EP3363027A1 - Anordnung mit einem elektrischen widerstand und überbrückungsvorrichtung - Google Patents

Anordnung mit einem elektrischen widerstand und überbrückungsvorrichtung

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EP3363027A1
EP3363027A1 EP15802055.2A EP15802055A EP3363027A1 EP 3363027 A1 EP3363027 A1 EP 3363027A1 EP 15802055 A EP15802055 A EP 15802055A EP 3363027 A1 EP3363027 A1 EP 3363027A1
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EP
European Patent Office
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resistor
arrangement
housing
insulator
arrangement according
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EP15802055.2A
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EP3363027B1 (de
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Maik Behne
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Publication of EP3363027A1 publication Critical patent/EP3363027A1/de
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Publication of EP3363027B1 publication Critical patent/EP3363027B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors; Arresters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C13/00—Resistors not provided for elsewhere
    • H01C13/02—Structural combinations of resistors

Definitions

  • the invention relates to an arrangement with an electrical resistance, which is arranged in a gas-tight housing.
  • Such resistance is known from German Laid ⁇ specification DE 10 2014 205 256 AI.
  • Self-commutated converters often have energy stores (eg, capacitors) that must be precharged to a certain voltage at the start of inverter operation. In order to pre-charge this electric
  • the resistor can be designed as a gas-insulated resistor and therefore be arranged in a gas-tight housing.
  • Arrangement would be next to the resistor and the bridging device two gas-tight housing and at least two gas-tight connection tube elements necessary and possibly foundations and holding devices for the two housings and the connecting tube elements.
  • the invention has for its object to provide an arrangement that can be realized inexpensively. This object is achieved by a
  • Resistor which is arranged in a gas-tight housing, wherein in the housing a bridging device for
  • the lock-up device may also be referred to as a short-circuit device for (short-circuiting) the resistor.
  • the housing can be filled with an electrically insulating gas. It is advantageous that the electrical resistance and the bridging device are arranged in a common housing. Therefore, only one housing is necessary for the electrical resistance, and for the lock device and the ⁇
  • the arrangement can be designed such that the
  • Resistor is switched.
  • the arrangement can also be designed such that the
  • a rotationally symmetrical housing (in particular a tubular housing), which at a first end face and at a second end face in each case with a further
  • Housing is connectable.
  • the first end and the second end face thereby provide a first axial end side and a second axial end side of the housing is.
  • ⁇ rotation symmetrical housing in particular in the field of
  • Housing each be connected to a further housing and so for example in a gas-insulated switchgear
  • the arrangement may be configured such that the resistor is held by a first insulator which electrically isolates the resistance to the housing.
  • the arrangement can also be designed so that the
  • Resistor is held by a second insulator, which electrically isolates the resistance to the housing.
  • the arrangement can also be designed so that the
  • the Bridging device is held by the first insulator and / or the second insulator.
  • the first insulator and the second insulator each have a dual function: they serve as an electrical insulator for isolating the resistor and the bridging device electrically from the housing.
  • the first insulator and the second insulator serve as a holding means for holding the resistor and the bridging device in the housing, i. H. around the relative position of
  • the arrangement may be configured such that the first
  • Insulator is a first disc-shaped insulator, and / or the second insulator is a second disc-shaped insulator.
  • the arrangement may be configured such that the first
  • Insulator limits the first end face of the housing, and / or the second insulator limits the second end face of the housing.
  • the arrangement can also be designed such that a first connection of the arrangement passes through the first insulator, and / or a second connection of the arrangement reaches through the second insulator.
  • the arrangement may be configured such that the bridging device has a fixed contact and a
  • the fixed contact and the moving contact can be rotationally symmetrical.
  • the arrangement can also be designed so that the
  • Moving contact is a sliding movable moving contact.
  • the arrangement can be made particularly compact.
  • the arrangement can also be designed so that the
  • Resistor is a columnar resistor
  • Moving contact is displaceable on a path that runs parallel to the resistor. This also achieves a particularly compact design of the arrangement.
  • Fixed contact and be electrically connected to a first resistor terminal and the second terminal to be electrically connected to the moving contact and a second resistor terminal.
  • the arrangement may include a drive, in particular a
  • the arrangement can be designed so that the
  • Drive is installed at ground potential, and the arrangement comprises an electrically insulating component for transmitting a drive movement to the moving contact. So it is the drive movement by means of electrically insulating
  • Component transmitted from the drive to the moving contact Component transmitted from the drive to the moving contact.
  • the installation of the drive at ground potential is particularly advantageous because this drive can then be controlled with little effort (and therefore cost-effective) and supplied with the electrical energy required for the drive.
  • the arrangement can also be designed such that the
  • the arrangement may be designed such that the resistor is a gas-insulated resistor, in particular a gas-insulated high-voltage resistor.
  • the arrangement may be configured such that the resistor has a series connection of disc-shaped resistance elements.
  • Resistance elements can be in particular high voltage ⁇ resistors with different resistance values
  • Resistor elements are electrically connected in series.
  • the arrangement may be a precharge arrangement for precharging an energy store of a self-commutated power converter.
  • Such a power converter can, for example
  • Figure 1 shows an embodiment of an arrangement with a gas-insulated resistor and a
  • Lock-up device and in FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a high-voltage direct-current power transmission device with such an arrangement.
  • the resistor 3 is a gas-insulated resistor 3, in particular a gas-insulated high-voltage resistor 3.
  • high voltage is understood to mean, in particular, the voltage range> 40 kV, but the arrangement can also be used at lower voltages a plurality of disk-shaped resistance elements 10, which are electrically connected in series.
  • the resistor 3 and the bridging device 5 are located in the interior of a housing 13.
  • This housing 13 is rotationally symmetrical and constitutes a tubular housing 13.
  • the housing 13 is gas-tight.
  • the interior of the housing 13 may be filled with an electrically insulating gas (eg with sulfur hexafluoride SFe) and is therefore also referred to as a gas space 16.
  • the housing 13 is a pressure vessel which delimits the gas space 16.
  • the resistor 3 and the bridging device 5 are thus located in the common gas space 16.
  • the housing 13 encapsulates the gas space 16 and therefore can also be used as an encapsulating housing 13
  • the housing can each be connected to a further housing, for example by means of a flange.
  • these further housing may each have the same or a different shape than the housing 13th
  • the first end face 19 forms a first axial end side of the housing 13; the second end face 22 forms a second axial end side of the housing 13.
  • a first disk-shaped insulator 25 delimits the first end face 19 of the housing 13; a second disk-shaped insulator 25 (disk insulator, support insulator) delimits the first end face 19 of the housing 13; a second disk-shaped insulator 25 (disk insulator, support insulator) delimits the first end face 19 of the housing 13; a second
  • disc-shaped insulator 28 (disc insulator,
  • the first insulator 25 electrically isolates the resistor 3 and the bridging device 5 from the housing 13. In addition, the first insulator 25 carries the resistor 3 and the bridging device 5 and thus sets the position of the resistor and the lock-up device 5 in the
  • the second insulator 28 (as well as the first insulator 25) also has an isolation function and a resistance holding function
  • the first insulator 25 and the second insulator 28 may be gas-tight or gas-permeable.
  • the bridging device 5 has a fixed contact 33 (fixed contact piece 33) and a moving contact 36 (movable contact piece 36).
  • the fixed contact 33 forms a mating contact with the moving contact 36.
  • the fixed contact 33 and the moving contact 36 are rotationally symmetrical
  • the fixed contact 33 and the moving contact 36 are made for example of copper or aluminum.
  • the bridging device 5 is electrically connected in parallel to the resistor 3. This electrical parallel connection is designed so that the fixed contact 33 is electrically connected to a first terminal 39 of the resistor 3 (first
  • Resistance terminal 39 is connected.
  • the fixed contact 33 and the first resistor terminal 39 are electrically connected to a first terminal 42 of the arrangement 1.
  • the moving contact 36 is electrically connected to a second terminal 45 of the resistor 3 (second resistor terminal 45).
  • Resistor terminal 45 are electrically connected to a second terminal 48 of the device 1.
  • the first terminal 42 of the arrangement 1 passes through the first insulator 25; of the second terminal 48 of the device 1 passes through the second insulator 28. This makes it possible to contact the device 1 electrically.
  • the first terminal 42, the second terminal 48 and the resistor 3 or the
  • the sliding movable moving contact 36 is displaceable along a rectilinear path 50 (displacement axis 50), which runs parallel to the columnar resistance 3. In the first position shown in FIG.
  • Bridging device is the moving contact 36 from
  • the lock-up device 5 is thus in an open state; between the first terminal 42 and the second terminal 48, the electrical resistance 3 is effective.
  • the moving contact 36 is moved along the path 50 until the moving contact 36 contacts the fixed contact 33. More specifically, the moving contact 36 is displaced along the track 50 until a hollow cylindrical end of the
  • Moving contact 36 enters a hollow cylindrical recess of Festutton3 33. Then there is the second position of the lock-up device 5, in the means of the
  • Bypass device 5 the resistor 3 is electrically bypassed (electrically short-circuited). In this second position of the bridging device 5, only the 48 resistive (relatively low) resistance of the bypass ⁇ device 5 is electrically operatively connected between the first terminal 42 and the second port. The resistor 3 is thus electrically bridged or short-circuited.
  • the fixed contact 33 and the moving contact 36 are thus components of a short-circuiting (bridging) switching element for
  • This drive 56 of the moving contact 36 is a motor drive 56 which is outside the housing 13
  • the drive is installed at ground potential.
  • the drive movement is by means of the insulating shaft 53 (which is an electrically insulating
  • Component 53 represents) transmitted from the drive 56 to the moving contact 36. Since the drive 56 is arranged at ground potential, its electrical control and the supply of the drive 56 with electrical energy is relatively easy and inexpensive possible.
  • the drive 56 and the insulating shaft 53 are in the embodiment only
  • the moving contact 36 and the fixed contact 33 have a sufficient erosion resistance, so that by means of
  • Lock-up device also a residual current still flowing in the switching instant via the resistor (connected to an associated voltage drop across the resistor)
  • the resistor 3 and the bridging device 5 form a structural unit.
  • the resistor 3 and the lock-up device 5 form a
  • the resistor 3 is an electrical resistance component 3, which has an ohmic resistance between the first resistance terminal 39 and the second resistance terminal 45
  • the arrangement 1 can advantageously be used for precharging one or more energy stores of a self-commutated power converter and therefore represents a precharge arrangement for precharging such an energy store.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a high-voltage direct current transmission device 201 which has a first self-commutated power converter 204 and a second self-commutated power converter 207.
  • DC side of the first self-commutated power converter 204 is connected by means of a DC circuit 210 (high voltage DC circuit 210) to the DC side of the second self-commutated power converter 207.
  • the AC side of the first power converter 204 is electrically connected via three arrangements 1 ⁇ with a first three-phase AC mains 217. Likewise, the
  • DC circuit 210 has an arrangement ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .
  • Each of the arrangements 1 ⁇ , 1 ⁇ ⁇ and 1 ⁇ ⁇ ⁇ has in particular a high-voltage resistor 3 and a
  • DC circuit 210 are transmitted to the second AC mains 225; as well as an energy transfer in the opposite direction is possible.
  • the first self-commutated power converter 204 and the second self-commutated power converter 207 each have a number of sub-modules 230. These submodules each contain an energy store 232 in the form of a capacitor 232
  • Submodules can be used, for example, as half-bridge submodules or designed as full bridge submodules.
  • the two power converters 204 and 207 are each configured as modular multilevel inverters (known as such). To the energy storage of submodules
  • Power converter 204 are precharged; Likewise, the submodules 230 of the second power converter 207 can be precharged by the second AC network 225 by means of the arrangements 1 ⁇ ⁇ .
  • other constellations are also conceivable. For example, when the first power converter 204 is ready for operation (ie when the power converter 204 is capable of establishing a DC voltage in the DC circuit 210 and power via the DC circuit to the second
  • Power converter 207 are charged.
  • the resistance of the respective arrangement limits the so-called inrush current (charging current) when precharging the energy store
  • Bridging device 5 of each used for charging arrangement in the open state (as shown schematically in Figure 2).
  • Bridging device 5 bridged, so that the resistor is then electrically ineffective.
  • resistor 3 and the bypass device 5 are integrated in a single device.
  • the resistor 3 and the bypass device 5 are located in a common gas space (i.e., in a common gas-insulated resource). in the
  • Connecting elements eg passive angle blocks.
  • the GIS housing 13 has a connection flange for connection to each of two ends for connection to adjacent GIS elements. That the
  • Resistor 3 short-circuiting switching element 5 must have a certain switching capacity and with accordingly Abbrandfesten contacts to be able to short-circuit the voltage and the current through the resistor after charging. Furthermore, the contacts 33, 36 of the switching element must also be able to carry the rated current of the system permanently.
  • the contacts can be similar, for example
  • the arrangement with the resistor and the bridging device requires less space than one

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) mit einem elektrischen Widerstand (3), der in einem gasdichten Gehäuse (13) angeordnet ist. In dem Gehäuse (13) ist außerdem eine Überbrückungsvorrichtung (5) zum Überbrücken des Widerstands (3) angeordnet.

Description

Beschreibung
ANORDNUNG MIT EINEM ELEKTRISCHEN WIDERSTAND UND ÜBERBRÜCKUNGSVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem elektrischen Widerstand, der in einem gasdichten Gehäuse angeordnet ist. Ein solcher Widerstand ist aus der deutschen Offenlegungs¬ schrift DE 10 2014 205 256 AI bekannt.
Selbstgeführte Stromrichter weisen oftmals Energiespeicher (z. B. Kondensatoren) auf, die zum Beginn des Umrichterbetriebs auf eine bestimmte Spannung vorgeladen werden müssen. Um bei diesem elektrischen Vorladen der
Energiespeicher unerwünschte hohe Stromstöße
(Einschaltstromstöße) zu vermeiden, werden die
Energiespeicher häufig über einen Widerstand vorgeladen. Im Hochspannungsbereich wird ein Hochspannungswiderstand zur Vorladung verwendet. Sobald der Vorladevorgang der
Energiespeicher abgeschlossen ist, ist es sinnvoll, den
Widerstand zu überbrücken, damit beim Umrichterbetrieb an diesem Widerstand keine unerwünschten Energieverluste
(Umsetzung von Energie in Wärme) auftreten. Der Widerstand kann als ein gasisolierter Widerstand ausgeführt und daher in einem gasdichten Gehäuse angeordnet sein.
Zur Überbrückung des Widerstandes ist es denkbar, den in dem Gehäuse angeordneten Widerstand über Verbindungs-Rohrelemente mit einer Überbrückungsvorrichtung zu verbinden, die in einem eigenen gasdichten Gehäuse angeordnet ist. Bei dieser
Anordnung wären also neben dem Widerstand und der Überbrückungsvorrichtung zwei gasdichte Gehäuse und mindestens zwei gasdichte Verbindungs-Rohrelemente notwendig sowie gegebenenfalls Fundamente und Halteeinrichtungen für die beiden Gehäuse und die Verbindungs-Rohrelemente.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, die kostengünstig realisiert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine
Anordnung nach dem unabhängigen Patentanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung sind in den abhängigen
Patentansprüchen angegeben.
Offenbart wird eine Anordnung mit einem elektrischen
Widerstand, der in einem gasdichten Gehäuse angeordnet ist, wobei in dem Gehäuse eine Überbrückungsvorrichtung zum
(elektrischen) Überbrücken des Widerstands angeordnet ist. Die Überbrückungsvorrichtung kann auch als eine Kurzschliess- vorrichtung zum (elektrischen) Kurzschliessen des Widerstands bezeichnet werden. Das Gehäuse ist mit einem elektrisch isolierenden Gas füllbar. Dabei ist vorteilhaft, dass der elektrische Widerstand und die Überbrückungsvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Dadurch ist für den elektrischen Widerstand und für die Überbrückungs¬ vorrichtung nur ein einziges Gehäuse notwendig und die
Anordnung lässt sich platzsparend und kostengünstig
realisieren .
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die
Überbrückungsvorrichtung elektrisch parallel zu dem
Widerstand geschaltet ist. Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass das
Gehäuse ein rotationssymmetrisches Gehäuse (insbesondere ein rohrförmiges Gehäuse) ist, das an einer ersten Stirnseite und an einer zweiten Stirnseite jeweils mit einem weiteren
Gehäuse verbindbar ist. Die erste Stirnseite und die zweite Stirnseite stellen dabei eine erste axiale Endseite und eine zweite axiale Endseite des Gehäuses dar. Rotations¬ symmetrische Gehäuse sind insbesondere im Bereich der
Hochspannungstechnik vorteilhaft, da hierbei Feldstärke¬ überhöhungen an Ecken oder Kanten vermieden werden. An der ersten Stirnseite und an der zweiten Stirnseite kann das
Gehäuse jeweils mit einem weiteren Gehäuse verbunden sein und so beispielsweise in eine gasisolierte Schaltanlage
integriert sein. Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der Widerstand von einem ersten Isolator gehalten wird, der den Widerstand gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der
Widerstand von einem zweiten Isolator gehalten wird, der den Widerstand gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert. Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die
Überbrückungsvorrichtung von dem ersten Isolator und/oder von dem zweiten Isolator gehalten wird. Der erste Isolator und der zweite Isolator weisen also jeweils eine Doppelfunktion auf: Sie dienen zum ersten als ein elektrischer Isolator, um den Widerstand und die Überbrückungsvorrichtung elektrisch von dem Gehäuse zu isolieren. Zum zweiten dienen der erste Isolator und der zweite Isolator als eine Halteeinrichtung, um den Widerstand und die Überbrückungsvorrichtung in dem Gehäuse zu halten, d. h. um die relative Position von
Widerstand und Überbrückungsvorrichtung gegenüber dem Gehäuse festzulegen .
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der erste
Isolator ein erster scheibenförmiger Isolator ist, und/oder der zweite Isolator ein zweiter scheibenförmiger Isolator ist .
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der erste
Isolator die erste Stirnseite des Gehäuses begrenzt, und/oder der zweite Isolator die zweite Stirnseite des Gehäuses begrenzt .
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass ein erster Anschluss der Anordnung den ersten Isolator durchgreift, und/oder ein zweiter Anschluss der Anordnung den zweiten Isolator durchgreift. Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Überbrückungsvorrichtung einen Festkontakt und einen
Bewegkontakt aufweist. Dabei können der Festkontakt und der Bewegkontakt rotationssymmetrisch ausgeführt sein.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der
Bewegkontakt ein schiebebeweglicher Bewegkontakt ist. Mittels eines derartigen schiebebeweglichen Bewegkontakts lässt sich die Anordnung besonders kompakt ausgestalten.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der
Widerstand ein säulenförmiger Widerstand ist, und der
Bewegkontakt auf einer Bahn verschiebbar ist, die parallel zu dem Widerstand verläuft. Auch dadurch wird eine besonders kompakte Ausgestaltung der Anordnung erreicht.
Bei der Anordnung kann der erste Anschluss mit dem
Festkontakt und mit einem ersten Widerstands-Anschluss elektrisch verbunden sein und der zweite Anschluss mit dem Bewegkontakt und mit einem zweiten Widerstands-Anschluss elektrisch verbunden sein.
Die Anordnung kann einen Antrieb, insbesondere einen
motorischen Antrieb, für den Bewegkontakt aufweisen.
Dabei kann die Anordnung so ausgestaltet sein, dass der
Antrieb auf Erdpotential installiert ist, und die Anordnung ein elektrisch isolierendes Bauteil zur Übertragung einer Antriebsbewegung zu dem Bewegkontakt aufweist. Es wird also die Antriebsbewegung mittels des elektrisch isolierenden
Bauteils von dem Antrieb zu dem Bewegkontakt übertragen. Die Installation des Antriebs auf Erdpotential ist besonders vorteilhaft, weil dieser Antrieb dann mit geringem Aufwand (und daher kostengünstig) angesteuert und mit der für den Antrieb benötigten elektrischen Energie versorgt werden kann.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass das
Gehäuse einen Gasraum zur Aufnahme eines elektrisch isolierenden Gases begrenzt, und der Widerstand und die
Überbrückungsvorrichtung in dem (gemeinsamen) Gasraum
angeordnet sind. Die Anordnung des Widerstands und der
Überbrückungsvorrichtung in dem gemeinsamen Gasraum
ermöglicht eine besonders platzsparende und kostengünstige Realisierung der Anordnung.
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der Widerstand ein gasisolierter Widerstand, insbesondere ein gasisolierter Hochspannungswiderstand, ist.
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der Widerstand eine Reihenschaltung von scheibenförmigen Widerstandselementen aufweist. Mittels dieser scheibenförmigen
Widerstandselemente lassen sich insbesondere Hochspannungs¬ widerstände mit unterschiedlichsten Widerstandswerten
realisieren, indem bei den verschiedenen Hochspannungswiderständen eine unterschiedliche Anzahl dieser
Widerstandselemente elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Die Anordnung kann eine Vorladeanordnung zur Vorladung eines Energiespeichers eines selbstgeführten Stromrichters sein.
Offenbart wird weiterhin ein selbstgeführter Stromrichter mit einer Anordnung nach einer der vorstehend beschriebenen
Varianten. Ein solcher Stromrichter kann beispielsweise
Bestandteil einer Hochspannungs-Gleichstrom-Energie¬ übertragungseinrichtung sein. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu ist in
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einem gasisolierten Widerstand und einer
Überbrückungsvorrichtung und in Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Hochspannungs- Gleichstrom-Energieübertragungseinrichtung mit einer derartigen Anordnung dargestellt.
In Figur 1 ist in einer Schnittdarstellung ein
Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 mit einem Widerstand 3 und einer Überbrückungsvorrichtung 5 für den Widerstand 3 dargestellt. Der Widerstand 3 ist im Ausführungsbeispiel ein gasisolierter Widerstand 3, insbesondere ein gasisolierter Hochspannungswiderstand 3. (Unter Hochspannung wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere der Spannungsbereich > 40 kV verstanden. Die Anordnung kann aber auch bei niedrigeren Spannungen eingesetzt werden.) Der säulenförmige Widerstand 3 weist eine Vielzahl von scheibenförmigen Widerstandselementen 10 auf, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Der Widerstand 3 und die Überbrückungsvorrichtung 5 befinden sich im Innenraum eines Gehäuses 13. Dieses Gehäuse 13 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und stellt ein rohrförmiges Gehäuse 13 dar. Das Gehäuse 13 ist gasdicht. Der Innenraum des Gehäuses 13 kann mit einem elektrisch isolierenden Gas (z. B. mit Schwefelhexafluorid SFe) gefüllt sein und wird daher auch als Gasraum 16 bezeichnet. Das Gehäuse 13 ist ein Druckbehälter, der den Gasraum 16 begrenzt. Der Widerstand 3 und die Überbrückungsvorrichtung 5 befinden sich also in dem gemeinsamen Gasraum 16. Das Gehäuse 13 kapselt den Gasraum 16 ein und kann daher auch als ein Kapselungsgehäuse 13
bezeichnet werden. An einer ersten Stirnseite 19 des Gehäuses und an einer zweiten Stirnseite 22 des Gehäuses kann das Gehäuse jeweils mit einem weiteren Gehäuse verbunden werden, zum Beispiel mittels eines Flansches. Dabei können diese weiteren Gehäuse jeweils die gleiche oder eine andere Gestalt aufweisen als das Gehäuse 13.
Die erste Stirnseite 19 bildet eine erste axiale Endseite des Gehäuses 13; die zweite Stirnseite 22 bildet eine zweite axiale Endseite des Gehäuses 13. Ein erster scheibenförmige Isolator 25 (Scheibenisolator, Stützisolator) begrenzt die erste Stirnseite 19 des Gehäuses 13; ein zweiter
scheibenförmiger Isolator 28 (Scheibenisolator,
Stützisolator) begrenzt die zweite Stirnseite 22 des Gehäuses 13. Der erste Isolator 25 isoliert den Widerstand 3 und die Überbrückungsvorrichtung 5 elektrisch gegenüber dem Gehäuse 13. Außerdem trägt der erste Isolator 25 den Widerstand 3 und die Überbrückungsvorrichtung 5 und legt damit die Position des Widerstands und der Überbrückungsvorrichtung 5 in dem
Gehäuse 13 fest. Der zweite Isolator 28 hat (ebenso wie der erste Isolator 25) ebenfalls eine Isolationsfunktion und eine Haltefunktion für den Widerstand und die
Überbrückungsvorrichtung. Der erste Isolator 25 und der zweite Isolator 28 können gasdicht oder gasdurchlässig ausgeführt sein.
Die Überbrückungsvorrichtung 5 weist einen Festkontakt 33 (feststehendes Kontaktstück 33) und einen Bewegkontakt 36 (bewegliches Kontaktstück 36) auf. Der Festkontakt 33 bildet einen Gegenkontakt zu dem Bewegkontakt 36. Der Festkontakt 33 und der Bewegkontakt 36 sind rotationssymmetrisch
ausgestaltet. Der Festkontakt 33 und der Bewegkontakt 36 bestehen beispielsweise aus Kupfer oder aus Aluminium. Die Überbrückungsvorrichtung 5 ist elektrisch parallel zu dem Widerstand 3 geschaltet. Diese elektrische Parallelschaltung ist so ausgeführt, dass der Festkontakt 33 elektrisch mit einem ersten Anschluss 39 des Widerstands 3 (erster
Widerstands-Anschluss 39) verbunden ist. Der Festkontakt 33 und der erste Widerstands-Anschluss 39 sind mit einem ersten Anschluss 42 der Anordnung 1 elektrisch verbunden.
Weiterhin ist der Bewegkontakt 36 mit einem zweiten Anschluss 45 des Widerstands 3 (zweiter Widerstands-Anschluss 45) elektrisch verbunden. Der Bewegkontakt 36 und der zweite
Widerstands-Anschluss 45 sind mit einem zweiten Anschluss 48 der Anordnung 1 elektrisch verbunden. Der erste Anschluss 42 der Anordnung 1 durchgreift den ersten Isolator 25; der zweite Anschluss 48 der Anordnung 1 durchgreift den zweiten Isolator 28. Dies ermöglicht es, die Anordnung 1 elektrisch zu kontaktieren. Dabei bilden der erste Anschluss 42, der zweite Anschluss 48 und der Widerstand 3 (bzw. die
geschlossene Überbrückungsvorrichtung 5) eine Strombahn für den durch die Anordnung 1 fließenden Strom.
Der schiebebewegliche Bewegkontakt 36 ist entlang einer geradlinigen Bahn 50 (Verschiebeachse 50) verschiebbar, welche parallel zu dem säulenförmigen Widerstand 3 verläuft. In der in Figur 1 dargestellten ersten Stellung der
Überbrückungsvorrichtung ist der Bewegkontakt 36 vom
Festkontakt 33 beabstandet: die Überbrückungsvorrichtung 5 ist also in einem geöffneten Zustand; zwischen dem ersten Anschluss 42 und dem zweiten Anschluss 48 ist der elektrische Widerstand 3 wirksam. Zum Schließen der Überbrückungs¬ vorrichtung 5 wird der Bewegkontakt 36 entlang der Bahn 50 verschoben, bis der Bewegkontakt 36 den Festkontakt 33 berührt. Genauer gesagt wird der Bewegkontakt 36 entlang der Bahn 50 verschoben, bis ein hohlzylinderförmiges Ende des
Bewegkontakts 36 in eine hohlzylinderförmige Ausnehmung des Festkontakt3 33 einfährt. Dann liegt die zweite Stellung der Überbrückungsvorrichtung 5 vor, in der mittels der
Überbrückungsvorrichtung 5 der Widerstand 3 elektrisch überbrückt (elektrisch kurzgeschlossen) ist. In dieser zweiten Stellung der Überbrückungsvorrichtung 5 ist zwischen dem ersten Anschluss 42 und dem zweiten Anschluss 48 nur der (relativ geringe) ohmsche Widerstand der Überbrückungs¬ vorrichtung 5 elektrisch wirksam. Der Widerstand 3 ist also elektrisch überbrückt bzw. kurzgeschlossen. Der Festkontakt 33 und der Bewegkontakt 36 sind also Bestandteile eines kurzschliessenden (überbrückenden) Schaltelements zum
zeitweisen Kurzschliessen (Überbrücken) des Widerstands 3. Der Festkontakt 33 und der Bewegkontakt 36 bilden zeitweise einen kurzschlissenden Strompfad aus, der den Widerstand 3 kurzschliesst (überbrückt) . Zum Bewegen des Bewegkontakts 36 von dessen erster Stellung in dessen zweite Stellung und umgekehrt dient ein Antrieb 56. Dazu ist der Bewegkontakt 36 über eine Isolierwelle 53
(isolierende Antriebswelle 53) mit dem Antrieb 56 mechanisch verbunden. Dieser Antrieb 56 des Bewegkontakts 36 ist ein motorischer Antrieb 56, der außerhalb des Gehäuses 13
angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Antrieb auf Erdpotential installiert. Die Antriebsbewegung wird mittels der Isolierwelle 53 (welche ein elektrisch isolierendes
Bauteil 53 darstellt) von dem Antrieb 56 zu dem Bewegkontakt 36 übertragen. Da der Antrieb 56 auf Erdpotential angeordnet ist, ist dessen elektrische Ansteuerung und die Versorgung des Antriebs 56 mit elektrischer Energie vergleichsweise einfach und kostengünstig möglich. Der Antrieb 56 und die Isolierwelle 53 sind im Ausführungsbeispiel lediglich
schematisch dargestellt. Ein die Umsetzung der
Rotationsbewegung der Isolierwelle 53 in eine translatorische (geradlinige) Bewegung des Bewegkontakts 36 eingesetztes Getriebe (Umlenkgetriebe) ist in der Figur 1 nicht
dargestellt.
Der Bewegkontakt 36 und der Festkontakt 33 verfügen über eine ausreichende Abbrandfestigkeit , so dass mittels der
Überbrückungsvorrichtung auch ein im SchaltZeitpunkt über den Widerstand noch fließender Reststrom (verbunden mit einem zugehörigen Spannungsabfall über den Widerstand)
kurzgeschlossen werden kann.
Der Widerstand 3 und die Überbrückungsvorrichtung 5 bilden eine konstruktive Einheit. Mit anderen Worten bilden der Widerstand 3 und die Überbrückungsvorrichtung 5 einen
Widerstandsbaustein mit Überbrückungsfunktion . Der Widerstand 3 ist dabei ein elektrisches Widerstandsbauelement 3, welches einen ohmschen Widerstand zwischen dem ersten Widerstands- Anschluss 39 und dem zweiten Widerstands-Anschluss 45
aufweist . Wie im Folgenden dargestellt ist, kann die Anordnung 1 vorteilhaft zur Vorladung eines oder mehrerer Energiespeicher eines selbstgeführten Stromrichters verwendet werden und stellt daher eine Vorladeanordnung zur Vorladung eines solchen Energiespeichers dar.
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungseinrichtung 201 dargestellt, welche einen ersten selbstgeführten Stromrichter 204 und einen zweiten selbstgeführten Stromrichter 207 aufweist. Die
Gleichspannungsseite des ersten selbstgeführten Stromrichters 204 ist mittels eines Gleichstromkreises 210 (Hochspannungs- Gleichstromkreis 210) mit der Gleichspannungsseite des zweiten selbstgeführten Stromrichters 207 verbunden. Die Wechselspannungsseite des ersten Stromrichters 204 ist über drei Anordnungen 1 λ mit einem ersten dreiphasigen Wechselstromnetz 217 elektrisch verbunden. Ebenso ist die
Wechselspannungsseite des zweiten Stromrichters 207 über drei Anordnungen 1 λ λ mit einem zweiten dreiphasigen
Wechselstromnetz 225 elektrisch verbunden. Der
Gleichstromkreis 210 weist eine Anordnung ΐλ λ λ auf.
Die Anordnungen 1λ, 1λ λ und 1λ λ λ sind im Ausführungsbeispiel jeweils wie die in Figur 1 dargestellte Anordnung 1
ausgestaltet; jede der Anordnungen 1λ, 1λ λ und 1λ λ λ weist insbesondere einen Hochspannungswiderstand 3 und eine
Überbrückungsvorrichtung 5 auf. Mit der Hochspanungs- Gleichstrom-Übertragungseinrichtung 201 kann elektrische Energie von dem ersten Wechselstromnetz 217 über den
Gleichstromkreis 210 zu dem zweiten Wechselstromnetz 225 übertragen werden; ebenso ist eine Energieübertragung in umgekehrter Richtung möglich.
Der erste selbstgeführte Stromrichter 204 und der zweite selbstgeführte Stromrichter 207 weisen jeweils eine Reihe von Submodulen 230 auf. Diese Submodule enthalten jeweils einen Energiespeicher 232 in Form eines Kondensators 232. Die
Submodule können beispielsweise als Halbbrücken-Submodule oder als Vollbrücken-Submodule ausgestaltet sein. Die beiden Stromrichter 204 und 207 sind im Ausführungsbeispiel jeweils als (als solches bekannte) modulare Multilevel-Umrichter ausgestaltet. Um die Energiespeicher der Submodule
vorzuladen, sind wechselspannungsseitig die Anordnungen 1 λ und 1 λ λ sowie gleichspannungsseitig die Anordnung 1 λ λ λ vorgesehen .
So können beispielsweise von dem ersten Wechselstromnetz 217 mittels der Anordnungen 1 λ die Submodule 230 des ersten
Stromrichters 204 vorgeladen werden; ebenso können von dem zweiten Wechselstromnetz 225 mittels der Anordnungen 1 λ λ die Submodule 230 des zweiten Stromrichters 207 vorgeladen werden. Es sind jedoch auch andere Konstellationen denkbar: Beispielsweise können bei betriebsbereitem ersten Stromrichter 204 (d. h. wenn der Stromrichter 204 in der Lage ist, im Gleichstromkreis 210 eine Gleichspannung aufzubauen und Leistung über den Gleichstromkreis zu dem zweiten
selbstgeführten Stromrichter 207 zu übertragen) von dem ersten Stromrichter 204 über die Anordnung ΐλ λ λ die
Energiespeicher 232 der Submodule 230 des zweiten
Stromrichters 207 aufgeladen werden. Der Widerstand der jeweiligen Anordnung begrenzt beim Vorladen der Energiespeicher den sogenannten Einschaltstrom (Ladestrom) der
Energiespeicher.
Beim Vorladevorgang/Aufladevorgang befindet sich die
Überbrückungsvorrichtung 5 der jeweils zum Aufladen genutzten Anordnung im geöffneten Zustand (so wie sie in der Figur 2 schematisch dargestellt sind) . Sobald eine Anordnung nicht zum Aufladen bzw. Vorladen benötigt wird, wird der Widerstand 3 der entsprechenden Anordnung mittels der zugehörigen
Überbrückungsvorrichtung 5 überbrückt, so dass der Widerstand dann elektrisch unwirksam ist.
Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass bei einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungseinrichtung nicht alle der in Figur 2 dargestellten Anordnungen 1λ, 1λ λ und 1λ λ λ notwendig sind. Einzelne dieser Anordnungen können auch weggelassen werden. Beispielsweise kann bei vorhandenen
Anordnungen 1λ und 1λ λ die Anordnung ΐλ λ λ weggelassen werden. Die beiden Stromrichter 204 und 207 werden dann jeweils von ihrer Wechselspannungsseite aus vorgeladen.
Es wurde eine Anordnung beschrieben, bei der der Widerstand 3 und die Überbrückungsvorrichtung 5 in einem einzigen Gerät integriert sind. Dabei befinden sich der Widerstand 3 und die Überbrückungsvorrichtung 5 in einem gemeinsamen Gasraum (d.h. in einem gemeinsamen gasisolierten Betriebsmittel) . Im
Vergleich zu einer denkbaren Ausführung in gasisolierter Technik mit separatem gasisolierten Widerstand und separater Überbrückungsvorrichtung ergeben sich dadurch folgende
Vorteile:
- Einsparung eines separaten GIS-Schaltgeräts (welches als Überbrückungsvorrichtung 5 eingesetzt werden würde) ,
- Einsparung der zur Parallelschaltung erforderlichen
Verbindungselemente (z. B. passive Winkelbausteine).
Im Vergleich zur luftisolierten Technik ergeben sich durch die gasisolierte Anordnung erhebliche Platzersparnisse (in luftisolierter Technik müssten sehr viel größere Isolations- abstände eingehalten werden) . Weiterhin werden im Vergleich zur luftisolierten Technik beispielsweise Fundamente für einen luftisolierten Widerstand, Fundamente für einen
Trennschalter sowie Stützisolatoren eingespart.
Es wurde also eine Anordnung beschrieben, bei der in einem gasisolierten Gehäuse 13 der Widerstand 3 sowie das parallel dazu geschaltete, den Widerstand kurzschließende Schalt¬ element 5 (Überbrückungsvorrichtung 5) angeordnet sind. Es werden dazu jeweils am Anfang und am Ende der Anordnung
Stützisolatoren 25, 28 zum Halten des Widerstands und der Überbrückungsvorrichtung angeordnet. Das GIS-Gehäuse 13 hat zum Anschluss jeweils an zwei Enden einen Anschlussflansch zur Verbindung mit benachbarten GIS-Elementen . Das den
Widerstand 3 kurzschließende Schaltelement 5 muss eine gewisse Schaltleistung aufweisen und mit entsprechend abbrandfesten Kontakten ausgestattet sein, um die Spannung und den Strom über dem Widerstand nach dem Ladevorgang kurzschließen zu können. Ferner müssen die Kontakte 33, 36 des Schaltelements auch dauerhaft den Bemessungsstrom der Anlage tragen können. Die Kontakte können z.B. ähnlich
Schaltkontakten von Einschaltwiderständen aus der
Leistungsschaltertechnik realisiert sein.
Die beschriebene Anordnung mit dem gasisolierten Widerstand und der Überbrückungsvorrichtung stellt also einen
funktionsintegrierenden Baustein dar, bei dem der Widerstand und das den Widerstand kurzschließende Schaltgerät
(Überbrückungsvorrichtung) in einem gemeinsamen
abgeschlossenen Gasraum angeordnet sind. Dadurch kann auf eine separate Schalteinrichtung als Überbrückungsvorrichtung verzichtet werden. Zusätzliche Gehäuseverbindungselemente, Fundamente usw. für einen separaten (eigenständigen) Schalter sind nicht notwendig. Weiterhin hat die beschriebene
Anordnung eine sehr kompakte Bauweise bzw. Bauform.
Insbesondere benötigt die Anordnung mit dem Widerstand und der Überbrückungsvorrichtung weniger Platz als ein
eigenständiger Widerstand und eine eigenständige
Überbrückungsvorrichtung benötigen würden, welche unabhängig voneinander installiert und danach verschaltet werden würden. Insgesamt ergibt sich damit eine Anordnung, die kostengünstig und platzsparend realisiert werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (1) mit einem elektrischen Widerstand (3), der in einem gasdichten Gehäuse (13) angeordnet ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- in dem Gehäuse (13) eine Überbrückungsvorrichtung (5) zum Überbrücken des Widerstands (3) angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Überbrückungsvorrichtung (5) elektrisch parallel zu dem Widerstand (3) geschaltet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- das Gehäuse (13) ein rotationssymmetrisches Gehäuse ist, das an einer ersten Stirnseite (19) und an einer zweiten Stirnseite (22) jeweils mit einem weiteren Gehäuse verbindbar ist .
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Widerstand (3) von einem ersten Isolator (25) gehalten ist, der den Widerstand (3) gegenüber dem Gehäuse (13) elektrisch isoliert.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Widerstand (3) von einem zweiten Isolator (28) gehalten ist, der den Widerstand (3) gegenüber dem Gehäuse (13) elektrisch isoliert.
6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Überbrückungsvorrichtung (5) von dem ersten Isolator (25) und/oder von dem zweiten Isolator (28) gehalten ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der erste Isolator (25) ein erster scheibenförmiger
Isolator ist, und/oder
- der zweite Isolator (28) ein zweiter scheibenförmiger Isolator ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der erste Isolator (25) die erste Stirnseite (19) des Gehäuses (13) begrenzt, und/oder
- der zweite Isolator (28) die zweite Stirnseite (22) des Gehäuses (13) begrenzt.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- ein erster Anschluss (42) der Anordnung (1) den ersten Isolator (25) durchgreift, und/oder
- ein zweiter Anschluss (48) der Anordnung (1) den zweiten Isolator (28) durchgreift .
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Überbrückungsvorrichtung (5) einen Festkontakt (33) und einen Bewegkontakt (36) aufweist.
11. Anordnung nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Bewegkontakt ein schiebebeweglicher Bewegkontakt (36) ist .
12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Widerstand ein säulenförmiger Widerstand (3) ist, und der Bewegkontakt (36) auf einer Bahn (50) verschiebbar ist, die parallel zu dem Widerstand (3) verläuft.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - die Anordnung einen Antrieb (56) , insbesondere einen motorischen Antrieb (56), für den Bewegkontakt (36) aufweist.
14. Anordnung nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Antrieb (56) auf Erdpotential installiert ist, und
- die Anordnung ein elektrisch isolierendes Bauteil (53) zur Übertragung einer Antriebsbewegung zu dem Bewegkontakt (36) aufweist .
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- das Gehäuse (13) einen Gasraum (16) zur Aufnahme eines elektrisch isolierenden Gases begrenzt, und
- der Widerstand (3) und die Überbrückungsvorrichtung (5) in dem Gasraum (16) angeordnet sind.
16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Widerstand ein gasisolierter Widerstand (3) ,
insbesondere ein gasisolierter Hochspannungswiderstand (3) , ist .
17. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Widerstand (3) eine Reihenschaltung von
scheibenförmigen Widerstandselementen (10) aufweist.
18. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Anordnung eine Vorladeanordnung (1) zur Vorladung eines Energiespeichers (232) eines selbstgeführten Stromrichters (204, 207) ist.
19. Selbstgeführter Stromrichter (204) mit einer Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
20. Hochspannungs-Gleichstrom-Energieübertragungseinrichtung (201) mit einem Stromrichter (204) nach Anspruch 19.
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