БЛОК СИЛОВОГО КОНДЕНСАТОРА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК H01G2/16 H01G4/04 H02H7/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее раскрытие относится, в общем, к силовым конденсаторам для применений в условиях высокого давления, таких как применения в подводных условиях.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Конденсаторы со встроенными плавкими предохранителями (защитные конденсаторы) были разработаны для повышения надежности силовых конденсаторов. В этой конструкции каждый конденсаторный элемент силового конденсатора соединен через плавкую проволоку последовательно.

Конденсаторные элементы состоят из нескольких слоев изоляционной пленки, например, из полипропилена, которая намотана вместе с алюминиевой фольгой. Алюминиевая фольга действует в качестве электродов, а слои пленки действуют как диэлектрик. Пленка может иметь слабые места, которые с течением времени могут привести к пробою. В случае пробоя, высокий ток течет через точку неисправности и сваривает слои алюминиевой фольги вместе, так что в элементе присутствует постоянное короткое замыкание.

Для конструкции со встроенными плавкими предохранителями, в случае выхода из строя конденсаторного элемента, конденсаторные элементы, соединенные параллельно, разряжают свою энергию в короткое замыкание через предохранитель, что обычно достаточно для достижения успешного токоограничивающего режима предохранителя. Токоограничивающий режим означает, что сработавший предохранитель может прервать разряд, прежде чем вся параллельная энергия будет сброшена в место короткого замыкания. Одним важным фактором для этой функции является то, что дуга, созданная сработавшим предохранителем, может расширяться и может быть охлаждена и погашена окружающими изоляционными материалами.

В случае выхода из строя конденсаторного элемента, ток разряда большой силы приводит к испарению плавкого предохранителя, а затем к дуге внутри окружающего материала, который обычно представляет собой текучую среду, такую как масло. Благодаря хорошим охлаждающим свойствам масла, эта дуга гасится за время от нескольких десятков до сотен микросекунд, приводя в результате к электрически разомкнутой цепи в промежутке между установочными точками, где был подключен плавкий предохранитель. Как следствие, вышедший из строя конденсаторный элемент отсоединяется, прежде чем повреждение станет достаточно большим, чтобы нарушить функциональность остальных конденсаторных элементов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В последние годы наблюдается растущий интерес к установке электрического оборудования на морском дне на глубинах от нескольких десятков метров и до километров. В условиях подводного применения, силовые конденсаторы устанавливаются на глубине примерно до 5000 метров ниже уровня моря, т.е. при внешнем давлении примерно до 500 бар.

Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что в случае, если во внутреннем пространстве блока силового конденсатора создается давление до уровня гидростатического давления на морском дне на таких глубинах, поведение дуги отличается по сравнению с атмосферными условиями. Поэтому после операции ограничения тока не может гарантироваться разомкнутая цепь.

Ввиду вышеизложенного, основной задачей настоящего изобретения является создание силового конденсатора для применений в условиях высокого давления, который снижает риск установления замкнутой цепи к месту неисправности в случае выхода из строя конденсаторного элемента.

Таким образом, предложен блок силового конденсатора для применений в условиях высокого давления, содержащий: корпус, множество конденсаторных элементов, соединенных друг с другом и расположенных внутри корпуса, диэлектрическую жидкости, систему твердой электрической изоляции, выполненную так, чтобы электрически изолировать каждый конденсаторный элемент, сборную шину, множество плавких проволок, причем каждая плавкая проволока имеет первый конец, соединенный с соответствующим конденсаторным элементом, и второй конец, соединенный со сборной шиной, причем конденсаторные элементы, система твердой электрической изоляции и плавкие проволоки погружены в диэлектрическую жидкость, и при этом каждая плавкая проволока имеет множество первых секций, которые находятся в физическом контакте с системой твердой электрической изоляции, и каждая плавкая проволока имеет множество вторых секций без физического контакта с системой твердой электрической изоляции.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что в средах высокого давления, после того как плавкая проволока сработала в случае токоограничивающей операции плавкого предохранителя, между первым и вторым концом или установочными точками плавкой проволоки может образовываться дорожка сажи, проводящий остаток после ионизации материала, из которого выполнен плавкий предохранитель. Эта дорожка сажи будет обеспечивать непрерывный путь тока к неисправному конденсаторному элементу. Такие дорожки сажи обычно не возникают при атмосферных условиях, поскольку остатки рассеиваются по гораздо большему пространству, так что они не образуют проводящий путь между концами плавкого предохранителя.

С помощью плавких проволок, имеющих множество первых секций, которые находятся в физическом контакте с системой твердой электрической изоляции, и множество вторых секций без физического контакта с системой твердой электрической изоляции, дорожка сажи, формируемая в случае ограничения тока, будет прерывистой. Это уменьшает риск формирования замкнутой цепи в случае, когда плавкая проволока приводится в действие во время ограничения тока.

В соответствии с одним вариантом осуществления, конденсаторные элементы уложены в стопку, и при этом каждая плавкая проволока расположена между соответствующими парами смежных конденсаторных элементов.

В соответствии с одним вариантом осуществления, каждая первая секция проходит параллельно с соответствующей поверхностью системы твердой электрической изоляции.

В соответствии с одним вариантом осуществления, каждая вторая секция либо проходит параллельно с плоскостью, определяемой поверхностью системы твердой электрической изоляции, либо проникает в систему твердой электрической изоляции.

В соответствии с одним вариантом осуществления, система электрической изоляции включает в себя множество наборов отверстий, причем каждая плавкая проволока проходит вдоль системы твердой электрической изоляции между соответствующим набором отверстий.

В соответствии с одним вариантом осуществления, для каждой плавкой проволоки, первые секции являются теми секциями плавкой проволоки, которые проходят вдоль поверхности системы твердой электрической изоляции, а вторые секции являются теми секциями плавкой проволоки, которые пересекают отверстие.

В соответствии с одним вариантом осуществления, отверстия являются сквозными отверстиями, и каждая плавкая проволока переплетается через соответствующий набор сквозных отверстий таким образом, что каждая плавкая проволока проходит поочередно по противоположным поверхностям системы твердой электрической изоляции.

В соответствии с одним вариантом осуществления, каждая плавкая проволока расположена между двумя противоположными поверхностями системы твердой электрической изоляции, причем каждая противоположная поверхность снабжена соответствующим набором отверстий, отверстия противоположных поверхностей расположены в одну линию, и при этом каждая плавкая проволока проходит через каждое отверстие соответствующих двух противоположных поверхностей.

В соответствии с одним вариантом осуществления, каждое отверстие имеет переменную площадь поперечного сечения, площадь поперечного сечения каждого отверстия увеличивается в направлении от плавкой проволоки, которая проходит через отверстие.

В соответствии с одним вариантом осуществления, каждая плавкая проволока уложена в одной соответствующей плоскости.

В соответствии с одним вариантом осуществления, система твердой электрической изоляции включает в себя множество решеток, причем каждая плавкая проволока уложена между двумя решетками.

В соответствии с одним вариантом осуществления, система твердой электрической изоляции включает в себя множество сеток, причем каждая плавкая проволока уложена между двумя сетками.

В соответствии с одним вариантом осуществления, система твердой электрической изоляции включает в себя бусины, которые нанизаны в цепочку на расстоянии друг от друга на плавкую проволоку, причем секции плавких проволок, которые находятся в физическом контакте с бусинами, являются первыми секциями, а секции без физического контакта с бусинами, являются вторыми секциями.

В соответствии с одним вариантом осуществления, система твердой электрической изоляции имеет шероховатость поверхности с возвышенными участками в физическом контакте с плавкими проволоками, причем эти секции плавких проволок, которые находятся в физическом контакте с возвышенными участками, образуют первые секции плавких проволок.

В соответствии с одним вариантом осуществления, система твердой электрической изоляции включает в себя герметизирующую изоляцию, причем первые секции плавких проволок являются герметизированными посредством герметизирующей изоляции, а вторые секции являются негерметизированными.

В соответствии с одним вариантом осуществления герметизирующая изоляция является одной из группы, состоящей из: ламинирования, нанесения покрытия и цементирования.

В соответствии с одним вариантом осуществления, блок силового конденсатора является подводным блоком силового конденсатора.

Один вариант осуществления содержит пассивный компенсатор давления, выполненный с возможностью передачи давления окружающей подводной среды во внутреннюю часть корпуса.

Как правило, все термины, используемые в формуле изобретения, должны интерпретироваться в соответствии с их обычным значением в данной области техники, если явно не определено иначе. Все ссылки на элемент, устройство, компонент, средство и т.д. должны интерпретироваться открыто, как ссылающиеся по меньшей мере на один экземпляр элемента, устройства, компонента, средств и т.д., если явно не указано иное.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Конкретные варианты осуществления концепции изобретения будут описаны ниже, в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 схематично показывает пример схемы блока силового конденсатора;

Фиг. 2а-2d схематично показывают внутренние компоненты и общую структуру блока силового конденсатора типа, показанного на фиг. 1;

Фиг. 3а и 3b показывают первый пример расположения плавкой проволоки блока силового конденсатора согласно фиг.1.

Фиг. 4 показывают пример блока силового конденсатора с неисправным конденсаторным элементом;

Фиг. 5 показывает расположение плавкой проволоки согласно фиг. 3а-b после отказа конденсаторного элемента;

Фиг. 6 схематично показывает второй пример расположения плавкой проволоки;

Фиг. 6b схематично показывает вид сверху нижнего межэлементного изолятора и плавкой проволоки согласно фиг. 6а;

Фиг. 6c схематично показывает третий пример расположения плавкой проволоки;

Фиг. 7а-b показывают четвертый пример расположения плавкой проволоки;

Фиг. 8а показывает пятый пример расположения плавкой проволоки;

Фиг. 8b показывает расположение плавкой проволоки согласно фиг. 8а после отказа конденсаторного элемента, что приводит к расплавлению плавкой проволоки.

Фиг. 9 показывает шестой пример расположения плавкой проволоки; и

Фиг. 10 показывает седьмой пример расположения плавкой проволоки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Концепция изобретения описана ниже более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны иллюстративные варианты осуществления. Концепция изобретения может, однако, быть воплощена во многих различных формах и не должна толковаться как ограниченная вариантами осуществления, изложенными в данном документе; скорее, эти варианты осуществления приведены в качестве примера, чтобы это раскрытие было полным и завершенным и полностью передавало объем концепции изобретения специалистам в данной области техники. Одинаковые ссылочные позиции относятся к подобным элементам по всему описанию.

Настоящее раскрытие относится к блоку силового конденсатора, который включает в себя множество конденсаторных элементов, соединенных друг с другом.

Каждый конденсаторный элемент соединен с соответствующей плавкой проволокой. Первый конец каждой плавкой проволоки, следовательно, соединен с конденсаторным элементом, в то время как другой конец каждой плавкой проволоки соединен с другой плавкой проволокой через сборную шину.

Конденсаторные элементы могут, например, иметь конструкцию типа фольги-пленки, где каждый конденсаторный элемент содержит проводящую фольгу, такую как алюминиевая фольга, и одну или несколько диэлектрических пленок, разделяющих проводящие пленки. Эти пленки помещаются поверх друг друга, причем они намотаны вместе, создавая конденсаторный элемент.

Блок силового конденсатора, кроме того, включает в себя систему твердой электрической изоляции. Система твердой электрической изоляции выполнена так, чтобы электрически изолировать каждый конденсаторный элемент. Система твердой электрической изоляции, следовательно, включает в себя множество межэлементных изоляторов. Межэлементный изолятор относится к твердой электрической изоляции, которая окружает только один конденсаторный элемент.

Система твердой электрической изоляции выполнена таким образом, что каждая плавкая проволока находится поочередно в физическом контакте с системой твердой электрической изоляции и без физического контакта с системой твердой электрической изоляции. Каждая плавкая проволока имеет множество первых секций, которые находятся в физическом контакте с системой твердой электрической изоляции, и множество вторых секций, которые не имеют физического контакта с системой твердой электрической изоляции.

Каждая первая секция проходит параллельно и вдоль поверхности системы твердой электрической изоляции, в частности, вдоль поверхности межэлементного изолятора. Каждая вторая секция либо проходит параллельно с плоскостью, определяемой поверхностью системы твердой электрической изоляции, либо проникает в систему твердой электрической изоляции, в частности, в межэлементный изолятор. Такая конструкция системы твердой электрической изоляции снижает риск поддержания замкнутой цепи к месту неисправности в случае выхода из строя конденсаторного элемента.

Фиг. 1 показывает пример блока 1 силового конденсатора. Блок 1 силового конденсатора имеет корпус 3. Корпус может быть выполнен из материала, обладающего высокой механической прочностью, предпочтительно металла, такого как сталь.

В соответствии с одним вариантом, корпус 1 включает в себя компенсатор давления, такой как пассивный компенсатор давления. Компенсатор давления выполнен с возможностью передачи давления окружающей подводной среды внутрь корпуса 3. Таким образом, разность давлений между давлением окружающей подводной среды и давлением внутри корпуса 3 может быть уменьшена.

В случае пассивного компенсатора давления, это может, например, определяться механически сгибаемой частью корпуса 3, или мембраной, такой как непроницаемая мембрана. Внутренний объем блока 3 силового конденсатора и, таким образом, давление внутри корпуса 3 зависит от давления окружающей подводной среды.

Блок 1 силового конденсатора, кроме того, содержит множество конденсаторных элементов 5-17, 23-35. Конденсаторные элементы 5-17 соединены параллельно, как и конденсаторные элементы 23-35.

Блок 1 силового конденсатора также содержит множество плавких проволок 5a-17a, защищающих соответствующий один из конденсаторных элементов 5-17. Поэтому имеется взаимно-однозначное соответствие по числу между конденсаторными элементами 5-17 и плавкими проволоками 5a-17a, содержащимися в блоке 1 силового конденсатора.

Каждая плавкая проволока 5a-17a имеет первый конец 19, соединенный с соответствующим конденсаторным элементом 5-17. Блок 1 силового конденсатора также содержит сборную шину B. Каждая плавкая проволока 5a-17a, кроме того, имеет второй конец 21, соединенный со сборной шинной B. В соответствии с примером согласно фиг. 1, плавкая проволока 5а соединена с конденсаторным элементом 5 и со всеми из остальных плавких проволок 7а-17a параллельного соединения через сборную шину B.

Каждая плавкая проволока 5a-17a, принадлежащая к группе параллельно соединенных конденсаторных элементов 5-17, первой группе параллельно соединенных конденсаторных элементов, также может быть соединена с соответствующим конденсаторным элементом 23-35 второй группы параллельно соединенных конденсаторных элементов, содержащихся в блоке 1 силового конденсатора. Может иметься, следовательно, несколько групп или сборок параллельно соединенных конденсаторных элементов. Каждая группа или сборка соединена последовательно с другой такой группой или сборкой.

Выводы конденсаторных элементов соединены друг с другом в соответствии с полярностью таким образом, что образуются первый вывод 37 и второй вывод 39, которые ведут через корпус 3 наружу от блока 1 силового конденсатора.

Блок 1 силового конденсатора также содержит систему 41 твердой электрической изоляции, показанную на фиг. 2с. Система 41 твердой электрической изоляции выполнена так, чтобы электрически изолировать конденсаторные элементы 5-35 друг от друга и от внутренних стенок корпуса 3. Система 41 твердой электрической изоляции может, например, включать в себя компоненты, например, межэлементные изоляторы, изготовленные из материалов на основе целлюлозы.

Блок 1 силового конденсатора, кроме того, содержит диэлектрическую жидкость L. Диэлектрическая жидкость L заполняет все пустое внутреннее пространство корпуса 3, чтобы предотвращать возникновение каких-либо воздушных зазоров между внутренней поверхностью корпуса 3 и компонентами, содержащимися в нем. Из-за своей сравнительно малой сжимаемости, диэлектрическая жидкость L противодействует деформации корпуса 3, когда блок 1 силового конденсатора подвергается воздействию давления окружающей подводной среды, более высокого, чем давление, которое корпус 3 мог бы выдержать, если он был заполнен материалом с высокой сжимаемостью, таким как газ. Диэлектрическая жидкость L, кроме того, гасит дуги, которые могут генерироваться в момент выхода из строя конденсаторного элемента. Диэлектрической жидкостью L может быть, например, масло или эфир.

На Фиг. 2а-2d показан пример физической структуры блока 1 силового конденсатора. Как кратко объяснено выше, пленки из проводящего материала, наматываются вместе с изоляционным материалом, расположенным между ними, образуя тем самым конденсаторный элемент 43. Конденсаторный элемент 43 затем снабжается межэлементным изолятором 45, который образует часть системы 41 твердой электрической изоляции, как показано на фиг. 2b.

Плавкая проволока 47 проходит от конденсаторного элемента 43 вдоль межэлементного изолятора 45 для соединения с другой плавкой проволокой. Электрически изолированные конденсаторные элементы 43 уложены в стопку друг на друга, таким образом, образуя параллельно соединенные и последовательно включенные сборки конденсаторных элементов. Уложенные в стопку конденсаторные элементы 43 затем помещаются в корпус 3, и выводы одинаковой полярности собираются и выводятся через корпус 3, образуя первый вывод 37 и второй вывод 39. Блок 1 силового конденсатора затем заполняется диэлектрической жидкостью. С помощью компенсатора 49 давления в блоке 1 силового конденсатора может создаваться давление до подходящего уровня гидростатического давления.

На фиг. 3а показан вид сверху части системы 41 твердой электрической изоляции, а именно, межэлементный изолятор 45. Межэлементный изолятор 45 включает в себя множество отверстий 53, которые в соответствии с этим примером являются сквозными отверстиями. Плавкая проволока 47 переплетена через отверстия 53 таким образом, что плавкая проволока 47 поочередно проходит вдоль двух противоположных поверхностей межэлементного изолятора 45, как показано более подробно на фиг. 3b, которая показывает только деталь поперечного сечения одной стороны межэлементного изолятора 45. Плавкая проволока 47 может, например, быть прикреплена к межэлементному изолятору 45 с помощью кусков ленты 51.

Фиг. 4 показывает примерную ситуацию неисправности в блоке 1 силового конденсатора. В соответствии с примером, конденсаторный элемент 5 вышел из строя, при этом плавкая проволока 5а приводится в действие током неисправности, протекающим к месту неисправности.

Фиг. 5 показывает часть межэлементного изолятора 45, изображенного на фиг. 3b, после неисправности. Плавкая проволока 47 приводится в действие, т.е. испаряется, и формируется дорожка 56 сажи на противоположных поверхностях определенной части системы 41 твердой электрической изоляции. Как можно видеть, переплетение плавкой проволоки 47 приводит к тому, что не будет непрерывной дорожки сажи после испарения плавкой проволоки 47. Тем самым может быть уменьшен риск неисправной разомкнутой цепи через вышедший из строя конденсаторный элемент.

Фиг. 6а показывает другой пример расположения плавкой проволоки. Здесь, плавкая проволока 47 расположена между двумя межэлементными изоляторами 45. Только верх/низ каждого межэлементного изолятора 45 показан в поперечном сечении для ясности. Каждая из двух частей системы твердой электрической изоляции содержит множество отверстий 53, которые могут быть или могут не быть сквозными отверстиями. Следовательно, имеется два набора отверстий 53, ассоциированных с каждой плавкой проволокой 47, один предусмотрен в верхнем межэлементном изоляторе 45 и один в нижнем межэлементном изоляторе 45. При этом следует отметить, что термины ʺверхнийʺ и ʺнижнийʺ относятся только к ориентации, показанной на фиг. 6а. Каждое отверстие 53 верхнего межэлементного изолятора 45 расположены в одну линию с соответствующим отверстием 53 нижнего межэлементного изолятора 45. Плавкая проволока 47 проходит между и вдоль двух противоположных поверхностей двух межэлементных изоляторов 45 и пересекает каждое отверстие 53. Плавкая проволока 47, следовательно, уложена поверх и проходит через каждое отверстие 53. Отверстия 53 заполнены диэлектрической жидкостью L.

Фиг. 6b показывает вид сверху расположения плавкого предохранителя согласно фиг. 6а. Плавкая проволока 47 может быть прикреплена к межэлементному изолятору 45 с помощью, например, ленты 51.

Фиг. 6с показывает еще один пример расположения плавких предохранителей, подобный тому, который показан на фиг. 6а и 6b. Однако, согласно этому примеру отверстия 53, которые могут быть или могут не быть сквозными отверстиями, имеют переменную площадь поперечного сечения в направлении от плавкой проволоки 47, проходящей через отверстия 53. В случае сквозных отверстий, площадь поперечного сечения каждого отверстия 53, следовательно, меньше в непосредственной близости от плавкой проволоки 47, чем на противоположной поверхности этого межэлементного изолятора 45. Размеры поперечного сечения каждого отверстия 53 предпочтительно возрастают во всех радиальных направлениях, увеличивая площадь поперечного сечения таким образом. Площадь поперечного сечения, например, может быть увеличена одной или несколькими дискретными ступеньками, создавая лестничную структуру. Альтернативно, площадь поперечного сечения может возрастать непрерывно.

Примеры, показанные на фиг. 6а-с, функционируют таким же образом, что и пример, описанный со ссылкой на фиг. 3а-3b и на фиг. 5. Когда плавкая проволока 47 приводится в действие, дорожка сажи будет прерывистой, так как часть сажи будет собираться в сквозных отверстиях 53, а часть ее будет распространяться на внешних поверхностях межэлементного изолятора 45.

На Фиг. 7а и 7b показан еще один пример расположения плавкой проволоки. Согласно этому примеру, система 41 электрической изоляции содержит решетки 57, расположенные на соответствующих противоположных поверхностях соседних межэлементных изоляторов 45. Плавкая проволока 47 размещена между двумя решетками 57.

На фиг. 8а показан еще один пример расположения плавкой проволоки. Согласно этому примеру, система 41 электрической изоляции содержит множество электрически изолирующих бусин 59. Каждая плавкая проволока 47 снабжена множеством таких бусин 59, расположенных друг за другом с некоторым расстоянием между ними. Каждая бусина 59 нанизана в цепочку на плавкую проволоку 47 и расположена вдоль плавкой проволоки 47, когда плавкая проволока 47 проходит вдоль межэлементного изолятора 45. Плавкая проволока 47 может, например, быть прикреплена к межэлементному изолятору 45 посредством ленты 51.

На Фиг. 8b показан пример, в котором плавкая проволока 47 согласно фиг. 8а приведена в действие в результате ограничения тока. Таким образом, создается прерывистая дорожка 56 сажи, так как некоторая часть сажи будет содержаться в бусинах 59, которые перемещаются вокруг после испарения плавкой проволоки 47, которая удерживала их вместе, а некоторая часть сажи будет находиться вдоль секций между исходными местоположениями бусин 59.

В другом варианте, система твердой электрической изоляции включает в себя герметизирующую изоляцию. Плавкие проволоки в этом случае частично герметизированы с помощью герметизирующей изоляции. В частности, плавкие проволоки снабжены секциями с герметизирующей изоляцией и секциями без герметизирующей изоляции поочередно. Герметизирующей изоляцией может быть, например, ламинирование, например, полимерной пленки, нанесение покрытия с эмалью, или это может быть цементирование. В этом случае, может иметь место то, что секции плавкой проволоки, проходящей между герметизирующей изоляцией, находятся в физическом контакте с системой твердой электрической изоляции, т.е. с межэлементным изолятором.

На Фиг. 9 показан еще один пример расположения плавкой проволоки. Межэлементный изолятор 45 снабжен сеткой 61, на которой уложена плавкая проволока 47. Таким образом, вновь не будет дорожки сажи в случае, если плавкая проволока 47 приводится в действие во время ограничения тока. Предпочтительно каждая плавкая проволока 47 расположена между двумя межэлементными изоляторами 45, между двумя сетками.

На Фиг. 10 показан пример расположения плавкой проволоки, где межэлементный изолятор 45 имеет шероховатость поверхности с возвышенными участками 63 в физическом контакте с плавкой проволокой 47. Возвышенные участки 63 предпочтительно выступают под прямым углом или другим прерывистым образом относительно выемок, образованных между возвышенными участками. Предпочтительным образом, эти возвышенные участки отображены в соседних межэлементных изоляторах 45, между которыми проходит плавкая проволока 47, чтобы уменьшить риск образования непрерывной дорожки сажи.

Предполагается, что блок силового конденсатора, представленный здесь, найдет применение в условиях высоких давлений, например, в подводных установках в нефтяной и газовой промышленности, например, для подводных систем энергоснабжения HVDC/HVAC, то есть систем передачи электроэнергии и распределения электроэнергии, генерирования энергии в открытом море, такой как энергия ветра, энергия приливов и отливов, энергия волн и энергии течения океана, а также приводов с переменной скоростью для накачки или сжатия газа.

Концепция изобретения в основном была описана выше со ссылкой на несколько примеров. Однако, как будет легко понятно специалисту в данной области техники, варианты осуществления иные, чем те, которые описаны выше, в равной степени возможны в пределах объема концепции изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к блоку (1) силового конденсатора для применений в условиях высокого давления, например в подводных условиях. Блок (1) силового конденсатора содержит корпус (3), множество конденсаторных элементов (5-17, 23-35), соединенных друг с другом и расположенных внутри корпуса (3), диэлектрическую жидкость (L), систему твердой электрической изоляции, выполненную с возможностью электрически изолировать каждый конденсаторный элемент (5-17, 23-35), сборную шину, множество плавких проволок (5а-17а), каждая плавкая проволока имеет первый конец, соединенный с соответствующим конденсаторным элементом (5-17, 23-35), и второй конец, соединенный со сборной шиной (B), причем конденсаторные элементы (5-17, 23-35), система (41) твердой электрической изоляции и плавкие проволоки (5а-17а) погружены в диэлектрическую жидкость (L). Каждая плавкая проволока (5а-17а) имеет множество первых секций, которые находятся в физическом контакте с системой электрической изоляции, и каждая плавкая проволока (5а-17а) имеет множество вторых секций без физического контакта с системой твердой электрической изоляции. Уменьшения риска формирования замкнутой цепи, в случае выхода из строя конденсаторного элемента, является техническим результатом изобретения. 17 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Блок (1) силового конденсатора для применений в условиях высокого давления, содержащий:

корпус (3),

множество конденсаторных элементов (5-17, 23-35), соединенных друг с другом и расположенных внутри корпуса (3),

диэлектрическую жидкость (L),

систему (41, 45) твердой электрической изоляции, выполненную с возможностью электрически изолировать каждый конденсаторный элемент (5-17, 23-35),

сборную шину (В) и

множество плавких проволок (5a-17a, 47), каждая плавкая проволока имеет первый конец, соединенный с соответствующим конденсаторным элементом (5-17, 23-35), и второй конец, соединенный со сборной шиной (B),

причем конденсаторные элементы (5-17, 23-35), система (41, 45) твердой электрической изоляции и плавкие проволоки (5а-17а, 47) погружены в диэлектрическую жидкость (L), и

причем каждая плавкая проволока (5а-17а, 47) имеет множество первых секций, которые находятся в физическом контакте с системой (41, 45) твердой электрической изоляции, и каждая плавкая проволока (5а-17а, 47) имеет множество вторых секций без физического контакта с системой (41, 45) твердой электрической изоляции.

2. Блок (1) силового конденсатора по п. 1, в котором конденсаторные элементы (5-17, 23-35) уложены в стопку, и при этом каждая плавкая проволока (5а-17а, 47) расположена между соответствующими парами смежных конденсаторных элементов (5-17, 23-35).

3. Блок (1) силового конденсатора по п. 1 или 2, в котором каждая первая секция проходит параллельно соответствующей поверхности системы (41, 45) твердой электрической изоляции.

4. Блок (1) силового конденсатора по любому из предыдущих пунктов, в котором каждая вторая секция проходит либо параллельно плоскости, определенной поверхностью системы (41, 45) твердой электрической изоляции, либо проникает в систему (41, 45) твердой электрической изоляции.

5. Блок (1) силового конденсатора по любому из пп. 1-4, в котором система (41, 45) твердой электрической изоляции включает в себя множество наборов отверстий (53), причем каждая плавкая проволока (5a-17a, 47) проходит вдоль системы (41, 45) твердой электрической изоляции между соответствующим набором отверстий (53).

6. Блок (1) силового конденсатора по п. 5, в котором для каждой плавкой проволоки (5а-17a, 47) первыми секциями являются те секции плавкой проволоки (5а-17a,47), которые проходят вдоль поверхности системы (41, 45) твердой электрической изоляции, и вторыми секциями являются те секции плавкой проволоки (5а-17а, 47), которые пересекают отверстие (53).

7. Блок (1) силового конденсатора по п. 5 или 6, в котором отверстия (53) являются сквозными отверстиями, и каждая плавкая проволока (5а-17a) переплетена через соответствующий набор сквозных отверстий, так что каждая плавкая проволока (5а-17а, 47) проходит поочередно по противоположным поверхностям системы (41, 45) твердой электрической изоляции.

8. Блок (1) силового конденсатора по любому из пп. 5-7, в котором каждая плавкая проволока (5а-17а, 47) расположена между двумя противоположными поверхностями системы (41, 45) твердой электрической изоляции, причем каждая противоположная поверхность снабжена соответствующим набором отверстий (53), отверстия (53) противоположных поверхностей расположены в одну линию, и каждая плавкая проволока (5а-17а, 47) проходит через каждое отверстие (53) соответствующих двух противоположных поверхностей.

9. Блок (1) силового конденсатора по п. 8, в котором каждое отверстие (53) имеет переменную площадь поперечного сечения, площадь поперечного сечения каждого отверстия (53) увеличивается в направлении от плавкой проволоки (5а-17а, 47), которая проходит через отверстие (53).

10. Блок (1) силового конденсатора по п. 8 или 9, в котором каждая плавкая проволока (5а-17a, 47) размещена в одной соответствующей плоскости.

11. Блок (1) силового конденсатора по любому из пп. 1-4, в котором система (41, 45) твердой электрической изоляции включает в себя множество решеток (57), причем каждая плавкая проволока (5а-17a, 47) размещена между двумя решетками (57).

12. Блок (1) силового конденсатора по любому из пп. 1-4, в котором система (41, 45) твердой электрической изоляции включает в себя множество сеток (61), причем каждая плавкая проволока (5а-17a, 47) размещена между двумя сетками (61).

13. Блок (1) силового конденсатора по любому из пп. 1-4, в котором система твердой электрической изоляции включает в себя бусины (59), причем бусины (59) нанизаны в цепочку на расстоянии друг от друга на плавкие проволоки (5а-17a,47), причем секции плавких проволок (5а-17a, 47), которые находятся в физическом контакте с бусинами (59), являются первыми секциями, а секции без физического контакта с бусинами (59) являются вторыми секциями.

14. Блок (1) силового конденсатора по любому из пп. 1-4, в котором система твердой электрической изоляции имеет шероховатость поверхности с возвышенными участками (63) в физическом контакте с плавкими проволоками (5а-17a, 47), причем те секции плавких проволок (5а-17a, 47), которые находятся в физическом контакте с возвышенными участками (63), образуют первые секции плавких проволок (5а-17a, 47).

15. Блок (1) силового конденсатора по любому из пп. 1-4, в котором система (41, 45) твердой электрической изоляции включает в себя герметизирующую изоляцию, причем первые секции плавких проволок (5а-17a, 47) являются герметизированными посредством герметизирующей изоляции, а вторые секции являются негерметизированными.

16. Блок (1) силового конденсатора по п. 15, в котором герметизирующая изоляция является одной из группы, состоящей из: ламинирования, нанесения покрытия и цементирования.

17. Блок (1) силового конденсатора по любому из предыдущих пунктов, причем блок (1) силового конденсатора представляет собой подводный блок силового конденсатора.

18. Блок (1) силового конденсатора по п. 17, содержащий пассивный компенсатор (49) давления, выполненный с возможностью передачи давления окружающей подводной среды во внутреннюю часть корпуса (3).