SE510196C2 - Gasisolerad halvledarventilanordning med ringformade elektrostatiska skärmar - Google Patents

Gasisolerad halvledarventilanordning med ringformade elektrostatiska skärmar

Info

Publication number
SE510196C2
SE510196C2 SE9601191A SE9601191A SE510196C2 SE 510196 C2 SE510196 C2 SE 510196C2 SE 9601191 A SE9601191 A SE 9601191A SE 9601191 A SE9601191 A SE 9601191A SE 510196 C2 SE510196 C2 SE 510196C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
valve
screens
screen
valve device
stack
Prior art date
Application number
SE9601191A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9601191D0 (sv
SE9601191L (sv
Inventor
Gunnar Asplund
Olle Ekwall
Olaf Saksvik
Original Assignee
Asea Brown Boveri
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asea Brown Boveri filed Critical Asea Brown Boveri
Priority to SE9601191A priority Critical patent/SE510196C2/sv
Publication of SE9601191D0 publication Critical patent/SE9601191D0/sv
Priority to US09/125,766 priority patent/US6151201A/en
Priority to DE69717093T priority patent/DE69717093T2/de
Priority to JP53384397A priority patent/JP3866291B2/ja
Priority to EP97915806A priority patent/EP0891648B1/en
Priority to PCT/SE1997/000495 priority patent/WO1997036363A1/en
Publication of SE9601191L publication Critical patent/SE9601191L/sv
Publication of SE510196C2 publication Critical patent/SE510196C2/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/60Protection against electrostatic charges or discharges, e.g. Faraday shields
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/10Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/11Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/117Stacked arrangements of devices
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • H05K7/1432Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14339Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for high voltage operation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/3011Impedance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Description

15 20 25 30 35 510 196 2 utrustningar för serie- eller parallellkompensering i växel- strömsnät.
Anläggningar av aktuellt slag har ofta mycket höga drift- spänningar. Ventilspänningarna ligger ofta på något eller några få hundratal kV, och driftspänningarna relativt jord kan ligga i intervallet 500 - 1000 kV. Dett gör att det krävs stora isolationsavstånd, och ventilerna och utrust- ningarna får stora dimensioner och kräver stort utrymme.
Dessa nackdelar är speciellt stora vid kapslade, gasisole- rade och för utomhusuppställning avsedda ventiler. Genom t ex de internationella patentansökningarna med publice- ringsnumren WO 93/17488 och WO 95/28030 är sådana ventiler kända. Varje ventil (eventuellt en halv ventil eller tvà seriekopplade halva ventiler) är anordnad i en separat kapsling. Ventilen är gasisolerad, och det hus, i vilket själva ventilen är anordnad, är fyllt med en lämplig gas, t ex luft, kväve eller SF6 (svavelhexafluorid).
Sådana ventiler har väsentliga fördelar. Kapslingarna med de däri monterade halvledarventilerna kan i princip färdigstäl- las helt och hållet vid fabrik, tilhallarna bortfaller helt. Färdigställandet av ventilerna i fabrik relativt och behovet av de stora ven- innebär dock vid ventiler för högre spänningar stora transportdimensioner. Vid de högsta nu före- kommande spänningarna skulle kapslingarnas dimensioner bli så stora att de inte inryms inom gängse lastprofiler och alltså över huvud taget inte kan transporteras. De stora dimensionerna hos kapslingarna skulle även medföra ett rela- tivt stort behov av markyta för uppställningen av de venti- ler - vanligen 12 eller 24 stycken - som ingår i en enpolig respektive tvåpolig HVDC-strömriktarstation.
REDoc-:ÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Uppfinningen avser att åstadkomma en halvledarventilanord- ning av inledningsvis angivet slag som har väsentligt mindre dimensioner än kända halvledarventiler och som därmed kräver 10 15 20 25 30 35 3 510 196 mindre markyta eller hallutrymme för sin uppställning.
Uppfinningen avser företrädesvis att åstadkomma en kapslad halvledarventil för utomhusuppställning, vilken även vid högsta förekommande spänningar inte får större dimensioner än att den kan transporteras med gängse transportmedel.
Vad som kännetecknar en halvledarventilanordning enligt upp- finningen framgår av bifogade patentkrav.
Vid en anordning enligt uppfinningen är ett flertal elektro- statiska skärmar anordnade utefter varandra längs ventilsta- peln. Varje skärm är ringformad och omsluter ventilstapeln.
Skärmarna utgörs företrädesvis av cirkelbågformigt krökta profiler med konstant krökningsradie. Skärmarnas potentialer styrs så att de approximativt följer potentialen hos intill- liggande delar av ventilstapeln. Härigenom möjliggörs väsentligt kortare isolationsavstànd mellan ventilstapeln och angränsande objekt än vad som hittills varit möjligt.
Vid en föredragen utföringsform är ventilanordningen kaps- lad, varvid ventilstapelns ena ände ligger vid eller nära kapslingens potential och dess andra ände är ansluten till en genomföring. Såväl ventilstapeln som genomföringen är omslutna av skärmar, vilkas potentialer styrs så att spän- ningen mellan skärmarna och huset är störst vid ventilsta- pelns anslutning till genomföringen och avtar åt båda håll.
Det har visat sig att härigenom en så kraftig reduktion av ventilanordningens dimensioner kan uppnås, att även vid de högsta förekommande spänningarna ventilanordningarna kan färdigställas i fabrik och som färdiga enheter transporteras till uppställningsplatserna.
Vid en ur mekaniskt och elektrisk synpunkt speciellt enkel och fördelaktig utföringsform är både ventilstapeln och genomföringen horisontella och anordnade utefter varandra i det làngsträckta husets längdriktning. 10 15 20 25 30 35 510 196 4 FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bifogade figurer 1-7. Figur 1 visar ett längdsnitt genom en ventilanordning enligt uppfinningen.
Figur 2 visar ett exempel på utformningen av själva ventil- stapeln vid anordningen enligt figur 1. Figur 3 visar ett tvärsnitt genom anordningen enligt figur l. Figur 4 visar närmare utformningen av en av anordningens skärmar. Figur Sa visar hur potentialstyrning av skärmarna kan erhållas genom anslutning av skärmarna till lämpliga punkter på ventilsta- peln. Figur 5b visar hur enligt en alternativ utföringsform en separat spänningsdelare kan anordnas för potentialstyr- ning av skärmarna. Figur 6 visar exempel pà hur skärmarnas potentialer varierar med deras position utefter ventilsta- peln och genomföringen. Figur 7 visar en alternativ utfö- ringsform där ventilstapeln är anordnad hängande i sitt hus.
BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Figur 1 visar ett längdsnitt genom en ventilanordning enligt uppfinningen, dvs ventilstapelns längdaxel ligger i pappe- rets plan och är horisontell i figuren. Ventilanordningen är avsedd för utomhusuppställning med den i figuren visade ori- enteringen, dvs med ventilstapelns längdaxel i huvudsak horisontell. Av ventilanordningen är i figuren endast visade huset 1 samt ventilstapeln 2 (med streckade linjer) med sina genomföringar och elektrostatiska skärmar.
Huset 1 utgörs av ett för utomhusuppställning anpassat metallhus, som pá känt sätt är försett med icke visade anordningar för t ex ventilation, tryckhàllning, temperatur- styrning samt för kylning av ventilstapeln och för kommuni- kation med ventilstapeln i form av styr-, mät- och övervak- ningssignaler. Huset är i det visade exemplet fyllt med luft av atmosfärstryck, och luften utgör det isolationsmedium som tar upp spänningen mellan huset och ventilstapeln. Huset kan ligga på jordpotential eller - vilket ofta blir fallet vid 10 15 20 25 30 35 ill; s1o 196 t ex strömriktarventiler - pà en potential som både lik- och växelspänningsmässigt avviker från jordpotential.
Ventilstapeln 2 är schematiskt visad i figuren med streckade linjer. Den har vid sina bàda av längdaxeln definierade ändar sina huvudanslutningar 23 och 24. Mellan dessa är ett flertal, t ex 50 - 250, halvledarelement seriekopplade, och dessa element kan t ex utgöras av tyristorer. Ventilstapeln innefattar pà känt sätt organ för montering, för kylning och för skydd av elementen mot t ex överspänningar, samt spän- ningsdelare och styr-, mät- och övervakningskretsar. Ventil- stapeln uppbärs av på husets 1 golv anordnade stödisolato- rer, av vilka isolatorerna 913 - 912a är visade i figuren.
Ventilstapelns huvudanslutníng 24 ligger pà en potential som i princip är densamma som husets 1 potential. Anslutningen är dock via en genomföring 4 för làg spänning förd genom husets vägg. En avledare för làg spänning kan vara anordnad mellan huset och anslutningen 24 för att tillförsäkra att anslutningen inte med mer än ett begränsat belopp avviker fràn husets potential. Ventilstapelns huvudanslutníng 23 är via en högspänningsgenomföring 6 förd genom husets vägg. En med streckade linjer visad ventilavledare 12 är anordnad mellan anslutningen 23 och huset 1.
Enligt uppfinningen är ett antal sinsemellan lika ringfor- made elektrostatiska skärmar 71 - 729 anordnade utefter ven- tilstapeln. Varje skärm ligger i ett plan som är vinkelrätt mot stapelns längdaxel, och skärmen omsluter stapeln. Varje och en undre t ex 71, består av en övre del, skärm, 71a, del, 71b.
Pá samma sätt är ett antal sinsemellan lika skärmar 81 - 87 anordnade utefter genomföringen 6. Dessa skärmar är iden- tiska med ventilstapelns skärmar och ligger liksom dessa i plan som är vinkelräta mot stapelns längdaxel. Dessa skärmar omsluter sàväl den del av genomföringen 6 som ligger inuti huset 1 som avledaren 12. 10 15 20 25 30 35 j uppburna tyristormodulerna 510 196 Figur 2 visar två av ventilstapelns sex sektioner. Var och en av dessa uppbärs av fyra stödisolatorer, av vilka isola- torerna 933, 95a och 95a är visade. Varje sektion inne- 203, 204, reaktorer, 213, 214, 215 och 215. Reaktormodulerna och de 94ar fattar två tyristormoduler, 205 och 205 samt två övre tyristormodulerna uppbärs av stödisolatorer, av vilka isolatorerna l03a - 105a och llga - llga är visade. Den elektriska seriekopplingen av tyristormodulerna och reak- torerna är gjord på det i figuren visade sättet med hjälp av med grova linjer schematiskt visade anslutningsledare, t ex 22.
Figur 3 visar, sedd frán vänster i figur 2, den ventilsta- pelsektion som har tyristormodulerna 203 och 204 Figuren 1133, 113b I figuren visar de av stödisolatorerna 93a, 93b, lO3a, lO3b, samt reaktorn 214. visas även en av de ventilstapeln omslutande skärmarna, näm- ligen den av de båda lika delarna 713 och 71b bestående skär- men 71. Varje skärmdel består av en lättmetallprofil som är krökt så den bildar en cirkelbåge med en medelpunktsvinkel som är något större än l80°. Ventilstapelns övriga skärmar är identiska med den i figur 3 visade.
Genom att varje skärm består av två delar kan skärmen monte- ras och demonteras oberoende av de övriga skärmarna, vilket är en väsentlig fördel vid både vid tilverkning och vid tillsynsarbete på ventilstapeln. Genom att varje skärmdel bildar en cirkelbàge, vars medelpunktsvinkel överstiger 180°, blir skarvarna eller övergàngarna mellan de båda skärmhalvorna nàgot indragna mot ventilstapeln. Härigenom reduceras den yttre fältstyrkan vid dessa partier, vilket ökar anordningens elektriska hállfasthet. Skärmarna kan lämpligen monteras vid ventilstapeln med hjälp av lämpliga metalliska eller elektriskt isolerande stag eller andra fästorgan (se vidare nedan i anslutning till figur 5).
Figur 4 visar ett vertikalt snitt genom ventilstapelns längdaxel genom den övre skärmdelen 71a. Skärmen är utförd av en symmetrisk lättmetallprofil med mjukt rundat tvär- 10 15 20 25 30 35 510 19.6 snitt. Dess yttre mantelyta 73 bildar i det här visade utfö- ringsexemplet en vinkel a med riktningen L-L hos stapelns längdaxel. vinkeln a kan t ex vara cirka l0°, och lutningen är sådan att mantelytans avstánd från ventilstapeln avtar från vänster till höger i figur 1, dvs fràn den ände av stapeln som har högst spänning relativt huset 1 till den ände som har lägst spänning relativt huset. Samtliga skärmar 71 - 729 är utförda pà detta sätt. Härigenom kommer skärmar- nas mantelytor att närmare följa de elektriska ekvipoten- tialytorna, vilket bidrar till att reducera fältstyrkan utanför skärmen.
Figur 5 visar två alternativa sätt att styra skärmarnas 7 potentialer. Deras potentialer styrs så att de approximativt följer potentialen hos ventilstapeln, dvs så att de har högst spänning relativt huset vid ventilstapelns huvudan- slutning 23 och så att deras spänning avtar utefter ventil- stapeln i riktning mot dennas andra huvudanslutning 24.
Figur Sa visar hur nâgra skärmar 7n, 7n+1, 7n+2, 7n+3 med hjälp av elektriskt ledande organ 7ln, 7ln+1, 7ln+2, 71n+3 är förbundna med schematiskt visade anslutningspunkter 72n, 72n+1, 72n+2, 72n+3 på ventilstapeln. Denna består av ett relativt stort antal seriekopplade halvledarelement, och samtliga dessa är normalt átkomliga för elektrisk anslut- ning. Det är därför möjligt att välja lämpliga anslutnings- punkter för de olika skärmarna så att önskad potentialför- delning erhålles, t ex en potential som avtar linjärt utef- ter stapeln fràn skärmen 71 till skärmen 729, som har làg spänning relativt huset. De valda anslutningspunkterna behö- ver alltså inte som i figuren ligga mitt för skärmarna, utan kan vara förskjutna i viss grad relativt dessa àt ena eller andra hållet i stapelns längdriktning.
De elektriskt ledande organen 7ln etc kan utgöras av elekt- riskt ledande monteringsstag eller motsvarande, med vilkas hjälp skärmarna fästs vid ventilstapeln. Alternativt kan givetvis skärmarna vara monterade vid ventilstapeln med hjälp av elektriskt isolerande monteringorgan, varvid sepa- 10 15 20 25 30 35 510 196 rata ledare används för anslutning av skärmarna till deras anslutningspunkter pá ventilstapeln.
Figur 5b visar hur en separat spänningsdelare kan användas för styrning av skärmarnas potentialer. Spänningsdelaren är ansluten mellan ventilstapelns båda huvudanslutningar 23 och 24 och består av ett antal sektioner, var och en med en anslutningspunkt för varje skärm. Varje sektion har en resistiv-kapacitiv gren (motstànden Rln, Rln+1, R1n+2 och kondensatorerna Cn, Cn+1, Cn+2) för dynamisk spänningsdelning och en rent resistiv gren (motstànden R2n, R2n+1, R2n+2) för statisk spänningsdelning. I figuren visas som exempel de tre sektioner hos spänningsdelaren som har anslutningspunkterna I detta fall är skärmar- 7n+2f 7n+3- nas anslutningsledare 7ln - 71n+3 förbundna med spänningsde- för skärmarna 7n, 7n+1, laren på det i figuren visade sättet, och spänningsdelaren styr skärmarnas potentialer. Även här kan önskad potential- fördelning erhållas genom lämpligt val av impedanser hos spänningsdelarsektionernas komponenter. Skärmarna är i detta fall elektriskt isolerade frán ventilstapeln, t ex monterade vid denna med hjälp av elektriskt isolerande monterings- organ. Utföringsformen enligt figur 5b har vidare den för- delen att man genom lämpligt val av kapacitanserna hos spän- ningsdelarsektionernas kondensatorer kan kompensera för strökapacitanserna mellan skärmarna och huset så att den önskade spänningsfördelningen erhàlles även vid snabba för- lopp. För begränsning av spänningen mellan ventilstapeln och skärmarna/spänningsdelaren är avledare Zn, Zn+1, Zn+2, Zn+3 anordnade mellan spänningsdelaren och ventilstapeln, vari- genom den vid vissa onormala driftförhàllanden förekommande risken för elektriskta överslag elimineras.
Alternativt kan motstànden R2n, R2n+1, R2n+2 etc ersättas av eller kompletteras med metalloxidvaristorer, vilka då även säkerställer ofarliga värden hos spänningarna mellan bredvid varandra liggande skärmar.
Skärmarna 81 - 87 är identiska med skärmarna 71 - 729. De är emellertid monterade så att deras mantelytor lutar àt mot- 10 15 20 25 30 35 510 196% satt håll som motsvarande ytor hos skärmarna 71 - 729, dvs sà att varje mantelytas avstånd frán ventilstapeln avtar frán höger till vänster i figur 1. Skärmarnas potentialer styrs pá samma sätt som potentialerna hos skärmarna 71 - 729, dvs antingen sá att de ansluts till lämpligt belägna punkter pà ventilavledaren 12 (pá motsvarande sätt som det i figur Sa visade) eller också så att en mellan huset 1 och anslutningen 23 ansluten separat spänningsdelare anordnas för skärmarnas potentialstyrning (pà motsvarande sätt som det i figur 5b visade).
Figur 6 visar hur skärmarnas potentialer varierar med deras läge utefter ventilstapeln och genomföringen. Skärmarnas avstånd frán husets 1 vänstra gavel i figur l betecknas med x, dvs vid den vänstra gaveln är x=0, och vid husets högra gavel är x=L, där L är husets längd. Vid ventilstapelns vänstra ände, dvs vid huvudanslutningen 23, är x=a. Skärmar- nas potentialer betecknas med Us, varvid husets potential är O. Enligt en föredragen utföringsform styrs skärmarnas potentialer enligt den med A betecknade kurvan, dvs spän- ningen mellan skärmarna och huset är högst vid ventilsta- pelns vänstra ände och avtar approximativt linjärt mot husets båda ändar.
Vid en annan föredragen utföringsform styrs skärmarnas potentialer så att en viss mindre del, t ex cirka 10%, av spänningen mellan huset och en viss punkt av ventilstapeln tas upp mellan stapeln och den utanför nämnda punkt belägna skärmen, varigenom spänningspàkänningen mellan skärmarna och huset kan reduceras. Ett exempel pà potentialfördelningen vid denna utföringsform visas med den med B betecknade kur- Van .
De båda i figur 6 visade potentialfördelningarna kan givet- vis justeras i större eller mindre grad beroende pà aktuella krav och omständigheter, och den i ett visst fall lämpli- gaste potentialfördelningen kan i princip bestämmas med hjälp av tredimensionella fältberäkningar. 10 15 20 25 30 35 510 196 10 Figur 7 visar ett tvärsnitt genom en ventilanordning enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen. Den schematiskt visade ventilstapeln 2 med sina skärmar 7ia och 7ib är här anordnad hängande i huset 1 och uppbärs av hängisolatorer, vilka är fästade i husets l övre del, och av vilka isolato- rerna 9ja och 9jb är visade.
Det har visat sig att tvärdimensionerna (bredd och höjd) hos en ventilanordning enligt uppfinningen kan nedbringas dras- tiskt (i ett typiskt fall blev både bredd och höjd approxi- mativt halverade) jämfört med vad som skulle ha krävts vid em motsvarande ventilanordning av tidigare känt slag. Även vid de högsta förekommande driftspänningarna får därför en kapslad utomhusventil enligt uppfinningen sà pass måttliga dimensioner att den utan problem kan transporteras fràn fab- rik till uppställningsplats, och dessutom blir behovet av markyta för en anläggning med ventilanordningar enligt upp- finningen väsentligt mindre än för tidigare kända ventilan- ordningar av motsvarande slag. De reducerade dimensionerna medför också en minskning av en ventilanordnings vikt och kostnad.
Ovan har en för utomhusuppställning avsedd kapslad ventil- anordning beskrivits. Uppfinningen kan också tillämpas vid en okapslad och för inomhusuppställning avsedd ventil, var- vid uppfinningens goda utnyttjande av luftens isoleregenska- per möjliggör väsentligt reducerade avstànd mellan venti- vilket medför lerna och mellan dessa och andra apparater, mindre volym och lägre kostnad för ventilhallar.
Vid den ovan beskrivna ventilanordningen används luft som isolerande medium, och huset är fyllt med luft av atmosfärs- tryck. Alternativt kan andra gasformiga isolerande medier användas, t ex kväve eller SF5, och då eventuellt vid högre tryck än atmosfärstryck.
Ovan har beskrivits en ventilanordning som har en enda ven- til i strikt bemnärkelse. Uppfinningen kan dock med veder- börliga ändringar tillämpas även vid ventilanordningar som 10 15 20 25 30 35 510 196 ll i en kapsling har t ex en del av en ventil, eller tvà med varandra seriekopplade ventiler, eller till varandra angrän- sande delar av två ventiler.
Vid den ovan beskrivna ventilanordningen är ventilstapelns lágspända del (huvudanslutningen 24) ansluten till en genom- föring. Alternativt kan dock denna anslutning vara direkt ansluten till anordningens hus eller kapsling.
Den ovan beskrivna utformningen av de elektrostatiska skär- marna är endast ett exempel på en föredragen utföringsform.
De ovan beskrivna skärmarna är utförda av cirkelbàgformigt krökta profiler, dvs krökningsradien är konstant och därmed inom ramen för givna ytterdimensioner så stor som möjligt, vilket ger minsta möjliga pàkänningar på isolationsmediet.
För att fördelarna med uppfinningen, i form av reducerade dimensioner hos ventilanordningen, skall skall bli sà stora som möjligt, bör skärmarnas dimensioner i ett mot stapelns längdaxel vinkelrätt plan vara så smà som möjligt, vilket innebär att skärmens krökningsdiameter bör vara av samma storleksordning som, och så litet som möjligt överstiga, ventilstapelns tvärdimensoner. Hänsyn måste härvid tas till om varje skärm anordnas pà ungefär samma potential som innanför skärmen belägna delar av ventilstapeln, eller om skärmarna pá ovan beskrivet sätt ges sådana potentialer att en viss mindre del av ventilspänningen tas upp mellan sta- peln och skärmarna.
Självfallet kan inom ramen för uppfinningen skärmarna utföras med annan form, t ex med i viss grad varierande krökningsradie. Likaså kan skärmarnas profil avvika frán den ovan beskrivna symmetriska profilen med lutande yttre mantelyta, och profilen kan vara osymmetrisk och/eller ha en yttre mantelyta som är i huvudsak parallell med ventil- stapelns längdaxel.
De beskrivna tvàdelade skärmarna ger väsentliga fördelar vid montering/demontering, men alternativt kan givetvis varje 10 15 20 25 510 196 12 skärm utföras i en enda del, och då t ex ha formen av en enda sluten cirkelbåge, eller som tvâ halvcirkelbàgar före- nade av mera svagt krökta (eventuellt raka) partier. Inom ramen för uppfinningen kan vidare skärmarna utföras i flera delar än två. Den ovan beskrivna formen ger dock väsentliga fördelar i form av enkel tillverkning (alla skärmhalvorna är identiska med varandra), enkel montering/demontering samt en form som ger minsta möjliga elektriska pákänningar pà det isolerande mediet.
I det ovan beskrivna utföringsexemplet är skärmarna iden- tiska och ekvidistanta, men om så anses lämpligt kan inom uppfinningens ram skärmarna ha olika bredder och/eller vara placerade pà avstånd från varandra som varierar utmed anord- ningens längdaxel, exempelvis med en glesare utplacering av skärmarna närmare anordningens ändar, där spänningspàkän- ningarna är lägre.
De ovan beskrivna metoderna för styrning av skärmarnas potentialer kan varieras inom uppfinningens ram. Ett möjligt sätt för styrning av potentialerna hos t ex de utanför den högspända genomföringen (6 i figur 1) anordnade skärmarna är att använda ventilens kylvattenledningar som spänningsde- lare. Ledningarna förses dà med till skärmarna anslutna elektroder. vilka placeras så att den önskade potentialför- delningen hos skärmarna erhålles

Claims (17)

10 15 20 25 30 35 k* 510 196 PATENTKRAV
1. Gasisolerad halvledarventilanordning för högspänning och för hög effekt, vilken innefattar en ventilstapel (2) (23) elektrisk huvudanslutning elektriskt seriekopplade halv- (t ex 203-205), och en ventilstapeln omslu- med ett flertal mellan en första (24) och en andra ledarelement (1) med en i kapslingens vägg anordnad (6), och anslutningarna är anordnade vid dennas tande kapsling làngsträckt genomföring varvid ventilstapeln har en (A-A) motstàende ändar, den första anslutningen pà lág potential längdaxel relativt kapslingen och den andra anslutningen förbunden med genomföringen, vilken ventilanordningen har en första skärmuppsättning med ett flertal ringformade elektro- (71 - 729) fördelade utefter varje skärm anordnad i ett mot statiska skärmar ventilstapelns längdaxel, längdaxeln i huvudsak vinkelrätt plan, och omslutande ventilstapeln, varvid de krökta delarna hos varje skärm har en i huvudsak konstant krökningsradie, och varvid skärmarna i den första skärmuppsättningen är elektriskt förbundna med ett första potentialstyrande organ (t ex 2) för att styra potentialerna hos skärmarna sà att spänningarna mellan skärmarna och skärmarnas omgivning successivt avtar utefter ventilstapeln i riktning frán den andra anslutningen mot den första anslutningen,}<änI1e- tec:kr1ad. a\r att och att halvledarventilanordningen har en andra skärmuppsättning med ett flertal ringformade (81 - 87), fördelade utefter genomföringen mellan den andra anslutningen och kaps- elektrostatiska skärmar lingen, och omslutande genomföringen.
2. Ventilanordning enligt patentkrav l, käI1net:ec}<- nzad ax; att det första potentialstyrande organet utgörs av en parallellt med ventilstapeln ansluten 10 15 20 25 30 35 510196 i om spänningsdelare (t ex Rln, R2n, Cn), vilken har med skärmarna elektriskt förbundna uttag.
3. Ventilanordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k - I1ad. axl att spänningsdelaren är uppbyggd av resistiva (Rln, R2n) och kapacitiva (Cn) element.
4. . Ventilanordning enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k - naad a\r att det första potentialstyrande organet utgörs av ventilstapeln, vilken är försedd med med skärmarna elektriskt förbundna uttag (t ex 72n).
5. Ventilanordning enligt nágot av föregående patent- krav, kännetecknad av att det första potentialsty- rande organet är anordnat att bibringa åtminstone vissa skärmar i den första skärmuppsättningen potentialer som ligger närmare den första anslutningens potential än de i samma plan som respektive skärm belägna delarna av ventil- stapeln.
6. Ventilanordning enligt något av föregående patent- krav, kännetecknad av att genomföringen har en med ventilstapelns längdaxel (L - L) längdaxel, att varje skärm i den andra skärmuppsättningen i huvudsak parallell är anordnad i ett mot genomföringens och ventilens längdaxlar i huvudsak vinkelrätt plan, och att de krökta delarna hos varje skärm har en i huvudsak konstant krökningsradie.
7. Ventilanordning enligt patentkrav 6, kä41net:ec1<- naad a\f att skärmarna i den andra skärmuppsättningen är i huvudsak identiska med skärmarna i den första skärmuppsättningen.
8. Ventilanordning enligt nagot av föregående patent- krav, kännetecknad av att skärmarna i den andra skärmuppsättningen är elektriskt förbundna med ett andra (12) tialerna hos dessa skärmar så att spänningen mellan skär- potentialstyrande organ anordnat att styra poten- 10 15 20 25 30 35 marna och kapslingen successivt avtar utefter genomföringen i riktning från den andra anslutningen mot kapslingen.
9. Ventilanordning enligt något av föregående patent- krav, kännetecknad av att en ventilavledare (12) är anordnad parallellt med genomföringen mellan den andra anslutningen och kapslingen, och varvid skärmarna i den andra skärmuppsättningen är anordnade att omsluta såväl genomföringen som avledaren.
10. Ventilanordning enligt patentkrav 9, kärinetzeclc- naad a\r att det andra potentialstyrande organet utgörs av ventilavledaren, vilken har med skärmarna i den andra skärmuppsättningen elektriskt förbundna uttag.
11. Ventilanordning enligt patentkrav 8, käI1net:ec}<- riad. av att det andra potentialstyrande organet utgörs av en separat spänningsdelare.
12. Ventilanordning enligt patentkrav 8 eller något av patentkraven 9-11, då dessa beror av krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att det andra potentialstyrande organet är anordnat att bibringa åtminstone vissa skärmar i den andra skärmuppsättningen potentíaler som ligger när- mare kapslingens potential än de av respektive skärm omslutna och i samma plan som skärmen belägna delarna av ventilanordningen.
13. Ventilanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att åtminstone vissa av skärmarna (t ex 71) är delbara för underlättande av skärmarnas montering och demontering. känneteck- består av två 71b), varvid varje del är utformad i huvudsak
14. Ventilanordning enligt patentkrav 13, nad av att varje delbar skärm (t ex 71) delar (71a, som en cirkelbàge med konstant radie. ,, i 510 196 10 15 510 196 4,6
15. Ventilanordning enligt patentkrav 13 eller 14, kàín- netecknad av att de partier av en delbar skärm, där de båda skärmdelarna gränsar till varandra, är indragna i riktning mot ventilen.
16. Ventilanordning enligt patentkraven 13-l5,]<änr1e- te<:kr1ad awr att var och en av en skärms båda delar är i huvudsak utformad som en cirkelbåge med en medelpunktsvinkel som är större än l80°.
17. Ventilanordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone vissa skärmar är anordnade med yttre mantelytor (73) förhållande till ventilstapelns längdaxel på sådant sätt som lutar att avståndet mellan mantelytan och ventilstapeln avtar med ökande avstånd från den andra anslutningen.
SE9601191A 1996-03-28 1996-03-28 Gasisolerad halvledarventilanordning med ringformade elektrostatiska skärmar SE510196C2 (sv)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9601191A SE510196C2 (sv) 1996-03-28 1996-03-28 Gasisolerad halvledarventilanordning med ringformade elektrostatiska skärmar
US09/125,766 US6151201A (en) 1996-03-28 1997-03-24 Gas-insulated high-voltage semiconductor valve means
DE69717093T DE69717093T2 (de) 1996-03-28 1997-03-24 Gasisolierte hochspannungs-halbleiterventilanordnung
JP53384397A JP3866291B2 (ja) 1996-03-28 1997-03-24 ガス絶縁高電圧半導体バルブ装置
EP97915806A EP0891648B1 (en) 1996-03-28 1997-03-24 Gas-insulated high-voltage semiconductor valve means
PCT/SE1997/000495 WO1997036363A1 (en) 1996-03-28 1997-03-24 Gas-insulated high-voltage semiconductor valve means

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9601191A SE510196C2 (sv) 1996-03-28 1996-03-28 Gasisolerad halvledarventilanordning med ringformade elektrostatiska skärmar

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9601191D0 SE9601191D0 (sv) 1996-03-28
SE9601191L SE9601191L (sv) 1997-09-29
SE510196C2 true SE510196C2 (sv) 1999-04-26

Family

ID=20401986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9601191A SE510196C2 (sv) 1996-03-28 1996-03-28 Gasisolerad halvledarventilanordning med ringformade elektrostatiska skärmar

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6151201A (sv)
EP (1) EP0891648B1 (sv)
JP (1) JP3866291B2 (sv)
DE (1) DE69717093T2 (sv)
SE (1) SE510196C2 (sv)
WO (1) WO1997036363A1 (sv)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004007912B4 (de) * 2004-02-13 2007-04-19 HSP Hochspannungsgeräte Porz GmbH Durchführung mit Leistungshalbleiterbauelement
CN101473435B (zh) * 2006-06-20 2012-05-09 Abb研究有限公司 具有增强的击穿强度的高压阀门组
EP2277258B1 (en) * 2008-05-07 2013-12-04 ABB Technology AG A voltage source converter
EP3245726B1 (de) * 2015-02-27 2022-12-14 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Anordnung mit einem stromrichter
DE112015007244T5 (de) * 2015-12-28 2018-09-20 Abb Schweiz Ag Ventileinheit für HVDC-Stromrichter
CN111684556B (zh) * 2018-02-07 2021-07-30 Abb电网瑞士股份公司 高频过滤器组件
EP3588712B1 (en) * 2018-06-26 2023-03-08 ABB Schweiz AG A copper conductor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3609218A (en) * 1969-11-03 1971-09-28 Nat Electrostatics High voltage electrical insulators with flashover control means
US3603721A (en) * 1970-02-09 1971-09-07 Ite Imperial Corp Insulator column arrangements for a high power electrical distribution system
US4107455A (en) * 1977-06-02 1978-08-15 Richards Clyde N Linear insulator with alternating nonconductive sheds and conductive shields
JPS62211813A (ja) * 1986-03-12 1987-09-17 三菱電機株式会社 ガスブツシング
SE500728C2 (sv) * 1992-02-28 1994-08-15 Asea Brown Boveri Effekthalvledarventilanordning för utomhus placering
SE9401184L (sv) * 1994-04-08 1995-10-09 Asea Brown Boveri Kapslad ventilanordning för hög spänning och hög effekt

Also Published As

Publication number Publication date
US6151201A (en) 2000-11-21
JP3866291B2 (ja) 2007-01-10
EP0891648A1 (en) 1999-01-20
DE69717093D1 (de) 2002-12-19
SE9601191D0 (sv) 1996-03-28
SE9601191L (sv) 1997-09-29
EP0891648B1 (en) 2002-11-13
JP2000507435A (ja) 2000-06-13
DE69717093T2 (de) 2003-07-17
WO1997036363A1 (en) 1997-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2845279B1 (en) High-capacity/efficiency transmission line design
JP5864416B2 (ja) 障害電流の送電を制限する技術
ES2967619T3 (es) Sistema de protección de transformadores de tipo seco
MX2012015024A (es) Dispositivos de graduacion para un aparato de alto voltaje.
SE510196C2 (sv) Gasisolerad halvledarventilanordning med ringformade elektrostatiska skärmar
CN103493161B (zh) 分接头转换器
US20150054614A1 (en) Fuses
Shenoi et al. Evaluating station post insulator performance from electric field calculations
JPS641913B2 (sv)
CN111066105B (zh) 带有减振器件的过压保护器
CA1053763A (en) Stucture for electrical interface
JP5212611B2 (ja) 避雷器
CA1113149A (en) Lightning arrester device
US3249773A (en) Optimization of open-wire transmission lines
EP0754367B1 (en) Enclosed valve means for high voltage and high power
CN112205090B (zh) 高压设备的屏蔽
CN208015199U (zh) 一种换流站阀侧星形组别换流变与换流阀连接结构
CA2126149C (en) Tank-shape arrester
SE438570B (sv) Kapslad hogspenningsavledare
CA2346366C (en) Stabilizing device for a transmission line-mounted surge arrester
CN210744738U (zh) 消弧装置
JPH07169351A (ja) ガス絶縁ブッシング
CN108493981A (zh) 一种换流变与换流阀间双关节连接结构
SU964829A1 (ru) Трехфазна воздушна лини электропередачи высокого напр жени
JPH01304679A (ja) 送電線用避雷装置

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed