SE520722C2 - Isolerat strömskenaggregat jämte strömriktare med sådant aggregat - Google Patents

Description

520722 lagringskapacitet tillräcklig, eftersom strömriktarens genomsnittliga, aktiva effektöverföring är noll. Uppbyggnaden av en typisk trenivåströmriktare visas schematiskt i det förenklade kopplingsschemat i fig. l av ritningarna.

En snabb kommutering av ström i strömriktarventilerna (hög kopplingsfrekvens) kräver emellertid att induktansen reduceras och hålls vid ett minimum på likströmssidan. För att uppnå låg induktans utformas likströmssidan med strömskenor som är anordnade sida vid sida med litet inbördes mellanrum. Med hänsyn till de spänningsnivåer som föreligger mellan skenorna, typiskti storleksordningen 10-20 kV eller mera, är det ett problem att säkerställa en tillfredsställande isolering i de smala mellanrum som bildas mellan strömskenorna.

Konventionellt förses strömskenorna med isolering exempelvis genom att isoleríngsmaterial lindas i skikt runt skenorna. Metoden lider av begränsad åtkomlighet till strömskenan för att elektriskt ansluta kringliggande utrustning. Metoden lider även av problemet att säkerställa en isolering fri från luftfickor vari partiella urladdningar gradvis kan leda till en nedbrytning av isoleringen.

Polymermaterial är kända för att ha dielektriska egenskaper. I ”Electric Field Reduction Due to Charge Accumulation in a Dielectric-Covered Electrode System”, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 7, nr. 3, juni 2000, diskuterar H.J.M. Blennow m.fl. formering av laddningar på de dielektriska ytorna av ett elektrodsystem som täcks av silikongummi.

UPPFINNINGEN I SAMMANDRAG Mot bakgrund av ovanstående problem är det uppfinningens syfte att anvisa ett aggregat av strömskenor i en strömriktare, vari skenorna avskärmas genom en isolering som år utformad att medge minimerat avstånd mellan intill varandra anordnade skenor och därmed för att uppnå låg induktans på strömriktarens likströmssída. 520722 Ett annat syfte är att tillhandahålla ett aggregat av strömskenor i en strömriktare, vari skenorna uppbär en isolator utformad för att medge väsentligen obegränsad åtkomlighet av aggregatets utvändiga sidor.

Ytterligare ett syfte är att anvisa ett aggregat av strömskenor vari en mellan skenorna inpassad isolator är utformad för att förhindra uppkomst av partiell urladdning.

Dessa och andra syften uppnås i ett aggregat av strömskenor och en isolator i enlighet med anslutande patentkrav. Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen anges i underordnade krav.

Enligt uppfinningen anvisas i korthet en polymerisolator vilken är formad för att inpassas i rnellanrummet mellan intill varandra liggande strömskenor i ett planparallellt aggregat av strömskenor, på sådant sätt att polymerisolatorn fullständigt fyller mellanrummet. Isolatorelementet är utformat för att förhindra ström att läcka runt strömskenorna, men lämnar de utvändiga sidorna av aggregatet fria för åtkomst och obehindrad anslutning av tillhörande utrustning.

Polymerisolatorn är företrädesvis ett i ett stycke format, gjutet och homogent element med en trågliknande form, vilken i tvärsnitt innefattar ett långsträckt balkparti som är klämt mellan strömskenorna på sådant sätt att vingar sträcker sig vinklat från de perifera längdkanterna av balkelementet för att sålunda mottaga och omsluta strömskenorna på tre sidor, och lämna den fjärde sidan helt öppen mot det omgivande utrymmet.

RITNINGAR Uppñnningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till bifogade, schematiska ritningar, vari Fig. 1 är ett förenklat kopplingsschema av en trenivåkrets innefattande en strömriktare vari uppfinningen med fördel kan implementeras, och 520722 Fig. 2 är ett tvärsnitt genom ett aggregat av strömskenor enligt uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Med hänvisning till fig. 1 visas schematískt en AC/ DC-omvandlare i en strömriktare (VSC). I AC/ DC-omvandlaren 1 är omkopplare 2 kontrollerade för att utmata var och en av tre spänningsnivåer på DC-sidan (+U, 0, -U) på respektive AC-fas (Ia, Ib, IC). Omkopplarna styrs i förhållande till mätt strömbelastning, och är verksamma för att utmata korrigerad ström i respektive fas av nätet. En hög kopplingsfrekvens är önskvärd för att uppnå snabb respons - implementering av lGBT-ventiler tillhandahåller en brytkapacitet uppgående till kopplingsfrekvenser om ca 3,000 cykler per sekund. För att uppnå denna snabba kommutering av ström i omkopplarventilerna är det av yttersta vikt att hålla nere induktansen på strömriktarens likströmssida.

Likströmssidan av strömriktaren 1 innefattar en grupp likströmskondensatorer 3, varifrån ström matas genom strömriktarventilerna eller omkopplarna 2. För att hålla induktansen låg matas strömmen genom strömskenor 4,5,6 i ett planparallellt strömskenaggregat vari Strömskenorna är tätt anordnade med ett inbördes avstånd av storleksordningen 10 mm mellan intill varandra liggande strömskenor. Det korta avståndet i kombination med en likspänning av storleksordningen tiotals kV pålagd mellan Strömskenorna kräver att ett isoleringsmaterial appliceras i mellanrummet/ mellanrummen.

Med hänvisning nu till fig. 2 visas i ett tvärsnitt ett planparallellt strömskenaggregat 4-6 enligt uppfinningen. En central strömskena 5 är omgiven av sidoströmskenor 4 och 6. Strömskenorna 4-6 är hopfogade med hjälp av ett antal byglar 7, axiellt fördelade längs aggregatet. Ett isolatorelement 8,9 är inpassat i respektive mellanrum som bildas mellan intill varandra anordnade strömskenor 4, 5 och 6. lsolatorelementen 8,9 är formade och avpassade på sådant sätt, att mellanrummen helt fylls av isolatorelementen när dessa kläms i anliggande kontakt med respektive plan 520722 sida av den centrala strömskenan 5 och en motstående, plan sida av respektive intilliggande sidoströmskena 4 och 6.

Isolatorelementen 8,9 är formade av ett homogent material, exempelvis ett polymermaterial. För att reducera risken av, eller för att eliminera partiell urladdning, är det ett önskemål att undvika bildandet av luftfickor i isoleringsmaterialet såväl som mellan ísolatorn och strömskenorna.

Silikongummi har framgångsrikt visat sig vara ett lämpligt material för isolatorelementen 8 och 9, pä grund av dess inneboende elasticitet och förmåga att formmässigt anpassa sig till strömskenornas ytor, men också på grund av dess förmåga till laddningsackumulation på silikongummiytan som avlastar eventuellt bildade luftñckor, och på detta sätt alstrar en avklingning av eventuell urladdningsaktivitet.

Isolatorelementen 8,9 är formade med ett långsträckt balkparti lO av kontinuerlig höjd och tjocklek, samt långsträckta vingpartier 11,12 vilka vinklat sträcker sig från de perifera längdkanterna av balkelementet 10.

Isolatorelementen 8,9 tillhandahålls på detta sätt ett i tvärsnitt trågformat utseende för att väsentligen omslutande täcka tre sidor av respektive sidoströmskena 4,6, men lämna en fjärde sida helt öppen för obehindrad åtkomst. Strömskenaggregatet 4-6 uppvisar således fullt exponerade utvändiga sidor för valfri anslutning av tillhörande utrustning.

Vingpartierna l 1,12 kan sträcka sig i väsentligen rät vinkel från balkelementet lO, och har en bredd som är bestämd med avseende på de läckageströmbanor som kan förväntas med hänsyn till förekommande spänningar. Hörnen av isolatorelementets profil kan vara rundade, liksom hörnen av strömskenornas periferier i syfte att ytterligare reducera risken av partiell urladdning mellan strömskenorna och isolatorelementet.

Isolatorelementen 8,9 är med fördel formgjutna, och företrädesvis genom strängpressning av en silikongummiblandning, för framställning av ett i ett stycke format, homogent isolatorelement. 520722 I strömskenaggregatet 4-6 är strömskenorna avsedda och utformade för att försörja omvandlarventilerna/ omkopplarna 2 från kondensatorerna 3 företrädesvis utan någon förvrängning av spänningen. I en föredragen utföringsform innefattar strömskenaggregatet plana aluminiumskenor 4-6 med stor bredd i förhållande till tjockleken i syfte att reducera induktans. Så som framgår av fig. 2 av ritningarna utskjuter den centrala strömskenan 5 ur aggregatet på dess övre och undre sidor för fri åtkomst och anslutning av tillhörande utrustning, såsom omkopplarventiler och kondensatorer.

Sidoströmskenorna 4 och 6 har med fördel en T-format tvärsnittssektion, för att sålunda erbjuda en längsgående anslutnings- eller sidolist för fri åtkomst och anslutning av tillhörande utrustning.

I ovanstående beskrivning är strömskenaggregatet med isolatorelement enligt uppfinningen verksamt för matning av líkströmsspänning till omkopplarventiler i en strömriktare. De fördelar som erbjuds av uppfinningen enligt anslutande patentkrav kan emellertid tillgodogöras i varje lokalt nåt eller annan publik tillämpning vari det är ett önskemål att tillgå en spänning som är fri från förvrängning.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 _, fw, 520722 PATENTKRAV . Isolerat Strömskenaggregat i en strömriktare, innefattande inbördes tätt anordnade strömskenor (4,5,6) i och för att minimera uppkomst av inducerad spänning i aggregatet, vari en längsträckt central ström- skena (5) på båda sidor omges av en respektive sidoströmskena (4,6) i ett planparallellt strömskenaggregat, kännetecknat av att respektive utrymme mellan intill varandra liggande strömskenor fullständigt uppfylls av en respektive polymerisolator (8,9) som är klämd i längs- gående kontakt med en plan sida av den centrala strömskenan och en motstäende, plan sida av respektive sidoströmskena, varvid nämnda polymerisolator är formad för att medge obehindrad åtkomst av expo- nerade utvändiga sidor av strömskenaggregatet. . Strömskenaggregat enligt krav 1, kännetecknat av att polymerisola- torn är en i ett stycke gjuten polymerisolator vilken är trägformad för att omgivande täcka tre sidor av respektive sidoströmskena (4,6), och lämna en fjärde sida öppen för obehindrad åtkomst. . Strömskenaggregat enligt krav 2, kännetecknat av att isolatorn (8,9) är formad genom strängpressning av en silikongummiblandning för bildande av en homogen längsträckt kropp med en trågliknande tvär- snittsprofil. . Strömskenaggregat enligt krav 2, kännetecknat av en i ett stycke for- mad polymerisolator (8,9) innefattande ett längsträckt balkparti (10) av kontinuerlig höjd och tjocklek, samt långsträckta vingpartier (l 1, 12) som sträcker sig vinklat från respektive perifer längdkant av balkpartiet. . Strömskenaggregat enligt krav 4, kännetecknat av att vingpartierna (1 1,12) sträcker sig väsentligen i rät vinkel från balkelementet (10). 10 15 20 25 30 520722 6. Strömriktare innefattande: -en likströmskälla (3), omkopplarventiler (2) och ett aggregat av strömskenor (4,5,6) för matning av likström från likströmskällan till omkopplarventilerna; -vilket aggregat uppvisar plana, parallellt sida vid sida tätt anord- nade strömskenor, och -ett respektive isolatorelement (8,9) är klämt till anliggande kontakt med en plan sida av en central strömskena (5) och en motstående, plan sida av en respektive sidoströmskena (4,6) av aggregatet, samt -strömskenorna och isolatorelementen medelst byglar (7) är sam- mankopplade för bildande av ett isolerat, planparallellt strömskenag- gregat, vari -varje isolatorelement (8,9) är en i ett stycke gjuten polymerisolator med en trågliknande form som väsentligen omslutande täcker tre si- dor av respektive sidoströmskena, och lämnar den fjärde sidan öppen för fri åtkomst och anslutning av tillhörande utrustning. . Strörnriktare enligt krav 6, vari varje mellanrum som bildas mellan in- till varandra liggande strömskenor i det planparallella strömskenag- gregatet definieras genom den kontinuerliga tjockleken av ett balkpar- ti (10) av isolatorelementet (8,9), och isolatorelementet uppvisar ving- partier (1 1,12) som sträcker sig vinklat från respektive perifer längd- kant av balkpartiet på sådant sätt, att en längsgående anslutningslist på sidoströmskenan lämnas fullständigt öppen för fri åtkomst och an- slutning av tillhörande utrustning.