Elektrische Vorrichtung mit einem Haltegerüst

Die Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung mit einem Haltegerüst und mit Hochspannung beaufschlagbaren und von dem Haltegerüst gehaltenen Komponenten.

Derartige elektrische Vorrichtungen sind beispielsweise aus dem Bereich der Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) bekannt in Form von Ventiltürmen, die unter Ausbildung eines Umrichters miteinander verschaltet sind. Der Umrichter ist zwischen einem Wechselspannungsnetz und einem Gleichspannungsnetz der HGÜ-Anlage angeordnet und ist zur Umwandung von Wechselspannung in Gleichspannung oder umgekehrt eingerichtet. Jedes seiner Ventiltürme weist eine Vielzahl an Submodu- len auf. Die während des Betriebs des Ventilturms mit Hochspannung beaufschlagten Submodule sind in einem Haltegerüst gegeneinander und gegenüber der Umgebung isoliert angeordnet.

Aus dem Bereich der Überspannungsabieiter, welche der Ableitung von Überspannungen in elektrischen Energieversorgungsnetzen dienen, sind sogenannte Metalloxid- Überspannungsableiter bekannt, welche mit Hochspannung beaufschlagbare Metalloxid-Widerstände aufweisen. Die Metalloxid-Widerstände bilden innerhalb des Überspannungsabieiters aufeinander geschichtet eine Widerstandssäule, welche von einem Haltegerüst aus faserverstärkten Kunststoff-Vollstäben im Inneren des Überspannungsabieiters gehalten wird.

Ferner sind aus dem Brückenbau tragende Stützkonstruktionen bekannt, welche als Profilträger ausgestaltete und aus faserverstärktem Kunststoff gefertigte Stützelemente aufweisen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche sich durch besonders geringe Herstellungskosten des Haltegerüsts auszeichnet .

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer elektrischen Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Haltegerüst zumindest ein aus faserverstärktem Kunststoff bestehendes Halteelement aufweist, an dem mindestens eine Kom- ponente elektrisch isoliert befestigt ist, wobei das Halteelement als Profilträger ausgestaltet ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass - entgegen der bisher herrschenden Meinung - die elektrisch isolierenden Eigenschaften von faserverstärkten Kunststoff-Vollstäben sich nicht wesentlich dadurch verändern, dass von den bislang üblichen massiven Vollstäben abgewichen wird. Dies gilt insbesondere auch im Hochspannungsbereich. Mit Vollstäben seien hier Stäbe mit kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt bezeichnet. Die Vollstäbe könnten auch mit Vollprofil-Stäben bezeichnet werden. Aus dem Stand der Technik sind faserverstärkte Kunststoff-Vollstäbe oder Kunststoff-Platten zum Isolieren von Hochspannung bekannt. Diese werden aus im Pressverfahren hergestellten faserverstärkten Kunststoffplatten gewonnen. Hierzu werden die Vollstäbe aus dem Plattenmaterial ausgesägt oder ausgefräst beziehungsweise die Kunststoffplatten in geeigneter Weise mechanisch bearbeitet. Die isolierenden Eigenschaften der so hergestellten Vollstäbe sind für den Einsatz im Hochspannungsbereich erprobt und geeignet. Der Einsatz von Profilträgern zu Isolationszwecken im Hochspannungsbereich wurde bisher nicht in Betracht gezogen, da diese aufgrund ihrer äußeren Form aus dem faserverstärkten Kunst- stoffplattenmaterial nicht oder nur unter unwirtschaftlich hohem Aufwand herstellbar wären. Im Gegensatz hierzu werden die aus dem Brückenbau bekannten Profilträger aus faserverstärktem Kunststoff im sogenannten Pultrosionsverfahren hergestellt. Der Einsatz von im Pultrosionsverfahren hergestelltem faserverstärkten Kunststoffmaterial zu Isolationszwecken im Hochspannungsbereich wurde ebenfalls bisher nicht in Betracht gezogen, da dessen Isolationsvermögen bislang als unzureichend eingeschätzt wurde.

Bei den im Kunststoff enthaltenen Fasern kann es sich um Glasfasern handeln. Dieses Material ist im Handel auch unter der Abkürzung GFK bekannt.

Erfindungsgemäß ist somit bei einer elektrischen Vorrichtung mit einem Haltegerüst und mit Hochspannung beaufschlagbaren und von dem Haltegerüst gehaltenen Komponenten die Möglichkeit gegeben, die zu befestigenden Komponenten mittels leichter und preiswerter Halteelemente isoliert am Haltegerüst zu befestigen. Hierzu wird mindestens ein Halteelement aus faserverstärktem Kunststoff verwendet, welches ein belastungsoptimierter Profilträger ist. Dies ermöglicht eine besonders leichte Bauweise des Haltegerüstes, welches somit geringeren Belastungen ausgesetzt ist und insgesamt leichter und somit kostengünstiger ausgeführt werden kann.

Einen derartigen Profilträger als Halteelemente zu verwenden, an dem mindestens eine mit Hochspannung beaufschlagte Komponente elektrisch isoliert befestigt ist und welcher aufgrund dessen selbst mit Hochspannung beaufschlagt ist und zum Isolieren dieser Hochspannung dient, wurde bisher nicht in Be- tracht gezogen, da eine vom Vollstab abweichende Geometrie als nachteilig für die isolierenden Eigenschaften eines faserverstärkten Kunststoff-Halteelements angesehen wurde.

Profilträger weisen einen hinsichtlich des Gewichts und hin- sichtlich der Belastbarkeit optimierten Querschnitt auf. Beispielsweise kann es sich bei dem Querschnitt um einen T- förmigen Querschnitt handeln.

Derart belastungsoptimierte Profile sind aus dem Stand der Technik bei Halteelementen, deren stützende und tragende Funktion im Vordergrund steht, bekannt - beispielsweise aus dem Brückenbau.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Haltegerüst und die mit Hochspannung beaufschlagbaren und von dem Haltegerüst gehaltenen Komponenten ein Ventilturm eines Umrichters ausbilden, wobei die Komponenten zweipolige Submodule umfassen, die in Reihe geschal- tet sind und einen Energiespeicher sowie eine Leistungshalbleiterschaltung aufweisen.

Die Ventiltürme eines Umrichters sind zu einer Stromrichterschaltung miteinander verbunden. Die Stromrichterschaltung ist beispielsweise Teil einer Anlage zur Energieübertragung. Bei der Anlage kann es sich beispielsweise um eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage handeln. Bei derartigen Anlagen sind die Ventiltürme im Gebäude einer Umrichterstation untergebracht und isoliert auf dem Boden oder an der Decke der Umrichterstation aufgehängt. Durch das erfindungsgemäß leichte Haltegerüst kann die den Ventilturm an der Decke haltende Tragkonstruktion kleiner dimensioniert werden, wodurch weitere Kosten eingespart werden können.

Es kann auch als vorteilhaft angesehen werden, dass das Halteelement mindestens zwei in einer waagerechten Ebene im Haltegerüst angeordnete Submodule gegeneinander isoliert und an dem Haltegerüst isolierend abstützt. Die während des Betriebs der Ventile mit Hochspannung beaufschlagten und in Reihe geschalteten zweipoligen Submodule bilden die sogenannten Ventil-Zweige des Umrichters aus. Hierbei sind die Submodule in dem Haltegerüst geeignet iso- liert angeordnet, beispielsweise in zwei übereinander angeordneten waagerechten Ebenen im Haltegerüst. Um diese in einer waagerechten Ebene angeordneten Submodule geeignet zu befestigen ist erfindungsgemäß mindestens ein aus faserverstärktem Kunststoff bestehendes Halteelement, welches ein Profilträger ist, an den Submodulen und dem Haltegerüst befestigt. Die Submodule können in geeignetem Abstand voneinander an dem Profilträger aufgehängt oder an der Oberseite des Profilträgers aufmontiert sein. Wie bereits weiter oben beschrieben wurde, weist jedes Submodul zweckmäßigerweise einen Energiespeicher, beispielsweise einen Kondensator, sowie eine Leistungshalbleiterschaltung auf. Die Leistungshalbleiterschaltung verfügt über steuerbare Leistungshalbleiter, mit denen die an dem Energiespeicher abfallende Spannung oder eine Nullspannung an den Anschluss des Submoduls gelegt werden kann. Auf diese Weise ist ein so genannter Multilevel- Umrichter bereitgestellt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Halteelement ein T-Profilträger, U-Profilträger, I- Profilträger oder L-Profilträger .

Derartige Halteelemente weisen einen belastungsoptimierten Querschnitt auf bei gleichzeitig besonders geringem Gewicht.

Es kann auch als vorteilhaft angesehen werden, dass das Halteelement ein viereckiges Hohlprofil aufweist. Ein Halteelement mit einem derartigen gewichts- und belas- tungsoptimierten Querschnitt ist quer zur Längsrichtung in allen Richtungen gleichermaßen belastbar.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figur der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen .

Dabei zeigt

Figur 1 fünf ausgewählte Profilträger im Querschnitt in schematischer Darstellung.

Die Figur 1 zeigt fünf ausgewählte Profilträger im Querschnitt in schematischer Darstellung. Es ist ein L-förmiger Profilträger 1, zwei I-förmige Profilträger 2 und 3, ein T- förmiger Profilträger 4 sowie ein Profilträger mit vierecki- gern Hohlprofil 5 jeweils im Querschnitt dargestellt.

Profilträger mit derartigen Querschnitten weisen ein besonders geringes Gewicht und gleichzeitig eine hohe Stabilität auf. Die dargestellten Profilträger-Querschnitte sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und werden beispielsweise für tragende Elemente im Brückenbau verwendet.

Den dargestellten Profilträgern ist gemeinsam, dass diese gegenüber Kräften in Richtung 6 oder in Richtung 7 eine beson- ders hohe Belastungsstabilität aufweisen. Bezugs zeichenliste

1 L-förmiger Profilträger

2 I-förmiger Profilträger 3 I-förmiger Profilträger

4 T-förmiger Profilträger

5 Profilträger mit viereckigem Hohlprofil

6 Richtung einer Kraft

7 Richtung einer Kraft