JPH06507301A - 屋外設置用パワーセミコンダクタバルブ装置 - 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】 屋外設置用パワーセミコンダクタバルブ装置技術分野 本発明は、周囲に対し電気絶縁されたエンクロージャ内に設置される屋外設置用 パワーセミコンダクタバルブ装置に関する。本願において、以下で“バルブ装置 ”と略称されているパワーセミコンダクタバルブ装置は、共通のエンクロージャ 内に配置されたｌもしくは１以上のパワーセミコンダクタバルブを備える装置を 意味する。

パワーセミコンダクタバルブは、ｌのユニットとして電気的に機能するｌもしく は１以上の制御可能なもしくは制御不能なパワーセミコンダクタコンポーネント 、例えば、サイリスタもしくはダイオードを意味する。

背景技術 屋外設置に適し、磁器製支持インシュレータ上に配置されることにより周囲に対 し電気絶縁されるエンクロージャ内に、交流ラインの直列補償用プラントもしく は交流電流と高圧直流との間の変換用プラント内に含まれた　・バルブ装置、例 えば、サイリスタバルブを配置することが知られている。また、ＳＦ６が充填さ れた磁器製中空インシュレータ内にライトガイドを配設することにより、屋内に 配置されかつ絶縁態様で直立されたサイリスタバルブにライトガイドを通すこと が日本特許出願第６３−８０７６３（Ａ）号明細書から知られている。制御信号 およびその他の媒体を別個のインシュレータを介してバルブ装置に供給すること により、夫々の機能を考慮して最適な態様でこの別個のインシュレータおよび支 持インシュレータの双方を別個に設計する可能性が開かれている。

制御信号の供給に適するインシュレータの径は一般的に、特にバルブ装置用の温 度に影響を与える媒体および／もしくはバルブ装置の絶縁媒体の供給および／除 去用に追加的に利用される場合、支持インシュレータの径より大きく設計されな ければならない。従って、この目的用の磁器製インシュレータは通常重量が重く かつ特に、高圧用プラントに必要とされる長さで製造することが困難である。特 に、高圧電流用プラントではインシュレータにフラッシュオーバが発生する危険 性がインシュレータ面上の沈積物に大きく依存するということも考慮しなければ ならず、従って、屋外配置の場合には疎水性インシュレータ面を備えることが望 ましい。インシュレータの内部絶縁耐力は上記目的用に配置されたチャンネルお よび導体により悪影響を受けるので、凝結の危険性およびその後発生するフラッ シュオーバの危険性はインシュレータ内部の温度を制御することにより最少化さ れるということが重要である。

発明の概要 本発明は冒頭に記載した種類のバルブ装置を提供することを目的とし、情報装荷 信号および／もしくはバルブ装置の温度に影響を与える媒体および／もしくはバ ルブ装置の絶縁媒体は、優れた電気および熱絶縁特性を有し、長さが大きく製造 するのが簡単なインシュレータによりバルブ装置に供給される。

本発明のバルブ装置の特徴は添付請求の範囲から明らかとなるであろう。

図面の簡単な説明 添付図面を参照して実施例を説明することにより本発明についてより詳細に説明 する。図中 第１図は本発明のバルブ装置を示し、 第２図は本発明の連通インシュレータの垂直方向断面を示し、 第３図は第２図の連通インシュレータの水平方向断面を示し、 第４図はバルブ装置の有利な実施例の１２−パルスコンバータ用主回路を示し、 第５図は第４図のコンバータの全体図を示す。

好ましい実施例の説明 第１図は高電圧直流送電用プラントに含まれたサイリスタバルブ用の一部が破断 されたエンクロージャｌを示している。このエンクロージャはシート状金属製二 重壁ケーシングを支持するスチール製フレームワークのボディ（更に図示せず） を備えている。シート間に熱絶縁材としてミネラルウール層が配置されている。

ブッシング２はサイリスタバルブを交流ライン（図示せず）に接続するためのも のである。エンクロージャ内に多数のサイリスタが合計で８つのモジュール３の 状態で配設され、図中、ｌのモジュールが符合で示されている。これらのモジュ ールは絶縁モジュール支持部材４（１のモジュール支持部材のみが符合で示され ている）上に配設され、エンクロージャは過電圧保護用サージアレスタ（ＡＲＲ ＥＳＴＥＲ）　５も備えている。エンクロージャは４つの磁器製支持インシュレ ータ６１，６２．６３．６４上に装着され、各インシュレータはコンクリート製 幅木７１．７２．７３．７４上に載置されている。エンクロージャとグランドレ ベルのボックス８との間に連通インシュレータ９が配設されている。

垂直方向断面および水平方向断面が夫々示されている第２図および第３図を参照 して連通インシュレータについてより詳細に説明する。連通インシュレータはガ ラスファイバ強化プラスチック製第１インシユレータチユーブ９１を備え、この 第１インシユレータチユーブ上にシリコーンゴム製ケーシング９２が配設されて いる。このケーシングはインシュレータ上により長いクリープ（ｃｒｅｅｐ）距 離を達成するための溝９３を存している。ガラスファイバ強化プラスチック製第 ２インシユレータチユーブ９４が連通インシュレータ内に第１インシユレータチ ユーブ９１と同心状に配設され、これら２つのインシュレータチューブ間に環状 隙間９５か形成されている。

制御信号が連通インシュレータを挿通するライトガイド１０１．１０２を介して グランドボックス８からエンクロージャ内に配設されたサイリスタに本来は公知 な方法で供給される。架橋ポリエチレン、いわゆるＰＥＸ製第１および第２冷却 液チューブ１．　ｌ　１．１１２はサイリスタ用の水とプロピレングリコールと の混合物からなる冷却液をエンクロージャとの間に案内する。バルブ装置の絶縁 媒体は空気から構成され、空気の温度および湿度を制御するためにエンクロージ ャはこのエンクロージャの外側に配置されたエアーコンディションプラントと連 通インシュレータを介して連通している。上記絶縁媒体は第２インシユレータチ ユーブの内部部材１２を通ってエンクロージャからエアーコンディションプラン トに含まれた熱交換器に流れ、インシュレータ内に配設された架橋ポリエチレン 製換気チューブ１３を介してエンクロージャに戻る。空気流はエアーコンディシ ョンプラントに含まれたファンにより駆動される。上記環状隙間９５の目的は周 囲に対して連通インシュレータ内部を熱絶縁することである。環状隙間の外側制 限面は周囲に対向し、従って、屋外温度が少なくとも低温であるときに凝結が形 成される危険性が存在するために、少量の空気が連通インシュレータの下部から 図面に示されていない方法で排出され、この空気は例えば、シリカゲルを使用し て公知の方法で配設された乾燥装置で乾燥され、その後、下部ニップル９５１． ９５２および上部ニップル９５３、９５４を介して環状隙間を通ってエンクロー ジャまで案内される。この空気流は流れ条件により連通インシュレータ下部に存 在する、エンクロージャに対する超過圧力により駆動される。

ライトガイド１０１，１０２、冷却液チューブ１１１．１１２および換気チュー ブ１３が上部フランジ１４に取り付けられ、連通インシュレータを挿通ずるガラ スファイバ強化プラスチック製ロッド１６の回りに軸方向に互いに好適な間隔を 置いて配設された多数の支持板１５に対し半径方向に固定されている。連通イン シュレータ内のライトガイド、冷却液チューブおよび換気チューブがインシュレ ータチューブから懸架されるように、上記ロフトもインシュレータチューブ９１ ．９４上に載置されている上部フランジＩ４に取り付けられる。このフランジに は、上記ライトガイド用並びに液体およびガス流用の開口およびブッシング（図 示せず）が設けられている。

連通インシュレータの下部に、冷却液チューブおよび換気チューブ用の案内板１ ５１が配設され、連通インシュレータにはエンクロージャおよびグランドボック ス用のシールおよび接続部材が本来は公知な方法で設けられている。連通インシ ュレータの上部フランジ１４とエンクロージャｌとの間にゴム製環状クロース１ ７が設けられている。このクロース１７の外周にはフランジ１７１が設けられ、 このフランジはサイリスタバルブの冷却システムに大きな故障が発生した場合の 余水路を形成し、この余水路により漏れた冷却液は連通インシュレータの内部を 通ってグランドレベルに配設された回収システムに流れ落ちる。連通インシュレ ータの上端部および下端部の双方には火災摺動バルブ（図示せず）が設けられ、 これらの火災摺動バルブはエンクロージャからの空気流中に配置された煙検知器 から警報があった場合に自動的に閉じる。従って、エンクロージャ内の潜在的な 火災が迅速に覆い消され、火がプラントの他の部材に広がらないようにグランド ボックスを設計可能とする。エアーコンディショナプラントは２つの２方逆止弁 を備え、これらの逆止弁はエンクロージャ内の大気圧以上もしくは大気圧以下の 所定圧で開き、エンクロージャ内部を周囲の大気と連結させる。

本発明は示されている実施例に限定されないが、複数の修正が新規な概念の範囲 内で可能である。従って、例えば、交流ラインにおける直列補償用およびスタテ ィック形電圧補償用プラントに利益をもたらすために本発明を利用することがで きる。勿論、エンクロージャ内の他の絶縁媒体、例えば、窒素ガスもしくはＳＦ ６ガスにも応用可能である。また、連通インシュレータは、例えば、全部もしく は一部が架橋ポリエチレン、いわゆるＰＥＸで形成された他の複合材料で製造す ることができる。環境要因および連通インシュレータの設計が許容する範囲で環 状隙間９５を形成する必要はないが、この隙間が形成される場合その絶縁効果は なんらかの熱絶縁材料、例えば、ミネラルウールを充填することによっても達成 することができる。

エンクロージャがコンバータ全体に含まれる場合、電圧分配を考慮すると、バル ブ装置のクーラント用チャンネルをコンバータに含まれたエンクロージャ間に直 接配設することが有利であり、従って、この場合、接地電位とエンクロージャと の間のみに配設された連通インシュレータはライトガイドと換気チューブとを備 える。これらの場合、余水路上を延出する、冷却液用の別個のチューブを連通イ ンシュレータ内に配設することも有利な場合がある。また、エンクロージャが、 例えば、フレームワーク構造体から懸架される場合、上記目的用に配設された本 発明の連通インシュレータが応用可能である。

インシュレータに適する非セラミック材料は疎水面を存しているのでもしくはイ ンシュレータに適する非セラミック材料に簡単な方法で疎水面を設けることがで きるので、上記バルブ装置に情報装荷信号および／もしくはパワーセミコンダク タの温度に影響を与える媒体もしくはパルプ装置の絶縁媒体を供給するために非 セラミック材料製絶縁ボディを使用することにより、優れた電気および熱絶縁特 性という形態の利点が得られる。冒頭にて述べたように、これは特に、高圧直流 用プラントにおいて非常に重要である。本発明の絶縁ボディの内側に配設された チャンネルおよび導体は内部絶縁耐力に対し悪影響を有しているので、このボデ ィが屋外環境に置かれるときボディ内面を疎水性とすることも有利である。また 、本発明の絶縁ボディは優れた熱絶縁用二重壁を有するように簡単に設計するこ とができる。更に、この絶縁ボディは対応するセラミックインシュレータより軽 量となり、ジヨイントなしで長さが大きく製造することが簡単である。

バルブ装置の有利な実施例において、プラント内に含まれたパワーセミコンダク タは群を成して配設され、各群はいわゆるハーフバルブを形成している。これは 、交流から高圧直流への変換用１２−パルスコンバータ用主回路を示す第４図に 図示されている。このコンバータの上部６−パルスコンバータ群１８に３相交流 電圧が３つの導体１９１．１９２．１９３を介して公知の方法で印加サレ、コン バータの下部６−パルスコンバータ群２０に他の３つの導体２０１．２０２．２ ０３を介して３０°位相がずれた対応する電圧が印加される。コンバータにボー ルライン（ｐｏｌｅ　１ｉｎｅ）２１およびニュートラルライン（ｎｅｕｔｒａ ｌ　１ｉｎｅ）２２が接続されている。コンバータ内に含まれたサイリスタ要素 は多数のハーフバルブ２３という形態の群を成し、これらのハーフバルブは１つ のハーフバルブを備える第１型式のエンクロージャ１０３および２つのハーフバ ルブを備える第２型式のエンクロージャ１０４の夫々に収容されている。このよ うに構成されない場合、両方の型式のエンクロージャは上記設計と同じ設計で形 成される。第１型式のエンクロージャにおいて、ハーフバルブの一方の端子はエ ンクロージャと、ボールラインもしくはニュートラルラインに接続され、一方、 ハーフバルブの他方の端子は第１図に図示された態様でブッシング２を介してエ ンクロージャの外側に延出している。支持インシュレータおよびベース板が設け られたエンクロージャ数を減少させるために、他の型式のエンクロージャは２つ の直列接続されたノ飄−フバルブを備えている。エンクロージャ内の絶縁距離の 要求を減少させるために、２つのノ１−フバルブが直列接続される点もエンクロ ージャに電気接続され、一方、これらのハーフバルブの他の２つの端子はブッシ ング２を介してエンクロージャの外側に延出する。コンバータのボールラインお よびニュートラルラインの夫々に最も近接して配置されているハーフバルブは第 １型式のエンクロージャ内に収容されているため、この実施例では各サイリスタ により均一に電圧が印加され、エンクロージャと内部の導通部材との間およびエ ンクロージャとグランドとの間の浮遊容量（ｓｔｒａｙ　ｃａｐａｃｉｔａｎｃ ｅｓ）は、コンバータが第２型式のエンクロージャのみで構成される場合に問題 となる不均一な電圧分配の原因とならない。これに加えて、プラント全体用のエ ンクロージャ数が減少され、２つのハーフバルブを備える場合、エンクロージャ の寸法か最少化される。第４図のコンバータの全体図が第５図に示されている。

この図面は、夫々２つの二次巻線を有する３つの単相トランスフォーマ２３１． ２３２．２３３の夫々が公知の方法でどのようにコンバータの１相を供給するか を示している。明確化のために全ての同一の要素に符合を付していないか、第４ 図中で符合が付されている要素は第５図において同一の参照符合が付されている 。

ＦＩ６．７ Ｆ／６．２ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　４ ｎ） 嘗　〜 フロントページの続き ＦＩ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１もしくは１以上のパワーセミコンダクタコンポーネントを備え、情報装荷 信号および／もしくは絶縁媒体および／もしくはパワーセミコンダクタコンポー ネントの温度に影響を与える媒体が中空絶縁ボディ（９）を通って供給される、 周囲に対し電気絶縁されているエンクロージャ（１）内に設置される屋外配置用 パワーセミコンダクタバルブ装置であって、前記絶縁ボディが非セラミック材料 から形成され、第１インシュレータチューブ（９１）と第２インシュレータチュ ーブ（９４）とを備え、この第２インシュレータチューブが前記第１インシュレ ータチューブ内にほぼ同心状に配設され、これらのインシュレータチューブ間に 環状隙間（９５）が形成されることを特徴とするパワーセミコンダクタバルブ装 置。 ２．前記環状隙間（９５）が、前記エンクロージャ（１）と周囲との間にガス流 もしくは液体流を許容することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のパワーセ ミコンダクタバルブ装置。 ３．前記環状隙間（９５）に、熱絶縁材料が充填されていることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載のパワーセミコンダクタバルブ装置。 ４．少なくとも前記第１インシュレータチューブ（９１）が、複合材料から形成 されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載 のパワーセミコンダクタバルブ装置。 ５．少なくとも前記第１インシュレータチューブ（９１）が、架橋ポリエチレン から形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか１ 項に記載のパワーセミコンダクタバルブ装置。 ６．前記パワーセミコンダクタコンポーネント用クーラントを供給および／もし くは排出するチャンネル（１１１、１１２）が前記第２インシュレータチューブ （９４）内に配設されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項のい ずれか１項に記載のパワーセミコンダクタバルブ装置。 ７．制御信号を前記パワーセミコンダクタコンポーネントに供給するライトガイ ド（１０１、１０２）が、前記第２インシュレータチューブ（９４）内に配設さ れていることを特徴とする請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載の パワーセミコンダクタバルブ装置。 ８．前記バルブ装置の絶縁媒体を供給および／もしくは排出するチャンネル（１ ３、１２）が、前記第２インシュレータチューブ（９４）内に配設されているこ とを特徴とする請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項に記載のパワーセミ コンダクタバルブ装置。 ９．前記絶縁ボディ（９）が、溝（９３）が設けられた剛性ボディとして設計さ れ、グランドと前記エンクロージャ（１）との間に配設されることを特徴とする 請求の範囲第１項から第８項のいずれか１項に記載のパワーセミコンダクタバル ブ装置。 １０．前記バルブ装置が支持インシュレータ（６１、６２、６３、６４）上に載 置され、前記絶縁ボディ（９）が支持インシュレータ（６１、６２、６３、６４ ）から分離された絶縁ボディ（９）から構成されていることを特徴とする請求の 範囲第９項に記載のパワーセミコンダクタバルブ装置。