Статический преобразователь

 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в статических преобразователях для высоковольтной передачи постоянного тока, способных выдерживать механические .нагрузки, связанные с землетрясениями и в случае установки их на судах. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение прочности. С этой целью статический преобразователь, содержащий по крайней мере один вентильный блок, выпол 25 ненный из множества последовательно соединенных вентилей 2,5, изолирующие элементы и несущую конструкцию, снабжен подвесным средством, при по мощи которого вентильный блок подвешен к несущей конструкции. Подвесное средство содержит указанные изолирующие элементы, выполненные в виде изолятора 10, и упругое средство, обеспечивающее относительное перемещение вентильного блока и несущей конструкции в вертикальном направлении. В качестве упругого средства может быть использован демпфер. Несущая конструкция выполнена в виде перекладины 7, которая крепится к стойкам 11.1 и 11.2, верхние концы которых соединены траверсой 13, Для подвешивания вентильного блока на верхнем конце вентиля предусмотрена рама, которая имеет одинаковые размеры с вентилем в поперечном сечении, и крепежное ушко 31, неподвижно прикрепленное к - раме. 7 з.п.ф-лы, 16 ил. 7 )3 (У) ел « ы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 H 01 L 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3,>n, »

«д»

/ й@»;ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2899197/24-07 (22) 27.03.80 (31) 7902706-6 (32) 27.03.79 (33) SE (46) 23.06.88. Бюл. У 23 (71) АСЕА АБ (SE) (72) Карл Эрик Олссон (SE) (53) 621. 314. 632 (088. 8) (56) ASEA T I 0NI NG, 1975, ARGANG 67, НЮТЕ 4. (54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических преобразователях для высоковольтной передачи постоянного тока, способных выдерживать механические.нагрузки, связанные с землетрясениями и в случае установки их на судах. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение прочности. С этой целью статический преобразователь, содержащий по. крайней мере один вентильный блок, выпол„„SU „„1405711 А 3 ненный из множества последовательно соединенных вентилей 2,5, изолирующиЕ элементы и несущую конструкцию, снабжен подвесным средством, при помощи которого вентильный блок подвешен к несущей конструкции. Подвесное средство содержит указанные изолирующие элементы, выполненные в виде изо-.

j лятора 10, и упругое средство, обеспечивающее относительное перемещение вентильного блока и несущей конструкции в вертикальном направлении, В качестве упругого средства может быть использован демпфер, Несущая конструкция выполнена в виде перекладины 7, которая крепится к стойкам 11.1 и

11.2, верхние концы которых соединены траверсой 13. Для подвешивания вентильного блока на верхнем конце вентиля предусмотрена рама, которая имеет одинаковые размеры с вентилем в поперечном сечении, и крепежное ушко 31, неподвижно прикрепленное к раме. 7 з.п.ф-лы, 16 ил.

1405711

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических преобразователях для высоковольтной передачи постоянного

;.тока, способных выдерживать механи5 ческие нагрузки, связанные с земле трясениями, и в случае установки их на судах.

Целью изобретения является упроще- 10 ние конструкции и повышение прочности.

На фиг. 1 и 2 представлен вариант выполнения предлагаемого преобразователя; на фиг. 3 — электрическая схема 15 включения преобразователя; на фиг. 4— конструкция вентиля, включеиного в преобразователь; на фиг. 5 — сечение

А-А на фиг. 4; на фиг. 6 и 7 — схема включения в вентильный блок устройства для демпфирования колебательных движений; на фиг. 8 — схема включений между вентильными блоками при жестком креплении вентильных блоков друг к другу; на фиг.- 9 — схема подсоедине- 25 ния демпферов; на фиг. 10 и ll — второй вариант выполнения предлагаемого преобразователя, на фиг. 12-14— подвесное устройство; на фиг. 15-16— выполнение вентильных блоков преобра- 30 зователя по второму варианту.

Преобразователь содержит шесть вентилей 1-6, которые соединены по два (вентили l и 4; 3 и 6; 5 и 2) и образуют три вентильных блока преобразо вателя, Каждый вентильный блок обра35 эует вертикальную стойку с вентилями в блоке, расположенными один выше другого. Весь вентильный блок крепится к перекладине 7 с помощью подвесных изоляторов 8.1, 9 и 10. Перекладина крепится к стойкам ll,l, 11.2 и 12, верхние концы которых соединены вместе траверсами 13 и 14.

Расположенный ниже вентиль каждого блока крепится к вентилю, расположенному выше. Таким образом, вентили подвергаются только напряжениям на растяжение, что обеспечивает простоту и . экономичность конструкции вентиля.

Верхние концы вентильных блоков

50 имеют контактные точки 15.1, 15.2, 16.I и 16.2, которые подключаются посредством соединительных линий 15 и 16. Нижние концы блоков также. имеют контактные точки 17.1, 17.2, 18.1 и 18.2, аналогично соединенные вместе линиями 17 и 18. Верхний конец вентиля 5 имеет точку 19.1 включения, в которой крепится линия 19 и которая составляет одну из клемм постоянного

1 тока преобразователя. Нижний конец вентиля 2 имеет также контактную точку 20.1, к которой крепится линия

20 и которая представляет собой вторую клемму постоянного тока преобразователя.

Трансформатор 21 имеет три фазных выхода, которые соединяются линиями с тремя контактами 22-24 (соединительными точками) переменного тока преобразователя. Соединитель 25 трансформатора подключен к контакту

24 через линию 26 (фиг. 2}, Для подавления колебательных движений вентильных блоков между их нижними концами уст«новлены демпфирующие элементы 27 и 28, например гидравлический демпфер, Преобразователь (фиг. 1) представляет собой трехфазный тиристорный мост, в котором вентили I 6 образуют шесть ветвей моста.

Трансформатор 21 преобразователя имеет контакты Н, S и Т для подключения к сети трехфазного переменного тока или другим источникам переменного тока, вывод (конец цепи) трансформатора имеет три клеммы, -которые подсоединены к контактам 22-24 переменного тока моста,, Верхняя клемма постоянного тока моста предназначена для подсоединения относительно электрода земли через линию 19, и нижние концы вентильных блоков, таким образом, имеют более низкое напряжение относительно земли.. Следовательно, подвесным изоляторам 8.1, 9 и )0 следует только соблюдать размерность для низкого напряжения, и по возможности они могут быть полностью устранены, Нижняя клемма постоянного тока моста имеет высокое напряжение относительно земли и предназначена для подключения через линию 20 к кабелю постоянного тока или проводнику. Поскольку нижние концы блоков крепятся (подвешены) свободно, нет необходимости в соблюдении любым из изоляторов размерности для указанного высокого напряжения, необходимо только учитывать то, что расстояние между нижними концами блоков и окружазщими предметами при относиI тельном потенциале каркаса фундамента

29 достаточно велико.

14057 з

Фундамент 29 может быть грунтовым, особого вида или в случае морского оборудования палубой корабля.

Для подвешивания вентильного блока . (фиг. 4 и 5) на верхнем конце вентиля предусмотрены рама или плита 30, ко" торая имеет одинаковые размеры с вен" тилем в поперечном сечении, и крепеж, ное ушко 31., неподвижно прикрепленное 0 к раме. К раме 30 своими верхними концами неподвижно прикреплены восемь вертикальных перегородок 32-39. Перегородки выполнены из электропроводящего материала, например пластинок стек-15 ловолокна. Нижние концы 40-43 перегородок выполнены с фиксирующими элементами для крепления соответствующих восьми перекладин вентиля (четыре из них — перекладины 44-47 изображены

20 на фиг. 4, расположение других четырех соответствует расположению перегородок

32-35, представленных на фиг. 5).

Между перегородками 34 и 36 неподвижно установлены одна или более про- 25 кладок 48, а между перегородками 35 и 37 находятся прокладки 49.

Вентиль 1 содержит двенадцать тиристорных модулей (на фиг. 4 и 5 показаны модули 50-54) . Каждый модуль представляет механически самоподдерживающийся узел и включает, например, четыре последовательно соединенных тиристора с вспомогательными блоками (схемы управления и индикации, делители напряжения и т.п.). Модули расположены по два (например, модули

53 и 54) на одинаковом уровне и противоположных сторонах вентиля. Модули выступают на вертикальные перего40 родки и прикрепляются к ним, например, с помощью болтов. Таким образом, модули поддерживаются вертикальными перегородками 32-39 и одновременно делают всю конструкцию вентиля жест45 кой.

Как видно из фиг 5, два модуля, расположенные на одинаковом- уровне, присоединены с левой стороны относительно проводника 55 тока. Модуль 54 присоединен с правой стороны проводника 56 к модулю, расположенному ниже модуля 53. Последний соединен с правой стороны проводником 57 с модулем, расположенным выше модуля 54. Таким образом, ток проходит через вентильный блок по спирали от наиболее низко расположенного модуля вентильного блока к его самому верхнему модулю.

Вентиль 4 выполнен так же, как и вентиль l т.е. он имеет восемь вертикальных перегородок (перекладин), четыре из которых (перекладинъ| 44-47) . изготовлены, например, из слоистого стекловолокна и которые поддерживают двенадцать тиристорных модулей (на фиг. 4 показаны модули 58-61) . Верхние концы перегородок выполнены как фиксирующие элементы 62 и 63 для непосредственного крепления соответствующих перегородок (перекладин) вентиля l. Рама, аналогичная раме 30, не обязательна.

Таким образом, вентильный блок выполнен из двух секций, расположенных одна над другой, причем каждая секция состоит из одного вентиля.

Деление блока на одну или более секций можно выполнять различными способами, например каждая секция может состоять из одного или более вентилей.

Каждый вентиль или секция могут быть снабжены устройством (не показанс ), например, контроля или индикации, причем указанное устройство является общим к нескольким модулям, Каждый вентильный блок подвешен (прикреплен) таким образом, что он может свободно колебаться (при небольших колебательных движениях).

Однако вентильный блок снабжен демпфирующими элементами для гашения колебательных движений относительно других вентильных блоков (фиг. 1) или относительно фундамента. Для подавления колебаний относительно фундамента демпферы 64 и 65, например, гидравлического типа (фиг. 6) могут быть установлены так, чтобы соединять фундамент 29 и вентильный блок 1,4 через гирлянду изоляторов 66 и 67, на нижнем конце вентильного блока.

Для гашения колебательных движений (фиг. 7) вентильный блок крепится . из ярма 68, прикрепленного к перекладине 7. Два амортизатора 69 и 70 прикреплены к ярму 68, их элементы могут быть пневматического и/или гидравлического типа, возможно в комбинации с механическими пружинами. Вентильный блок крепится из амортизаторов 69 и

70 через подвесные изоляторы 8.1 и

8.2, которые крепятся жестко к ушкам

31.1 и 31.2.

В результате осуществляется гашение колебательчых движений с одновре140571 менным возникновением упругости вертикальных воздействий (усилий) и гашением колебательных движений. Устройство (фиг. 6 и 7) подавляет коле, бательные движения только в одной плоскости, но его можно сдваивать так, чтобы осуществлять подавление каждого движения независимо от его

1 ,направления.

1Î (Чтобы не допустить свободного ко лебания каждого вентильного блока, вентильные блоки можно подсоединять один к другому (фиг. 8) таким образом, чта они выступают в виде жесткой конструкции. Указанное достигается при соединении трех вентильных блоков, например, нижними концами при помощи стержней 71 и 72. Стержни могут представлять собой соединительные проводники между вентильными блоками (линии 17 и 18 на фиг. 1). В качестве, одного из вариантов дополнительно к стержням 71 и 72 можно устанавливать особые соединительные про-! водники 17 и 18 (представлены пунк! тирнай линией .на фиг. 8).

Демпфирующие элементы 27 и 28,,1 установленные между блоками (фиг, 1) могут одновременно быть выполнены как контакты между блоками. Вентиль-. ные блоки могут соединяться посредством металлических стержней 73 и 74 и демпфера 75, которые образуют электрический контакт между блоками.

Если путь, по которому проходит ток через демпфер, прерван (перегорожен) слоем из непроводящего материала, демпфер можно замкнуть при помощи линии 76, Вентили блоков в основном подвергаются только напряжениям на разрыв

Вентили можно крепить (натягивать) при помощи сквозных вертикальных перегородок из слоистого стекловолокна или подобных, которые относительно не восприимчивы к изгибанию, вращению (качанию} н другим деформациям. Таким образом, подвешенный вентильный блок образует прочную и в некоторой степе- 80 ни жесткую конструкцию, которая придает блоку очень высокую сопротивляемость воздействияМ на него, вызванньж колебаниями элемента (точки), к которому крепится блок или фундамент преобразователя.

Амортизаторы и упругие элементы для (подвешивания) крепления вентильных блоков приводят к значительному

6 снижению механических напряжений на блок. При выполнении элементов с достаточно высокой степенью жесткости и подходящей амортизацией можно значительно уменьшить колебания вентильного блока, вызванные колебаниями фундамента преобразователя, Тяжелые, громоздкие и дорогостоящие опорные изоляторы, используемые в известных конструкциях вентильных блоков, полностью отсутствуют в предла гаемом преобразователе.

В известных конструкциях вентильных блоков обычно необходимо, чтобы каждый вентиль содержал нижнюю раму и опорные изоляторы, установленные на этой раме и поддерживающие верхнюю раму, Между верхней и нижней рамами установлены опорные элементы для выпрямителей. Каждый вентиль своей нижней рамой находится на верхней раме вентиля,, расположенного ниже его.

Рамы двух вентилей, лежащие друг против друга, можно заменить общей ра мой.

Указанные рамы почти полностью отсутствуют в предлагаемом преобразователе. Только на верхнем конце самого высокого вентиля каждого вентильного блока необходимо устанавливать раму 30 (фиг. 4).

Двенадцатиимпульсный преобразователь .(фиг. 10 и 11) установлен в здании 77 и имеет три четырехсекционных вентиля. Первый четырехсекционный вентиль состоит из четырех последовательно соединенных вентилей 78-81 постоянного тока, второй четырехсекционный вентиль — из вентилей 82-85, а третий — из вентилей 86-89. Вентили крепятся с помощью изолирующих стержней, изготовленных из стекловалокнистого армированного пластика, и поддерживаются горизонтальными перегородками 90-93 в крыше здания. Вентили

86-89 крепятся на восьми изолирующих стержнях (на фиг. 10 и 1) показаны только пять из них — стержни 94-98), которые жестко прикреплены к металлической плите 99. Плита подвешивается из амортизаторов и эластичных элементов 100-107. Указанные элементы поддерживаются поперечно расположенными перегородками 108-111, установленными между перегородками 92 н 93. Два с других четырехсекционных вентиля прикрепляются аналогично.

1405711

Верхние и нижние концы четырехсекционных вентилей и их середина подключены один к другому линиями

112-117. Таким образом вентили 78, 79, 82, 83, 86 и 87 образуют верхний трехфазный мост, а вентили 80, 81, 84, 85, 88 и 69 — нижний мост, причем два моста подсоединяются последовательно на концах постоянного тока.

Верхний конец четырехсекционного вентиля подсоединен к линии 11 8 постоянного тока, а нижний конец подсоединен к контакту 119 постоянного тока. Указанные контакты могут состоять из линий или других жестких соединительных элементов 120, как в случае шести контактов переменного тока (фиг. 11).

Каждый четырехсекционный вентиль, таким образом, может свободно перемещаться относительно фундамента 29 и здания 77 и относительно других вентилей. Вертикальные перемещения и колебательные движения вентиля относительно здания 77 принимаются и подавляются, например демпфирующими эле" ментами 100-107. Перемещения вентиля по горизонтали принимаются посредством сгибания неподвижных изолирующих подвесных стержней 94-98. Таким образом, каждый вентиль подвешивается (крепится) неподвижно независимо от колебаний фундамента 29 и здания 77.

Следовательно, механические напряжения на вентили значительно снижены.

Демпфирующие элементы 100-107 при креплении вентиля в здании (фиг.12-14) находятся на поперечных перегородках

108-111, которые, в свою очередь, поддерживаются перегородками 92 и 93.

Каждый демпфирующий элемент подсоединен к металлической плите 99 посред-. ством стержня. Плита поддерживает восемь изолирующих стержней (пять из которых — стержни 94-98 показаны на фиг. 10 и 11), к которым прикрепляется вентиль. Стержни могут быть снабжены канавками, каналами или винтовой резьбой для увеличения пути электрической утечки в продольном направлении стержней. Каждый демпфирующий элемент может состоять из сочетания пружинных элементов, поглощающих действие сил (механические пружины или газовые подвески) и амортизаторов (например, гидравлических амортизаторов). Вследствие упругости (эластичности) достигается значительное уменьшение действия сил на вентили, 25

ЗО

40

55 5

20 а демпфирующие элементы обеспечивают подавление колебаний вентиля.

Четырехсекционный вентиль (фиг.15 и 16) состоит из большого количества ярусов. Каждый ярус содержит два тиристорных модуля 121 и 122, которые окружены электростатическим экраном.

Вентиль имеет верхнюю !23 и нижнюю

124 рамы, которые окружены электростатическими экранами 125 и 126. Ниж ние концы изолирующих подвесных стержней 94-98 неподвижно прикреплены к верхней раме 123, например, при помощи рамы, имеющей гайки, которые накручиваются на концы с резьбой стержней. Тиристорные модули и нижняя ра— ма 124 поддерживаются восемью стер>;— нями (пять из которых — стержни 127131 показаны на фиг. 15 и 16). Стержни изготовлены из стекловолокнистого армированного пластика, имеют винтовую резьбу по всей длине и снабжены гайками над верхнеи рамой и под нижней рамой. Тиристорные модули имеют ушки, которые неподвижно прикреплены. к стержням гайками. Выполнение резьбы придает стержням желобчатую поверхность. Это увеличивает путь прохождения тока по стержням, что значительно уменьшает высоту вентиля.

Расстояние между тиристорными модулями можно легко отрегулировать до величины, проходящей для требуемого рабочего напряжения.

Электрические контакты между тиристорными модулями выполняются таким образом, что все тиристорные модули вентиля последовательно соединены (фиг. 4).

Во втором варианте преобразователя (фиг. 10-16) обеспечивается простое и выгодное решение конструкции и крепления вентильных блоков. Значительная практическая и экономическая выгода достигается уменьшением размеров, более простой конструкцией и повышением механической прочности.

Изобретение применимо к преобразователям произвольного типа, имеющим произвольное количество фаз и вен.тильных блоков. Таким образом, предлагаемый преобразователь может состоять, например, из преобразователя постоянного тока или из двух непараллельно соединенных вентилей для включения и выключения нагрузки переменного тока. Выпрямительные элементы

) 4057) ) т Для подавления колебательных движений можно выполнять не только электрические контакты между вентильными

5 блоками, но также (или каК один из т вариантов) внешние контакты.

Вспомогательные соединители (кабели, шланги, трубы, световоды и т,п,) .для охлаждения и регулирования вентильного блока для индикации сигналов могут быть подсоединены к верхнему или нижнему концу блока, или по воэможности к краю блока. каждого вентиля преобразователя могу

Выборочно состоять из тиристоров или диодов и йз сочетаний таких элементов °

Предлагаемый преобразователь може состоять из двух или более последова

,тельно соединенных мостов, число вен тилей каждого вентильного блока тогд остигает четырех или более.

Преобразователь содержит специаль ную подставку для крепления вентильных блоков. Если используются достаточно прочные или армированные крыши или палубы (для морского оборудования), можно обойтись без использования такой подставки, а вентильные блоки крепятся из крыши или палубы, или из других конструкций.

Вентильный блок (фиг. 1 и 4) приКрепляется к одному ушку, и одному подвесному изолятору. В качестве од" ! ного из вариантов подвесной элемент каждого вентильного блока может быть сдвоенным или многозвенным для повы- 25 !, шения надежности и предупреждения

:вращательных колебаний блока.

Один конец каждого блока (фиг. 3) расположен относительно потенциала земли или имеет низкое напряжение отно- 30 сительно земли. Указанный конец устанавливается так, чтобы быть обращен, ным вверх, что значительно снижает, потребность в электрической изоляции подвесных элементов блока.

Вентили, показанные на фиг. 4 и )6,. являются примерами, возможны и другие варианты выполнения. Таким образом, количество модулей может отличаться от представленного. Кроме того, на

40 каждом уровне можно устанавливать более или,менее двух модулей. Могут также отличаться количество вертикальных перегородок, их конструкция и материал, из которого они изготовлены.

Демпферное устройство для подавле-.

45 ния колебательных движений можно неподвижно крепить к вертикальному подвижно крепить к вентильному блоку в одной ипи нескольких соответствующих точках, которые не следует располагать на основании блока.

Демпфирующие элементы для подавления колебаний относительно фундамента можно объединять с элементами для подавления относительных движений (колебаний) между блоками или с элементами, которые жестко подсоединяют блоки друг к другу.

Формула изобретения

I, Статический преобразователь для высоковольтной силовой передачи по-. стоянного тока, содержащий по крайней мере один вентильный блок, выполненный из одного или множества последовательно соединенных вентилей, изолирующие элементы и несущую конструкцию, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения прочности, он снабжен расположенным между несущей конструкцией и верхним концом вентильного блока подвесным средством, посредством которого вентильный блок подвешен к несущей конструкции, причем подвесное средст" во содержит указанные изолирующие элементы и упругое средство, обеспечивающее относительное перемещение вентильного блока и несущей конструкции в вертикальном направлении, 2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что в качестве изолирующих элементов использованы удлиненные электроизоляционные стержни, нижние концы которых при" креплены к вентильному блоку, а их верхние концы — к упругому средству, установленному иа несущей конструкции.

3. Преобразователь по и. 2, о тл и ч а ю шийся тем, что упруго средство дополнительно снабжено амортизатором для демпфирования колебаний вентильного блока и подвесного средства относительно несущей конструкции.

4. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что включает дополнительные демпфирующие средства для механического соедине" ния вентильных блоков между собой.

5. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что элект 1405711

ll

12 рические соединения вентильного блока выполнены с воэможностью его свободного-.. перемещения относительно не- сущей конструкции.

6. Преобразователь по п. 2, о тл и ч а ю шийся тем, что удли- .. ненные электроизоляционные стержни выполнены из пластмассы, армированной стекловолокном. 10

7. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что вентильный блоК снабжен дополнительными вентильными модулями и дополнительными электроизолированными несущими стержнями подвески, расположенными в продольном направлении вентильного блока, причем модули соединены со стержнями, 8. Преобразователь по п. 7, о тл и ч а ю шийся тем, что стержни подвески выполнены из пластмассы, армированной стекловолокном.

)4057)1 ,7У

1405711

1405711

1405711

14057! 1

Фиа Ю

)M » »

Фиа Ф

Составитель О. Наказная

Редактор О. Юрковецкая Техред Л. Сердюкова Корректор М, Васильева т

Заказ 3111/57

Тираж 746 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие; г. Ужгород, ул. Проектная, 4 е