JP2017508282A - 切換装置 - Google Patents

Abstract

本発明は切換モジュールと冷却管を備えた切換装置に関する。切換装置（１）であって、この切換装置が、−ケーシング（２）と、−ケーシング（２）の内部に配置されており、かつ切換要素（４）と冷却管（５）を備えた切換モジュール（３，３’，３”）と、−ケーシング（２）の内部の絶縁液体（６）であって、切換モジュール（３，３’，３”）を取囲んでいる絶縁液体と、−ポンプ（８）、冷却管（５）および熱交換機（１０）を有する冷却回路（７）とを備えており、−ケーシング（２）の内部と冷却回路（７）が液圧式に互いに接続されていることを特徴とする切換装置。

Description

本発明は切換モジュールと冷却管を備えた切換装置に関する。

本発明の課題は、冷却装置が簡単に原価が安くかつ手入れが楽に構成されている、切換モジュールを備えた切換装置を供給することである。

この課題は、独立請求項による切換装置により解決される。その際に、従属請求項の特徴は本発明の別の形態を形成する。

本発明は、切換装置を提案しており、この切換装置は、
−ケーシングと、
−ケーシングの内部に配置されており、かつ少なくとも一つの切換要素となくとも一つの冷却管を備えた少なくとも一つの切換モジュールと、
−ケーシングの内部の絶縁液体であって、この絶縁液体が切換モジュールを取囲んでいる絶縁液体と、
−ポンプ、冷却管および熱交換機を有する冷却回路とを備えており、−ケーシングの内部と冷却回路が液圧式に互いに接続されている。

冷却回路とケーシングの内部の間の液圧式の接続により、このケーシング内では少なくとも一つの切換モジュールが配置されているが、切換要素を冷却するためのかつ切換モジュールを絶縁するための同じ絶縁液体が使用されることができる。冷却管内の起こりうる漏損は、同じ一つの絶縁液体を使用することにより、切換装置への憂慮すべき影響は、例えば異なる絶縁液体及び冷却液体、例えば水を使用する場合に比べてわずかである。異なる液体、例えば水と油の使用は、破滅的な結果をもたらす恐れがある。それにより整備も著しく困難になる。この点で、二つではなく、ただ一つだけの絶縁液体を交換せねばならない。わずかな冷却管内の漏損は、液圧式の接続により緩和され、従って即座の整備、従って切換装置の停止が強制されない。

切換装置は、任意の様式で構成されていてもよく、例えば定電圧領域、中電圧領域および高電圧領域でのタップ付き変圧器のためのタップ切換器として、およびエネルギーグリッドあるいは溶融炉の使用におけるタップ付き変圧器のためのタップ切換器として構成されていてもよい。

切換装置の切換モジュールは任意の様式で構成されていてもよく、例えば半導体ウェハセル、特にサイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどから成っていてもよい。

絶縁液体は任意の様式で構成されていてもよく、例えば絶縁油あるいはエステル液として構成されていてもよい。

切換装置は任意に多数の切換モジュール含んでいてもよく、好ましくはタップ付き変圧器の各切換すべき相のための一つの切換モジュールを含んでいてもよい。

ケーシングの内部と冷却回路の間の接続部は、任意の様式で構成されていてもよく、例えばこれは切換装置の外部の膨張タンクに配置されることができる。

−切換モジュールが少なくとも一つの冷却容器を備えており、この冷却容器内にそこに割当てられた冷却管が構成されており、
−各冷却管が絶縁液体を送流するための入口と絶縁液体を環流するための出口を備えており、
−各冷却容器と割当てられた切換要素が、熱的に、電気的にかつ機械的に互いに接続されていることが考慮されていてもよい。

冷却容器は例えばアルミニウムのような電気的にならびに熱伝導性の材料から構成されている。冷却管は冷却容器の内部、例えば蛇行形状を通過する。

−各切換モジュールが少なくとも一つの切換モジュール柱状体を備えており、
−各切換モジュール柱状体が少なくとも一つの冷却容器と少なくとも一つの切換要素を備えており、これらの冷却容器と切換要素が、重なり合って配置されており、かつ熱的に、機械的にかつ電気的に伝達するように接続されていることが考慮されていてもよい。

切換要素は任意の様式で構成されていてもよく、例えば個々にあるいはグループで電気的に接続されることができる。グループにおいて、切換要素４は列である電気的に列を成してあるいは並列に接続されている。切換モジュールは任意に四つの切換モジュール柱状体を含んでもよい。

−各切換モジュール柱状体が上側の予圧板と下側の予圧板の間に配置されていることが考慮されていてもよい。
−各上側の予圧板と割当てられた下側の予圧板が、クランプ柱状体を介して機械式に互いに接続されており、
−クランプ柱状体が中空に構成されており、
−上側の分配板が上側の予圧板の上方に配置されておりかつこの予圧板と機械式に接続されており、
−下側の分配板が下側の予圧板の下方に配置されておりかつこの予圧板と機械式に接続されており、
−クランプ柱状体が冷却管と液圧式に接続されており、
−下側の分配板とクランプ柱状体の内の一つを通って絶縁液体を冷却管内に導入するために、下側の分配板とクランプ柱状体の内の一つが送流部として使用され、
−上側の分配板と他のクランプ柱状体の内の一つを通って絶縁液体を冷却管から導出するために、上側の分配板と他のクランプ柱状体の内の一つが環流部として使用されることが考慮されていてもよい。

クランプ柱状体と冷却管の間の液圧式の接続は、導管を介してクランプ柱状体と接続されている少なくとも一つの冷却容器を介して実現されることができる。冷却管は例えば並列にあるいは列を成して液圧式に接続される冷却容器を介して構成されていてもよい。

クランプ柱状体と分配板は、任意の様式で、例えばガラス繊維強化プラスチックのような高強度で電気的に絶縁された材料から構成されていてもよい。

−ケーシングの内部と冷却回路が、膨張タンクを介して互いに接続されていることが考慮されていてもよい。
−切換モジュールが四つの切換モジュール柱状体を備えており、
−各切換モジュール柱状体において、クランプ柱状体の内の少なくとも一つが送流部として設けられており、他のクランプ柱状体の内の少なくとも一つが環流部として設けられていることは考慮されていてもよい。
−切換モジュール柱状体が切換モジュールの圧力分配ユニットにより保持されることが考慮されていてもよい。
−切換装置が制御巻線を備えたタップ付き変圧器において電圧静調整するための負荷時タップ切換器であることが考慮されていてもよい。

以下に本発明と添付された図に関する本発明の長所をより詳しく記載する。

冷却回路を備えた切換装置を示す。 切換モジュールの一部を示す。 切換モジュールを示す。 切換モジュールのＢ−Ｂ断面を示す。 ケーシング内にある切換モジュールを示す。 切換モジュールの圧力分配ユニットを示す。

本発明の同じ要素あるいは同様に作用する要素に対しては同一の符号が使用される。さらに明瞭にするために符号だけが個々の図に示されており、これらの符号は各々の図の説明に必要である。図示された実施形態は、本発明による切換装置であってもよく、従って本発明の最終的限定を示すものではない単なる実例にすぎない。

図１は切換装置、特に冷却回路７を備えた、制御巻線を有する調整変圧器において電圧を調整するための負荷時タップ切換器を示している。切換装置１はケーシング２を備えており、このケーシングは絶縁液体６で充填されている。ケーシング２内には切換モジュール３，３’，３”が配置されている。各切換モジュール３，３’，３”は、少なくとも一つの切換要素４と少なくとも一つの冷却管５を備えている。各冷却管５は冷却回路７の一部である。さらに冷却回路７には熱交換機１０とポンプ８が配置されている。ケーシング２の内部と冷却回路７は互いに液圧式に接続されている。すなわち冷却回路７とケーシング２の内部の間の絶縁液体６の交換が可能である。ここに示された実施形態において、ケーシング２の内部と冷却回路７の接続は膨張タンク１１を介して実現される。絶縁液体６はエステルあるいは絶縁油として構成されており、エステルは各切換モジュール３，３’，３”を冷却するための冷却回路７においても、ケーシング２の内部においても絶縁剤として使用されることができる。切換要素４は半導体ウェハセルであり、かつ例えばサイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどとして構成されていてもよい。

図２は切換モジュール３の部分図、特に複数の切換要素４と冷却容器２０を示しており、これらの切換要素と冷却容器は交互に機械式に熱的にかつ電気的に互いに接続されている。各冷却容器２０の内部には、冷却管５が案内されており、この冷却管を通って絶縁液体６は切換要素４を冷却するために運搬される。このために、冷却容器２０は各々絶縁液体６を導入するための入口２１と絶縁液体６を導出するための出口２２を有する。

切換要素４は個々にあるいはグループで電気的に接続されることができる。グループにおいて、切換要素４は列を成してあるいは並列に相互に接続されている。

図３は切換モジュール３全体を示す。これは切換モジュール柱状体３０を備えており、これらの切換モジュール柱状体は、各々重なり合って積重ねられ、機械式に、熱的にかつ電気的に接続された複数の切換要素４とそこに案内される冷却管５を備えた冷却容器４から構成されている。個々の冷却容器２０の冷却管５は、重なり合って液圧式に導管１８を介して接続されている。切換モジュール柱状体３０は、上側の予圧板１５と下側の予圧板１６の間に配置されている。さらに予圧板１５，１６の間には八つのクランプ柱状体４２が位置決めされている。これらのクランプ柱状体４２は、予圧板１５，１６と機械式に接続されており、かつ切換モジュール３の骨組を形成する。クランプ柱状体４２はガラス繊維強化プラスチック管として構成されているのが好ましく、従って内部が中空であり、かつ電気的に絶縁されている。それに加えてクランプ柱状体４２は、導管１８を介して冷却容器２０と接続されている。冷却容器２０は共に列を成してあるいは並列に液圧式に接続されている。

上側の予圧板１５の上方に、上側の分配板５０が配置されており、下側の予圧板１６の下方には下側の分配板５１が配置されている。環流部６１として使用される上側の分配板５０は、内部に管を備えており、これらの管は一方ではクランプ柱状体４２と液圧式に接続されており、他方では冷却回路７の熱交換機１０あるいはポンプ８と液圧式に接続されている。送流部６１として使用される下側の分配板５１も内部に管を備えており、これらの管は一方ではクランプ柱状体４２と接続されており、他方では却回路７の熱交換機１０あるいはポンプ８と接続されている。下側の分配板５１は付加的に切換モジュール３の支承に役立つ。両分配板５０，５１はプラスチックから成るので、これらは同時にケーシング２にある電位に対して切換モジュール３を絶縁するために使用される。

図４は図３の切換モジュール３のＢ−Ｂ断面図を示す。 その際にクランプ柱状体４０は機械式にかつ液圧式に下側の予圧板１６と接続されている。付加的に第一のクランプ柱状体４０は複数の導管１８を介して、冷却容器２０内に案内されている冷却管５と液圧式に接続されている。第二のクランプ柱状体４１は機械式にかつ液圧式に上側の予圧板１５と接続されている。付加的に第二のクランプ柱状体４１は、同様に複数の導管１８を介して冷却容器２０内に案内されている冷却管５と機械式にかつ液圧式に接続されている。従って、切換モジュール３全体が冷却管５と見なされることができる。その際に、冷却容器２０は並列にあるいは列を成して互いにクランプ柱状体４０，４１の間に液圧式に接続されていてもよい。

図５は切換装置１のケーシング２内の切換モジュール３を示す。ここで環流部６１と送流部６０、特に上側および下側の分配板５０，５１は、導管３６を介して、ケーシング２の外側に配置されたポンプ８および熱交換機１０と接続されている。ここで切換モジュール３は絶縁液体６により取囲まれている。

図６は切換モジュール３の詳細図を示す。切換モジュール３の切換モジュール柱状体３０を固定できるように、圧力分配ユニット７０は上側の冷却容器２０と上側の予圧板１５の間に挿入される。圧力分配ユニット７０は冷却容器２０に配置された領域にフランジ７１を備えている。圧力分配ユニット７０の上側の領域はネジ山７２を備えており、その上側端部にはナット７４が配置されている。フランジ７１とナット７４の間には板バネ７３と板バネ台架７５が配置されている。圧力分配ユニット７０は、差当りプレス下で切換モジュール３に必要とされる規定の予圧力に調節される。板バネ７３は予圧の際に板バネ台架７５を介してフランジ７１に抗して押圧されかつナット７４により固定される。圧力分配ユニット７０が各切換モジュール柱状体３０の上側の冷却容器２０に当接するまで、圧力分配ユニット７０は板バネ台架７５を介して予圧板１５内にネジで締め付けられる。圧力分配ユニット７０はその後固定されかつ回転に対して保護される。ナット７４を緩めることにより、板バネ７３の規定された予圧は切換モジュール柱状体３０に伝達される。

各切換モジュール柱状体３０は独立した圧力分配ユニット７０を介して張力をかけられるので、両切換モジュール柱状体３０は機械式に互いに連結を外されており、従って高さの違いが補整されることができる。

１ 切換装置
２ ケーシング
３，３’，３” 切換モジュール
４ 切換要素
５ 冷却管
６ 絶縁液体
７ 冷却回路
８ ポンプ
１０ 熱交換機
１１ 膨張タンク
１５ 上側の予圧板
１６ 下側の予圧板
１８ 導管
２０ 冷却容器
２１ 入口
２２ 出口
３０ 切換モジュール柱状体
３６ 導管
４０ 第一のクランプ柱状体
４１ 第二のクランプ柱状体
４２ クランプ柱状体
５０ 上側の分配板
５１ 下側の分配板
６０ 送流部
６１ 環流部
７０ 圧力分配ユニット
７１ フランジ
７２ ネジ山
７３ 板バネ
７４ ナット
７５ 板バネ台架

Claims (9)

1. 切換装置（１）であって、この切換装置が、
   −ケーシング（２）と、
   −ケーシング（２）の内部に配置されており、かつ切換要素（４）と冷却管（５）を備えた切換モジュール（３，３’，３”）と、
   −ケーシング（２）の内部の絶縁液体（６）であって、切換モジュール（３，３’，３”）を取囲んでいる絶縁液体と、
   −ポンプ（８）、冷却管（５）および熱交換機（１０）を有する冷却回路（７）とを備えており、
   −ケーシング（２）の内部と冷却回路（７）が液圧式に互いに接続されていることを特徴とする切換装置。
2. −切換モジュール（３，３’，３”）が冷却容器（２０）を備えており、この冷却容器内に冷却管（５）が構成されており、
   −冷却容器（２０）と切換要素（４）が、熱伝導で互いに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の切換装置。
3. −切換モジュール（３，３’，３”）が切換モジュール柱状体（３０）を備えており、
   −切換モジュール柱状体（３０）が冷却容器（２０）と切換要素（４）を備えており、これらの冷却容器と切換要素が、重なり合って配置されており、かつ熱伝導で互いに接続されていることを特徴とする請求項２に記載の切換装置（１）。
4. −切換モジュール柱状体（３０）が上側の予圧板（１５）と下側の予圧板（１６）の間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の切換装置（１）。
5. −上側の予圧板（１５）と下側の予圧板（１６）が、複数のクランプ柱状体（４２）を介して機械式に互いに接続されており、
   −クランプ柱状体（４２）が中空に構成されており、
   −上側の分配板（５０）が上側の予圧板（１５）の上方に配置されておりかつこの上側の予圧板と機械式に接続されており、
   −下側の分配板（５１）が下側の予圧板（１６）の下方に配置されておりかつこの下側の予圧板と機械式に接続されており、
   −クランプ柱状体（４２）が冷却管（５）と液圧式に接続されており、
   −下側の分配板とクランプ柱状体の内の一つを通って絶縁液体（６）を冷却管（５）内に導入するために、下側の分配板（５１）とクランプ柱状体（４２）の内の一つが送流部として使用され、
   −上側の分配板と他のクランプ柱状体の内の一つを通って絶縁液体（６）を冷却管（５）から導出するために、上側の分配板（５０）と他のクランプ柱状体（４２）の内の一つが環流部として使用されることを特徴とする請求項４に記載の切換装置（１）。
6. −ケーシング（２）の内部と冷却回路（７）が、膨張タンク（１１）を介して互いに接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の切換装置（１）。
7. −切換モジュール（３，３’，３”）が四つの切換モジュール柱状体（３０）を備えており、
   −各切換モジュール柱状体（３０）において、クランプ柱状体（４２）の内の一つが送流部（６０）として設けられており、他のクランプ柱状体（４２）の内の一つが環流部（６１）として設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の切換装置（１）。
8. 切換モジュール柱状体（３０）が、圧力分配ユニット（７０）により切換モジュール（３，３’，３”）内で保持されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の切換装置（１）。
9. −切換装置（１）が制御巻線を備えたタップ付き変圧器において電圧静調整するための負荷時タップ切換器であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の切換装置（１）。

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