具有高压电阻的用于为自换向变流器的能量储存器预充电的预充电装置、自换向变流器和高压直流能量传输装置的制作方法

自换向变流器通常具有能量储存器(例如电容器)，它们必须在变流器运行开始时被预充电至特定的电压。为了在能量储存器的这种预充电时避免不期望高的电流脉冲(接通电流脉冲)，通常通过电阻为能量储存器预充电。在高压范围内，高压电阻用于预充电。一旦能量储存器的预充电过程结束，则有意义的是桥接高压电阻，以使在变流器运行中不会在高压电阻上出现不期望的能量损失(能量转换为热量)。

在此可以考虑，与高压电阻相间隔地安装桥接设备，并且将高压电阻的接头与桥接设备的接头相连。在此，对于高压电阻和桥接设备均需要相应的基座、支柱绝缘体、夹子和必要时的其它构件，以便安装高压电阻和桥接设备并且将两个构件电气连接。

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种本文开头所述类型的预充电装置，该预充电装置可以成本低廉地实现。

该技术问题按本实用新型通过按照独立权利要求所述的预充电装置解决。预充电装置的有利设计方案在各从属权利要求中给出。

公开了具有高压电阻的用于为自换向变流器的能量储存器预充电的预充电装置，其中，在高压电阻上布置有用于桥接(短接)高压电阻的桥接设备 (短接设备)。在此，高压电阻和桥接设备形成设计一个结构单元。

在所述预充电装置中特别有利的是，桥接设备布置在高压电阻上。由此，对于桥接设备不需要单独的基座、不需要单独的支柱绝缘体等，而是对于高压电阻和桥接设备只需要共同的基座、共同的支柱绝缘体等。由此能够成本低廉地实现所述预充电装置。此外有利的是，所述预充电装置(相对于高压电阻和桥接设备的单独实现形式)明显地节省了空间，因为只有一个基座、一个支柱绝缘体等是必要的。由此，具有桥接设备的高压电阻可以非常紧凑并且节省空间地实现。

所述预充电装置可以设计为，使得所述桥接设备具有固定触头和运动触头，其中，运动触头在第一位置中与固定触头相间隔，并且其中，运动触头在第二位置中接触固定触头。因此，在第二位置中，运动触头桥接高压电阻。换而言之，运动触头在第二位置中将高压电阻短接。

所述预充电装置也可以设计为，使得所述高压电阻具有第一接头和第二接头，固定触头布置在第一接头上并且运动触头布置在第二接头上。将固定触头直接布置在第一接头上并且将运动触头直接布置在第二接头上的优点尤其是，不需要在高压电阻与桥接设备之间设置附加的电气连接。更确切地说，桥接设备的固定触头处于高压电阻的第一接头的电位上；桥接设备的运动触头处于高压电阻的第二接头的电位上。

所述预充电装置也可以设计为，使得所述运动触头设计为接触臂，所述接触臂能转动地铰接在第二接头上。借助这种能转动地铰接的接触臂，可以简单并且成本低廉地实现运动触头与固定触头之间的所需分隔距离。

所述预充电装置也可以设计为，使得所述高压电阻是柱状的高压电阻，并且运动触头在第二位置中平行于高压电阻布置(并且桥接、也即短接高压电阻)。由此，在第二位置中(在高压电阻被桥接时)，在第一接头与第二接头之间实现了尽可能短的电流路径。

所述预充电装置还可以设计为，使得所述高压电阻是柱状的高压电阻，并且运动触头在第一位置中沿径向远离高压电阻地指向(或者相对于高压电阻沿径向地布置)。通过在第一位置中沿径向远离高压电阻指向的运动触头，一方面可靠地实现了第一接头与第二接头之间用于电分隔的所需距离。另一方面，通过沿径向远离高压电阻指向的运动触头，也已经能够单纯视觉上明显识别出第一位置。

所述预充电装置也可以设计为，使得所述高压电阻由绝缘体承载，所述绝缘体与高压电阻共轴地定向。这也允许了节省空间地实现所述预充电装置。

所述预充电装置也可以设计为，使得所述预充电装置具有用于运动触头的驱动器，尤其是电动的驱动器。

在此，所述预充电装置可以设计为，使得所述驱动器安装在地电位上，并且所述预充电装置具有用于从驱动器向运动触头传输驱动运动的电绝缘的构件(例如电绝缘的轴)。也就是借助电绝缘的构件将驱动运动从驱动器传递至运动触头。将驱动器安装在地电位上是特别有利的，因为所述驱动器随即能够以较低的耗费(并且因此成本低廉地)被控制并且被供应驱动器所需的电能。

所述预充电装置可以设计为，使得所述高压电阻是空气绝缘的高压电阻。这种空气绝缘的高压电阻能够成本低廉地使用。

所述预充电装置也可以设计为，使得所述高压电阻具有盘状电阻元件的串联电路。借助所述盘状电阻元件能够实现具有各不相同的电阻值的高压电阻，方式为对于不同的高压电阻将不同数量的这种电阻元件电气地串联连接。

还公开了一种自换向变流器，其具有按前述备选方案所述的预充电装置。这种变流器可以例如是高压直流能量传输装置的组成部分。

以下根据实施例详细阐述本实用新型。为此在附图中：

图1示出具有高压电阻和桥接设备的装置的一个实施例并且

图2示出具有这种装置的高压直流能量传输装置的一个实施例。

在图1中示意性地示出装置1的一个实施例，该装置1具有高压电阻3 和用于高压电阻3的桥接设备5。高压电阻3在本实施例中是空气绝缘的高压电阻3。(高压在本说明书的范围内尤其理解为﹥40kV的电压范围。但所述装置也可以在低压中使用。)柱状的高压电阻3具有多个盘状的电阻元件7，这些电阻元件7电气地串联连接。在图1中只示例性地示出了这些电阻元件 7中的两个电阻元件。柱状的电阻体3的表面是电绝缘的。在图1中，在高压电阻3的下面部分示例性地示出了一些绝缘罩8，这些些绝缘罩8例如由硅酮制成。这些绝缘罩8几乎将高压电阻3的整个外周面绝缘。高压电阻3 在第一端部具有第一电接头10并且在第二端部具有第二电接头12。第一接头10是高压电阻3的上部接头10，第二接头12是高压电阻3的下部接头 12。

高压电阻3由绝缘体15(支柱绝缘体15)承载，其中，支柱绝缘体15的一个端部与第二接头12相连，并且支柱绝缘体15的另一端部基于装入地面 20中的基座18。地面20具有地电位，而高压电阻3的第一接头10和/或第二接头12在其运行中处于高压电位。绝缘体15将高压电阻3相对于地电位绝缘。支柱绝缘体15(与高压电阻3类似地)在其外表面上具有电绝缘罩17。支柱绝缘体(与高压电阻3相同地)具有柱状的造型。在本实施例中，高压电阻3和支柱绝缘体15均具有直径接近相同的笔直圆柱体的形状。高压电阻3 和支柱绝缘体15共轴地布置，也就是高压电阻3的旋转轴与支柱绝缘体15 的旋转轴一致。高压电阻3由支柱绝缘体15承载；此处出现的力由支柱绝缘体15传导至基座18。

桥接设备5具有固定触头23和运动触头25。固定触头23布置在第一接头10上并且与第一接头导电地相连。因此，固定触头23具有第一接头10 的电位。电晕环24相邻于固定触头23地布置，以便控制固定触头23附近的电场强度并且避免不期望的放电。在第二接头12中也可以布置类似的电晕环。

运动触头25布置在第二接头12上并且与第二接头电气相连。因此，运动触头25具有第二接头12的电位。运动触头25在此设计为接触臂25，该接触臂25可转动地铰接在第二接头12上。

在图1中通过实线示出运动触头25的第一位置26。在第一位置中，运动触头25与固定触头23相间隔。在第一位置26中，运动触头25沿径向远离高压电阻3指向；在高压电阻与处于第一位置中的运动触头25之间存在约90度的角。

借助虚线显示运动触头25的第二位置28；在第二位置28中，运动触头 25接触固定触头23。换而言之，在第二位置28中，高压电阻3通过运动触头25桥接(短接)。在第二位置28中，运动触头25平行于高压电阻3地布置并且导电地桥接高压电阻。

运动触头25和固定触头23具有足够的耐烧损性，因此借助桥接设备也可以将在接通时间点仍流过高压电阻的剩余电流(随之通过高压电阻产生对应的压降)短接。

驱动器35用于使运动触头从其第一位置运动到其第二位置并且相反地从其第二位置运动到其第一位置。所述驱动器35在本实施例中是电动的驱动器35，该驱动器35设置在地电位上(在地面20上)。借助电绝缘的构件38(其例如可以设计为电绝缘的轴38)，将驱动器35的驱动运动传递至运动触头 25。构件38只示意性地示出。必要时还将转向传动机构用于传递驱动运动，然而所述转向传动机构在图1的实施例中没有示出。

因为驱动器35设置在地电位上，所以能够相对简单和成本低廉地实现驱动器的电气控制并且为驱动器35提供电能。

在运动触头25的在图1中用实线显示的第一位置26中，打开桥接设备 5，也就是没有导电地桥接高压电阻3。换而言之，在运动触头25的第一位置26中，导电地串联连接的电阻元件7的电阻在高压电阻3的第一接头10 与第二接头12之间起作用，使得高压电阻3可以用作给(例如自换向变流器的)能量存储器充电的串联电阻。如果关闭桥接设备5，则驱动器35通过构件38这样使运动触头25运动，使得其自由端部沿着圆弧形轨道39运动并且到达固定触头23。在第二位置28中，运动触头25桥接高压电阻3。桥接设备5在运动触头的第二位置28中闭合。由此，电阻元件7的电阻不再在高压电阻的第一接头10与第二接头12之间起作用，而是只有运动触头25 的材料的(非常小的)电阻起作用(例如铜或者铝)。因此，高压电阻3在运动触头25的第二位置28中被短接。

运动触头25在其自由端部具有闸刀式触点40，该闸刀式触点40在运动触头25的第二位置28中移入设计为移入式触头23的固定触头23中。所述移入式触头23例如具有V形的横截面(阴性触头)。运动触头25的第二位置也可以称为被移入的状态28或者被移入的位置28，而运动触头25的第一位置也可以称为被移出的状态26或者被移出的位置26。

高压电阻3和桥接设备5形成一个结构单元。换而言之，高压电阻3和桥接设备5形成具有桥接功能的电阻结构组件。如以下所示的，装置1优选可以用于为自换向变流器的一个或多个能量存储器预充电。

在图2中示出高压直流传输装置201的一个实施例，该高压直流传输装置201具有第一自换向变流器204和第二自换向变流器207。第一自换向变流器204的直流电压侧借助直流电路210(高压直流电路210)与第二自换向变流器207的直流电压侧相连。第一变流器204的交流电压侧通过三个装置1’与第一三相交流电网217电气连接。同样地，第二变流器207的交流电压侧通过三个装置1”与第二三相交流电网225电气连接。直流电路210具有装置1”’。

装置1’、1”和1”’在本实施例中分别如在图1中所示的装置1那样设计；每个装置1’、1”和1”’尤其具有高压电阻3和桥接设备5。通过高压直流传输装置201可以将电能从第一交流电网217经由直流电路210传输至第二交流电网225；同样地可以实现沿相反方向的能量传输。

第一自换向变流器204和第二自换向变流器207分别具有一系列子模块230。所述子模块分别含有形式为电容器232的能量存储器232。子模块例如可以设计为半桥子模块或者全桥子模块。两个变流器204和207在本实施例中分别设计为(已知的)模块化的多级变流器。为了给子模块的能量存储器预充电，在交流电压侧设有装置1’和1”以及在直流电压侧设有装置1”’。

由此例如可以由第一交流电网217借助装置1’为第一变流器204的子模块230预充电；同样可以借助装置1”由第二交流电网225为第二变流器207 的子模块230预充电。然而，也可以考虑其它情况：例如可以在第一变流器 204准备就绪时(也就是当变流器204能够在直流电路210中形成直流电压并且通过直流电路将功率传输至第二自换向变流器207时)由第一变流器204 通过装置1”’为第二变流器207的子模块230的能量存储器232充电。相应装置的高压电阻在能量存储器预充电时限定能量存储器的所谓接通电流(充电电流)。

在预充电过程/充电过程中，分别用于充电的装置的桥接设备5处于打开状态(如图2示意性示出的那样)。一旦装置不需要充电或者预充电，则借助配属的桥接设备5桥接相应装置的高压电阻3，从而使高压电阻在电力上不起作用。

在此应该指出的是，在高压直流传输装置中，不是所有在图2中显示的装置1’、1”和1”’是必需的。也可以省去这些装置中的单个装置。例如在存在装置1’和1”的情况下可以省去1”’。两个变流器204和207则分别从其交流电压侧预充电。

描述了一种装置，其中高压电阻3和桥接设备5集成在唯一的设备中。也就是存在功能“电阻”和“桥接”的功能整合。桥接设备5也可以称为高压电阻3上的加装开关设备。桥接设备5例如可以类似于断路开关的加装件设计，其具有耐烧损的触头(所谓的整流开关触头)。由此，桥接设备5也可以将在充电过程之后处于电阻上的电压和/或在充电过程之后流过电阻的电流短接。

所描述的具有高压电阻和桥接设备的装置是功能集成的组件，该组件具有高压电阻和短接高压电阻的开关设备(桥接设备)。由此可以省去单独的断路开关作为桥接设备。用于单独的断路开关(独立的断路开关)的附加基座、附加支柱绝缘体等不是必需的。此外，所描述的装置具有非常紧凑的构造方式或者构型。具有高压电阻和桥接设备的装置尤其比独立的高压电阻和独立的桥接设备需要更少的空间，所述独立的高压电阻和独立的桥接设备需要彼此独立地安装并且在之后电路连接。因此在整体上获得能够成本低廉并且节省空间地实现的装置。