Статический преобразователь Советский патент 1988 года по МПК H01L25/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических преобразователях для высоковольтной передачи постоянного тока, способных вьадерживать механические нагрузкид связанные с землетрясениями, и в случае установки их на судах.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение прочности .

На фиг. 1 и 2 представлен вариант выполнения предлагаемого преобразователя; на фиг. 3 - электрическая схема включения преобразователя; на фиг 4- конструкция вентиля 9 экпючецного в преобразователь; на фиг. 5 - сечение А-А на фиг, 4j 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 - cxetjia подсоединения демпферов; на фиг. 10 и 11 - второй вариант выполнения предлагаемого преобразователя5.на фиг. 12-14 - подвесное устройство; на фиг. 15-16 - выполнение вентильных блоков преобразователя по второму варианту.

Преобразователь содержит шесть вентилей 1-65 которые соединены по два (вентили 1 и 45 3 и 6| 5 и 2) и образуют три вентильных блока преобразователя. Каждый вентильный блок образует 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 11.1, 11.2 и 12s 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 тяжение, что обеспечивает простоту и , экономичность конструкции вентиля.

Верхние концы вентильных блоков имеют контактные, точки 15.1, 15.2, 16.1 и 16.2, которые подключаются посредством соединительных линий 15 и 16. Нижние концы блоков также имеют контактные точки 17.1, 17.2, 18о1 и 18.2, аналогично соединенные вмест линиями 17 и 8. Верхний конец вен- тнля 5 имеет точку 19.1 включения, в

0

5

0

5

0

5

0

5

0

которой крепится линия 19 и которая составляет одну из клемм постоянного 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 выхода9 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 установлены демпфирующие элементы 27 и 28, например гидравлический демпфер,

Преобразователь (фиг. J) предстар- ляет собой трехфазный тиристорный мост, в котором вентили 1-6 образуют шесть ветвей моста..

Трансформатор 21 преобразователя имеет контакты R, 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 OTHOcHTfMibHO земли ,. Следовательно, подвесш м изоляторам 8.1, 9 и 10 следует только соблюдать размерность для; низкого напряжения, и по возможности они ,могут быть полностью устранены. Нижняя кпеммА постоянного тока моста имеет высокое напряжение относительно земли и предназначена ,цля 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 учитьшать то, что расстояние между нижними концами блоков и окружгаведими предметами при относительном потенциале каркаса фундамента 29 достаточно велико.

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

Для подвешивания вентильного блока (фиг. А и 5) на верхнем конце вентиля предусмотрены рама или плита 30, которая имеет одинаковые размеры с вентилем в поперечном сечении, и крепежное ушко 31., неподвижно прикрепленное к раме. К раме 30 своими верхними концами неподвижно прикреплены восемь вертикальных перегородок 32-39. Перегородки вьтолнены из электропроводящего материала, например пластинок стек ловолокна. Нижние концы 40-43 перегородок выполнены с фиксирующими элементами для крепления соответствующих восьми перекладин вентиля (четыре из них - перекладины 44-47 изображены на фиг. 4, расположение других четыре соответствует расположению перегородо 32-35, представленных на фиг. 5).

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

Вентиль 1 содержит двенадцать ти- ристорных модулей (на фиг. 4 и 5 показаны модули 50-54). Каждый модуль представляет механически самоподдерживающийся узел и включает, например, четыре последов ательно соединенных тиристора с вспомогательными блоками (схемы управления и индикации, делители напряжения и т.п.)- Модули рас- положены по два (например, модули 53 и 54) на одинаковом уровне и противоположных сторонах вентиля. Модули выступают на вертикальные перегородки и прикрепляются к ним, например, с помощью болтов. Таким образом, модули поддерживаются вертикальными перегородками 32-39 и одновременно делают всю конструкцию вентиля жесткой.

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 провод- ника 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 вентиль- блок по спирали от наиболее низко расположенного модуля вентильного блока к его самому верхнему модулю.

0

ц

5

5

0

5

Вентиль 4 выполнен так же, как и вентиль 1, т.е. он имеет восемь вер- тикальных перегородок (перекладин), четыре из которых (перекладины 44-47). изготовлены, например, из слоистого стекловолокнаи которые поддерживают двенадцать тиристорных модулей (на фиг. 4 показаны модули 58-61). Верхние концы перегородок выполнены как фиксирующие элементы 62 и 63 для не- посредственного крепления соответствующих перегородок (перекладин) вентиля 1. Рама, аналогичная раме 30, не ойязательна.

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 показано-) , 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. )) или относительно фундамента. Для подавления колебаний относительно фундамента демпферы 64 и 65, например, гидравлического типа (фиг. б) 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 колебательных движений с одновременным возникновением упругости вертикальных воздействий (усилий) и гашением колебательных движений. Устройство (фиг, 6 и 7) подавляет колебательные движения только в одной плоскости, но его можно сдваивать так, чтобы осуществлять подавление каждого движения независимо от его направления,

Чтобы не допустить свободного колебания каждого вентильного блока, вентильные блоки можно подсоединять один к другому (фиг. 8) таким образом, что они выступают в виде жест- кой конструкции. Указанное достигается при соединении трех вентильных блоков, например, нижними концами при помощи стержней 71 и 72. Стержни могут представлять собой соединитель- ные 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 пунктирной линией -на фиг. 8) .

Демпфирующие элементы 27 и 28, 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 разрыэ,

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

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

g n 5

Q

g g g

5

снижению механических напряжений на блок. При выполнении элементов с до- статочно высокой степенью жесткости и подходящей амортизацией можно значительно уменьщить колебания вентильного блока, вызванные колебаниями фундамента преобразователя,

Тяжелые,громоздкие и дорогостоящие опорные изоляторы, используемые в известных конструкциях вентильных блоков , полностью отсутствуют в предлат- 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 par 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 стекловолокнис- того ар:мированного пластика, и поддерживаются горизонтальными перегородками 90-93 в крыше здания. Вентили 86-89 крепятся на восьми изолирующих стержнях (на фиг, 10 и П показаны только пять из них - стержни 94-98), которые жестко прикреплены к металлической ллите 99. Плита подвешивается из амортизаторов и эластичных элементов 100-107. Указанные элементы под- держивазотся поперечно расположенными перегородками 108-111, установленными между перегородками 92 и 93. Два других ч ырехсекционных вентиля прикрепляются аналогично.

Верхние и нижние концы четырех- секционных 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 крнцах постоянного тока. Верхний конец четырехсекционного вентиля подсоединен к линии 1 18 постоянного тока, а нижний конец подсоединен к контакту 119 постоянного тока. Указанные контакты могут состоять из ли- НИИ или других жестких соединительных элементов 120, как в случае шести контактов переменного тока (фиг. П).

Каждый четырехсекционный вентиль.

таким образом, может свободно переме- 20 31 показаны на фиг. 15 и 16). Стержщаться относительно фундамента 29 и здания 77 и относительно других вентилей а Вертикальные перемещения и колебательные движения вентиля относини изготовлены из стекловолокнистого армированного пластика, имеют винтовую резьбу по всей длине и снабжены гайками над верхней рамой и под ниж

а демпфирующие элементы обеспечивают подавление колебаний вентиля.

Четырехсекционный вентиль (фиг.15 и 16) состоит из большого количества ярусов. Каждый ярус содержит два ти- ристорных модуля 12 и 122, которые окружены электростатическим экраном. Вентиль имеет верхнюю 123 и нижнюю 124 рамы, которые окружены электростатическими экранами 125 и 126. Нижг: 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 рама 1 24 поддерживаются восемью ними (пять из кото рых - стержни 127ни изготовлены из стекловолокнистого армированного пластика, имеют винтовую резьбу по всей длине и снабжены гайками над верхней рамой и под ниж

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

30

35

40

тельно здания 77 принимаются-и подав- 25 ней рамой. Тиристорные модули имеют ляются, например демпфирующими элементами 100-107. Перемещения вентиля по горизонтали принимаются посредством сгибания неподвижньпс изолирующих подвесных стержней 94-98. Таким образом, каждый вентиль подвещивается (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 посреди- 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 значител.ное уменьщение действия-сил на вентили.

45

50

55

ушки, которые неподв1шно прикрепле- HbL к стержням гайками. Выполнение резьбы придает стержням желобчатую поверхность. Это увеличивает путь прохождения тока по стержням, что значительно уменьшает высоту вентиля Расстояние между тиристорными модуля ми можно легко отрегулировать до величины, проходящей для требуемого ра бочего 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 повьш1ением механической прочности.

Изобретение применимо к преобразо вателям произвольного типа, имеющим произвольное количество фаз и вен- тильных блоков. Таким образом, предлагаемый преобразователь может состо ять, например, из преобразователя постоянного тока или из двух непарал лельно соединенных вентилей для вклю чения и выключения нагрузки переменного тока. Выпрямительные элементы

0

5

0

5 ней рамой. Тиристорные модули имеют

5

0

5

ушки, которые неподв1шно прикрепле- HbL 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 повьш1ением 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

аждого вентиля преобразователя могут выборочно состоять из тиристоров или Диодов и из сочетаний таких элемен- ITOB .

I Предлагаемый преобразователь может состоять из двух или более последова- {тельно соединенных мостов, число вентилей каждого вентильного блока тогда достигает четырех или более.

Преобразователь содержит специальную подставку для крепления вентильных блоков. Если используются достаточно прочньш или армированные крыши или палубы {для морского оборудования), можно обойтись бей 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 одного из вариантов подвесной элемент каждого вентильного блока может быть сдвоенным или многозвенным для повы- 1шения надежности и предупреждения Iвращательных колебаний блока.

Один конец каждога блока (фиг. З) расположен относительно потенциала земли или имеет низкое напряжение относительно земли. Указанный конец устанавливается так, чтобы быть обращенным вверх, что значительно снижает I потребность в электрической изоляции подвесных элементов блока. I Вентили, показаннь1е на фиг. 4 и 16 I являются примерами, возможны и другие варианты выполнения. Таким образом, количество модулей может отличаться от представленного. Кроме того, на 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 подавления колебательных движений можно неподвижно крепить к вертикальному подвижно крепить к вентильному блоку в одной или 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.

0

5

Для подавления колебательных движений можно выполнять не только электрические контакты между вентильными блоками, но также (или ка$с один из вариантов) внешние контакты.

Вспомогательные соединители (кабели, шланги, трубы, световоды и т.п.) для охлаждения и регулирования вен- тильного блока для индикации сигналов могут быть подсоединены к верхнему или нижнему концу блока, или по возможности к краю блока.

5 Формула изобретения

/ . ,

с целью упрощения конструкции и повышения прочности, он снабжен расположенным, между несущей конструкцией и верхним концом вентильного блока подвесным средством, посредством которого вентильньй блок подвешен к несущей конструкции, причем подвесное средство содержит указанные изолирующие элементы и упругое средство, обеспечивающее относительное перемещение вентильного блока и несущей конструкции в вертикальном направлении

5

0

5

0

5

рические соединения вентильного блока выполнены с возможностью его свободного, перемещения относительно несущей конструкции.

29

тильный блок снабжен дополнительными вентильными модулями и дополнительными электроизолированными несущими стержнями подвески, расположенными в продольном направлении вентильного блока, причем модули соединены со стержнями..

0

X

0U9. l

54

32

У5 JS

M 36

T

us,S

30

L9 7

49

JJ jy

57

57

К

9

66

/

V/////////////////////Y///////

0ui,6

01/f. 7

29

/7

ЛУ

Фиг. в

7

7

0t/2.9

90

97

. 7O 703 704

I 7

ffS

ff

7Г9

92 705т 702 03

Xj/w/ X /

3 /

77

92

98

7

72G

72O

29 0U2. //

SIL

94

39

Ю1

т

;/;

из 1 сз

1-л

Фиг.12

JOif

Фи9.13

Составитель 0. Наказн 1Я Редактор 0. Юрковецкая Техред Л.Сердюкова Корфектор М. Васильева