模块化电压源换流器机架以及绝缘设备制造技术

本实用新型专利技术涉及模块化电压源换流器机架以及绝缘设备。一种模块化电压源换流器机架，该模块化电压源换流器包含一个或多个换流器模块，机架（13）包括用于容纳一个或多个换流器模块（121…12n）的壳体（15），绝缘设备（10）包括：第一导电层（16），其包括用于连接到包容所述机架（13）的外壳（14）的第一连接装置（19）；第二导电层（17），其包含用于连接到所述一个或多个换流器模块（121…12n）中的一个换流器模块（121）的第二连接装置（20）；以及绝缘层（18），所述绝缘层（18）将第一导电层（16）与第二导电层（17）分隔。本实用新型专利技术还涉及绝缘设备（10）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化电压源换流器机架以及绝缘设备
本技术一般涉及电压源换流器领域，并且特别是涉及换流器机架，及其绝缘和保护。
技术介绍
电压源换流器(VSC)，也称为STATCOM，是现今用于增强电网的电能质量以及用于保证在集成随机发电(即，风能、太阳能)的情况下遵守并网标准的一种有价值解决方案。降低系统成本的需求驱动着技术朝向标准的解决方案，并且参照图1，多电平换流器I常常由标准换流器模块2i，”.2η(也表示换流器单元、换流器链或阀)的串联/并联连接来建造。这些标准的换流器模块2” -。^皮堆叠在机械机架3中。多电平换流器I通常连接到中/高压，并且换流器相位需要充分地与壳体4绝缘，例如，壳体4可以是容器，多电平换流器I被放置在该容器内。这种绝缘借助于绝缘体以及至壳体的壁、地板以及天花板足够的空气距离来实现，如在图中由双箭头所指示的。 因此，对于电气绝缘来说，必须保证机架和壳体之间有足够的空气距离，当电压源换流器I直接连接到配电和传输电压电平时，这限制了解决方案的紧密度并严重影响了系统的成本。空气绝缘距离限制了可被安装在标准容器中的机架的尺寸和数量，导致用于承载电压源换流器所需容器数量的增加。 US 3，805，140公开了一种解决方案，其中绝缘挡板被紧固在包含AC-DC换流器的金属容器的内壁。将这种绝缘挡板布置在容器壁上可能是麻烦的并且为整个容器制造这种绝缘挡板既成本高又困难。 除了上述对壳体定尺寸以便提供足够的空气距离，以及用绝缘材料对壳体加内衬的解决方案外，使用绝缘油或真空绝缘的解决方案也是已知的。 上述已知的解决方案遭受一个或多个缺点，诸如较高材料、生产以及安装成本，需要占用较大面积，对环境构成危害。此外，高维护成本较高，特别是对于油或气体绝缘结构，并且用于保证密封所有部件的机械成本非常高。
技术实现思路
鉴于上述，本技术的目的是提供模块化电压源换流器机架以及绝缘设备。本技术的提供了用于换流器模块装配的成本高效和紧凑的绝缘装置。 所述目的是根据本技术的第一方面，通过一种模块化电压源换流器的机架来实现的，该模块化电压源换流器包含一个或多个换流器模块。所述机架包含用于容纳所述一个或多个换流器模块的壳体；以及绝缘设备，其包含:第一导电层，所述第一导电层包含用于连接到包含所述机架的外壳的第一连接装置，第二导电层，所述第二导电层包含用于连接到所述一个或多个换流器模块中的一个换流器模块的第二连接装置，以及绝缘层，所述绝缘层将所述第一导电层与所述第二导电层分隔。 本技术提供了用于模块化换流器系统的紧凑绝缘解决方案，使得能够减少用于承载所述换流器模块的外壳的尺寸和数量。从而，本技术还能够减少系统成本。所述外壳减少的尺寸要求能够通过为应用引入另外的换流器模块来利用，其中这种需求可以出现。 更进一步地，本技术的解决方案可以被标准化并且适合于大批量生产，还允许低成本的紧凑系统。本技术的机架需要的低覆盖区以及绝缘设备致使它们例如特别适用于海上风力发电平台。 所述目的是根据本技术的第二方面，通过一种用于机架的绝缘设备来取得的，所述机架容纳包含一个或多个换流器模块的模块化电压源换流器。所述绝缘设备包含第一导电层，所述第一导电层包含用于连接到包含所述机架的外壳的第一连接装置。所述绝缘设备还包含第二导电层，所述第二导电层包含用于连接到所述一个或多个换流器模块中的一个换流器模块的第二连接装置。所述绝缘设备还包含绝缘层，所述绝缘层将所述第一导电层与所述第二导电层分隔。取得的对应于上述的特征也用于本技术的这个方面。 根据阅读以下描述和附图，本技术的进一步特征和优点将变得清楚。 【附图说明】 图1图示现有技术的换流器机架。 图2图示根据本技术的换流器机架和绝缘设备。 图3图示图2的细节。 图4图示三角连接的电压源换流器的技术。 图5图示借助于本技术所获得的优点。 【具体实施方式】 在以下描述中，为了解释而非限制的目的，阐述了特定细节，诸如特定架构、接口、技术等，以便提供对本技术的完全理解。然而，对于本领域的技术人员来说，本技术可以以不背离这些特定细节的其它实施例来实践是显而易见的。在其它示例中，省略了众所周知的设备、电路、以及方法的详细描述，以便不用不必要的细节使本技术的描述不清楚。在整个说明书中，相同的附图标记指示同样的元件。 参照图2，示出了根据本技术的实施例的机械机架13，也表示换流器机架。机架13旨在针对模块化电压源换流器11，并且可包含将被描述的具有适应性的标准机械换流器机架。模块化电压源换流器11包含一个或多个换流器模块U1,…，12n(因此模块化)。 作为示例，电压源换流器11可以被适配为在33kV电压的连接处使用，然后，电压源换流器11例如可包含80个换流器模块。因此，电压源换流器11的每一相可需要数个机架13以用于包含特定电压电平所需的换流器模块(也见图4)。 机架13包含用于容纳一个或多个换流器模块12”…，12n的壳体15。壳体15例如可以是由金属或塑料组成。壳体15包含用于接纳换流器模块的装置，例如组装件或装配件，借助于这些装置被插入到机架壳体15的换流器模块被紧固在机架壳体上。然后，换流器模块通过布线彼此互相连接，因此共同提供期望的电压电平。 机架13还包含绝缘设备10，该绝缘设备10包含第一导电层16和第二导电层17。导电层16、17通过电气绝缘层18分隔。绝缘设备10在图3中详细图示。 第一导电层16包含第一连接装置19，适用于例如连接到包含机架13的外壳14。通常，机架13 (或许多机架)被包含在标准尺寸的容器内，并且外壳14可包含这种容器。作为另一个示例，外壳14可以是具有内部金属结构(即，限制电磁发射)的混凝土壳体。第一导电层16应当包含用于连接到这种外壳的连接装置19，该外壳通常接地。替代地，第一导电层16可以连接到某些其它地电势。第一连接构件19可包含焊接接点，即第一导电层16通过焊接连接到外壳14。另一个示例包含通过机械压力应用的可去除电气端子，并且借助于可去除电气端子第一连接装置19连接到外壳14。又一个示例包含螺栓和/或螺钉。 第二导电层17包含第二连接装置20，其用于连接到一个或多个换流器模块121；…，12n中的一个换流器模块12 !O第二连接装置20通常在将减少绝缘距离的方向上连接到具有最高电势(例如相对于地电势)的有源部分，即在图示的情况下，垂直于外壳14的天花板，并且垂直于外壳14的地板。第二连接装置20可以与第一连接装置相同，例如包含电气端子、焊接连接、螺栓或螺钉。 绝缘层18被布置在第一导电层16和第二导电层17之间，并且因此使第一导电层16与第二导电层17分隔。绝缘层18可包含固体绝缘材料，优选具有高介电常数，诸如塑料或橡胶。 在一个实施例中，对绝缘层18定尺寸，以便为绝缘设备10提供电容保护模块化电压源换流器11抵抗快速瞬态涌入电流。即，可设计绝缘层18的尺寸，以便为绝缘设备10提供适用于其预期用途的电容。然后，绝缘设备10作用为沿电压源换流器11的分布式额外并联电容的功能。可另外地或替代地选择绝缘层18的材料，以便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化电压源换流器(11)的机架(13)，所述模块化电压源换流器(11)包括一个或多个换流器模块(121…12n)，其特征在于，所述机架(13)包括：‑壳体(15)，用于容纳所述一个或多个换流器模块(121…12n)，以及‑绝缘设备(10)，所述绝缘设备(10)包括：‑第一导电层(16)，包括用于连接到包容所述机架(13)的外壳(14)的第一连接装置(19)，‑第二导电层(17)，包括用于连接到所述一个或多个换流器模块(121…12n)中的一个换流器模块(121)的第二连接装置(20)，以及‑绝缘层(18)，所述绝缘层将所述第一导电层(16)与所述第二导电层(17)分隔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种模块化电压源换流器(11)的机架(13)，所述模块化电压源换流器(11)包括一个或多个换流器模块(12^..12η)，其特征在于，所述机架(13)包括: -壳体(15)，用于容纳所述一个或多个换流器模块(12^.12η)，以及 -绝缘设备(10)，所述绝缘设备(10)包括: -第一导电层(16)，包括用于连接到包容所述机架(13)的外壳(14)的第一连接装置(19)， -第二导电层(17)，包括用于连接到所述一个或多个换流器模块(12Γ..12η)中的一个换流器模块(U1)的第二连接装置(20)，以及 -绝缘层(18)，所述绝缘层将所述第一导电层(16)与所述第二导电层(17)分隔。2.根据权利要求1所述的模块化电压源换流器(11)的机架(13)，其特征在于，所述第一导电层(16)、所述第二导电层(17)以及所述绝缘层(18)相互连接，使得消除它们之间的任何空气。3.根据权利要求1或2所述的模块化电压源换流器(11)的机架(13)，其特征在于，所述第一导电层(16)、所述第二导电层(17)以及所述绝缘层(18)中的每一层都没有空气。4.根据前述权利要求1或2所述的模块化电压源换流器(11)的机架(13)，其特征在于，使所述第一导电层(16)、所述第二导电层(17)以及所述绝缘层(18)的成形为使得均匀地分布电场。5.根据权利要求4所述的机架模块化电压源换流器(11)的机架(13)，其特征在于，所述第二导电层(17)和所述绝缘层(18)包括平滑的边缘。6.根据前述权利要求1或2所述的模块化电压源换流器(11)的机架(13)，其特征在于，所述绝缘层(18)包含具有高介电常数的固体绝缘材料。7.根据前述权利要求1或2所述的模块化电压源换流器(11)的机架(13)，其特征在于，对所述绝缘层(18)定尺寸，使得为所述绝缘设备(10)提供电容用于保护所述模块化电压源换流器(11)抵抗快速瞬态涌入电流。8.根据前述权利要求1或2所述的模块化电压源换流器(11)的机架(13)，其特征在于，选择所述绝缘层(18)的材料，使得为所述绝缘设备(10)提供电容用于保护所述模块化电压源换流器(11)抵抗快速瞬态涌入电流。9.根据前述权利要求1或2所述的模块化电压源换流器(11)的机架(13)，其特征在于，所述第一连接装置(19)和所述第二连接装置(20)包含焊接连接或可去除端子。10.根据前述权利要求1或2所述的模块化电压源换流器(11)的机架(13)，其特征在于，所述第一连接装置(19)连接到地电势，并且所述第二连接装置(20)连接到具有最高电势的所述模块化...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·蒙吉，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：新型
国别省市：瑞士;CH