本公开内容涉及一种阀单元(100)，其包括封壳(130)、多个基元(120)和高压(HV)防护组件(140)。封壳沿轴向方向(112)延伸，且包括固体绝缘材料。封壳至少部分地填充有绝缘气体(115)。多个基元在封壳内布置为叠层。叠层包括多个电容器防护元件(122)，其中叠层的两个相继的基元由电容器防护元件分开。HV防护组件设置在封壳与叠层之间。HV防护组件包括至少一个HV防护电极(142)，其至少部分地插入封壳中，且与电容器防护元件中的至少一个进行电接触。阀单元可形成高压直流转换器站点中的转换器的一部分。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由固体材料和气体绝缘的HVDC功率转换器的阀单元
本公开内容大体上涉及高压功率转换器领域，且关于此类高压功率转换器的阀单元中的电绝缘。本公开内容具体涉及阀单元，其中绝缘借助于气体和绝缘固体材料来获得。本公开内容的阀单元可适用于例如离岸平台。
技术介绍
高压直流(HVDC)转换器站点是适于将高压直流(DC)转换成交流(AC)或反过来的一类站点。HVDC转换器站点可包括多个元件如转换器自身(或串联或并联连接的多个转换器)、交流开关装置、变压器、电容器、滤波器、直流开关装置和其它辅助元件。电子转换器可归类为例如使用晶闸管作为开关的线路整流转换器，或者使用晶体管如绝缘栅极双极晶体管(IGBT)作为开关(例如，切换装置)的电压源转换器。多个固态半导体装置如晶闸管或IGBT可由电容器包绕且连接在一起，例如，串联，以形成HVDC转化器的构造块或阀单元。HVDC转换器站点的构造和设计中的挑战在于HVDC转换器站点的不同部分的电绝缘，因为HVDC转换器站点的各种部分之间的距离增大改善绝缘，但同时导致HVDC转换器站点具有较大的尺寸。这可引起例如关于特别是离岸应用的安装、运输和成本的许多困难。对于至少此类应用，大体上需要更紧凑的解决方案。
技术实现思路
本公开内容的至少一些实施例的目的完全或部分地克服了现有技术的系统的以上缺点，且提供了现有技术的更紧凑的备选方案。该目的和其它目的借助于所附独立权利要求中限定的阀单元和方法来达成。其它实施例由从属权利要求限定。根据第一总体方面，提供了一种包括封壳、多个基元和高压(HV)防护组件的阀单元。封壳沿轴向方向延伸，且包括固体绝缘材料。封壳至少部分地填充有绝缘气体。多个基元在封壳内布置为叠层。叠层包括多个电容器防护元件，其中叠层的两个相继的基元由电容器防护元件分开。HV防护组件设置在封壳与叠层之间。HV防护组件包括至少一个HV防护电极，其至少部分地插入封壳中，且与电容器防护元件中的至少一个进行电接触。在上文限定的阀单元中，电绝缘借助于气体和固体绝缘材料来获得。基元组与地极(即，封壳(其可涂布有导电层或可为金属容器)的外表面)之间的绝缘通过封壳的固体绝缘材料获得，同时基元之间的绝缘经由封壳中包围的气体获得。在阀单元的操作下，基元组的HV电容器防护件呈现出相对于地极的高电势。就上文所述的阀单元而言，HV电容器防护元件与插入绝缘封壳中的HV电极之间的接触防止气体中的局部放电，因为固体绝缘物经历HV电容器防护件对地极的高电压。封壳的绝缘固体材料可呈现出与气体相比的高绝缘强度，这是以上实施例中限定的阀单元的设计所利用的性质。就上文限定的阀单元而言，提供了更紧凑的解决方案，因为阀单元中的绝缘至少部分依靠固体绝缘材料。在此阀单元中，基元与封壳之间的电压施加到绝缘固体材料上，绝缘固体材料可具有高于例如用于绝缘的空气或其它流体冷却介质的电击穿属性。因此，沿径向方向(即，沿横向于(如，垂直于)封壳的轴向方向的方向)的绝缘所需的距离减小。将认识到的是，封壳可由固体绝缘材料制成，但也可在其外表面上涂布有导电层或插入金属容器内，以进行接地。基元叠层可包括一定数目的基元和HV电容器防护件(或HV电晕防护件)。基元叠层沿轴向方向(封壳沿该轴向方向延伸)布置，使得沿轴向方向限定一定数目的位置，且基元布置在这些位置处。根据实施例，HV防护组件可包括多个HV防护电极，各个电极均与叠层的电容器防护元件进行电接触。本实施例限定了第一构造，其中多个HV防护电极(或元件)沿轴向方向布置。例如，在基元布置在其中的圆柱形封壳的情况中，一系列碟形HV防护电极可沿圆柱的轴向方向布置，使得HV防护电极(或元件)接触叠层的HV电容器防护元件。在本实施例中，HV防护电极可具有环面形式。根据实施例，HV防护组件可包括导电部件，其沿轴向方向延伸，且至少部分地插入封壳中。导电部件可与至少一个HV防护电极接触。本实施例限定了第二构造，其中替代多个HV防护电极，导电部件沿轴向方向布置。HV防护部件与一个HV电容器防护元件之间的接触可借助于HV防护件连接器建立。在该实施例中，就传导部件作为插入封壳的绝缘固体材料内的防护件的布置而言，HV防护电极的数目减少。在特定实施例中，HV防护部件可铸造在封壳的绝缘材料中。此外，HV防护部件可具有符合封壳的内壁形状的形状。在特定实例中，HV防护部件可具有圆柱形。尽管导电部件可经由一定数目的HV防护电极与HV基元(或电容器防护元件)接触，但根据实施例，HV防护组件可包括设置在传导部件与一个HV电容器防护元件之间的单个HV防护件连接器。具体而言，单个HV防护件连接器可与位于叠层内的中心位置中的HV电容器防护元件接触。此外，HV防护组件可包括导电部件和在其边缘(末梢)处的仅两个HV防护电极。以此方式，边缘附近的固体材料中的局部场增强可改善。换言之，传导部件可从位于叠层的一端处的第一防护元件(或电极)延伸至位于叠层的另一端(相对侧)处的第二防护元件(或电极)。封壳的厚度可甚至进一步改善，尤其是在两个相对地布置的电极之间的区域中。根据实施例，至少一个HV防护电极可完全嵌入或插入封壳的绝缘材料中。具体而言，HV防护电极可铸造在固体绝缘材料中，其中接触区域在封壳的内表面(或内壁)上。HV防护电极也可称为HV插入电极。根据实施例，封壳的固体材料可为聚合物。更具体而言，封壳的固体绝缘材料可包括环氧树脂或热塑性材料。根据实施例，绝缘气体可为六氟化硫(SF6)、氮(N2)、空气和干空气。将认识到的是，气体可为不同气体的混合物，如，SF6和N2的混合物。此外，气体可在压力下，使得其可在下文中称为压缩气体。将认识到的是，本公开内容不限于此气体，且可构想出其它绝缘气体。根据实例，封壳可由环氧树脂制成，且气体可为SF6。然而，将认识到的是，SF6和环氧树脂的组合仅为实例，且其它气体和其它固体材料也可用于绝缘。根据实施例，叠层中的基元可包括电容器元件和至少一个半导体构件(例如，包括晶闸管或IGBT)。在更具体的实施例中，基元为碟型基元，具有半导体构件布置在其内的碟形电容器元件。根据实施例，至少一个基元、一组基元或叠层可分离地布置，使得其可从封壳移除。就本实施例而言，有可能更换基元、一组基元或甚至基元的整个叠层来用于修理、更新或改变基元位置。根据实施例，阀单元还可包括覆盖封壳的一端的至少一个盖。盖可包括沿封壳的外壁延伸的一部分。盖可包括绝缘材料。就本实施例而言，提出了封壳(也在线缆末端处)的端部处的(气体)空隙的要求，且有可能进一步减小阀单元的大小，特别是沿轴向方向。根据实施例，阀单元还可包括封壳的一端处的插入线缆末端，用于汇流排的连接。在圆柱状封壳(或容器)的情况中，第一插入线缆末端可布置在圆柱状封壳的第一基部处，且第二插入线缆末端可布置在与第一基部相对的圆柱状封壳的第二基部处。根据一些实施例，提供了高压直流(HVDC)转换器或HVDC转换器站点，其包括如前述实施例中任一项中限定的阀单元。具体而言，提供了包括至少两个如前述实施例中任一项限定的阀单元的HVDC转换器。阀单元的不同布置是可能的。根据实施例，至少两个阀单元可同轴地布置。尽管HVDC转换器沿轴向方向延伸更多，该实施例提供了沿径向方向的更紧凑的解决方案。根据实施例中，包括绝缘材料的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阀单元(100,200)，包括：沿轴向方向(112,212)延伸的封壳(130,230)，其中所述封壳包括固体绝缘材料，且至少部分地填充有绝缘气体(115)；在所述封壳内布置为叠层的多个基元(120)，其中所述叠层包括多个电容器防护元件(122)，所述叠层中的两个相继的基元由电容器防护元件分开；以及设置在所述封壳与所述叠层之间的高压(HV)防护组件(140,240)，其中所述HV防护组件包括至少部分地插入所述封壳中且与所述电容器防护元件中的至少一个进行电接触的至少一个HV防护电极(142,248)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种阀单元(100,200)，包括：沿轴向方向(112,212)延伸的封壳(130,230)，其中所述封壳包括固体绝缘材料，且至少部分地填充有绝缘气体(115)；在所述封壳内布置为叠层的多个基元(120)，其中所述叠层包括多个电容器防护元件(122)，所述叠层中的两个相继的基元由电容器防护元件分开；以及设置在所述封壳与所述叠层之间的高压(HV)防护组件(140,240)，其中所述HV防护组件包括至少部分地插入所述封壳中且与所述电容器防护元件中的至少一个进行电接触的至少一个HV防护电极(142,248)。2.根据权利要求1所述的阀单元，其特征在于，所述HV防护组件包括多个HV防护电极，各个电极均与所述叠层的电容器防护元件进行电接触。3.根据前述权利要求中任一项所述的阀单元，其特征在于，所述HV防护组件包括沿所述轴向方向延伸且至少部分地插入所述封壳中的导电部件(244)，所述导电部件与所述至少一个HV防护电极(248,246)接触。4.根据权利要求3所述的阀单元，其特征在于，所述HV防护组件包括设置在所述导电部件与所述叠层的一个电容器防护元件之间的单个HV防护件连接器(242)。5.根据权利要求4所述的阀单元，其特征在于，所述单个HV防护件连接器与位于所述叠层内的中心位置中的电容器防护元件(122')接触。6.根据前述权利要求中任一项所述的阀单元，其特征在于，所述至少一个HV防护电极完全嵌入所述封壳的绝缘材料中。7.根据前述权利要求中任一项所述的阀单元，其特征在于，所述封壳的固体材料为聚合物。8.根据前述权利要求中任一项所述的阀单元，其特征在于，所述绝缘气体为六氟化硫(SF6)、氮(N2)、空气和干空气中的至少一个。9.根据前...
【专利技术属性】
技术研发人员：明黎，E佩斯森，陈楠，M海特廷恩，C特恩克维斯特，O赫乔特斯塔姆，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH
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