DE2609512C2 - Gasisolierte Thyristoranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gasisolierte Thyristoranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Eine Anordnung ähnlicher Art ist aus der FR-PS

13 14 016 bekannt. Dabei ist mindestens ein miiSF_b-Gas gekühlter und isolierter Stapel aus scheibenförmigen Gleichrichtern zusammen mit einem ihn umgebenden Schirm in einen Druckkessel eingebaut. Der Druckkessel ist zylinderförmig ausgeführt und die Anschluüieiter sind über beide gegenüberliegende Stirnflächen des Druckkessel isoliert rsci ausgeführt. Über die Wartung dieser Anordnung ist in der genannten Patentschrift nichts ausgeführt. Wie den Figuren im Zusammenhang mit der Beschreibung zu entnehmen ist, ist der Stapel aus Gcheihtnföiirigen Gleichrichtern jedoch erst zugänglich, wenn er aiii dem Druckkessel entfernt wird. Dazu müssen zunächst alle Verbindungen zwischen den Anschlußleitern und der Anlage gelöst werden. Zur Entfernung des Gleichrichterstapels aus dem Druckkessei müssen außerdem die Anschlußleiter aus den isolierten Durchführungen durch den Druckkessel entfernt werden.

Aus der DE-OS 19 14 790 ist eine Scheibenthyristor-Säule bekannt, bei der zwischen den Scheibenthyristoren Kühlkörper angeordnet sind, die wenigstens teilweise auch zur Stroniführung dienen. Die Kühlkörper können jedoch auch für eine Gaskühlung auslegt sein. Diese Thyristoren werden wie aus der DE-OS 15 63 403 bekannt als Bausteine bzw. Module zum Aufbau von Stromrichtern benutzt, wobei den Thyristoranordnungen zum Schutz der Scheibenthyristoren gegen Überströme und Überspannungen. Beschaltungsbaugruppen und zur Übertragung der Steuerimpulse auf die Scheibenthyristoren Ansteuerbaugruppen zugeord- jr> net sind.

Solche Stromrichter werden zum Gleichrichten hoher Spannungen, beispielsweise in Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlagen (HGÜ-Anlagen) benützt. Dabei können die mit den Thyristoranordnungen y, aufgebauten Ventile luft- oder ölisoliert sein. Insbesondere für den Einsatz von HGÜ-Anlagen in Ballungsgebieten besteht die Forderung, die Baugröße möglichst klein zu halten, um Platz zu sparen. Aus betriebstechnischen Gründen können dafür Stromrichter mit voll gekapselten Ven.,len mit geerdeter Kapselung eingesetzt werden. Diese Forderung läßt sich mit ölisolierten Ventilen erfüllen, bei denen die Thyristorsäulen in einen ölgefüllten Kessel eingesetzt sind. Die Verwendung von Öl als brennbarem Medium ist jedoch aus Sicherheitsgründen häufig ausgeschlossen. Außerdem muß bei einer Reparatur der Kessel geöffnet werden, wozu die Anlage für längere Zeit außer Betrieb gesetzt werden muß.

Um bei kompakter reparatur- und wartungsfreundli- 3d eher Bauform den Sicherheitsanforderungen zu genügen, wurde in der DE-PS 25 30 017 eine gasisolierte Thyristoranordrtung vorgeschlagen, die wenigstens eine Thyristorsäuic mit Scheibenthyristoren aufweist, die nebeneinandergestapelt und federnd gehalten sind, η wobei zwischen den Scheibenthyristoren Kühlkörper angeordnet sind, die wenigstens teilweise auch zur Stromführung dienen, wobei wenigstens eine Thyristorsäule zusammen mit den zugehörigen Ansicucr- und wenigstens einen' Teil d^ri zugehörigen Beschaltungs- wi baugruppen von wenigstens einem, im wesentlichen rotationssymmctrischcii Metallschirm umgeben ist und mit diesem elektrisch leitend verbunden ist, der auf isolierenden Stützen in ein zylinderförmiges Druckrohr aus Metall eingesetzt ist. das an beiden Ender, mit einer *; Schottung aus elckt'i-.ch isolierendem Material abgeschlossen und mit gasförmigem SF„ unter Druck gefüllt ist und wobei durch jede Si hottung ein elektrisches Anschlußeleineni gasdicht geführt ist.

Weiterhin wurde in der DE PS 25 2ft 9Γ-4 vr-rg
gen den Aufbau eines Sirürnrichlcr'^:e;-:>äis> Tür hohe Sjjiiiii-'ngtfn mit Gruppen von in Reihe geschalteten Scheibentu>ristoren reparatur- und wartungsfreundlich zu rc-üsieren, wobei in jeder Gruppe die Scheibenthyristoren nebeneinander gestapelt und federnd gehauen sind und zwischen den Scheibenthyristoren Kühlkörper angeordnet sind, die wenigstens zum Teil auch zur Stromführung dienen, wobei jede Gruppe von Scheibenthyristoren zusammen mit den zugehörigen Ansteuer- und wenigstens einem Teil der zugehörigen Beschaltungsbaugruppen von einem im wesentlichen rotationssymmetrischem Metallschirm umgeben und mit diesem elektrisch leitend verbunden ist, der mit elektrisch isolierenden Stützern in einem zylinderförmigen, metallischen Druckrohr befestigt ist, das an beiden Enden mit einer Schottung aus elektrisch isolierendem Material abgeschlossen und mit SF₀ Gas unter Druck gefüllt ist, wobei durch jede Schottung ein elektrisches Anschlußelement gasdicht geführt ist uv^J wobei jedes Druckrohr an wenigstens einem Ende mit einem anderen, eine weitere Gruppe von Scheibenthyristoren enthaltenden Druckrohr mechanisch lösbar verbunden ist, wobei auch die durch die Schottungen geführten elektrischen Anschlußelemente lösbar verbunden sind. Dabei kann jede plattenförmige Schottung einen rohrförmigen Stutzen abschließen, der gasdicht und lösbar mit dem Druckzylinder verbunden ist und zur lösbaren mechanischen und elektrischen Verbindung mit einem weiteren Druckrohr dient. Wenigstens einer dieser rohrförmigen Stutzen kann als Knotenelement und mechanischer Stützpunkt ausgebildet sein. Schließlich ist es durch das deutsche Patent 25 29 954 geschützt, Ventilabschnittsdrosseln und Kompensationskondensatoren ebenfalls in mit SF₆-GaS unter Druck gefüllte Verbindungsrohre einzubauen.

Es besteht die Aufgabe, eine Thyristoranordnung der eingangs genannten Art bei Einhaltung der Sicherheit-anforderungen reparatur- und wartungsfreundlich auszubilden, wobei die Druckkapseiung in einfacher Weise abhebba: seinsoll.

Erfindungsgmäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I genannten Merkmale gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Thyristoranordnung erhält man einen Baustein bzw. Modul, aus dem sich Stromrichter unterschiedlicher Bauform in einfacher Weise aufbauen lassen. Die Thyristoranordnung ist voll gekapselt und die Druckkapselung kann geerdet werden. Damit ist bei sehr kompakter Bauform jede Unfallgefahr ausgeschlossen, zumal die zylinderförmige Druckkapselung eine günstige Geometrie für die Aufnahme der inneren Drücke besi'zt. Außerdem läßt sich der Durchmesser der Druckkiipseiuiig an das Potential der Thyristorinordnung anpassen, v.odurch nur ein geringes Gasvolumen benötigt wird. Die Länge der Dichtungsflächen ist so gering wie möglich gehalten, da das kesselartige Druckrohr nur eine Öffnung besitzt, womit in;,besondeic c'.!e Herstellungskosten gesenkt werden. Wegen der Schottung läßt sich die Thyristoranordnung in einfacher Weise ein- und ausbauen, wozu lediglich der auszuwechselnde Baustein entgas: werden muß. Da beide Arischlußleitcr ai:f derselben Seite der Druckkapselung übe.· win knotenc lement herausgeführt werden ir.uß ^ui Wartung der Einheit lediglich J'.c mechanische Verbindung zwischen der Druckkap^eiung und dem Druckgefäß gelöst und die Druckkapselurig

des Knotenelements eine Steckverbindung für jeden Anschlußleiter vorgesehen sein.

Vorteilhaft ist es, den in der Druckkapselung angeordneten, rotationssymmetrischen Schirm einseitig mit einer Stirnplatte abzuschließen. Vorzugsweise ist bei dieser Ausgestaltung nur die Stirnplatte des rotationssymmetrischen Schirms über einen isolierenden Stützer an der Stirnplatte der Druckkapselung befestigt. Damit läßt sich eine Anordnung realisieren, bei der die Thyristorsäule in der Druckkapselung aufgehängt ist oder selbsttragend aufrecht steht. Die Feststoffisolation, die für die Stützer erforderlich ist, wird so wesentlich vermindert. Insbesondere laßt sich für die Hängelage der Thyristorsäule eine Thyristoranordnung mit längeren Thyristorsäulcn, d.h. mit einer größeren Anzahl von Scheibenthyristoren realisieren. Dies führt insbesondere auch für ein Stromrichterventil zu einer Kosteneinsparung durch Verringerung der benötigten Anzahl von erfindungsgemäßen fünzelmodulen.

Sowohl die Druckkapselung, als auch das Druckgefäß des Knotenelementes können aus einem Kunststoff hergestellt und auf ihren Außen- und/oder Innenflächen mit einem Metall als elektrisch leitfähigem Belag beschichtet sein, der geerdet werden kann. Die mit dieser Druckkapselung und mit diesem Druckgefäß realisierte erdbare Kapselung aus Kunststoff läßt sich ^für den erforderlichen Innendruck von zwei bis drei bar auslegen und z. B. in einem Blasverfahren sehr kostengünstig herstellen. Damit erhält man neben der Kostenreduzierung eine wesentliche Gewichtsabnahme, da bei der erforderlichen Auslegung das Gewicht der Kunststoffkapselung geringer als das Gewicht der entsprechender. Kapselung aus Metall ist. Außerdem wird sowohl mit einer aus Kunststoff gefertigten Druckkapselung als auch mit einem aus Kunststoff gefertigten Druckgefäß eine höhere Sicherheit der Dichtigkeit gewährleistet, da bei dem Kunststoffrohr keine Schweißnähte auftreten, die bei einem entsprechenden Metallrohr kaum zu vermeiden sind.

Zusätzlich kann auch wenigstens einer der Schirme aus einem Kunststoff hergestellt und auf seiner Außen- und/oder Innenfläche mit einem Metall beschichtet sein. Das Gewicht und die Kosten der erfindungsgemäßen Thyristoranordnung werden damit weiter verringert.

Als Kunststoff kann ein gegebenenfalls glasfaserverstärktes ungesättigtes Polyesterharz verwendet werden. Imfolgenden wird die erfindungsgemäße Thyristoranordnung und ein mit erfindungsgemäßen Thyristoranordnungen aufgebautes Stromrichterventil beispielhaft anhand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Thyristoranordnung. Diese ist mit einer Thyristorsäu Ie 1 ausgerüstet, deren Aufbau ausführlich in der bereits genannten DE-OS 19 14 790 beschrieben ist. Diese Thyristorsäule 1 enthält Scheibenthyristoren 2, wobei an jeder Seite eines Scheibenthyristors 2 ein Kühlkörper 3 anliegt. Im Ausführungsbeispiel ist eine flüssigkeitsgekühlte Thyristorsäule 1 dargestellt Die Kühlkörper 3 zur Flüssigkeitskühlung einer solchen Thyristorsäule sind beispielsweise in der DE-OS 21 60 302 beschrieben. Über eine Kühlmittelleitung 4, die in der F i g. 1 angedeutet ist, wird den Kühlkörpern 3 Kühlmittel zugeführt. In Abweichung zum Ausführungsbeispiel können auch gasgekühlte Kühlkörper eingesetzt werden, wobei als gasförmiges Kühlmedium SFe-Gas benutzt werden kann. Die säulenförmig gestapelten Scheibenthyristoren 2 und Kühlkörper 3 sind über eventuell mit Hebewerk/eugen abgehoben werden. Die Länge der Dichtungsslelle. die bei der Wartung der Thyristoranordnung geöffnet werden muß, bleibt so gering wie möglich, zumal gesonderte Montageöffnun- ·, gen entfallen und sowohl das Innere der Druckkapse-Iting als auch das Innere des Knotenelements über die jeweilige Verbindungsöffnung frei zugänglich ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Druckgefäß zwei sich ungefähr fluchtend gegenüberlie-

Mi gende Öffnungen aufweisen, die mit je einer Schottung verschlossen sind. Vorzugsweise weisen die elektrischen Anschlußleiter in dem Druckgefäß des Knoienclemcnts einen Knick auf. Zweckmäßig ist es. den Knick jedes Anschlußleiters von einem mit einem der Anschlußleiter

ι·, elektrisch leitend verbundenen elektrisch leiffähigen Schirm zu umgeben. Vorzugsweise umgibt der im wesentlichen kugelförmige Schirm beide Anschlußleiter im Bereich ihres Knicks und stützt sich auf einen der Anschlußleiter von der Druckkapselung her gesehen

'Ii nach dem Knick ab und weist eine Öffnung auf, durch die der andere Anschlußleiter nach dem Knick geführt ist. Dabei kann im Inneren des kugelförmigen Schirms ein kugelkalottenförmiger elektrisch leitfähiger Schirm angeordnet sein, der den anderen Anschlußleiter

j-, abschirmt, sich auf diesen abstützt und mit ihm leitend verbunden ist.

Da« Konibinationsmodul bildet bei dieser Ausführungsfrrm eine abgeschlossene Gaseinheit. Vorteilhaft ist es, in dem Druckgefäß des Knotenelements für

jo wenigstens einen Anschlußleiter eine Ventilabschnittsdrossel a'-zuordnen und eventuell in dem Druckgefäß zwischen die beiden Anschlußleiter einen Kompensationskoti^ensator zu schalten. Die Ventilabschnittsdrossel und/oder der Kompensationskondensator werden

j5 vorteilhaft im Inneren des kugelförmigen Schirmes angeordnet. Damit $>nd ·1ί·.■·■·: für den Aufbau eines StromriChlerventiis aus Bauelementen in das Knotenelement integriert, wobei zu betonen ist. daß sowohl die Ventilabschnittsdrosseln als auch Jer Kompensationskondensator bei abgenommener Druckkapselung für Montage und Wartung frei zugänglich sind.

Vorteilhaft ist es, Öffnungen des Druckgefäßes des Knotenelements mit rohrförmigen Stutzen zu realisieren, die jeweils mit einer Schottung verschlossen sind, durch die jeweils ein Anschlußleiter geführt ist. Die rohrförmigen StU' ^-en mehrerer Druckgefäße und die in den Stutzen geführten Anschlußleiter sind zum Aufbau eines Stromrichterventiles miteinander bindbar, wobei es günsfig ist, in miteinander zu verbindenden,

so rohrförmigen Stutzen nur eine Schonung gemeinsam für zwei Knotenelemente vorzusehen. wob~i die gemeinsame Schonung als mechanisch lösbare Verbindung zwischen den rohrförmigen Stutzen zweier Knotenelemente ausgebildet sein kann. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Thyristoranordnung Stromrichterventile in einfacher Weise aufzubauen, die beispielsweise einer, Zweig eines Stromrichters bilden können. Dabei können mehrere Kombinationsmodule zu einer Einheit zusam-

bo mengefaßt sein, wobei benachbarte Knotenelemente gemeinsame Schottungen besitzen. Ober die Verbindungsöffnungen der Knotenelemente bzw. ihrer Druckgefäße bleibt das Innere dieser aus mehreren Knotenelementen aufgebauten Einheit zugänglich und Montage tö und Wartung bleiben auch für ein solches Stromrichterventil einfach.

Vorteilhafterweise kann im Bereich der lösbaren Verbindung zwischen Druckkapselung und Druckgefäß

Isolierkörper 5 und ein Druckstock 6 in ein Gestell 7 eingespannt, das in der F i g. I ebenfalls angedeutet ist. Bezüglich des Aufbaus des Druckstückes 6 und des Gestells 7 wird ebenfalls auf die obengenannte DF.-OS 19 14 790 verwiesen. Über Leitungen 8 sind die Kühlkörper 3 an beiden Enden der Thyrisiorsäule I mit elektrischen Anschliißleitern 9 verbunden. Beim Ausfiihrungsbf'spiel dienen somit alle Kühlkörper 3 zur elektrischen .Stromführung und alle in Fig.] gezeigten Scheibenthyristoren 2 sind in Reihe geschaltet, ledern Scheibenthyristoren 2 ist jeweils eine Ansteuer- und Beschaltungsbaugruppe 10 zugeordnet, die im Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. I neben der Thyristorsäule 1 angeordnet sind. Die elektrischen Verbindiingsleitungen /wischen den Scheibenthyristoren 2 und den Ansteuer- und Beschaltungsbaugruppen IO sind in die Fig. I nicht eingezeichnet, um die Übersichtlichkeit zu wahren.

Die Thyristorsäule 1 und die Baugruppen 10 sind von einem lotationssyinmetrischen elektrisch leitfähigen Schirm 11 umgeben, der im Ausführungsbeispie! ein mit einer gewölbten Stirnplüite 1 la einseitig abgeschlossener Zylinder ist. Dieser kesselartige Schirm !1 kann aus Metall oder einem Kunststoff hergestellt sein, der an seiner Innen- und/oder Außenfläche mit einem Metall beschichtet ist. Als Kunststoff kann dabei ein ungesättigtes Polyesterharz verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel ist ein Metallschirm 11 dargestellt, an dem eine der Leitungen 8 und 9 befestig! ist. Beirr! Ausführungsbeispiel wird somit der Metallschirm Il zur Stromleitung benutzt, wozu auch ein Träger 12 dient.

Übe^r Stützer 13. die beispielsweise aus Gießharz sein können, ist der Schirm 11 in einer elektrisch leitfähigen Druckkapselung 14 befestigt. Die Druckkapselung 14 ist mit einem Druckrohr 14a realisiert, das einseitig und in einem Stück mit einer gewölbten Stirnplatte 146 abgeschlossen ist. Die Druckkapselung 14 kann aus Metall, beispi acisc aus Stahl, Aluminium oder Kupfer hergestellt sein. Im Ausführungsbeispiel ist die Druckkapselung 14 aus einem beispielsweise glasfaserverstärkten, ungesättigten Polyesterharz gefertigt und an ihrer Außenfläche mit einem Metallbelag 14c versehen, der geerdet werden kann. Mit einer solchen Druckkapselurig ;us Kunststoff kann die Dichtigkeit erhöht und Cc'-viuit gespart werden, wobei die Herstellungskosten geringer als die einer entsprechenden Metallkapselung sind. Die Druckkapselung 14 ist mit SF₆-GaS gefüllt. Wegen des rohr- und kesselartigen Aufbaus besitzt die Druckkapselung 14 eine günstige Geometrie, um den inneren Druck der Thyristoranordnung aufzufangen und kann mit relativ geringer Wandstärke für einen Druck von 2 bis 3 bar ausgelegt werden, mit dem das isolierende SF₆-GaS in die Thyristoranordnung einzubringen ist.

Im Ausführungsbeispiel ist die Stirnplatte 11a des Schirms 11 über nur einen Stützer 13 an der Stirnplatte 146 der Druckkapselung 14 befestigt. Selbstverständlich können auch mehrere Stützer 13 vergesehen sein, die insbesondere den rotationssymmetrischen Teil des Scha,-;;- 11 gegen den rohrförmigen Teil 14a der Druckkapselung i4 aL./~^~~ri nie im Ausführungsbeispiel gezeigte Bauform ist besonders iui cmc —nkrecht angeordnete Druckkapselung 14 geeignet, in üc uci Schirm 11 und die in ihm eingeschlossene Thyristorsäule hängend oder aufrecht stehend befestigt sind. Für eine Befestigung, bei der der Schirm 11 und die Tyhristorsäuie 1 aufrecht steht, ist eine selbsttragende Bauweise der Bauelemente erforderlich. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist eine Befestigung gezeigt, bei der der Schirm II. die Thyristorsäule I und die Beschaltungs- und Ansteucrbaugruppen 10 hängend mit dem Stützer 13 befestigt sind. Bei dieser Befestigungsweise benötigt man nur einen Stützer, womit die Feststoffisolation ) stark reduziert wird. Daraus resultiert eine erhebliche Kosteneinsparung. Außerdem kann man bei dieser Befestigungsart die Länge der Thyristorsäule und damit die Anzahl der Thyristoren vergrößern, die /u einer Thyristorsäule 1 vereint sind. Auch daraus ergibt sich in eine Kosteneinsparung, insbesondere durch Verringerung der Anzahl von Einzclmodulen, die zum Aufbau eines Stromrichterventils benötigt werden. Als weiterer Vorteil für die in der F i g. 1 gezeigten Bauweise ist eine leichtere Montage und Wartung zu nennen, da die '\ Druckkapselung nur aus einer Richtung aufzusetzen und /u montieren ist. was beispielsweise mit einem leichten Hebezeug ermöglicht wird.

An ihrem offenen Ende 14c/ist die Druckkapselung 14 mit einem Flansch 14c versehen, der mit dem Flansch ."> 15a des Druckgefäßes 15 eines Knotenelements 1f> verschraub! ist, wobei durch Dichtungen zwischen dem Ringflansch 14c und 15a eine gasdichte, mechanische Verbindung sichergestellt ist. Im Bereich der Ringflansche 14eund 15a.;ind außerdem Steckverbindungen für _>"i die Anschlußleiter 9 vorgesehen, die im Ausführungsbpispicl mit zwei Kontaktmuffen 17 realisiert sind, über die die Anschlußleiter 9 mit Anschlußleitern 18 in dem Knotenelemenl 16 elektrisch leitend verburidoii sind. Dabei können die Kontaktmuffen 17 entweder an d°n μ. Anschlußleitern 18 oder an den Anschlußleitern 9 befestigt sein. Montageöffnungen, über die die Verbindungen /wischen den Anschlußleitern 9 und 18 vor dem Abheben der Druckkapselung 14 zu lösen sind, sind daher nicht erforderlich, womit die Längen der η Dichtflächen verringert werden.

Das Druckgefäß 15 des Knotenelements 16 besitzt im Ausführungsbeispiel zwei rohrförmige Stutzen 156 und 15c, die jeweils mit einer Schottung 19 aus elektrisch isolierendem Material, das beispielsweise ein Gießharz v) sein kann, gasdicht abgeschlossen sind. Durch jede der Schonungen 19 ist gasdicht einer der Anschiußleiter 18 herausgeführt. Wie die Druckkapselung 14 kann das Druckgefäß 15 aus einem der genannten Metalle oder Kunststoff hergestellt sein. Im Ausführungsbeispiel ist i. ein Druckgefäß aus Kunststoff gezeigt, das auf seiner Außenfläche einen geerdeten Metallbelag 15c/ besitzt. Wie für die Druckkapselung besteht auch für das Druckgefäß 15 aus Kunststoff der Vorteil der Gewichtsverminderung und der größeren Dichtigkeit. ">" Die Druckkapselung 14 und das Druckgefäß 15 des Knotenelementes 16 bilden einen nach außen abgeschlissenen einheitlichen Gasraum, der mit SF₆-GaS unter Druck gefüllt ist. Dabei ist die Länge der Dichtflächen in mechanischen Verbindungen, beispielsweise Flanschen 14e und 15a sehr gering gehalten. Damit wird das Dichtungsproblem vereinfacht und außerdem werden die Herstellungskosten gesenkt, da Flansche in der Herstellung sehr kostenaufwendig sind. Die Anschlußleiter 18 besitzen in dem Knotenelement 16 jeweils einen Knick 18a und sind nach dem Knick durch die Schottungen 19 der Rohrstutzen 156 _:~.^J fir geführt, die sich etwa fluchtend gegenüberliegen. Die Knicke 18s der Leiter 18 sind von einem Schirm 20 umgeben, der im wesentlichen kugelförmig ausgestaltet ist und sich auf einen der Anschlußleiter 18 nach der Knicksieüe absiüizt. Für den zweiten Anschlußleiter 18 ist eine öffnung 20a im Schirm 20 vorgesehen, durch die der Anschlußleiter nach außen

geführt ist. Elin weiterer, kugelkalottenförmiger Schirm 21 kann im Inneren des Schirms 20 /.ur Abschirmung des /weiten Anschlußleiters 18 angeordnet sein. Lr stützt sich auf den /weiten Anschltißlcilcr 18. Dieser kugclkalottenförmige Schirm 21 ist in F"ig. I gestrichelt eingezeichnet. Auch die Schirme 20 und 21 können aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein. Im Ausführungsbeispiel ist ein Schirm 20 aus Kunststoff gezeigt, der an seiner Innenfläche den abschirmenden Metallbelag 20b aufweist, wobei zu betonen ist, daß die Dicke der Metallbeläge 20b, 15t/und 14c in F i g. I bezüglich der Wanddickc der Druckspülung 14. des Druckgefäßes 15 und des Schirms 20 vci ι:ι··ι.ητ; eingezeichnet ist.

Im Knoieneleincnt lh sind ^;m Ausfülirungsbcispiel für leden Nnschlußlciter 18 Ventilabschtiitlsdrosseln 22 innerhalb des kugelförmigen Schirmes 20 angeordnet. Diese Ventilabschnittsdrosseln 22 sind fur die Wi.7--Beschallung eines Stromrichtei ,c.niils erforderlich. Außerdem ist im gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb des Schirmes 20 zwischen die beiden AiisClnliöieitcr !8 Cm Kompensationskondensator 23 geschaltet, der zur Poientialsieuerung zwischen aufeinanderfolgenden Abschnitten eines Stromriehtcrventils benötigt wird.

Die gezeigte Ausführungsform besitzt den Vorteil, daß sowohl die Ventiiabschniiisdrosscln 22. als auch der Kompensationskondensator 23 in die Thyristoranordnung eingebaut sind. Damit wird der für ein Stromrichterventil erforderliche Raumbedarf verkleinert und die Herstellungskosten gesenkt. Außerdem sind sowohl die Ventilabschnittsdrosseln 22. als auch die Kompensationskondensatoren 23 frc^; zuganglich, wenn die Druckkapselung 14 von dem Druckgefäß 15 des Knotencletnents 16 abgenommen ist. Es ist hier jedoch zu betonncn. daß sowohl die Ventilabschnittsdrosseln, als auch die Kompensationskondensatoren in eigenen, druckgekapsellen Moduln untergebracht sein können, die beim Aufbau eines Stromrichtcrvcniils in benötigter Weise zwischen die Thyristoranordnungen zu schalten sind.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine weitere Ausgestaltungsnioglichkeit der erfindungsgemäßen Thyristoranordnung gezeigt. Die rohrförmigen Stutzen 156 und 15c, über die die A lschlußleiter 18 durch die Schottungen !9 herausgeführt sind, sind bei diesem Ausführungsbeispiel mit dem rohrförmigen Stutzen 15b bzw. 15c eines benachbarten Knotenelenients verbunden. Dabei kann die Sciottung 19 den beiden Knotenelcmenten gemeinsam sein, was eine weitere Verbilligung bedeutet. Außerdem können die beiden Rohrstutzen benachbarter Knotenelemente, wie der nach links abstehende Stutzen 15fc der Fig. 1 i.cigt. in einem Stück ausgeführt sein, oder es kann die Schottung 19 als mechanisch lösbare Verbindung zwischen den Rohrstutzen benachbarter Knotenelemente 16 verwendet werden, wie es am Stutzen 15c gezeigt ist, der im Ausführungübeispiel nach F i g. 1 nach rechts absteht. In diesem Fall wird die Schottung 19 zwischen Ringflansche 24 der rohrförmigen Stutzen 15c benachbarter Knotenelemente 16 verscnraubt.

Es ist noch anzuführen, daß in der Kapselung der erfindungsg?mäßen Thyristoranordnung Gaseinlaßbzw. Gasauslaßöffnungen, öffnungen zur Zu- bzw. Abführung des Kühlmittels und Öffnungen vorgesehen sein müssen, durch die ein Lichtleiter eingeführt bzw. Licht in die Kapselung eingestrahlt werden kann, mit dem den Ansteuerbaugruppen 10 die Steuerimpulse zugeführt werden, im Ausführungsbeispiel isi vorgesehen, zumindest die schematisch angedeutete Kühlmittelleitung 25 über den Stüt/er 13 zuzuführen, die mit der Leitung 4 ve: burden ist Zusätzlich können über den Stutzer 13 auch Lichtleiter in die Druckkapselung 14 eingeführt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel ist von den Ansteuerbaugruppen 10 ein Lichtleiter 26 zu einer gasdicht in die Wandung der Druckkapselung 14 eingelassenen Glaslinse 27 geführt. Mit einer in der F i g. I nicht gesondert gezeigten Fotodiode, die beispielsweise auf die Außenwanduni; der Druckkapselung 14 aufgesetzt sein kann, werden die Steuerimpulse in die Lichtleiter 26 eingespeist. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dal* die SI^;„-C.;isi<;olierung auch zur Potentialirennung im I bertragimgsv, eg für die Steuer impulse ausgenützt wird Als Gasein- bzw. Gasauslaß öffnung ist heim Ausführungsbeispiel ein Ventil 28 im k'itH'lfi ! migen Teil des Druckgefäßes 15 angeordnet.

I ι g. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 11-11 de F" ι g. 1. Mit dieser Figur ist die L.ii'e des Schirms ' 1 und der von ihm umhiilllsn Baugruppen in der Druckkapseliini; i4 vc-idcüilich;. zusätzlich :-,! jedoch noch ge/iigt. daß beim Ausführungsbeispiel zwei Thyristorsäulen I in dem Schirm 11 nebeneinander angeordnet sind. Innerhalb des Schirms 11 befinden sich außerdem noch die Bcschaltungswiderstände 29.) und die Bcschaltungskondensatoren 29f\ Dabei können die Bcschaltungswiderstände 29.) von der Kühlmittelleitung 4 mitgekühlt werden. Die Stutzer, mit denen sowohl die Thyristorsäulen 1. als auch die Beschaltungswiderstände 29a. die Bcpchaltungskondensatoren 29b und die Baugruppen 10 in dem Schirm 11 befestigt sind, sind in der F i g. 2 nicht gezeigt. Schließlich sind in F i g. 2 noch die Schraublöcher im Ringflansch 14c angedeutet, die /ur Verschraubung der Druckkapselung 14 nut dem Druckgefäß 15 des Knotenelenients 16 dienen.

Fig. 3 zeigt den Aufbau eines Teils eines Stromrichterventils, be: dem mehrere im Zusammenhang mn F-" i g. 1 beschriebene Thyristoranordnungen nebeneinander angeordnet sind. Dabei sind für mehrere Knotenelemente 16 die rohrförmigen Stutzen 15i> einstückig ausgeführt, so daß mit mehreren Knotenelementen 16 ein Kombinationsmodul 30. realisiert wird. Bei diesem Kombinationsmodul 30 bleib' die freie Zugänglichkeit der einzelnen Knotenelemente 16 erhalten da zwischen den Knotenelementen eine gemeinsame Schottung 19 vorgesehen ist. Dies bietet wirtschaftliche Vorteile, da die Fertigungskosten gesenkt werden. Außerdem wird mi: diesem Kombinationsmodul 30 die Länge der Dichtflächen weiter verringert, da die Verschraubung benachbarter Knotenclemente am Rohrstutzen 15c über die Ringflansche 24 und gemeinsame Schottungen 19 jeweils mehreren Knotenelementen 16 gemeinsam ist. Mit den beschriebenen Bauelementen läßt sich ein Stromrichterventil, wie es in Fig.3 gezeigt ist. aus einer geringen Zahl unterschiedlicher Typen von Bauelementen, die in Serienfertigung hergestellt werden können, im Baukastensystem aufbauen. Dabei können unterschiedliche Ventilkonstruktionen realisiert werden, was die Fertigung solcher Ventile stark verbilligt. Außerdem erhält

ι man !?■« diesem Modul voilgekapselte, geerdete Ventile kleiner Bauform, die ohne SicherheusrlsiiC e^gÄseiz* werden können und sehr wartungs- und reparaturfreundlich sind. Die Druckkapselungen 14 mit den Thyristorsäulen 1 können jederzeit ausgewechselt

i werden, ohne die gesamte Anlage zu entgasen und auch ein Auswechseln der Ventilabschnittsdrosseln und der Kompensationskondensatoren ist bei abgenommenen Druckkapselungen 14 leicht möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (20)

Patentansprüche:

1. Gasisolierte Thyristoranordnung mit wenigstens einer Thyristorsäule mit Scheibenthyristoren, die nebeneinandergestapeSt und federnd gehalten sind, wobei wenigstens eine Thyristorsäule zusammen mit wenigstens einem Teil der zugehörigen Beschaitungsbaugruppen von einem im wesentlichen rotationssymmetrischen, elektrisch leitfähigen Schirm umgeben und mit diesem elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Schirm mit wenigstens einem elektrisch isolierenden Stützer in einer elektrisch leitfähigen Druckkapselung befestigt ist, die einstückig aus einem mit einer Stirnplatte abgeschlossenen Druckrohr kesselartig aufgebaut ist, und wobei die Druckkapselung mit gasförmigen SFo unter Druck gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zu der I hyrislorsäule (1) gehörige Ansteuerbaugruppen innerhalb des elektrisch leitfähigen Scfjrms (11) angeordnet sind, daß ein Knotenelement (!6) mit einem elektrisch leitenden Druckgefäß (15) vorgesehen ist, das mit der offenen Seite (i4d) der kesselartigen Druckkapselung (14) gasdicht und lösbar mechanisch verbunden ist und in das die elektrischen Anschlußleiter (9, 18) geführt sind, wobei die elektrischen Anschlußleiter durch wenigstens eine mit einer Schottung (19) verschlossene öffnung (\5b, 15c) des Druckgefäßes (15) wieder herausgeführt sind.

2. Thyristoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefäß (15) zwei sich ungefähr fluchtend gegenüberliegende öffnungen (156, i5c) aufweist, «Sie mit _}t einer Schottung (19) verschlossen sind.

3. Thyristoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlußleiter (18) in dem Druckgefäß (15) des Knotenelements (16) einen Knick (18ajbesitzen.

4. Thyristoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Knick (18a)jedes Anschlußleiters (18) von einem mit einem der Anschlußleiter elektrisch leitend verbundenen elektrisch leitfähigen Schirm (20) umgeben ist.

5. Thyristoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen kugelförmiger Schirm (20) beide Anschlußleiter (18) im Bereich ihres Knicks (18ajumgibt. sich auf einen der Anschlußleiter von der Druckkapselung (14) her gesehen nach dem Knick abstützt und eine öffnung (2Oa^ aufweist, durch die der zweite Anschlußlei¹ -r nach dem Knick geführt ist.

6. Thyristoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des kugelförmigen Schirms (20) ein kugelkalottenförmiger elektrisch leitfähiger Schirm (21) angeordnet ist, der den zweiten Anschlußleiter (18) abschirmt, sich auf diesen abstützt und mit diesem elektrisch leitend verbunden ist.

7. Thyristoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckgefäß (15) des Knotenelements (16) für wenigstens einen Anschlußleiter (18) eine Ventilabschnittssdrossel (22) angeordnet ist.

8. Thyristoranordnung nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckgefäß (15) des Knotenelements (16) zwischen die beiden Anschlußleiter (18) ein Kompensationskondensator (23) geschallet ist.

9. Thyristoranordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilabschnittsdrossel (22) und/oder der Kompensationskondensator (23) im Inneren des kugelförmigen Schirms (20) angeordnet sind.

IQ. Thyristoranordnung nacl, einem der Ansprüche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils mit einer Schottung (19) verschlossenen Öffnungen des Druckgefäßes (15) des Knotenelemenu (J6) mit rohrförmigen Stutzen (15Zj, 15c) realisiert sind, durch die jeweils ein Anschlußleiier (18) geführt ist.

11. Thyristoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Stutzen (156, \5c) mehrere Druckgefäße (15) und die in den Stutzen geführten Anschlußleiter (18) miteinander verbindbar sind.

12. Thyristoranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in miteinander zu verbindenden rohrförmigen Stutzen (156, 15c^ nur eine Schottung (19) gemeinsam für zwei Knotenelemente (16) vorgesehen ist.

13. Thyristoranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß diü gemeinsame Schottung (19) als mechanisch lösbare Verbindung (24) zwischen den rohrförmigen Stutzen (\Sc) zweier Knotenelemente (16) ausgebildet ist.

14. Thyristor:inordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der lösbaren Verbindung (146, 15a^ zwischen Druckkapselung (14) und Druckgefäß (15) des Knotenelements (16) eine Steckverbindung (17) für jeden Anschlußleiter (9,18) vorgesehen ist.

15. Thyristoranordnung nach einem der Ansprüche I bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Druckkapselung angeordnete, rotationssymmetrische Schirm (II) einseitig mit einer Stirnplatte (Wa) abgeschlossen ist.

16. Thyristoranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Stirnplatte (Wa) des rotationssymmetrischen Schirms (11) über einen isolierenden Stützer (13) an der Stirnplatte (Hb) der Druckkapselung (14) befestigt ist.

17. Thyristoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkapselung (14) aus einem Kunststoff hergestellt und auf ihrer Außen- und/oder Innenfläche mit einem Metall (14c^beschichtet ist.

18. Thyrisloranordnung nach einem der Ansprüche I bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefäß (15) des Knotenelemerüs (16) aus einem Kunststoff hergestellt und auf seiner Außen- und/oder Innenfläche mit einem Metall (\5d) beschichtet ist.

19. Thyristoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Schirme (11, 20, 21) aus einem Kunststoff hergestellt und auf seiner Außen- und/oder Irnenfläche mit einem Metall (206^ beschichtet ist.

20. Thyristoranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff ein gegebenenfalls glasfaserverstärktes, ungesättigtes Polyesterharz verwendet ist.