高压转换器中的电容器短路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及高压转换器中的电容器的短路。更具体地，本发明涉及对于高压转换器的电容器的短路布置和用于使这类的高压转换器中的电容器放电的方法。
【背景技术】
[0002]诸如电压源转换器或电流源转换器高压转换器配备有电容器，电容器被充电至高压电平。
[0003]电压源转换器可例如是所谓的两级转换器，只要在转换器的两个DC输出之间提供电容器组。转换器也可以是级联多级转换器，其由许多单元组成，在该情况下每个单元可包括电容器。
[0004]当不在操作中时，重要的是使这些电容器放电。
[0005]此外，当不在操作中时，可能必须在转换器所在的环境中进行维护，其中这种环境可以是所谓的阀厅(valve hall)。在允许保修人员进入该环境之前，可存在使电容器完全放电的要求。为了确保这个情况已发生，可需要电容器短路。这意味着可存在在允许保修人员进入阀厅之前使转换器的电容器短路的要求。
[0006]本发明针对以安全、可靠且高效的方式提供这种短路。
【发明内容】
[0007]本发明的一个目标是要提供高压转换器中电容器的安全、可靠且高效的短路。
[0008]该目标根据本发明的第一方面通过高压转换器的电容器的短路布置来实现，这些电容器各具有两个连接端子并且布置包括
短路线，其配置成沿电容器的连接端子移动同时与连接端子滑动接触，并且包括短路段，包括连接到地电势的导电材料，和探测段，包括导电材料，以及
电压评估部件，电连接到短路段和探测段并且进一步配置成在探测段和短路段连接到电容器的相应连接端子时检测跨电容器的电压、将该电压与放电阈值比较并且基于所检测的电压实现短路线的停止或移动。
[0009]该目标也根据本发明的第二方面通过使高压转换器的电容器短路的方法实现，这些电容器各具有两个连接端子并且方法包括:
使短路线沿转换器的电容器的连接端子移动同时与连接端子滑动接触，短路线具有包括连接到地电势的导电材料的短路段和包括导电材料的探测段，
在探测段和短路段连接到电容器的相应连接端子时测量跨电容器的电压，
将电压与放电阈值比较，并且基于所检测的电压实现短路线的停止或移动。
[0010]本发明的实施例具有许多优势。本公开的实施例提供高压转换器中电容器的安全、可靠和高效短路。这还允许保修人员安全进入高压电容器定位所在的区域。
【附图说明】
[0011]本发明的实施例将在下面参考附图描述，其中
图1示意地示出在AC系统与DC系统之间连接的转换器的单线图，
图2示意地示出基于单元或级联多级的电压源转换器的相脚，
图3示意地示出短路线，其中短路段被拉动经过转换器的电容器以便使这些电容器短路，
图4图示如果具有太高电压的电容器短路的后果，
图5示出在第一实施例中使用的短路线，
图6示出根据第二实施例在短路布置中使用的短路线和电阻器，
图7示意地示出根据第二实施例连同许多电容器的短路布置，
图8示出根据第二实施例在短路布置中执行使转换器中的电容器短路的方法中的许多方法步骤的流程图，以及
图9示出根据第三实施例在短路布置中使用的两个线和电阻器。
【具体实施方式】
[0012]在下面，将给出短路布置和使高压转换器的电容器短路的方法的实施例的详细描述。
[0013]高压转换器可以是在直流(DC)系统与交流(AC)系统之间连接的转换器，所述系统可以是输电系统。DC系统能够例如是高压直流(HVDC)输电系统并且AC系统可以是柔性交流输电系统(FACTS)。然而，这些类型的系统仅仅是这类系统的示例。转换器还可以在例如DC背靠背系统和配电系统中应用。
[0014]图1示意地示出在AC系统S1与DC系统S2之间连接的转换器20的单线图。AC系统S1在该示例中是三相AC系统并且通常包含三个导体。在图中仅示出一个导体10。而DC系统S2包含两个极，其经由转换器20耦合到AC系统。因为在该示例中存在两个极，DC系统可以是双极系统。应意识到，本发明还能够与单极系统一起使用，单极系统可以是不对称或对称单极系统。此外在这里应意识到，DC和AC系统两者能包含比示出的极和导体更多的元件。然而，这些对于理解本发明不重要的并且因此已被省略。
[0015]转换器20可作为整流器和/或逆变器起作用。转换器20在稍后给出的本发明的示例中是基于单元的电压源转换器或级联多级转换器。然而，应意识到，本发明不限于这种类型的电压源转换器。转换器例如也可以是两级转换器或中性点钳位三级转换器。事实上，使用的转换器类型不限于电压源转换器，而还可以是电流源转换器。
[0016]高压转换器20具有用于连接到DC系统S2并且更具体地是连接到DC系统的至少一个极的DC侧，以及用于耦合到AC系统的AC侧。在AC侧上，转换器20具有许多AC端子，每个相对应一个。在DC侧上，转换器20具有许多DC端子12和14，每个极对应一个，其中第一 DC端子12连接到第一极并且第二 DC端子14连接到第二极。因为图是单线图，所以仅示出一个AC端子22连同两个DC端子12和14。
[0017]转换器20经由具有一次侧和二次侧的变压器18耦合到AC网络，该一次侧具有耦合到AC系统S1的一次绕组，该二次侧具有耦合到转换器20的AC侧的二次绕组。在这里应意识到变压器18在一些情况下可省略。
[0018]在图1中存在为每个极所提供的到地的可选择DC连接，即从对应DC端子引导到地的连接。在图1中存在与共有放电电阻器R1串联的第一 DC接地开关26以及也与该共有放电电阻器R1串联的第二 DC接地开关28。放电电阻器R1因此是两个极共有的。接地开关在转换器20的正常操作中是断开的。
[0019]图2示出概述基于单元的电压源转换器20的示例的方框示意图，该基于单元的电压源转换器20通常也称作级联多级转换器。
[0020]转换器采用对称单极转换器的形式并且包含许多相脚，其中对每个相存在一个相脚。转换器因此包含至少两个并且在该情况下包含三个相脚。然而，在图2中，仅示出一个这种相脚。
[0021]如能够在图2中看到的，这个转换器20的相脚PL包含级联连接的许多单元，其中每个单元包含与开关元件的至少一个分支并联的电容器，在这里每个分支包括两个开关元件。采用具有反并联二极管的晶体管的形式提供每个开关元件。在相脚PL的中点处，提供AC端子22。在图2中的转换器中，此外存在在AC端子22的相对侧上提供的第一和第二相电抗器。相脚此外分成两个相臂。在AC端子22与第一 DC端子12之间存在一个相臂(在这里表示正相臂PA)，并且在AC端子22与第二 DC端子14之间存在另一个相臂(在这里表示负相臂NA)。相臂因此可包含相脚的一半的单元和一个相电抗器。在该示例中存在与相脚PL并联的电容器组(在这里示出为包含两个电容器)。该电容器组的中点在这里接地。
[0022]在这里应意识到，在转换器20的一些变化中，可去除电容器组。相电抗器的放置也可以变化。
[0023]在图2中所显示的单元是半桥单元。然而，应意识到，基于单元的转换器能够是基于许多类型的单元，例如全桥单元和不同类型的双电压贡献单元(double voltagecontribut1n cell)。然而，这不会进一步详细描述。
[0024]在各种情形下可需要关闭转换器20。可需要关闭它用于保修和/或维护。作为这个关闭的一部分，单元的开关元件被阻断，这涉及关断开关元件的晶体管。然而，还需要使电容器放电。当单元被阻断时，单元电容器实际上彼此串联连接。
[0025]放电可使用DC接地开关26和28以及共同放电电阻器R1来进行。
[0026]通过使用共同放电电阻器R1，可能使单元电容器快速放电。然而，在允许任何保修人员进入转换器所放置的环境(其可以在诸如阀厅的建筑中)之前，必须确保电容器全部已完全放电。这可通过使全部电容器短路来进行。通过使电容器短路，因此确保没有剩余电荷并且由此对于人员进入建筑是安全的。
[0027]使电容器安全短路的一个方式是通过使用连接到地电势的线。这在图3中例示，其中存在数量η个级联单元电容器Cl、C2、C3和Cn，每个提供有两个连接端子。在附图中还示出有线30，其在两个滑轮32和34上提供并且通过电容器Cl、C2、C3和Cn的连接端子移动(例如通过被拉动)。线30 (其是短路线)具有绝缘段IS1和短路段SCS，其中短路段SCS由连接到地电势的导电材料形成并且绝缘段IS1由电绝缘材料形成。绝缘段IS1在这里可在线30的第一部分中提供，该线30的第一部分在拉动线时首先经过电容器C1、C2、C3和Cn，而短路段SCS可在线的第二部分中提供