BR112013024409B1

BR112013024409B1 - interruptor para um caminho de transmissão para corrente contínua em alta-tensão

Info

Publication number: BR112013024409B1
Application number: BR112013024409A
Authority: BR
Inventors: Panagou Anthoula; Jänicke Lutz-Rüdiger; Trapp Norbert; Maier Reinhard; Kosse Sylvio; Hartmann Werner
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2020-05-05
Also published as: US9240680B2; CN103430414A; CA2830763C; US20140016236A1; BR112013024409B8; RU2597998C2; CA2830763A1; BR112013024409A2; DE102011005905B4; WO2012126714A1; CN103430414B; RU2013146961A; DE102011005905A1

Abstract

interruptor para um caminho de transmissão para corrente contínua em alta-tensão a presente invenção refere-se a um interruptor para um caminho de transmissão de corrente contínua em alta-tensão, que tem um disjuntor a vácuo (3) para a desconexão do caminho de transmissão, e um disjuntor isolado a gás (5) para a desconexão do caminho de transmissão, sendo que o disjuntor isolado a gás (5) é disposto em série com o disjuntor a vácuo (3). a presente invenção refere-se ainda a um dispositivo (4) para a construção de uma contra corrente que se opõe à corrente no caminho de transmissão com a finalidade de reduzir a corrente que passa através do disjuntor a vácuo (3). os elementos do interruptor são atuados por um dispositivo de controle de tal modo que o dito interruptor se desligue no ou próximo ao cruzamento em zero da corrente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para INTERRUPTOR PARA UM CAMINHO DE TRANSMISSÃO PARA CORRENTE CONTÍNUA EM ALTA-TENSÃO.

[0001] A presente invenção refere-se a um interruptor para um caminho de transmissão para uma transmissão de corrente contínua em alta-tensão.

[0002] Os disjuntores são necessários para uma transmissão de corrente contínua em alta-tensão (HVDC), em particular para o estabelecimento de sistemas de múltiplos terminais de transmissão de corrente HVDC e de sistemas de rede de transmissão de corrente HVDC. Os ditos disjuntores devem ser capazes de desligar de maneira confiável tanto as correntes nominais como as correntes de curto-circuito. As tensões nominais presentes são de 550 kV. No futuro, as tensões nominais poderão atingir 800 kV ou até mesmo 1000 kV. As correntes nominais são de aproximadamente 2 a 5 kA. As correntes de curtocircuito que devem ser desligadas podem atingir um múltiplo da corrente nominal. Um disjuntor para uma transmissão de corrente contínua em alta-tensão deve ainda garantir um isolamento galvânico. As instalações de transmissão de corrente HVDC anteriores foram incorporadas como soluções ponto a ponto. As paralisações dessas instalações são feitas por meio de um controle de circuito fechado das respectivas estações conversoras.

[0003] Vem a ser um objeto da presente invenção especificar um interruptor para um caminho de transmissão para corrente contínua em alta-tensão com o qual as correntes nominais e de curto-circuito possam ser desligadas de maneira segura em conjunto com uma construção que seja a mais simples possível.

[0004] Este objeto é obtido por meio de um interruptor que compreende as características da invenção. As concretizações se referem às modalidades vantajosas do interruptor.

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2/6 [0005] O interruptor de acordo com a presente invenção para um caminho de transmissão para corrente contínua em alta-tensão compreende um circuito em série compreendendo um primeiro e um segundo dispositivo de comutação, sendo que o primeiro dispositivo de comutação é projetado de modo a interromper a corrente e o segundo dispositivo de comutação é projetado de modo a isolar a tensão. Por fim, o interruptor compreende um dispositivo para a construção de uma contra corrente que se opõe à corrente no caminho de transmissão com a finalidade de reduzir a corrente que passa através dos dispositivos de comutação. Neste caso, o primeiro dispositivo de comutação de preferência compreende um disjuntor a vácuo. O segundo dispositivo de comutação de preferência compreende um disjuntor isolado a gás, isolado a óleo ou a pequeno volume de óleo.

[0006] Para a presente invenção, foi reconhecido que, com vantagem, um aperfeiçoamento no processo de comutação pode ser obtido por meio da geração de uma contra corrente que reduz a corrente que flui através do disjuntor a vácuo. Em particular, um cruzamento em zero da corrente é gerado neste caso. Isto se torna possível, uma vez que a polaridade é conhecida desde o início no caso de uma instalação de transmissão de corrente HVDC, e não muda continuamente, como no caso de uma corrente alternada.

[0007] De preferência, o dispositivo para a construção de uma contra tensão compreende um capacitor de alta-tensão e um interruptor. É conveniente que os elementos sejam conectados em paralelo com o disjuntor a vácuo. Neste caso, em uma operação normal, o capacitor de alta-tensão é carregado, mas é eletricamente desacoplado pelo menos em um lado pelo interruptor. Quando se deseja que uma redução de corrente aconteça, o interruptor é fechado. O interruptor utilizado pode ser um interruptor semicondutor, tal como um tiristor, por exemplo, ou ainda um segundo disjuntor isolado a gás.

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3/6 [0008] De preferência, o dispositivo para a construção de uma contra corrente compreende um capacitor de alta-tensão e um terceiro dispositivo de comutação em série com o mesmo e é conectado em paralelo com o primeiro dispositivo de comutação. O terceiro dispositivo de comutação utilizado pode ser, por exemplo, um tiristor ou um outro disjuntor isolado a gás.

[0009] Em uma modalidade vantajosa e em um desenvolvimento da presente invenção, o interruptor compreende um dispositivo para a limitação da elevação de corrente conectado em série com o primeiro dispositivo de comutação. O dito dispositivo pode compreender, por exemplo, uma indutância em série com um circuito paralelo que compreende uma indutância não linear e uma capacitância. Esta solução vantajosa evita as soluções de super condução onerosas em termos de custo e de energia conhecidas a partir da técnica anterior, as quais também sempre requerem um sistema de engenharia criogênica à prova de falhas.

[00010] O interruptor compreende, de modo conveniente, um dispositivo de controle. Este dispositivo é de preferência projetado de modo a determinar a mudança na corrente com relação ao tempo e de modo a determinar a partir do mesmo a presença de um curto-circuito, e, caso um curto-circuito se encontre presente, o mesmo envia sinais de controle de tal modo que o primeiro dispositivo de comutação seja aberto. O dispositivo de controle é, além disso, de preferência projetado de modo a direcionar o dispositivo para a construção de uma contra corrente, caso um curto-circuito se encontre presente, no sentido de construir uma contra corrente e de modo a direcionar o disjuntor a vácuo no sentido de se desligar a corrente à magnitude mais baixa possível da corrente, em particular em um cruzamento em zero da corrente.

[00011] Em uma outra modalidade da presente invenção, o disposi

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4/6 tivo de controle define o nível da contra tensão com base na mudança medida na corrente. Isto resulta em um desligamento rápido e confiável por parte do disjuntor a vácuo.

[00012] Modalidades exemplares preferidas, porém, de forma alguma restritivas da presente invenção serão a seguir explicadas em mais detalhes com referência às figuras dos desenhos. Neste caso, as características da presente invenção são esquematicamente ilustradas. Nos desenhos:

A Figura 1 mostra uma construção esquemática de um interruptor para um caminho de transmissão de corrente contínua em alta-tensão,

A Figura 2 mostra uma construção para um limitador de mudança de corrente,

A Figura 3 mostra uma construção para um dispositivo para a geração de uma contra corrente.

[00013] A Figura 1 mostra esquematicamente a construção para uma modalidade exemplar de um interruptor. O interruptor é disposto em um caminho de transmissão de corrente contínua em alta-tensão 1 e pode ser conectado a outras linhas por meio de um terminal 2. O interruptor compreende um disjuntor a vácuo 3. O disjuntor a vácuo 3 é feito de uma maneira conhecida.

[00014] Além disso, o interruptor compreende um dispositivo 4 para a geração de uma contra corrente. Uma modalidade exemplar de tal um dispositivo 4 para a geração de uma contra corrente é ilustrada na Figura 3. O dispositivo 4 para a geração de uma contra corrente compreende um capacitor de alta-tensão 21 e um tiristor 22 conectado em série. Como uma alternativa ao tiristor 22, é, neste caso, também possível usar algum outro interruptor semicondutor, tal como um transistor IGBT, por exemplo.

[00015] Além disso, o interruptor compreende um limitador de mu

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5/6 dança de corrente 6. Uma construção exemplar para o limitador de mudança de corrente 6 é ilustrada na Figura 2. Neste caso, o limitador de mudança de corrente 6 compreende um circuito paralelo que compreende uma indutância não linear 12 e um capacitor 13. Esse circuito paralelo, por sua vez, é conectado em série a uma outra indutância 11. [00016] Além disso, o interruptor compreende um disjuntor isolado a gás 5, por exemplo, um disjuntor isolado a gás SF6. O disjuntor isolado a gás 5, o disjuntor a vácuo 3 e o limitador de mudança de corrente 6 são, neste caso, conectados em série. O dispositivo 4 para a geração de uma contra corrente é disposto em paralelo com o disjuntor a vácuo

3.

[00017] Quando necessário, um dispositivo de controle 7 é conectado aos elementos acima mencionados. Desta forma, nessa modalidade exemplar, existe uma conexão que parte do dispositivo de controle 7 para o limitador de mudança de corrente 6, através do qual o dispositivo de controle 7 recebe um sinal de medição para a mudança de corrente dI/dt. Existe ainda uma outra conexão de controle entre o dispositivo de controle 7 e o disjuntor a vácuo 3, e entre o dispositivo de controle 7 e o dispositivo 4, para a geração de uma contra corrente. Por fim, existe uma conexão entre o dispositivo de controle 7 e o disjuntor isolado a gás 5.

[00018] Durante uma operação, o dispositivo de controle 7 monitora os valores medidos para a mudança na corrente com relação ao tempo. No caso de um curto-circuito, a corrente fluente poderá se elevar significativamente. O limitador de mudança de corrente 6 impede esta grande elevação por um certo tempo. O dispositivo de controle 7 reconhece a presença de um curto-circuito a partir da corrente que, no entanto, continua se elevando. Como consequência, o dispositivo de controle 7 gera comandos de comutação para os demais elementos do interruptor. Esses comandos de controle consistem em abrir o disjuntor

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6/6 a vácuo 3 e o disjuntor isolado a gás 5, e na ligação do tiristor 22 no dispositivo 4 para a geração de uma contra corrente. Neste caso, o dispositivo de controle 7 define a sequência temporal desses comandos. De forma conveniente, uma contra corrente é rapidamente gerada. Neste caso, a geração da contra corrente é controlada de tal modo que, em termos ideais, um cruzamento em zero da corrente venha a ocorrer. No cruzamento em zero da corrente ou próximo do cruzamento em zero da corrente, o disjuntor a vácuo 3 se desliga. Um desligamento adicional do disjuntor isolado a gás 5 provê, em última instância, uma alta rigidez dielétrica e garante que uma reignição não venha a ocorrer no disjuntor a vácuo 3.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Interruptor para um caminho de transmissão de corrente contínua em alta-tensão, caracterizado pelo fato de que compreende um circuito em série incluindo um primeiro dispositivo de comutação (3) e um segundo dispositivo de comutação (5), o dito primeiro dispositivo de comutação (3) configurado para interromper corrente e o dito segundo dispositivo de comutação (5) configurado para isolar tensão; e um dispositivo (4) configurado para construção de uma contra corrente que se opõe uma corrente no caminho de transmissão para reduzir uma corrente através dos ditos dispositivos de comutação (3, 5), o dito dispositivo (4) para construção de uma contra corrente sendo conectado em paralelo com o dito primeiro dispositivo de comutação (3) e incluindo um capacitor de alta tensão (21) e um terceiro dispositivo de comutação (22) conectado em série com o dito capacitor de alta tensão (21), o dito terceiro dispositivo de comutação (22) sendo um tiristor.
2. Interruptor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro dispositivo de comutação (3) tem um disjuntor a vácuo (3).
3. Interruptor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito segundo dispositivo de comutação (5) tem um disjuntor isolado a gás.
4. Interruptor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um dispositivo (6) conectado em série com o dito primeiro dispositivo de comutação (3) para limitação de uma elevação de corrente.
5. Interruptor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo (6) para limitação de uma elevação de corrente inclui uma indutância (11) em série com um circuito

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2/2 paralelo que tem uma indutância não linear (12) e uma capacitância (13).
6. Interruptor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um dispositivo de controle (7) configurado para determinar uma mudança em uma corrente com relação ao tempo e para determinar a partir do mesmo uma presença de um curto-circuito e, caso um curto-circuito se encontre presente, para enviar sinais de controle fazendo com que o dito primeiro dispositivo de comutação (3) abra.
7. Interruptor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de controle (7) é configurado para acionar o dito dispositivo (4) para construção de uma contra corrente, caso um curto-circuito se encontre presente, para construir uma contra corrente e para acionar o dito primeiro dispositivo de comutação (3) para desligar a uma magnitude mais baixa possível de uma corrente.