WO2005078461A2 - Durchführung mit leistungshalbleiterbauelement - Google Patents

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WO2005078461A2
WO2005078461A2 PCT/DE2005/000225 DE2005000225W WO2005078461A2 WO 2005078461 A2 WO2005078461 A2 WO 2005078461A2 DE 2005000225 W DE2005000225 W DE 2005000225W WO 2005078461 A2 WO2005078461 A2 WO 2005078461A2
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power semiconductor
insulator
semiconductor component
voltage conductor
control unit
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Inventor
Norbert Koch
Original Assignee
HSP Hochspannungsgeräte Porz GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/005—Insulators structurally associated with built-in electrical equipment

Definitions

  • the invention relates to a device for guiding a high-voltage line through a wall with an insulator extending in a longitudinal direction, a high-voltage conductor extending longitudinally through the insulator, a connection arranged at the end of the insulator for connection to a connection line which is at high-voltage potential , and with a fastening section for fastening the device to the wall.
  • Such a device is already known for example from DE 100 05 164 AI.
  • the device shown there has an insulator which consists of an insulator housing filled with oil.
  • a conductor bolt extends through the insulator in a longitudinal direction and can be subjected to high voltage potential.
  • the end of the device has a head part for connecting a high-voltage line, a fastening section being provided for fastening the housing to an opening in a wall which is at ground potential.
  • the previously known bushings have the disadvantage that a separate switch is required to interrupt the current flow through the bushing, which switch is difficult to set up and, in particular, difficult to isolate.
  • the object of the invention is to provide a bushing of the type mentioned at the beginning, with the aid of which a power interruption is made possible simply and inexpensively.
  • the invention solves this problem in that the high-voltage conductor is connected to at least one power semiconductor component which can be addressed via a control line and which is set up to interrupt the current flow through the high-voltage conductor, each power semiconductor component being supported on the wall by means of the fastening section.
  • the power semiconductor components can be supplied with control signals via the control line, which cause the transitions of each power semiconductor component between a blocking position, in which a current flow is interrupted via the respective power semiconductor component, and a passage position, in which a current flow is made possible through the respective power semiconductor component. If the power semiconductor component is ignited, for example, by the control signal, the power semiconductor component is transferred to its open position. On the other hand, when the power semiconductor component is actively deleted, the control signal moves it into its blocking position. According to the invention, however, the respective power semiconductor component can also be erased passively, ie by omitting an ignition.
  • the electrical integration of the power semiconductor components into the high-voltage conductor therefore enables an active or passive interruption of the current flow through the device.
  • a separately and mechanically separate switch or circuit element has become unnecessary according to the invention.
  • the power semiconductor components form a structural unit with the other components of the device according to the invention. In particular, there is no need for a separate, insulated arrangement of the power semiconductor components which, due to the at least electrical connection to the high-voltage conductor, are at a high-voltage potential in the operating state.
  • the insulation from the wall which is, for example, at a ground potential, takes place by means of the insulator of the device.
  • the power semiconductor component can of course also be supported indirectly by the fastening section, that is to say with the interposition of further components of the device.
  • Each power semiconductor component is advantageously housed in a housing of the device.
  • the common housing is realized as a separate component of the isolator or as the outside thereof.
  • each power semiconductor component is arranged in a head part which is separate from the insulator.
  • each power semiconductor component is firmly connected to the fastening section and is thus supported on the wall.
  • a housing filled with oil is suitable as an insulator, in which conductive inserts are wrapped concentrically around the high-voltage conductor.
  • the inserts can be spaced apart.
  • the fastening section realized, for example, as a flange section is with this Further development firmly connected to the housing.
  • the housing consists, for example, of a suitable ceramic.
  • the housing comprises a plastic sheath, for example made of an elastomer such as silicone rubber, which has protruding shields for increasing the tracking resistance.
  • the screens can also be molded onto the ceramic housing, so that an additional plastic cover is unnecessary.
  • a supply converter interacting on the primary side with the high-voltage conductor is advantageously provided, which is connected on the secondary side to the power semiconductor element (s).
  • the energy supply required for operating the power semiconductor components is provided via the alternating current flowing through the high-voltage conductor, the alternating current inducing a voltage in windings of the supply converter.
  • the supply converter is implemented, for example, as a coil which is arranged concentrically around the high-voltage conductor and has no galvanic contact with the high-voltage conductor. Deviating from this, a supply converter is provided for each power semiconductor component.
  • the control line is expediently an optical fiber line and the power semiconductor component is an optically controllable power semiconductor component.
  • a non-conductive control line is provided by the glass fiber line or in other words the optical waveguide, so that electrical insulation problems are avoided.
  • a fiber laser for example, is used to ignite the power semiconductor component, the active medium of which consists of a section of the glass fiber itself, which is doped with optically active particles. Semiconductor lasers, for example, serve as pump lasers. Deviating from this, the laser beam of the semiconductor laser is coupled into the optical waveguide in the usual way.
  • each power semiconductor component is a thyristor.
  • the one or more thyristors are, for example, optically ignitable.
  • the power semiconductor component is an IGBT or GTO.
  • IGBTs and GTOs are known as such, so their functioning will not be discussed in more detail here.
  • a control unit and a current sensor connected to the control unit are expediently provided, which are set up to measure the current through the high-voltage conductor, the control unit checking measured values of the current sensor for interruption conditions and actively or passively converting the power semiconductor components into their blocking positions when there are interruption conditions ,
  • a control unit is provided which is also supported on the wall by means of the fastening section, for example, so that a compact component is provided by the device according to the invention.
  • a current sensor also connected to the fastening section, measures the alternating currents passing through the high-voltage conductor. Commercial current transformers are suitable for this.
  • the signals of the current sensor are passed to the control unit, which checks the signals for interruption conditions on the basis of a logic implemented therein and, for example, generates interruption signals for the power semiconductor component or components when an interruption condition is present, so that the current flow through the device is interrupted.
  • the control unit also takes over the ignition of each power semiconductor component in order to transfer it to its open position if necessary. In this way, the current conductivity of the device is ensured during nominal operation. In this case, the control unit refrains from firing when interrupt conditions are determined.
  • Each power semiconductor component is advantageously arranged in a head part, which is provided at a free end of the insulator.
  • the control unit and the current sensor are at ground potential and are arranged in the region of the fastening section.
  • the components arranged in the head part are easily accessible and can be easily serviced or replaced if necessary.
  • the insulator advantageously has a resin section which is surrounded by a ceramic housing.
  • conductive inserts arranged concentrically around the high-voltage conductor are embedded in the resin section.
  • Metallic foils such as aluminum foils, for example, are suitable as inserts. But plastic films coated with graphite are also here appropriate.
  • the fastening section is, for example, firmly connected to the housing by means of a press fit.
  • the control unit is expediently implemented as a separate component.
  • the control unit is at ground potential, for example, so that complex insulation is not required.
  • Figure shows a sectional side view of an embodiment of the device according to the invention.
  • the figure shows an embodiment of the device according to the invention, which is referred to below as bushing 1, in a sectional side view.
  • the bushing 1 extends essentially in a longitudinal direction and comprises an insulator 2, which is composed of an inner resin section 3 and a housing 4 made of ceramic.
  • the housing 4 is fixedly connected to a flange section 5 as a fastening section, with which the bushing 1 can be fastened to a wall which is at earth potential. Screw connections distributed around the flange, for example, are used for fastening.
  • Bulging shields 6 are integrally formed on the housing 4, so that the path of a leakage current with a constant overall length implementation 1 is enlarged.
  • the insulator 2 includes an oil bath 7, so that air pockets in the insulator 2 are avoided.
  • a head part 8 is arranged, which is provided with a connection 9 which is provided for fastening a high-voltage overhead line, not shown in the figure.
  • a central high-voltage conductor 10 extends through the resin section 3 and is conductively connected to the head section 8 at one end and is thus at a high-voltage potential after the high-voltage overhead line has been connected.
  • further electrical connection means are provided at the end of the high-voltage conductor 10 opposite the head part 8.
  • the bushing 1 shown thus serves to carry out a high-voltage potential through a wall which is at ground potential.
  • electrically conductive inserts are embedded in it, which run in a circle around the high-voltage conductor 10, the inserts being arranged concentrically to the high-voltage conductor 10.
  • the area in which the inserts are arranged is indicated by a solid line in the figure.
  • the high-voltage conductor 10 is electrically connected to a power semiconductor component, which here is a thyristor
  • the Thyristor 11 which can be controlled via a control line 12, is an optically ignitable thyristor, so that an optical waveguide 12 is used as the control line.
  • the optical waveguide 12 is led out of the housing 4 on the flange section 5.
  • a supply converter 13 is set up, which consists of a coil arranged concentrically with the conductor. The electromagnetic coupling to the high-voltage conductor 10 induces a voltage in the supply converter 13, which is used to supply the thyristor 11 with energy, which is connected to the supply converter 13 via an energy supply line (not shown).
  • the power semiconductor component 11 is not cast in the resin section 3 of the insulator 2, but is arranged in the head section 8. This applies accordingly to the supply converter 13.
  • the thyristor 11 is rigidly attached to the head part 8. Both the thyristor 11 and the supply converter 13 protrude at least partially into the oil bath 7, so that air pockets are also avoided here.
  • a control unit 13 is provided outside the housing 4, that is to say set up separately.
  • the control unit 13 is at ground potential, so that there is no need for costly insulation.
  • the control unit 13 is connected to the thyristor 11, which is at high voltage potential, via the electrically non-conductive optical waveguide 12.
  • a laser (not shown) is provided, the laser pulses of which control the thyristor 11.
  • the control unit 16 is also connected to a current transformer 15 which is arranged on the fastening section 5 and is used here as a current sensor.
  • the secondary side of the current sensor 15 generated current signals which are proportional to the current in the high-voltage conductor 10 are fed to the control unit 16, sampled by the latter, digitized and compared with interruption conditions by means of a logic implemented therein. In the simplest case, this can be a comparison of the current values derived from current signals with a threshold value. If no interruption conditions are determined, the control unit 13 ignites the tyristor 11, which is brought into its blocking position with each current zero crossing of the alternating current, when the current rises again. However, if the current values of the high-voltage conductor 10 exceed said threshold value, the control unit 16 does not ignite the thyristor 11, so that it remains in its blocking position and a current flow through the bushing 1 is interrupted. The tyristor 11 is therefore passively erased.
  • the power semiconductor component is an IGBT, which in the event of a fault becomes active, that is to say, by dropping the voltage at its so-called “gate”, into its blocking position.

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

Um eine Vorrichtung (1) zum Durchführen einer Hochspannungsleitung durch eine Wandung mit einem sich in einer Längsrichtung erstreckenden Isolator (2), einem sich längs durch den Isolator (2) erstreckenden Hochspannungsleiter (10), einem endseitig an dem Isolator (2) angeordneten Anschluss (9) zum Anbinden einer Anschlussleitung, die sich auf Hochspannungspotential befindet, und mit einem Befestigungsabschnitt (5) zur Befestigung der Vorrichtung (1) an der Wandung, bereitzustellen, mit deren Hilfe eine Stromunterbrechung ermöglicht wird, wird vorgeschlagen, dass der Hochspannungsleiter (10) mit wenigstens einem über eine Steuerungsleitung ansprechbaren Leistungshalbleiterbauelement (11) verbunden ist, das zum Unterbrechen des Stromflusses durch den Hochspannungsleiter (10) eingerichtet ist, wobei mittels jedes Leistungshalbleiterbauelement (11) mittels des Befestigungsabschnitts (5) an der Wandung abgestützt ist.

Description

Beschreibung
Durchführung mit Leistungshalbleiterbauelement
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen einer Hochspannungsleitung durch eine Wandung mit einem sich in einer Längsrichtung erstreckenden Isolator, einem sich längs durch den Isolator erstreckenden Hochspannungsleiter, einem endseitig an dem Isolator angeordneten Anschluss zum Verbin- den mit einer Anschlussleitung, die sich auf Hochspannungspotential befindet, und mit einem Befestigungsabschnitt zur Befestigung der Vorrichtung an der Wandung.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 100 05 164 AI bereits bekannt. Die dort gezeigte Vorrichtung weist einen Isolator auf, der aus einem mit Öl gefüllten Isolatorgehäuse besteht. Durch den Isolator erstreckt sich in einer Längsrichtung ein Leiterbolzen, der mit Hochspannungspotential beaufschlagbar ist. Die Vorrichtung weist endseitig ein Kopfteil zum Anschluss einer Hochspannungsleitung auf, wobei ein Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Gehäuses an einer Öffnung einer Wandung vorgesehen ist, die sich auf Erdpotential befindet.
Weitere gattungsgemäße Durchführungen sind beispielsweise in der WO 99/45550 beschrieben.
Den vorbekannten Durchführungen haftet der Nachteil an, dass zum Unterbrechen des Stromflusses über die Durchführung ein separater Schalter notwendig ist, der aufwändig aufzustellen und insbesondere aufwändig zu isolieren ist. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Durchführung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit deren Hilfe eine Stromunterbrechung einfach und kostengünstig ermöglicht wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Hochspannungsleiter mit wenigstens einem über eine Steuerungsleitung ansprechbaren Leistungshalbleiterbauelement verbunden ist, das zum Unterbrechen des Stromflusses durch den Hochspannungsleiter eingerichtet ist, wobei jedes Leistungshalblei- terbauelement mittels des Befestigungsabschnitts an der Wandung abgestützt ist.
Die Leistungshalbleiterbauelemente sind erfindungsgemäß über die Steuerungsleitung mit Steuerungssignalen versorgbar, die Übergänge jedes Leistungshalbleiterbauelements zwischen einer Sperrstellung, in der ein Stromfluss über das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement unterbrochen ist, und einer Durchlassstellung bewirken, in der ein Stromfluss durch das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement ermöglicht ist. Wird das Leistungshalbleiterbauelement beispielsweise durch das Steuerungssignal gezündet, wird das Leistungshalbleiterbauelement in seine Durchlassstellung überführt. Beim aktiven Löschen des Leistungshalbleiterbauelementes hingegen wird dieses durch das Steuerungssignal in seine Sperrstellung überführt. Das Löschen des jeweiligen Leistungshalbleiterbauelementes kann erfindungsgemäß jedoch auch passiv also durch Auslassen einer Zündung erfolgen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Leistungshalbleiterbauelement ohne Steuerungssignal in seine Sperrstellung überführbar ist, wie beispiels- weise bei einem Thyristor. Durch die elektrische Eingliederung der Leistungshalbleiterbauelemente in den Hochspannungsleiter ist daher eine aktive oder passive Unterbrechung des Stromflusses durch die Vorrichtung ermöglicht. Ein gesondert und mechanisch getrennt aufgestellter Schalter oder Schaltungselement ist erfindungsgemäß überflüssig geworden. Die Leistungshalbleiterbauelemente bilden mit den übrigen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine bauliche Einheit. Insbesondere entfällt die Notwendigkeit der gesonderten isolierten Aufstellung der Leistungshalbleiterbauelemente, die sich aufgrund der zumindest elektrischen Verbindung mit dem Hochspannungsleiter im Betriebszustand auf einem Hochspannungspotential befinden. Die Isolierung gegenüber der Wandung, die sich beispielsweise auf einem Erdpotential befindet, erfolgt mittels des Isolators der Vorrichtung. Das Abstützen des Leistungshalbleiterbauelements durch den Befestigungsabschnitt kann selbstverständlich auch indirekt, also unter Zwischenschaltung weiterer Bestandteile der Vorrich- tung, erfolgen.
Jedes Leistungshalbleiterbauelement ist vorteilhafterweise in einem Gehäuse der Vorrichtung untergebracht. Das gemeinsame Gehäuse ist als separates Bauteil des Isolators oder aber als dessen Außenseite realisiert.
Abweichend davon ist jedes Leistungshalbleiterbauelement in einem vom Isolator getrennten Kopfteil angeordnet. In jedem Falle ist jedes Leistungshalbleiterbauelement fest mit dem Befestigungsabschnitt verbunden und so an der Wandung abgestützt .
Als Isolator eignet sich beispielsweise ein mit Öl befülltes Gehäuse, in dem leitende Einlagen konzentrisch um den Hoch- spannungsleiter gewickelt sind. Dabei können die Einlagen voneinander beabstandet sein. Der beispielsweise als Flanschabschnitt realisierte Befestigungsabschnitt ist bei dieser Weiterentwicklung fest mit dem Gehäuse verbunden. Das Gehäuse besteht beispielsweise aus einer zweckmäßigen Keramik.
Bei einer diesbezüglich vorteilhaften Weiterentwicklung um- fasst das Gehäuse eine Kunststoffhülle, beispielsweise aus einem Elastomer wie Silikonkautschuk, die ausladende Schirme zum Erhöhen der Kriechstromfestigkeit aufweist. Selbstverständlich können die Schirme auch an dem Keramikgehäuse angeformt sein, so dass eine zusätzliche Kunststoffhülle über- flüssig ist.
Vorteilhafterweise ist ein primärseitig mit dem Hochspannungsleiter wechselwirkender Versorgungswandler vorgesehen, der sekundärseitig mit dem oder den Leistungshalbleiterele- menten verbunden ist. Auf diese Weise wird die zum Betrieb der Leistungshalbleiterbauelemente notwendige Energieversorgung über den durch den Hochspannungsleiter fließenden Wechselstrom bereitgestellt, wobei der Wechselstrom in Wicklungen des Versorgungswandlers eine Spannung induziert. Der Versor- gungswandler ist beispielsweise als konzentrisch um den Hochspannungsleiter angeordnete Spule realisiert, die keinen galvanischen Kontakt mit dem Hochspannungsleiter aufweist. Abweichend hiervon ist für jedes Leistungshalbleiterbauelement ein Versorgungswandler vorgesehen.
Zweckmäßigerweise ist die Steuerungsleitung eine Glasfaserleitung und das Leistungshalbleiterbauelement ein optisch steuerbares Leistungshalbleiterbauelement. Durch die Glasfaserleitung oder mit anderen Worten den Lichtwellenleiter ist eine nicht leitende Steuerungsleitung bereitgestellt, so dass elektrische Isolationsprobleme vermieden sind. Zum Zünden des Leistungshalbleiterbauelementes dient beispielsweise ein Faserlaser, dessen aktives Medium aus einem Abschnitt der Glas- faser selbst besteht, der mit optisch aktiven Teilchen dotiert ist. Als Pumplaser dienen beispielsweise Halbleiterlaser. Abweichend hiervon wird der Laserstrahl des Halbleiterlasers auf übliche Weise in den Lichtwellenleiter eingekop- pelt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung ist jedes Leistungshalbleiterbauelement ein Thyristor. Der oder die Thyristoren sind beispielsweise optisch zündbar.
Abweichend davon ist das Leistungshalbleiterbauelement ein IGBT oder GTO. Diese beiden Varianten eines Leistungshalbleiterbauelements werden durch ein aktives Steuerungssignal oder mit anderen Worten ein Löschsignal von der Durchlassstellung in ihr Sperrstellung überführt, so dass die Steuerung des Leistungshalbleiterbauelements erleichtert ist. IGBTs und GTOs sind als solche bekannt, so dass auf deren Funktionsweise hier nicht näher eingegangen wird.
Zweckmäßigerweise sind eine Steuerungseinheit und ein mit der Steuerungseinheit verbundener Stromsensor vorgesehen, der zum Messen des Stromes durch den Hochspannungsleiter eingerichtet ist, wobei die Steuerungseinheit Messwerte des Stromsensors auf Unterbrechungsbedingungen hin überprüft und die Leis- tungshalbleiterbauelemente bei Vorliegen von Unterbrechungsbedingungen aktiv oder passiv in deren Sperrstellungen überführt. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung ist eine Steuerungseinheit vorgesehen, die beispielsweise ebenfalls mittels des Befestigungsabschnitts an der Wandung abgestützt ist, so dass durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein kompaktes Bauteil bereitgestellt ist. Ein ebenfalls mit dem Befestigungsabschnitt verbundener Stromsensor misst die durch den Hochspannungsleiter hindurchtretenden Wechselströme. Hierzu eignen sich handelsübliche Stromwandler. Die Signale des Stromsensors werden zur Steuerungseinheit geleitet, welche die Signale anhand einer in dieser implementierten Logik auf Unterbrechungsbedingungen hin überprüft und beim Vorlie- gen einer Unterbrechungsbedingung beispielsweise Unterbrechersignale für das oder die Leistungshalbleiterbauelemente erzeugt, so dass der Stromfluss durch die Vorrichtung unterbrochen ist. Die Steuerungseinheit übernimmt ferner das Zünden jedes Leistungshalbleiterbauelementes, um dieses im Be- darfsfall in dessen Durchlassstellung zu überführen. Auf diese Weise wird im Nennbetrieb die Stromleitfähigkeit der Vorrichtung sichergestellt. In diesem Fall unterlässt die Steuerungseinheit das Zünden, wenn Unterbrechungsbedingungen festgestellt sind.
Vorteilhafterweise ist jedes Leistungshalbleiterbauelement in einem Kopfteil angeordnet, das an einem freien Ende des Isolators vorgesehen ist. Bei einer zweckmäßigen Weiterentwicklung befinden sich die Steuerungseinheit und der Stromsensor auf Erdpotential und sind im Bereich des Befestigungsabschnitts angeordnet. Die in dem Kopfteil angeordneten Bauteile sind leicht zugänglich und können auf einfache Art und Weise gewartet oder gegebenenfalls ausgetauscht werden.
Vorteilhafterweise weist der Isolator einen Harzabschnitt auf, der von einem Gehäuse aus Keramik umgeben ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung sind in dem Harzabschnitt konzentrisch um den Hochspannungsleiter angeordnete leitende Einlagen eingebettet. Als Einlagen sind beispielsweise metallische Folien, wie Aluminiumfolien geeignet. Aber auch mit Graphit beschichtete Kunststofffolien sind hier zweckmäßig. Der Befestigungsabschnitt ist beispielsweise durch Klemmsitz fest mit dem Gehäuse verbunden.
Selbstverständlich sind auch Schraub- oder Klebverbindungen zwischen Isolator und Befestigungsabschnitt möglich.
Zweckmäßigerweise ist die Steuerungseinheit als separates Bauteil realisiert. Dabei liegt die Steuerungseinheit beispielsweise auf Erdpotential, so dass eine aufwändige Isolie- rung entfällt.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figur der Zeichnung, wobei die
Figur eine geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die nachfolgend als Durchführung 1 bezeichnet wird, in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Durchführung 1 erstreckt sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung und umfasst einen Isolator 2, der sich aus einem inneren Harzabschnitt 3 sowie einem aus Keramik gefertigten Gehäuse 4 zusammensetzt. Das Gehäuse 4 ist fest mit einem Flanschabschnitt 5 als Befestigungsabschnitt verbunden, mit dem die Durchführung 1 an einer sich auf Erdpotential befindlichen Wandung befestigbar ist. Zur Befestigung dienen beispielsweise umfänglich um den Flansch verteilte Schraubverbindungen. An dem Gehäuse 4 sind ausladende Schirme 6 angeformt, so dass der Weg eines Kriechstromes bei gleich bleibender Gesamtlänge der Durchführung 1 vergrößert ist. Der Isolator 2 umfasst neben dem Gehäuse 4 aus Keramik und dem Harzabschnitt 3 ein Ölbad 7, so dass Lufteinschlüsse in dem Isolator 2 vermieden sind.
An dem dem Flanschabschnitt 5 gegenüberliegenden freien Ende des Isolators 2 ist ein Kopfteil 8 angeordnet, das mit einem Anschluss 9 versehen ist, der zur Befestigung einer figürlich nicht dargestellten Hochspannungsfreileitung vorgesehen ist. Durch den Harzabschnitt 3 erstreckt sich ein zentraler Hochspannungsleiter 10, der an einem Ende leitend mit dem Kopfabschnitt 8 verbunden ist und sich somit nach Anschluss der Hochspannungsfreileitung auf einem Hochspannungspotential befindet. An dem dem Kopfteil 8 gegenüberliegenden Ende des Hochspannungsleiters 10 sind weitere figürlich nicht dargestellte elektrische Anschlussmittel vorgesehen. Die gezeigte Durchführung 1 dient somit zum Durchführen eines Hochspannungspotentials durch eine Wandung, die sich auf Erdpotential befindet .
Zur Steuerung des elektrischen Feldes innerhalb des Harzabschnitts 3 sind in diesem elektrisch leitende Einlagen eingebettet, die kreisförmig um den Hochspannungsleiter 10 herum verlaufen, wobei die Einlagen konzentrisch zu dem Hochspan- nungsleiter 10 angeordnet sind. Der Bereich, in dem die Einlagen angeordnet sind, ist in der Figur mit einer durchgezogenen Linie angedeutet.
Der Hochspannungsleiter 10 ist elektrisch mit einem Leis- tungshalbleiterbauelement verbunden, das hier ein Thyristor
11 ist. Durch die elektrische Verbindung ist der Thyristor 11 zum Anschluss 9 in Reihe geschaltet, so dass der gesamte Strom der Durchführung 1 über den Thyristor 11 fließt. Der über eine Steuerungsleitung 12 steuerbare Thyristor 11 ist ein optisch zündbarer Thyristor, so dass als Steuerungsleitung ein Lichtwellenleiter 12 eingesetzt ist. Der Lichtwellenleiter 12 ist am Flanschabschnitt 5 aus dem Gehäuse 4 ge- führt. Zur Energieversorgung des Thyristors 11 ist ein Versorgungswandler 13 eingerichtet, der aus einer konzentrisch zum Leiter angeordneten Spule besteht. Durch die elektromagnetische Kopplung mit dem Hochspannungsleiter 10 wird eine Spannung in dem Versorgungswandler 13 induziert, die zur E- nergieversorgung des Thyristors 11 dient, der hierzu über eine nicht dargestellte Energieversorgungsleitung mit dem Versorgungswandler 13 verbunden ist.
Das Leistungshalbleiterbauelement 11 ist hier nicht in dem Harzabschnitt 3 des Isolators 2 eingegossen, sondern im Kopfabschnitt 8 angeordnet. Dies gilt entsprechend für den Versorgungswandler 13. Dabei ist der Thyristor 11 starr am Kopfteil 8 befestigt. Sowohl der Thyristor 11 als auch Vesor- gungswandler 13 ragen zumindest teilweise in das Ölbad 7 hin- ein, so dass auch hier Lufteinschlüsse vermieden sind.
Zum Ansprechen des Thyristors 11 ist eine außerhalb des Gehäuses 4, also separat aufgestellte Steuerungseinheit 13 vorgesehen. Die Steuerungseinheit 13 befindet sich auf Erdpoten- tial, so dass deren aufwändige Isolierung entfällt. Der Anschluss der Steuerungseinheit 13 an den sich auf Hochspannungspotential befindlichen Thyristor 11 erfolgt über den e- lektrisch nicht leitenden Lichtwellenleiter 12. Innerhalb der Steuerungseinheit 13 ist ein nicht dargestellter Laser vorge- sehen, dessen Laserpulse den Thyristor 11 steuern. Die Steuerungseinheit 16 ist ferner mit einem am Befestigungsabschnitt 5 angeordneten Stromwandler 15 verbunden, der hier als Stromsensor eingesetzt ist. Die sekundärseitig vom Stromsensor 15 erzeugten, dem Strom im Hochspannungsleiter 10 proportionalen Stromsignale werden der Steuerungseinheit 16 zugeleitet, von dieser abgetastet, digitalisiert und mittels einer in ihr implementierten Logik mit Unterbrechungsbedingungen vergli- chen. Hierbei kann es sich in einem einfachsten Fall um den Vergleich der aus Stromsignalen abgeleiteten Stromwerte mit einem Schwellenwert handeln. Werden keine Unterbrechungsbedingungen festgestellt zündet die Steuerungseinheit 13 den bei jedem Stromnulldurchgang des Wechselstromes in seine Sperrstellung überführten Tyristor 11 bei einem erneuten Anstieg des Stromes von neuem. Übersteigen die Stromwerte des Hochspannungsleiters 10 jedoch den besagten Schwellenwert, unterlässt die Steuerungseinheit 16 das Zünden des Thyristors 11, so dass dieser in seiner Sperrstellung verbleibt und ein Stromfluss durch die Durchführung 1 unterbrochen ist. Der Tyristor 11 wird also passiv gelöscht.
Bei einem hiervon abweichenden Ausführungsbeispiel ist das Leistungshalbleiterbauelement ein IGBT, der im Störfall ak- tiv, also durch Abfallenlassen der Spannung an dessen so genanntem „Gate" in seine Sperrstellung überführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zum Durchführen einer Hochspannungsleitung durch eine Wandung mit einem sich in einer Längs- richtung erstreckenden Isolator (2), einem sich längs durch den Isolator (2) erstreckenden Hochspannungsleiter (10), einem endseitig an dem Isolator (2) angeordneten Anschluss (9) zum Verbinden mit einer Anschlussleitung, die sich auf Hochspannungspotential befindet, und mit ei- nem Befestigungsabschnitt (5) zur Befestigung der Vorrichtung (1) an der Wandung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Hochspannungsleiter (10) mit wenigstens einem über eine Steuerungsleitung (12) ansprechbaren Leistungshalb- leiterbauelement (11) verbunden ist, das zum Unterbrechen des Stromflusses durch den Hochspannungsleiter (10) eingerichtet ist, wobei jedes Leistungshalbleiterbauelement (11) mittels des Befestigungsabschnitts (5) an der Wandung (6) abgestützt ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen primärseitig mit dem Hochspannungsleiter (10) wechselwirkenden Versorgungswandler (13) , der sekundärseitig mit den Leistungshalbleiterbauelementen (11) verbunden ist .
3. Vorrichtung (1) 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 die Steuerungsleitung eine Glasfaserleitung (12) und das Leistungshalbleiterbauelement (11) ein optisch ansteuerbares Leistungshalbleiterbauelement (11) ist.
4. Vorrichtung (1) 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 Leistungshalbleiterbauelement (11) ein Thyristor, IGBT oder ein GTO ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Steuerungseinheit (16) und einen mit der Steuerungs- einheit (16) verbundenen Stromsensor (14), der zum Messen des Stromes durch den Hochspannungsleiter (10) eingerichtet ist, wobei die Steuerungseinheit (16) Messwerte des Stromsensors (14) auf Unterbrechungsbedingungen hin überprüft und die Leistungshalbleiterbauelemente (11) bei Vorliegen von Unterbrechungsbedingungen aktiv oder passiv in deren Sperrstellung überführt.
6. Vorrichtung (1) 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 Leistungshalbleiterbauelemente (11) in einem Kopfteil (8) angeordnet ist, das an einem freien Ende des Isolators (2) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung (1) 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 Isolator (2) einen Harzabschnitt (3) aufweist, das von einem Gehäuse (4) aus Keramik und/oder Silikon umgeben ist.
8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in dem Harzabschnitt (3) konzentrisch um den Hochspannungsleiter (10) voneinander beabstandete leitende Einla- gen eingebettet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerungseinheit (16) als separates Bauteil realisiert ist.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3812314A (en) * 1971-08-23 1974-05-21 Gen Electric High power electrical bushing having a vacuum switch encapsulated therein
US3886586A (en) * 1972-09-21 1975-05-27 Siemens Ag Thyristor housing assembly
EP0406099A1 (de) * 1989-06-30 1991-01-02 Sediver, Societe Europeenne D'isolateurs En Verre Et Composite Wechselstrom-Oberleitungsisolator mit Lichtbogen-Schutzanordnung
WO1995028030A1 (en) * 1994-04-08 1995-10-19 Asea Brown Boveri Ab Enclosed valve means for high voltage and high power
US5585611A (en) * 1994-03-31 1996-12-17 Abb Power T&D Company Inc. Interrupter assembly
US6151201A (en) * 1996-03-28 2000-11-21 Abb Ab Gas-insulated high-voltage semiconductor valve means
US20020100605A1 (en) * 2001-01-29 2002-08-01 Ramarge Michael M. Hydrophobic properties of polymer housings

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2901872A1 (de) * 1979-01-18 1980-07-31 Siemens Ag Hochspannungsisoliereinrichtung, insbesondere isolator mit einem lichtleiter
JPH06318413A (ja) * 1993-05-10 1994-11-15 Toshiba Corp 直流ブッシング
EP1060480B1 (de) * 1998-03-05 2002-09-18 HSP Hochspannungsgeräte Porz GmbH Durchführung für eine hohe elektrische spannung
DE10005164A1 (de) * 2000-02-08 2001-08-09 Abb Research Ltd Durchführung für eine Hochspannungseinrichtung
ES2174754B1 (es) * 2001-03-30 2004-08-01 Grupo Ormazabal, S.A. Sistema modular de conexion aislada de alta tension con captacion de intensidad y tension.

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3812314A (en) * 1971-08-23 1974-05-21 Gen Electric High power electrical bushing having a vacuum switch encapsulated therein
US3886586A (en) * 1972-09-21 1975-05-27 Siemens Ag Thyristor housing assembly
EP0406099A1 (de) * 1989-06-30 1991-01-02 Sediver, Societe Europeenne D'isolateurs En Verre Et Composite Wechselstrom-Oberleitungsisolator mit Lichtbogen-Schutzanordnung
US5585611A (en) * 1994-03-31 1996-12-17 Abb Power T&D Company Inc. Interrupter assembly
WO1995028030A1 (en) * 1994-04-08 1995-10-19 Asea Brown Boveri Ab Enclosed valve means for high voltage and high power
US6151201A (en) * 1996-03-28 2000-11-21 Abb Ab Gas-insulated high-voltage semiconductor valve means
US20020100605A1 (en) * 2001-01-29 2002-08-01 Ramarge Michael M. Hydrophobic properties of polymer housings

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 1995, Nr. 02, 31. März 1995 (1995-03-31) -& JP 06 318413 A (TOSHIBA CORP), 15. November 1994 (1994-11-15) *

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