技术领域
[0001] 本发明涉及用于高电压的交流电力系统的电力设备。
相关背景技术
[0002] 作为在高电压的交流电力系统中使用的电力设备，例如有气体绝缘开闭装置。
[0003] 在这样的电力设备中，由于大电流流过通电部，所以存在发热问题。作为进行通电部的冷却的现有的气体绝缘开闭装置，公开了具备线圈和驱动装置的气体绝缘开闭装置，该线圈通过通电导体所产生的磁通而感应出电动势，该驱动装置将由该线圈感应出的电动势作为电源来驱动风扇(参照例如专利文献1)。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1：日本特开2001-245410号公报(第3页，图3)
具体实施方式
[0023] 实施方式1.
[0024] 图1是用于实施本发明的实施方式1的电力设备的剖面示意图。
[0025] 该电力设备例如是在交流电力系统中被用作其交流电力的输电线的母线的气体绝缘设备。
[0026] 本实施方式的电力设备1在圆筒状的密闭容器2的中央设置有棒状的通电导体3。通电导体3通过间隔件(未图示)保持于密闭容器的中心轴的位置。另外，以通电导体3为中心，设置有环状的线圈4。该环状的线圈4在中央通电导体3贯通，作为被流过该通电导体3的电流的磁通感应而产生电力的电力产生部发挥功能。在线圈4的输出端子，连接有将由该线圈4产生的电力作为动力源的电气设备部5。在线圈4的输出端子，还连接有能够将线圈4的输出短路的短路开关6。
[0027] 关于密闭容器2，利用凸缘等将圆筒状的金属制的部件连接多个而构成1个密闭容器。另外，通电导体3是将棒状的金属制的部件彼此用通电导体连接部7连接而构成的。在气体绝缘设备的情况下，密闭容器2的内部填充有绝缘性流体，例如填充有SF6气体。另外，密闭容器2的电位被设定为接地电位，由于为交流电流流动的母线，所以通电导体3的电位被设定为特别高压的几kV以上。
[0028] 图2是示出本实施方式中的线圈4、电气设备部5以及短路开关6的连接关系的示意图。作为电力产生部的线圈4包括包围通电导体3的环状的铁心和卷绕于该铁心的铜线。线圈4通过流过通电导体3的交流电流而感应出电动势。由线圈4产生的电力被与其输出端子连接的电气设备部5消耗。在本实施方式中，作为电气设备部5使用电动风扇。该电动风扇如图1所示配置于通电导体连接部7的下方。
[0029] 在被用作交流电力的输电线的母线的气体绝缘设备中，几kA以上的大电流稳定地流过通电导体3。虽然通电导体3的剖面积被设计成即使大电流流过所产生的热量也不会成为问题，但在通电导体连接部7中存在金属彼此的接触面，所以由于该接触面的高的电阻值而产生的热量变大。因此，通电导体连接部7的温度上升。在密闭容器2中填充有SF6气体等绝缘性流体，所以由于通电导体连接部7的温度上升而该流体产生对流，在一定程度上被热扩散而通电导体连接部7的温度上升被抑制，但在温度上升的流体停滞于密闭容器2的内部的上层部时对流停止而热扩散的效应减少。
[0030] 在本实施方式的电力设备中，在作为发热部的通电导体连接部7的下方设置有电动风扇，所以能够使绝缘性流体强制对流，能够高效地将发热部冷却。另外，作为电动风扇的动力源，使用被流过通电导体3的电流的磁通感应而产生电力的线圈4，所以无需外部电源等附属设备。
[0031] 在被用作交流电力的输电线的母线的气体绝缘设备中，最好即使在保养检查、构件更换等维护时也尽可能让母线的电力不停止。其原因为,在使一般的交流电力停止时，会存在可能导致与输电系统连接的其他设备的过载并在最坏的情况下会导致停电的问题。当在这样的条件下为了进行电气设备部5的保养检查、构件更换而将电气设备部5从线圈4的输出端子切断时，线圈4的输出端子的电阻变得无穷大。在线圈4的输出端子的电阻变得无穷大时，线圈4可能会感应出过大的电压而线圈4破损。
[0032] 在本实施方式中，具备能够将线圈4的输出短路的短路开关6，所以只要在使将作为电力产生部的线圈4作为动力源的电动设备停止时将短路开关6短路，线圈4就不会感应出过大的电压。其结果，能够得到可靠性高的电力设备。
[0033] 此外，在本实施方式中，说明了作为电气设备部5使用电动风扇的例子，但也能够不使用电动风扇而使用温度传感器等。通过温度传感器监视作为发热部的通电导体连接部7的温度，在到达一定程度的温度以上的情况下，还能够进行使流过通电导体的电流降低等的控制。另外，在本实施方式中，将电动风扇配置于通电导体连接部的下方，但只要是能够使密闭容器内部的绝缘性流体强制对流的位置，则也可以将电动风扇配置于其他地方。
[0034] 实施方式2.
[0035] 图3是用于实施本发明的实施方式2的电力设备的剖面示意图。
[0036] 该电力设备例如是设置于发电机与主变压器之间的气体切断器，该主变压器对该发电机发电产生的电压进行升压。
[0037] 本实施方式的电力设备1在圆筒状的密闭容器2的中央设置有棒状的通电导体3。通电导体3通过间隔件(未图示)保持于密闭容器的中心轴的位置。另外，以通电导体3为中心，设置有环状的线圈4。该环状的线圈4在中央通电导体3贯通，作为被流过该通电导体3的电流的磁通感应而产生电力的电力产生部发挥功能。在线圈4的输出端子，连接有将由该线圈4产生的电力作为动力源的电气设备部5。在线圈4的输出端子，还连接有能够将线圈4的输出短路的短路开关6。在本实施方式中，作为电气设备部5使用电动风扇。
[0038] 进而，配置有切断部11，该切断部11具备用于切断通电导体3的通电的能够开极和闭极的一对接点。该切断部11在密闭容器2的内部进一步被密闭，内部填充有大气压以上的绝缘性流体。在切断部11的旁边，配置有驱动机构12，该驱动机构12用于驱动配置于该切断部的内部的一对接点。该驱动机构12经由绝缘杆13与设置于密闭容器2的外部的操作装置14连接。
[0039] 在本实施方式的电力设备1中，通电导体3被分离成2根，通过配置于切断部11的内部的一对接点电连接。在图3中，左侧的通电导体3与作为一对接点中的一个接点的固定接点电连接，右侧的通电导体3经由具有导电性的材料的驱动机构罩15与作为另一个接点的可动接点电连接。固定接点和可动接点通过驱动机构而被闭极和开极。
[0040] 本实施方式中的线圈4、电气设备部5以及短路开关6的连接关系与实施方式1相同。作为电动风扇的电气设备部5设置于切断部11的下方，被流过通电导体3的电流驱动。
[0041] 在切断部11的内部存在接点彼此的接触面，所以由于该接触面的高的电阻值而产生的热量变大。因此，接点的温度上升。在接点的温度上升时，切断部11的温度也上升。在密闭容器2中填充有SF6气体等绝缘性流体，所以由于切断部11的温度上升而该流体产生对流，在一定程度上被热扩散而切断部11的温度上升被抑制，但在温度上升的流体停滞于密闭容器2的内部的上层部时对流停止而热扩散的效应减少。
[0042] 在本实施方式的电力设备中，在作为发热部的切断部11的下方设置有电动风扇，所以能够使绝缘性流体强制对流，能够高效地将发热部冷却。另外，作为电动风扇的动力源，使用被流过通电导体3的电流的磁通感应而产生电力的线圈4，所以无需外部电源等附属设备。
[0043] 另外，与实施方式1同样地，在本实施方式中也具备能够将线圈4的输出短路的短路开关6，所以只要在使将作为电力产生部的线圈4作为动力源的电动设备停止时将短路开关6短路，线圈4就不会感应出过大的电压。其结果，能够得到可靠性高的电力设备。
[0044] 进而，在作为发热部的切断部11的下方设置有电动风扇，所以具有使密闭容器2的内部的绝缘性流体强制对流的效果，并且能够将切断部11的下部直接冷却。其结果，切断部11产生温度梯度，所以能够促进切断部11内部的绝缘性流体的对流，还能够得到冷却切断部11内部的接点的效果。
[0045] 实施方式3.
[0046] 图4是用于实施本发明的实施方式3的电力设备的剖面示意图。
[0047] 该电力设备例如是在交流电力系统中被用作其交流电力的输电线的母线的气体绝缘设备。本实施方式的电力设备1具备与实施方式1相同的结构，此外还具备：变流器21，用于测量流过通电导体3的电流；以及事故检测器22，根据由该变流器21测量出的电流检测短路事故。事故检测器22在检测到短路事故时将其信号发送到短路开关6。短路开关6根据从事故检测器22接收到的短路事故的信号，将线圈4的输出端子短路。
[0048] 图5是示出本实施方式中的线圈4、电气设备部5、短路开关6、变流器21以及事故检测器22的连接关系的示意图。在交流电力系统中，在由于霹雷等而发生短路事故时，有时几十kA的事故电流短时间地流过通电导体3。在这样的大电流流过通电导体3的情况下，虽然是短时间，但由线圈4感应出的电力增大，过大的电流流过电气设备部5。其结果，电气设备部5可能会破损或者发生故障。
[0049] 如本实施方式那样，即使由于短路事故等而过大的事故电流流过通电导体3，由于通过变流器21以及事故检测器22检测该事故电流并通过短路开关6将线圈4的输出端子短路，所以仍能够防止过大的电流流过电气设备部5。
[0050] 实施方式4.
[0051] 图6是用于实施本发明的实施方式4的电力设备的剖面示意图。
[0052] 该电力设备例如是在交流电力系统中被用作其交流电力的输电线的母线的气体绝缘设备。本实施方式的电力设备1具备与实施方式1相同的结构，此外在短路开关6与电气设备部5之间具备切离开关31。
[0053] 图7是示出本实施方式中的线圈4、电气设备部5、短路开关6以及切离开关31的连接关系的示意图。在图2所示的实施方式1的结构中，存在如下状态：即使在以维持通电导体3的通电的状态使短路开关6短路而卸下电气设备部5的情况下，由于流过短路开关6的短路电流和短路开关6的导通电阻(内部电阻)而产生的电压仍会被施加到电气设备部5。即使短路开关6的导通电阻小，在短路电流大的情况下被持续施加到电气设备部5的电压有时也成为作业安全上的问题。
[0054] 如本实施方式那样，在短路开关6与电气设备部5之间设置切离开关31，在将短路开关6短路之后打开切离开关31，从而能够去除被施加到电气设备部5的电压。其结果，能够从线圈4完全切离电气设备部5，所以能够安全地卸下电气设备部5。
[0055] 进而，也可以在切离开关31和短路开关6的连接点与短路开关6之间连接电阻体、或者在电气设备部5和短路开关6的连接点与短路开关6之间连接电阻体。即，也可以串联地连接短路开关6和电阻体。在该情况下，即使流过短路开关6的短路电流大，由于由电阻体消耗线圈4所产生的电力，所以也能够抑制流过线圈4的短路电流。其结果，能够保护线圈4，能够从线圈4完全切离电气设备部5，所以能够安全地卸下电气设备部5。
[0056] 实施方式5.
[0057] 图8是用于实施本发明的实施方式5的电力设备的剖面示意图。该电力设备例如是在交流电力系统中被用作其交流电力的输电线的母线的气体绝缘设备。在实施方式1的电力设备1的结构的基础上，密闭容器2具备在其内壁形成为凹状的凹部2c，该凹部2c具有比其他主要的内壁更远离通电导体3以及通电导体连接部7的空间，电气设备部5配置于凹部2c。
[0058] 密闭容器2还具备密闭端子8，该密闭端子8在保持密闭容器2的气密性的状态下电连接密闭容器2的内部和外部。
[0059] 另外，短路开关6配置于密闭容器2的外侧，线圈4和短路开关6的一端经由一个密闭端子8连接，电气设备部5和短路开关6的另一端经由另一密闭端子8连接。
[0060] 如在实施方式1中说明的那样，在密闭容器2的内部配置电气设备部5，所以电气设备部5配置于基于流过通电导体3的电流的高电场空间内。即，该高电场空间的电场分布有时受电气设备部5的影响而局部地不均匀。根据本实施方式5，通过将电气设备部5配置于凹部2c，与实施方式1相比更远离通电导体3地配置电气设备部5，所以能够减轻对基于流过通电导体3的电流的电场分布造成的影响。即，能够确保更高的绝缘性。
[0061] 进而，短路开关6配置于密闭容器2的外侧，所以与设置于密闭容器2的内侧的情况相比，减少由流过通电导体3的电流引起的电磁噪声的影响。
[0062] 即，根据本实施方式5，除了在实施方式1中说明的冷却通电导体连接部7的效果或者监视通电导体连接部7的温度的效果等以外，通过将电气设备部5配置于凹部2c，还能够减轻对基于流过通电导体3的电流的电场分布造成的影响，能够确保更高的绝缘性。进而，通过将短路开关6配置于密闭容器2的外侧，能够减少由流过通电导体3的电流引起的电磁噪声的影响。通过这些结构，能够得到可靠性高的电力设备。
[0063] 实施方式6.
[0064] 图9以及图10是用于实施本发明的实施方式6的电力设备的剖面示意图。该电力设备例如是在交流电力系统中被用作其交流电力的输电线的母线的气体绝缘设备。在实施方式5的电力设备1的结构的基础上，还具备开闭器9，该开闭器9是将配置有电气设备部5的凹部2c和密闭容器2的其他主要部分分隔的分隔机构。图9示出关闭开闭器9的状态，图10示出开闭器9敞开的状态。此外，在电力设备1的通常的使用状态下，如图10所示开闭器9被敞开。
[0065] 在电气设备部5为电动风扇的情况下，一般的电动风扇的动作寿命次数是几万小时，所以作为在几十年的长期间中不被停止而连续地被使用的电力设备，电气设备部5在该期间中需要几次更换或者修理等维护。
[0066] 在执行该维护的情况下，如图9所示，在关闭开闭器9之后，仅敞开配置有电气设备部5的凹部2c。即，能够无需敞开密闭容器2的主要部分而执行维护，所以能够缩短与维护相关的时间。
[0067] 即，根据本实施方式6，在实施方式5中说明的效果的基础上，通过具备将配置有电气设备部5的凹部2c和密闭容器2的其他主要部分分隔的开闭器9，能够缩短与维护相关的时间。
