ES2711806T3 - Dispositivo de corte de corriente continua de alta tensión - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de corte de corriente (1) para corriente continua de alta tensión, que comprende: - primero y segundo terminales (101, 102); - estando una línea de conducción principal (141) y una línea de conducción secundaria (142) conectadas en paralelo entre los primero y segundo terminales; - comprendiendo la línea de conducción principal (141) un primer interruptor controlado (121) y conectado en serie con un circuito que incluye, conectados en paralelo, un primer condensador (131) y un limitador de corriente (111) configurado para mantener la corriente que lo atraviesa a un nivel inferior o igual a una corriente de limitación; - la línea de conducción secundaria (142) que comprende un segundo interruptor controlado (123), formando las líneas de conducción principal y secundaria un circuito oscilante en los terminales del primer interruptor controlado cuando los primero y segundo interruptores controlados están cerrados, con una amplitud de oscilación al menos igual a la corriente de limitación del limitador de corriente cuando este circuito limitador de corriente es atravesado por la indicada corriente de limitación; - un circuito de control (103) que presenta un primer modo de funcionamiento en el cual está configurado para mantener el primer interruptor (121) cerrado y para mantener el segundo interruptor abierto (123), y un segundo modo de funcionamiento en el cual está configurado para mantener una señal de control de apertura del primer interruptor (121) y mantener una señal de control de cierre del segundo interruptor (123).
Description
DESCRIPCION
Dispositivo de corte de corriente continua de alta tension
La invencion se refiere a las redes de transmision y/o de distribucion de corriente continua bajo tension elevada, generalmente designados bajo el acronimo HVDC. La invencion se refiere en particular a los dispositivos de corte de corriente de averfa destinados a tales redes.
Las redes HVDC estan particularmente consideradas como una solucion para la interconexion de emplazamientos de produccion de electricidad dispares o no sfncronos, que aparecen con el desarrollo de las energfas renovables. Las redes HVDC estan particularmente consideradas para la transmision y la distribucion de energfa producida por explotaciones eolicas en el mar mas bien que las tecnologfas de corriente alterna, debido a las perdidas en lfnea inferiores y ausencia de incidencia de las capacidades parasitas de la red en largas distancias. Tales redes tienen tfpicamente niveles de tension del orden de los 50 kV y mas.
Para la transmision de electricidad punto a punto, un seccionamiento puede ser realizado por mediacion de un convertidor en el extremo de la lfnea. Por el contrario, el seccionamiento ya no puede ser realizado por dicho convertidor en la transmision de puntos multiples. El corte de la corriente continua en tales redes es un envite crucial que condiciona directamente la factibilidad y el desarrollo de tales redes.
El documento EP0431510 describe particularmente un dispositivo de corte para corriente continua de alta tension. Para niveles mas bajos de tension, se utilizan tradicionalmente disyuntores mecanicos para realizar el corte de corriente, es decir que el corte de corriente se obtiene unicamente por la apertura de un elemento interruptor mecanico. Un elemento interruptor mecanico de este tipo comprende dos piezas conductoras que hacen contacto que estan en contacto mecanico cuando el elemento interruptor esta cerrado y que se separan mecanicamente cuando el elemento interruptor esta abierto. Estos disyuntores mecanicos presentan varios inconvenientes particularmente cuando son atravesados por corrientes importantes.
El corte mecanico se traduce por el establecimiento de un arco electrico entre las dos piezas conductoras, debido a las energfas importantes acumuladas en la red que el disyuntor protege. Este arco electrico degrada por una parte por erosion las dos piezas conductoras que hacen contacto y por otra parte el medio ambiente por ionizacion. Ademas, la corriente tarda un cierto tiempo en interrumpirse debido a esta ionizacion. Este arco electrico al degradar las piezas conductoras que hacen contacto necesita operaciones de mantenimiento fastidiosas y costosas. El corte de la corriente es ademas particularmente diffcil de realizar en un contexto de corriente continua y tension elevada, tendiendo estas condiciones a mantener el arco electrico. Ademas, cuando incluso se llega a dimensionar un disyuntor mecanico para una aplicacion de alta tension de corriente continua, este presenta generalmente un retardo de apertura relativamente importante, incompatible con la proteccion de la red, por ejemplo, durante la aparicion de un cortocircuito.
La invencion trata de resolver uno o varios de estos inconvenientes. La invencion trata particularmente de proporcionar un dispositivo de corte HVDC que permita asegurar una proteccion de la red en un tiempo reducido, y que limite fuertemente las perdidas de conduccion en la lfnea de transmision. La invencion se refiere asf a un dispositivo de corte de corriente para corriente continua de alta tension, tal como se ha definido en la reivindicacion 1 adjunta.
La invencion se refiere igualmente a las variantes de las reivindicaciones dependientes. El experto en la materia comprendera que cada una de las caracterfsticas de las variantes de las reivindicaciones dependientes puede ser combinada independientemente de las caracterfsticas de la reivindicacion 1 presentada, sin constituir por ello una generalizacion intermedia.
Otras caracterfsticas y ventajas de la invencion se desprenderan claramente de la descripcion que se realiza a continuacion, a tftulo indicativo y en modo alguno limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 ilustra un primer modo de realizacion de un dispositivo de corte segun la invencion;
- la figura 2 ilustra un segundo modo de realizacion de un dispositivo de corte segun la invencion;
- la figura 3 ilustra un tercer modo de realizacion de un dispositivo de corte segun la invencion;
- la figura 4 es un diagrama que ilustra la corriente que pasa por un interruptor de una lfnea de conduccion principal en ausencia de apertura de este interruptor;
- la figura 5 es un diagrama que ilustra la corriente que pasa por un interruptor de una lfnea de conduccion secundaria en ausencia de apertura del interruptor de la lfnea de conduccion principal;
- la figura 6 ilustra el estado de un interruptor de la lfnea principal y de un interruptor de la lfnea secundaria durante una deteccion de una sobreintensidad;
- la figura 7 ilustra las diferencias de potencial respectivas en los terminales de dos condensadores en la deteccion de una sobreintensidad;
- la figura 8 ilustra una simulacion de la corriente a nivel de la salida del dispositivo de corte;
- la figura 9 ilustra las corrientes que pasan por respectivamente el interruptor de la linea de conduccion principal y un limitador de corriente en la deteccion de una sobreintensidad;
- la figura 10 ilustra las diferencias de potencial en los terminales respectivamente de dos condensadores en una deteccion de la sobreintensidad;
- la figura 11 ilustra la diferencia de potencial en los terminales del condensador de la linea secundaria en funcion de la presencia de un pararrayos;
- la figura 12 ilustra la corriente de linea en funcion de la presencia de un pararrayos;
- la figura 13 ilustra la corriente que pasa por el condensador de la linea secundaria en funcion de la presencia de un pararrayos;
- la figura 14 ilustra un cuarto modo de realizacion de un dispositivo de corte segun la invencion;
- la figura 15 ilustra un quinto modo de realizacion de un dispositivo de corte segun la invencion.
La invencion propone un dispositivo de corte de corriente para corriente continua de alta tension. El dispositivo de corte de corriente comprende una linea de conduccion principal y una linea de conduccion secundaria, conectadas en paralelo entre un terminal de entrada y un terminal de salida. En la linea de conduccion principal, un circuito incluye un limitador de corriente y un condensador conectados en paralelo. Un interruptor controlado esta conectado en serie con este circuito. Cuando los interruptores controlados estan cerrados, las lfneas de conduccion principal y secundaria forman un circuito oscilante en los terminales del interruptor de la linea de conduccion principal, con una amplitud de oscilacion de corriente al menos igual a la corriente de limitacion mantenida por el limitador de corriente. El dispositivo de corte comprende ademas un circuito de control que presenta un modo de funcionamiento de corte en el cual esta configurado para mantener un control de apertura del interruptor controlado de la linea de conduccion principal y un control de cierre del interruptor controlado de la linea de conduccion secundaria.
Asf, en una sobreintensidad, el limitador de corriente mantiene la corriente que pasa por el en una corriente de limitacion y la diferencia de potencial en los terminales del limitador de corriente aumenta hasta que sea alcanzada la corriente de limitacion. El condensador conectado en paralelo con el limitador de corriente es entonces cargado. Al cierre del interruptor controlado de la linea de conduccion secundaria, el circuito oscilante formado fuerza a la corriente que pasa por el interruptor de la linea de conduccion principal a pasar por un valor nulo en la descarga del condensador que ha sido previamente cargado. Con un mantenimiento de un control de apertura sobre el interruptor de la linea de conduccion principal, la apertura efectiva iniciada por este interruptor se obtiene facilmente cuando la corriente que lo atraviesa alcanza el valor nulo, cortandose un arco eventual que ya no se opone entonces a su apertura. Si en el corte del arco electrico la distancia entre contactos es suficiente es posible cortar definitivamente el paso de la corriente. El dimensionamiento de este interruptor en terminos de poder de corte puede asf ser reducido. Un interruptor de este tipo puede asf ser un interruptor concebido para corriente alterna, por un coste reducido. Un dispositivo de corte de corriente de este tipo podra por ejemplo dimensionarse para tensiones continuas al menos iguales a 10 kV, incluso al menos iguales a 50 kV, tfpicamente al menos iguales a 100 kV, y potencialmente al menos iguales a 300 kV. Un dispositivo de corte de corriente de este tipo podra igualmente ser dimensionado para una corriente continua de servicio al menos igual a 1 kA, incluso al menos igual a 2 kA.
La figura 1 es una representacion esquematica de un primer modo de realizacion de un ejemplo de dispositivo de corte 1 segun la invencion. El dispositivo 1 comprende un terminal de entrada 101, destinado para ser conectado con una fuente de tension continua 2 conocidas en si. El dispositivo 1 comprende por otro lado un terminal de salida 102, destinado para alimentar por ejemplo una carga electrica o una red electrica.
El dispositivo de corte 1 comprende por una parte una linea de conduccion principal 141 y una linea de conduccion secundaria 142, conectadas en paralelo entre los terminales 101 y 102. La linea de conduccion principal 141 esta destinada para ser atravesada por la corriente nominal proporcionada por la fuente de tension continua 2.
La linea de conduccion principal 141 comprende un circuito, que incluye un limitador de corriente 111 y un condensador 131 conectados en paralelo. Un interruptor controlado 121 esta conectado en serie con este circuito, entre los terminales 101 y 102. El limitador de corriente 111 esta configurado para mantener la corriente que lo atraviesa a un nivel inferior o igual a una corriente de limitacion. La corriente de limitacion del limitador 111 es por ejemplo al menos igual a dos veces la corriente nominal del dispositivo de corte 1.
En una sobreintensidad, por ejemplo, debida a un cortocircuito entre el terminal 102 y tierra, el perfil de la corriente que pasa por el limitador de corriente comprende tfpica y transitoriamente una rampa creciente hasta un pico y franquea particularmente un valor de activacion del limitador 111. El limitador 111 se utiliza de forma que la amplitud del pico sea como maximo igual a 6 veces la corriente nominal. La corriente vuelve a bajar seguidamente muy rapidamente hasta la corriente de limitacion en la cual el limitador 111 se mantiene. Con el fin de evitar un calentamiento excesivo del limitador 111, el dispositivo 1 esta configurado para cortar la corriente que pasa por este limitador 111 en un corto tiempo.
La linea de conduccion secundaria 142 comprende un interruptor controlado 123 conectado en serie con un condensador 132. Los interruptores 121 y 123 estan bien entendido dimensionados para poder resistir a las corrientes y diferencias de potenciales a los cuales estan destinados para ser sometidos.
El dispositivo de corte 1 comprende ademas un circuito de control 103. El circuito de control 103 esta configurado para aplicar senales de control a los interruptores controlados 121 y 123, con miras a obtener selectivamente su apertura/cierre respectivos. El circuito de control 103 esta ademas configurado para detectar una sobreintensidad. El circuito 103 puede a este respecto recibir una medicion de la corriente que pasa por el limitador de corriente 111 (por ejemplo, enviada por una sonda de corriente) o recibir una medicion de la diferencia de potencial en los terminales del limitador de corriente 111 o del condensador 131 (por ejemplo, enviada por un voltfmetro). La deteccion de la sobreintensidad puede ser realizada por el limitador de corriente 111 propiamente dicho. Asf, si el paso de un umbral de corriente o de diferencia de potencia es detectado por el circuito 103, este puede bascular de un primer modo de funcionamiento en el cual el dispositivo 1 debe conducir una corriente nominal entre los terminales 101 y 102, a un segundo modo de funcionamiento en el dual el dispositivo 1 debe cortar la corriente entre los bornes 101 y 102.
En el primer modo de funcionamiento, el circuito 103 mantiene el interruptor 123 abierto para evitar la conduccion en la lfnea de conduccion secundaria 142, y mantiene el interruptor 121 cerrado para garantizar la conduccion en la lfnea de conduccion principal 141 a traves del limitador de corriente 111.
En el segundo modo de funcionamiento, el circuito 103 genera una senal de control de apertura del interruptor 121 y una senal de control de cierre del interruptor 123. Ventajosamente, el circuito 103 detecta antes la aparicion de una sobreintensidad durante el paso de la corriente de activacion, y genera la senal de control de apertura del interruptor 121 solamente despues de un tiempo de espera. La corriente de activacion podra por ejemplo ser al menos igual a 4 veces la corriente nominal, con el fin de limitar aperturas intempestivas del interruptor 121.
El tiempo de espera permite garantizar que el limitador de corriente 111 habra alcanzado una fase de mantenimiento de la corriente de limitacion. En esta fase de mantenimiento, la diferencia de potencial en los terminales del limitador de corriente 111 ha permitido cargar el condensador 131. El tiempo de espera entre la deteccion de la sobreintensidad y la generacion de la senal de control de apertura del interruptor 121 es por ejemplo al menos igual a 5 ms, incluso al menos igual a 10 ms. Con el fin de no mantener el limitador de corriente 111 durante un tiempo excesivo en su corriente de limitacion, el tiempo de espera entre la deteccion de la sobreintensidad y la generacion de la senal de control de apertura del interruptor 121 es por ejemplo como maximo igual a 50 ms, incluso como maximo igual a 30 ms.
En el segundo modo de funcionamiento, el circuito 103 genera ventajosamente la senal de control de cierre del interruptor 123 tras la generacion de la senal de control de apertura del interruptor 121. Este desfase de generacion de la senal de control de cierre del interruptor 123 permite garantizar que la formacion del circuito oscilante que induce un paso a cero de la corriente a traves del interruptor 121 es correctamente obtenida mientras la senal de control de apertura del interruptor 121 sea aplicada y la apertura por separacion de los contactos del interruptor 121 sea correctamente iniciada. El circuito oscilante esta aquf formado por mediacion de los condensadores 131 y 132 y las inductancias de cableado de las lfneas de conduccion primaria y secundaria. Este tiempo de espera permite igualmente tener en cuenta el desfase entre la aplicacion de la senal de control de apertura sobre el interruptor 121 y el efecto de esta senal de control, para un interruptor 121 de tipo mecanico. Este desfase entre la senal de control de apertura del interruptor 121 y la senal de control de cierre del interruptor 123 es por ejemplo al menos igual a 500 ps. Con el fin de limitar al maximo el tiempo de funcionamiento del limitador de corriente 111 en su corriente de limitacion, y con el fin de limitar el tiempo de presencia de un arco en el interruptor 121 despues de la aplicacion de una senal de control de apertura, este desfase entre las senales de control es ventajosamente como maximo igual a 5 ms, y de preferencia como maximo igual a 3 ms.
La reduccion del tiempo de funcionamiento del limitador de corriente 111 en su corriente de limitacion durante el segundo modo de funcionamiento podra ademas facilitar una fase ulterior de basculamiento hacia el primer modo de funcionamiento, por un nuevo cierre del interruptor 121. Un limitador de corriente de tipo con supraconductor necesitara un tiempo antes de ser puesto de nuevo en servicio, tanto mayor cuanto mas tiempo se haya calentado en la modalidad de limitacion de corriente.
Por otro lado, el condensador 132 permite cortar la corriente continua en la lfnea de conduccion secundaria cuando se ha obtenido la apertura del interruptor 121 y la supresion de un eventual arco.
El limitador de corriente 111 es ventajosamente del tipo SCFCL. Asf, en el primer modo de funcionamiento, el limitador de corriente 111 tiene una diferencia de potencial nula entre sus terminales y permite por consiguiente limitar las perdidas inducidas por el dispositivo de corte de corriente 1. El limitador de corriente 111 puede en particular ser del tipo de resistencia supraconductora. Un limitador de corriente 111 tal, del tipo de resistencia supraconductora, esta tfpicamente previsto para presentar una resistencia entre sus terminales si su temperatura aumenta debido a la aparicion de una sobreintensidad, con el fin de limitar la amplitud de la sobreintensidad del cortocircuito. Un limitador de corriente 111 de este tipo comprende por ejemplo una barra de material supraconductor atravesada por la corriente nominal entre los terminales 101 y 102. La barra de material supraconductor esta banada en un bano de nitrogeno lfquido con el fin de mantenerla por debajo de su temperatura crftica durante el primer modo de funcionamiento. El limitador de corriente 111 puede comprender una componente inductiva.
Otro tipo de limitador de corriente 111 puede bien entendido ser considerado, en particular un limitador de corriente que incluya IGBT y cuya estructura es conocida en si.
El interruptor 121 es ventajosamente un interruptor electromecanico, particularmente debido a las pequenas perdidas en lfnea que es capaz de generar.
La figura 2 ilustra un segundo modo de realizacion de un ejemplo de dispositivo de corte 1 segun la invencion. En este modo de realizacion, la lfnea de conduccion secundaria incluye una inductancia 133 conectada en serie con el interruptor 123. Independientemente de la inductancia 133, el dispositivo de corte 1 comprende aquf un interruptor 122 conectado en serie con el condensador 131. El interruptor 122 es mantenido cerrado en los primero y segundo modos de funcionamiento. La estructura de los otros componentes del dispositivo de corte 1 de la figura 2 es por otro lado identica a la del dispositivo de corte de la figura 1. Una inductancia 133 de este tipo permite definir con precision la frecuencia de resonancia del circuito oscilante formado durante el cierre del interruptor 123. En efecto, el valor de inductancia de esta inductancia 133 sera entonces preponderante con relacion a las inductancias parasitas en el circuito oscilante para la determinacion de la frecuencia de resonancia del circuito oscilante.
La determinacion de las caracterfsticas del condensador 131, del condensador 132, y en este caso particular de la inductancia 133, podra ser realizada de la forma siguiente.
Se fija primeramente el valor fr de la frecuencia de resonancia que se desea para el circuito oscilante, asf como el valor lo de la amplitud minima de una oscilacion durante el cierre del interruptor 123. lo debe respetar la condicion lo > Ini, siendo Ini la corriente de limitacion del limitador de corriente 111. Ini es por ejemplo igual a dos veces la corriente nominal del dispositivo de corte 1.
Para el ejemplo de la figura 2, se obtienen las ecuaciones siguientes:
^ 2 riyjL*Ceq
lo = Vnl * JCeqlL
1 _ 1 1
Ceq ~ Cl 31 C’l 32
siendo:
VnI la diferencia de potencial entre los terminales del limitador de corriente 111 cuando mantiene su corriente de limitacion InI, Ceq la capacidad equivalente de los condensadores 131 y 132 en serie en el circuito oscilante formado, C131 la capacidad del condensador 131, C132 la capacidad del condensador 132, y L el valor de inductancia de la inductancia 133.
Otros criterios de dimensionamiento pueden bien entendido ser tomados en cuenta, por ejemplo, para limitar la cantidad de energfa almacenada en el condensador 131 en la aparicion de una sobreintensidad.
Las figuras 4 y 5 son diagramas de simulacion de un ejemplo de dispositivo de corte 1 segun la figura 2. Estos diagramas permiten ilustrar el funcionamiento del dispositivo de corte 1, en la aparicion de una sobreintensidad. La figura 4 ilustra la corriente que pasa por el interruptor 121. La figura 5 ilustra la corriente que pasa por el condensador 132.
Se supone que una sobreintensidad aparece en el instante t=0 y que el limitador de corriente 111 se estabiliza rapidamente en su corriente de limitacion. El condensador 131 se carga entonces. El circuito de control 103 genera una senal de control de cierre y el interruptor 123 cierra en el instante t=25 ms. Desde entonces, la lfnea de conduccion principal 141 y la lfnea de conduccion secundaria 142 forman el circuito oscilante. Para ilustrar mejor el funcionamiento del circuito oscilante formado durante el cierre del interruptor 123, la simulacion se ilustra sin apertura del interruptor 121.
Como se ha ilustrado en la figura 5, a partir de t=25ms, el condensador 131 se descarga en el circuito oscilante, lo cual induce oscilaciones de corriente en el circuito oscilante. El circuito oscilante esta dimensionado para que al menos una oscilacion presente una amplitud al menos igual a la corriente de limitacion de la corriente del limitador de corriente 111. Asf, como se ha ilustrado en la figura 4, la corriente que pasa por el interruptor 121 pasa por un
valor nulo en al menos una oscilacion. Asf, si el circuito 103 aplica una senal de control de apertura del interruptor 121, cuando esta corriente toma un valor nulo, el arco electrico eventualmente presente durante la separacion inicial de los contactos de este interruptor es cortado. Asf, el interruptor 121 puede ser un interruptor convencional para el corte de la corriente alterna, con un poder de corte relativamente reducido.
La frecuencia de resonancia del circuito oscilante formado es ventajosamente inferior o igual a 5 kHz. Asf, cuando I es la corriente que pasa por el interruptor 121, el valor dl/dt (por ejemplo, inferior a 500A/ps) es suficientemente reducido para facilitar la apertura efectiva del interruptor 121 en el mantenimiento de su senal de control de apertura. Ventajosamente, la frecuencia de resonancia del circuito oscilante formado es ventajosamente superior o igual a 500 Hz para obtener una apertura efectiva rapida del interruptor 121 o para generar varios pasajes a cero de la corriente a traves del interruptor 121, si este no se abre inmediatamente. Un ejemplo de dimensionamiento del circuito oscilante se detalla en lo que sigue en referencia a los modos de realizacion de la figura 2.
La figura 6 ilustra un ejemplo de cronograma de los estados de apertura/cierre de los interruptores 121 y 123 durante la aparicion de una sobreintensidad. El instante t=0 corresponde a la aparicion de la sobreintensidad. El circuito 103 de control acciona la apertura del interruptor 121 en el instante t= 23ms y acciona el cierre del interruptor 123 en el instante t= 25ms.
Aunque no ilustrado, el circuito de control 103 pueden seguidamente aplicar una senal de control de apertura sobre el interruptor 123. Esta senal de control de apertura es por ejemplo realizada despues de un tiempo suficiente para que el interruptor 121 haya podido abrirse y que la corriente que pasa por el terminal de salida 102 sea nula. Este control de apertura podra por ejemplo estar en desfase por un tiempo al menos igual a 5 ms con relacion a la senal de control de cierre de este mismo interruptor 123, siendo este desfase por ejemplo de 25 ms. La apertura del interruptor 123 permitira formar de nuevo el circuito oscilante despues de una reposicion en conduccion del dispositivo de corte 1.
La figura 7 es un diagrama de una simulacion de diferencias de potencial respectivas en los terminales del condensador 131 (curva con lfnea de trazo continuo) y en los terminales del condensador 132 (curva con lfneas de trazo discontinuo). La figura 8 es un diagrama de una simulacion de la corriente a nivel del terminal 102. La figura 9 ilustra respectivamente la corriente a traves del interruptor 121 (lfnea de trazo continuo) y la corriente a traves del limitador de corriente 111 (con lfneas de trazo interrumpido).
En la aparicion de la sobreintensidad, la diferencia de potencial en los terminales del condensador 131 sigue una rampa antes de alcanzar el valor Vnl. En el cierre del interruptor 123, las oscilaciones inducidas en el circuito oscilante permiten la apertura del interruptor 121 con corriente nula. Por lo tanto, la diferencia de potencial en los terminales del limitador de corriente 111 cae, y la corriente a nivel del terminal 102 se vuelve igualmente rapidamente nula, bloqueando el condensador 132 la corriente continua en la lfnea de conduccion secundaria.
La figura 3 ilustra un tercer modo de realizacion de un ejemplo de dispositivo de corte 1 segun la invencion. En este modo de realizacion, la lfnea de conduccion secundaria incluye un protector de sobretension 112 conectado en paralelo al condensador 132. Independientemente del protector de sobretension 112, el dispositivo de corte 1 comprende aquf un interruptor 122 conectado en serie con el condensador 131. La estructura de los otros componentes del dispositivo de corte 1 de la figura 3 es por otro lado identica a la del dispositivo de corte de la figura 1.
El protector de sobretension 112 permite limitar la amplitud de la diferencia de potencial en los terminales del condensador 132 y permite absorber la energfa inductiva almacenada en la lfnea electrica conectada al terminal 102. La figura 10 ilustra las diferencias de potencial respectivas en los terminales de los condensadores 131(lfnea de trazo continuo) y 132 (lfnea de trazo discontinuo) en ausencia de protector de sobretension 112.
La figura 11 ilustra comparativamente las diferencias de potencial respectivas en los terminales del condensador 132 en presencia de un protector de sobretension 112 (lfnea de trazo continuo) y en ausencia de este protector de sobretension (lfnea de trazos discontinuos).
La figura 12 ilustra comparativamente la corriente a nivel del terminal 102 en presencia de un protector de sobretension (lfnea de trazo continuo) y en ausencia de este protector de sobretension (lfnea de trazo discontinuo). La figura 13 ilustra comparativamente la corriente que pasa por el condensador 132 en presencia de un protector de sobretension 112 (lfnea de trazo continuo) y en ausencia de este protector de sobretension (lfnea de trazos discontinuos).
La figura 14 ilustra un cuarto modo de realizacion de un ejemplo de dispositivo de corte 1 segun la invencion. Este modo de realizacion difiere estructuralmente del segundo modo de realizacion por la supresion del interruptor 122 en serie con el condensador 131 y por la inclusion de un interruptor controlado 126 conectado entre por una parte el terminal 101, y por otra parte un nudo de conexion entre la lfnea de conduccion secundaria y el condensador 131. El circuito oscilante incluye aquf los condensadores 131 y 132 y la inductancia 133.
La logica de control de los interruptores controlados es identica a la del segundo modo de realizacion. El interruptor 126 se mantiene cerrado en los primero y segundo modos de funcionamiento.
La figura 15 ilustra un quinto modo de realizacion de un ejemplo de dispositivo de corte segun la invencion. Este modo de realizacion difiere estructuralmente del cuarto modo de realizacion por una conexion directa entre el interruptor 123 y la inductancia 133 en sustitucion del condensador 132. El circuito oscilante incluye aquf el condensador 131 y la inductancia 133.
La logica de control de los interruptores controlados es identica a la del segundo modo de realizacion. El interruptor 126 se mantiene cerrado en el primer modo de funcionamiento. Una senal de control de apertura del interruptor 126 es aplicada en el segundo modo de funcionamiento. El interruptor 126 abierto permite cortar la corriente continua en la derivacion de conduccion secundaria. La senal de control de apertura del interruptor 126 puede preceder a la senal de control de cierre del interruptor 123.
La mayorfa de las sobreintensidades son transitorias y no estan relacionadas con un cortocircuito permanente. Por consiguiente, el dispositivo de corte 1 esta ventajosamente configurado para utilizar un ciclo de tipo OFO, siendo la apertura del interruptor 121 en el segundo modo de funcionamiento seguida de una descarga del condensador 132 y de una tentativa de cierre de este interruptor 121 para determinar si la averfa es persistente, despues de una nueva apertura de este interruptor 121 si se ha determinado que la averfa es efectivamente persistente.
En los diferentes modos de realizacion ilustrados, se puede considerar conectar otro limitador de corriente (no ilustrado) en serie entre los terminales 101 y 102. Un limitador de corriente de este tipo podra ser de tipo inductivo y permitira modificar el dimensionamiento de los diferentes interruptores del dispositivo de corte de corriente 1. Un limitador de corriente de este tipo se muestra en particular ventajoso en combinacion con el quinto modo de realizacion.
En los diferentes modos de realizacion, se puede considerar disponer un protector de sobretension en paralelo a los terminales del interruptor 121.
Claims (10)
1. Dispositivo de corte de corriente (1) para corriente continua de alta tension, que comprende:
- primero y segundo terminales (101, 102);
- estando una linea de conduccion principal (141) y una linea de conduccion secundaria (142) conectadas en paralelo entre los primero y segundo terminales;
- comprendiendo la linea de conduccion principal (141) un primer interruptor controlado (121) y conectado en serie con un circuito que incluye, conectados en paralelo, un primer condensador (131) y un limitador de corriente (111) configurado para mantener la corriente que lo atraviesa a un nivel inferior o igual a una corriente de limitacion;
- la linea de conduccion secundaria (142) que comprende un segundo interruptor controlado (123), formando las lfneas de conduccion principal y secundaria un circuito oscilante en los terminales del primer interruptor controlado cuando los primero y segundo interruptores controlados estan cerrados, con una amplitud de oscilacion al menos igual a la corriente de limitacion del limitador de corriente cuando este circuito limitador de corriente es atravesado por la indicada corriente de limitacion;
- un circuito de control (103) que presenta un primer modo de funcionamiento en el cual esta configurado para mantener el primer interruptor (121) cerrado y para mantener el segundo interruptor abierto (123), y un segundo modo de funcionamiento en el cual esta configurado para mantener una senal de control de apertura del primer interruptor (121) y mantener una senal de control de cierre del segundo interruptor (123).
2. Dispositivo de corte de corriente (1) segun la reivindicacion 1, en el cual el mencionado limitador de corriente (111) es del tipo de resistencia supraconductora.
3. Dispositivo de corte de corriente (1) segun la reivindicacion 1 o 2, en el cual la indicada linea de conduccion secundaria comprende un segundo condensador conectado en serie con el mencionado segundo interruptor controlado.
4. Dispositivo de corte de corriente (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la frecuencia de resonancia de dicho circuito oscilante formado es inferior o igual a 5 kHz y/o la derivada de la corriente en el circuito oscilante con relacion al tiempo es como maximo igual a 500A/ps.
5. Dispositivo de corte de corriente (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la frecuencia de resonancia de dicho circuito oscilante formado es superior o igual a 500 Hz.
6. Dispositivo de corte de corriente (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la linea de conduccion secundaria comprende una inductancia (133) conectada en serie con el indicado segundo interruptor (123).
7. Dispositivo de corte de corriente (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el indicado circuito de control (103) esta configurado para detectar una sobreintensidad en el primer modo de funcionamiento y configurado para generar una senal de apertura del primer interruptor (121) como maximo 50 ms despues de la indicada deteccion de la sobreintensidad.
8. Dispositivo de corte de corriente (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el indicado circuito de control (103) en el segundo modo de funcionamiento esta configurado para generar una senal de apertura del primer interruptor (121) y configurado para generar una senal de cierre del segundo interruptor (123) al menos 500 ps despues de la generacion de la senal de apertura del primer interruptor (121).
9. Dispositivo de corte de corriente (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual un protector de sobretension (112) esta conectado en paralelo al segundo condensador (132).
10. Dispositivo de corte de corriente (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, dimensionado para la aplicacion de una diferencia de potencial al menos igual a 10 kV y de una corriente al menos igual a 1 kA entre los primero y segundo terminales.
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