用于高壓半導體閥的接地系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】高壓閥布置(1)包括：高壓閥單元(2)；外部電屏蔽結構(6)，至少部分布置在高壓模塊化閥單元(2)周圍；以及接地系統(tǒng)(4)。接地系統(tǒng)包括接地系統(tǒng)(12)，其配置成從縮回位置(W)遠程延伸到延伸位置(E)，由此可延伸接地裝置在其從所述縮回位置(W)延伸時建立與外部屏蔽結構的電連接。
【專利說明】
用于高壓半導體閥的接地系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及用于高壓半導體閥的接地系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]閥廳中，其中可從天花板(ceiling)懸吊布置高壓半導體閥；可要求定期維護和/或變更(alterat1n)。當激勵閥時，沒有人員應當處于閥廳中。對于一些目的、例如維護，閥需要被去激勵以允許人員進入閥廳。在人員必須安全進入閥廳的情況下，閥需要連接到地，以避免來自閥的放電、例如浪涌電流沖擊(stroke)或者起源于殘余電容器電荷或者絕緣材料中的靜電荷的電暈放電，其可傷害閥廳中存在的人員。所謂的電暈屏蔽在現(xiàn)有閥中用來降低電場，以便使部分放電和/或飛弧的風險為最小。屏蔽安裝在閥的外表面周圍。當閥被去激勵時，放電和自發(fā)放電也可發(fā)生。電暈放電是靠近高壓力閥的自我可持續(xù)部分放電。電暈放電尤其取決于大氣中的濕度和密度、電壓電平以及到附近物體的距離。
[0003]當閥廳被打開并且對于維護人員和一般人員是可進入的時、因而當閥被去激勵時提供閥的接地是已知的。接地用來確保系統(tǒng)或布置中例如來自電容器的殘余電荷被放電。對于這類接地目的，操作員必須進入閥廳并且手動安裝接地觸點。這種接地觸點必須首先移動到正確位置，然后連接到閥廳地板中的插頭或插座，并且然后延伸以建立與閥的電接觸。
[0004]這些步驟必須由靠近實際接地觸點或者至少在閥廳中的操作員進行，因為接地觸點必須被移動到正確位置中、連接到插頭并且延伸以電連接到閥。在電容器中剩余電荷或者自發(fā)放電可能在這些步驟期間發(fā)生，這可傷害操作員。另外，像往常一樣，在涉及人為工作時，這種接地操作期間的手動步驟提高故障或錯誤的潛在風險。而且，閥廳中存在多個閥。此外，上述手動步驟是費時的并且因而是昂貴的。

【發(fā)明內容】

[0005]因而，本發(fā)明的目的是提供一種用于高壓半導體閥的改進接地系統(tǒng)。
[0006]這個目的通過一種高壓閥布置來實現(xiàn)，該高壓閥布置包括:高壓閥單元;外部電屏蔽結構，其至少部分布置在高壓閥單元周圍；以及接地系統(tǒng)。接地系統(tǒng)包括可延伸接地裝置，其配置成從遠程地點延伸，使得它可從縮回位置移動到延伸位置中，其中可延伸接地裝置在它從縮回位置延伸時建立與外部電屏蔽結構的電連接。
[0007]可延伸接地機構可以是從遠程地點自動可延伸的。因此，它可以被遠程控制。遠程地點甚至可在閥廳外。
[0008]有利地，高壓閥布置可包括多個引導元件，其電連接到電屏蔽結構，由此可延伸接地裝置配置成在它處于延伸位置時建立與引導元件的至少一些的電連接。本發(fā)明的接地系統(tǒng)具有可靠、安全和經(jīng)濟的優(yōu)點。
[0009]引導元件或者至少所述引導元件的表面由導電材料來制成。
[0010]可存在每個閥所安裝的多于一個的可延伸接地裝置。屏蔽結構可保護閥的底部表面和四個橫向表面，這可導致每個閥四個可延伸接地系統(tǒng)，每個橫向側面一個。
[0011]備選地，也許有可能將整個屏蔽結構及其全部元件電互連，使得每個閥的單個接地系統(tǒng)可以是足夠的。
[0012]在實施例中，可延伸接地裝置可配置成被裝配(mount)，使得它在垂直向下方向上從縮回位置延伸到延伸位置中，并且在垂直向上方向上從延伸位置縮回返回到縮回位置中。這可在功率完全切斷或斷開的極少情況下導致附加安全性。在這種情況下，可延伸接地裝置的驅動器等可能不再工作，以及因而重力能夠用來將延伸接地裝置放置在適當位置，并且因而使電屏蔽結構接地。
[0013]可延伸接地裝置可配置成裝配在結構的天花板中。這簡化裝配和安裝，因為閥通常也從天花板懸掛地裝配。備選地，接地系統(tǒng)和可延伸接地裝置可配置成連接到閥的承載結構，使得閥可作為和接地系統(tǒng)一起的封裝來安裝。
[0014]優(yōu)選地，引導元件的至少一些是漏斗形狀的。這使可延伸接地裝置在從縮回位置到延伸位置中的延伸操作期間的移動平滑。此外，它確保電屏蔽結構的每個部分或元件經(jīng)由引導元件電連接到可延伸接地系統(tǒng)。
[0015]在實施例中，引導元件的至少一些在兩端中是漏斗形狀的，因而在頂部和底部上比在中間要寬。這個形狀將使可延伸接地裝置在從延伸位置到縮回位置中的縮回或收回操作期間的移動平滑。
[0016]在實施例中，可延伸接地裝置可在其自由端處包括浪涌電流限制電阻器(surgecurrent limiting resistor)?？裳由旖拥匮b置的自由端是與結構的天花板相對的端，因而在HVDC閥布置懸吊的情況下，該端朝向結構的地板。
[0017]將浪涌電流限制電阻器布置在可延伸接地系統(tǒng)的自由端處確保浪涌電流限制電阻器始終是接觸引導元件并且因而接觸電屏蔽結構的電屏蔽的可延伸接地裝置的第一元件。這確保任何殘余電容器能量在接地過程和序列期間由電阻器來消耗。
[0018]可延伸接地裝置可包括低電阻電線和絞盤，其中低電阻電線纏繞到絞盤上，所述絞盤配置成將低電阻電線從縮回位置移到延伸位置中并且返回。
[0019]使用與絞盤結合的低電阻電線具有以下優(yōu)點:絞盤能夠易于被遠程控制；并且電線具有極低電阻，使得給予任何放電電流的通路，因為它將遵循最容易電阻(easiestresistance)的路線并且因而遵循低電阻電線。
[0020]此外，低電阻電線易于操控并且由引導元件進行引導。
[0021]低電阻電線可在其自由端處包括浪涌電流限制電阻器。
[0022]浪涌電流限制電阻器確保電荷能夠被放電。優(yōu)選地，浪涌電流限制電阻器布置在低電阻電線的自由端處。
[0023]浪涌限制電阻器可被成形，使得它易于滑入和滑出引導元件。
[0024]有利地，絞盤可連接到驅動器，其配置成允許絞盤的遠程控制。
[0025]驅動器可包括接收器和傳送器，使得操作員能夠例如通過使用遠程控制或另一個接口將絞盤并且因而將可延伸接地裝置從遠程地點延伸和收回。
[0026]高壓閥單元可以是包括至少兩個閥層的懸吊半導體高壓閥結構。
[0027]在實施例中，電屏蔽結構可包括多個電暈屏蔽，其布置在高壓閥單元的閥層周圍。
[0028]當所述接地裝置延伸時，每個電暈屏蔽與至少一個可延伸接地裝置進行電接觸。在電暈屏蔽沒有相互電互連的情況下，多個可延伸接地系統(tǒng)可用來將全部電暈屏蔽接地。
[0029]在實施例中，每個閥層可包括暴露表面，由此可將每個電暈屏蔽指配給一個暴露表面，并且其中將引導元件指配給每個電暈屏蔽，使得低電阻電線由引導元件按照Z字形圖案(pattern)逐個引導元件來引導。指配給電屏蔽的引導元件可以是引導元件對。
[0030]因而如在垂直方向上看到，指配給第一閥層的引導元件的第一集合可考慮到指配給連續(xù)閥層的連續(xù)引導元件而略微水平移位，使得實現(xiàn)和建立Z字形圖案，并且使得每個電屏蔽被接地。
[0031 ]代替使用漏斗形狀的引導元件，也許有可能使用磁性元件，其配置成在它被延伸時與磁性低電阻電線進行交互。這類磁性引導元件可與低電阻電線(其可設計為磁性的)進行物理接觸并且因而進行電接觸。
[0032]專門磁性接觸部分可安裝在低電阻電線上，以確保電線與磁性引導元件進行接觸。
[0033]—般來說，權利要求書中使用的所有術語將要按照它們在技術領域中的普通含意來解釋，除非本文中另有明確限定。對“一 / 一個/該元件、裝置、組件、系統(tǒng)、單元、部分等”的所有提及將要以開放的方式解釋為指的是元件、裝置、組件、系統(tǒng)、單元、部分等的至少一個實例，除非另有明確規(guī)定。
【附圖說明】
[0034]現(xiàn)在參照附圖通過示例來描述本發(fā)明，附圖包括:
圖1示意圖示如已知包括電屏蔽的懸吊閥的側視圖；
圖2按照自上而下視圖圖示圖1的閥；
圖3示意圖示按照本發(fā)明、包括接地系統(tǒng)的高壓半導體閥布置；
圖4示意圖示與圖3類似的實施例。
【具體實施方式】
[0035]現(xiàn)在將在下文中參照附圖更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的某些實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同形式來體現(xiàn)，并且不應被理解為局限于本文所闡述的實施例；而是，這些實施例作為示例來提供，使得本公開將是詳盡的和完整的，并且將向本領域的技術人員全面地傳達本發(fā)明的范圍。描述中，相似數(shù)字通篇指的是相似元件。
[0036]現(xiàn)在參照附圖，更詳細說明本發(fā)明。圖1和圖2圖示高壓閥布置，其包括高壓直流(HVDC)閥單元I ’、外部電屏蔽結構6’以及承載HVDC閥單元I ’的懸掛絕緣體8 ’ AVDC閥單元包括多個閥層10’。
[0037]圖1中，圖示HVDC閥單元I，，其包括四個閥層1’。閥層1 ’從結構的天花板28，懸吊地安裝，并且它們經(jīng)由懸掛絕緣體8’固定到天花板。所述懸掛絕緣體8’還配置成在相互之間互連閥層10’。
[0038]屏蔽結構6’包括多個電屏蔽16’、例如電暈屏蔽16’。電屏蔽16’布置成覆蓋閥層10’的暴露表面38’，使得電場強度限制到可接受水平。圖1和圖2中示出的HVDC閥單元I’總共包括具有暴露表面38’的五個側面，四個橫向側面以及背離天花板28’的一個下側面。
[0039]每個側面、因而每個暴露表面和每個HVDC閥層10可包括電屏蔽16’。電屏蔽16’沒有在電氣上或者以其他方式彼此互連。在電屏蔽16’之間存在間隙。面向天花板28’的頂部側面也可包括電屏蔽，即使這在圖中未示出。
[0040]閥層1’可包括至少一個、二個或多個閥模塊11，如圖2所圖示。閥模塊或單元11可以或者可以不在水平方向上電互連?，F(xiàn)在參照示出本發(fā)明的實施例的圖3和圖4，高壓直流半導體閥布置I包括接地系統(tǒng)4，其配置成將電屏蔽結構6接地并且因而將屏蔽結構的電暈屏蔽或電屏蔽16接地。
[0041]接地系統(tǒng)4包括可延伸接地裝置12和引導元件14，其是引導布置的一部分?？裳由旖拥匮b置12包括低電阻電線20、連接到驅動器22的絞盤26。絞盤26裝配在結構的天花板28上。
[0042]驅動器22配置成隔開一段距離遠程控制，使得人員無需在電暈屏蔽被正確接地之前踏入閥廳中。驅動器22可以是電驅動器22等，其能夠經(jīng)由遠程定位計算機或另一個遠程接口來操縱(steer)。低電阻電線20可經(jīng)由絞盤26連接到天花板28中的接地接口。絞盤26的遠程控制意味著通過無線或有線連接。
[0043]引導元件布置和引導元件14配置成電連接到電屏蔽結構6。每個電屏蔽16或電暈屏蔽電連接到引導元件14。引導元件14由導電材料來制成，或者它們至少部分覆蓋有導電材料。引導元件14具有頂部34和底部36，如圖3和圖4所指示。
[0044]引導元件14可以是漏斗形狀的，并且它們配置成引導可延伸接地裝置12。這意味著，一些橫向引導元件14的表面至少在引導元件對的一個側面上傾斜。引導元件對可包括一個傾斜元件和一個垂直元件，如圖3和圖4所示。但是，使用包括兩個或多個傾斜表面來引導可延伸接地裝置12的引導元件對處于本發(fā)明的范圍之內。引導元件對的兩個引導元件14均電連接到對應電屏蔽16。
[0045]引導元件14備選地可以是雙重漏斗形狀，在如圖3的左側上和圖4所圖示的頂部34和底部36處打開，使得低電阻電線20和浪涌電流限制電阻器24可易于延伸和縮回，而沒有在引導元件14處的堵塞或阻塞。
[0046]每個閥層10具有對其指配的多個電屏蔽16，在所圖不實施例中為四個電屏蔽16，正方形HVDC閥單元2的每個橫向側面上一個，除最低閥層10外，其另外具有對其指配的端電屏蔽16”，如圖4所示。指配給閥層16其中之一的電屏蔽16的引導元件14考慮到指配給連續(xù)閥層10的電屏蔽的引導元件14而在水平方向上略微移位，以便確保低電阻電線20在其到延伸位置E的路線上建立與每個引導元件14并且因而與每個電屏蔽16的電接觸。低電阻電線20將由于水平移位的引導元件14而跟隨Z字形圖案，如在圖4中最佳地圖示。
[0047]絞盤26配置成接納低電阻電線20，使得它能夠從縮回或收回位置W延伸、因而展開，以及從延伸位置E縮回或收回、因而卷起，如圖4中所圖示。低電阻電線20在其自由端處包括浪涌電流限制電阻器24。浪涌電流限制電阻器24配置成耗散潛在浪涌電流或者任何其他自發(fā)放電。如圖3和圖4所圖示，浪涌電流限制電阻器24專門成形，以便促進通過引導元件14的低電阻電線20的引導。優(yōu)選地，浪涌電流限制電阻器24是箭頭形狀或雙箭頭形狀的，如圖3和圖4所指示，但是顯然，允許或促進通過引導元件的引導的任何其他形狀可被使用并且落在本發(fā)明的范圍之內。
[0048]如圖3和圖4所圖示的接地系統(tǒng)4包括四個可延伸接地裝置12，每個在高壓直流半導體閥單元2的四個橫向側面其中之一上。
[0049]僅將一個可延伸接地裝置12用于高壓直流閥單元2落在本發(fā)明的范圍之內。但是在這種實施例中，電屏蔽結構的電屏蔽16相互之間則應當電互連。
[0050]閥層10的閥模塊和HVDC閥單元例如可以是汞弧閥、晶閘管閥或晶體管。
[0051]閥層10通過懸掛絕緣體8來連接到天花板，如考慮到圖1和圖2所述，但是，閥層10可連接和布置在閥承載腳手架(未示出)等內。在這種實施例中，腳手架可承載電屏蔽結構6并且因而也承載接地系統(tǒng)4。
[0052]現(xiàn)在通過指示接地系統(tǒng)4如何與電屏蔽結構6進行交互并且可延伸接地裝置12如何與引導元件14進行交互來描述了本發(fā)明。但是有可能避免接地系統(tǒng)4中的引導元件14并且考慮到可延伸接地裝置12以使得浪涌電流限制電阻器24及其形狀分別建立與HVDC閥單元2的一個側面的每個電屏蔽16的電接觸的方式定位電屏蔽16，因而確保低電阻電線20與指配給閥單元2的一個橫向側面和/或下側面的每個電屏蔽16、16”進行電接觸。電屏蔽16可離心地定位，以確保低電阻電線20在其從縮回位置W到延伸位置E的路線上并且當它實際上處于延伸位置E時建立與閥單元2的一個側面的每個電屏蔽16的接觸。
[0053]要注意，代替浪涌電流限制電阻器24，由導電材料所制成的普通元件可用來引導低電阻電線20，并且以便提供某個重量以弄直電線20，并且分別放松(ease)可延伸接地裝置12和低電阻電線20的延伸和縮回操作。
[0054]浪涌電流限制電阻器24布置在可延伸接地裝置4的自由端處。浪涌電流限制電阻器24配置為可延伸接地裝置的第一元件或部分，其在可延伸接地裝置4從縮回位置W移動到延伸位置E時建立與引導元件16并且因而與電屏蔽16的電接觸。
[0055]通過絞盤26、驅動器22和電線20已描述和圖示可延伸接地裝置12。使用可用于接地的任何其他適當延伸裝置落在本發(fā)明的范圍之內，任何其他適當延伸裝置例如可延伸和可縮回彈簧系統(tǒng)、可延伸和可縮回腳手架結構或者只是可延伸和可縮回伸縮布置，其配置成在其從縮回位置W到延伸位置E的路線上并且在延伸位置E建立與指配給閥單元2的一個側面的電屏蔽16的電接觸。
[0056]接地系統(tǒng)4僅將外部電屏蔽結構6接地，而不將HVDC閥單元2本身接地。
[0057]代替使用具有懸掛絕緣體8的懸吊高壓閥布置I，有可能安裝立于閥廳或結構的閥廳地板30上的高壓閥布置I。在這種實施例中，可延伸接地裝置4可以是剛性可延伸接地裝置(例如可以被延伸的腳手架結構)或者伸縮的可延伸裝置(其可從閥廳地板30朝天花板28延伸)。這種接地裝置4還在其自由端處包括浪涌電流限制電阻器，以確保這個電阻器是建立與弓I導元件16的電接觸的第一元件。
[0058]上面主要參照幾個實施例描述了本發(fā)明。但是，如由本領域的技術人員易于理解的，除了上面所公開的實施例之外的其他實施例在如由所附權利要求書所限定的本發(fā)明的范圍之內同樣是可能的。
【主權項】
1.一種高壓閥布置(I)，包括 高壓閥單元(2); 外部電屏蔽結構(6)，至少部分布置在所述高壓模塊化閥單元(2)周圍；以及 接地系統(tǒng)(4)，所述接地系統(tǒng)包括可延伸接地裝置(12)，其配置成從縮回位置(W)遠程延伸到延伸位置(E)，其中所述可延伸接地裝置在其從所述縮回位置(W)延伸時建立與所述外部屏蔽結構的電連接。2.如權利要求1所述的高壓閥布置，包括多個引導元件(14)，其電連接到所述電屏蔽結構(6)，其中所述可延伸接地裝置(12)配置成在其處于所述延伸位置(E)時建立與所述引導元件(14)的至少一些的電連接。3.如權利要求1或2所述的高壓閥布置，其中，所述可延伸接地裝置(12)配置成被裝配，使得其在垂直向下方向(A)上從所述縮回位置(W)延伸到所述延伸位置(E)中，并且在垂直向上方向(A’)上從所述延伸位置(E)收回返回到所述縮回位置中。4.如上述權利要求所述的高壓閥布置，其中，所述可延伸接地裝置(12)配置成裝配在結構的天花板(28)中。5.如上述權利要求中的任一項所述的高壓閥布置，其中，所述引導元件(14)的至少一些是漏斗形狀的。6.如上述權利要求所述的高壓閥布置，其中，所述引導元件(14)的至少一些在兩端中是漏斗形狀的，因而在頂部(34)和底部(36)上比在中間要寬。7.如上述權利要求中的任一項所述的高壓閥布置，其中，所述可延伸接地裝置(4)包括布置在其自由端處的浪涌電流限制電阻器(24)。8.如上述權利要求中的任一項所述的高壓閥布置，其中，所述可延伸接地裝置(12)包括低電阻電線(20)和絞盤(26)，其中所述低電阻電線(20)纏繞到所述絞盤(26)上，所述絞盤配置成將所述低電阻電線從所述縮回位置(W)移動到所述延伸位置(E)中并且返回。9.如上述權利要求所述的高壓閥布置，其中，所述低電阻電線(20)包括在其自由端處的所述浪涌電流限制電阻器(24)。10.如權利要求8或9中的任一項所述的高壓閥布置，其中，所述絞盤(26)連接到驅動器(22),其配置成允許所述絞盤(26)的遠程控制。11.如上述權利要求中的任一項所述的高壓閥布置，其中，所述高壓閥單元(2)是包括至少兩個閥層(10)的懸吊半導體高壓閥結構。12.如上述權利要求所述的高壓閥布置，其中，所述電屏蔽結構(6)包括布置在所述高壓閥單元(2)的所述閥層(10)周圍的多個電暈屏蔽(16)。13.如上述權利要求所述的高壓閥布置，其中，每個閥層(10)包括暴露表面(38)，將每個電暈屏蔽(16)指配給一個暴露表面(38)，并且其中將引導元件(14)指配給每個電暈屏蔽(16)，使得所述低電阻電線(20)由所述引導元件(14)按照Z字形圖案從引導元件(14)引導到連續(xù)引導元件(14’)。
【文檔編號】H01L23/473GK105849898SQ201380081945
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2013年11月5日
【發(fā)明人】B.桑丁, C.斯杰伯格, E.多雷, J.格蘭希維奧賈
【申請人】Abb 技術有限公司