 000007
2008544738.tif 000008
2008544738.tif 000009
2008544738.tif 000010