Grenzflächen im Isoliersystem der Verschienung des Spannungszwischenkreises von Hochleistungs-Stromrichtern - Anforderungen, Designs, Prüfergebnisse

Abstract:
Umrichter mit Spannungszwischenkreis (PWM) sind in der Vergangenheit für immer höhere Nennspannungen und Leistungen entwickelt worden. Solche Umrichter kommen einerseits für die Ausführung drehzahlvariabler Antriebe und für den Hochlauf von Turbogeneratoren im Mittelspannungsbereich bis zu Leistungen von ca. 65 MW zum Einsatz. Andererseits werden sie auch für Energieübertragungs- und -verteilungsanlagen z. B. im Hochspannungsbereich als Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung bis zu einigen 100 MW (HGÜ) oder als statischer Frequenzumrichter für die Bahnstromversorgung eingesetzt. Dieser Beitrag diskutiert am Beispiel eines letztgenannten, konkreten Umrichters mit einer Scheinleistung von 225 MVA und einer Ausgangsspannung von 138 kV, welche Anforderungen bei der isoliertechnischen Ausführung der Verschienung seines 2,8-kV-Gleichspannungs-Zwischenkreises zu berücksichtigen sind und welche Grenzflächenthemen dabei beherrscht werden müssen. Es werden unterschiedliche Designoptionen und die erforderlichen Eigenschaften der verwendeten Isolierwerkstoffe unter charakteristischen Einsatzbedingungen mit Blick auf die erforderliche Robustheit und Funktionalität im Umrichterbetrieb hin bewertet. Für die Dauerbeständigkeit und die Zuverlässigkeit dieser Anordnungen sind TE-Verhalten und Spannungsfestigkeit der Grenzflächen wesentliche Beurteilungskriterien.