DE1916796A1

DE1916796A1 - Thyristoranordnung

Info

Publication number: DE1916796A1
Application number: DE19691916796
Authority: DE
Inventors: Weaver John James Laurence; Eccles Arnaud Michael
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1968-04-02
Filing date: 1969-04-01
Publication date: 1969-10-30
Also published as: US3586959A; SE351319B; GB1218852A

Description

THE ENGLISH ELECTRIC COMPANY LIMITED, London /England

Thyristoranordnung

Die Erfindung betrifft Hochspannungs-Thyristoranlagen; im einzelnen betrifft die Erfindung die konstruktive Anordnung der Thyristoren und ihrer zugehörigen Schaltungsteile in derartigen Anlagen.

Bei einer Thyristoranordnung, welche einen hohlen, ringförmigen Behälter fur ein Kühlmittel aufweist, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß von dem Kühlmittelbehälter nach oben mehrere in gleichen Abständen voneinander angeordnete Rohrleitungen in zylindrischer Konfiguration ausgehen, und daß jeweils entlang jeder derartigen zur Leitung von Kühlmitteln aus dem Behälter vorgesehenen Rohrleitung mehrere Thyristoren und zugehörige Schaltbauteile vorgesehen sind, wobei die Thyristoren relativ zueinander 30 angeordnet sind, daß sie eine sämtliche Rohrleitungen umgebende Schraublinie bilden.

Dieser "Stapel" aus Thyristoren kann innerhalb eines dicht verschlossenen zylindrischen Gehäuses eingeschlossen sein, wobei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein kann, daß die Anordnung von einem dicht schließenden zylindrischen Gehäuse umhüllt ist, und daß das Kühlmittel am oberen Ende der Rohrleitungen aus diesen in das Gehäuse austritt und von da ab-

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wärts in -tinea Kasten am unteren Ende Lm Bereich des ringförmigen Behälters zurückströmt; dabei .kann zweckmäßig vorgesehen sein, daß irn Strömungskreislauf des Kühlmittels ein Wärmetauscher sowie Vorrichtungen zur kontinuierlichen Umpumpung des Strömungsmittels in dem Kreislauf vorgesehen sind. Zweckmäßig kann dabei vorgesehen sein, daß m-it den Thyristoren Korona-Abschirmungen verbunden sind, die zwischen- den Thyristoren und der Innenoberfläche des Gehäuses angeordnet sind, wobei diese Abschirmungen der durch die zugehörigen Thyristoren bestimmten Schraublinie folgen.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung nur einer_sSehraublinienanordnung beschränkt; alternativ kennen die Thyristoren längs mehrerer gesonderter Schraublinien nach Art eines "mehrgängigen Gewindes" angeordnet sein. .

Die den Thyristoren zugeordneten 3chaItangebautelIe, die sämtlich in Reihe Schaltungsketten oder in Reihen-Parallelschaltungsketten geschaltet sein können, können grundsätzlich an der Außenseite der Rohrleitungen zusammen mit den Thyristoren anger ^: ordnet sein; im Interesse besserer Raumausnutzung können Jedoch gewisse Bauteile an der Innenseite der Rohrleitungen vorgesehen sein, wobei in diesem Falle zusätzliche Korona-Abschirmungen vorgesehen werden können, um/Gefahr von Überschlägen zwischen ihnen zu verringern.

Die Thyristoren können sämtlich nach Maßgabe von aus einer gemeinsamen Quelle, beispielsweise einem Laser, übertragenem Licht oder sonstigen Strahlungssignalen gezündet werden; diese Signale können über Faseroptikbündel tibertragen werden, welche entlang der Rohrleitungen verlaufen. Diese Bündel können ihrerseits- ^ von einer "Mischvorrichtung" ausgehen, um ein© gleichförmige : ι oder kohärente Lichtverteilung zwischen ihnen zn gewährleisten. :

Thyristoranordnungen gemäß der Erfindung eignen sich besonders gut zur Verwendung in Konvertern, d.h. Stroia»andl«rn in Ver·*:-·., r

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bindung mit Hochspannungs-OleiGhstromübertragungssystemen; die erfindingsgemäße Anordnung dieser Bauteile ermöglicht eine zufriedenstellendere. Verteilung der Kapazität über die Stapelanordnung hin, wodurch die Tendenz zum Aufbau gefährlich hoher örtlicher Spannungen vermieden wird, welche die Zerstörung eines Thyristors bewirken und möglicherweise einen fortschreitenden Ausfall dieser Bauteile verursachen können. Auch eine bessere Raumausnutzung und verbesserte KUhlwirkung wird mit dieser Auslegung bzw. Anordnung erreicht, und jede bestimmte Thyrlstorainheit ist leicht zugänglich.

Im folgenden wird ein /mafUhrungsbeispiel der Erfindung anhand dpr Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen

FIg. 1 dr.s oehal^schema der wesentlichen Bauteile eines Zweigs einer Konverter-BrUokensehaltung mit einer Reihenanordnung von Thyristoren, die gleichzeitig miteinander gesundet werden sollen.

Fig. 2 veranschaulicht die konstruktive Anordnung und Ausbildung dieeer Thyristoren und der ihnen zugeordneten Bauteile in einer Stapelanordnung;

Flg. 3 in Draufsicht einige dieser Thyristoren und ihrer zugeordneten Bauteile in ihrer Anordnung in dem Stapel;

Fig. % eine Seitenansicht zu Pig. 3·

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, liegen eine Anzahl von Thyristoren 1 und ihre zugeordneten Strombegrenzer-Drosseln 2 in Reihe zwischen Speiseanschlußklemmen j5 und 4. Ebenfalls zwischen diesen Anschlußklemmen liegen Spannungsteilerschaltungen, deren Jede jeweils einen Kondensator 5 und einen Widerstand 6 aufweist, wobei diese Schaltungen durch einen BrUckengleichrichter in jeder der Tast- bzw. Torsehaltungen 7 in Reihe miteinander verbunden sind., der als Oleichstromquelle für diese Tast- bzw. Tor-

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schaltungen dient. Die Schaltung dieser Ta3t- bzw.. Torsohaltungen im einzelnen ist für die vorliegende Erfindung in diesem Zusammenhange ohne Belang, mit Ausnahme derjenigen Mittel und Maßnahmen, durch welche sämtliche Thyristoren gleichzeitig miteinander hochgetastet werden. Hierfür ist eine bistabile Schaltung mit Phototransistoren vorgesehen, die aufeinanderfolgend durch von FaseroptikbUndeln 8, 9 ausgehendem Licht bestrahlt werden; die bistabile Schaltung tastet dabei den ihr jeweils zugeordneten Thyristor in den leitenden Zustand, wenn sie sich in ihrem einen Zustand befindet, und blockiert bzw. sperrt den Thyristor, wenn sie sich in ihrem anderen Zuetand befindet. Das auf die beiden in jeder bistabilen Schaltung vorgegebenen Phototransistcren gerichtete Licht geht von zwei getrennten Quellen, beispielsweise Lasern, über gesonderte Mischer, die noch beschrieben werden, aus.

Fig. 2 veranschaulicht, daß die Bauteile der beschriebenen Schaltung in einem Stapel angeordnet sind. Im einzelnen ist ein hohler Ringkörper 11 mit einer ebenen-Grundplatte-12 vorgesehen, der auf einer Anzahl von Tragfüßen IJ aufruht und eine dich^verschlosGene, mit Rippen versehene Keramikurahüllung 14 trägt, in welcher der Thyristor-Stapel angeordnet ist. Die in Reihe geschalteten Thyristoren und ihre zugehörigen Schaltbauteile werden von einer Anzahl Rohrleitungen 16 getragen, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind und sich durch die Oberseite des Körpers il hindurcherstrecken; jedes derartige Tragrohr besteht aus Isoliermaterial und weist in der Nähe seines unteren Endes eine öffnung 17 auf, die mit der von dem Ringkörper 11 gebildeten Kammer in Verbindung steht. Die genannten Tragrohre 16 sind an ihrem oberen Ende in einem Halterungsring 18 befestigt.

An den Kathoden der Thyristoren sind jewils gesonderte Korona-Abschirmungen 20 befestigt, welche längs einer durch die auge- ; ordneten Thyristoren bestimmten Schraublinie um die Tragrolle

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angeordnet sind; die Faseroptiken 8, 9, durch welche die Thyristoren hochgetastet werden, sind entlang der Tragrohre angeordnet« Die Faseroptiken gehen von zwei getrennten Misohvorrichtungen 21 aus, \'on welchen nur eine in einem Kasten innerhalb des ringförmigen Grundkörpers 11 angeordnet gezeigt ist; die Mischvorrichtungen dienen zur Erzielung einar gleichförmigen Lichtverteilung aus einer Anzahl primärer Lichtführungen 22, welche von einer Laserquelle beleuchtet werden«

Die beiden Mischvorrichtungen können,wle in Patent

(Patentanmeldung P l8 05 006.1 vom 24. Oktober 1908 der gleichen Anmelderin) beschrieben, ausgebildet sein; in den

genannten Patent (Patentanmeldung P 18 05 006.1)

sind beispielshalber drei in Reihe verbundene Laser in jeder Lichtquelle jeweils mit jedem von mehreren Tast— bzw· Torsohaltungen über verschiedene Faseroptikbündel verbunden. In die von dem Ringkörper 11 gebildete Kammer wird ein Kühlmittel, beispielsweise öl, Pyroehlor (eingetragenes Warenseichen) oder S.Fe6, in geschlossenem Kreislauf durch eine Eintrittsöffnung 25 gepumpt; das Kühlmittel strömt durch die Rohre 16 nach oben, tritt an deren oberen Ende aus und fließt über die gestapelten Bauteile abwärts, wobei es die Keramikumhüllung vollständig ausfüllt; von dem Bodenbehälter strömt das Kühlmittel durch eine AustrittsÖffnung 24 au einem Wärmetauscher zur Wiedereinführung in den Kreislauf.

In den Figg. 3 und 4 ist die Anordnung der Thyristoren und ihrer zugehörigen Schaltbauteile gezeigt; die Thyristoren I sind direkt an die Rohre 16 angeschrubt bzw, durch Bolzenverbindung mit Ihnen verbunden; die Thyristoren können einstückig mit einer Wärmesenke ausgebildet sein. Die in Reihe liegenden Drosseln 2 sind an Bügeln 25 befestigt, die sieh an der AuSenseltB der Rohre erstrecken; die Kondensatoren 5 der Spannungsteilersehaltung sind jeweils an der Innenseite der Rohrleitungen befestigt und mit den zugeordneten Wideretänden 6 verbunden, die ebenfalls an den Rohrleitungen befestigt sind; rait diesen, zuletzt erwähnten Sehaltbauteilen können ebenfalls

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einstückige Wärmesenke** verbunden sein« Die Faseroptiken ver laufen ebenfalls, wie erwähnt, .entlang dar !©Hre_s. wobei Je- weils Bündel dieser Faseroptiken in Paaren 8 und 9 au üen einzelnen Tast- bzw. Torschaltungen 7 afege»©£gt ^iEdο Tast- bzw. Torschaltungen sind in einem -kästeßfennlgen enthalten, das Jeweils an der entsprechendes Rohrleitung festigt ist und seinerseits die Korona-Abschirmungen 20 die, wie oben erwähnt, elektrisch mit der Katfeocle des zuge hörigen Thyristors verbunden sind.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines ©pastillen. führungsbeispiels mit der beschriebenen detaillierten to» Ordnung der einzelnen Schaltbauteile erläutert§■aslbstver· ständlieh kann das beschriebene Ausführungsb©i©piel--in fächer-Welse"abgewanddfc und. modifizlsrt w©M©n₅. -ohne daß durch der Rahmen der Erfindung verl©ss©ia kann die Auslegung und Anordnung a®w ©£' offensichtlich innerhalb des JtaSii©»© des» Aufreohtespbalturagder insgesamt sjefeipaublini«

unS gis.g^&li" iäfiS. Se?isl6l5©iateile geändert -»β*·«?«} ki>M& v®w$$ß®®hen werden, zusätzlich Korona-Absefcirrauogen aofü Spanuungsteiler-KondeiiBstoreii voFsas©tiea_s w& St© Sefete·" von Überschlägen zwisohea Innen ü"b©p die-Mitt.Q d@© Btsp®la so weit als möglich zu verringern« Om weiteren kaufe die wendung der Mischvorrichtung-für die Faseroptiken unter I stimmten Umstünden entbehrlien sein». Die schaltungen» - öle für gleish bigasesseEe Röihenücföäitueg sämtlich denselben
können ebeaso gut sämtlich für
atofSlle eatsprechend ihrer,
legt sein,, falls di® Auslegung atmmr BM hebliei» voneinander unterscfeeidesio l©£^piölsw©is#- !sSnatK es* " dem von Erde "entfernten EnA äes³ BeiKioaasios^iEissig g^§ß©F aösgQ·= legte Thyristor©a als di© eiSfeer an E2³dp©t©afeiml liogeradsn Thyristoren vorgesehen sein, i» Sprung- unö SsSspannungen. .; ■ besser gewachsen au sein, die umso grOSer aln^« 3© weiter al®

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betroffenen Bauteile sich von Erdpotential entfernt befinden. Außerdem läßt sich auf diesem Wege eine bessere Ausnutzung der verfugbaren Thyristoren bewirken, und zwar hauptsächlich deswegen, weil derzeit die Produktions-"Streuung" bei der Herstellung eines Postens von Thyristoren mit der höohsten möglichen Auslegung notwendigerweise zur Folge hat, daß etwa 80 % des Postens eine geringfügig niedrigere Auslegung, beispielsweise 10 bis 15 % niedriger, als die höchstmöglich ausgelegten Schaltbauteile aufweisen; statt die Gesatntauslegung dee Konverters herabzusetzen und durch die niedriger ausgelegten Schaltbauteile diktieren zu lassen, können alle innerhalb eines annehmbaren Bereichs hergestellten Thyristoren einzeln mit ihrer vollen Auslegung verwendet werden. Alternativ läßt sich ein höhers Maß an Standardisierung erzielen, indem man die Thyristoren in Gruppen entsprechend besonderen Auslegungebereichen zusammenfaßt.

Es sei betont, daß die Anordnung einer Keramik-IsolierumhUllung nicht notwendig ist und die Anlage alternativ in einem Stahltank untergebracht sein kann, wobei die Ansohlußverbindungan zu der Brückensehaltung durch Isolierbuehsen herauageführt sind. Einige von den Rohrleitungen können auch in Reihe miteinander verbunden sein, d.h.» nicht alle Rohrleitungen müssen an ihren oberen Enden offen an der Oberseite des Stapels münden; vielmehr können einige so miteinander verbunden sein, daß sich ein Strömungsweg von beispielsweise drei Rohrlängen ergibt, welchen das Kühlmittel durchfließt, bevor es in den Behälter austritt.

Des weiteren können auch mehrgängige Sohraublinlen mit in Reihe geschalteten Thyristorketten verwendet werden, wobei die Schraub* linien, entlang welcher die parallel liegenden Thyristoren angeordnet sind, nahe beieinander liegen. Des weiteren können zwei Brückenarme innerhalb ein und derselben dicht verschlossenen Umhüllung enthalten sein, wobei die beiden Schaltungen überein-

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anderliegen und eine Anschluß-Verbindung außer an den Enden auch am Mittelpunkt herausgeführt ist. Drei derartige Stapel würden . dann eine vollständige Dreiphasenbrüoke darstellen.

-' Patentansprüche 44/124 9'..-

Claims

Patentansprüche

Γ) Thyristoranordnung mit einem hohlen ringförmigen Behälter für ein Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Kühlmittelbehälter (11) nach oben mehrere in gleichen Abständen voneinander angeordnete Rohrleitungen (16) in zylindrischer Konfiguration ausgehen, und daß jeweils entlang jeder derartigen sur Leitung von Kühlmitteln aus dem Behälter (ll) vorgesehenen Rohrleitung (16) mehrere Thyristoren und zugehörige Sohaltbauteile (l bis 7) vorgesehen sind, wobei die Thyristoren relativ zueinander so angeordnet sind, daß sie eine sämtliche Rohrleitungen umgebende Schraublinie bilden.
2. Thyristoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Thyristoren gemäß mehrerer getrennter, miteinander abwechselnder und gleiche Ausdehnung aufweisender Schraublinien angeordnet sind.
3· Thyristoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von einem dicht schließenden zylindrischen Gehäuse (14) umhüllt ist, und daß . das Kühlmittel am oberen Ende der Rohrleitungen (16) aus diesen in das Gehäuse austritt und von da abwärts in einen Kasten am unteren Ende im Bereich des ringförmigen Behälters (11) zurückströmt. -
4. Thyristoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß im Strömungskreislauf des Kühlmittels ein Wärmetauscher sowie Vorrichtungen zur kontinuierlichen Umpumpung des Strömungsmittels in dem Kreislauf vorgesehen β Ind.
5. Thyristoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k t η η-zeichnet, daß mit den Thyristoren Korona-Abeohlrsnuneen

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(20) verbunden sind, die zwischen den Thyristoren und der Innenoberfläche des Gehäuses (14) angeordnet sind.
6. Thyristoranordnung naah einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5/ dadurch gekennzeichnet, daß die den Thyristoren zugeordneten Schaltungen in der Hauptsache an der Außenseite der Rohrleitungen zusammen mit den Thyristoren angeordnet sind (Figg. 3 und 4). .
7· Thyristor&nordnung naoh einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e η nz e 1 c h η e t , daß entlang den Rohrleitungen (16) Faseroptikbündel (8, 9) zur Lient-Zündung der Thyristoren mittels über diese Faseroptikbündel übertragenen Signalen verlaufen.
8. Thyristoranordnung nach Anspruch 7, dadurch g e k β η η zeichnet, daß die Faseroptikbündel (8, 9) von einem Mischblock (21) ausgehen, welcher eine gleichmäßige Lichtverteilung zwischen diesen FaseroptikbUndeln von aus einer außerhalb der Anordnung angeordneten Quelle über Frimärllchtführungen (22) übertragenem Licht bewirken.
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