ES2621777T3

ES2621777T3 - Dispositivo y método para cortar la corriente de una línea de transmisión o distribución de potencia y disposición limitadora de corriente

Info

Publication number: ES2621777T3
Application number: ES09752365.8T
Authority: ES
Inventors: Jürgen Häfner; Björn JACOBSON
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2029-11-16
Also published as: US8717716B2; DK2502248T3; TN2012000201A1; BR112012011543B8; RU2012125050A; CN102687221A; NZ599794A; EP2502248B1; CN102687221B; CA2780946C; CA2780946A1; SA110310844B1; ZA201203379B; BR112012011543A2; EP2502248A1; WO2011057675A1; RU2510092C2; KR20120089751A; BR112012011543B1; US20120299393A1

Abstract

Dispositivo (13, 17) para cortar una corriente eléctrica continua que circula a través de una línea de transmisión o de distribución de potencia (14) que comprende una conexión en paralelo de un disyuntor principal (8, 15) y una resistencia no lineal (11), comprendiendo el disyuntor principal (8, 15) al menos un interruptor semiconductor de potencia (1) en una primera dirección de la corriente (4), en donde el dispositivo comprende además una conexión en serie de un interruptor de alta velocidad (10) que comprende al menos un interruptor mecánico y de un disyuntor auxiliar (9, 16), teniendo el disyuntor auxiliar (9, 16) una resistencia en conducción más pequeña que el disyuntor principal (8, 15) y que comprende al menos un interruptor semiconductor de potencia (1) en la primera dirección de la corriente (4), donde la conexión en serie está conectada en paralelo a la conexión en paralelo; y el dispositivo está adaptado para abrir el disyuntor auxiliar tras la recepción de una señal del disyuntor auxiliar antes de la decisión de abrir el disyuntor principal haya sido tomada.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo y metodo para cortar la corriente de una lmea de transmision o distribucion de potencia y disposicion limitadora de corriente

La invencion se refiere a un dispositivo para cortar una corriente electrica que circula a traves de una lmea de transmision o distribucion de potencia que comprende una conexion en paralelo de un disyuntor principal y una resistencia no lineal, comprendiendo el disyuntor principal al menos un interruptor semiconductor de potencia en una primera direccion de la corriente. Ademas, la invencion se refiere a un metodo para utilizar el dispositivo, donde el dispositivo se conecta en serie con la lmea de transmision o distribucion de potencia. Aun mas, la invencion se refiere a una disposicion limitadora de corriente que comprende al menos dos de los dispositivos mencionados anteriormente.

En un principio, la invencion se realizo con respecto al campo de los disyuntores de CC (corriente continua) de alta tension, es decir, de los dispositivos de conmutacion que son capaces de cortar una corriente que circula a traves de una lmea de transmision de potencia, donde la lmea esta en un nivel de tension por encima de 50 kV. Sin embargo, la invencion tambien es aplicable a disyuntores para la distribucion de potencia de CC de media tension, es decir, para un rango de tension de CC entre aproximadamente 1 kV y 50 kV, y algunas formas de realizacion de la invencion son incluso aplicables a disyuntores para la transmision y distribucion de potencia de CA a cualquier nivel de tension, segun se describe a continuacion.

En el documento EP 0867998 B1, se sugiere utilizar una conexion en paralelo de al menos un interruptor semiconductor de potencia y un disipador de sobrecargas para cortar la corriente a traves de una red de corriente continua de alta tension (HVDC). La idea detras de esto es proporcionar un disyuntor de estado solido de CC que reaccione mucho mas rapido a una senal de disparo que un disyuntor de CC mecanico comunmente conocido y el cual, de esta forma, reduzca el riesgo de desarrollo de altas corrientes daninas en la red HVDC en caso de un fallo.

En la practica, los disyuntores de CC de estado solido, es decir, los disyuntores capaces de cortar una corriente CC y que comprenden al menos un interruptor semiconductor de potencia, ya no se utilizan para los sistemas de transmision de potencia HVDC, debido a las altas perdidas de corriente de dichos disyuntores. Esto se debe al hecho que la alta tension de funcionamiento por un lado y la tension nominal comparativamente baja de un interruptor semiconductor de potencia separado, actualmente disponible en el mercado, por otro lado hacen necesario que el disyuntor de CC de estado solido este construido con un numero considerable de interruptores semiconductores de potencia conectados en serie. Este numero puede alcanzar facilmente varios cientos en el caso de un nivel de tension HVDC de varios cientos de kV. Durante el funcionamiento normal del sistema de transmision de potencia HVDC, el disyuntor de corriente continua y, de esta forma, todos sus interruptores semiconductores de potencia deben activarse, exponiendo los interruptores semiconductores de potencia a continua carga de corriente. Las perdidas en estado estacionario resultantes ascienden entre el 0,2 y 0,3% de la energfa transferida a traves del disyuntor de CC. En el caso de un disyuntor de estado solido de CC adecuado para una tension de lmea de 640 kV y una corriente nominal normal de 2kA, estas perdidas en estado estacionario son iguales a 3 MW, lo cual equivale aproximadamente a la mitad de las perdidas de un convertidor de potencia HVDC conocido para 640 kV. Las perdidas dan lugar a costos significativos durante la vida util del disyuntor de estado solido, especialmente en el caso de que se usen muchos disyuntores de estado solido, por ejemplo en futuras aplicaciones de red de CC con varias subestaciones de CC.

En el documento EP 1377995 B1, se presenta un interruptor mecanico que es, entre otros, adecuado para ser utilizado en paralelo con un disyuntor de estado solido con el fin de reducir las perdidas en estado estacionario del disyuntor. El interruptor mecanico tiene varios puntos de corte dispuestos en serie entre sf que se accionan simultaneamente y, en comparacion con otros interruptores mecanicos, a alta velocidad, es decir, en el intervalo de tiempo de aproximadamente 1 ms. Cuando el disyuntor de estado solido esta en estado cerrado, el interruptor mecanico tambien se cierra y conduce la corriente, al tiempo que los elementos semiconductores de potencia del disyuntor estan libres de corriente y, de esta forma, libres de perdidas. Si se va a realizar una operacion de corte, en primer lugar se abre el interruptor mecanico de modo que la corriente se conmute al disyuntor y despues se abre el disyuntor.

Esta disposicion tiene dos desventajas principales. Por un lado, el interruptor mecanico corta de forma activa la corriente para conmutarla al disyuntor de estado solido. Esto da lugar a arcos que se producen en los puntos de corte del interruptor y conducen a un desgaste temprano de los contactos correspondientes, requiriendo de este modo el mantenimiento del interruptor despues de un par de operaciones de conmutacion solamente. Por otra parte, debe tenerse en cuenta que el interruptor mecanico esta destinado a un rango de tension de 12-36 kV. En consecuencia, para aplicaciones de alta tension de varios cientos de kV, sera necesaria una conexion en serie de multiples interruptores mecanicos. Para asegurar que la tension se distribuye uniformemente a traves de los interruptores conectados en serie, especialmente para el caso de que las velocidades de funcionamiento difieran ligeramente entre los interruptores, se requieren condensadores conectados en paralelo. Esto aumenta los costos del equipo considerablemente.

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El documento JP 11 234894 describe un dispositivo para cortar una corriente electrica que circula a traves de una lmea de transmision o distribucion de potencia que comprende una conexion en paralelo de un disyuntor GTO.SW y una resistencia SVS, comprendiendo el disyuntor al menos un interruptor semiconductor de potencia, en donde el dispositivo ademas comprende una conexion en serie de un interruptor que comprende un interruptor mecanico VCB y un disyuntor auxiliar TR.SW, conectandose la conexion en serie en paralelo con la conexion en paralelo.

Un objetivo de la presente invencion es encontrar una solucion alternativa para un disyuntor HVDC con el que se reduzcan las perdidas en estado estacionario de los interruptores semiconductores de potencia, mientras que al mismo tiempo, se eviten las desventajas descritas anteriormente en correspondencia con el documento EP 1377995 B1.

Este objetivo se consigue mediante un dispositivo y un metodo de acuerdo con las reivindicaciones independientes.

De acuerdo con la invencion, el dispositivo para cortar una corriente electrica que circula a traves de una lmea de transmision y distribucion de potencia, tambien llamado dispositivo de corte, comprende, aparte de la conexion en paralelo conocida de un disyuntor principal y una resistencia no lineal con el disyuntor principal que comprende al menos un interruptor semiconductor de potencia en una primera direccion de la corriente, una conexion en serie de un interruptor de alta velocidad que comprende al menos un interruptor mecanico y un disyuntor auxiliar, donde la conexion en serie esta conectada en paralelo con la conexion en paralelo. El disyuntor auxiliar tiene una resistencia en conduccion mas pequena que el disyuntor principal y comprende al menos un interruptor semiconductor de potencia en la primera direccion de la corriente. El termino resistencia en conduccion se refiere a la resistencia para una corriente que circula a traves de un interruptor semiconductor de potencia que esta activado. En otras palabras, el disyuntor auxiliar tiene una cafda de tension de conduccion menor que el disyuntor principal.

El dispositivo de acuerdo con la invencion esta sugerido para ser utilizado de la siguiente manera: el dispositivo ha de ser conectado en serie a una trayectoria de la corriente que pasa a traves de una lmea de transmision o distribucion de potencia, preferentemente una lmea de transmision de potencia HVDC y, en funcionamiento normal, el disyuntor auxiliar y el interruptor de alta velocidad del dispositivo deben estar cerrados, lo que significa para el disyuntor auxiliar que los respectivos interruptores semiconductores de potencia deben estar activados. El disyuntor principal se cierra, es decir, sus interruptores semiconductores se activan, en un momento apropiado antes de que el disyuntor auxiliar se abra nuevamente. Si despues se recibe una senal de apertura del disyuntor auxiliar, el disyuntor auxiliar se abre conmutando, de esta forma, la corriente al disyuntor principal, el interruptor de alta velocidad se abre a continuacion y finalmente se abre el disyuntor principal si se recibe una senal de apertura del disyuntor principal. Como resultado, la corriente conmuta desde el disyuntor principal hasta la resistencia no lineal, donde el nivel de corriente se reduce y el voltaje se limita. Como se desprende de este metodo, el interruptor de alta velocidad es necesario para desacoplar el disyuntor auxiliar de la lmea para evitar que se aplique la totalidad de la tension al disyuntor auxiliar.

El dispositivo y el metodo propuestos para su uso de acuerdo con la invencion tienen entre otras las siguientes ventajas, en particular para aplicaciones de CC de alta tension:

- Las perdidas de estado estacionario se reducen, ya que durante el funcionamiento normal la corriente ya no circula a traves del disyuntor principal, sino a traves del interruptor de alta velocidad, que es un interruptor mecanico casi sin perdidas y a traves del disyuntor auxiliar que tiene un valor de resistencia en conduccion mas pequeno y por lo tanto una cafda de tension de conduccion mas baja que el disyuntor principal. Dado que las perdidas de estado estacionario en el disyuntor principal desaparecen, el disyuntor principal ya no es propenso a la sobrecarga termica, de modo que ya no se requiere una refrigeracion activa del disyuntor principal. Para el disyuntor auxiliar, se prefiere que la cafda de tension en conduccion y, por tanto, las perdidas sean mucho mas pequenas en comparacion con el disyuntor principal, por lo que tampoco se requiere refrigeracion activa.

- Para conmutar la corriente al disyuntor principal, ya no es un interruptor mecanico quien tiene que interrumpir primero la corriente, sino que es el disyuntor auxiliar de estado solido en su lugar. En consecuencia, ya no se presentan los problemas con el desgaste de los contactos mecanicos debido a los arcos, lo que reduce el esfuerzo de mantenimiento y aumenta la fiabilidad y la vida util del dispositivo de corte global. En consecuencia, es suficiente si el interruptor de alta velocidad es solo un desconectador de funcionamiento rapido.

- Dado que el disyuntor principal esta sometido a la totalidad de la tension durante un penodo de tiempo limitado solo despues de la conmutacion a la resistencia no lineal, se hace posible anadir mas interruptores semiconductores de potencia en la conexion en serie del disyuntor principal para asegurar una distribucion de tension fiable sin sumar a las perdidas totales.

- El diseno del disyuntor principal se simplifica adicionalmente con respecto a la reaccion a un fallo en uno de sus interruptores semiconductores de potencia. En algunos interruptores semiconductores de potencia conocidos esta previsto que un interruptor inoperable sea cortocircuitado automaticamente para permitir que otro interruptor semiconductor de potencia redundante asuma el control de funcionamiento. Sin embargo, este modo de fallo de cortocircuito puede en la practica ser un modo inestable, cuya estabilidad se puede asegurar solamente durante un penodo de tiempo limitado. Con el dispositivo propuesto, en el que tanto el disyuntor principal como el disyuntor

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auxiliar pueden comprender interruptores semiconductores redundantes de potencia, esto no presenta ya un problema para el disyuntor principal, puesto que el disyuntor principal esta en pleno funcionamiento solo durante un penodo de tiempo muy corto, de modo que no se requiere un modo de fallo de cortocircuito optimo.

- Las cargas de tension y corriente en el disyuntor principal y por lo tanto en sus interruptores semiconductores de potencia se reducen considerablemente, reduciendo de este modo la tasa de fallos de los interruptores semiconductores de potencia y aumentando la fiabilidad del disyuntor principal.

- En el caso de tensiones mas altas, en las que el interruptor de alta velocidad comprende no solo uno sino varios interruptores mecanicos conectados en serie, la cuestion de una distribucion uniforme de tension a traves de los interruptores conectados en serie ya no es problema ya que el interruptor de alta velocidad se abre en un momento sin corriente y sin tension. Por lo tanto, no se necesitan condensadores conectados en paralelo lo que reduce considerablemente los costes.

En una forma de realizacion preferida del dispositivo, el disyuntor principal tiene una capacidad de bloqueo de tension nominal mas alta que el disyuntor auxiliar. Esto podna lograrse, por ejemplo, proporcionando como el al menos un interruptor semiconductor de potencia del disyuntor principal un interruptor que tenga una capacidad de bloqueo de tension de varios cientos de kV, mientras que la capacidad de bloqueo de tension del al menos un interruptor semiconductor de potencia del disyuntor auxiliar presenta unos pocos kV solamente. Otra posibilidad de conseguir esto es utilizar diferentes tipos de interruptores semiconductores de potencia, como por ejemplo al menos un IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) para el disyuntor principal y al menos un MOSFET (transistor de efecto de campo metal-oxido-semiconductor) para el disyuntor auxiliar, ya que es una caractenstica inherente de un MOSFET tener una capacidad de corte de tension mas pequena que un IGBT. Otros tipos de interruptores semiconductores de potencia que podnan utilizarse son IGCT (tiristor controlado por puerta integrada) o GTO (tiristor desactivado por puerta). Cabe senalar que todos estos tipos mencionados pertenecen al grupo de interruptores semiconductores de potencia con capacidad de activacion y desactivacion.

En un desarrollo espedfico de esta forma de realizacion, el disyuntor principal comprende al menos dos interruptores semiconductores de potencia conectados en serie en la primera direccion de la corriente, el disyuntor auxiliar comprende al menos un interruptor semiconductor de potencia en la primera direccion de la corriente que tiene la misma capacidad de bloqueo de tension que los interruptores semiconductores de potencia del disyuntor principal y el disyuntor principal siempre comprende un numero mayor de interruptores semiconductores de potencia que el disyuntor auxiliar.

Esta forma de realizacion es especialmente adecuada para aplicaciones de alta tension, donde el nivel de tension requiere que el disyuntor principal se construya con una conexion en serie de interruptores semiconductores de potencia. Para el disyuntor auxiliar, se utiliza el mismo tipo de interruptor semiconductor de potencia, pero como el disyuntor auxiliar no tiene que soportar la totalidad de la tension, se requieren solo unos cuantos interruptores semiconductores de potencia conectados en serie, aproximadamente entre 1 y 10 maximo. Para aplicaciones de alta tension de varios cientos de kV, donde el disyuntor principal comprende una conexion en serie de hasta varios centenares de interruptores semiconductores de potencia, la diferencia en la resistencia en conduccion entre el disyuntor principal y el disyuntor auxiliar se hace considerable, ya que para el disyuntor auxiliar todavfa solo se necesitan uno o unos cuantos interruptores semiconductores de potencia. Las perdidas en estado estacionario para el disyuntor auxiliar en este caso se estiman que ascenderan a ser tan pequenas como menos del 0,002% de la energfa transferida a traves del dispositivo, en comparacion con las anteriormente mencionadas de 0,2 a 0,3% del disyuntor principal. El problema de diseno descrito anteriormente con respecto a los interruptores semiconductores de potencia redundantes y la reaccion a un fallo en uno de los interruptores semiconductores de potencia tiene relevancia para el disyuntor auxiliar en el dispositivo de acuerdo con la invencion solo cuando en condiciones normales de funcionamiento la corriente circula permanentemente. Pero como solo se necesitan unos cuantos interruptores semiconductores de potencia para el disyuntor auxiliar, se pueden mantener bajos los costes de una solucion de redundancia fiable, por ejemplo conectando uno o dos interruptores semiconductores redundantes en serie con el al menos un interruptor semiconductor de potencia.

En una forma de realizacion del metodo de utilizacion del dispositivo, se genera la senal de apertura del disyuntor auxiliar y se envfa antes de la generacion y envfo de una senal de apertura del disyuntor principal. La generacion y envfo de la senal de apertura del disyuntor auxiliar y de la senal de apertura del disyuntor principal pueden realizarse mediante uno o varios medios de deteccion y/o de proteccion diferentes que controlan el estado de la lmea de transmision y potencia y/o de otros dispositivos electricos tales como convertidores de potencia, transformadores, otros dispositivos de corte o lmeas adicionales y que en caso de fallo envfan las senales de apertura por cable o inalambricas al dispositivo. Alternativamente, una o ambas senales de apertura pueden ser generadas internamente en el dispositivo dependiendo de los resultados de deteccion y/o las senales de proteccion recibidas desde los medios externos de deteccion y/o proteccion, lo que significa que las senales de apertura pueden ser enviadas y recibidas ffsicamente no necesariamente a traves de un bus de comunicacion de datos dentro del dispositivo, sino que tambien pueden representarse simplemente como variables en una memoria interna. En el ultimo caso, el proceso de lectura de cualquiera de estas variables de la memoria debe entenderse como recibir la senal de apertura correspondiente.

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La ventaja de la generacion y el envm de la senal de apertura del disyuntor auxiliar antes que la senal de apertura del disyuntor principal es que esta funcion puede ser utilizada para mejorar la velocidad de respuesta del dispositivo a una decision real de corte mediante la apertura del disyuntor auxiliar antes de que la decision de corte sea tomada finalmente. En la practica, los medios de proteccion que deben procesar senales de deteccion y estado de diferentes fuentes para decidir si efectivamente ha ocurrido un fallo que requiera el corte de la corriente en la lmea, necesitan hasta varios milisegundos antes de que la decision de corte sea tomada y la senal de apertura del disyuntor principal sea enviada. Los disyuntores conocidos reaccionanan despues del instante de tiempo en el que se recibe la senal de apertura del disyuntor principal, es decir, sena posible que la senal de apertura del disyuntor auxiliar se enviase solo despues de haber tornado la decision de corte. Con el metodo de acuerdo con esta realizacion, el disyuntor auxiliar y tambien el interruptor de alta velocidad estaran ya abiertos, preferiblemente, antes de que sea tomada la decision de corte, de modo que el tiempo de reaccion a la decision de corte se reduzca a tan solo el muy corto tiempo de apertura del disyuntor principal de solo un par de microsegundos ya que la corriente ya se conmuto antes al disyuntor principal. En consecuencia, puede realizarse una accion de corte de corriente muy rapida que toma solo un par de microsegundos sin tener las desventajas de las soluciones basadas en los disyuntores de estado solido conocidos.

Por ejemplo, como en una de las formas de realizacion del metodo, el disyuntor auxiliar se pudo abrir inmediatamente despues de superar un primer lfmite de corriente en la lmea de transmision o distribucion de potencia. Para los disyuntores de corriente conocidos, la senal de apertura correspondiente no se genera directamente despues de superar un lfmite de corriente, sino solo despues de un procesamiento y evaluacion adicional de las mediciones. Como se ha descrito anteriormente, este procesamiento adicional toma hasta varios milisegundos. En oposicion a esto, en esta forma de realizacion la senal de apertura del disyuntor auxiliar se genera, se envfa y finalmente se recibe inmediatamente despues de que se exceda el primer lfmite de corriente; y puesto que el disyuntor auxiliar es capaz de abrirse en un par de microsegundos, la corriente se conmuta al disyuntor principal ya varios microsegundos despues de la superacion del lfmite. Como consecuencia, el unico factor limitador de tiempo antes de que se pueda abrir realmente el disyuntor principal es el tiempo de apertura del interruptor de alta velocidad, que para los interruptores actualmente disponibles es de aproximadamente 1 ms. Pero puesto que, como se describio anteriormente, la generacion de la senal de apertura del disyuntor principal toma al menos 1 ms en sf misma, el dispositivo segun la invencion reacciona en aproximadamente el mismo corto penodo de tiempo a una senal de apertura del disyuntor principal que el disyuntor CC autonomo de estado solido conocido, al tiempo que se evitan sus problemas.

El primer lfmite de corriente puede definirse por ejemplo ligeramente por encima de la corriente termica nominal de la lmea de transmision o distribucion de potencia o ligeramente por encima de la corriente termica nominal de una estacion de transformacion conectada a la lmea. Durante la apertura del disyuntor auxiliar y la conmutacion de la corriente al disyuntor principal, puede producirse una cierta reduccion del nivel de corriente debido a los cambios en las condiciones del entorno, si la subida de corriente fue solo temporal y no causada por un fallo. Si despues no se genera la senal de apertura del disyuntor principal debido a una relajacion de la situacion anteriormente considerada cntica, esta forma de realizacion, como ventaja adicional, habna ayudado a proteger la lmea de transmision o de distribucion de potencia frente a la carga termica.

En una forma de realizacion adicional del metodo, el interruptor de alta velocidad se abre cuando ha expirado un primer penodo de tiempo desde la apertura del disyuntor auxiliar. Este tiempo se elige preferentemente lo suficientemente largo para que el disyuntor auxiliar tenga tiempo suficiente para abrirse completamente y lo suficientemente corto para no perder ningun tiempo, es decir, si se sabe que el disyuntor auxiliar necesita unos 10 microsegundos para abrirse, el primer periodo de tiempo podna ser elegido como de 20 microsegundos.

En una primera forma de realizacion alternativa, el interruptor de alta velocidad se abre cuando la corriente excede un segundo lfmite de corriente. El segundo lfmite de corriente se encuentra ventajosamente por encima del primer lfmite de corriente puesto que en una situacion de fallo, la corriente en la lmea se eleva constantemente hasta que el disyuntor principal finalmente se abre y desacopla la lmea del fallo.

En una segunda forma de realizacion alternativa, el interruptor de alta velocidad se abre cuando se recibe una senal que indica que la corriente se ha conmutado correctamente al disyuntor principal.

Como se menciono anteriormente, la senal de apertura del disyuntor principal puede en algunos casos no generarse y por lo tanto no ser recibida, a pesar de lo cual el disyuntor auxiliar y el interruptor de alta velocidad estanan ya abiertos. Esto puede, por ejemplo, ser debido a un aumento de corriente transitorio que es causado por una perturbacion de corta duracion pero que no tiene consecuencias graves. En tales casos, se sugiere en una forma de realizacion del metodo que se compruebe si no se recibe ninguna senal de apertura del disyuntor principal dentro de un segundo periodo de tiempo desde la apertura del disyuntor auxiliar. Despues del lapso del segundo periodo de tiempo, el interruptor de alta velocidad y el disyuntor auxiliar se vuelven a cerrar para que pueda continuar el funcionamiento normal.

La no recepcion de la senal de apertura del disyuntor principal tambien puede ser debida a un fallo de desarrollo lento que no es inmediatamente reconocido como tal. Por lo tanto, se sugiere en un desarrollo adicional de la forma de realizacion anterior que en caso de que despues del cierre del interruptor de alta velocidad y del disyuntor

auxiliar, la senal de apertura del disyuntor auxiliar este aun recibiendose o se reciba de nuevo, el disyuntor auxiliar se abra de nuevo primero, despues se abra el interruptor de alta velocidad y despues se abra el disyuntor principal si se recibe la senal de apertura del disyuntor principal. Las etapas de apertura y cierre del disyuntor auxiliar y del interruptor de alta velocidad pueden realizarse repetidamente hasta que finalmente se reciba la senal de apertura del 5 disyuntor principal o, en alternativa, no se reciba senal adicional de apertura del disyuntor auxiliar.

Fuera del ambito de la invencion, se realiza lo que se denomina la supervision en lmea del dispositivo. En funcionamiento normal, el disyuntor principal esta en un estado sin corriente que hace posible que su al menos un interruptor semiconductor de potencia y cualquier otro elemento semiconductor de potencia que este presente, tales como diodos volante, puedan ser probados en su capacidad de funcionamiento. El hecho de que exista una 10 condicion de funcionamiento normal, se reconoce al menos a partir de la ausencia de una senal de apertura del disyuntor auxiliar y de una senal de apertura del disyuntor principal, pero, por supuesto, se puede usar otra informacion de deteccion para determinar si el instante de tiempo es adecuado para realizar dicha supervision en lmea. Despues de probar el disyuntor principal con exito, el disyuntor principal puede cerrarse inmediatamente o despues de un procesamiento posterior. El punto importante es que el disyuntor principal se cierra a mas tardar 15 antes de que el disyuntor auxiliar este a punto de abrirse.

Ademas de la prueba del disyuntor principal, tambien el disyuntor auxiliar puede, en condiciones normales de funcionamiento, llevarse a un estado sin corriente con el fin de ser ensayado, tambien fuera del alcance de la invencion.

El metodo para la supervision en lmea del disyuntor auxiliar comprende las siguientes etapas:

20 - abrir el disyuntor auxiliar, conmutando de este modo la corriente al disyuntor principal,

- despues abrir el interruptor de alta velocidad, probando asf la capacidad de funcionamiento del interruptor de alta velocidad,

- despues probar la capacidad de funcionamiento de al menos un interruptor semiconductor de potencia y, si esta presente, de al menos un diodo volante del disyuntor auxiliar,

25 - despues de probar con exito, cerrar de nuevo el interruptor de alta velocidad y el disyuntor auxiliar.

Con la supervision en lmea descrita anteriormente, todos los elementos de conmutacion del dispositivo de corte, es decir, el disyuntor principal, el disyuntor auxiliar y el interruptor de alta velocidad, pueden ser probados en su capacidad de funcionamiento sin perturbar el funcionamiento normal de la lmea de transmision de potencia conectada. Una supervision en lmea de este tipo no es posible con los disyuntores de uso comun ya que no se 30 pueden dejar sin corriente sin interrumpir la corriente. Esto significa tambien que la capacidad de funcionamiento de un disyuntor comunmente utilizado no puede garantizarse de manera continua puesto que la supervision fuera de lmea es por razones practicas solo realizada ocasionalmente. Como resultado, si el ultimo mantenimiento de tal disyuntor ocurrio hace algun tiempo, no es seguro si el disyuntor es realmente capaz de funcionar como se esperaba hasta que el disyuntor se pone realmente en funcionamiento para cortar una corriente en una situacion de fallo. Esta 35 situacion insatisfactoria se mejora mucho con el dispositivo de corte descrito aqrn, ya que puede probarse continuamente y, de este modo, puede garantizarse su capacidad de funcionamiento con alta fiabilidad. Esto, sin embargo, esta fuera del alcance de la invencion.

El dispositivo y el metodo descrito aqrn puede ser utilizado ventajosamente en una disposicion, tal como una subestacion, que comprende al menos un dispositivo adicional de la misma clase. Si este dispositivo adicional esta 40 conectado a la misma trayectoria de la corriente que la lmea de transmision o distribucion de potencia, el dispositivo adicional puede usarse como el denominado disyuntor de respaldo, es decir como un dispositivo de corte que abre en caso de que el dispositivo original no se abra. La invencion proporciona la ventaja de que el dispositivo adicional puede ser ya activado de antemano cuando el dispositivo original se pone en funcionamiento pero antes de que se detecte un fallo del dispositivo original. En una forma de realizacion especial del metodo, se realizan las siguientes 45 etapas adicionales despues de recibir la senal de apertura del disyuntor auxiliar para el dispositivo original: primero se abre el disyuntor auxiliar en el dispositivo adicional, despues se abre el interruptor de alta velocidad en el

dispositivo adicional, despues se comprueba si en el dispositivo original la corriente se conmuta con exito a la

resistencia no lineal y si no, en el dispositivo adicional se abre el disyuntor principal. De lo contrario, si en el

dispositivo original la corriente se conmuta con exito a la resistencia no lineal, el interruptor de alta velocidad y el

50 disyuntor auxiliar en el dispositivo adicional se cierran de nuevo. Esta manera de preactivar un dispositivo de corte de respaldo tiene la ventaja de que el periodo de tiempo antes de que un fallo sea eliminado por la subestacion en caso de fallo del dispositivo de corte original, se reduce justo al tiempo necesario para que los medios de deteccion y/o proteccion generen la senal de apertura del disyuntor principal mas el tiempo hasta que finalmente se reconoce que el dispositivo de corte original no se abrio. El disyuntor principal del dispositivo de corte de respaldo solo 55 necesita entonces su par de microsegundos para cortar la corriente, un penodo de tiempo que es insignificante comparado con el resto del tiempo. Debido al corto penodo de tiempo, la corriente de fallo se interrumpe antes que con los dispositivos de corte comunmente utilizados, es decir, el nivel de corriente de fallo que finalmente se alcanza

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es menor. Como resultado, el equipo adicional de la subestacion, tal como los reactores y los bancos de descarga, pueden dimensionarse a menor escala, lo que conduce a reducciones de costes.

El dispositivo y el metodo descrito aqm tambien se pueden utilizar ventajosamente en una disposicion limitadora de corriente, donde la disposicion limitadora de corriente comprende al menos dos de los dispositivos conectados en serie entre sf y en serie con una trayectoria de la corriente a traves de una lmea de transmision o distribucion de potencia. En el caso de que una corriente en la trayectoria de la corriente supere un lfmite de sobrecorriente, se acciona un primer numero determinado de los al menos dos de los dispositivos de modo que la corriente se conmuta a las respectivas resistencias no lineales, reduciendo de este modo la corriente. El termino "accionar" se utiliza para expresar que uno de los metodos descritos anteriormente se usa para abrir posteriormente primero el disyuntor auxiliar, luego el interruptor de alta velocidad y finalmente el disyuntor principal correspondiente. El principio basico de una disposicion limitadora de corriente de este tipo se conoce del documento EP 0867998 B1, pero la disposicion allf utiliza los disyuntores CC de estado solido autonomos descritos anteriormente, que tienen el problema de perdidas altas. Este problema se supera cuando se utilizan dispositivos de acuerdo con la presente invencion.

[0031] Una forma de realizacion alternativa de una disposicion limitadora de corriente comprende

- al menos dos conexiones en paralelo de un disyuntor principal y una resistencia no lineal, donde las conexiones en paralelo estan conectadas en serie entre sf y donde los disyuntores principales comprenden cada uno al menos un interruptor semiconductor de potencia en la misma direccion o direcciones de la corriente, y

- una conexion en serie de un interruptor de alta velocidad y de un disyuntor auxiliar, en el que el interruptor de alta velocidad comprende al menos un interruptor mecanico y en el que el disyuntor auxiliar tiene una menor resistencia en conduccion que cualquiera de los disyuntores principales y comprende al menos un interruptor semiconductor de potencia en la misma direccion o direcciones de la corriente que el al menos un interruptor semiconductor de potencia de los disyuntores principales.

- donde la conexion en serie esta conectada en paralelo a las al menos dos conexiones en paralelo.

En consecuencia, la unica diferencia con la disposicion limitadora de corriente descrita anteriormente consiste en que la conexion en serie del interruptor de alta velocidad y el disyuntor auxiliar esta presente solo una vez aqm, mientras que esta presente tantas veces como disyuntores principales y resistencias no lineales hay en la disposicion descrita anteriormente.

La funcion de la disposicion limitadora de corriente con un interruptor de alta velocidad y un disyuntor auxiliar es la misma que la de la disposicion con varios interruptores de alta velocidad y disyuntores auxiliares. En consecuencia, la disposicion esta adaptada para abrir primero un disyuntor auxiliar, luego para abrir el interruptor de alta velocidad y despues para abrir un primer numero determinado de los disyuntores principales de manera que una corriente a traves del interruptor de alta velocidad y el disyuntor auxiliar sea conmutada primero sobre el primer numero determinado de disyuntores principales y seguidamente a las respectivas resistencias no lineales, donde esta conmutacion se realiza en el caso de que una corriente en la trayectoria de la corriente de la lmea de transmision o distribucion de potencia, con la que la disposicion esta conectada en serie, exceda un lfmite de sobrecorriente.

El primer numero determinado se determina de acuerdo con una forma de realizacion dependiendo de lo lejos que se supere el lfmite de sobrecorriente y se determina preferentemente con el objetivo de reducir la corriente de modo que caiga por debajo del lfmite de sobrecorriente de nuevo y se mantenga en un nivel predefinido de corriente al menos durante un penodo de tiempo determinado.

Una ventaja de utilizar al menos dos de los dispositivos descritos anteriormente de corte o conexiones en paralelo del disyuntor principal y la resistencia no lineal, en una disposicion limitadora de corriente es la siguiente. El periodo de tiempo que la corriente se mantiene a un nivel predefinido y, en consecuencia, no aumenta mas, es en realidad una ganancia para el algoritmo de los medios de deteccion y/o proteccion. El algoritmo obtiene este periodo de tiempo adicional para ser utilizado para evaluar si una situacion de fallo esta realmente presente o no. Como resultado, la decision final sobre si la corriente necesita ser interrumpida o no se puede proporcionar con mayor precision y fiabilidad para evitar interrupciones de corriente innecesarias. Ademas, puesto que el nivel de corriente esta limitado, los disyuntores principales de la disposicion limitadora de corriente y por lo tanto su interruptor o interruptores semiconductores de potencia necesitan tener capacidad para menores corrientes de corte, lo que reduce los costes considerablemente.

En caso de que una decision de interrumpir la corriente en la trayectoria de la corriente se tome finalmente por el algoritmo de la deteccion y/o los medios de proteccion, ambas disposiciones limitadoras de corriente se utilizan como dispositivos de corte en sf mismas. En ese caso, todos los dispositivos de corte restantes o conexiones paralelas, donde los respectivos disyuntores principales estan aun siendo cerrados, se hacen funcionar, de modo que la corriente en la trayectoria de la corriente se conmute a todas las resistencias no lineales de la disposicion limitadora de corriente, cortando de ese modo el circulacion de corriente en la trayectoria de la corriente.

Ambas disposiciones limitadoras de corriente descritas anteriormente son capaces de limitar la corriente, siempre que la energfa termica en sus resistencias no lineales no sea demasiado alta.

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Ademas, pero fuera del alcance de la invencion, la energfa termica en las resistencias no lineales correspondientes a los disyuntores principales abiertos es controlada y en caso de que supere un primer lfmite de energfa predefinido, los disyuntores principales abiertos se cierran de nuevo y un mismo primer numero determinado de los al menos dos dispositivos o de las al menos dos conexiones paralelas, cuyos disyuntores principales fueron cerrados previamente se hacen funcionary de este modo se abren sus correspondientes disyuntores principales.

Esto se puede repetir hasta que la energfa termica en al menos una de las resistencias no lineales de la disposicion limitadora de corriente supere un segundo lfmite de energfa predefinido. Si eso sucede, la decision de cortar completamente la corriente en la trayectoria de la corriente debe ser tomada en cualquier caso, independientemente de los resultados intermedios del algoritmo de los medios de deteccion y/o proteccion.

Ademas, pero fuera del alcance de la invencion, mediante la apertura y el cierre de las diferentes partes de los disyuntores principales de la disposicion limitadora de corriente de una manera alterna, el aumento de la energfa termica en las correspondientes resistencias no lineales y por lo tanto su carga de corriente se distribuye de manera mas uniforme entre las resistencias no lineales de modo que la carga de corriente de cada resistencia no lineal individual se mantiene dentro de los lfmites tolerables por un penodo de tiempo mas largo. En consecuencia, la necesidad de interrumpir la corriente en la lmea de transmision debido a la superacion del segundo lfmite de energfa surge mas tarde, lo que prolonga de ese modo aun mas el tiempo disponible para el algoritmo de los medios de deteccion y/o proteccion.

Ademas, de nuevo fuera del alcance de la invencion, la carga de corriente de al menos una hasta todas las resistencias no lineales de la disposicion limitadora de corriente se determina y se almacena en un dispositivo de memoria, por ejemplo en forma del producto de la nivel de corriente que circula a traves de la resistencia no lineal multiplicado por el mismo penodo de tiempo, concretado para cada operacion de apertura del disyuntor principal correspondiente, o en forma de una curva de temperatura en funcion del tiempo. A partir la carga de corriente, se puede determinar el tiempo de vida esperado para la respectiva resistencia no lineal, y esta informacion se puede utilizar para adaptar la forma alterna de funcionamiento de los disyuntores principales de la disposicion limitadora de corriente con el fin de aumentar el tiempo de vida esperado de la al menos una hasta todas las resistencias no lineales.

Otro lfmite superior, tambien fuera del alcance de la invencion, ademas del segundo lfmite de energfa, que conduce a una decision de corte de corriente definitiva, es el caso cuando la corriente aumenta a pesar de que la disposicion limitadora de corriente este activa y alcanza el nivel de corriente maximo que esta definido que los disyuntores principales de la disposicion limitadora de corriente pueden cortar.

Fuera del ambito de la invencion, la disposicion limitadora de corriente se utiliza para limitar la sobrecarga de corriente que puede surgir en la lmea de transmision o distribucion de potencia, en la trayectoria de la corriente a la que esta conectada la disposicion limitadora de corriente, en caso de que esta lmea se encuentre en primer lugar en un estado desenergizado o este precargada a un primer nivel de tension diferente de el al menos otra lmea de transmision o distribucion de potencia que este en un estado energizado y donde la lmea tenga que ser acoplada a la al menos otra lmea. En lo que sigue, fuera del alcance de la invencion, esto se explica por la lmea desenergizada, pero es de la misma manera aplicable a una lmea que se pre-carga en un nivel de voltaje diferente.

La sobrecarga de corriente surge debido a la capacitancia adicional anadida de repente a traves de la lmea previamente desenergizada y puede llegar a ser tan alta que conducina a la desconexion inmediata de la lmea previamente desenergizada de nuevo. En la practica actual, se utiliza una denominada resistencia de preinsercion, que se conecta temporalmente en serie con la lmea previamente desenergizada y que limita la corriente de sobrecarga. De acuerdo con esta forma de realizacion especial, la disposicion limitadora de corriente se hace cargo de la funcion de la resistencia de preinsercion, reduciendo de esta forma los costes. Antes del acoplamiento de la lmea de transmision o distribucion de energfa con la al menos una de las lmeas energizadas, la disposicion limitadora de corriente esta en el estado abierto. El termino "estado abierto" de un dispositivo de corte o disposicion limitadora de corriente descrito aqrn significa que todos los disyuntores auxiliares y principales, asf como todos los interruptores de alta velocidad de ese dispositivo o disposicion estan abiertos.

Durante el acoplamiento de la lmea desenergizada a la al menos una de las lmeas energizadas, una parte de los disyuntores principales de la disposicion limitadora de corriente estan cerrados y la otra parte de los disyuntores principales, asf como el interruptor o interruptores de alta velocidad y el disyuntor o disyuntores auxiliares se mantienen abiertos. Despues del acoplamiento con exito, la otra parte de los disyuntores principales, el interruptor o interruptores de alta velocidad y el disyuntor o disyuntores auxiliares se cierran, conmutando de este modo la corriente en la disposicion limitadora de corriente al interruptor o interruptores de alta velocidad y al disyuntor o disyuntores auxiliares. Despues de la conmutacion con exito los disyuntores principales se podfan abrir de nuevo hasta antes de que el disyuntor o disyuntores auxiliares deban abrirse la proxima vez. La parte de los disyuntores principales que deben ser cerrados primero se elije para que sean tantos como sean necesarios para limitar la sobrecarga de corriente de una forma adecuada de manera que se evite una desconexion de la lmea previamente desenergizada.

Tambien se proponen formas de realizacion adicionales del dispositivo en sl En una forma de realizacion del dispositivo, el disyuntor principal y/o el disyuntor auxiliar comprenden al menos un interruptor semiconductor de potencia conectado en paralelo con el al menos un interruptor semiconductor de potencia en la primera direccion de la corriente. Esta forma de realizacion es adecuada para aumentar la corriente nominal en el disyuntor respectivo, 5 donde aqu el disyuntor principal esta dimensionado con respecto al nivel de corriente de corte y el disyuntor auxiliar esta dimensionado con respecto al nivel de transmision de corriente continua. Una ventaja de esta forma de realizacion es que un aumento de la transmision de corriente continua es posible solo con costes menores, ya que el disyuntor de corriente auxiliar contiene solo entre uno y unos pocos interruptores semiconductores de potencia, el pequeno numero de los cuales debe estar duplicado. Ademas, el dimensionado del interruptor de alta velocidad 10 debe ser ajustado. En la anterior solucion autonoma de un dispositivo de corte con solo un disyuntor principal de estado solido, un aumento de la transmision de corriente continua dio como resultado un dispositivo de corte mucho mas caro ya que hasta varios cientos de interruptores semiconductores de potencia tuvieron que ser anadidos en paralelo. Otra ventaja es que el diseno del disyuntor principal se puede simplificar en comparacion con la solucion autonoma con respecto a la distribucion de corriente, ya que la corriente circula a traves del disyuntor principal solo 15 durante un penodo muy corto de tiempo, entre la conmutacion desde el disyuntor auxiliar y la apertura del disyuntor principal, de manera que una posible distribucion irregular de la corriente entre las ramas en paralelo se produce solo brevemente.

En una forma de realizacion adicional del dispositivo, tanto el disyuntor principal como el disyuntor auxiliar comprenden al menos un interruptor semiconductor de potencia conectado en paralelo con el al menos un 20 interruptor semiconductor de potencia en la primera direccion de la corriente y estando en un segunda direccion de la corriente. Con esta forma de realizacion, el dispositivo se convierte en un dispositivo bidireccional que es adecuado para ser utilizado para interrumpir tanto una primera direccion de la corriente como una segunda direccion de la corriente opuesta. Los interruptores semiconductores de potencia conectados en paralelo entre sf pueden ser interruptores separados individuales o interruptores integrados en el mismo conjunto semiconductor.

25 Como es conocido de la tecnica, los interruptores semiconductores de potencia se pueden suministrar cada uno con un diodo volante libre en conexion antiparalela al interruptor correspondiente. En ese caso, se propone una forma de realizacion alternativa de un dispositivo bidireccional para tener en el disyuntor principal y en el disyuntor auxiliar al menos un interruptor semiconductor de potencia de la segunda direccion de la corriente opuesta, conectado en serie con el al menos un interruptor semiconductor de potencia en la primera direccion de la corriente, donde este al

30 menos un interruptor semiconductor de potencia de la segunda direccion de la corriente tambien esta conectado en

antiparalelo con un diodo volante.

La invencion y su forma de realizacion se explicaran ahora con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La Fig. 1 muestra un primer ejemplo de un elemento de base de un disyuntor de estado solido,

La Fig. 2 muestra un dispositivo de acuerdo con una realizacion de la invencion,

35 La Fig. 3 muestra un segundo ejemplo de un elemento de base de un disyuntor de estado solido,

La Fig. 4 muestra una forma de realizacion del dispositivo en forma de un dispositivo bidireccional,

La Fig. 5 muestra un tercer ejemplo de un elemento de base de un disyuntor de estado solido,

La Fig. 6 muestra una primera forma de realizacion de una subestacion que conecta un convertidor HVDC y cuatro lmeas de transmision de potencia de CC,

40 La Fig. 7 muestra la interaccion entre el dispositivo de la Fig. 2 y los medios de control del dispositivo, asf como los medios de control de la subestacion,

La Fig. 8 muestra la secuencia de tiempo de las etapas de una forma de realizacion del metodo de acuerdo con la invencion,

La Fig. 9 muestra la secuencia de tiempo para el funcionamiento de un dispositivo de corte y un dispositivo de corte 45 de respaldo,

La Fig. 10 muestra una primera forma de realizacion de una disposicion limitadora de corriente,

La Fig. 11 muestra una segunda forma de realizacion de una disposicion limitadora de corriente,

La Fig. 12 muestra una segunda forma de realizacion de una subestacion que conecta un convertidor HVDC y cuatro lmeas de transmision de potencia de CC.

50 La Fig. 1 muestra un primer elemento de base 6 para los disyuntores de estado solido utilizados en las formas de realizacion de la invencion, donde los disyuntores de estado solido son los disyuntores principal y auxiliar explicados con mas detalle a continuacion. El primer elemento base 6 comprende un interruptor semiconductor de potencia 1 en

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una primera direccion de la corriente 4 y un diodo volante 2 conectados en anti-paralelo con el interruptor semiconductor de potencia 1.

El primer elemento base 6 se utiliza en una forma de realizacion del dispositivo segun la invencion tal como se representa en la Fig. 2. El dispositivo de corte 13 de la Fig. 2 es adecuado para aplicaciones de alta tension de 50 kV y superiores, es capaz de cortar corrientes de hasta aproximadamente 10 kA y esta conectado en serie con una lmea de transmision de potencia 14. La lmea de transmision de potencia 14 es preferiblemente una lmea de transmision de potencia HVDC. El dispositivo de corte 13 comprende un disyuntor principal 8 que contiene una conexion en serie de varias decenas hasta varios cientos de elementos base 6, - en funcion del nivel de tension -, una resistencia no lineal 11 conectada en paralelo con el disyuntor principal 8 y una conexion en serie de un interruptor de alta velocidad 10 y un disyuntor auxiliar 9 conectado en paralelo con el disyuntor principal 8 y la resistencia no lineal 11. El disyuntor auxiliar 9 contiene solo un elemento base 6. El interruptor la alta velocidad 11 se muestra como un interruptor mecanico, pero en este ejemplo se compone de una conexion en serie de al menos dos interruptores mecanicos accionados simultaneamente. En serie con el dispositivo de corte 13, se coloca un reactor 12 para la limitacion de la corriente nominal. Como se puede entender a partir de la Fig. 2, el dispositivo de corte 13 es capaz de interrumpir una corriente que circula en la primera direccion de la corriente 4 a traves de la lmea de transmision de potencia 14 solamente. En consecuencia, no es adecuado para ser utilizado como un disyuntor de corriente CA, pero puede ser utilizado como un disyuntor de corriente Cc sobre un amplio rango de tension, empezando en aproximadamente 1 kV y valores de hasta 1.000 kV y por encima, es decir, puede ser utilizado tanto en los campos de la distribucion de potencia y la transmision de potencia.

En la Fig. 3, un segundo elemento base 7 para los disyuntores de estado solido se puede ver que comprende una conexion en paralelo del interruptor semiconductor de potencia 1 en la primera direccion de la corriente 4 y de un interruptor semiconductor de potencia 3 de un segunda, direccion de la corriente 5 opuesta.

El segundo elemento de base 7 se utiliza en una forma de realizacion del dispositivo de acuerdo con la invencion como se muestra en la Fig. 4. El dispositivo de corte 17 de la Fig. 4 es un dispositivo de corte bidireccional, ya que es capaz de romper la corriente en la lmea de transmision de potencia 14 en ambas, la primera direccion de la corriente 4 y la segunda direccion de la corriente 5. El dispositivo de corte bidireccional 16 es por lo demas similar en su diseno y funcion al dispositivo de corte 13, es decir, es adecuado para el mismo rango de tension y corriente y contiene los mismos elementos con la unica diferencia de que el disyuntor principal 15 y el disyuntor auxiliar 16 comprenden segundos elementos base 7 en lugar de primeros elementos base 6. Ademas, puesto que el dispositivo de corte 17 es un dispositivo de corte bidireccional, puede ser utilizado como disyuntor bidireccional de CC, es decir, como disyuntor de CC, tanto para la primera como la segunda direcciones de la corriente 4 y 5, asf como interruptor de corte de CA.

A partir de la Fig. 8, se puede entender como el dispositivo de corte de acuerdo con la invencion puede hacerse funcionar en caso de fallo. El metodo se explicara utilizando el dispositivo de corte unidireccional 13 como ejemplo, pero es de la misma manera aplicable a un dispositivo de corte bidireccional tal como el dispositivo de corte 17. En el eje x del sistema de coordenadas de la Fig. 8, el tiempo t se muestra en milisegundos y en el eje y se representa la corriente I a traves de la lmea de transmision de potencia 14. Antes del instante de tiempo t-i, los disyuntores principal y auxiliar, 8 y 9, asf como el interruptor de alta velocidad 10 se cierran, donde el disyuntor auxiliar 9 y el interruptor de alta velocidad 10 estuvieron cerrados todo el tiempo durante el funcionamiento normal de la lmea de transmision de potencia 14, al tiempo que el disyuntor principal 8 podna, por ejemplo, acaba de cerrarse despues de haber realizado un poco de control en lmea de su funcionalidad. La corriente nominal Inominal esta circulando a traves del interruptor de alta velocidad 10 y el disyuntor auxiliar 9 mientras que el disyuntor principal 8 esta sin corriente. En el instante de tiempo t1, se produce un fallo de lmea en la lmea de transmision de potencia 14 que se traduce en un aumento continuo de la corriente I a partir de la corriente nominal Inominal. En el instante de tiempo t2, que en este ejemplo es aproximadamente 1 ms despues del instante de tiempo t1, se excede un primer Kmite de corriente hm, que se establece ligeramente por encima de la corriente termica nominal de la lmea de transmision de potencia 14, lo que conduce a la generacion inmediata y el envfo de una senal de apertura del disyuntor auxiliar al disyuntor auxiliar 9. El disyuntor auxiliar 9 recibe la senal de apertura del disyuntor auxiliar y abre instantaneamente dentro de un par de microsegundos, conmutando de ese modo la corriente hm al disyuntor principal 8. A partir del envfo de la senal de apertura del disyuntor auxiliar se demora un primer penodo de tiempo hasta que definitivamente se abre el disyuntor auxiliar. Si por ejemplo el disyuntor auxiliar generalmente necesita 10 ps para abrir, el primer penodo de tiempo puede elegirse para ser 20 ps. Puesto que este primer periodo de tiempo es muy corto en comparacion con el rango-ms que se muestra en la Fig. 8, no se representa. Despues de que el primer penodo de tiempo ha transcurrido, el interruptor de alta velocidad 10 se abre lo que en este ejemplo llevara un poco mas de 1 ms, de modo que el interruptor de alta velocidad 10 esta, finalmente, en el estado abierto en el instante de tiempo t3. El instante de tiempo t5 muestra el final del intervalo de tiempo maximo que un algoritmo en un medio de deteccion y/o proteccion necesita para procesar varias senales de entrada antes de que se tome una decision de corte y se genere una senal de apertura del disyuntor principal y se envfo al disyuntor principal 8. Este intervalo de tiempo maximo, calculado a partir del fallo en el instante de tiempo t1 hasta el instante de tiempo t5 es en este ejemplo aproximadamente 4 ms. En este instante de tiempo maximo t5, la corriente ha alcanzado el nivel maximo de corriente IBmax que esta definido que el disyuntor principal es capaz de cortar, es decir, en ese instante de tiempo se generara en cualquier caso la senal de apertura del disyuntor principal y se enviara al disyuntor principal 8. Sin embargo, el algoritmo en los medios de deteccion y/o proteccion puede producir y enviar la senal de apertura del

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disyuntor principal en cualquier instante en el tiempo despues de producirse el fallo, es dedr, en cualquier instante de tiempo despues de ti. En este ejemplo, la senal de apertura del disyuntor principal es recibida por el disyuntor principal 8 al instante de tiempo t4. La senal debena, alternativamente, estar ya disponible antes o hasta que el interruptor de alta velocidad se abra en el instante de tiempo t3, los instantes de tiempo t4 y t3 marcanan el mismo instante en el tiempo, es decir, el metodo podna continuar directamente al instante de tiempo t3 como se describio anteriormente. El disyuntor principal 8 se abre instantaneamente dentro de un par de microsegundos, de modo que el instante de tiempo cuando el disyuntor principal 8 se abre y la corriente se conmuta a la resistencia no lineal 11 se encuentra tan cerca despues del instante de tiempo t4 que no se puede mostrar en la Fig. 8. El nivel de corriente Icorte, que circula en ese instante de tiempo t 4 a traves de la lmea 14 y de este modo a traves del disyuntor principal, es el nivel de corriente que el disyuntor principal 8 tiene en realidad para cortar aqrn. Es interesante observar que una sobrecarga de tension es probable que ocurra cuando el disyuntor principal se abre. Puesto que el nivel de voltaje aumentado resultante se aplica al interruptor de alta velocidad, debe ser disenado y dimensionado en consecuencia.

Puede observarse que, en general, cualquier interruptor de funcionamiento ultrarrapido podna ser utilizado como disyuntor auxiliar. La idea principal de esta invencion es que en la conexion en serie en paralelo al disyuntor principal, el disyuntor auxiliar se hace cargo de la tarea de cambiar y conmutar al disyuntor principal el nivel de corriente Ilim incrementado, que sin embargo se encuentra muy por debajo de la corriente de corte real Icorte, al tiempo que la tarea de soportar la totalidad del nivel de alto voltaje es completada por el interruptor mecanico de alta velocidad. Suponiendo que, por ejemplo, un interruptor mecanico ultrarrapido llegue a estar disponible, podna cumplir la misma funcion que el disyuntor auxiliar de estado solido, es decir, el interruptor ultrarrapido seria capaz de cortar el nivel de corriente Ilim de por ejemplo 2 kA en un penodo de tiempo muy corto de significativamente menos de 1 ms y podna soportar el mismo nivel de tension de por ejemplo 2 kV. En ese caso, el disyuntor auxiliar podna ser tambien un interruptor mecanico en lugar de un interruptor de estado solido.

En la Fig. 5, se muestra un tercer elemento base 19 que comprende una conexion en serie del interruptor semiconductor de potencia 1 en la primera direccion de la corriente y el interruptor semiconductor de potencia 3 de la segunda direccion de la corriente opuesta. Cada interruptor semiconductor de potencia tiene un diodo volante 2 y 18, respectivamente, conectados en antiparalelo. El elemento base 19 se utiliza en la Fig. 6 para representar los dispositivos de corte bidireccionales que estan dispuestos en una subestacion 20, en donde los dispositivos de corte bidireccionales se construyen de los mismos elementos que el dispositivo de corte bidireccional 17 con la unica diferencia de que tanto el disyuntor principal como el disyuntor auxiliar comprenden terceros elementos base 19 en lugar de segundos elementos base 7. Puesto que la funcionalidad general del dispositivo de corte 17 y de un dispositivo de corte construido con el tercer elemento base 19 son las mismas, pueden ser utilizados para los

mismos rangos de tension y corriente, asf como CC, corriente bidireccional CC o CA aplicaciones de corte de

corriente.

La subestacion de la Fig. 6 conecta un convertidor HVDC 30, aqrn representado como un convertidor de la fuente de tension que comprende interruptores semiconductores de potencia con capacidad de desconexion, con cuatro lmeas de transmision de potencia CC 26-29 de una red de CC. Se supone que un fallo de lmea se produce en la lmea de transmision de potencia de CC 28. En este caso, los dispositivos de corte 22 y 21 tendran que abrirse con el fin de desconectar la lmea 28 de las otras lmeas 26, 27 y 29 y de ese modo del resto de la red de CC. En casos muy raros, puede ocurrir que un dispositivo de corte falle al abrirse. Con el fin de seguir siendo capaz de desconectar el mayor numero de lmeas de la red de CC de la lmea 28 defectuosa, los llamados disyuntores de respaldo o dispositivos de corte de respaldo estan definidos en la subestacion que se abrira si su dispositivo de corte original correspondiente no lo hace. En el ejemplo de la Fig. 6 se supone que el dispositivo 22 tiene exito en cortar mientras que el dispositivo de corte 21 falla. Los disyuntores de respaldo para el dispositivo 21 rompiendo son los dispositivos de corte 23 y 24. En este ejemplo, se necesitan dos disyuntores de respaldo ya que la trayectoria de la corriente de la lmea de

transmision de potencia 28 se divide en la subestacion 20 en dos trayectorias, una que conduce a traves de

dispositivo de corte 24 y la otra que conduce a traves del dispositivo 23. La secuencia de tiempo para abrir un dispositivo de corte original seguido por un dispositivo de corte de respaldo se explicara ahora con respecto a la Fig. 9 y mediante el uso del ejemplo del dispositivo de corte original 21 y los dispositivos de corte de respaldo 23 y 24.

El eje x del sistema de coordenadas de la Fig. 9, muestra de nuevo el tiempo t en milisegundos, y el eje y muestra la corriente I a traves de la lmea de transmision de potencia 28. Antes de instante de tiempo ti, los disyuntores principales y auxiliares, asf como los interruptores de alta velocidad de los dispositivos de corte 21, 23 y 24 estan cerrados; las corrientes estan circulando a traves de los disyuntores auxiliares y los interruptores de alta velocidad mientras que los disyuntores principales estan sin corriente. El nivel individual de la corriente a traves de cada dispositivo de corte 21, 22, 23 y 24 esta determinado por la distribucion de corriente en el interior de la subestacion. En el instante de tiempo t1, se produce un fallo de lmea en la lmea de transmision de potencia 28 que se traduce en un aumento continuo de la corriente I comenzando a partir de la corriente nominal Inominal. Este aumento de la corriente se alimenta a la subestacion y desde alk al resto de la red de CC lo cual se debe evitar mediante la apertura de ambos dispositivos de corte 21 y 22. Sin embargo, como se dijo anteriormente, el dispositivo de corte 22 no se considerara mas ya que se supone que su accion de corte tiene exito. En el instante de tiempo t2, se excede un primer Kmite de corriente Ilim, que se encuentra ligeramente por encima de la corriente termica nominal de la lmea de transmision de potencia 28, lo que conduce a la generacion instantanea y envfo de una senal de apertura del disyuntor auxiliar a los disyuntores auxiliares de tanto el dispositivo de corte 21 original como los dispositivos de

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corte de respaldo 23 y 24. Los disyuntores auxiliares reciben la senal de apertura del disyuntor auxiliar y abren instantaneamente dentro de un par de microsegundos, conmutando de este modo su respectiva corriente a su correspondiente disyuntor principal. Como ya se explico con respecto a la Fig. 8, se espera que cada uno de los tres dispositivos de corte 21, 23 y 24 durante un primer penodo de tiempo desde el envm de la senal de apertura del disyuntor auxiliar hasta que se supone que el respectivo disyuntor auxiliar debe abrirse antes de que se abra tambien el correspondiente interruptor de alta velocidad. Los interruptores de alta velocidad de los dispositivos de corte 21, 23 y 24 estan abiertos en el instante de tiempo t3. En este ejemplo, se toma una decision de corte mediante los medios de deteccion y/o proteccion y se genera una senal de apertura del disyuntor principal y se envfa al disyuntor principal del dispositivo de corte original 21 en el instante de tiempo t4 que debena recibir la senal y reaccionar instantaneamente. Sin embargo, el disyuntor principal del dispositivo de corte 21 falla la apertura y, en consecuencia, no se conmuta la corriente a la resistencia no lineal correspondiente. Este hecho es reconocido en el instante de tiempo t5, que coincide en este ejemplo con el instante de tiempo en el que el disyuntor principal habna tenido que abrirse a mas tardar, debido al alcance de iBmax. Inmediatamente se genera una senal de apertura del disyuntor principal y se envfa a los disyuntores principales de los dispositivos de corte de respaldo 23 y 24 que se abriran instantaneamente. El tiempo de reaccion entre el reconocimiento de un fallo del disyuntor en t5 y la apertura de uno o mas dispositivos de corte de respaldo en t6 esta por lo tanto determinado solo por el tiempo hasta que el disyuntor principal del disyuntor de respaldo se abre que es extremadamente corto aqrn. No obstante, se representa con un penodo de tiempo algo exagerado entre t5 y t6 con el fin de explicar que el nivel de corriente que se alcanza en el instante t6 es igual al nivel maximo de corriente IBmax que esta definido como que el disyuntor principal es capaz de cortar mas un margen de reserva Imarg., es decir, los disyuntores principales de los dispositivos de corte de la Fig. 6 en realidad estan disenados para ser capaces de cortar este aumento del nivel de corriente maxima (IBmax + Imarg ).

En la Fig. 7, se muestra una disposicion para explicar un ejemplo de la posible interaccion entre el dispositivo de corte 13, un medio de control del dispositivo 36 y un medio de control de la subestacion 38, donde se supone que el dispositivo de corte 13 es, como otros dispositivos de corte, parte de una subestacion que esta controlada por el medio de control de la subestacion 38. El medio de control de la subestacion 38 tiene como senales de entrada una senal o senales 37, procedentes de un sistema de control y proteccion de nivel superior de la red a la que la lmea de transmision de potencia 14 pertenece, y una senal de medicion de corriente tomada por un sensor de corriente 32. El sensor de corriente 32 proporciona mediciones del nivel de corriente en la lmea de transmision de potencia 14. A partir de estas senales de entrada, el medio de control de la subestacion 38 toma decisiones sobre si uno o mas de los dispositivos de corte en la subestacion correspondiente deben ser abiertos o cerrados de nuevo. La senal de salida 37 del medio de control de la subestacion 38 es una senal que se envfa al medio de control del dispositivo 36 y que indica que el dispositivo de corte 13 debe ser abierto, lo que significa que la corriente a traves del dispositivo de corte 13 debe ser interrumpida, independientemente de si el dispositivo 13 debe ser abierto como dispositivo de corte original o como dispositivo de corte de respaldo. La siguiente informacion es enviada de vuelta, a partir del medio de control del dispositivo 36, al medio de control de la subestacion: la senal 34 que indica si el dispositivo de corte 13 esta dispuesto para y por lo tanto es capaz de conmutar la corriente a su disyuntor principal 8 antes de la decision real de corte y la senal 35 que indica que el dispositivo de corte 13 fallo, es decir, que la corriente no pudo conmutarse a la resistencia no lineal 11. La senal 34 informa al medio de control de la subestacion 38 que son posibles tiempos de reaccion muy cortos y que los algoritmos de control y proteccion pueden ajustarse en consecuencia.

Aparte de la senal 33, senales de entrada adicionales al medio de control del dispositivo 36 son la senal de medicion de corriente del sensor 32 y las senales de indicacion de la corriente de los indicadores de corriente 25 y 31. El indicador de corriente 25 indica si una corriente esta presente en la rama del interruptor de alta velocidad 10 y el disyuntor auxiliar 9 y el otro indicador de corriente 31 indica si una corriente esta presente en la rama de la resistencia no lineal 11. Los indicadores de corriente 25 y 31 no necesitan tomar una medida de corriente real; sino que es suficiente si se pueden dar una respuesta si/no a la cuestion de si esta presente una circulacion de corriente. Como se ha descrito anteriormente con respecto a las Fig. 8 y 9, el medio de control del dispositivo 36 reacciona a una medicion de corriente del sensor de corriente 32 que indica que el primer lfmite de corriente him se excede en la lmea de transmision de potencia 14 y genera la senal de apertura del disyuntor auxiliar y la envfa a traves de conexion 41 al disyuntor auxiliar 9, independientemente de la senal de entrada 33 desde el medio de control de la subestacion 38. Despues, o bien cuando el primer penodo de tiempo ha transcurrido o, en una primera forma de realizacion alternativa, cuando la medicion del sensor de corriente 32 supera un segundo lfmite de corriente o, en una segunda forma de realizacion alternativa, cuando el indicador de corriente 25 indica que la corriente fue conmutada correctamente al disyuntor principal 8, es decir, que no hay presente mas corriente en la rama del interruptor de alta velocidad 10 y el disyuntor auxiliar 9, una senal de apertura se envfa a traves de la conexion 39 al interruptor de alta velocidad 10.

Tan pronto como despues de que la senal de entrada 33 indique que el dispositivo de corte 13 debe interrumpir la corriente en la lmea de transmision de potencia 14, el medio de control del dispositivo 36 genera la senal de apertura del disyuntor principal y la envfa a traves de la conexion 40 al disyuntor principal 8. En caso de que el medio de control de la subestacion 38 haga funcionar el dispositivo de corte 13 como disyuntor original, la senal de entrada 33 habra llegado antes por el intervalo de tiempo (t5 -t4) (ver Fig. 9) en comparacion con el caso en que se acciona el dispositivo de corte 13 como disyuntor de respaldo. Despues de que la senal de apertura 40 del disyuntor principal se envfa, el medio de control del dispositivo 36 controla la senal procedente del indicador de corriente 31. Si

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despues de un penodo de tiempo predefinido despues de enviar la senal de apertura del disyuntor principal no se recibe indicacion de una conmutacion de corriente con exito a la resistencia no lineal 11, el medio de control del dispositivo 36 envfa una senal 35 al medio de control de la subestacion 38 que le informa sobre el fallo del dispositivo de corte 13 de forma que el medio de control de la subestacion 38 pueda activar el dispositivo de de corte de respaldo del dispositivo 13.

Si despues de la apertura del interruptor de alta velocidad 10 o, alternativamente, despues de la apertura del disyuntor auxiliar, ha transcurrido un segundo penodo de tiempo de por ejemplo 100 ms durante el cual el medio de control del dispositivo 36 no ha recibido ninguna informacion a traves de la senal 33 de que la corriente en la lmea 14 deba ser interrumpida, el medio de control del dispositivo 36 envfa senales de cierre a traves de las conexiones 39 y 41 al interruptor de alta velocidad 10 y al disyuntor auxiliar 9, respectivamente. Si despues de la medicion del sensor de corriente 32 aun o de nuevo se excede el primer hmite de corriente, todo el procedimiento se inicia de nuevo.

La Fig. 10 muestra una primera y la Fig. 11 muestra una segunda forma de realizacion de una disposicion limitadora de corriente. La disposicion limitadora de corriente 42 en la Fig. 10 se basa en el primer elemento base 6 de la Fig. 1 y puede funcionar, por tanto, como dispositivo limitador de corriente unidireccional. La disposicion limitadora de corriente 42 comprende una conexion en serie de varios dispositivos de corte 13 y esta conectada en serie con una lmea de transmision de potencia 44 y con un reactor limitadora de corriente 12. La disposicion limitadora de corriente 43 de la Fig. 11 se basa en el tercer elemento base 19 de la Fig. 5 y puede funcionar, por tanto, como dispositivo limitador de corriente bidireccional. La disposicion 43 comprende una conexion en serie de disyuntores principales 45, que comprenden cada uno al menos un tercer elemento base 19, donde cada disyuntor principal 45 tiene una resistencia no lineal 11 conectada en paralelo. A traves de toda la conexion en serie de los disyuntores principales 45, una conexion en serie de un interruptor de alta velocidad 10 y de un disyuntor auxiliar 46 esta conectada en paralelo, donde el disyuntor auxiliar 46 comprende al menos un tercer elemento base 19. La disposicion limitadora de corriente 43 esta su vez conectada en serie con una lmea de transmision de potencia 44 y con un reactor limitadora de corriente 12.

Otras formas de realizacion de disposiciones limitadoras de corriente no mostradas pueden comprender disyuntores principales, asf como uno o varios disyuntores auxiliares que estan basados en los primeros, segundos o terceros elementos base y que estan dispuestos en una de las formas mostradas en las Fig. 10 y 11. Puesto que el segundo elemento base 7 funciona en ambas direcciones de la corriente, las disposiciones limitadoras de corriente correspondientes tambien pueden funcionar como dispositivos limitadores de corriente bidireccionales.

La disposicion limitadora de corriente de acuerdo con la presente invencion puede ser utilizada para los mismos rangos de tension que los dispositivos de corte descritos anteriormente, es decir, tanto para la distribucion de potencia de media tension como para aplicaciones de transmision de potencia de alta tension.

Un metodo de uso de la disposicion limitadora de corriente de la Fig. 11 se describe ahora con respecto a la Fig. 8. Poco antes de instante de tiempo t-i, los disyuntores principales y auxiliar, 8 y 9, asf como el interruptor de alta velocidad 10 estan cerrados. La corriente nominal Inominal esta circulando a traves del interruptor de alta velocidad 10 y el disyuntor auxiliar 9, mientras que los disyuntores principales 8 estan sin corriente. En el instante de tiempo t1, se produce un fallo de lmea en la lmea de transmision de potencia 44 que se traduce en un aumento continuo de la corriente I comenzando a partir de la corriente nominal Inominal. En el instante de tiempo t2, se excede un primer hmite de corriente him, que se encuentra ligeramente por encima de la corriente termica nominal de la lmea de transmision de potencia 44, lo que conduce a la generacion inmediata y al envrn de una senal de apertura del disyuntor auxiliar al disyuntor auxiliar 9. El disyuntor auxiliar 9 recibe la senal de apertura del disyuntor auxiliar y abre instantaneamente dentro de un par de microsegundos, conmutando de ese modo la corriente him de los disyuntores principales 8. A partir del envfo de la senal de apertura del disyuntor auxiliar se espera un primer penodo de tiempo hasta que el disyuntor auxiliar este claramente abierto, y luego se abre el interruptor de alta velocidad 10, que despues de algun tiempo, por ejemplo de 1 ms esta, finalmente, en el estado abierto en el instante de tiempo t3. En el instante de tiempo t3, la corriente ha alcanzado un nivel de corriente intermedio I3 que se encuentra por encima del primer hmite de corriente him pero claramente por debajo de la corriente de corte maxima iBmax. A partir de la diferencia entre el nivel de corriente intermedio y el primer lfmite de corriente, (h-him), se determinan ahora varios disyuntores principales 8 a ser abiertos en la disposicion limitadora de corriente 43, que en este ejemplo se supone que es de tres del total de seis disyuntores principales 8 conectados en serie. En consecuencia, se abren tres de los disyuntores principales 8, conmutando de este modo la corriente que circula a traves de ellos sobre las resistencias no lineales 11 correspondientes. Como resultado, el nivel de corriente no aumenta adicionalmente con la misma velocidad de aumento que antes. En su lugar, o bien aumenta a una velocidad inferior o, como se representa en la Fig. 8 con una lmea discontinua, se mantiene en el nivel actual intermedio I3, o incluso disminuye. En el ejemplo de la Fig. 8, la corriente se mantiene en el nivel de corriente intermedio hasta que una decision de corte final, es decir, una decision de interrumpir completamente la corriente en la lmea de transmision de potencia 44, se efectua al instante de tiempo t4. La decision de corte final podna tomarse ya sea porque la energfa termica en las resistencias no lineales 11 de los disyuntores principales 8 abiertos excede un lfmite superior o porque un algoritmo en un los medios de deteccion y/o proteccion evalua que el fallo en la lmea de transmision de potencia 44 requiere una interrupcion de una corriente de este tipo. En consecuencia, en el tiempo t4, todos los disyuntores principales 8 que todavfa estan en el estado cerrado se abren tambien, que en este ejemplo se aplica a los tres disyuntores

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principales 8 restantes. La corriente conmuta sobre sus resistencias no lineales 11 correspondientes y es por lo tanto finalmente interrumpida en la lmea de transmision de potencia 44. Como queda claro a partir de la Fig. 8, la corriente que los disyuntores principales 8 deben cortar, esta en este ejemplo en el nivel de corriente intermedio I3, que es considerablemente menor que la maxima corriente de corte iBmax. Suponiendo el caso mas grave, donde el nivel de corriente aumenta adicionalmente a pesar de la apertura de los tres primeros disyuntores principales. Debido a la apertura de algunos de los disyuntores principales 8, este aumento se produce al menos a una velocidad menor en comparacion con el uso del dispositivo de corte 13 puro (o 17). Esto significa que si se alcanza el penodo de tiempo maximo requerido por el algoritmo de los medios de deteccion y/o proteccion para llegar a una decision de corte fiable, lo que aqu se designa como expirar t5, el nivel de corriente que los disyuntores principales 8 restantes debenan cortar se encuentra en cualquier caso por debajo de la corriente de corte maxima IBmax de un dispositivo de corte puro. En consecuencia, los disyuntores principales 8 podnan disenarse para una corriente de corte maxima IBmax menor, lo que reduce sus costes considerablemente.

La subestacion de la Fig. 12 es, en algunos aspectos, similar a la subestacion de la Fig. 6. Un convertidor HVDC 30 y cuatro lmeas de transmision de potencia de Cc 26-29 de una red de CC. Una diferencia es que los dispositivos de corte que estan conectados directamente a las lmeas 26 y 29 estan en la Fig. 12 cada uno reemplazado por una disposicion limitadora de corriente 43 bidireccional segun la Fig. 11. Las disposiciones limitadoras de corriente son referenciadas por los numeros 43', 43" y 43"'. Ademas, en serie con cada uno de los dispositivos de corte directamente conectados a las lmeas 27 y 28, se conecta una resistencia de preinsercion 47, y en paralelo con cada resistencia de preinsercion 47, se conecta un interruptor de derivacion 48. En funcionamiento normal, el interruptor de derivacion 48 esta cerrado, como se muestra para el interruptor de derivacion correspondiente al dispositivo de corte 21, con el fin de desconectar la resistencia de preinsercion respectiva y de este modo evitar perdidas innecesarias. Los dispositivos de corte 21, 22 y 49 que estan conectados directamente a las lmeas 27 y 28, asf como los dispositivos de corte 23 y 50 que estan conectados directamente al convertidor HVDC 30 son todos del tipo bidireccional que se basa en el tercer elemento base 19.

Se supone que la lmea 27 esta en un primer momento desenergizada y desconectada de todas las demas lmeas energizadas 26, 28 y 29 y del convertidor HVDC 30 mediante los dispositivos de corte 22 y 49 que estan en el estado abierto. Como alternativa, la lmea 27 podna ser precargada a un nivel de tension diferente que las otras lmeas 26, 28 y 29. Con el fin de acoplar la lmea 27 con el resto de la red y de energizarla de este modo, los dispositivos de corte 49 y 22 se cierran mediante el cierre de sus disyuntores principales, interruptores de alta velocidad y disyuntores auxiliares. Al mismo tiempo, los interruptores de derivacion 48 de las resistencias de preinsercion 47 que corresponden a los dispositivos de corte 22 y 49 se abren para que las corrientes de sobrecarga que puede precipitarse en la lmea 27 desde ambos lados izquierdo y derecho de la subestacion sean limitadas. Despues de que la lmea 27 se acopla con exito a las otras lmeas, los interruptores de derivacion 48 se cierran de nuevo.

La necesidad de contar con resistencias de preinsercion y interruptores de derivacion conectados en serie con cada dispositivo de corte puede evitarse mediante la sustitucion de los dispositivos de corte por cualquiera de las disposiciones limitadoras de corriente descritas anteriormente, donde las disposiciones limitadoras de corriente se hacen cargo de las funciones de tanto el dispositivo de corte como la resistencia de preinsercion y anaden funciones ventajosas adicionales como se describio anteriormente. En la Fig. 12, se supone ahora que la lmea 26 esta en un primer momento desenergizada. Como alternativa, la lmea 26 podna ser precargada a un nivel de tension diferente de las otras lmeas 27, 28 y 29. La lmea 26 esta desconectada de todas las demas lmeas energizadas 27, 28 y 29 y del convertidor HVDC 30 mediante las disposiciones limitadoras de corriente 43' y 43" que estan en el estado abierto. Con el fin de acoplar la lmea 26 con el resto de la red y energizarla de este modo, las disposiciones limitadoras de corriente 43' y 43" estan cerradas solo en parte mediante el cierre de una parte de sus disyuntores principales 45 y manteniendo los otros disyuntores principales 45, el interruptor de alta velocidad 10 y el disyuntor auxiliar 46 abiertos. La corriente de sobrecarga se limita de este modo a traves de las resistencias no lineales que corresponden a la parte de los disyuntores principales 45 que se mantienen abiertos. Despues de que la lmea 26 se acople con exito a las otras lmeas, los otros disyuntores principales 45, el interruptor de alta velocidad 10 y el disyuntor auxiliar 46 de las disposiciones limitadoras de corriente 43' y 43" se cierran de modo que la corriente en estas disposiciones limitadoras de corriente se conmute al interruptor de alta velocidad y los disyuntores auxiliares. Despues, todos los disyuntores principales 45 pueden abrirse de nuevo.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (13, 17) para cortar una corriente electrica continua que circula a traves de una lmea de transmision o de distribucion de potencia (14) que comprende una conexion en paralelo de un disyuntor principal (8, 15) y una resistencia no lineal (11), comprendiendo el disyuntor principal (8, 15) al menos un interruptor semiconductor de potencia (1) en una primera direccion de la corriente (4), en donde

el dispositivo comprende ademas una conexion en serie de un interruptor de alta velocidad (10) que comprende al menos un interruptor mecanico y de un disyuntor auxiliar (9, 16), teniendo el disyuntor auxiliar (9, 16) una resistencia en conduccion mas pequena que el disyuntor principal (8, 15) y que comprende al menos un interruptor semiconductor de potencia (1) en la primera direccion de la corriente (4), donde la conexion en serie esta conectada en paralelo a la conexion en paralelo; y

el dispositivo esta adaptado para abrir el disyuntor auxiliar tras la recepcion de una senal del disyuntor auxiliar antes de la decision de abrir el disyuntor principal haya sido tomada.
2. Dispositivo (13, 17) de acuerdo con la reivindicacion 1, donde el disyuntor principal (8, 15) tiene una capacidad de bloqueo de tension nominal mas alta que el disyuntor auxiliar (9, 16).
3. Dispositivo (13, 17) de acuerdo con la reivindicacion 2, donde

- el disyuntor principal (8, 15) comprende al menos dos interruptores semiconductores de potencia (1) en la primera direccion de la corriente (4),

- el disyuntor auxiliar (9, 16) comprende al menos un interruptor semiconductor de potencia (1) en la primera direccion de la corriente (4) que tiene la misma capacidad de bloqueo de tension que los interruptores semiconductores de potencia (1) del disyuntor principal (8, 15), y

- el disyuntor principal (8, 15) comprende siempre un mayor numero de interruptores semiconductores de potencia (1) que el disyuntor auxiliar (9, 16).
4. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el disyuntor principal y/o el disyuntor auxiliar comprende al menos un interruptor semiconductor de potencia (1) adicional en la primera direccion de la corriente (4) conectado en paralelo con el al menos un interruptor semiconductor de potencia en la primera direccion de la corriente.
5. Dispositivo (17) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, donde tanto el disyuntor principal (8, 15) y el disyuntor auxiliar (9, 16) comprenden al menos un interruptor semiconductor de potencia (3) conectado en paralelo con el menos un interruptor semiconductor de potencia (1) en la primera direccion de la corriente (4) y estando en una segunda direccion de la corriente (5).
6. Dispositivo (13) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, donde el disyuntor principal y el disyuntor auxiliar comprenden cada uno al menos un diodo volante (2), cada diodo volante (2) conectado en antiparalelo a uno de los al menos unos interruptores semiconductores de potencia (1) en la primera direccion de la corriente (4).
7. Dispositivo (21-24) de acuerdo con la reivindicacion 6, donde el disyuntor principal y el disyuntor auxiliar comprenden cada uno al menos un interruptor semiconductor de potencia (3) en una segunda direccion de la corriente (5) que tiene un diodo volante (18) conectado en antiparalelo con el mismo y que esta conectado en serie con el al menos un interruptor semiconductor de potencia (1) en la primera direccion de la corriente (4).
8. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera las reivindicaciones 1-7, adaptado para, en caso de que se haya recibido una senal del disyuntor auxiliar y ninguna senal de apertura (40) del disyuntor principal dentro de un penodo de tiempo desde la apertura del disyuntor auxiliar (9, 16) o desde la apertura del interruptor de alta velocidad (10), cierre el interruptor de alta velocidad (10) y el disyuntor auxiliar (9, 16) de nuevo.
9. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que comprende ademas un medio de control del dispositivo (36) que tiene:

una primera entrada adaptada para recibir una medicion de corriente de un sensor de corriente (32) adaptado para medir la corriente en la lmea (14), y

una segunda entrada adaptada para recibir una senal que indica que el dispositivo debe abrirse, en donde el medio de control del dispositivo esta adaptado para generar una senal del disyuntor auxiliar en respuesta a una medicion de corriente recibida que indica que se excedio un primer lfmite de corriente en la lmea de transmision de potencia; y

el medio de control del dispositivo esta adaptado ademas para generar una senal de apertura del disyuntor principal tras la recepcion de una senal que indica que el dispositivo debe abrirse.
10. Disposicion limitadora de corriente (42) que comprende al menos dos de los dispositivos (13) de acuerdo con la reivindicacion 1 conectados en serie entre sf y en serie con una trayectoria de la corriente a traves de una lmea de transmision o distribucion de potencia (44), donde la disposicion ( 42) esta adaptada para hacer funcionar un primer cierto numero de los al menos dos dispositivos (13) de modo que una corriente a traves de los interruptores de alta velocidad (10) y los disyuntores auxiliares (9) de los al menos dos dispositivos (13) se conmute a las resistencias no

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lineales (11) respectivas en caso de que la corriente en la trayectoria de la corriente exceda un Ifmite de sobrecorriente.
11. Disposicion limitadora de corriente (43) conectada en serie con una trayectoria de la corriente a traves de una lmea de transmision o distribucion de potencia (44) y que comprende

al menos dos conexiones en paralelo de un disyuntor principal (45) y una resistencia no lineal (11), donde las

conexiones en paralelo estan conectadas en serie entre sf y donde los disyuntores principales (45) comprenden

cada uno al menos un interruptor semiconductor de potencia (1, 3) de la misma direccion o direcciones de la corriente(4, 5), y

una conexion en serie de un interruptor de alta velocidad (10) y de un disyuntor auxiliar (46), donde el interruptor de alta velocidad (10) comprende al menos un interruptor mecanico y donde el disyuntor auxiliar (46) tiene una

resistencia en conduccion menor que cualquiera de los disyuntores principales (45) y comprende al menos un

interruptor semiconductor de potencia (1, 3) de la misma direccion o direcciones de la corriente (4, 5) como el al menos un interruptor semiconductor de potencia (1, 3) de los disyuntores principales ( 45), en donde la conexion en serie esta conectada en paralelo a las al menos dos conexiones en paralelo,

la disposicion (43) esta adaptada para hacer funcionar el interruptor de alta velocidad (10) y el disyuntor auxiliar (46), asf como un primer cierto numero de las al menos dos conexiones en paralelo de manera que una corriente a traves del interruptor de alta velocidad (10) y el disyuntor auxiliar (46) se conmute a las resistencias no lineales (11) respectivas del primer cierto numero de los al menos dos conexiones en paralelo en caso de que la trayectoria de la corriente excede un lfmite de sobrecorriente, y

la disposicion limitadora de corriente esta adaptada para abrir el disyuntor auxiliar tras la recepcion de una senal del disyuntor auxiliar antes de que la decision de abrir un disyuntor principal haya sido tomada.
12. Una subestacion para conectar un convertidor HVDC (30) a un conjunto de lmeas de transmision (26, 27, 28, 29) en donde, para cada lmea de transmision, la subestacion comprende dispositivos originales de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores y dispositivos de respaldo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo ademas la subestacion:

un medio de deteccion de corriente (32) adaptado para generar una senal de medicion de la corriente indicativa del nivel de corriente en una primera lmea de transmision; y

estando la subestacion dispuesta de tal manera que, en respuesta a la senal de medicion de la corriente de la primera lmea de transmision que ha superado un lfmite de corriente, se genera una senal de apertura del disyuntor auxiliar y se envfa tanto a los dispositivos originales como a los dispositivos de respaldo de dicha primera lmea de transmision, antes de que se haya tomado una decision de abrir el disyuntor principal de los dispositivos originales de dicha primera lmea de transmision.
13. Metodo para usar un dispositivo para cortar una corriente electrica continua que circula a traves de una lmea de transmision o de distribucion de potencia (14), comprendiendo el dispositivo:

una conexion en paralelo de un disyuntor principal (8, 15) y una resistencia no lineal (11), comprendiendo el disyuntor principal (8, 15) al menos un interruptor semiconductor de potencia (1) en una primera direccion de la corriente (4), y

una conexion en serie de un interruptor de alta velocidad (10) que comprende al menos un interruptor mecanico y un disyuntor auxiliar (9, 16), teniendo el disyuntor auxiliar (9, 16) una en la resistencia en conduccion mas pequena que el disyuntor principal (8, 15) y que comprende al menos un interruptor semiconductor de potencia (1) en la primera direccion de la corriente (4), en donde

la conexion en serie esta conectada en paralelo a la conexion en paralelo, y

el dispositivo (13, 17; 21) esta conectado en serie a una trayectoria de la corriente que pasa a traves de una lmea de distribucion o transmision de potencia (14; 28) y donde el disyuntor auxiliar (9 , 16) y el interruptor de alta velocidad (10) del dispositivo estan cerrados, comprendiendo el metodo las etapas de

- cerrar el disyuntor principal (8, 15),

- abrir el disyuntor auxiliar (9, 16) si se recibe una senal de apertura (41) del disyuntor auxiliar, conmutando de ese modo la corriente en al disyuntor principal (8, 15)

- despues abrir el interruptor de alta velocidad (10),

- despues abrir el disyuntor principal (8, 15) si se recibe una senal de apertura (40) del disyuntor principal conmutando de este modo la corriente a la resistencia no lineal (11), en donde la apertura del disyuntor auxiliar se realiza antes de que se haya tomado una decision para abrir el disyuntor principal.
14. Metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13, en donde se genera, se envfa y se recibe una senal de apertura (41) del disyuntor auxiliar, inmediatamente despues de la corriente exceda un primer lfmite de corriente (t-i).
15. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 14, en donde el primer lfmite de corriente (Ilim) se define ligeramente por encima de la corriente termica nominal de la lmea o ligeramente por encima de la corriente termica nominal de una estacion convertidor conectada a la lmea.
16. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-15, en donde se abre el interruptor de alta velocidad (10) cuando ha transcurrido un primer periodo de tiempo desde la apertura del disyuntor auxiliar (9, 16).

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17. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-16, donde se abre el interruptor de alta velocidad (10) cuando la corriente excede un segundo lfmite de corriente.
18. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-17, donde se abre el interruptor de alta velocidad (10) si una senal (25) es recibida indicando que la corriente ha sido conmutada correctamente al disyuntor principal (8, 15).
19. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-18, donde se genera, se envfa y se recibe una senal de apertura (40) del disyuntor principal, si se produce un fallo en la lmea (14, 28) y/o en un dispositivo electrico adicional conectado a la lmea (t4).
20. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-19, donde en caso de que no se reciba senal de apertura (40) del disyuntor principal dentro de un segundo penodo de tiempo desde la apertura del disyuntor auxiliar (9, 16) o desde la apertura del interruptor de alta velocidad (10), el interruptor de alta velocidad (10) y el disyuntor auxiliar (9, 16) se cierran de nuevo.
21. Metodo de acuerdo con las reivindicaciones 20, donde en el caso de que despues del cierre del interruptor de alta velocidad (10) y del disyuntor auxiliar (9, 16) la senal de apertura (41) del disyuntor auxiliar esta aun siendo recibida o se recibe de nuevo, primero se abre el disyuntor auxiliar (9, 16), despues se abre el interruptor de alta velocidad (10) y despues se abre el disyuntor principal (8, 15) si se recibe la senal de apertura (40) del disyuntor principal.
22. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-21, en donde en la ausencia de una senal de apertura (41) del disyuntor auxiliar y de una senal de apertura (40) del disyuntor principal, se abre el disyuntor principal (8, 15), se prueba la capacidad de funcionamiento de su al menos un interruptor semiconductor de potencia (1, 3) y, si esta presente, de su al menos un diodo volante, y se cierra de nuevo el disyuntor principal (8, 15).
23. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-22, en donde en la ausencia de una senal de apertura (41) del disyuntor auxiliar y de una senal de apertura (40) del disyuntor principal, se llevan a cabo los siguientes etapas:

- abrir el disyuntor auxiliar (9, 16), conmutando de ese modo la corriente al disyuntor principal (8, 15),

- despues abrir el interruptor de alta velocidad (10), probando de esta manera la capacidad de funcionamiento del interruptor de alta velocidad (10),

- despues probar la capacidad de funcionamiento del al menos un interruptor semiconductor de potencia (1, 3) y, si esta presente, del al menos un diodo volante del disyuntor auxiliar (9, 16),

- despues de la prueba con exito, cerrar de nuevo el interruptor de alta velocidad (10) y el disyuntor auxiliar (9, 16).
24. Metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13-23, donde un dispositivo adicional (23, 24) esta conectado a la misma trayectoria de la corriente que la lmea de transmision o de distribucion de potencia (28), comprendiendo ademas el dispositivo

una conexion en paralelo de un disyuntor principal (8, 15) y una resistencia no lineal (11), comprendiendo el disyuntor principal (8, 15) al menos un interruptor semiconductor de potencia (1) en una primera direccion de la corriente (4), y

una conexion en serie de un interruptor de alta velocidad (10) que comprende al menos un interruptor mecanico y un disyuntor auxiliar (9, 16), teniendo el disyuntor auxiliar (9, 16) una resistencia en conduccion mas pequena que el disyuntor principal (8, 15) y que comprende al menos un interruptor semiconductor de potencia (1) en la primera direccion de la corriente (4), en donde la conexion en serie esta conectada en paralelo a la conexion en paralelo, comprendiendo el metodo, en caso de que se reciba la senal de apertura (41) del disyuntor auxiliar para el dispositivo (21), las siguientes etapas adicionales:

- primero abrir el disyuntor auxiliar en el dispositivo adicional (23, 24),

- despues abrir el interruptor de alta velocidad en el dispositivo adicional (23, 24),

- si en el dispositivo (21) la corriente no se conmuta correctamente a la resistencia no lineal, abrir en el dispositivo adicional (23, 24) el disyuntor principal, o

- si en el dispositivo (21) la corriente se conmuta correctamente a la resistencia no lineal, cerrar el interruptor de alta velocidad y el disyuntor auxiliar en el dispositivo adicional (23, 24).