ES2911756T3 - Dispositivo disyuntor híbrido de cd - Google Patents
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Abstract
Una disposición que comprende - un primer circuito de CD (36) con un primer nodo de conexión y un segundo nodo de conexión; - un dispositivo disyuntor (20) con un primer nodo de conexión y un segundo nodo de conexión, en donde el dispositivo disyuntor (20) está adaptado para frenar un componente de CD en el trayecto de corriente entre su primer y segundo nodo, y en donde el primer nodo de conexión del primer circuito de CD (36) está conectado al primer nodo de conexión del dispositivo disyuntor (20); - un segundo circuito de CD (7) con un primer nodo de conexión y un segundo nodo de conexión el primer nodo de conexión del segundo circuito de CD (7) está conectado al segundo nodo de conexión del dispositivo disyuntor (20), al mismo tiempo que el segundo nodo de conexión del segundo circuito de CD (7) está conectado al segundo nodo de conexión del primer circuito de CD (36); dicho dispositivo disyuntor (20) comprende - un conmutador interruptor mecánico (3) que tiene contactos movibles entre sí entre una posición cerrada dispuesta para conducir corriente que fluye a través de este y una posición abierta dispuesta para romper una corriente fluyendo a través de este; - un conmutador ruptor electrónico (4) conectado en serie con el conmutador interruptor mecánico (3) entre la primera y segunda conexión de nodo del dispositivo disyuntor, el conmutador ruptor electrónico se opera para abrir de un estado cerrado dispuesto para conducir corriente que fluye a través de este a un estado abierto dispuesto para romper una corriente fluyendo a través de este al recibir una señal electrónica de abertura; - un capacitor (5) conectado en paralelo al conmutador interruptor mecánico conectado en serie (3) y el conmutador ruptor electrónico (4); - un primer varistor (6) conectado en paralelo al capacitor (5) y al conmutador interruptor mecánico conectado en serie (3) y el conmutador ruptor electrónico (4); y - un segundo varistor (8) conectado en paralelo al primer circuito de CD (3) entre el primer y el segundo nodo de conexión del primer circuito de CD (3), en donde - un voltaje de rodilla del segundo varistor (8) es menor que un voltaje de rodilla del primer varistor (6).
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo disyuntor híbrido de cd
Campo de la invención
La presente invención se relaciona con un dispositivo disyuntor de cd tipo híbrido que comprende un disyuntor que tiene interruptores mecánicos y electrónicos conectados en serie y un capacitor en paralelo con los interruptores conectados en serie; y más particularmente la presente invención se relaciona con el uso posible del disyuntor en combinación con uno o más varistores para detener o permitir el flujo de corriente cd en un circuito eléctrico. Por otra parte, esta invención comprende el circuito de descarga rápida para permitir un rápido nuevo cierre del ruptor de cd.
Antecedentes de la invención
Un Disyuntor Híbrido de cd como se muestra en la Figura 1 se describe en la publicación "Protective Hybrid HVdc Breakers - A Key Innovation for Reliable HVdc Grids," de Jurgen Hafner y Bjorn Jacobson en CIGRE International Symposium, Bologna, Italia, Sept. 13-15, 2011, que se incorpora en este documento en por referencia. Más particularmente un ruptor híbrido de cd en la publicación se divulga consistente en un desconector mecánico rápido, un ruptor electrónico auxiliar de cd y un ruptor electrónico principal de cd, como se muestra en la Figura 1. Durante la operación normal, el desconector rápido, el ruptor auxiliar de cd y el ruptor de corriente de cd residual se cierran y el ruptor principal de cd se abre. La corriente cd fluye a través del ruptor de corriente de cd residual, el desconector rápido y el ruptor auxiliar de cd y la corriente a través del ruptor principal de cd permanece casi en cero. Cuando se requiere que el ruptor abra, se ordena que el ruptor auxiliar de cd se abra y se ordena que el ruptor principal de cd se cierre. Esto conmutará la corriente al ruptor principal de cd en un tiempo muy corto, normalmente una fracción de milisegundos. Al mismo tiempo, se ordena que el desconector mecánico rápido abra. El desconector mecánico rápido abre en corriente cero una vez que la corriente cd ya está conmutada al ruptor principal de cd. Una vez que el desconector mecánico rápido está en la posición abierta, el ruptor principal de cd interrumpe la corriente. El ruptor híbrido de cd es capaz de interrumpir fallos de corrientes en un tiempo corto y tiene bajas pérdidas cuando se cierra. El ruptor híbrido de cd descrito anteriormente ofrece un tiempo de interrupción aceptable para la mayoría de las aplicaciones y pérdidas razonablemente bajas, sin embargo, requiere un ruptor electrónico principal de cd. El ruptor principal de cd debe tener una tensión nominal mayor que la tensión nominal del circuito de cd. También puede requerirse que el ruptor principal de cd sea capaz de interrumpir la corriente de cd en cualquier dirección, que agregará a la complejidad de su diseño y aumentará el número de sus componentes. El documento WO 2011/141428 A1 divulga un dispositivo disyuntor que comprende un trayecto de corriente primaria y secundaria, un conmutador ruptor electrónico conectado en serie con un conmutador interruptor mecánico en el trayecto de corriente primaria y un capacitor en el trayecto de corriente secundaria.
Compendio de la invención
La presente invención es similar al ruptor híbrido de cd anteriormente mencionado al usar un conmutador mecánico (que puede ser un desconector rápido) y un ruptor electrónico auxiliar de cd, pero reemplaza el ruptor principal de cd con un capacitor.
De acuerdo con un aspecto de la invención se provee una disposición de acuerdo con la reivindicación 1.
Preferentemente un controlador dispuesto para desplazar el conmutador mecánico en la posición abierta inmediatamente después a la abertura del conmutador del ruptor electrónico. Alternativamente, el conmutador ruptor electrónico se puede abrir brevemente después de abrir el conmutador mecánico.
En realizaciones preferidas el dispositivo incluye también un trayecto de corriente terciaria conectado en paralelo con el trayecto de corriente primaria y el trayecto de corriente secundaria, y un varistor conectado en el trayecto de corriente terciaria con el fin de estar en paralelo con los conmutadores conectados en serie y en paralelo con el capacitor.
Cuando el trayecto de corriente primaria y el trayecto de corriente secundaria define un disyuntor en serie con el trayecto de corriente principal, el dispositivo puede comprender además un trayecto de corriente auxiliar conectado en paralelo con el primer circuito de cd en que el trayecto de corriente auxiliar incluye un varistor auxiliar conectado en serie con este.
El dispositivo puede incluir además un segundo trayecto de corriente auxiliar en paralelo con el segundo circuito de cd y un tercer varistor conectado en el segundo trayecto de corriente auxiliar con el fin de estar en paralelo con el segundo circuito de cd.
El dispositivo puede comprender además un conmutador del interruptor auxiliar conectado en serie entre el disyuntor y cualquiera del primero y segundo circuitos de cd.
El dispositivo puede además incluir un cuarto trayecto de corriente conectado en paralelo a los trayectos de corriente
primaria y secundaria.
El cuarto trayecto de corriente comprende preferentemente un conmutador conectado en serie y un circuito amortiguador. El circuito amortiguador puede comprender un resistor y un inductor amortiguador en que el resistor y el inductor están conectados en paralelo entre sí y en conjunto en serie con el conmutador.
Alternativamente el circuito amortiguador puede comprender un resistor amortiguador conectado en serie con un salto de chispa y un inductor amortiguador conectado en paralelo al resistor amortiguador conectado en serie y el salto de chispa.
El conmutador puede ser mecánico, eléctrico, de salto de chispa, de inyección de plasma, de tubo de vacío o cualquier otro dispositivo o combinación de dispositivos que sea capaz de cerrar el circuito al recibir una señal de orden y abrir el circuito por una señal de orden o cuando su corriente o voltaje se reduzca por debajo del nivel umbral.
El conmutador ruptor electrónico puede comprender un disyuntor basado en semiconductor de estado sólido o un disyuntor de tubo de vacío capaz de interrumpir la corriente solo en una dirección o en ambas direcciones. Diversas realizaciones de la invención se describirán ahora en conjunto con los dibujos que se anexan en que:
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una representación esquemática de un dispositivo disyuntor de cd de la técnica anterior incluyendo un híbrido de ruptores mecánico y eléctrico.
La Figura 2 es una representación esquemática de un dispositivo disyuntor de cd incluyendo un híbrido de ruptores mecánico y eléctrico.
La Figura 3 es una representación esquemática del dispositivo disyuntor de cd de la Figura 2 con un trayecto de corriente terciario adicional y un varistor en conexión con dos circuitos de cd.
La Figura 4 es una representación gráfica de la disipación de corriente y voltaje en respuesta a la abertura del dispositivo disyuntor de cd en la Figura 3.
La Figura 5 es una representación esquemática del dispositivo disyuntor de cd de la Figura 3 en conexión con dos circuitos de cd con un trayecto de corriente auxiliar adicional y un varistor auxiliar.
La Figura 6 es una representación gráfica de la disipación de corriente y voltaje en respuesta a la abertura del dispositivo disyuntor de cd en la Figura 5.
La Figura 7 es una representación esquemática del dispositivo disyuntor de cd de la Figura 3 en conexión con dos circuitos de cd con dos trayectos de corriente auxiliar adicional y varistores auxiliares.
La Figura 8 es una representación gráfica de la disipación de corriente y voltaje en respuesta a la abertura del dispositivo disyuntor de cd en la Figura 7.
La Figura 9 es una representación esquemática del dispositivo disyuntor de cd de la Figura 3 en conexión con dos circuitos de cd con trayectos de corriente auxiliar adicional y conmutador interruptor auxiliar adicional.
La Figura 10 es una representación gráfica de la disipación de corriente y voltaje en respuesta a la abertura del dispositivo disyuntor de cd en la Figura 9.
La Figura 11 es una representación esquemática del dispositivo disyuntor de cd de la Figura 9 en conexión con dos circuitos de cd con un cuarto trayecto de corriente adicional que comprende un conmutador y circuito amortiguador consistente en un resistor y un inductor.
La Figura 12 es una representación gráfica de la disipación de corriente y voltaje en respuesta a la abertura del dispositivo disyuntor de cd en la Figura 11 y el proceso de nuevo cierre que consiste en descargar el capacitor 5 al cerrar el conmutador 37 y después cerrar el conmutador mecánico 3 y el conmutador electrónico 4 cuando el voltaje a través del capacitor 5 es lo suficientemente bajo.
En los dibujos los caracteres de referencia similares indican partes correspondientes en las diferentes figuras.
Descripción detallada de la invención
En referencia con las figuras que se anexan, se ilustra un dispositivo disyuntor señalado generalmente por referencia al número 20. El dispositivo 20 es particularmente adecuado para uso en serie con el trayecto de corriente principal 26 entre un primer circuito de corriente directa (cd) 36 y un segundo circuito (cd) 7 en que el primer y el segundo circuito cd 36 y 7 generalmente incluyen cualesquier barras colectoras, líneas de transmisión aéreas, cables, reactores, ruptores, convertidores o cualesquier otros componentes que puedan estar relacionados. En las representaciones gráficas ejemplo de las Figuras 4, 6, 8, 10 y 12 generadas por simulación por ordenador, se asume que el circuito de cd 36 consiste de la fuente de voltaje de cd ideal 1 y el inductor 2, sin embargo, en general el circuito de cd 36 puede consistir de cualesquier otros componentes como se ha mencionado.
A pesar de que se describen diversas realizaciones, las características comunes de las diversas realizaciones se abordarán primero.
El dispositivo 20 incluye generalmente un disyuntor 22 representado en la Figura 2. El circuito 22 incluye un trayecto de corriente primaria 24 que está dispuesto para conectarse al trayecto de corriente principal 26 que conecta el primer
circuito cd 36 y el segundo circuito cd 7. El disyuntor 22 incluye también un trayecto de corriente secundaria 28 que está conectado en paralelo con el trayecto de corriente primaria de forma que los trayectos de corriente primaria y secundaria están juntos en paralelo conectados y forman colectivamente el disyuntor en serie con el trayecto de corriente principal entre el primer circuito cd 36 y el segundo circuito cd 7.
Un conmutador interruptor mecánico 3 está conectado en el trayecto de corriente primaria 24 en serie con este. Los contactos del conmutador interruptor mecánico están dispuestos para ser móviles en relación entre sí entre una posición cerrada dispuesta para conducir corriente a través de esta fluyendo a través del trayecto de corriente primaria, y una posición abierta en que el trayecto de corriente primaria se abre de forma que la corriente que fluye a través de esta se rompe.
Un conmutador ruptor electrónico 4 también está conectado en serie con el conmutador ruptor mecánico 3 en el trayecto de corriente primaria 24. El ruptor electrónico 4 es un ruptor tipo semiconductor en estado sólido que es fácilmente manejable de un estado cerrado a un estado abierto al recibir una señal de abertura electrónica de un controlador adecuado 18. En estado cerrado, el conmutador ruptor electrónico está dispuesto para conducir corriente fluyendo a través del trayecto de corriente primaria. En estado abierto el conmutador está dispuesto para romper la corriente que está fluyendo a traves de este. Una tensión nominal del conmutador ruptor electrónico es menor que la tensión nominal de los circuitos de cd 7 y 36.
El disyuntor 22 incluye además un capacitor 5 conectado en el trayecto de corriente secundaria 28 con el fin de estar en paralelo con el conmutador mecánico conectado en serie 3 y el conmutador ruptor electrónico 4.
El controlador 18 del conmutador ruptor electrónico también está dispuesto para ordenar al conmutador interruptor 3 que se desplace mecánicamente de la posición cerrada a la posición abierta inmediatamente después de la abertura del conmutador ruptor electrónico al enviar la señal de abertura electrónica a este conmutador.
En la primera realización de la Figura 3, el dispositivo 20 incluye además un trayecto de corriente terciaria 30 que está conectado en paralelo con el trayecto de corriente primaria 24 y el trayecto de corriente secundaria 28 y también forma parte del disyuntor colectivo 22 conectado en serie con el trayecto de corriente principal 26. En este caso, un primer varistor 6 está conectado en el trayecto de corriente terciaria con el fin de estar paralelo con los conmutadores conectados en serie 3 y 4 y en paralelo con el capacitor 5.
De acuerdo con una segunda realización que se muestra en la Figura 5, el dispositivo 20 incluye también un trayecto de corriente auxiliar 32. En este caso, donde los trayectos de corriente primaria, secundaria y terciaria definen el disyuntor 22 en serie con el circuito cd 7, el trayecto de corriente auxiliar 32 está conectado en paralelo con el circuito de cd 36. Un segundo varistor 8 se puede conectar después en serie con el trayecto de corriente auxiliar 32 con el fin de estar conectado en paralelo con el trayecto de corriente principal que conecta el disyuntor 22 y el circuito de cd 7.
De acuerdo con una tercera realización que se muestra en la Figura 7, el dispositivo 20 incluye todas las características de las realizaciones anteriores en conjunto con un trayecto de corriente auxiliar adicional 34 conectado en paralelo con el circuito de cd 7. En esta disposición, el trayecto de corriente auxiliar 34 y la corriente cd conectada en paralelo 7 está conectados colectivamente en serie con el disyuntor 22. Un tercer varistor 9 está conectado en serie con el trayecto de corriente auxiliar 34 de forma que el tercer varistor está en paralelo con el segundo circuito de cd 7 y la conexión en paralelo colectiva del tercer varistor y el segundo circuito de cd 7 está en serie entre el disyuntor 22 y el trayecto de regreso del segundo circuito de cd 7 al primer circuito de cd 36.
Cambiando ahora a una cuarta realización como se muestra en la Figura 9, en este caso, el dispositivo 20 incluye todas las características de la realización anterior junto con un conmutador interruptor auxiliar adicional 10 conectado en serie con el trayecto de corriente principal entre el primer circuito de cd 36 y el disyuntor 22. De manera alternativa, el conmutador interruptor auxiliar 10 puede estar conectado en serie con el trayecto de corriente principal 26 en el lado opuesto del disyuntor 22 entre el disyuntor 22 y el segundo circuito de cd 7. El trayecto de corriente auxiliar 32 conecta en paralelo con el trayecto de corriente principal entre el circuito de cd 36 y el conmutador interruptor auxiliar 10.
En la quinta realización como se muestra en la Figura 11, el dispositivo 20 incluye todas las características de las realizaciones anteriores con un cuarto trayecto de corriente 41 que define un trayecto de corriente complementario en paralelo al trayecto de corriente primaria 24 y el trayecto de corriente secundaria 28 y el trayecto de corriente terciaria 30 de forma que están colectivamente en serie con el trayecto de corriente principal 26.
Un resistor amortiguador 39 y un inductor amortiguador 40 están conectados en paralelo entre sí y definen colectivamente un circuito amortiguador que está conectado en serie al cuarto trayecto de corriente 41.
Adicionalmente un conmutador 37 está conectado en serie con el cuarto trayecto de corriente 41 y el circuito amortiguador formado por la combinación paralela del resistor amortiguador 39 y el inductor amortiguador 40. El conmutador 37 puede ser mecánico, eléctrico, de salto de chispa, de inyección de plasma, de tubo de vacío o cualquier otro dispositivo o combinación de dispositivos que sea capaz de cerrar el circuito al recibir una señal de orden y abrir el circuito por una señal de orden o cuando su corriente o voltaje se reduzca por debajo del nivel umbral.
De manera alternativa el circuito amortiguador puede consistir de un resistor amortiguador 39 conectado en serie con un salto de chispa y un inductor amortiguador 40 conectado en paralelo a la combinación en serie del resistor amortiguador y el salto de chispa.
El funcionamiento de las diversas realizaciones descrito anteriormente se describirá ahora con mayor detalle. Como se describió anteriormente, la Figura 3 muestra un circuito eléctrico que consiste en un primer circuito de cd 36, un conmutador interruptor mecánico 3, un conmutador ruptor electrónico 4, un capacitor 5, un varistor 6 y las partes restantes del circuito de cd que se muestran de manera esquemática como el bloque 7. En este caso el primer circuito de cd 36 consiste en una fuente de corriente cd 1 y un inductor 2 que representa la inductancia presente en el circuito, sin embargo, en general el primer circuito de cd 36 puede consistir de cualesquier barras colectoras, líneas de transmisión aéreas, cables, reactores, ruptores, convertidores o cualesquier otros componentes.
La fuente 1 puede ser una batería, un generador de cd o cualquier tipo de convertidor electrónico ca a cd. El reactor 2 representa la inductancia total presente entre la fuente y el ruptor. Esto incluye cualquier inductor físico y la inductancia de las barras colectoras, conductores y cualesquier inductancias de dispersión.
El conmutador mecánico 3 puede ser un disyuntor, un conmutador de carga o un desconector rápido. Este conmutador mecánico abrirá en el voltaje y la corriente cd cercanos a cero. El ruptor electrónico 4 es un conmutador electrónico hecho de IG-BT [transistores bipolares de puerta aislada, por sus siglas en inglés], GTO [tiristores desactivados por compuerta, por sus siglas en inglés], GeT [por sus siglas en inglés], tubos electrónicos o cualesquier otros componentes electrónicos que sean capaces de encenderse y apagarse por una señal electrónica. La tensión nominal del ruptor auxiliar 4 es menor que la tensión nominal del circuito de cd. Si se requiere que el disyuntor híbrido de cd rompa la corriente de cd en ambas direcciones, el ruptor electrónico auxiliar debe ser capaz de bloquear la corriente en ambas direcciones. Las partes restantes del circuito cd que incluyen cualesquier barras colectoras, líneas de transmisión aéreas, cables, reactores, ruptores, convertidores o cualesquier otros componentes se muestran de manera esquemática como el bloque 7.
El principio de ruptura de corriente del nuevo disyuntor híbrido de cd 22 se explica en este documento con referencia a la Figura 3. Cuando el ruptor híbrido de cd se cierra, el conmutador mecánico 3 se cierra y el ruptor electrónico 4 es conducido. El voltaje a través del capacitor 5 es igual a la caída de voltaje a través del conmutador mecánico 3 más el ruptor electrónico 4. Normalmente este voltaje es muy pequeño comparado con la tensión nominal del circuito de cd. Cuando se requiere que el ruptor híbrido abra, se envía una orden de “apagado” al ruptor electrónico 4. Dentro de un corto tiempo antes o después del ruptor electrónico 4, también se orden al conmutador mecánico 3 que se abra. Como resultado de la orden de “apagado” al ruptor electrónico, la resistencia de este dispositivo se aumenta, que dará lugar a que la corriente cd sea conmutada al capacitor 5. El voltaje del capacitor empezará a aumentar a una tasa relacionada con su capacitancia y la intensidad de la corriente cd. El flujo de corriente a través del conmutador mecánico 3 se reduce cercanamente a cero, lo que permite que este dispositivo se abra sin ninguna producción significativa de arco. El voltaje a través del capacitor 5 continuará aumentando hasta que se detenga el flujo de corriente. El varistor 6 protege al capacitor 5 de un sobrevoltaje. La Figura 4 muestra las formas de onda de la corriente y del voltaje para un ejemplo sencillo donde tiene lugar un cortocircuito entre los conductores de cd en un punto entre el ruptor híbrido de cd 22 y el resto del circuito de cd 7.
Cuando tiene lugar el cortocircuito, la corriente de cd a través del conmutador mecánico 3 aumenta a una tasa determinada por la fuente 1 y la inductancia 2. El primer párrafo 1_3 en la Figura 4 muestra la corriente a través del conmutador mecánico 3. Como se explicó brevemente con anterioridad, después de que se ordena abrir al ruptor híbrido, el ruptor electrónico 4 se apaga dando lugar a que la corriente se conmute al capacitor 5. Esto causará que el voltaje del capacitor V_5 crezca al voltaje de rodilla del varistor 6. En este punto el varistor empieza a conducir y el V_5 permanece casi constante. El voltaje de rodilla del varistor es mayor que el voltaje de la fuente 1 por diseño, por lo tanto, la polaridad del voltaje a través del inductor 2 es tal que la corriente cd es disminuida. En la Figura 4 - 3 es la corriente a través del conmutador mecánico 3, 1_5 es la corriente a través del capacitor 5, 1_6 es la corriente a través del varistor 6 y V_5 es el voltaje a través del capacitor 5.
Como se muestra en el ejemplo anterior, en el ruptor híbrido de cd que se muestra en la Figura 3 puede fluir algo de corriente a través del varistor 6 hacia el circuito de cd 7 durante algún tiempo después de que el conmutador mecánico 3 fuese abierto. La magnitud y duración de esta corriente depende de los parámetros tales como la capacitancia del capacitor 5, la inductancia del reactor 2 y el voltaje de rodilla del varistor 6. El flujo de la corriente a través del varistor después de abrir el ruptor puede no ser aceptable en algunas aplicaciones. La Figura 5 muestra una variación del disyuntor híbrido de cd donde se agrega un varistor 8 al circuito. El voltaje de rodilla para el varistor 8 se selecciona por debajo del voltaje de rodilla del varistor 6. La Figura 6 muestra los resultados de simulación para un evento de cortocircuito similar al caso que se muestra en la Figura 4. En la Figura 6 todas las designaciones de voltaje son similares a la Figura 4, el nuevo trazo L8 representa la corriente a través del varistor 8. La Figura 6 muestra que la corriente a través del varistor 6 se reduce casi a cero en esta disposición.
El ruptor híbrido de cd se puede diseñar para romper la corriente en ambas direcciones como se explicó inicialmente. En este caso para que tenga lugar un fallo por cortocircuito en un punto en el circuito entre el ruptor híbrido de cd y el
primer circuito de cd 36, o dentro del primer circuito de cd 36, el comportamiento del ruptor híbrido de cd es similar a los casos previos discutidos con anterioridad. La tasa de aumento para la corriente de fallo dependerá de la inductancia del trayecto de corriente de fallo completa en este caso. De forma similar al ejemplo anterior, el flujo de corriente a través del varistor 6 puede no ser aceptable en algunas aplicaciones. Una variación del ruptor híbrido de cd que se muestra en la Figura 7 reducirá el flujo de corriente a través del varistor 6 a casi cero después de un fallo en cualquier lado del ruptor.
Dependiendo de las características del primer circuito de cd 36 y del segundo circuito de cd 7 y la localización del fallo, cuando se ordena al ruptor híbrido de cd que se abra, la corriente a través del capacitor 5 puede oscilar un número de veces antes de establecerse en cero. La Figura 8 muestra un ejemplo de tal situación posible. El flujo de la corriente oscilatoria a través del capacitor del ruptor híbrido de cd puede no ser aceptable en algunas aplicaciones. Una realización del ruptor híbrido de cd con un conmutador interruptor auxiliar adicional 10 como se muestra en la Figura 9 es capaz de evitar tales corrientes oscilatorias. Cuando se requiere que el ruptor híbrido abra el conmutador interruptor auxiliar 10 se ordena que abra así como al conmutador mecánico 3 y el ruptor electrónico 4. El ruptor residual detiene completamente la corriente cd tan pronto como su corriente alcanza cero. La Figura 10 muestra el mismo ejemplo de caso de simulación en la Figura 8, pero con la realización del ruptor híbrido de cd que se muestra en la Figura 9.
Algunas aplicaciones pueden requerir un nuevo cierre rápido del disyuntor de cd para reanudar el flujo de la corriente cd. La quinta realización que se muestra en la Figura 11 permite una descarga rápida del capacitor 5 y un nuevo cierre del conmutador interruptor mecánico 3 y el conmutador ruptor electrónico 4. La Figura 12 muestra un ejemplo de simulación por ordenador del proceso de abertura y nuevo cierre para el disyuntor híbrido de cd. El proceso de abertura del ruptor de cd es similar al proceso descrito en conexión con la cuarta realización y el ejemplo de simulación que se muestra en la Figura 10. Al final de este proceso el capacitor 5 se descarga al voltaje V_5 como se muestra en la Figura 12. Cuando se requiere un nuevo cierre, se ordena al conmutador 37 que se cierre. Esto proveerá un trayecto para que el capacitor 5 descargue a través del resistor amortiguador 39 y el inductor amortiguador 40. La resistencia y la inductancia de estos elementos se selecciona de forma tal que el capacitor 5 se descarga dentro del tiempo requerido. Una vez que el voltaje del capacitor y que la corriente están por debajo del umbral aceptable, se ordena al conmutador interruptor mecánico 3 y al conmutador ruptor electrónico 4 que se cierren y se reanuda el flujo de corriente a través del ruptor.
Claims (14)
1. Una disposición que comprende
- un primer circuito de CD (36) con un primer nodo de conexión y un segundo nodo de conexión;
- un dispositivo disyuntor (20) con un primer nodo de conexión y un segundo nodo de conexión, en donde el dispositivo disyuntor (20) está adaptado para frenar un componente de CD en el trayecto de corriente entre su primer y segundo nodo, y en donde el primer nodo de conexión del primer circuito de CD (36) está conectado al primer nodo de conexión del dispositivo disyuntor (20);
- un segundo circuito de CD (7) con un primer nodo de conexión y un segundo nodo de conexión el primer nodo de conexión del segundo circuito de CD (7) está conectado al segundo nodo de conexión del dispositivo disyuntor (20), al mismo tiempo que el segundo nodo de conexión del segundo circuito de CD (7) está conectado al segundo nodo de conexión del primer circuito de CD (36);
dicho dispositivo disyuntor (20) comprende
- un conmutador interruptor mecánico (3) que tiene contactos movibles entre sí entre una posición cerrada dispuesta para conducir corriente que fluye a través de este y una posición abierta dispuesta para romper una corriente fluyendo a través de este;
- un conmutador ruptor electrónico (4) conectado en serie con el conmutador interruptor mecánico (3) entre la primera y segunda conexión de nodo del dispositivo disyuntor, el conmutador ruptor electrónico se opera para abrir de un estado cerrado dispuesto para conducir corriente que fluye a través de este a un estado abierto dispuesto para romper una corriente fluyendo a través de este al recibir una señal electrónica de abertura;
- un capacitor (5) conectado en paralelo al conmutador interruptor mecánico conectado en serie (3)
y el conmutador ruptor electrónico (4);
- un primer varistor (6) conectado en paralelo al capacitor (5) y al conmutador interruptor mecánico conectado en serie (3) y el conmutador ruptor electrónico (4); y
- un segundo varistor (8) conectado en paralelo al primer circuito de CD (3) entre el primer y el segundo nodo de conexión del primer circuito de CD (3), en donde
- un voltaje de rodilla del segundo varistor (8) es menor que un voltaje de rodilla del primer varistor (6).
2. La disposición de acuerdo con la Reivindicación 1 en donde una tensión nominal del conmutador ruptor electrónico (4) es menor que una tensión nominal del primer (36) y el segundo circuito de cd (7).
3. La disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 o 2 comprende además un controlador (18) dispuesto para ordenar al conmutador ruptor electrónico (4) que se abra o cierre y que desplace al conmutador mecánico (3) a la posición abierta inmediatamente después de la abertura del conmutador ruptor electrónico (4).
4. La disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3 comprende además un trayecto de corriente terciaria (30) conectado en paralelo, con un trayecto de corriente primaria (24) y un trayecto de corriente secundaria(28), y un varistor (6) conectado en el trayecto de corriente terciaria (30) con el fin de estar en paralelo con los conmutadores conectados en serie (3, 4) y en paralelo con el capacitor (5).
5. La disposición de acuerdo con la Reivindicación 4 en donde el trayecto de corriente primaria (24) y el trayecto de corriente secundaria (28) define un disyuntor (22) en serie con el trayecto de corriente principal (26), y en donde el dispositivo comprende además un trayecto de corriente auxiliar (32) conectado en paralelo con el primer circuito de cd (36), el trayecto de corriente auxiliar (32) incluyendo un varistor (8) conectado en serie con el mismo.
6. La disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 4 a 5 en donde el trayecto de corriente primaria (24) y el trayecto de corriente secundaria (28) define un disyuntor (22) en serie con el trayecto de corriente principal (26), y en donde el dispositivo comprende además:
- un trayecto de corriente terciaria (30) conectado en paralelo con el trayecto de corriente primaria (24) y el trayecto de corriente secundaria (28);
- un primer varistor (6) está conectado en el trayecto de corriente terciaria (30) con el fin de estar paralelo con los conmutadores conectados en serie (3, 4) y en paralelo con el capacitor (5);
- un primer trayecto de corriente auxiliar (32) conectado en paralelo con el primer circuito de cd (36);
- un segundo varistor (8) conectado en el primer trayecto de corriente auxiliar (32);
- un segundo trayecto de corriente auxiliar (34) conectado en paralelo con el segundo circuito de cd (7); y
- un tercer varistor (9) conectado en el segundo trayecto de corriente auxiliar (34).
7. La disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 4 a 6 en donde el trayecto de corriente primaria (24) y el trayecto de corriente secundaria (28) define un disyuntor (22) en serie con el trayecto de corriente principal (26), y en donde el dispositivo comprende además:
- un conmutador interruptor auxiliar (10) conectado en serie entre el disyuntor (22) y
uno del primer (36) y segundo circuito de cd (7).
8. La disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7 en donde el conmutador ruptor electrónico (4) comprende un disyuntor basado en semiconductor de estado sólido capaz de interrumpir corriente en una sola dirección.
9. La disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7 en donde el conmutador ruptor electrónico (4) comprende un disyuntor basado en semiconductor de estado sólido capaz de interrumpir corriente en ambas direcciones.
10. La disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7 en donde el conmutador ruptor electrónico (4) comprende un disyuntor de tubo de vacío capaz de interrumpir corriente en una sola dirección.
11. La disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7 en donde el conmutador ruptor electrónico (4) comprende un disyuntor de tubo de vacío capaz de interrumpir corriente en ambas direcciones.
12. La disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 4 a 11 comprende además:
- un trayecto de corriente complementaria (41) conectado en paralelo con el trayecto de corriente primaria (24) y el trayecto de corriente secundaria (28);
- un circuito amortiguador (39, 40) conectado en el trayecto de corriente complementaria (41); y
- un conmutador complementario (37) conectado en serie con el circuito amortiguador (39, 40) en el trayecto de corriente complementaria (41) en que el conmutador (37) es operable entre un estado cerrado dispuesto para conducir flujo de corriente entre estos y un estado abierto dispuesto para romper un flujo de corriente a través de este.
13. La disposición de acuerdo con la Reivindicación 12 en donde el circuito amortiguador comprende un resistor amortiguador (39) y un inductor amortiguador (40) conectado en paralelo entre sí.
14. La disposición acuerdo con la reivindicación 12 en donde el circuito amortiguador comprende un resistor amortiguador (39) conectado en serie con un salto de chispa y un inductor amortiguador (40) conectado en paralelo al resistor amortiguador conectado en serie (39) y el salto de chispa.
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