SELBSTGEFÜHRTER STROMRICHTER MIT EINER ANORDNUNG MIT EINEM ELEKTRISCHEN WIDERSTAND UND ÜBERBRÜCKUNGSVORRICHTUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen selbstgeführten Stromrichter mit einer Anordnung mit einem elektrischen Widerstand, der in einem gasdichten Gehäuse angeordnet ist. Ein solcher Widerstand ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 205 256 A1 bekannt.

[0002] Aus der europäischen Patentanmeldung EP 2 466 596 A1 ist ein gasisolierter Überspannungsableiter bekannt. Dabei sind in einem gasdichten Gehäuse ein Varistor und eine Zusatzimpedanz angeordnet. Die Zusatzimpedanz kann mittels einer mechanisch betätigbaren Schaltanordnung elektrisch überbrückt werden.

[0003] 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.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbstgeführten Stromrichter mit einer Anordnung anzugeben, der kostengünstig realisiert werden kann.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen selbstgeführten Stromrichter mit einer 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 Kurzschliessvorrichtung 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 Überbrückungsvorrichtung nur ein einziges Gehäuse notwendig und die Anordnung lässt sich platzsparend und kostengünstig realisieren.

[0006] Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Überbrückungsvorrichtung elektrisch parallel zu dem Widerstand geschaltet ist.

[0007] 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. Rotationssymmetrische Gehäuse sind insbesondere im Bereich der Hochspannungstechnik vorteilhaft, da hierbei Feldstärkeüberhöhungen 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.

[0008] Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der Widerstand von einem ersten Isolator gehalten wird, der den Widerstand gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert.

[0009] Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der Widerstand von einem zweiten Isolator gehalten wird, der den Widerstand gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] Die Anordnung kann einen Antrieb, insbesondere einen motorischen Antrieb, für den Bewegkontakt aufweisen.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der Widerstand ein gasisolierter Widerstand, insbesondere ein gasisolierter Hochspannungswiderstand, ist.

[0022] Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der Widerstand eine Reihenschaltung von scheibenförmigen Widerstandselementen aufweist. Mittels dieser scheibenförmigen Widerstandselemente lassen sich insbesondere Hochspannungswiderstände mit unterschiedlichsten Widerstandswerten realisieren, indem bei den verschiedenen Hochspannungswiderständen eine unterschiedliche Anzahl dieser Widerstandselemente elektrisch in Reihe geschaltet sind.

[0023] Die Anordnung kann eine Vorladeanordnung zur Vorladung eines Energiespeichers eines selbstgeführten Stromrichters sein.

[0024] Beansprucht wird im Anspruch 1 ein selbstgeführter Stromrichter mit einer Anordnung nach einer der vorstehend beschriebenen Varianten. Ein solcher Stromrichter kann beispielsweise Bestandteil einer Hochspannungs-Gleichstrom-Energieübertragungseinrichtung sein.

[0025] 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.

[0026] 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.

[0027] 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 SF₆) 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.

[0028] 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.

[0029] 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.

[0030] 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.

[0031] 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 Überbrückungsvorrichtung 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 Überbrückungsvorrichtung 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).

[0032] 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.

[0033] 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.

[0034] 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.

[0035] 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.

[0036] 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' mit einem ersten dreiphasigen Wechselstromnetz 217 elektrisch verbunden. Ebenso ist die Wechselspannungsseite des zweiten Stromrichters 207 über drei Anordnungen 1" mit einem zweiten dreiphasigen Wechselstromnetz 225 elektrisch verbunden. Der Gleichstromkreis 210 weist eine Anordnung 1''' auf.

[0037] Die Anordnungen 1', 1" und 1''' sind im Ausführungsbeispiel jeweils wie die in Figur 1 dargestellte Anordnung 1 ausgestaltet; jede der Anordnungen 1', 1" und 1''' 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.

[0038] 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' und 1" sowie gleichspannungsseitig die Anordnung 1''' vorgesehen.

[0039] So können beispielsweise von dem ersten Wechselstromnetz 217 mittels der Anordnungen 1' die Submodule 230 des ersten Stromrichters 204 vorgeladen werden; ebenso können von dem zweiten Wechselstromnetz 225 mittels der Anordnungen 1" 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 1''' 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.

[0040] 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.

[0041] Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass bei einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungseinrichtung nicht alle der in Figur 2 dargestellten Anordnungen 1', 1" und 1''' notwendig sind. Einzelne dieser Anordnungen können auch weggelassen werden. Beispielsweise kann bei vorhandenen Anordnungen 1' und 1" die Anordnung 1''' weggelassen werden. Die beiden Stromrichter 204 und 207 werden dann jeweils von ihrer Wechselspannungsseite aus vorgeladen.

[0042] 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 Isolationsabstände eingehalten werden). Weiterhin werden im Vergleich zur luftisolierten Technik beispielsweise Fundamente für einen luftisolierten Widerstand, Fundamente für einen Trennschalter sowie Stützisolatoren eingespart.

[0043] Es wurde also eine Anordnung beschrieben, bei der in einem gasisolierten Gehäuse 13 der Widerstand 3 sowie das parallel dazu geschaltete, den Widerstand kurzschließende Schaltelement 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.

[0044] 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.

Ansprüche

1. Selbstgeführter Stromrichter (204) mit einer Anordnung (1), die einen elektrischen Widerstand (3) aufweist, der in einem gasdichten Gehäuse (13) angeordnet ist, wobei

- in dem Gehäuse (13) eine Überbrückungsvorrichtung (5) zum Überbrücken des Widerstands (3) angeordnet ist.

2. Selbstgeführter Stromrichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass

- die Überbrückungsvorrichtung (5) elektrisch parallel zu dem Widerstand (3) geschaltet ist.

3. Selbstgeführter Stromrichter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet , 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. Selbstgeführter Stromrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass

- der Widerstand (3) von einem ersten Isolator (25) gehalten ist, der den Widerstand (3) gegenüber dem Gehäuse (13) elektrisch isoliert.

5. Selbstgeführter Stromrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass

- der Widerstand (3) von einem zweiten Isolator (28) gehalten ist, der den Widerstand (3) gegenüber dem Gehäuse (13) elektrisch isoliert.

6. Selbstgeführter Stromrichter nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass

- die Überbrückungsvorrichtung (5) von dem ersten Isolator (25) und/oder von dem zweiten Isolator (28) gehalten ist.

7. Selbstgeführter Stromrichter nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass

- der erste Isolator (25) ein erster scheibenförmiger Isolator ist, und/oder

- der zweite Isolator (28) ein zweiter scheibenförmiger Isolator ist.

8. Selbstgeführter Stromrichter nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, 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. Selbstgeführter Stromrichter nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, 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. Selbstgeführter Stromrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass

- die Überbrückungsvorrichtung (5) einen Festkontakt (33) und einen Bewegkontakt (36) aufweist.

11. Selbstgeführter Stromrichter nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass

- der Bewegkontakt ein schiebebeweglicher Bewegkontakt (36) ist.

12. Selbstgeführter Stromrichter nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, 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. Selbstgeführter Stromrichter nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass

- die Anordnung einen Antrieb (56), insbesondere einen motorischen Antrieb (56), für den Bewegkontakt (36) aufweist.

14. Selbstgeführter Stromrichter nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, 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. Selbstgeführter Stromrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , 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. Selbstgeführter Stromrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass

- der Widerstand ein Hochspannungswiderstand (3) ist.

17. Selbstgeführter Stromrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass

- der Widerstand (3) eine Reihenschaltung von scheibenförmigen Widerstandselementen (10) aufweist.

18. Selbstgeführter Stromrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass

- die Anordnung eine Vorladeanordnung (1) zur Vorladung eines Energiespeichers (232) des selbstgeführten Stromrichters (204, 207) ist.

19. Hochspannungs-Gleichstrom-Energieübertragungseinrichtung (201) mit einem Stromrichter (204) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Claims

1. Self-commutated power converter (204) having an arrangement (1), which has an electrical resistor (3), which is arranged in a gas-tight housing (13), wherein

- a bypass apparatus (5) for bypassing the resistor (3) is arranged in the housing (13).

2. Self-commutated power converter according to Claim 1,
characterized in that

- the bypass apparatus (5) is electrically connected in parallel with the resistor (3).

3. Self-commutated power converter according to Claim 1 or 2,
characterized in that

- the housing (13) is a rotationally symmetrical housing, which can be connected to a further housing at a first end side (19) and at a second end side (22) respectively.

4. Self-commutated power converter according to one of the preceding claims,
characterized in that

- the resistor (3) is held by a first insulator (25), which electrically insulates the resistor (3) from the housing (13).

5. Self-commutated power converter according to one of the preceding claims,
characterized in that

- the resistor (3) is held by a second insulator (28), which electrically insulates the resistor (3) from the housing (13).

6. Self-commutated power converter according to Claim 4 or 5,
characterized in that

- the bypass apparatus (5) is held by the first insulator (25) and/or by the second insulator (28).

7. Self-commutated power converter according to one of Claims 4 to 6,
characterized in that

- the first insulator (25) is a first disc-shaped insulator, and/or

- the second insulator (28) is a second disc-shaped insulator.

8. Self-commutated power converter according to one of Claims 4 to 7,
characterized in that

- the first insulator (25) delimits the first end side (19) of the housing (13), and/or

- the second insulator (28) delimits the second end side (22) of the housing (13).

9. Self-commutated power converter according to one of Claims 4 to 8,
characterized in that

- a first connection (42) of the arrangement (1) passes through the first insulator (25), and/or

- a second connection (48) of the arrangement (1) passes through the second insulator (28).

10. Self-commutated power converter according to one of the preceding claims,
characterized in that

- the bypass apparatus (5) has a fixed contact (33) and a moving contact (36).

11. Self-commutated power converter according to Claim 10,
characterized in that

- the moving contact is a moving contact (36) that can move in a sliding manner.

12. Self-commutated power converter according to Claim 10 or 11,
characterized in that

- the resistor is a column-shaped resistor (3), and the moving contact (36) is displaceable on a track (50), which runs parallel to the resistor (3).

13. Self-commutated power converter according to one of Claims 10 to 12,
characterized in that

- the arrangement has a drive (56), in particular a motor drive (56), for the moving contact (36).

14. Self-commutated power converter according to Claim 13,
characterized in that

- the drive (56) is installed at earth potential, and

- the arrangement has an electrically insulating component (53) for transmitting a drive movement to the moving contact (36) .

15. Self-commutated power converter according to one of the preceding claims,
characterized in that

- the housing (13) delimits a gas chamber (16) for accommodating an electrically insulating gas, and

- the resistor (3) and the bypass apparatus (5) are arranged in the gas chamber (16).

16. Self-commutated power converter according to one of the preceding claims,
characterized in that

- the resistor is a high-voltage resistor (3).

17. Self-commutated power converter according to one of the preceding claims,
characterized in that

- the resistor (3) has a series circuit of disc-shaped resistor elements (10).

18. Self-commutated power converter according to one of the preceding claims,
characterized in that

- the arrangement is a precharging arrangement (1) for precharging an energy store (232) of the self-commutated power converter (204, 207).

19. High-voltage DC energy transmission device (201) having a power converter (204) according to one of the preceding claims.

Revendications

1. Convertisseur (204) à commutation autonome, comprenant un agencement (1), qui a une résistance (3) électrique disposée dans une enveloppe (13) étanche au gaz, dans lequel

- un système (5) de shuntage pour shunter la résistance (3) est disposé dans l'enveloppe (13).

2. Convertisseur à commutation autonome suivant la revendication 1,
caractérisé en ce que

- le système (5) de shuntage est monté électriquement en parallèle à la résistance (3).

3. Convertisseur à commutation autonome suivant la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que

- l'enveloppe (13) est une enveloppe de révolution, qui peut être reliée à un premier côté (19) frontal et à un deuxième côté (22) frontal, respectivement, à une autre enveloppe.

4. Convertisseur à commutation autonome suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que

- la résistance (3) est maintenue par un premier isolateur (25), qui isole électriquement la résistance (3) par rapport à l'enveloppe (13).

5. Convertisseur à commutation autonome suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que

- la résistance (3) est maintenue par un deuxième isolateur (28), qui isole électriquement la résistance (3) par rapport à l'enveloppe (13).

6. Convertisseur à commutation autonome suivant la revendication 4 ou 5,
caractérisé en ce que

- le système (5) de shuntage est maintenu par le premier isolateur (25) et/ou par le deuxième isolateur (28).

7. Convertisseur à commutation autonome suivant l'une des revendications 4 à 6,
caractérisé en ce que

- le premier isolateur (25) est un premier isolateur en forme de disque et/ou

- le deuxième isolateur (28) est un deuxième isolateur en forme de disque.

8. Convertisseur à commutation autonome suivant l'une des revendications 4 à 7,
caractérisé en ce que

- le premier isolateur (25) délimite le premier côté (19) frontal de l'enveloppe (13) et/ou

- le deuxième isolateur (28) délimite le deuxième côté (22) frontal de l'enveloppe (13).

9. Convertisseur à commutation autonome suivant l'une des revendications 4 à 8,
caractérisé en ce que

- une première borne (42) de l'agencement (1) traverse le premier isolateur (25) et/ou

- une deuxième borne (48) de l'agencement (1) traverse le deuxième isolateur (28).

10. Convertisseur à commutation autonome suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que

- le système (5) de shuntage a un contact (33) fixe et un contact (36) mobile.

11. Convertisseur à commutation autonome suivant la revendication 10,
caractérisé en ce que

- le contact mobile est un contact (36) mobile, mobile en coulissant.

12. Convertisseur à commutation autonome suivant la revendication 10 ou 11,
caractérisé en ce que

- la résistance est une résistance (3) en forme de colonne et le contact (36) mobile peut coulisser sur une voie (50), qui s'étend parallèlement à la résistance (3).

13. Convertisseur à commutation autonome suivant l'une des revendications 10 à 12,
caractérisé en ce que

- l'agencement a un entraînement (56), notamment un entraînement (56) à moteur, du contact (36) mobile.

14. Convertisseur à commutation autonome suivant la revendication 13,
caractérisé en ce que

- l'entraînement (56) est mis au potentiel de terre, et

- l'agencement a une pièce (53) isolante du point de vue électrique pour transmettre un mouvement d'entraînement au contact (36) mobile.

15. Convertisseur à commutation autonome suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que

- l'enveloppe (13) délimite un espace (16) pour du gaz de réception d'un gaz isolant du point de vue électrique, et

- la résistance (3) et le système (5) de shuntage sont disposés dans l'espace (16) pour du gaz.

16. Convertisseur à commutation autonome suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que

- la résistance est une résistance (3) de haute tension.

17. Convertisseur à commutation autonome suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que

- la résistance (3) a un circuit série d'éléments (10) résistants en forme de disque.

18. Convertisseur à commutation autonome suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que

- l'agencement est un agencement (1) de précharge pour précharger un accumulateur (232) d'énergie du convertisseur (204, 207) à commutation autonome.

19. Dispositif (201) de transport d'énergie de haute tension à courant continu, ayant un convertisseur (204) suivant l'une des revendications précédentes.

Zeichnung