(57)【要約】      （修正有）【課題】発電機スイッチの熱負荷容量を改善する。【解決手段】発電機スイッチ２０、２１、２２の保護囲いカバー３ａの近傍で、放射プレート５、５０、５１、５２が、少なくとも一つの曲げられた金属シート５０ａを有する。このシートは、保護囲いカバーに沿ってその流れを送るために使用される。代表的な実施形態は、ハウジング３から電気的、且つ、熱的に絶縁された放射プレートと；内面５ａ上の空気をガイドする構造５１ａ、５１ｃを水平方向に偏向させる放射プレートと；傾斜部が保護囲いカバー上の平坦化された領域３０ａに整列された曲げられた金属シートと；保護囲いカバー上の冷却要素６に向けられた曲げられた金属シートとを含んでいる。【選択図】図１
2005065496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大電流および／または高電圧を、移送および／またはスイチングするための高電圧システムの断面構造（１）であって、
少なくとも３相（Ｒ、Ｙ、Ｂ）のための電気設備（２０、２１、２２）を備え、
前記電気設備（２０、２１、２２）は、保護囲い（３）内に配置され、且つ、保護囲いカバー（３ａ）によって覆われており、
互いに隣接する保護囲い（３）は、それぞれ、少なくとも一つの保護囲いの側壁（３０ｂ）を介して、互いに熱を交換しており、
更に、少なくとも二つの中間プレートが、二つの保護囲いの側壁（３０ｂ）の間に配置されていて、少なくとも一つの保護囲いの側壁（３０ｂ）からの熱の吸収、及び、保護囲いの側壁（３０ｂ）の間を上向きに流れる空気の流れ（９）に熱を放出するために使用されており、
当該断面構造は、下記特徴を備えている：
前記中間プレートの少なくとも一つは、流れをガイドする放射プレート（５、５０、５１、５２）であって、
この放射プレートは、前記保護囲いカバー（３ａ）の近傍の空気の出口領域（５ｅ）内に、少なくとも一つの曲げられたシート（５０ａ）を有し、それによって、前記上向きに流れる空気の流れ（９）の少なくとも一つの空気の流れの要素（９）を、前記保護囲いカバー（３ａ）の少なくとも一つに向けてガイドして、その流れを前記保護囲いカバー（３ａ）に送るように構成されている。
【請求項２】
下記特徴を備えた請求項１に記載のシステム断面構造（１）：
前記単数または複数の放射プレート（５、５０、５１、５２）は、
ａ）前記保護囲い（３）から電気的に絶縁され、且つ、抵抗損失を回避するために電位結合が設けられ、および／または、
ｂ）前記保護囲い（３）から熱伝導的に絶縁され、および／または、
ｃ）熱伝導（Ｑｗ１’）による更なる熱の放出のためのヒートシンク（８）に熱伝導的に連結されている。
【請求項３】
下記特徴を備えた請求項１または２に記載のシステム断面構造（１）：
前記曲げられたシート（５０ａ）は、前記保護囲いの側壁（３０ｂ）とそれに対応する放射プレート（５、５０、５１、５２）の間を上向きに流れる内部空気の流れ（９ｉ）をブロックするために、前記保護囲いカバー（３ａ）に対する、または前記保護囲いの側壁（３０ｂ）の上部領域（５ｅ）に対する、インターロッキング・コネクション（５００ｂ）を有している。
【請求項４】
下記特徴を備えた請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム断面構造（１）：
ａ）２枚、且つ２枚のみの放射プレート（５、５０、５１、５２）が、二つの隣接する保護囲いの側壁（３０ｂ）間に配置され、それぞれが、対応する保護囲いの側壁（３０ｂ）に対向する内面（５ａ）、及び、他の放射プレート（５、５０、５１、５２）に対向する外面（５ｂ）を有しており、
ｂ）各放射プレート（５、５０、５１、５２）は、対応する保護囲いの側壁（３０ｂ）に向けて角度が付けられた曲げられたシート（５０ａ）を有している。
【請求項５】
下記特徴を備えた請求項４に記載のシステム断面構造（１）：
ａ）前記保護囲いの側壁（３０ｂ）と、少なくとも一つの前記放射プレート（５、５１、５２）との間に、水平方向の内部空気の流れ（１０）を発生させるため、空気をガイドする構造（５１ａ）が前記放射プレート（５、５１、５２）の内面（５ａ）上に設けられ、それによって、前記水平方向の内部空気の流れ（１０）を側方にそらせるように構成され、および／または、
ｂ）前記二つの放射プレート（５、５１、５２）の間に上向きの外部空気の流れ（９）を発生させるため、旋回構造（５１ｂ、５１ｃ）が少なくとも一つの放射プレート（５、５１、５２）の外面（５ｂ）上に設けられ、それによって、前記上向きの外部空気の流れ（９）を完全に混合するように構成されている。
【請求項６】
下記特徴を備えた請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム断面構造（１）：
ａ）前記保護囲いの側壁（３０ｂ）の上方のエッジ領域において、前記保護囲いカバー（３ａ）は平坦化された領域（３０ａ）を有し、且つ、前記曲げられたシート（５０ａ）は、それぞれ、前記平坦化された領域（３０ａ）に対して実質的に整列するように配置され、および／または、
ｂ）受動的な冷却要素（６）が、前記保護囲いカバー（３ａ）に、特に前記保護囲いカバー（３ａ）の平坦化された領域（３０ａ）に配置され、その上に、前記放射プレート（５、５０、５１、５２）によってガイドされた前記上向きに流れる空気の流れの要素（９）が送られる。
【請求項７】
下記特徴を備えた請求項６に記載のシステム断面構造（１）：
ａ）前記曲げられたシート（５０ａ）は、空気をガイドする一つの外部エッジ上で、前記保護囲いカバー（３ａ）上に冷却要素（６）がない領域に、その領域を上向きに流れる空気の流れ（９ｉ）の妨害を回避するために、リセス（５００ｃ）を有し、および／または、
ｂ）前記保護囲いカバー（３ａ）上に配置された冷却要素が、縦方向の平面上に配置された冷却リブ（６）を有している。
【請求項８】
下記特徴を備えた請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム断面構造（１）：
ａ）十分な分離（ｄ１、ｄ２）が、前記放射プレート（５、５０、５１、５２）とそれに対応する保護囲いの側壁（３０ｂ）間、および／または、前記放射プレート（５、５０、５１、５２）の間に選択され、それによって、自由境界層の流れ（９、９ｉ、１０）が形成されるようになっており、および／または、
ｂ）前記放射プレート（５、５０、５１、５２）は、前記保護囲いの側壁（３０ｂ）の間に取り付けられ、それによって、対流的な空気の流れ（９、９ｉ、１０）が大きく妨害されることがないようになっている。
【請求項９】
下記特徴を備えた請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム断面構造（１）：
ａ）前記放射プレート（５、５０、５１、５２）は、電気的に絶縁されたサスペンションおよび／またはプラスチックパネルを有する金属板、特に白色アルミニウム金属シートであり、および／または、
ｂ）３相（Ｒ、Ｙ、Ｂ）があり、二つの放射プレート（５、５０、５１、５２）は、それぞれ、中央の相（Ｙ）と二つの外側の相（Ｒ、Ｂ）の間に配置され、および／または、
ｃ）前記電気設備（２０、２１、２２）は、大電流スイッチング装置（２０、２１、２２）、特に、発電機スイッチ（２０、２１、２２）または高電圧スイッチング装置である。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム断面構造（１）のための放射プレート。
【請求項１１】
電気システム、特に高電圧または中電圧スイッチギア・アセンブリであって、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム断面構造（１）によって特徴付けられる電気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電及び配電システムの主要技術分野、特に高電圧または中電圧システムにおける大電流または高電圧のためのスイッチング装置に係る。これは、大電流または高電圧を移送および／またはスイッチングするための装置、特にスイッチング装置、及び独立クレームの前提部分にクレイムされているような装置を有する電気システムに基づいている。
【背景技術】
【０００２】
種々の高電圧スイッチング装置及び大電流スイッチング装置は、従来技術から公知である。特に、発電機と高電圧変圧器間の保護囲い付き大電流スイッチング装置、いわゆる発電機スイッチには、非常に高い熱負荷が課せられる。保護囲い付き電気設備の定格は、最大許容温度によって決まる。定格電流で動作中、部品の温度は最大許容温度を超えてはならない。従って、スイッチング装置の最高定格電流が制限される。
【０００３】
受動的に冷却されている場合、動作中に発生された熱は、対流、熱伝導及び熱放射などの熱移動手段によって環境へ放出される。大電流スイッチング装置のような単相保護囲い付きのシステムによる３相構成において、中央の相が他の相より厳しい熱負荷を受ける。この場合において、側壁を介しての放射による熱放出は、中央の相の保護囲い温度及び外側の相の保護囲い温度が同じであるために、不可能である。中央の相の場合においては、熱は対流及び熱伝導によって放出される。外方にある二つの相の場合においては、熱は側壁から完全に放出される。即ち、対流及び放射を介して放出される。
【０００４】
熱放出量が増大すれば、機器の定格電流移送容量が上がる。冷却ユニットまたは空調装置を備えた能動空冷システムが、この目的として公知である。これらは、動作中に空冷システムの故障の危険があるという欠点を有するので、顧客には受け入れづらい。
【０００５】
欧州特許第１０２２８３０号は、能動冷却手段を備えた高電圧システム断面構造を開示している。この冷却手段は、発電機スイッチの保護囲い内での空気循環を発生させ、導電体からハウジングへの熱放出を改善する二つのファンを備える。発電機スイッチの場合において、３相が互いに並置されており、二つの煙突状ダクトが隣接する保護囲いの側壁によって形成され、自然にまたは外部ファンの助けのいずれかによって対流が発生する。更に、熱エネルギーを、ハウジングによって、熱伝導及び熱放射によって、隣接する保護囲いの側壁間の一つまたは二つの中間壁によって吸収させ、且つ、対流空気の流れによって上方向へ放出させることができる。対流空気の流れへの熱放出を改善するために、表面積を拡大するための手段を備えた中間壁も開示されている。特に、垂直方向の縦リブを伴う中間壁、または、広いまたは狭い垂直方向の波形を伴う構造が、開示されており、垂直抽出ダクトを提供している。
【特許文献１】欧州特許第１０２２８３０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、大電流および／または高電圧を移送および／またはスイチングするための電気設備、およびそのような電気設備を備えた高電圧システムを提供することにある。それらは、改善された定格および／またはよりコンパクトな構成によって特徴付けられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この目的は、独立クレームの特徴部分によって達成される。
【０００８】
第一の態様において、本発明は、大電流および／または高電圧を、移送および／またはスイチングするための高電圧システムの断面構造であって、
少なくとも３相のための電気設備を備え、
前記電気設備は、保護囲い内に配置され、且つ保護囲いカバーによって覆われており、
互いに隣接する保護囲いは、それぞれ、少なくとも一つの保護囲いの側壁を介して、互いに熱を交換しており、
更に、少なくとも二つの中間プレートが、二つの保護囲いの側壁の間に配置されていて、少なくとも一つの保護囲いの側壁からの熱の吸収、及び、保護囲いの側壁の間を上向きに流れる空気の流れに熱を放出するために使用されており、
この場合において、前記少なくとも二つの中間プレートの少なくとも一つは、流れをガイドする放射プレートであって、
この放射プレートは、前記保護囲いカバーの近傍の空気の出口領域内に、少なくとも一つの曲げられたシート（angled sheet）を有し、それによって、前記上向きに流れる空気の流れの少なくとも一つの空気の流れの要素（または、空気の流れの一部）を、前記保護囲いカバーの少なくとも一つに向けてガイドして、その流れを前記保護囲いカバーに（あるいはそれに沿って）送るように構成されている。
【０００９】
前記保護囲いまたはハウジングは、互いに十分閉じられていて、互いに対向するハウジングの側壁を介しての環境への直接的な熱放出を妨害する。少なくとも一つの流れをガイドする放射プレートが、本発明による上向きの空気の流れを、前記保護囲いカバーの方向に送り出し、これによって、冷却能力を高めている。従って、受動冷却による熱放出は、システム断面構造内で簡単なやり方によって改善される。このシステムは、より高い動作電流を移送できること、および／または、より小型に設計することを可能にする。
【００１０】
請求項２に開示された例示的な実施形態において、放射プレートは、保護囲いを流れる誘導電流による加熱に対して、または、熱伝導による加熱に対して保護される。あるいは、放射プレートは、環境に熱を送ることによって更に受動的に冷却される。
【００１１】
請求項３に開示された例示的な実施形態は、上向きの内部空気の流れが、より厳しく加熱された内部空気の流れによる付帯的流れを阻止するためにブロックされ、より冷たい外部空気の流れによる付帯的流れのみが許容されるという利点を有している。
【００１２】
請求項４及び５に開示された例示的な実施形態は、一対の放射プレートが、概してより温かい内部空気の流れと概してより冷たい外部空気の流れを、互いに別々にガイドまたは移送し、それによって、できる限り強く同時にできる限り冷たい空気の流れを、保護囲いカバーの領域に対して送るという利点を有している。
【００１３】
請求項６から７は、空気の流れをガイドする放射プレートと、設備のハウジングカバー上にある受動ヒートシンク間の有利な相互関係を開示している。
【００１４】
請求項８から９は、放射プレートの効果的な設計及び配置の基準を規定している。
【００１５】
本発明は、更に、放射プレート自体、及び本発明に基づく放射プレートを有する保護囲い付きの設備を備えた電気システムに関する。
【００１６】
本発明の更なる実施形態、利点及び適用例は、従属クレームから、及び以下の説明及び図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下において、同等部材には、全図を通して同じ参照符号が付されている。
【００１８】
図１に、電気設備２０、２１及び２２を有する３相高電圧または中電圧システムの断面構造１の断面を示す。この種のシステムは、メガワットからギガワット範囲の高い電力の移送に適している。この場合に発生する電流及び電圧は、それぞれｋＡ及びｋＶ範囲である。一般的なシステムは、多相発電機設備を備え、その動作電流は５から３０ｋＡであり、また動作電圧は、例えば１０から３６ｋＶがそれぞれの相−Ｒ、Ｙ、Ｂ−に発生する。この種の高電圧システムは、断面構造１を有しており、この中で厳しい熱が発生し、その結果、比較的大きい電力損失となる。スイッチング・ポイントのような接触接点が、断面構造１内で相当に加熱されることになる。内部導電体４で発生した熱が、熱伝導によって発電機設備に放出され、また自然対流と放射によってハウジング３に放出される。
【００１９】
従って、電気設備２０、２１、２２は、電気機器、スイッチング装置、ケーブル、ライン、ラインセクションなどであり、一般的に高電圧で大きい連続電流が負荷され、これに対応して熱的に加熱される。これは、例として示された発電機スイッチ２０、２１、２２のような高電圧スイッチング装置または大電流スイッチング装置に特に関連する。各発電機スイッチ２０、２１、２２は、相−Ｒ、Ｙ、Ｂ−の一つに電流を移送するための内部導電体４及び保護囲い３を備える。保護囲い３は、保護囲いカバー３ａ、及び、例えば溝の形状またはＵ字状をなす保護囲い下方部３ｂを備える。逆電流が保護囲い３を介して地電位に流れ、保護囲い３により内部導電体４を通る電流の磁界が外部から遮蔽される。発電機スイッチ相２０、２１、２２は、電極フレーム７上に互いに並べて置かれている。
【００２０】
図１において、二つの放射プレート５、５０、５１、５２は、いずれの場合も、互いに近接して、且つ、保護囲いの側壁３０ｂに少なくとも部分的に互いに対向して配置されている。放射プレート５、５０、５１、５２は、一般的に、保護囲いの側壁３０ｂと平行に大きい面積で広がっており、二つの隣接する保護囲い３、３または相−Ｒ、Ｙ、Ｂ−の間を結ぶ線に沿って、相対的に薄い。３相で、且つ、３つの相−Ｒ、Ｙ、Ｂ−のみがある場合、少なくとも二つ且つ好ましくは二つのみの放射プレート５、５０、５１、５２が、中央の相Ｙと両外側の相Ｒ、Ｂ間に、それぞれ、配置されていなければならない。放射プレートは、外側の相Ｒ、Ｂの外壁には固定されていない。ここでは、熱交換が放射プレート無しで、環境への放射によって確保される。これは、大気温度が常に放射プレートの温度よりも低いからである。放射プレートが、外方保護囲い３の外面に固定されていると、放射シールドとして作用し、熱放出をより悪くすることになる。
【００２１】
煙突状に上向きに流れる空気の流れ９、９ｉが、隣接する保護囲いの側壁３０ｂ間にあるので、熱が放射プレート５から対流によってのみ環境中に送り出される。放射プレート５は、保護囲いの側壁よりも低い温度である。これは放射プレートには電流が流れず、また保護囲いの側壁３０ｂからの放射によってのみ加熱され、これと同時に、対流９、９ｉ、１０によって十分冷却されるからである。熱交換プロセスが、側壁３０ｂからの放射によって放射プレート５の方向に生ずる。
【００２２】
本発明によれば、保護囲いカバー３ａの近傍にある空気の出口領域５ｅ内で、放射プレート５は、それぞれ、少なくとも一つの曲げられたシート５０ａを有している。この曲げられたシート５０ａは、保護囲いカバー３ａの少なくとも一つに向けて、特に関連したまたは最も近い保護囲いカバー３ａの方向に、上向きの空気の流れ９の少なくとも一つをガイドするため、且つ、その流れをこの保護囲いカバー３ａに送るために用いられる。放射プレート５の主たる機能は、同じ温度にある二つの面３０ｂの間、特に側壁３０ｂの放射交換を増大させることである。流れが送られるカバー３ａへの熱放出は、流れをガイドする要素５のような放射プレート５を設計することによって付加的に改善される。好ましい代表的な実施形態を次のテキストで説明する。
【００２３】
放射プレート５、５０、５１、５２内の抵抗性熱損失を回避するために、放射プレート５、５０、５１、５２は、保護囲い３、３ａ、３ｂから電気的に絶縁されている。放射プレート５、５０、５１、５２は、更に、一般的に保護囲い３から熱的に絶縁されている。この目的のために、放射プレート５は絶縁スペーサまたは取付けボルト５ｃによって保護囲いの側壁３０ｂに保持されている。熱導電性連結部５ｄが、放射プレート５と電気設備２０、２１、２２の外部のヒートシンク８間に形成されているのが好ましい。放射プレート５には冷却リブ（図示せず）を備えることもできる。
【００２４】
放射プレート５、５０、５１、５２は、いずれかの所望の物質、例えば金属および／またはプラスチックから製造することができる。放射吸収係数αは、赤外線熱放射（ＩＲ放射）に対して高くなければならない。例えば、α＞０．９、または理想的には黒体放射装置に対するα＝１である。表面処理され、高いＩＲ吸収係数を有するアルミニウムシートで形成される放射プレート５、５０、５１、５２が、特に適している。屋外適用に対して、日光によって加熱を最少にするために、表面は白色でなければならない。金属プレートの場合、サスペンションは電気的に絶縁されていなければならない。しかしながら、少なくとも一点における保護囲いの電位への導電性接続が、例えば金属ボルトによって、電位結合（potential bonding）のために、なされなければならない。プラスチックで形成された放射プレート５、５０、５１、５２の場合、サスペンションは絶縁も電位結合も必要としない。
【００２５】
側壁３０ｂと対応する放射プレート５、５０間で、上向きに流れる内部空気の流れ９ｉをブロックするために、曲げられたシート５０ａまたは曲げられた金属シート５０ａが、保護囲いカバー３ａまたは保護囲いの側壁３０ｂの上方領域５ｅに対するインターロッキング連結部５００ｂを有している（図１の相Ｂ参照）。
【００２６】
図１に示したように、角度５０ａを有する二つ、及び二つのみの放射プレート５、５０、５１、５２が、二つの隣接する保護囲いの側壁３０ｂ間に有利に配置されている。この場合において、曲げられたシート５０ａは、各場合において、その対応する保護囲いの側壁３０ｂに向けて角度が付けられている。放射プレート５、５０、５１、５２の数が、システムから放出される熱を規定する。計算によれば、熱放出は、一つの放射プレートよりも二つの放射プレートを設けることによって２３％増大することができる。二つの保護囲い３、３間に、二つを超える放射プレート５、５０、５１、５２を取り付けることもできる。中央の放射プレートは、曲げられたシート無しで設計することもできる。しかし、最適化計算によれば、二つ、及び二つのみの放射プレート５、５０、５１、５２を二つの相Ｒ、Ｙ；Ｙ、Ｂ間に取り付けるだけで熱放射については十分であることが判明した。
【００２７】
二つの放射プレート５、５０、５１、５２の構成は、放射プレート５、５０、５１、５２間のより冷たい空気が保護囲いカバー３ａに向けられ、また各放射プレート５、５０、５１、５２と対応する保護囲いの側壁３０ｂ間のより温かい空気１０が上昇せずに、放射プレート５、５０、５１、５２に沿って前方および／または後方に流れることを確保することを可能にする。放射プレート５、５０、５１、５２は、この目的で適切な高さ対幅比を有するように選択することができる。二つの放射プレート５、５０、５１、５２は、互いに平行に配置されるのが一般的、且つ、本質的である。これらの放射プレートは各々対応する保護囲いの側壁３０ｂに対向する内面５ａと、他の放射プレート５、５０、５１、５２と対向する外面５ｂとを有している。保護囲いの側壁３０ｂと少なくとも一つの放射プレート５、５１、５２の間の水平方向の内部空気の流れ１０を発生させるために、空気をガイドする構造５１ａを、水平方向で内部空気の流れ１０の横方向偏向のために、放射プレート５、５１、５２の内面５ａ上に設けることができる。
【００２８】
図２ａに、偏向シート５１ａ、例えばベーンの形状を有し、且つ横向きに湾曲された偏向金属シート５１ａが、この目的で示されている。偏向シート５１ａは、例え放射プレート５、５０、５１、５２の高さ対幅の比が悪くても、前方および／または後方への流出を助ける。代替的方法または付加的方法において、旋回構造５１ｂ、５１ｃを、二つの放射プレート５、５１、５２間に上向きの外部乱気流を発生させるために、上向きの外部空気の流れ９を完全に混合させるために、放射プレート５、５１、５２の少なくとも一つの外面５ｂ上に設けることもできる。図２ｂに、短いベーンシート５１ｂ、例えば、好ましくはランダムな方向を向いており、またランダムに配置された短い金属ベーンシート５１ｂを、この目的で示している。図２ｃに、水平方向波形シート５１ｃ、例えば旋回のために同様に使用されるとともに、上向きに流れる外部空気の流れ９を完全に混合する水平方向の波形金属シート５１ｃを示す。水平方向の波形構造５１ｃは、放射プレート５、５２の内面５ａ上に設けることもできる。乱気流は対流による熱放出を改善する。
【００２９】
保護囲いカバー３ａは、好ましくは保護囲いの側壁３０ｂの上方のエッジ領域内に平坦化された領域３０ａを有しており、曲げられたシート５０ａが、平坦化された領域３０ａに対して実質的に整列するように配置されている。平坦化された領域は、カバー３ａまたはカバー上部の水平延長部と保護囲いの側壁３０ｂの垂直延長部の間に、好ましくは、４５±１０°の角度で方向付けられる。受動的な冷却要素６を、保護囲いカバー３ａ、より詳しくは平坦化された領域３０ａ上に、同様に配置することができ、その上に放射プレート５、５０、５１、５２によってガイドされた上向きの空気の流れ要素９を送ることができる。
【００３０】
図２ｄに示したように、曲げられたシート５０ａは、一つの空気ガイド外部エッジ上にリセス５００ｃを有しており、これらの領域には、上向きに流れる空気の流れ９ｉが何の妨害もなく通過することができるように、保護囲いカバー３ａ上に冷却要素６は何もない。更に、冷却要素は、縦方向の平面に配置された冷却リブ６とすることが好ましい。Ｔ１はより温かい内部空気の流れ１０、９ｉの温度を示し、Ｔ２はより温くない外部空気の流れ９の温度を示す。概して、１０℃までの温度差がＴ１とＴ２間に発生する。
【００３１】
図３及び４に、一つの放射プレート５または二つの放射プレート５を使用したときの熱のバランスを概略的に示す。この場合において、ｄは隣接する保護囲いの側壁３０ｂ間の距離であり、Ｄは電極間隔、Ｑｋ１は側壁３０ｂからの対流熱放出量、Ｑｋ２は放射プレート５の内面５ａからの対流熱放出量、Ｑｋ３は放射プレート５の外面５ｂからの対流熱放出量、Ｑ１２は側壁３０ｂから放射プレート５への放射熱放出量、Ｑｗ１’は放射プレート５から環境またはヒートシンク８への熱伝導性熱放出量、Ｔｓｐは放射プレート温度、Ｔｕは大気温度、Ｔｗは側壁温度である。一般的な許容限界温度値は、内部導電体４の接点部で１０５℃であり、内部導電体４では放出のため９０℃であり、またＴｗ＝７０℃の保護囲い温度である。大気温度Ｔｕは、例えば４０℃に仮定する。理論的計算は、放射プレート５が内部導電体４の温度を２℃まで下げることを示している。実験において、１．５℃が確認されている。本発明による放射プレート５、５０、５１、５２は、内部導電体４の温度を下げるだけでなく、保護囲いの側壁３０ｂの温度Ｔｗも同様に下げる。考慮されている発電機スイッチ式に対する最大許容定格電流は、能動的冷却なしに増大させることができる。
【００３２】
図５は、側壁３０ｂの単位面積当りに得られる放出熱量Ｑ１２を、近接側壁３０ｂ間の距離ｄの関数として、図４に示した二つの放射プレート５を備えた構成または放射プレート５を全く備えていない構成について示したものである。電極間隔Ｄ＜１６２０ｍｍに対応する距離ｄ＜５５ｃｍに対して、放射熱放出は、放射プレート５、５０、５１、５２によって相当改善される。放射プレート５、５０、５１、５２は、大気温度にある表面に対して十分な空間角度がないとき、または、一般的に二つの相−Ｒ、Ｙ、Ｂ−間の保護囲いの側壁３０ｂから見られる壁の温度Ｔｗよりも低い温度であるときのみ、取り付けられなければならない。従って、放射プレート５、５０、５１、５２の取付けは、相または電極間隔Ｄに依存している。最小極間Ｄがあり、これを超える場合には放射プレートは必要ない。二つの放射プレート間の距離が面積と比較して小さくなければ、十分な熱がバックグラウンドに放射によって放出される。大気温度Ｔｕが常に放射プレートの温度Ｔｓｐよりも低いので、いずれの取り付けた放射プレートも同様に放射シールドとして機能する。
【００３３】
一方、放射プレート５、５０、５１、５２と保護囲いの側壁３０ａ間の距離ｄ１または放射プレート５、５０、５１、５２間の距離ｄ２は、自由境界層の流れ９、９ｉ、１０が形成されるために十分な大きさに選択されなければならない。安全マージンを含め算出された最小間隔は４０ｍｍである。放射プレート５、５０、５１、５２が、互いに接近し過ぎていると、より乏しい対流は、最適な熱伝達を形成することが不可能であることを意味する。更に、対流空気の流れ９、９ｉ、１０を大きく妨害しないように、放射プレート５、５０、５１、５２を保護囲いの側壁３０ｂ間に取り付けなければならない。
【００３４】
本発明にはまた、上述したように、放射プレート５、５０、５１、５２自体が含まれ、特に、システム断面構造１のための及び電気的スイッチギア集合体のための放射プレート５、５０、５１、５２が含まれ、特に、高電圧または中電圧スイッチギア集合体のための放射プレート５、５０、５１、５２が、上述したようなシステム断面構造１を伴って、含まれる。本発明は、電気設備２０、２１、２２をより高い定格電流で動作させること、および／または、システム断面構造１をよりコンパクトに設計することを実現する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に基づく曲げられた放射シートを備えた３相発電機スイッチ機構を相の間から見た断面図である。
【図２ａ】放射シートの代表的実施形態を示す図である。
【図２ｂ】放射シートの代表的実施形態を示す図である。
【図２ｃ】放射シートの代表的実施形態を示す図である。
【図２ｄ】放射シートの代表的実施形態を示す図である。
【図３】二相間の一つの放射シートまたは二つの放射シートの熱バランスを概略的に示す図である。
【図４】二相間の一つの放射シートまたは二つの放射シートの熱バランスを概略的に示す図である。
【図５】放射シートのある場合とない場合における熱バランスの計算を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・連続電流を移送する３相発電機スイッチ、保護囲い付き電気機器、
２０、２１、２２・・・発電機スイッチ、スイッチング装置、相；Ｒ、Ｙ、Ｂ、
３・・・ハウジング、保護囲い、誘導電流導電体、
３ａ・・・保護囲いカバー、
３０ａ・・・保護囲いカバー上の平坦化された領域、
３ｂ・・・保護囲い下方部、溝、
３０ｂ・・・近接した相に面する保護囲いの側壁、
４・・・内部導電体、大電流導電体、
５、５０、５１、５２・・・曲げられたシートを備えた放射プレート、
５ａ・・・放射プレートの内面、
５ｂ・・・放射プレートの外面、
５ｃ・・・絶縁取付けボルト、スペーサ、
５ｄ・・・ヒートシンクへの熱的導電接続、
５ｅ・・・放射プレートの上方領域、空気出口領域、
５０・・・空気をガイドする構造のない放射プレート、
５０ａ・・・角度、曲げられたシート、曲げられた金属シート、付帯流れシート、
５００ｂ・・・インターロッキング・コネクション、
５００ｃ・・・リセス、
５１・・・空気ガイドシートを備えた放射プレート、
５２・・・旋回シートを備えた放射プレート、
５１ａ・・・側方偏向シート、２ベーンシート、
５１ｂ・・・旋回シート、単一ベーンシート、
５１ｃ・・・空気ガイドシート、旋回シート、
６・・・冷却リブ、
７・・・電極フレーム、取付けフレーム、
８・・・ヒートシンク、
９、９ｉ・・・上向きの空気の流れ、
１０・・・水平方向の空気の流れ、
ｄ、ｄ１、ｄ２・・・保護囲いの側壁及び放射プレート間の少なくとも一方の距離、
Ｄ・・・電極間隔、相間の距離、
Ｑｋ、Ｑｋ１、Ｑｋ２、Ｑｋ３・・・対流熱放出、
Ｑ１２・・・放射熱放出、側壁の単位面積当りの熱放射量、
Ｑｗ１’・・・熱伝導熱放出、
Ｔ１、Ｔ２・・・空気温度、
Ｔｓｐ・・・放射プレート温度、
Ｔｕ・・・大気温度、
Ｔｗ・・・壁温度。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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