(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内部断面が対称平面（２）に対してほぼ対称に形成されガスを充填したハウジング（１Ｒ，１Ｓ，１Ｔ）と、前記対称平面（２）に沿って前記ハウジング内を延びる電流導体（３）と、電流導体の損失熱を放出する循環流を発生するための冷却手段を備えたジェネレータ開閉器において、
電流導体を収容する少なくとも３個の前記ハウジング（１Ｒ，１Ｓ，１Ｔ）が備えられ、
これらの少なくとも３個のハウジング（１Ｒ，１Ｓ，１Ｔ）が第１のハウジング壁（８，９）を並べて配置され、前記第１のハウジング壁（８，９）が前記ハウジングの側壁であり、
これらの少なくとも３個のハウジング（１Ｒ，１Ｓ，１Ｔ）が垂直に向いた通路（ＲＳ，ＳＴ）を形成しながら互いに間隔をおいて配置され、これらの３個のハウジングの中央のハウジング（１Ｓ）内に２個の流れ源（４，５）が設けられ、
ジェネレータ開閉器の運転時に前記対称平面によって形成された鏡像対称的な２つの循環部分流（６，７）が形成されるように、前記２個の流れ源（４，５）が前記２つの循環部分流（６，７）の各々１つに割り当てられて前記中央のハウジング（１Ｓ）の内部に配置および形成され、前記２つの循環部分流がそれぞれ第１のハウジング壁（８，９）に沿って再循環しないように、前記第１のハウジング壁（８，９）に沿った、前記２個の流れ源（４，５）から延在する流れ案内面（１２，１３）が設けられ、かつ、前記循環部分流は、前記対称平面（２）と交叉する第２のハウジング壁（１０，１１）から、前記対称平面と交叉する第３のハウジング壁（１０，１１）へ案内されていることを特徴とするジェネレータ開閉器。
【請求項２】
前記対称平面（２）がほぼ垂直に向いており、前記第２のハウジング壁（１０，１１）が天井（１０）であり、第３のハウジング壁が底（１１）であることを特徴とする請求項１に記載のジェネレータ開閉器。
【請求項３】
前記２個の流れ源（４，５）がハウジング底（１１）の両端部に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のジェネレータ開閉器。
【請求項４】
前記２個の流れ源（４，５）がハウジング天井（１０）の両端部に固定されていることを特徴とする請求項２記載のジェネレータ開閉器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ほぼ対称に形成されガスを充填したハウジングと、対称平面に沿ってハウジング内を延びる電流導体と、電流導体の損失熱を放出する循環流を発生するための冷却手段を備えた、電気的な高圧設備、特に発電機開閉器の区間に関する。この設備はメガワット乃至ギガワットの範囲の大きな電気出力を伝達するために適している。この場合に発生する電流または電圧はｋＡまたはｋＶの範囲である。代表的な設備は多相の発電機出力線を含んでいる。この発電機出力線では個々の位相で、５〜３０ｋＡの動作電流と、例えば１５〜２１ｋＶの動作電圧が発生する。このような高圧設備は、比較的に大きな電流損失のために多量の熱を発生する区間である。接点遷移部、例えば開閉個所を通って電流を案内する区間が多量の熱にさらされる。このような開閉個所は一般的に発電機開閉器である。
【０００２】
【従来の技術】
発電機開閉器は通常は、自然の対流と輻射によって冷却される。このような開閉器が被包されずに形成されていると、電流導体の損失出力が熱の形態で、開閉器の接点装置を含む消弧室絶縁体に電圧される。この消弧室絶縁体は垂直方向に案内された冷却リブを備えている。消弧室絶縁体に吸収された熱は対流と輻射によって周囲に放出される。このような発電機開閉器は、スイス国チューリッヒのＡＢＢ高圧テクノロジーリミット社によってタイプ名ＨＥ１・・・ＨＥ５によって販売されている。更に、上記の会社はタイプ名ＨＣＥ３／ＨＥＣ４によって発電機開閉器を販売している。この発電機開閉器の場合には、電流導体と消弧室絶縁体が、絶縁ガス特に空気を充填したハウジング内に配置されている。電流導体内で発生し、主として消弧室絶縁体に案内される熱は、自然の対流と輻射によってハウジングに放出される。その際、放熱は、電流導体または消弧室絶縁体とハウジングの間の温度差によって行われる。ハウジングによって吸収された熱は自然の対流と輻射によって、ハウジングと周囲の間の温度差に基づいて周囲に放出される。このようなシステムでの熱の流れはそれ自体から発生し、主として幾何学的な寸法、使用される材料および表面形状に依存し、熱放出のメカニズムによって制限される。発電機開閉器が三相に形成され、三相が並べて配置されていると、中央に配置された位相のハウジングは常に高い温度を有する。というのは、側壁が輻射エネルギーを放出することができないからである。この中央のハウジングは強く冷却しなければならない。
【０００３】
【課題が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、できるだけ簡単に形成され、それにもかかわらず設備の幾何学的な寸法を変更することなく、設備電流の大幅な増大を可能にする冷却手段を、冒頭に述べた種類の高圧設備のための区間に装備することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は特許請求の範囲に記載した設備区間によって解決される。
【０００５】
特に発電機開閉器として形成された高圧設備の区間は本発明に従い、冷却手段として少なくとも１個の流れ源（流体源）を備え、設備の運転時に対称平面によって画成された鏡像対称的な２つの循環部分流が形成されるように、少なくとも１個の流れ源がハウジングの内部に配置および形成され、この循環部分流がそれぞれ第１のハウジング壁に沿って再循環しないように、対称平面と交叉する第２のハウジング壁から、対称平面と交叉する第３のハウジング壁へ案内される。この手段によって、電流導体からハウジングへの熱の伝達が増大し、それによって電流導体において、それを保持する絶縁体の絶縁等級によって決まる限界温度を上回らない。
【０００６】
ハウジングへのきわめて効果的な熱の伝達は、流れ源が設けられ、この流れ源がそれぞれ、両循環部分流の各々１つに割り当てられていることによって達成される。好ましくは、対称平面がほぼ垂直に向いている。そして、第１のハウジング壁はハウジングの側壁であり、第２のハウジング壁は天井であり、第３のハウジング壁は底である。両流れ源がハウジング底の両端部に固定され、この両端部のそれぞれから始まるハウジング側壁に、流れ案内面を備えていると、循環部分流は自然の対流のように流れ、きわめて低出力の流れ源で充分である。この場合、側壁に達する流れ案内面は、循環部分流の再循環を防止するかまたは低減し、電流導体からハウジングへの熱の排出を大幅に改善する。
【０００７】
流れ源は流れ案内面を用いないで、ハウジング天井の両端部またはハウジング底の両端部に固定可能である。両循環部分流が再循環しないで流れるようにするために、両流れ源はハウジング底に配置され、そして側壁に沿って上昇する、自然の対流と反対向きの流れを発生するかあるいはハウジング天井に配置され、そして側壁に沿って下降する流れを発生する。この流れは自然の対流を、エネルギー技術的にきわめて有利に補助する。
【０００８】
設備区間が各々１個の電流導体を収容する少なくとも３個のハウジングを備え、このハウジングがハウジング側壁に並べて配置されていると、流れ源が３個のハウジングの中央のハウジング内に設けられる。ハウジング側壁に沿った循環武運流によって案内される熱は、両通路の煙突作用によって排出可能である。この煙突作用はハウジングの外に取付けられた１個または複数の流れ源によって補助される。
【０００９】
好ましくは、少なくとも１つの通路内においてこの通路の隣接する側壁に対して平行に中間壁が配置されている。この中間壁は通路によって画成された側壁から輻射エネルギーを受け取る。そして、この放射エネルギーは煙突作用によって通路から除去することができる。同時に、中間壁は流れ、ひいては外側に位置する流れ源の出力を低減する。通路は、それを通って案内される流れが、中間壁を備えていてもいなくても妨害されず、その中に生じる空気が強く加熱されないような幅を有する。
【００１０】
対流およびまたは付加的な流れ源によって増大する空気流への中間壁のきわめて良好な熱の放出は、中間壁に形成された表面積増大手段によって達成される。このような手段は垂直に案内された波形部およびまたは縦方向リブを備えていてもよいし、中間壁に対して平行に案内された他の中間壁を備えていてもよい。この中間壁は垂直方向に案内された縦方向リブによって中間壁にきわめて良好に連結可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の他の効果および用途は、図に基づく次の記載から明らかである。
【００１２】
すべての図において、同じように作用する部品には同じ参照符号が付けてある。図１〜３にはそれぞれ、三相の高電圧装置の位相Ｓに付設された発電機（ジェネレータ）開閉器の開閉器極が示してある。開閉器極は特に、接地電位の金属製の箱状のハウジング１Ｓを備えている。このハウジングはほぼ鏡像対称的に形成されている。対称平面２は図面の平面に対して垂直であり、同時にほぼ対称に形成された中空円筒状の電流導体３の対称平面でもある。電流導体３はハウジングから電気的な絶縁間隔をおいて、図示していない支持絶縁体に保持され、図面の平面に対して垂直方向上下に案内されている。
【００１３】
代表的な電流導体３は、１０〜３６ｋＶの動作電圧の場合、５〜３０ｋＡの動作電流を案内する。特に接点遷移の大きな抵抗損失のために、電流導体３は強く温められる。電流導体内で発生する熱は自然の対流と輻射によってハウジング１Ｓに放出される。対流による放熱を良好にするために、ハウジング１Ｓ内には、それぞれ線形に作用するファン４，５として形成された２個の流れ源が設けられている。この流れ源は、設備の運転時に対称平面２によって画成された鏡像対称的な循環部分流６または７が生じるように配置および形成されている。この循環部分流６または７はそれぞれ、ほぼ再循環しないで、側壁８または９に沿ってハウジング１Ｓの上壁１０からその底１１に案内され、底から自然の対流およびファン４または５の作用によって電流導体３の対称平面２に対して平行に上昇し、電流導体の損失熱を吸収しながら電流導体の左側面または右側面の周りを流れ、上壁１０に戻る。そして、この上壁から、循環部分流は吸収した熱を放出しながらハウジング壁（上壁１０、側壁８または９および底１１）に沿って再びファン４，５に達する。
【００１４】
ファン４，５を使用することによって、電流導体３からハウジング１Ｓへの熱の伝達作用が高まる。従って、電流導体３に大きな電流を流すことができる。ハウジングの温度が上昇しすぎないように注意するだけでよい。
【００１５】
循環部分流６，７の再循環は図１の実施の形態の場合、両ファン４，５がハウジング底１１の両端部に固定され、それぞれの端部のところから始まる側壁８，９に、流れ案内面１２，１３が設けられている。この手段を講じないと、循環部分流６または７は大部分がハウジング上壁１０に達する前に再び下方に案内され（破線で示した流れ矢印１４）、ハウジング上壁１０とハウジング側壁８，９の冷却作用が充分に利用されないであろう。
【００１６】
図２の実施の形態の場合、ハウジング底の両端部に配置したファン４，５は、自然の対流と反対向きの循環部分流６または７を生じる。電流導体から放出された熱は先ず最初に下降する循環部分流６，７によって下方に案内され、その後でファン４，５によってハウジング側壁８，９に沿って上方に案内される。その際、循環部分流６，７内に案内されたガスが冷却される。図１の実施の形態の場合の流れ案内面１２または１３のような再循環防止手段は省略可能である。
【００１７】
図３の実施の形態の場合には、ファン４，５がハウジング上壁１０に固定され、自然の対流を促進する循環部分流６，７を生じる。図２の実施の形態に相応して、ここでも、再循環防止手段を省略することができる。この実施の形態の場合には更に、循環部分流れ６または７の対流促進作用のために、両ファンは少ないエネルギー消費で運転可能であるという利点がある。
【００１８】
図１〜３に示した単相装置区間は、三相に形成された、位相Ｒ，Ｓ，Ｔを有する設備区間の中央の位相Ｓとして有利に使用可能である。図４，５に示したこの設備区間では、個々の位相に付設されたハウジング１Ｒ，１Ｓおよび１Ｔは、互いに間隔をおいて配置されて垂直に形成された通路ＲＳ，ＳＴを形成し、３個のハウジングの中央のハウジング１Ｓ内に、図４，５に示していないファンが配置されている。ハウジング１Ｓのハウジング側壁８，９に沿って案内される熱は、通路ＲＳ，ＳＴの煙突作用によって搬出される。更に、隣接するハウジング１Ｒ，１Ｓまたは１Ｓ，１Ｔの側壁９，８に対して平行に案内された中間壁Ｚを、通路ＲＳまたはＳＴ内に配置可能である。この中間壁内では損失が発生せず、ハウジング側壁９，８または９，８と中間壁Ｚとの間の温度差が生じる。従って、ハウジング側壁８，９から中間壁Ｚへ、輻射エネルギーを放出することができる。輻射エネルギーによって温められた中間壁は、周囲空気の自由な対流によって冷却される。この付加的な熱の搬出は、図４から判るように中間壁Ｚが両ハウジング壁９，８の間の中央に配置され、滑らかに形成されているときには、損失熱全体の約１０％である。中間壁がハウジング例えば１Ｓに熱伝導するように連結されているかあるいはハウジングの一体的な構成部品であると有利である。
【００１９】
図５から判るように、本発明による設備区間の他の実施の形態では、中間壁Ｚに対して平行に他の中間壁Ｚ′が配置されている。この実施の形態の場合、対流の流れへの熱の放出が更に高められる。更に良好な熱放出を達成するために、両中間壁は垂直に案内された縦方向リブによって連結されている。
【００２０】
図６〜８に示した実施の形態では、中間壁は表面積拡大手段を備えている。この表面積拡大手段によって、自然の対流の流れに対する熱放出が更に改善される。このような手段が波形構造の中間壁Ｚを備えていると有利である。この構造は対流の流れのための垂直に案内される排出通路を形成し、狭く（図６）または広く（図７）形成可能な波または縦方向リブ（図８）を備えている。自由な対流の流れを妨害しないようにするために、ハウジング１Ｒ，１Ｓまたは１Ｔは互いに最小間隔を有する。
【００２１】
熱の排出は通路１ＲＳまたはＳＴによって強制案内される流れによって改善することができる。そのために、この強制流れを生じる１個または２個以上の外部ファンを設けることができる。このような外部ファンは図４において矢印で象徴的に示してあり、参照番号Ｇが付けてある。
【図面の簡単な説明】
【図１】単相に形成された高圧設備の、本発明の実施の形態に従って形成された区間を、電流導体に対して横方向に切断して示す図である。
【図２】単相に形成された高圧設備の、本発明の他の実施の形態に従って形成された区間を、電流導体に対して横方向に切断して示す図である。
【図３】単相に形成された高圧設備の、本発明の他の実施の形態に従って形成された区間を、電流導体に対して横方向に切断して示す図である。
【図４】三相に形成された高圧設備の、本発明の他の実施の形態に従って形成された区間を、電流導体に対して横方向に切断して示す図である。
【図５】三相に形成された高圧設備の、本発明の他の実施の形態に従って形成された区間を、電流導体に対して横方向に切断して示す図である。
【図６】図４の本発明の他の実施の形態に従って形成された設備区間の平面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に従って形成された設備区間の平面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に従って形成された設備区間の平面図である。
【符号の説明】
１，１Ｒ，１Ｓ，１Ｔ            ハウジング
２                              対称平面
３                              電流導体
４，５                          ファン
６，７                          循環部分流
８，９                          ハウジング側壁
１０                            ハウジング上壁
１１                            ハウジング底
１２，１３                      流れ案内面
１４                            流れ矢印
Ｇ                              外部ファン
Ｒ，Ｓ，Ｔ                      位相
ＲＳ，ＳＴ                      通路
Ｚ，Ｚ′                        中間壁
【図１】
0004746166.tif 000002
【図２】
0004746166.tif 000003
【図３】
0004746166.tif 000004
【図４】
0004746166.tif 000005
【図５】
0004746166.tif 000006
【図６】
0004746166.tif 000007
【図７】
0004746166.tif 000008
【図８】
0004746166.tif 000009