ES2549406T3 - Aparato de conmutación y procedimiento para variar una impedancia de una línea de fase de un segmento de una línea de alimentación eléctrica - Google Patents

Aparato de conmutación y procedimiento para variar una impedancia de una línea de fase de un segmento de una línea de alimentación eléctrica Download PDF

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Abstract

Un aparato de conmutación para variar una impedancia de una línea (4) de fase de un segmento (2) de una línea de alimentación eléctrica, incluyendo la línea (4) de fase n conductores (6) aislados eléctricamente unos de otros y cortocircuitados entre sí en los dos extremos del segmento, para formar una línea de alta tensión en paquetes, comprendiendo el aparato un detector para detectar un parámetro representativo de las condiciones de funcionamiento actuales de la línea (4) de fase, caracterizado porque el aparato comprende además: al menos un primer interruptor (10) de vacío conectado en serie con al menos uno de los conductores (6); al menos un primer motor (12) controlable para abrir y cerrar de manera selectiva el al menos un primer interruptor (10) de vacío; y un controlador (20) para controlar el al menos un primer motor (12) controlable de acuerdo con el parámetro detectado por el detector.

Description

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68 conductoras delimitan un primer compartimiento 70 que contiene los transformadores 66. Los transformadores 66 se usan para medir la corriente de fase, para extraer el suministro eléctrico procedente de la línea de fase, y como una antena de emisión y recepción para la comunicación de línea de alimentación y el sistema de posicionamiento global (GPS).
La corriente eléctrica fluye procedente de esta segunda placa 68 conductora a través de una serie de conductores 72 localizados en la periferia de esta segunda placa 68 hasta una tercera placa conductora 74. Estas placas conductoras 68 y 74 segunda y tercera delimitan un segundo compartimiento 76 para alojar el controlador y las fuentes de alimentación. Esta configuración reduce el campo magnético producido por la corriente de fase dentro de este segundo compartimento 76, y también en los compartimentos 82 y 90.
A continuación, la corriente eléctrica fluye procedente de esta tercera placa 74 a través de los conductores 78 localizados en la periferia de esta tercera placa 74 para alcanzar una cuarta placa 80 conductora. Estas placas conductoras 74 y 80 tercera y cuarta delimitan un tercer compartimento 82 que contiene a los activadores. Cada accionador comprende un motor, un convertidor y unos dispositivos mecánicos de control asociados. Estos activadores son motores controlables para abrir y cerrar los interruptores de vacío. Esta cuarta placa 80 conductora se usa como una referencia de tensión para todos los interruptores de vacío. Esta cuarta placa 80 conductora está conectada a una quinta placa 86 conductora a través de los conductores 84 localizados en la periferia de esta cuarta placa 80 conductora. Esta quinta placa 86 conductora es la placa de salida del aparato de conmutación. Las placas 80 y 86 conductoras cuarta y quinta delimitan un cuarto compartimiento 90 que contiene los conmutadores que son los interruptores de vacío. Esta quinta placa 86 conductora contiene unas alimentaciones 65 de paso aislantes para el paso de los conductores 6, una puerta 92 para amortiguar la sobrepresión en caso de explosión, una alimentación 97 de paso aislante, mostrados por ejemplo en la figura 22, para cuando se necesiten un fuente de alimentación capacitiva y los amortiguadores 114 mostrados, por ejemplo, en la figura 22.
Por lo tanto, el aparato de conmutación comprende una carcasa que tiene una pared 64 conductora lateral mostrada en la figura 18, y unas placas 60, 68, 74, 80 y 86 conductoras primera, segunda, tercera, cuarta y quinta transversales a la pared lateral y que separan la carcasa en los compartimentos 70, 76, 82 y 90 primero, segundo, tercero y cuarto. La primera placa 60 conductora está provista de un elemento 62 aislante para el aislamiento eléctrico de la pared lateral. Las placas 68, 74, 80 y 86 conductoras segunda, tercera, cuarta y quinta están conectadas eléctricamente a la pared lateral. Las placas 60, 68, 74 y 80 conductoras primera, segunda, tercera y cuarta están conectadas eléctricamente a los conductores 6 y la placa 86 conductora quinta que está aislada de algunos de los conductores 6 por medio de las alimentaciones 65 de paso aislantes. Las placas conductoras primera y segunda delimitan el primer compartimento 70 que comprende al menos un conductor central que conecta las placas primera y segunda, y los transformadores 66 localizados alrededor del conductor central para informar al controlador de la corriente que fluye a través del conductor central. Las placas segunda y tercera delimitan el segundo compartimento 76 que incluye el controlador y las fuentes de alimentación sin contacto dedicada y principal. Las placas tercera y cuarta delimitan el tercer compartimento 82 que incluye los motores 12 controlables. Las placas cuarta y quinta delimitan el cuarto compartimento 90 que incluye los interruptores 10 y 14 de vacío. De acuerdo con una realización preferida, un escudo 13 mecánico protege los interruptores de vacío unos de otros.
Uno de los conductores 6 está conectado directamente a la placa 86 de salida del aparato mediante un enlace galvánico. Los otros conductores están conectados a través de las alimentaciones 65 de paso aisladas para entrar en el cuarto compartimiento 90 que contiene los interruptores de vacío. En esta realización, los interruptores de vacío se proporcionan en pares y están conectados en paralelo como se muestra más específicamente en la figura
9. Los interruptores de vacío están conectados a la placa de referencia de tensión o a la carcasa del aparato. Para cada par de interruptores de vacío, el segundo interruptor 14 de vacío se usa como un puente de derivación y está conectado con un dispositivo de “activador de compañero”. En la figura 9, el escudo 13 del interruptor 10 se ha eliminado para proporcionar una visión de los elementos que aparecen detrás del escudo 13. Los transformadores 9 de corriente conectados al controlador también se proporcionan para medir las corrientes. Los sensores 63 de tensión capacitivos se proporcionan también para medir tensiones.
Haciendo referencia ahora más específicamente a las figuras 11 a 14, cada uno de los segundos motores 12 controlables comprende un dispositivo 94 de estabilización para estabilizar la posición del segundo motor 12 controlable en la posición abierta o cerrada. Se proporciona un resorte 96 para empujar el segundo interruptor en una posición cerrada. Se proporciona un cerrojo para retener el resorte en una posición comprimida para mantener el interruptor en una posición abierta. O la activación del convertidor 38 o el cierre del conmutador 50 controlable mostrado en la figura 6 es suficiente para activar el motor 12 para superar el dispositivo 94 de estabilización y abrir la cerradura 95. El resorte, una vez que se abre el cerrojo 95, mueve el segundo interruptor 14 a la posición cerrada. Cuando se activa el accionador lineal para abrir el segundo interruptor 14 de vacío, el cerrojo 95 mantiene el interruptor 14 de vacío en la posición abierta. Si el convertidor 38 o la fuente de alimentación que suministra al convertidor 38 no está funcionando, y el controlador solicita el cierre del interruptor 14, entonces el “activador 42 de compañero” inyectará corriente en la bobina del motor para superar el dispositivo 94 de estabilización para abrir el cerrojo 95 y en consecuencia el resorte 96 cerrará el interruptor 14 de vacío.
Haciendo referencia ahora a las figuras 15 y 16, el primer interruptor 10 de vacío conectado en paralelo con el segundo interruptor 14 de vacío se activa mediante un motor 12 que tiene un dispositivo 11 biestable que tiene dos
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contactos de los interruptores de vacío. Cuando hay un fallo de funcionamiento de tierra, la corriente de línea puede aumentar en varias decenas de kilo amperios antes del momento en que el disyuntor de línea elimina el fallo, varias decenas de milisegundos más tarde. Durante este período crítico de tiempo, es posible reducir aún más la resistencia de los contactos del interruptor mediante la adición a la fuerza de cierre de los resortes, la fuerza producida por los motores lineales durante varias decenas de milisegundos. De acuerdo con este modo de funcionamiento, se detecta la corriente de cortocircuito y se aplica una corriente fuerte a los devanados de los motores lineales por medio de los convertidores de los motores para mantener los contactos de los segundos interruptores de vacío cerrados siempre que se detecte el fallo de funcionamiento.
Haciendo referencia ahora a las figuras 4 y 24 a 31, se muestra una realización de la presente invención para anticongelar. Se describirá un modo de funcionamiento que se llama “hacer antes de interrumpir”. En este modo, los cuatro conectores de la línea de fase no se pueden abrir de manera simultánea de manera que la línea de fase no está nunca completamente abierta. De acuerdo con esta realización, el aparato comprende cuatro interruptores 28 de vacío que están conectados a un mecanismo de “hacer antes de interrumpir”, y cuatro segundos interruptores 14 de vacío que están conectados en paralelo a los cuatro primeros interruptores 10 de vacío. Los segundos interruptores 14 de vacío se usan como puentes de desviación. Variando la posición de funcionamiento del mecanismo de “hacer antes de interrumpir”, el interruptor 28 de vacío que está cerrado se conmuta de posición.
El mecanismo de “hacer antes de interrumpir” comprende una placa que es un disco 120 de elevación activado por uno o varios motores 122 de elevación. Este disco 120 se programa y se provee de aberturas 124 a través de las que pasan las varillas 126. Las varillas 126 tienen unas geometrías predeterminadas para funcionar conjuntamente con las formas de las aberturas 124 en función de la posición angular del disco. La posición angular del disco permite mantener en cualquier momento uno de los cuatro interruptores 28 de vacío en la posición cerrada. Los motores 130 hacen girar el disco en una de las cuatro posiciones preestablecidas.
En resumen, cada uno de los motores controlables tiene una varilla conectada al tercer interruptor 28 de vacío correspondiente, que puede moverse a lo largo de un recorrido entre las posiciones de apertura y cierre. Una placa 120 movible está provista de cuatro aberturas que permiten que las cuatro varillas pasen a través de la placa, teniendo las aberturas de la placa y las secciones transversales de las varillas unas formas de funcionamiento conjunto que permiten el recorrido de un máximo de tres interruptores 28 de vacío en la posición abierta. Los motores 130 de placa controlables se proporcionan para hacer girar la placa en diferentes posiciones de funcionamiento de manera perpendicular a las varillas para determinar a qué tres interruptores 28 se les permite moverse a la posición abierta. Los motores 122 se proporcionan también para mover la placa en paralelo a las varillas moviendo en consecuencia tres de los cuatro interruptores 28 de vacío entre las posiciones de apertura y cierre evitando de este modo, en cualquier momento, una apertura completa de la línea de fase.
Haciendo referencia ahora a las figuras 32 a 36, se muestra otra realización del mecanismo de “hacer antes de interrumpir”, que se llama “mecanismo de cerrojo”. En la figura 36, se han eliminado uno de los motores 12 con su convertidor 38, un resorte 96 y unos elementos asociados, en comparación con la figura 33, para proporcionar una mejor visión de algunos elementos como el perno 129. En esta realización, se proporcionan cuatro motores lineales y se asocian respectivamente a los cuatro terceros interruptores 28 de vacío y a un disco 121 de cerrojo.
Este disco 121 de cerrojo está provisto de unas aberturas 127 con diferentes geometrías, a través de las que pasan los pernos 129. El funcionamiento conjunto entre las geometrías de las aberturas 127 y de los pernos 129 está en función de la posición angular del disco 121 que evita, en cualquier momento, una apertura simultánea de los cuatro interruptores 28 de vacío. Los terceros motores 130 hacen girar el disco 121 en una de las cuatro posiciones preestablecidas posibles con el fin de dirigir la corriente a uno de los conductores de la línea de fase. En esta realización, para cada conductor, tres interruptores de vacío están conectados en paralelo. Los interruptores 28 de vacío son los interruptores de vacío del mecanismo de “hacer antes de interrumpir”. Los segundos interruptores 14 de vacío se usan como puentes de derivación y los primeros interruptores 10 de vacío se usan para abrir y cerrar los conductores. Los interruptores de vacío segundo y tercero son con fines de seguridad. Para descongelar un conductor, sus tres interruptores de vacío correspondientes están cerrados.
En resumen, cada uno de los cuatro motores controlables tiene un perno conectado al tercero interruptor 28 de vacío correspondiente que puede moverse a lo largo de un recorrido entre las posiciones de apertura y cierre. Un disco 121 movible está provisto de unas aberturas 127 que permiten a los pernos 129 pasar a través del disco, las aberturas del disco y los pernos que funcionan conjuntamente para permitir el recorrido de un máximo de tres de los cuatro interruptores 28 de vacío en la posición abierta. Los motores 130 de placa controlables se proporcionan para mover el disco 121 en diferentes posiciones de funcionamiento con respecto a los pernos para determinar a qué tres interruptores 28 se les permite moverse a la posición abierta, evitando en consecuencia en cualquier momento una apertura completa de la línea de fase, estando los motores 130 de placa controlables controlados por el controlador.
A continuación, se describe un procedimiento de descongelación posible de los cuatro conductores de una línea de fase. Al principio, los doce interruptores de vacío del aparato de conmutación están cerrados. En cualquier momento, se miden la tensión y las corrientes de los conductores de la línea de fase. En primer lugar, se selecciona el conductor que tiene que descongelarse. En segundo lugar, el disco se hace girar de manera que el interruptor de vacío asociado con el conductor que tiene que descongelarse no pueda abrirse. En tercer lugar, se abren los tres
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