ES2566950T3 - Sistema de circuito para la reducción de la intensidad de corriente en una línea de transmisión de corriente continua de alta tensión, instalación de transmisión de corriente continua de alta tensión y procedimiento de reducción de la intensidad de corriente de una corriente eléctrica - Google Patents
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Abstract
Sistema de circuito (38) para reducir la intensidad de corriente de una corriente eléctrica que fluye en una línea de transmisión de corriente continua de alta tensión (31), en particular para generar un paso por cero de la corriente, que comprende: - un nodo del circuito (40) para conectar con la línea de transmisión de corriente continua de alta tensión (31), - un circuito resonante LC (43) conectado entre el nodo del circuito (40) y un potencial de referencia (50) para generar un pulso de corriente de la línea de transmisión de corriente continua de alta tensión (31) a través del sistema de circuito (38) al potencial de referencia (50), donde el circuito resonante LC (43) presenta un condensador (45) y una bobina (44), y - un elemento de conmutación (48) acoplado entre el nodo del circuito (40) y el circuito resonante LC (43) para acoplar la línea de transmisión de corriente continua de alta tensión (31) con el circuito resonante LC (43), caracterizado porque el elemento de conmutación (48) es un elemento de conmutación (48) controlable con una conexión de control.
Description
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DESCRIPCION
Sistema de circuito para la reduccion de la intensidad de corriente en una llnea de transmision de corriente continua de alta tension, instalacion de transmision de corriente continua de alta tension y procedimiento de reduccion de la intensidad de corriente de una corriente electrica.
La presente invention hace referencia a un sistema de circuito para reducir la intensidad de corriente de una corriente electrica que fluye en una llnea de transmision de corriente continua de alta tension, es decir, en particular para generar un paso por cero de la corriente. El sistema de circuito muestra un nodo del circuito, que se utiliza para unir el sistema de circuito con la llnea de transmision de corriente continua de alta tension. El sistema de circuito comprende tambien un circuito resonante LC conectado entre el nodo del circuito y un potencial de referencia, y que comprende un condensador, as! como una bobina, configurado para generar un pulso de corriente de la llnea de transmision de corriente continua de alta tension hacia el potencial de referencia a traves del sistema de circuito, y por consiguiente para reducir la intensidad de corriente en la llnea de transmision de corriente continua de alta tension. Entre el nodo del circuito y el circuito resonante LC se acopla un elemento de conmutacion que se utiliza para acoplar la llnea de transmision de corriente continua de alta tension con el circuito resonante LC. La invencion hace referencia, ademas, a una instalacion de transmision de corriente continua de alta tension para transmitir energla electrica a traves de distancias mas largas, as! como tambien a un procedimiento para reducir la intensidad de corriente de una corriente electrica.
En este caso, el interes se orienta a una transmision de corriente continua de alta tension, la cual tambien es conocida como HVDC (del ingles “High Voltage Direct Current”, corriente continua de alta tension). Se trata ademas de un sistema que se utiliza para transmitir energla electrica a lo largo de distancias de mayor extension. La transmision de grandes potencias, es decir, a partir de aproximadamente 1000 MW, a lo largo de distancias de algunos cientos de kilometros a traves de un diametro de llnea tecnicamente manejable, obliga a tensiones electricas muy altas de mas de 400 kV. Por consiguiente, la intensidad de corriente de la corriente se mantiene por debajo de 5 kA, preferentemente inferior a 2,5 kA. Para la HVDC, en particular para la construction de sistemas HVDC-Multi-Terminal y sistemas de red HVDC, se requieren conmutadores mediante los cuales puede interrumpirse el circuito en cada caso respectivamente. Este tipo de interruptor electrico tambien se denomina "interruptor de circuito HVDC". Estos interruptores deben poder desconectar corrientes nominales, por una parte, as! como corrientes de cortocircuito nominal, por otra parte, de forma segura. Mientras que las corrientes nominales de CC pueden alcanzar hasta +/- 550 kV y en el futuro hasta de 800 a 1000 kV, el valor nominal de la corriente - como ya se menciono - asciende a de aproximadamente 2 a 5 kA. La intensidad de la corriente de una corriente de cortocircuito es incluso multiplo de las mismas. Para, a estas altas corrientes y tensiones, poder desconectar de forma segura la potencia en la llnea de transmision, - se tiene que generar una corriente cero (corriente cero) en el recorrido de la corriente principal - o sea en la llnea de transmision - a traves de un sistema de circuito apropiado y la energla magnetica almacenada en el sistema tiene que eliminarse mediante medidas apropiadas.
El interes es valido, en este caso, en un sistema de circuito tal, que se utiliza para generar un paso por cero de la corriente en la llnea de transmision de corriente continua de alta tension, y en general para reducir la intensidad de corriente, para posibilitar una interruption segura de la corriente en la llnea de transmision. Uno de estos sistemas de circuito se utiliza por consiguiente para una corta - por ejemplo, de algunos milisegundos - reduccion de la intensidad de corriente, de forma que dentro de este corto periodo el conmutador integrado en la llnea de transmision pueda abrirse de modo seguro y pueda interrumpirse el circuito.
En publicaciones se ha discutido ya un gran numero de soluciones, de como puede interrumpirse el circuito en una llnea de transmision de corriente continua de alta tension de manera segura y eficaz. La mayorla de los circuitos propuestos se basan en conectar la corriente mediante medidas apropiadas - aproximadamente con un gran arco de tension- en una rama de conmutacion paralela a la principal ruta de corriente y desconectar esta rama de conmutacion. Tal solution se describe por ejemplo en el siguiente documento: Christian M. Franck HVDC Disyuntores: Una revision identificando futuras necesidades de investigation, transecciones IEEE en el suministro de potencia, vol. 26, p. 998-1007 abril 2011.
Otro enfoque conocido enuncia generar en una rama de circuito transversalmente a la trayectoria de corriente principal un pulso de corriente suficientemente grande y dirigir totalmente la corriente a desconectar tan brevemente por esta rama transversal. De este modo se produce un paso por cero de la corriente en el trayecto principal de la corriente, que es suficiente para la interrupcion de un arco electrico - por ejemplo, en un interruptor de vaclo -. Uno de estos sistemas de circuito ya conocido gracias al estado actual de la tecnica se representa en la FIG 1. Este sistema de circuito designado en general con 1 muestra un nodo del circuito 2, a traves del cual se une el sistema de circuito 1 con la llnea de transmision de corriente continua de alta tension 3. En la llnea de transmision 3 hay dos conmutadores electricos 4, 5 integrados, que se utilizan para interrumpir el circuito en la llnea de transmision 3. El nodo del circuito 2 esta unido a traves de un primer diodo 6 con un primer nodo 7 de la llnea de transmision 3, as! como a traves de un segundo diodo 8 con un segundo nodo 9 , con lo que el nodo del circuito 2 esta conectado con los respectivos catodos de los diodos 6, 8. El nodo del circuito 2 esta, aparte de esto, directamente conectado con un nodo 10 situado entre los conmutadores 4, 5. Entre el nodo del circuito 2 y un potencial de referencia 11 (masa
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y/o tierra o una ilnea negativa) comprende el sistema de circuito 1 un circuito resonante LC 12, que es un circuito resonante paralelo. Esto significa que una bobina 13 se conecta en paralelo con un condensador 14, conectandose en serie con la bobina 13, un tiristor 15. En paralelo al condensador 14, se preve un varistor 16. En serie con el circuito resonante LC 12 se conectan aparte de esto una resistencia 17 as! como un elemento de conmutacion 18. El elemento de conmutacion 18 se utiliza para el acoplamiento del sistema de circuito 1 de la llnea de transmision 3, y se ejecuta en el estado actual de la tecnica como un simple diodo, cuyo anodo esta conectado al nodo 10 y su catodo conectado al circuito resonante LC. En primer lugar, se carga el condensador 14 al potencial electrico de la alta tension, o sea, a traves del diodo 18. Si ahora se enciende el tiristor 15, la carga fluye desde el condensador 14 hacia la bobina 13, de manera que el condensador 14 se recarga mediante la bobina 13. Esto significa que se cambia la polaridad de la tension en el condensador 14. Tan pronto en este contexto se vuelve positiva la tension en el diodo 18, comienza la corriente a conmutar de la llnea de transmision 3 al sistema de circuito 1, y se produce un pulso de corriente de la llnea de transmision 3 al sistema de circuito 1. Este pulso de corriente origina que se reduzca brevemente la intensidad de corriente de la corriente en la llnea de transmision.
En la Fig. 2 se representan perfiles temporales de corrientes, como pueden aparecer en los sistemas de circuito conformes al estado actual de la tecnica. En la FIG 2 se representan ademas una evolucion temporal 19 de la corriente electrica a traves del tiristor 15, una evolucion temporal 20 de la corriente a traves del condensador 14, as! como una evolucion temporal 21 de la corriente a traves del diodo 18. Como se deduce de la FIG 2, la corriente empieza a fluir a traves del diodo 18, tan pronto como el condensador se descarga y toda la energla se almacena en la bobina 13 y/o la tension en el condensador 14 cae por debajo de la tension en el nodo 10. Entonces se carga el condensador 14 de nuevo debido al pulso de corriente, con lo que debido a la resistencia 17 y al dimensionado del condensador 14 el maximo 22 de la corriente a traves del diodo 18 es relativamente pequeno.
El sistema de circuito 1 conforme a la FIG 1 tiene por consiguiente el inconveniente decisivo de que, por un lado, debido a la resistencia 17 y particularmente debido al tamano y los costes del condensador 14 requiere relativamente mucho espacio y es relativamente costoso, as! como, por otro lado, el pulso de corriente generado es relativamente "debil".
El objeto de la invencion es proporcionar una solucion, como en un sistema de circuito del tipo mencionado anteriormente, para poder reducir de manera especialmente eficaz la intensidad de la corriente en la llnea de transmision de corriente continua de alta tension y en este contexto esto puede reducir la complejidad del sistema de circuito en comparacion con el estado de la tecnica.
Este objeto se resuelve conforme a la invencion mediante un sistema de circuito, mediante una instalacion de transmision de corriente continua de alta tension, as! como mediante un procedimiento con las caracterlsticas conformes a las respectivas reivindicaciones independientes. Favorables ejecuciones de la invencion son objeto de las reivindicaciones dependientes, la descripcion y las figuras.
Un sistema de circuito conforme a la invencion esta disenado para reducir la intensidad de corriente de una corriente electrica que fluye en una llnea de transmision de corriente continua de alta tension (en adelante denominada tambien como "llnea de transmision"), o sea particularmente para generar un paso por cero de la corriente. El sistema de circuito comprende un nodo del circuito y/o una conexion para unir con la llnea de transmision, como tambien un circuito resonante LC conectado entre el nodo del circuito y un potencial de referencia para generar un pulso de corriente desde la llnea de transmision a traves del sistema de circuito al potencial de referencia, con lo que el circuito resonante LC presenta un condensador y una bobina. El sistema de circuito comprende tambien un elemento de conmutacion acoplado entre el nodo del circuito y el circuito resonante LC para acoplar la llnea de transmision con el circuito resonante LC. Conforme a la invencion se preve que el elemento de conmutacion sea un elemento de conmutacion controlable con una conexion de control, de forma que este elemento de conmutacion pueda controlarse o acoplarse por medio de un dispositivo de control electronico.
El efecto conforme a la invencion se obtiene por consiguiente conectando el circuito resonante LC con la llnea de transmision a traves de un elemento de conmutacion controlable. De este modo se logra cargar el condensador del circuito resonante LC primero completamente a una tension negativa (o sea recargar) y proporcionar as! en total mas carga a igual capacidad para el pulso de corriente. Para un pulso de corriente comparable se puede utilizar por consiguiente un condensador claramente menor (aproximadamente en un factor de 4). Por otra parte, con el mismo condensador puede producirse un pulso de corriente mas fuerte que con el sistema de circuito conforme a la FIG 1. El tamano del condensador usado depende en particular directamente de la energla a absorber en la desconexion, de forma que este pueda reducirse asimismo mediante el sistema de circuito conforme a la invencion. Otra ventaja del sistema de circuito conforme a la invencion consiste en que, debido al elemento de conmutacion controlable, pueda prescindirse de la resistencia 17 conforme a la FIG 1, de forma que sobre el empleo de una resistencia adicional con las desventajas asociadas en lo que se refiere a los costes y particularmente tambien al valioso espacio de construccion. Con el sistema de circuito aqul propuesto se descarta aparte de esto - y en realidad debido al comportamiento de vibracion del circuito resonante RLC consistente en el condensador 14, la bobina 13 y la resistencia 17 - el cortocircuito directo de la llnea de transmision a traves del sistema de circuito, como es posible en el estado actual de la tecnica.
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En los cortocircuitos alejados del sistema de circuito se produce por otra parte, debido a la impedancia de la llnea, una oscilacion de la tension electrica en el sistema de circuito. La amplitud de la oscilacion se encuentra aqul hasta entre la tension nominal y cero. En comparacion con el sistema de circuito conforme a la FIG 1, que a tension nominal no puede generar en el sistema de circuito ningun pulso de corriente y origina en el peor de los casos tambien un cortocircuito permanente a tierra y/o carril negativo, el sistema de circuito conforme a la invencion puede generar tambien a tensiones nominales de manera segura y fiable un correspondiente pulso de corriente.
Por llnea de transmision de corriente continua de alta tension se entiende en la presente una llnea electrica de un sistema HVDC, por medio de la cual puede transmitirse energla electrica a largas distancias - particularmente a lo largo de varios cientos de kilometros -. La llnea de transmision es por consiguiente una llnea electrica, configurada para funcionar con tensiones de varios 100 kV y que posibilita la transmision de la corriente continua a lo largo de las distancias indicadas. El valor nominal de esta corriente continua se encuentra preferentemente en un rango de valores de 2 a 5 kA. Correspondientemente el sistema de circuito conforme a la invencion se disena para operar con altas tensiones y corrientes, o sea con tensiones de algunos 100 kV y con corrientes en el rango de valores indicado.
Preferiblemente se utiliza el sistema de circuito para una reduccion breve - de algunos milisegundos - de la intensidad de la corriente. Este periodo es particularmente suficiente para abrir un conmutador integrado en la llnea de transmision y, por consiguiente, poder interrumpir el circuito en la llnea de transmision de manera segura.
El elemento de conmutacion es en un modo de operacion un tiristor o un IGBT o un IGCT. En funcion de la intensidad de la corriente puede utilizarse por consiguiente en cada caso el elemento de conmutacion optimo, que se encargue de una generacion segura del pulso de corriente.
Se prefiere especialmente cuando el circuito resonante LC- diferente que en el sistema de circuito conforme a la FIG 1 - es un circuito resonante en serie. Este modo de operacion se utiliza para limitar el aumento de corriente, de modo que el flujo de corriente este limitado por el elemento de conmutacion. Esto se muestra como particularmente ventajoso cuando se prescinde de la resistencia 17 conforme a la FIG 1.
Se demuestra que es particularmente ventajoso cuando el sistema de circuito tiene un dispositivo de control para el control del elemento de conmutacion, orientado a causar primero una recarga del condensador antes del cierre del elemento de conmutacion o antes de generar el pulso de corriente. Esto significa que antes del cierre del elemento de conmutacion - antes aun de que el pulso de corriente se genere en el sistema de circuito - primero se carga el condensador a un voltaje negativo o una tension con una polaridad invertida respecto a la tension de la llnea de transmision. Esto tiene la ventaja de que en total mas carga puede fluir a traves del elemento de conmutacion, y por lo tanto puede generarse un pulso de corriente relativamente alto con una alta amplitud. La generacion del pulso de corriente es entonces tambien muy rapida, porque el condensador se recarga ya antes del cierre del elemento de conmutacion, y no aproximadamente -. como en el sistema de circuito de la figura 1 - tras el cierre del tiristor 15.
En un modo de operacion se preve que en paralelo al circuito resonante LC se conecte un conmutador electrico separado del elemento de conmutacion. Por consiguiente, el modo de operacion puede llevarse a cabo sin mucho coste, en el que antes del cierre del elemento de conmutacion el condensador primero se recarga. Para este proposito puede por ejemplo cerrarse unicamente el conmutador separado y mantenerse en estado cerrado hasta que el condensador se cargue con una tension negativa. Entonces puede abrirse de nuevo este conmutador separado, y el circuito resonante LC esta listo para generar el pulso de corriente.
El dispositivo de control arriba citado puede configurarse tambien para controlar el elemento de conmutacion y el conmutador separado de tal manera que en cada caso como maximo se conecte opcionalmente o bien solo el conmutador o solo el elemento de conmutacion. Por consiguiente, se evita un cortocircuito entre la llnea de transmision por un lado y el potencial de referencia por el otro.
Se puede prever tambien que una resistencia, en particular, un varistor, se conecte en paralelo al condensador. Por medio de un varistor tal, puede controlarse el flujo de corriente en funcion de la tension aplicada.
A la invencion pertenece tambien una instalacion de transmision de corriente continua de alta tension con una llnea de transmision de corriente continua de alta tension para transmitir una corriente electrica. La instalacion de transmision muestra un conmutador electrico integrado en la llnea de transmision para interrumpir un circuito en la llnea de transmision, como tambien un sistema de circuito conforme a la invencion conectado con la llnea de transmision.
En la instalacion de transmision puede preverse que el sistema de circuito se configure como modulo de conmutacion y entre la llnea de transmision y el potencial de referencia se conecten en serie al menos dos de aquellos modulos de conmutacion y/o celulas de conmutacion. En funcion de la tension empleada, que se ajusta a la llnea de transmision, puede por consiguiente usarse en cada caso el numero optimo de modulos de conmutacion.
Un procedimiento conforme a la invencion se utiliza para reducir la intensidad de corriente de una corriente electrica, que se transmite a traves de una llnea de transmision de corriente continua de alta tension, con ayuda de un sistema de circuito electrico, conectado a traves de un nodo del circuito con la llnea de transmision de corriente continua de alta tension, con lo que para reducir la intensidad de corriente (para interrumpir con seguridad el flujo de corriente en 5 la llnea de transmision) se produce un pulso de corriente en el sistema de circuito por medio de un circuito resonante LC conectado entre el nodo del circuito y un potencial de referencia, conectando la llnea de transmision de corriente continua de alta tension a traves de un elemento de conmutacion con el circuito resonante LC. Por medio de un dispositivo de control se proporciona a un terminal de control del elemento de conmutacion, una senal de control, por medio de la cual el elemento de conmutacion se acopla y de este modo la llnea de transmision de corriente continua 10 de alta tension se conecta con el circuito resonante LC para generar el pulso de corriente.
Las formas de ejecucion preferentes propuestas con referencia al sistema de circuito conforme a la invencion y sus ventajas se aplican correspondientemente al sistema de transmision conforme a la invencion as! como al procedimiento conforme a la invencion.
Otras caracterlsticas de la invencion resultan de las reivindicaciones, las figuras y la description de las figuras. 15 Todas las caracterlsticas y combinaciones de caracterlsticas mencionadas anteriormente en la descripcion, as! como las caracterlsticas y combinaciones de caracterlsticas indicadas a continuation en la descripcion de las figuras pueden usarse no solo en la combination particular indicada sino tambien en otras combinaciones, o por su cuenta.
La invencion se describe ahora mas a fondo en base a un ejemplo de ejecucion preferente, como tambien con referencia a los dibujos adjuntos.
20 Muestran:
FIG 1 en representation esquematica un sistema de circuito conforme al estado actual de la tecnica;
FIG 2 perfiles temporales de corrientes en el sistema de circuito conforme a la FIG 1;
FIG 3 en representacion esquematica una instalacion de transmision con un sistema de circuito conforme a un modo de operacion de la invencion;
25 FIG 4 perfiles temporales de corrientes en el sistema de circuito conforme a la FIG 3; y
FIG 5 en representacion esquematica una instalacion de transmision conforme a un modo de operation de la invencion, donde se conectan varios modulos de conmutacion juntos en serie.
En la FIG 3 se representa una instalacion de transmision de corriente continua de alta tension 30 conforme a un modo de operacion de la invencion, que se denomina en lo sucesivo simplemente como instalacion de transmision. 30 La instalacion de transmision 30 tiene una llnea de transmision de corriente continua de alta tension 31 (denominada en lo sucesivo como "llnea de transmision"), configurada para transmitir corrientes continuas a grandes intensidades de corriente a mayores distancias. Con una representacion de flecha 32 se representa ejemplarmente la direction del flujo de corriente de la trayectoria de la corriente principal, donde instalacion de transmision 30 es apropiada para desconectar la corriente electrica independientemente de su direccion de transmision. Se pueden desconectar, por 35 consiguiente, fundamentalmente corrientes bidireccionales. En la llnea de transmision 31 hay conmutadores electricos integrados, con lo que en la FIG 3, en la section de llnea representada se muestran dos conmutadores electricos 33, 34. Entre los conmutadores 33, 34 se encuentra un nodo 35. Mientras que el conmutador 33 se encuentra entre el nodo 35 por un lado y un nodo 36 por el otro, el conmutador 34 se dispone entre el nodo 35 por un lado y un nodo 37 por el otro.
40 A la instalacion de transmision 30 pertenece tambien un sistema de circuito 38, configurado en el ejemplo de ejecucion como modulo de conmutacion y/o celula de conmutacion 39. El sistema de circuito 38 muestra una conexion y/o nodo del circuito 40, a traves del cual se conecta el sistema de circuito 38 con el nodo 35. El nodo del circuito 40 esta conectado aparte de esto a traves e de un primer diodo 41 con el nodo 36 as! como a traves de un segundo diodo 42 con el nodo 37. El nodo del circuito 40 esta ademas conectado con los respectivos catodos de los 45 diodos 41, 42.
El sistema de circuito 38 contiene un circuito resonante LC 43, que consiste en una bobina 44 as! como un condensador 45. Se trata aqul de un circuito en serie o un circuito resonante en serie que comprende la bobina 44 y el condensador. En paralelo al condensador 45 se conecta tambien un varistor 46. Aparte de esto, en paralelo al circuito resonante LC 43 se conecta un conmutador electrico 47 unidos, que en el ejemplo de ejecucion es un tiristor.
50 La bobina 44 se conecta por consiguiente en serie al circuito en paralelo del varistor 46 y el condensador 45, y este circuito en serie completo se conecta en paralelo al tiristor 47.
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El sistema de circuito 38 contiene tambien un elemento de conmutacion controlable 48, que puede disenarse en el ejemplo de ejecucion como tiristor. A traves del elemento de conmutacion 48 puede conectarse el sistema de circuito 38 con el nodo 35 y/o el nodo del circuito 40 y de este modo con la llnea de transmision 31. El elemento de conmutacion 48 une por consiguiente el nodo del circuito 40 con un nodo 49, en el que se reunen por un lado la bobina 44 y por el otro el conmutador 47.
Por el otro lado se conectan el condensador 45 y el varistor 46 y el conmutador 47 a un potencial de referencia 50, que puede ser por ejemplo el potencial de tierra.
Para controlar el conmutador 47 as! como el elemento de conmutacion 48 se utiliza un dispositivo de control electronico no representado a fondo en las Figuras. Este esta dispuesto de manera que los dos conmutadores semiconductores 47, 48 son accionados en anti-paralelo, de forma que en cada instante en cada caso como maximo uno de los conmutadores semiconductores 47, 48 este en estado de conduccion. El modo de funcionamiento del sistema de circuito 38 se describe a continuacion a fondo:
Con el sistema de circuito 38 puede producirse un pulso de corriente, que origina que la corriente que fluye por la llnea de transmision 31 se conecte brevemente en el sistema de circuito 38 y se reduzca por consiguiente la intensidad de la corriente en la llnea de transmision 31. Por consiguiente, puede forzarse un paso por cero de la corriente en la llnea de transmision 31, en el que los conmutadores electricos 33, 34 pueden abrirse de manera segura. La generacion del pulso de corriente mediante el sistema de circuito 38 se lleva a cabo mediante el cierre del elemento de conmutacion 48, aplicando por medio del dispositivo de control una senal de control a un terminal de control del elemento de conmutacion 48. Antes de que este elemento de conmutacion 48 sin embargo se cierre, se recarga primero el condensador 45. Esto se lleva a cabo de tal manera que el conmutador 47 se mantenga tanto en estado cerrado, hasta que el condensador 45 primero positivamente cargado pierda su carga a favor de la bobina 44 y entonces a continuacion se recargue. En un condensador 45 recargado puede producirse por tanto un pulso de corriente con una claramente mayor amplitud en comparacion con el estado actual de la tecnica, con el mismo tamano del condensador utilizado 45. La recarga del condensador 45 significa en este punto que el condensador 45 se carga con una tension negativa, o sea con una polaridad invertida respecto a la llnea de transmision 41. Si se recarga el condensador 45, entonces puede cerrarse en cualquier momento el elemento de conmutacion 48, para generar el pulso de corriente.
En la FIG 4 se representan los perfiles temporales de las corrientes en el sistema de circuito 38 conforme a la FIG 3. Sobre el eje Y se indica ademas generalmente la corriente I en kA, mientras que sobre el eje X se indica el tiempo t en milisegundos. En la FIG 4 se representan tanto una evolucion 51 de la corriente a traves del conmutador 47 como tambien una evolucion 52 de la corriente a traves del condensador 45, como tambien una evolucion temporal 53 de la corriente a traves del elemento de conmutacion 48. Como se infiere de la FIG 4, primero se cierra el conmutador 47, de forma que el condensador 45 cargado primero positivamente pierda su carga a favor de la bobina 44, de forma que a traves del condensador 45 fluya una corriente negativa, hasta que el condensador 45 este recargado. En un condensador 45 recargado la carga total se almacena en el condensador 45, con polaridad negativa. Al recargar el condensador 45 fluye tambien una corriente positiva a traves del conmutador 47 (comparar con la curva 51).
En un instante T1 el condensador 45 esta por consiguiente recargado, y puede producirse el pulso de corriente. Ahora se abre el conmutador 47, y el dispositivo de control puede cerrar en cualquier momento el elemento de conmutacion 48, para originar el acoplamiento de la corriente en el sistema de circuito 38. si ahora el dispositivo de control cierra el elemento de conmutacion 48, fluye carga electrica a traves de la bobina 44 y el condensador 45, hasta que el condensador 45 esta de nuevo cargado con tension positiva. Esto puede reconocerse bien en base a la curva 52 en la FIG 4. La evolucion positiva de la corriente a traves del condensador 45, que corresponde a la curva 52 en la FIG 4, que representa el pulso de corriente generado. Este corresponde en su altura al pulso de corriente conforme a la FIG 2, y esto para un tamano claramente menor del condensador 45 respecto al condensador 14 conforme a la FIG 1. Mientras que en el ejemplo conforme a la FIG 2 se usa un condensador 14 con una capacidad de 316 mF, la capacidad del condensador 45 conforme a la FIG 3 asciende unicamente a 79 mF. Por un lado, de este modo se puede producir en un condensador mucho mas pequeno y por lo tanto mas economico 45, un mismo pulso de corriente en el sistema de circuito 38; por la otra parte fluye a traves del tiristor 47 en comparacion con el estado actual de la tecnica tambien una menor corriente, de modo que la carga del tiristor 47 es mucho menor (es decir, en un factor mayor de 2) que en el tiristor 15 de la figura 2. Si se dejara por el otro lado, la capacidad del condensador 45 igual que en el estado actual de la tecnica anterior, se podrla generar un pulso de corriente mas del doble, o sea de alrededor de 180 kA, es decir, en comparacion con 75 kA.
Con referencia adicional a la figura 4 fluye incluso cuando el condensador 45 esta cargado a traves del elemento de conmutacion 48 en adelante la corriente electrica (curva 53 conforme a la figura 4), es decir, debido al varistor 46.
Las curvas mostradas en la figura 4 se producen cuando se utiliza un condensador 45 con una capacidad de 79 mF. La corriente maxima a traves del conmutador 47 es de 82 kA, y el pulso de corriente efectivo tiene la amplitud de 78 kA. Esta amplitud es comparable al maximo 22 segun la figura 2, con lo que debe tenerse en cuenta en este punto
que en el ejemplo mostrado en la figura 2 se utilizo un condensador significativamente mas grande 14, es decir, un condensador con una capacidad de 316 mF (en comparacion con los 79 mF del condensador 45 conforme a la figura 3).
Como se infiere de la figura 5, se pueden usar entre el nodo 35 y el potencial de referencia 50 tambien varias de 5 estas disposiciones de conmutacion 38 y/o varias de tales celulas de conmutacion 39. El numero de disposiciones de conmutacion 38 empleadas depende ademas preferentemente de la tension utilizada en la llnea de transmision 31. Las celulas de conmutacion individuales 39 se pueden activar todas o individualmente o en un grupo cualquiera. Esto significa particularmente que tambien puede activarse simultaneamente un subconjunto predefinible de celulas de conmutacion 39. De este modo puede ajustarse el pulso de corriente facilmente a la corriente real a separar.
10 En resumen, por lo tanto, cabe senalar que en comparacion con el sistema de circuito 1 conforme al estado actual de la tecnica (FIG 1) en el sistema de circuito 38 propuesto para la generacion de un pulso de corriente el diodo 18 se sustituye por el elemento de conmutacion 48 conmutable. La resistencia 17 es superflua y se puede eliminar. Para limitar el aumento de corriente se coloca en serie con el condensador 45 la bobina 44. El circuito resonante LC 43 es por tanto un circuito resonante en serie que limita el aumento de la corriente de los dos conmutadores 15 semiconductores 47, 48. La diferencia respecto al estado actual de la tecnica es, por lo tanto, que a causa del elemento de conmutacion adicional 48, el condensador 45 se puede cargar primero completamente a la tension negativa y por lo tanto para la misma capacidad hay mas carga disponible para el pulso de corriente. Para un pulso de corriente comparable puede usarse por lo tanto una capacidad significativamente menor (aproximadamente un factor de 4, dependiendo del escenario). El tamano de la capacidad depende directamente de la energla a absorber 20 en la desconexion, de modo que esta tambien se pueda reducir mediante el nuevo concepto.
Aparte de esto, un menor valor nominal de capacidad reduce claramente el tamano contructivo del condensador de alta tension 45.
Claims (10)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Sistema de circuito (38) para reducir la intensidad de corriente de una corriente electrica que fluye en una ilnea de transmision de corriente continua de alta tension (31), en particular para generar un paso por cero de la corriente, que comprende:- un nodo del circuito (40) para conectar con la llnea de transmision de corriente continua de alta tension (31),- un circuito resonante LC (43) conectado entre el nodo del circuito (40) y un potencial de referencia (50) para generar un pulso de corriente de la llnea de transmision de corriente continua de alta tension (31) a traves del sistema de circuito (38) al potencial de referencia (50), donde el circuito resonante LC (43) presenta un condensador (45) y una bobina (44), y- un elemento de conmutacion (48) acoplado entre el nodo del circuito (40) y el circuito resonante LC (43) para acoplar la llnea de transmision de corriente continua de alta tension (31) con el circuito resonante LC (43),caracterizado porque el elemento de conmutacion (48) es un elemento de conmutacion (48) controlable con una conexion de control.
- 2. Sistema de circuito (38) segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el elemento de conmutacion (48) es un tiristor, un IGBT o un IGCT.
- 3. Sistema de circuito (38) segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el circuito resonante LC (43) es un circuito resonante en serie.
- 4. Sistema de circuito (38) segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el sistema de circuito (38) presenta un dispositivo de control, configurado para, antes del cierre del elemento de conmutacion (48), producir primero una recarga del condensador (45).
- 5. Sistema de circuito (38) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en paralelo al circuito resonante LC (43) se acopla un conmutador electrico (47) separado del elemento de conmutacion (48).
- 6. Sistema de circuito (38) segun la reivindicacion 5, caracterizado porque el sistema de circuito (38) presenta un dispositivo de control, disenado para accionar el elemento de conmutacion (48) y el conmutador (47), de tal manera que en cada caso se conmute maximo opcionalmente o bien solo el conmutador (47) o solo el elemento de conmutacion (48).
- 7. Sistema de circuito (38) segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque se conmuta una resistencia (46), en particular un varistor, en paralelo al condensador (45).
- 8. Instalacion de transmision de corriente continua de alta tension (30) que comprende una llnea para transmitir una corriente electrica, con un conmutador electrico (33, 34) que esta integrado en la llnea de transmision de corriente continua de alta tension (31) para interrumpir un circuito en la llnea de transmision de corriente continua de alta tension (31), y que comprende un sistema de circuito (38) segun una de las anteriores reivindicaciones conectado con la llnea de transmision de corriente continua de alta tension (31).
- 9. Instalacion de transmision de corriente continua de alta tension (30) segun la reivindicacion 8, caracterizado porque el sistema de circuito (38) se configura como modulo de conmutacion (39) y al menos dos de estos modulos de conmutacion (39) se conectan en serie entre la llnea de transmision de corriente continua de alta tension (31) y el potencial de referencia (50).
- 10. Procedimiento para reducir la intensidad de corriente de una corriente electrica, transmitida a traves de una llnea de transmision de corriente continua de alta tension (31), con la ayuda de un sistema de circuito electrico (38), conectado, a traves de un nodo del circuito (40), con la llnea de transmision de corriente continua de alta tension (31), en donde para reducir la intensidad de corriente se produce un pulso de corriente en el sistema de circuito (38) por medio de un circuito resonante LC conectado entre el nodo del circuito (40) y un potencial de referencia (50), gracias a que la llnea de transmision de corriente continua de alta tension (31) se conecta a traves de un elemento de conmutacion (48) con el circuito resonante LC (43), caracterizado porque mediante un dispositivo de control en una conexion de control del elemento de conmutacion (48) se proporciona una senal de control, mediante la cual se conmuta el elemento de conmutacion (48) y de este modo se conecta la llnea de transmision de corriente continua de alta tension (31) con el circuito resonante LC (43) para generar el pulso de corriente.
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