CN208954729U - 具有电阻的装置、自换向的变流器、高压直流能量传输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有电阻(3)的装置(1)，所述电阻布置在气密的壳体(13)中。在所述壳体(13)中还布置有用于桥接电阻(3)的桥接设备(5)。本实用新型还涉及一种自换向的变流器和一种高压直流能量传输装置。

Description

具有电阻的装置、自换向的变流器、高压直流能量传输装置

技术领域

本实用新型涉及一种具有电阻的装置，所述电阻布置在气密的壳体中。这种电阻由德国公开文献DE 10 2014 205 256 A1已知。

背景技术

自换向变流器通常具有能量储存器(例如电容器)，它们必须在变流器运行开始时被预充电至特定的电压。为了在能量储存器的这种预充电时避免不期望高的过电流(开启过电流)，通常通过电阻为能量储存器预充电。在高压范围内，高压电阻用于预充电。一旦能量储存器的预充电过程结束，则有意义的是桥接高压电阻，以使在变流器运行中不会在高压电阻上出现不期望的能量损失(能量转换为热量)。电阻可以设计为气体绝缘的电阻并且因此布置在气密的壳体中。

为了桥接电阻可以考虑通过桥接设备将布置在壳体中的电阻通过连接管件相连，所述桥接设备布置在独有的气密壳体中。在这种装置中，除了电阻和桥接设备还需要两个气密的壳体和至少两个气密的连接管件以及必要时需要用于两个壳体和连接管件的基座和保持装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种可以成本低廉地实现的装置。

该技术问题按本实用新型通过按照独立权利要求所述的装置解决。装置的有利设计方案在从属权利要求中给出。

在此公开了具有电阻的装置，所述电阻布置在气密的壳体中，其中，在所述壳体中布置有用于(导电地)桥接电阻的桥接设备。所述桥接设备也可以称为用于将电阻(电力地)短接的短接设备。壳体能够通过电绝缘的气体填充。在此有利的是，电阻和桥接设备布置在共同的壳体中。由此对于电阻和桥接设备只需要一个唯一的壳体并且能够节省空间和成本低廉地实现所述装置。

所述装置可以设计为，使得所述桥接设备与电阻导电地并联连接。

所述装置也可以设计为，使得所述壳体是旋转对称的壳体(尤其是管状的壳体)，所述壳体能够在第一端侧和第二端侧上分别与其它壳体相连。第一端侧和第二端侧在此是壳体的第一轴向端侧和第二轴向端侧。旋转对称的壳体尤其在高压技术领域是有利的，因为在此避免了角部或者棱边处的过高场强。壳体可以在第一端侧和第二端侧上分别与其它壳体相连并且由此例如集成在气体绝缘的开关设备中。

所述装置可以设计为，使得所述电阻由第一绝缘体保持，所述第一绝缘体使电阻相对于壳体电绝缘。

所述装置也可以设计为，使得所述电阻由第二绝缘体保持，所述第二绝缘体使电阻相对于壳体电绝缘。

所述装置也可以设计为，使得所述桥接设备由第一绝缘体和/或第二绝缘体保持。第一绝缘体和第二绝缘体分别具有双重功能：它们首先用作电绝缘体，以便使电阻和桥接设备相对于壳体电绝缘。此外，第一绝缘体和第二绝缘体用作保持装置，以便将电阻和桥接设备保持在壳体中，也就是用于确定电阻和桥接设备相对于壳体的相对位置。

所述装置可以设计为，使得所述第一绝缘体是盘状的第一绝缘体，和/ 或所述第二绝缘体是盘状的第二绝缘体。

所述装置可以设计为，使得所述第一绝缘体限定壳体的第一端侧，和/ 或所述第二绝缘体限定壳体的第二端侧。

所述装置也可以设计为，使得所述装置的第一接头贯穿第一绝缘体，和 /或所述装置的第二接头贯穿第二绝缘体。

所述装置可以设计为，使得所述桥接设备具有固定触头和运动触头。在此，固定触头和运动触头可以旋转对称地设计。

所述装置也可以设计为，使得所述运动触头是能滑动的运动触头。借助这种能滑动的运动触头能够将装置设计得特别紧凑。

所述装置也可以设计为，使得所述电阻是柱状的电阻，并且所述运动触头能够在平行于电阻延伸的轨迹上滑移。由此也可以实现所述装置的特别紧凑的设计。

在所述装置中，第一接头可以与固定触头和第一电阻接头导电连接，并且第二接头与运动触头和第二电阻接头导电连接。

所述装置可以具有用于运动触头的驱动器，尤其是电机式的驱动器。

在此，所述装置可以设计为，使得所述驱动器安装在地电势上，并且所述装置具有用于将驱动运动传递至运动触头的电绝缘的构件。驱动运动借助电绝缘的构件从驱动器传递至运动触头。将驱动器安装在地电势上是特别有利的，因为所述驱动器随即能够以较低的耗费(并且因此成本低廉地)被控制并且被供应驱动所需的电能。

所述装置也可以设计为，使得所述壳体限定出用于容纳电绝缘气体的气体空间，并且所述电阻和桥接设备布置在(共同的)气体空间中。将电阻和桥接设备布置在共同的气体空间中能够特别节省空间并且成本低廉地实现所述装置。

所述装置也可以设计为，使得所述电阻是气体绝缘的电阻，尤其是气体绝缘的高压电阻。

所述装置可以设计为，使得所述电阻具有盘状的电阻元件的串联电路。借助所述盘状的电阻元件能够尤其实现具有各不相同的电阻值的高压电阻，方式为对于不同的高压电阻将不同数量的电阻元件导电地串联连接。

所述装置可以是用于为自换向的变流器的能量存储器预充电的预充电装置。

此外，公开了一种自换向的变流器，其具有按前述变型方案之一所述的装置。这种变流器可以例如是高压直流能量传输装置的组成部分。

附图说明

以下根据实施例详细阐述本实用新型。为此在附图中：

图1示出具有气体绝缘的电阻和桥接设备的装置的一个实施例，并且

图2示出具有这种装置的高压直流能量传输装置的一个实施例。

具体实施方式

在图1中以示意图示出装置1的一个实施例，其具有电阻3和用于电阻 3的桥接设备5。电阻3在本实施例中是气体绝缘的电阻3，尤其是气体绝缘的高压电阻3。(高压在本说明书的范围内尤其理解为﹥40kV的电压范围。但所述装置也可以在低压中使用。)柱状的高压电阻3具有多个盘状的电阻元件10，它们导电地串联连接。

电阻3和桥接设备5处于壳体13的内部空间中。所述壳体13旋转对称地设计并且是管状的壳体13。壳体13是气密的。壳体13的内部空间可以填充电绝缘的气体(例如六氟化硫SF₆)并且因此也称为气体空间16。壳体13是压力容器，其限定气体空间16。电阻3和桥接设备5处于共同的气体空间 16中。壳体13包围气体空间16并且因此也称为封装壳体13。在壳体的第一端侧19上并且在壳体的第二端侧22上，壳体可以分别与其它壳体相连，例如借助法兰。在此，所述其它壳体可以分别具有与壳体13相同或者不同的构造。

第一端侧19形成壳体13的第一轴向端侧；第二端侧22形成壳体13的第二轴向端侧。盘状的第一绝缘体25(盘状绝缘体，支撑绝缘体)限定壳体13 的第一端侧19；盘状的第二绝缘体28(盘状绝缘体，支撑绝缘体)限定壳体 13的第二端侧22。第一绝缘体25使电阻3和桥接设备5相对于壳体13电绝缘。此外，第一绝缘体25承载电阻3和桥接设备5并且由此确定电阻和桥接设备5在壳体13中的位置。第二绝缘体28同样(与第一绝缘体25相同地)具有用于电阻和桥接设备的绝缘功能和保持功能。第一绝缘体25和第二绝缘体28可以气密或者透气地设计。

桥接设备5具有固定触头33(不动的接触件33)和运动触头36(可移动的接触件36)。固定触头33形成运动触头36的配合触头。固定触头33和运动触头36旋转对称地设计。固定触头33和运动触头36例如由铜或者铝构成。桥接设备5与电阻3导电地并联连接。导电的并联连接设计为，使得固定触头33与电阻3的第一接头39(第一电阻接头39)导电连接。固定触头33和第一电阻接头39与装置1的第一接头42导电连接。

此外，运动触头36与电阻3的第二接头45(第二电阻接头45)导电连接。运动触头36和第二电阻接头45与装置1的第二接头48导电连接。装置1 的第一接头42贯穿第一绝缘体25；装置1的第二接头48贯穿第二绝缘体 28。这使得装置1可以被电接触。在此，第一接头42、第二接头48和电阻 3(或者闭合的桥接设备5)形成用于流过装置1的电流的电流路径。

可滑移的运动触头36能够沿着直线轨迹50(滑移轴线50)滑移，所述轨迹平行于柱状的电阻3延伸。在桥接设备的在图1中所示的第一位置中，运动触头36与固定触头33相间隔：即桥接设备5处于断开状态；电阻3在第一接头42与第二接头48之间起作用。为了闭合桥接设备5，运动触头36 沿着轨迹50滑移，直至运动触头36接触固定触头33。更确切地说，运动触头36沿着轨迹50滑移，直至运动触头36的空心圆柱形端部进入固定触头 33的空心圆柱形凹处中。由此形成桥接设备5的第二位置，在所述第二位置中，电阻3借助桥接设备5被导电地桥接(电短接)。在桥接设备5的所述第二位置中，在第一接头42与第二接头48之间只有桥接设备5的(相对较小的)欧姆电阻起导电作用。电阻3被导电地桥接或者短接。固定触头33和运动触头36是用于暂时地短接(桥接)电阻3的短接(桥接)的开关元件的组成部分。固定触头33和运动触头36暂时地形成短接的电流路径，其短接(桥接) 电阻3。

驱动器56用于使运动触头36由其第一位置运动到其第二位置，并且反之亦然。为此，运动触头36通过绝缘轴53(绝缘的驱动轴53)与驱动器56机械连接。运动触头36的驱动器56是电机式驱动器56，其布置在壳体13的外部。在本实施例中，驱动器安装在地电势上。驱动运动借助绝缘轴53(其是电绝缘的构件53)从驱动器56传递至运动触头36。因为驱动器56布置在地电势上，所以能够相对简单和成本低廉地实现其电气控制和为驱动器56 提供电能。驱动器56和绝缘轴53在本实施例中只示意性地示出。用于将绝缘轴53的旋转运动转换为运动触头36的平移(直线)运动的传动机构(转向机构)在图1中没有示出。

运动触头36和固定触头33具有足够的耐燃性，因此借助桥接设备也可以将在接通时间点尚流过电阻的剩余电流(伴有在电阻上所属的电压降)短接。

电阻3和桥接设备5形成一个结构单元。换而言之，电阻3和桥接设备 5形成具有桥接功能的电阻结构组件。电阻3在此是电阻构件3，其在第一电阻接头39与第二电阻接头45之间具有欧姆电阻。

如以下所示的，装置1可以有利地用于为自换向变流器的一个或多个能量储存器预充电并且因此是用于为这种能量储存器预充电的预充电装置。

在图2中示出高压直流传输装置201的一个实施例，其具有第一自换向变流器204和第二自换向变流器207。第一自换向变流器204的直流电压侧借助直流电路210(高压直流电路210)与第二自换向变流器207的直流电压侧相连。第一变流器204的交流电压侧通过三个装置1’与第一三相交流电网 217导电连接。同样地，第二变流器207的交流电压侧通过三个装置1”与第二三相交流电网225导电连接。直流电路210具有装置1”’。

装置1’、1”和1”’在本实施例中分别如在图1中所示的装置1那样设计；每个装置1’、1”和1”’尤其具有高压电阻3和桥接设备5。通过高压直流传输装置201可以将电能从第一交流电网217经由直流电路210传输至第二交流电网225；同样地可以实现沿相反方向的能量传输。

第一自换向变流器204和第二自换向变流器207分别具有一系列子模块 230。所述子模块分别含有形式为电容器232的能量存储器232。子模块例如可以设计为半桥子模块或者全桥子模块。两个变流器204和207在本实施例中分别设计为(已知的)模块化的多级变流器。为了将子模块的能量存储器预充电，在交流电压侧设有装置1’和1”以及在直流电压侧设有装置1”’。

由此例如可以由第一交流电网217借助装置1’为第一变流器204的子模块230预充电；同样可以借助装置1”由第二交流电网225为第二变流器207 的子模块230预充电。然而，也可以考虑其它情况：例如可以在第一变流器 204准备就绪时(也就是当变流器204能够在直流电路210中形成直流电压并且通过直流电路将功率传输至第二自换向变流器207时)由第一变流器204 通过装置1”’为第二变流器207的子模块230的能量存储器232充电。相应装置的高压电阻在能量存储器预充电时限定能量存储器的所谓接通电流(充电电流)。

在预充电过程/充电过程中，分别用于充电的装置的桥接设备5处于断开状态(如图2示意性示出的那样)。一旦装置不需要用于充电或者预充电，则相应装置的高压电阻3借助配属的桥接设备5被桥接，从而使高压电阻在电力上不起作用。

在此应该说明的是，在高压直流传输装置中，不是所有在图2中显示的装置1’、1”和1”’是必需的。也可以省去这些装置中的各个单独装置。例如在存在装置1’和1”的情况下可以省去1”’。两个变流器204和207则分别从其交流电压侧预充电。

在此描述了一种装置，其中电阻3和桥接设备5集成在唯一的仪器中。在此，电阻3和桥接设备5处于共同的气体空间中(也就是共同的气体绝缘的设备中)。由此，与可以考虑的气体绝缘技术中的具有单独的气体绝缘电阻和单独的桥接设备的实施形式相比，形成以下优点：

-省去了单独的GIS开关设备(其可用作桥接设备5)，

-省去了并联连接所需的连接元件(例如无源的角结构组件)。

与空气绝缘技术相比，通过气体绝缘的装置显著地节省了空间(在空气绝缘技术中必须保持更大的绝缘距离)。此外，相比空气绝缘技术，例如省去了用于空气绝缘电阻的基座、用于断路开关以及支撑绝缘体的基座。

在此描述了一种装置，其中在气体绝缘的壳体13中布置有电阻3以及与之并联连接的、短接电阻的开关元件5(桥接设备5)。为此，分别在装置的开头和结尾布置有用于保持电阻和桥接设备的支撑绝缘体25、28。GIS壳体 13为了分别连接在两个端部上具有用于与相邻的GIS元件连接的连接法兰。短接电阻3的开关元件5必须具有一定的开关功率并且配设有相应的耐燃的触头，以便能够在充电过程之后短接电阻上的电压和电流。此外，开关元件的触头33、36也必须能够持久地承载设备的测量电流。所述触头例如可以与功率开关技术中的启动电阻的开关触头类似地实现。

所描述的具有气体绝缘的电阻和桥接设备的装置是功能集成的组件，其中，电阻和短接电阻的开关设备(桥接设备)布置在共同的封闭的气体空间中。由此可以省去单独的开关装置作为桥接设备。不需要用于单独的(独立的)开关的附加的壳体连接元件、基座等。此外，所描述的装置具有非常紧凑的构造方式或者构型。具有电阻和桥接设备的装置尤其比独立的电阻和独立的桥接设备需要更少的空间，所述独立的电阻和独立的桥接设备需要彼此独立地安装并且在之后电路连接。因此在整体上产生了能够成本低廉并且节省空间地实现的装置。

Claims (20)

1.一种具有电阻(3)的装置(1)，所述电阻(3)布置在气密的壳体(13)中，其特征在于，

-在所述壳体(13)中布置有用于桥接所述电阻(3)的桥接设备(5)。

2.按权利要求1所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述桥接设备(5)与电阻(3)导电地并联连接。

3.按权利要求1或2所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述壳体(13)是旋转对称的壳体，所述壳体能够在第一端侧(19)和第二端侧(22)上分别与开关设备的其它壳体相连。

4.按权利要求1所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述电阻(3)由第一绝缘体(25)保持，所述第一绝缘体使电阻(3)相对于壳体(13)电绝缘。

5.按权利要求4所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述电阻(3)由第二绝缘体(28)保持，所述第二绝缘体使电阻(3)相对于壳体(13)电绝缘。

6.按权利要求5所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述桥接设备(5)由第一绝缘体(25)和/或第二绝缘体(28)保持。

7.按权利要求5所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述第一绝缘体(25)是盘状的第一绝缘体，和/或

-所述第二绝缘体(28)是盘状的第二绝缘体。

8.按权利要求5所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述第一绝缘体(25)限定壳体(13)的第一端侧(19)，和/或

-所述第二绝缘体(28)限定壳体(13)的第二端侧(22)。

9.按权利要求5所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述装置(1)的第一接头(42)贯穿第一绝缘体(25)，和/或

-所述装置(1)的第二接头(48)贯穿第二绝缘体(28)。

10.按权利要求1所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述桥接设备(5)具有固定触头(33)和运动触头(36)。

11.按权利要求10所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述运动触头是能滑动的运动触头(36)。

12.按权利要求10或11所述的装置，

其特征在于，

-所述电阻是柱状的电阻(3)，并且所述运动触头(36)能够在平行于电阻(3)延伸的轨迹(50)上滑移。

13.按权利要求10所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述装置具有用于运动触头(36)的驱动器(56)，尤其是电机式的驱动器(56)。

14.按权利要求13所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述驱动器(56)安装在地电势上，并且

-所述装置具有用于将驱动运动传递至运动触头(36)的电绝缘的构件(53)。

15.按权利要求1所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述壳体(13)限定出用于容纳电绝缘气体的气体空间(16)，并且

-所述电阻(3)和桥接设备(5)布置在所述气体空间(16)中。

16.按权利要求1所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述电阻是气体绝缘的电阻(3)。

17.按权利要求1所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述电阻(3)具有串联连接的盘状的电阻元件(10)。

18.按权利要求1所述的具有电阻(3)的装置，

其特征在于，

-所述装置是用于为自换向的变流器(204、207)的能量存储器(232)预充电的预充电装置(1)。

19.一种自换向的变流器(204)，其特征在于，所述变流器(204)具有按前述权利要求之一所述的具有电阻(3)的装置(1)。

20.一种高压直流能量传输装置(201)，其特征在于，所述高压直流能量传输装置(201)具有按权利要求19所述的变流器(204)。