SE500728C2 - Effekthalvledarventilanordning för utomhus placering - Google Patents

Description

CJ l"",f~ ~ 2 /Åö (I) 5 aktuella för högspända anläggningar. Särskilt vid anläggningar för högspänd likström tillkommer dessutom det förhållandet att risken för överslag över isolatorerna i hög grad beror av beläggningar på isolatorytoma varför det vid utomhus placering är önskvärt med en hydrofob isolatoryta. Isolatorns inre överslagshållfasthet påverkas negativt av de kanaler och ledare som placeras i den för de ovan nämnda ändamålen varför det är väsentligt att risken för kondens och med detta åtföljande risker för överslag minimeras genom en kontroll av klimatet i isolatoms inre.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINN INGEN Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en ventilanordning av inledningsvis angivet slag, vars försörjning med informationsbärande signaler och/ eller av medier för påverkan av ventilanordningens temperatur och/ eller av ventilanordningens isolationsmedium sker genom en isolator uppvisande goda elektriska och termiska isolationsegenskaper och som är enkel att tillverka i stora längder., __ " Vad som kännetecknar en ventilanordning enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall närmare förklaras genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, i vilka figur 1 visar en ventilanordning enligt uppfinningen, figur 2 visar en vertikal sektion av en kommunikationsisolator enligt uppfinningen, figur 3 visar en horisontell sektion av en kommunikationsisolator enligt figur 2, figur 4 visar huvudkretsarna för en 12-puls strömriktare vid en fördelaktig utföringsform av ventilanordningen och 3 500 728 figur 5 visar en översiktsbild av en strömriktare enligt figur 4.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Figur 1 visar en delvis uppskuren kapsling 1 för en tyristorventil ingående i en anläggning för överföring av högspänd likström. Kapslingen innefattar som stomme ett icke närmare visat fackverk av stål vilket uppbär ett dubbelväggigt hölje av plåt. Mellan plåtarna har som termisk isolering lagts ett lager av mineralull. En genomföring 2 är avsedd för anslutning av tyristorventilen till en icke visad växelströmsledning. I kapslingen är ett antal tyristorer anordnade i totalt åtta moduler 3, varav en är markerad i figuren. Modulerna är anordnade på endast antydda isolerande modulstöd 4 och kapslingen innefattar också en ventilavledare 5 för skydd mot överspänningar. Kapslingen är uppställd på fyra stödisolatorer 61, 62, 63, 64 av porslin, var och en vilande på en betongplint 71, 72, 73, 74. Mellan kapslingen och en marklåda 8 är en kommunikationsisolator 9 anordnad.

Kommunikationsisolatorn skall närmar-t: beskrivas _i anslutning figurerna 2 och 3, i vilken den visas i respektive vertikal och horisontal sektion. Kommunikationsisolatorn innefattar ett första isolatorrör 91 av glasfiberarmerad plast på vilket ett hölje 92 av silikongummi är anordnat.

Höljet uppvisar rillor 93 för åstadkommande av längre krypsträcka över isolatom. Ett andra isolatorrör 94 av glasfiberarmerad plast är anordnat koncentriskt med det första isolatorröret inuti kommunikationsisolatorn så att mellan de båda isolatorrören utbildas en ringformig spalt 95. Från marklådan 8 tillföres på i och för sig känt sätt styrsignaler till de i kapslingen anordnade tyristorema via genom kommunikationsisolatorn löpande ljusledare 101, 102. Ett första och ett andra kylvätskerör 111, 112 av tvärbunden polyeten, s k PEX, leder en kylvätska, bestående av en blandning av vatten och propylenglykol, för tyristorema till respektive från kapslingen. Ventilanordningens isolationsmedium utgörs av luft och i syfte att kontrollera dennas temperatur och fuktighet står kapslingen via kommunikationsisolatorn i förbindelse med en icke visad klimatanläggning placerad utanför kapslingen. Isolationsmediet strömmar från kapslingen genom det andra isolatorrörets inre del 12 till en i klimatanläggningen ingående värmeväxlare och åter till kapslingen genom ett i isolatom anordnat ventilationsrör 13 av tvärbunden polyeten.

Luftströmmen drives av en i klimatanläggningen ingående fläkt. Den \ CH r \3 CC ringforrniga spalten 95 har till syfte att terrniskt isolera kommunikations- isolatorns inre mot omgivningen. Då den ringformiga spaltens yttre begränsningsyta vetter mot omgivningen och följaktligen åtminstone vid låga utomhustemperaturer en risk för kondensbildning föreligger, avtappas vid kommunikationsisolatorns nedre del på ett i figurerna icke visat sätt en liten mängd luft, vilken torkas i en på känt sätt anordnad torkanordning, exempelvis med silicagel, och därefter via undre nipplar 951, 952 och övre nipplar 953, 954 ledes genom den ringformiga spalten upp till kapslingen.

Denna lufiström drives av det övertryck relativt kapslingen som på grund av strömningsförhållandena föreligger vid kommunikationsisolatoms nedre del.

Ljusledarna 101, 102, kylvätskerören 111, 112 och ventilationsröret 13 är infästa i en övre fläns 14 och i radiell riktning fixerade i ett antal stödbrickor 15 anordnade på lämpligt axiellt avstånd från varandra kring en genom kommunikationsisolatorn löpande stav 16 av glasfiberarmerad plast.

Staven är likaledes infäst vid den övre flänsen 14 vilken vilar på isolatorrören 91, 94 så att ljusledarna, kylvätskerören .och vënftiïatiönsröret i kommunikationsisolatorn kommer att *hänga på isolatorrören. I flänsen finns i figurerna icke visade öppningar och genomföringar för de nämnda ljusledarna och vätska» och gasflödena. Vid kommunikationsisolatorns nedre del är en styrplatta 151 för kylvätskerören och ventilationsröret anordnad och kommunikationsisolatom är på i och för sig känt sätt försedd med tätningar och anslutningar mot kapsling och marklåda. Mellan kommunikationsisolatorns övre fläns 14 och kapslingen 1 är en ringformig duk 17 av gummi anordnad. Duken 17 uppvisar vid sin yttre periferi en fläns 171 vilken vid ett större haveri i tyristorventilens kylsystem bildar ett bräddavlopp varvid läckande kylvätska kommer att rinna ner genom kommunikationsisolatorn inre till ett på marknivå anordnat uppsamlings- system. Kommunikationsisolatorn är vid sin såväl övre som nedre ände försedd med i figuren icke visade brandspjäll vilka automatiskt stänges vid alarm från en i luftströmmen från kapslingen placerad rökdetektor. En eventuell brand i kapslingen kommer därmed att snabbt kvävas vilket gör det möjligt att konstruera lådan så att bränder ej sprids till andra delar av anläggningen. Klimatanläggningen innefattar två dubbelriktade backventiler vilka vid ett förutbestämt över- respektive undertryck i kapslingen öppnas och sätter kapslingens inre i förbindelse med den omgivande atmosfären. 508 728 Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsexemplen utan ett flertal modifikationer är tänkbara inom uppfinningstankens ram. Således kan den med fördel utnyttjas i anläggningar för exempelvis seriekompensering och för statisk spänningskompensering vid växelströmsledningar. Den är givetvis också tillämpbar för andra isolationsmedier i kapslingen, såsom till exempel kvävgas eller SF6-gas.

Kommunikationsisolatorn kan även tillverkas i andra kompositrnaterial eller exempelvis helt eller delvis av tvärbunden polyeten, s k PEX. För det fall miljöfaktorer och kommunikationsisolatoms konstruktion så tillåter är det ej nödvändigt att utbilda den ringformiga spalten 95 men i de fall denna föreligger kan dess isolerande verkan också åstadkommas genom att den fylls med något värmeisolerande material, exempelvis mineralull.

I de fall kapslingen ingår i en komplett strömriktare är det med tanke på spänningsfördelningen fördelaktigt att dra kanalerna för ventilanordningarnas kylmedium direkt mellan de i strömriktaren ingående kapslingarna varför i detta fall kqmunika__tion'sisolà'tdrn anordnad mellan jordpotential och kapsling endast innefattar ljusledare och ventilationsrör. Därvid kan det också vara fördelaktigt att i komunikationsisolatorn anordna ett separat rör för kylvätska som rinner över bräddavloppet. Även för de fall kapslingen är anordnad hängande i exempelvis en fackverkskonstruktion är en för de ovan beskrivna ändamålen anordnad kommunikationsisolator enligt uppfinningen tillämpbar.

Genom att anordna den inledningsvis nämnda ventilanordningens försörjning med informationsbärande signaler och/ eller av medier för t påverkan av effekthalvledarnas temperatur eller ventilanordningens isolationsmedium genom en isolerande kropp av icke-kerarniskt material uppnås som fördelar goda elektriska och termiska isolationsegenskaper i det att för isolatorer lämpade icke-keramiskt material har eller enkelt kan förses med en hydrofob yta. Detta är, som inledningsvis nämnts, av stor vikt särskilt vid anläggningar för högspänd likström. Då i det inre av en isolerande kropp enligt uppfinningen anordnas kanaler och ledare som negativt påverkar den inre överslagshållfastheten är det då kroppen placeras i utomhusmiljö även fördelaktigt att dess inre yta är hydrofob. En isolerande kropp enligt uppfinningen kan också enkelt utföras dubbelväggig ses 72a 6 för god termisk isolation. Den blir vidare lättare än en motsvarande keramisk ísolator och enkel att tillverka i stora längder utan skarvar.

I en fördelaktig utföringsform av ventilanordningen grupperas de i anläggningen ingående effekthalvledarna i grupper som vardera bildar en så kallad halvventil. Detta illustreras i figur 4 som visar huvudkretsama för en 12-puls strömriktare för omvandling av en växelström till högspänd likström. Strömriktarens övre ó-pulsgrupp 18 tillföres på känt sätt en 3-fasig växelspänning via tre ledare 191, 192, 193 och dess undre 6-pulsgrupp 20 motsvarande spänning fasvriden 30° via tre andra ledare 201, 202, 203. Till strömriktaren är anslutna en pollinje 21 och en neutrallinje 22. De i strörnriktaren ingående tyristorelementen är grupperade i ett antal halvventiler 23 vilka är inneslutna i respektive en första typ av kapslingar 103 innefattande en halvventil och en andra typ av kapslingar 104 innefattande två halvventiler. Båda typerna av kapslingar är i övrigt av samma utförande som ovan beskrivits. Vid den första typen av kapslingar kopplas halvventilens ena uttag till kapslingen och till respektive pol- och neutrallinje medan halvventilens andra :uttagydia e___n .genomföfingfi föres ut genom kapslingen på sätt som visas figur 1. För att reducera antalet kapslingar med tillhörande stödisolatorer och fundament innefattas i den andra typen av kapsling två seriekopplade halvvenfiler. I syfte att reducera kraven på isolationsavstånd i kapslingen är den punkt där de båda halvventilema seriekopplas också förbunden elektriskt med kapslingen medan halvventilernas övriga två uttag föres ut genom kapslingen via genomföringar 2. Genom att den halvventil som ligger närmast strömriktarens pol- respektive neutrallinje innefattas i en kapsling av den första typen uppnås vid denna utföringsformen en jämnare spänningspåkämiing på enskilda tyristorer i det att strökapacitanser mellan kapsling och inre spänningsförande delar respektive kapsling och jord ej bidrar till en snedfördelning av spänningen såsom fallet blir om strömriktaren byggs upp med kapslingar av enbart den andra typen.

Härutöver uppnås också att antalet kapslingar för en komplett anläggning reduceras samt att kapslingens dimensioner, i de fall den innefattar två I halvventiler, minimeras. En översiktsbild av en strömriktare enligt figur 4 visas i figur 5. Figuren visar hur på känt sätt tre 1-fas transformatorer 231, 232, 233, var och en med två sekundärlindningar, vardera matar en fas av strömriktaren. De i figur 4 markerade elementen är i figur 5 markerade med

Claims (10)

500 728 samma hänvisningssiffror ehuru för överskådlighetens skull inte samtliga sinsemellan lika element markerats. PATENTKRAV

1. Effekthalvledarventilanordning för utomhus placering i en mot omgivningen elektriskt isolerad kapsling (1), vilken ventilanordning innefattar en eller flera effekthalvledarkomponenter och vars försörjning med informationsbärande signaler och/ eller av isolationsmedium och/ eller av medier för påverkan av effekthalvledarkomponenternas temperatur sker genom en ihålig isolerande kropp (9), k ä n n e t e c k n a d av att den isolerande kroppen är av ett icke-keramiskt material och innefattar ett första isolatorrör (91) och ett andra isolatorrör (94) och att det andra isolatorröret är huvudsakligen koncentriskt anordnat inuti det första så att en ringformig spalt (95) utbildas mellan rören.

2. Effekthalvledarventilanordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att den ringformiga spalten (95) är anordnad att tillåta genomströmning av en gas eller vätska mellan kapslingen (1) och omgivningen.

3. Effekthalvledarventílanordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att den ringformiga spalten (95) är fylld med ett värmeisolerande material.

4. Effekthalvledarventilanordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone det första isolatorröret (91) är av ett kompositrnaterial.

5. Effekthalvledarventilanordning enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone det första isolatorröret (91) är av tvärbunden polyeten.

6. Effekthalvledarventilanordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att kanaler (111, 112) för till- och/ eller bortförsel av ett kylmedium för effekthalvledarkomponenterna är anordnade i det andra isolatorröret (94). 500 728

7. Effekthalvledarventilanordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att ljusledare (101, 102) för tillförsel av styrsignaler till effekthalvledarkomponenterna är anordnade i det andra isolatorröret (94).

8. Effekthalvledarventilanordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att kanaler (13, 12) för till- och/ eller bortförsel av ventilanordníngens isolationsmedium är anordnade i det andra isolatorröret (94).

9. Effekthalvledarventilanordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av den isolerande kroppen (9) är utformad som en med rillor (93) försedd stel kropp och anordnad stående mellan jord och kapslingen (1).

10. Effekthalvledarventilanordning enligt patentkrav 9, varvid denna vilar på stödisolatorer (61, 62, 63, 64), k ä n n e te c k n a d av att den isolerande kroppen (9) utgörs av en från stödisolatorerna (61, 62, 63, 64) skild, fristånde isolerande kropp (9).