ES1075648U

ES1075648U - Filtro para la supresión de las tensiones inducidas en líneas eléctricas de ferrocarriles

Info

Publication number: ES1075648U
Application number: ES201131070U
Authority: ES
Inventors: Francisco Tello Rodríguez; Eloy Segovia Bermejo
Original assignee: Administrador de Infraestructuras Ferroviarias ADIF
Current assignee: Administrador de Infraestructuras Ferroviarias ADIF
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: ES1075648Y

Abstract

1. Filtro supresor de tensión inducida en líneas eléctricas (2) de ferrocarriles, que parte desde la catenaria (3) hacia el carril (8), caracterizado porque comprende:- un fusible (4),- una resistencia de carga (5),- una bobina (6),- un condensador (7),donde en paralelo con la resistencia de carga (5) se encuentra un conmutador (10), que se conecta con un circuito temporizador, y el condensador (7) tiene una conexión en paralelo a una resistencia de descarga (9).2. Filtro supresor de tensión inducida en líneas eléctricas (2) de ferrocarriles, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho filtro se ubica en unas subestaciones eléctricas (SE1, SE2), de manera que se genera una espira pasiva en la que se induce una corriente, estando formada dicha espira por el filtro de una primera subestación eléctrica (SE1), la catenaria (3), el carril (8), el filtro de una segunda subestación eléctrica (SE2) y el carril (8).3. Filtro supresor de tensión inducida en líneas eléctricas (2) de ferrocarriles, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el contactor (10) cortocircuita la resistencia de carga (5) una vez que el condensador (7) se ha cargado después un tiempo determinado.4. Filtro supresor de tensión inducida en líneas eléctricas (2) de ferrocarriles, según la reivindicación 3, caracterizado porque el tiempo determinado es de 5 segundos.

Description

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención divulga la instalación de filtros en instalaciones eléctricas ferroviarias convencionales electrificadas en corriente continua, 10 próximas a líneas férreas de alta velocidad electrificadas en corriente alterna.

Su uso resulta de interés relevante en la industria del transporte por ferrocarril.

PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las líneas férreas de alta velocidad se han desarrollado con una gran

15 profusión desde los últimos años del siglo XX. En numerosas ocasiones, las líneas de alta velocidad se han tendido próximas a las antiguas líneas de ferrocarril, facilitando con ello su desarrollo inicial y su mantenimiento posterior. Sin embargo, en ocasiones se han detectado algunas anomalías en líneas eléctricas de ferrocarriles convencionales, especialmente cuando el tendido

20 eléctrico de la línea discurre en paralelo y muy cerca del tendido eléctrico de una línea de ferrocarril de alta velocidad. De forma más concreta, para líneas aéreas de contacto de corriente continua a 3,3 kV, se han encontrado inducciones electromagnéticas cuando esta línea discurre de forma próxima y paralela con una línea de contacto de

25 corriente alterna de 25 kV que alimenta el ferrocarril de alta velocidad. Dichas inducciones presentan unas componentes de 50 Hz en la línea de corriente continua a 3,3 kV, lo que provoca la actuación de dispositivos de protección de detección de 50 Hz que están instalados en algunos vehículos ferroviarios. La actuación de estos dispositivos genera la apertura de disyuntores, que genera

30 la rápida detención del tren con los retrasos que ello genera y las pérdidas económicas consecuentes. Cuando cambian los voltajes de las líneas eléctricas afectadas se detectan otras interferencias similares a la descrita, con unos efectos parecidos a los mencionados. La presente invención divulga un dispositivo que elimina dichas inducciones y los efectos negativos que se

35 producen.

Por tanto, la invención propone la instalación de un filtro en cada una de las subestaciones colaterales existentes en un trayecto afectado que haga desaparecer dichas inducciones electromagnéticas. La invención consiste en la instalación de un filtro por subestación en cada trayecto afectado, para generar

5 una espira pasiva en el circuito por el que circula el tren. Así se evitan inducciones en la línea de ferrocarril convencional generadas por una línea de ferrocarril de alta velocidad, paralela a la línea convencional, estando dicha espira determinada por dos filtros, la catenaria y el carril de retorno. En el estado de la técnica actual no se conoce dispositivo alguno con

10 las características específicas que posee la presente invención.

DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN

La invención que se describe divulga un filtro supresor de tensión inducida en líneas eléctricas de ferrocarriles, que parte desde la catenaria hacia

15 el carril. Dicho filtro comprende: -un fusible, -una resistencia de carga, -una bobina -un condensador,

20 donde en paralelo con la resistencia de carga se encuentra un conmutador, que se conecta con un circuito temporizador, y el condensador tiene una conexión en paralelo a una resistencia de descarga.

Dicho filtro se ubica en unas subestaciones eléctricas, de manera que se genera una espira pasiva en la que se induce una corriente, estando formada 25 dicha espira por el filtro de una primera subestación eléctrica, la catenaria, el

carril, el filtro de una segunda subestación eléctrica y el carril.

El contactor cortocircuita la resistencia de carga una vez que el condensador se ha cargado después un tiempo determinado. En una realización dada, el tiempo determinado es de 5 segundos.

DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

La invención se comprende fácilmente a la vista del contenido de la descripción considerada conjuntamente con las figuras, en las que se emplean referencias numéricas para reflejar los distintos elementos que integran la

35 invención.

-: La figura 1 muestra unos esquemas sobre el circuito de alimentación de un tren de alta velocidad (arriba), así como la corriente inducida que se genera en una línea convencional, paralela a la anterior (abajo).

-La figura 2 ilustra un esquema simplificado de los filtros que solucionan 5 las inducciones.

-: La figura 3 es un esquema detallado de un filtro que se propone en la presente invención. A continuación se proporciona una lista de los distintos elementos

representados en las figuras que integran la invención: 1 = línea de ferrocarril

10 de alta velocidad; 2 = línea de ferrocarril convencional; 3 = catenaria; 4 = fusible; 5 = resistencia de carga; 6 = bobina; 7 = condensador; 8 = carril; 9 = resistencia de descarga; 10 = conmutador; SE1 = 1ª subestación eléctrica; SE2 = 2ª subestación eléctrica.

15 DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como ya se ha indicado, la invención consiste en la instalación de dos filtros (uno en cada subestación) para crear una espira pasiva para evitar inducciones en una línea de ferrocarril convencional, generadas por una línea de ferrocarril de alta velocidad. Ésta es la situación real que se ha dado y que

20 queda ilustrada esquemáticamente en la figura 1 en la que una línea de ferrocarril de alta velocidad (1) discurre próximamente y en paralelo respecto a una línea de ferrocarril convencional (2). Dichas líneas (1), (2) se encuentran, además, entre una primera subestación eléctrica de tracción de corriente continua (SE1) y una segunda subestación eléctrica de tracción de corriente

25 continua (SE2) que se encargan de proporcionar suministro eléctrico a la línea convencional (véase la figura 2). La figura 1 también ilustra la situación de la generación de la inducción que se da entre los tendidos eléctricos de ambas líneas férreas. Así, la figura muestra la situación en el tendido de la línea de alta velocidad. Se entiende que

30 la subestación eléctrica correspondiente representada por un transformador, la catenaria, el tren de alta velocidad y el carril de retorno forman la espira activa de un circuito, tal y como queda representado en la figura 1. Para este caso, como valores medios de un tren de alta velocidad se puede tener tensiones de 25 kV e intensidades de 200 A. Esta corriente genera unas corrientes inducidas

35 en una espira pasiva, que queda ilustrada en la línea de ferrocarril convencional (2) de la figura 1. Dicha espira pasiva está compuesta por una subestación eléctrica (SE2), catenaria (3), tren y carril (8) de retorno de otra línea férrea (2) paralela y cercana a la línea (1) de alta velocidad. La corriente inducida en dicha línea convencional puede tener unos valores de 5 A y 40 V,

5 para unas tensiones e intensidades de la línea de alta velocidad como los anteriormente mencionados (25 kV, 200 A).

Ante esta corriente inducida es posible plantear diversas soluciones como creación de seccionamientos de láminas de aire en la línea aérea de contacto para abrir los circuitos de corriente alterna, o instalar condensadores

10 en paralelo en la línea aérea de contacto que disminuyan la tensión alterna, o bien instalar bobinas en serie con la línea aérea de contacto de manera que actúen como una alta impedancia impidiendo el paso de corriente. Sin embargo, estas opciones no parecen viables por su elevado coste, complicación de montaje y su falta de fiabilidad en la explotación.

15 La propuesta que se hace de cara a resolver esta corriente inducida es la instalación de filtros LC (inductancia-condensador) que faciliten el paso de corriente y actúen como drenaje, es decir, haciendo de filtros de tensión. Un esquema simplificado de esta propuesta se ve en la figura 2. En ella, se representa un conjunto de filtro LC con una impedancia muy baja a la

20 frecuencia de la corriente inducida (50 Hz). Este filtro ha sido instalado en dos subestaciones contiguas de la línea eléctrica afectada por la línea de alta velocidad, para formar así una espira que facilite el paso de corriente por ella y reduzca al máximo la tensión alterna entre el tren y la catenaria. En concreto, para el caso de una corriente de 25 kV y 200 A en la línea de alta velocidad, la

25 corriente inducida que se genera en esta línea es de 30 A y 0V. La figura 3 muestra un detalle más preciso del filtro LC que se instala para evitar la inductancia. Debe tenerse en cuenta que la idea es generar una espira pasiva en el circuito por el que circula el tren, estando dicho circuito determinado por dos subestaciones eléctricas entre las que se encuentra

30 circulando el tren, la catenaria y el carril de retorno. Los filtros LC se instalan en las subestaciones o sus proximidades. Tal y como puede apreciarse en la figura 3, la instalación del filtro parte de la catenaria (3) hacia el carril (8), haciendo un circuito en serie que comprende un fusible (4), una resistencia de carga (5), una bobina (6) y un

35 condensador (7). En paralelo con la resistencia de carga (5) se encuentra un contactor (10) que se conecta con otro circuito temporizador, no representado en la figura. Este contactor cortocircuita la resistencia de carga (5) una vez que el condensador (7) se ha cargado después de un tiempo dado, por ejemplo 5 segundos. Se cortocircuita esta resistencia de carga (5) para que la corriente

5 inducida de 50 Hz encuentre una baja impedancia, 0,5 Ω. Es una protección para que no se produzcan altas corrientes al cargarse los condensadores. Igualmente, el condensador (7) tiene una conexión en paralelo a una resistencia de descarga (9).

Los valores de la bobina (6), el condensador (7), el fusible (4), la

10 resistencia de carga (5), y la resistencia de descarga (9) dependen de la configuración dada a la línea de alta velocidad (1) y a la línea (2) de ferrocarril convencional en la que se dispone el filtro LC. Para el caso mencionado, la línea de alta velocidad (1) es de 25 kV y 200 A, y la línea convencional (2) de ferrocarril es de 3,3 kV, por lo que aplicando las ecuaciones básicas del

15 electromagnetismo puede obtenerse el siguiente conjunto de valores para los distintos elementos del filtro LC: bobina = 1,76 mH; condensador = 5,75 mF / 6000 V; resistencia de descarga = 10 kΩ / 2 kW; resistencia de carga = 100 Ω / 15 kW; fusible = 150 A / 4200 V. Para otros valores de tensión e intensidades en las líneas (1) y (2), los valores de los distintos parámetros serán distintos,

20 sin que ello suponga cambios sustanciales en la esencia conceptual de la invención. Por tanto, los valores que se presentan aquí se hacen a modo de ejemplo y sin valor limitativo. Cualquier experto en la materia comprenderá el alcance de la invención y las ventajas que se derivan de la misma. Los términos en los que se ha

25 descrito la invención deben ser tomados en sentido amplio y no limitativo, quedando descritas las principales características distintivas de esta invención en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1 – Filtro supresor de tensión inducida en líneas eléctricas (2) de ferrocarriles, que parte desde la catenaria (3) hacia el carril (8), caracterizado

5 por que comprende: -un fusible (4), -una resistencia de carga (5), -una bobina (6), -un condensador (7),

10 donde en paralelo con la resistencia de carga (5) se encuentra un conmutador (10), que se conecta con un circuito temporizador, y el condensador (7) tiene una conexión en paralelo a una resistencia de descarga (9).

2 – Filtro supresor de tensión inducida en líneas eléctricas (2) de

15 ferrocarriles, según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho filtro se ubica en unas subestaciones eléctricas (SE1, SE2), de manera que se genera una espira pasiva en la que se induce una corriente, estando formada dicha espira por el filtro de una primera subestación eléctrica (SE1), la catenaria (3), el carril (8), el filtro de una segunda subestación eléctrica (SE2) y el carril (8).

20 3 – Filtro supresor de tensión inducida en líneas eléctricas (2) de ferrocarriles, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el contactor (10) cortocircuita la resistencia de carga (5) una vez que el condensador (7) se ha cargado después un tiempo

25 determinado.

4 – Filtro supresor de tensión inducida en líneas eléctricas (2) de ferrocarriles, según la reivindicación 3, caracterizado por que el tiempo determinado es de 5 segundos.