ES2920968T3 - Conductor fusible y cortacircuitos - Google Patents

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ES2920968T3 ES20728374T ES20728374T ES2920968T3 ES 2920968 T3 ES2920968 T3 ES 2920968T3 ES 20728374 T ES20728374 T ES 20728374T ES 20728374 T ES20728374 T ES 20728374T ES 2920968 T3 ES2920968 T3 ES 2920968T3
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Jens Weber
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Abstract

La invención se relaciona con el uso de un conductor fusible (1) para un fusible DC (2) y un fusible de alto voltaje de alta potencia (2) (fusible HH-DC), el conductor fusible (1) que tiene un conductor eléctrico cable de fusible (3), el cable de fusible (3) tiene al menos dos puntos de constricción de sobrecarga (4) diseñados como constricciones transversales. Preferiblemente, entre los dos puntos de constricción de sobrecarga inmediatamente consecutivos (4), en al menos una primera porción (5) se proporciona una primera capa (7) que incluye soldadura y/o que consiste en ellas que al menos parcialmente, preferiblemente completamente, rodea la superficie externa. (6) del cable de fusible (3) circunferencialmente, y, adyacente a cada uno de los puntos de constricción de sobrecarga (4), en una segunda porción (8) se proporciona una segunda capa (9) que al menos parcialmente, preferiblemente completamente, rodea el superficie externa (6) del cable de fusible (3) circunferencialmente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Conductor fusible y cortacircuitos
La invención se refiere al uso de un conductor fusible para un cortacircuitos de alta tensión y alta potencia para una aplicación de corriente continua (cortacircuitos HH-CC/cortacircuitos de corriente continua). Además, la presente invención se refiere a un cortacircuitos para una aplicación de corriente continua.
El suministro energético estará sujeto a cambios estructurales drásticos en los próximos años y/o décadas. Este cambio energético, y en particular la "transición energética" alemana, está influido por la influencia de las energías renovables. La creciente participación de las energías renovables en el suministro energético requiere una reestructuración del sistema de suministro de energía.
La generación de energía se está descentralizando cada vez más bajo la influencia de las instalaciones de energía renovable (instalaciones EE, por sus siglas en alemán). Muchas instalaciones de energía renovable generan corriente continua, que luego se vierte a una red asociada, en particular una red de distribución.
Para el uso seguro de una red de corriente continua, que por ejemplo es alimentada por sistemas de energía renovable, se requiere una protección permanente de la corriente continua o de la aplicación de corriente continua.
Asegurar la corriente continua no solo es necesario para las redes de distribución alimentadas por sistemas de energía renovable, sino también, en principio, para las redes de distribución que funcionan con tensión continua. Actualmente, en el mercado es común una transmisión de corriente alterna o una red de corriente alterna. Sin embargo, esto cambiará en los próximos años o décadas.
La razón de ello consiste en que, desde un punto de vista técnico, es preferible una transmisión de corriente continua para la transmisión de energía a través de distancias comparativamente largas en términos de una pérdida de transmisión reducida. Por lo tanto, para la conexión de sistemas marinos son particularmente adecuadas una conexión de transmisión de corriente continua de alta tensión (conexión HVDC, por sus siglas en inglés) y/o una conexión de transmisión de corriente continua de media tensión (conexión HVDC) para la transmisión de energía. Dicha transmisión de energía tiene lugar en el nivel de transmisión. Sin embargo, para conectar a los consumidores y, en particular, los hogares, tiene lugar un traspaso del nivel de transmisión al nivel de distribución. El nivel de distribución, que recibe la corriente continua del nivel de transmisión, también debe estar permanentemente asegurado bajo requisitos técnicos rigurosos.
Por lo tanto, una reestructuración de la red de tensión alterna a tensión continua plantea el desafío de asegurar la tensión continua a nivel de la red de distribución, de modo que los hogares y/o los consumidores eléctricos y/o los sistemas de energía, en particular los sistemas de energía renovable, se puedan conectar de forma segura a la red de distribución de corriente continua.
Para la integración de vehículos eléctricos y/o la incorporación de centrales eléctricas y generadores de energía descentralizados, una protección eficiente y segura de la red de distribución de corriente continua también es un factor decisivo en la implementación general de la transición energética o la reestructuración del mercado energético.
Uno de los mayores desafíos en este contexto consiste en asegurar la red de corriente continua o la aplicación de corriente continua. En última instancia, sin dicha protección no es posible implementar los conceptos para la transmisión de corriente continua y, en particular, para la descentralización de la generación de energía y la alimentación de las centrales eléctricas o sistemas de energía descentralizados. Los cortacircuitos CC para aplicaciones de corriente continua, especialmente a nivel de la red de distribución, son un punto de anclaje técnico para el funcionamiento seguro de la red.
Sin embargo, las aplicaciones de corriente continua actuales tienen la desventaja de que, en la práctica, solo se puede garantizar, si es que se puede, una protección insuficiente o como mucho aceptable de la transmisión de corriente continua y/o la aplicación de corriente continua. Precisamente para una aplicación de corriente continua en el nivel de la red de distribución no se conocen cortacircuitos que, por un lado, soporten a largo plazo la carga de la transmisión de corriente continua y, por otro lado, también puedan desconectar con seguridad la corriente continua transmitida en caso de un cortocircuito. En consecuencia, las corrientes continuas no se pueden asegurar de manera efectiva, en particular en secciones y/o en el caso de una configuración compacta, de tamaño reducido y/o con poca longitud.
Sin embargo, no solo se requiere una desconexión en caso de cortocircuito, sino también una desconexión en caso de sobrecarga (conmutación por sobrecarga) para la protección a largo plazo de la aplicación de corriente continua. Las corrientes de sobrecarga son corrientes que superan el valor asignado de los clientes dispuestos en la red de distribución de corriente continua, en particular los equipos, un sistema, cables y/o líneas, sin que se produzca un cortocircuito.
En el estado actual de la técnica no se conoce ningún cortacircuitos para alta tensión de corriente continua que posibilite al mismo tiempo protección contra sobrecarga y cortocircuito. Sin embargo, esto sería necesario para un funcionamiento seguro de la red de distribución de corriente continua y la línea de transmisión de corriente continua.
Sin una protección contra sobrecarga, no se puede evitar que los clientes que han de ser asegurados, como equipos, cables y/o líneas, se calienten en funcionamiento continuo. Por lo tanto, en caso de sobrecarga y/o durante un cortocircuito, los clientes están expuestos a grandes esfuerzos térmicos y mecánicos.
Para el rango de baja tensión, en el estado actual de la técnica se conocen cortacircuitos utilizables en circuitos de tensión continua. Sin embargo, éstos no son adecuados ni utilizables para el rango de corriente continua de alta tensión y/o media tensión. El documento EP 3270403 A1 se refiere, por ejemplo, a un cortacircuitos de baja tensión de este tipo para un circuito de tensión continua.
El documento US 3,766,509 A se refiere a un cortacircuitos para asegurar una tensión alterna.
El documento WO 2015/183805 A1 se refiere al uso de un cortacircuitos para el rango de corriente continua según el preámbulo de la reivindicación 1.
El documento US 5,892,427 A se refiere a un conductor fusible que tiene cuellos de botella de cortocircuito y cuellos de botella de sobrecarga.
El documento GB 1326 535 A se refiere a un conductor fusible que tiene cuellos de botella de sobrecarga y cuellos de botella de cortocircuito.
El documento FR 2958073 A1 también se refiere a un conductor fusible que tiene cuellos de botella de sobrecarga y cuellos de botella de cortocircuito.
El objeto de la presente invención consiste en evitar las desventajas anteriormente mencionadas del estado actual de la técnica o al menos reducirlas sustancialmente.
De acuerdo con la invención, el objeto anteriormente mencionado se logra utilizando un conductor fusible para un cortacircuitos CC (un cortacircuitos para transmisión de corriente continua) según la reivindicación 1 y un cortacircuitos de alta tensión y alta potencia (el llamado cortacircuitos HH-CC) según la reivindicación 10. El conductor fusible tiene un hilo fusible eléctricamente conductor. El hilo fusible tiene al menos dos cuellos de botella de sobrecarga configurados como estrechamientos de la sección transversal. En al menos una primera sección está prevista una primera capa que rodea la superficie exterior del hilo fusible circunferencialmente al menos en algunas zonas, preferiblemente por completo. La primera capa presenta y/o consiste en soldadura como material. Preferiblemente, la al menos una primera sección está prevista entre los dos puntos de transmisión directamente sucesivos entre sí. Junto a cada uno de los cuellos de botella de sobrecarga está prevista en cada caso una segunda capa en una segunda sección, que rodea la superficie exterior del hilo fusible circunferencialmente al menos en algunas zonas, preferiblemente por completo.
De acuerdo con la invención, el hilo fusible no está fijado o restringido a una forma geométrica específica y/o a una forma de sección transversal específica. En particular, el hilo fusible no se limita a una forma de sección transversal circular y/o elíptica. El hilo fusible puede estar configurado preferiblemente como hilo plano y/o tira plana. Alternativa o adicionalmente puede estar previsto que el hilo fusible sea al menos esencialmente cilíndrico y/o presente una forma de sección transversal al menos esencialmente circular.
En particular, la primera capa es eléctricamente conductora y/o la segunda capa es eléctricamente aislante.
De manera especialmente preferida, los cuellos de botella de sobrecarga están dispuestos uno tras otro, extendiéndose en la dirección longitudinal del hilo fusible. Cuando se utiliza en un cortacircuitos CC, el conductor fusible permite desconectar una corriente continua en un período de tiempo muy breve, en particular entre 10 ms y 1 segundo. Más preferiblemente, una desconexión por sobrecarga puede tener lugar hasta una hora.
Todo el conductor fusible solo tiene preferiblemente una única primera sección que presenta la primera capa y está dispuesta preferiblemente al menos esencialmente en el centro de la longitud del conductor fusible.
Alternativa o adicionalmente se puede prever que esté prevista una pluralidad de primeras secciones con la primera capa.
En particular, puede estar previsto que la disposición de la primera sección sea independientemente de la disposición de los puntos de transmisión.
De acuerdo con la invención se ha comprobado que la corriente mínima de desconexión se puede reducir significativamente disponiendo los cuellos de botella de sobrecarga en combinación con la primera y la segunda capas. En última instancia, esto permite el uso del conductor fusible en cortacircuitos HH-CC, que se pueden utilizar tanto para la desconexión por cortocircuito como para la desconexión por sobrecarga. El cortacircuitos puede proporcionar protección contra cortocircuitos, ya que las corrientes de cortocircuito más grandes se pueden interrumpir de forma fiable en su lugar de instalación. La protección contra sobrecarga, a su vez, puede tener lugar dependiendo de la corriente a través de la primera capa, pudiendo ser la capacidad de desconexión a través de la protección contra sobrecarga generalmente menor que la corriente de cortocircuito en el lugar de instalación del cortacircuitos.
Es posible evitar el uso de otros medios para asegurar una aplicación de corriente continua y, en particular, para garantizar la protección contra sobrecarga. No se necesitan más seccionadores de carga o similares y/o dicha necesidad se reduce. De acuerdo con la invención, una red de transmisión de corriente continua se puede asegurar de manera eficiente. Además, según la invención es posible la utilización como protección de respaldo, en particular sin necesidad de aportar energía, en particular energía externa, para el accionamiento.
De acuerdo con la invención, con el conductor fusible utilizado en el cortacircuitos se pueden asegurar altas corrientes continuas y/o altas tensiones continuas. En este contexto, la corriente de corte mínima, que también se puede designar como la corriente de corte más pequeña, se puede mantener muy baja.
Como corriente de corte más pequeña se ha de entender el valor asignado de la corriente de corte mínima. A partir de esta intensidad de corriente, el cortacircuitos puede conmutar la sobreintensidad de corriente. Por lo tanto, los componentes eléctricos (clientes, fuente de corriente continua, etc.) se han de disponer y/o configurar en el cortacircuitos de tal modo que en el lugar de instalación del cortacircuitos no se pueda producir ninguna sobreintensidad de corriente que sea inferior a la corriente de corte más pequeña. La corriente de corte más pequeña puede depender del tipo de cortacircuitos elegido.
Además, la longitud del conductor fusible necesaria para un cortacircuitos HH-CC se puede reducir drásticamente mediante la disposición de la segunda capa según la invención. La longitud del conductor fusible necesaria para un cortacircuitos HH-CC puede depender en particular de la tensión asignada del cortacircuitos. Preferiblemente, mediante la disposición según la invención se puede reducir la longitud del conductor fusible en al menos un 10%, preferentemente un 20%, más preferentemente un 30%.
Por consiguiente, según la invención es posible desconectar corrientes comparativamente bajas de la corriente continua con una alta tensión continua. Esto es necesario precisamente para una amplia gama de usos y para garantizar una protección en un "amplio" intervalo de corriente.
Durante la creación de la invención se ha comprobado sorprendentemente que, mediante la configuración según la invención del conductor fusible, el cortacircuitos que presenta el conductor fusible es particularmente adecuado para una aplicación de corriente continua, en particular para asegurar una red de distribución de corriente continua. De este modo se pueden asegurar altas corrientes continuas y/o altas tensiones continuas. Como se ha explicado anteriormente, hasta ahora en el estado actual de la técnica no se conoce ningún cortacircuitos que pueda asegurar una aplicación de corriente continua, en particular en el rango de alta tensión y alta potencia. Precisamente la protección en el rango de media tensión y/o alta tensión está asociada a un gran número de requisitos y normas que deben observarse. Un alto grado de sensibilidad y precaución con respecto al riesgo potencial derivado de las altas tensiones o corrientes ha hecho que los cortacircuitos no se hayan utilizado "indiscriminadamente" o en absoluto para la transmisión y/o distribución de diferentes tipos de corriente. En particular, no ha existido ninguna solución suficiente para la transmisión de corriente continua debido a los problemas esperados.
Si uno de los clientes y/o consumidores conectados eléctricamente a la red de distribución de corriente continua provocara un cortocircuito y/o presentara una sobrecarga, toda la red de corriente continua fallaría, al menos después de cierto tiempo. Incluso si la red de corriente continua no falla inmediatamente, no se pueden evitar altas cargas térmicas y/o mecánicas en los clientes y/o consumidores conectados. Por ello, en la práctica se han evitado los cortacircuitos en redes de corriente continua o la distribución y/o transmisión de corriente continua, ya que no se podía garantizar de forma permanente la protección necesaria para una red eléctrica o un circuito de tensión continua estables y seguros.
Sorprendente e imprevisiblemente, sin embargo, de acuerdo con la invención se ha comprobado que el conductor fusible especial según la invención se puede utilizar en un cortacircuitos HH y/o en un cortacircuitos para una aplicación de corriente continua, pudiendo garantizarse la seguridad necesaria, especialmente en caso de sobrecarga y en caso de cortocircuito. Se ha comprobado que en caso de sobrecarga y también en caso de cortocircuito, se puede evitar un deterioro de la caja de cortacircuitos del cortacircuitos, en particular del cortacircuitos HH, en caso dado asociado con una salida de agente extintor y/o con una salida de arco voltaico. En pruebas simuladas a largo plazo se ha comprobado que, incluso con un uso a largo plazo del cortacircuitos que presenta el conductor fusible según la invención para asegurar una aplicación de corriente continua, por ejemplo durante un período de más de cinco años, preferiblemente más de diez años, más preferiblemente más de 15 años, se pueden cumplir las directrices y/o normas de seguridad requeridas, en particular establecidas legalmente. En particular, el cortacircuitos que presenta el conductor fusible según la invención se puede utilizar sin mantenimiento.
Por lo tanto, de acuerdo con la invención se puede proporcionar un cortacircuitos que puede ser utilizado para una aplicación de corriente continua en el nivel de media tensión y/o alta tensión. En particular, el conductor fusible según la invención permite conectar una pluralidad de clientes y/o consumidores y/o generadores (por ejemplo, sistemas EE) a la conexión de corriente continua o al circuito de tensión continua, que están asegurados por al menos un cortacircuitos que presenta el conductor fusible. Si falla un cliente, especialmente en caso de cortocircuito, la red de corriente continua no colapsa. De esta manera, en particular la seguridad del suministro puede seguir garantizada.
Preferiblemente mediante el cortacircuitos que presenta el conductor fusible según la invención puede tener lugar una protección de la red de corriente continua por secciones. Debido al conductor fusible, el cortacircuitos que presenta el conductor fusible está diseñado como cortacircuitos fusible. El cortacircuitos fusible es un dispositivo de protección contra sobreintensidad de corriente que interrumpe el circuito derritiendo el conductor fusible del circuito eléctrico si la intensidad de la corriente supera un cierto valor durante un tiempo suficiente. El tiempo necesario para activar el cortacircuitos es preferiblemente muy corto, en particular en el rango de milisegundos.
En principio, el conductor fusible también se puede utilizar en un cortacircuitos para desconectar corriente alterna (cortacircuitos CA/ cortacircuitos de corriente alterna). En última instancia, sin embargo, este uso no está indicado para la corriente alterna debido a un sobredimensionamiento alcanzado según la invención. En particular, el conductor fusible según la invención no es técnicamente necesario cuando se usa en un cortacircuitos para asegurar la transmisión de corriente alterna.
En relación con su longitud, el conductor fusible ofrece una resistencia relativamente alta en comparación con el resto de la red, en particular la red de distribución de corriente continua, que en el funcionamiento nominal provoca calentamiento y fusión en caso de sobrecarga o cortocircuito.
Mediante la configuración de los cuellos de botella de la sección transversal en combinación con la primera y la segunda capas se puede influir según la invención en el comportamiento del conductor fusible de tal modo que el conductor fusible sea adecuado para asegurar una transmisión de corriente continua, en particular en el rango de alta tensión.
Además, el conductor fusible puede estar diseñado de tal modo que pueda funcionar permanentemente a temperaturas más altas, en comparación con los cortacircuitos de baja tensión.
Los cuellos de botella de sobrecarga pueden influir ventajosamente en el comportamiento del conductor fusible en el área de sobrecarga. De forma especialmente preferida, en última instancia los cuellos de botella de sobrecarga presentan una configuración alargada, en particular mediante troquelados con matrices angulosas, de modo que a través de la longitud del cuello de botella de la sección transversal y la "anchura de puente" (anchura del estrechamiento de la sección transversal) se puede ajustar una respuesta más rápida o más lenta.
La primera capa también se puede aplicar sobre el hilo fusible o sobre la superficie lateral exterior del hilo fusible circunferencialmente solo en algunas áreas, en particular solo sobre la cara superior y/o la cara inferior de un hilo fusible configurado como una tira plana. En este contexto, la primera capa puede formar una primera sección al menos esencialmente elíptica, preferiblemente circular, vista en sección transversal.
Preferiblemente, la segunda capa está formada en la segunda sección de tal modo que rodea circunferencialmente el hilo fusible (al menos en la segunda sección) al menos esencialmente por completo. En este contexto, la segunda capa puede tener una forma al menos esencialmente anular y/o cilíndrica hueca. Preferiblemente, la segunda capa y la segunda sección limitan directamente con el cuello de botella de sobrecarga, de modo que el cuello de botella de sobrecarga, que está configurado como estrechamiento de la sección transversal, está al menos esencialmente conectado directamente con la segunda sección. Sin embargo, la segunda sección preferiblemente no se extiende dentro del área del cuello de botella de sobrecarga que presenta la sección transversal reducida.
En particular, la primera sección puede estar prevista al menos esencialmente en el centro entre las segundas secciones y/o entre los cuellos de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí.
Alternativa o adicionalmente, en una primera forma de realización, de forma especialmente preferible en la primera sección de cada conductor fusible está prevista una única primera capa, cuya disposición es en particular independiente de los estrechamientos de la sección transversal y/o en particular está presente al menos esencialmente en el centro del conductor fusible. En otras formas de realización pueden estar previstas al menos dos primeras capas en cada conductor fusible, pudiendo estar dispuesta la primera sección que presenta la primera capa sobre el hilo fusible independientemente de los estrechamientos de la sección transversal y/o centralmente, visto en la dirección longitudinal del hilo fusible.
Según la invención está previsto que el hilo fusible presente al menos un cuello de botella de cortocircuito configurado como un estrechamiento de la sección transversal entre dos cuellos de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí. En particular, el cuello de botella de cortocircuito permite activar el cortacircuitos que presenta el conductor fusible según la invención en caso de cortocircuito.
Preferiblemente, la anchura mínima y/o la forma del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga son diferentes a la anchura mínima y/o la forma del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito.
Alternativamente, la anchura mínima y/o la forma del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga pueden corresponder al menos esencialmente a la anchura mínima y/o la forma del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito.
Según la invención, la provisión del al menos un lugar de cortocircuito posibilita una reacción rápida del cortacircuitos, en particular en caso de cortocircuito. Dependiendo de la configuración del cuello de botella de cortocircuito se puede establecer un comportamiento de cortocircuito de acción más rápida o menos rápida. El nivel de la corriente de paso en caso de cortocircuito también se puede ajustar de forma determinante mediante la anchura mínima y/o la anchura de cuello de botella del cuello de botella de cortocircuito.
Preferiblemente, según la invención está previsto que la anchura mínima del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga sea mayor que la anchura mínima del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito. Esto permite que el cortacircuitos que presenta el conductor fusible se pueda activar tanto en caso de cortocircuito como en caso de sobrecarga, ya que mediante una configuración diferente de los estrechamientos de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito y el cuello de botella de sobrecarga se puede asegurar un comportamiento de cortacircuitos correspondiente para la desconexión por cortocircuito.
Por último, se entiende que el estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga y/o del cuello de botella de cortocircuito no tiene que tener una anchura constante. Por anchura mínima del estrechamiento de la sección transversal se ha de entender la anchura más pequeña en cada caso.
Durante la creación de la invención se ha comprobado que la relación entre la anchura mínima del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga y la anchura mínima del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito está entre 0,01:1 y 3:1, preferiblemente entre 1,1:1 y 2:1, más preferiblemente entre 1,15 y 1,5:1. Las condiciones anteriormente mencionadas aseguran en particular que la protección contra sobreintensidad de corriente está garantizada, tanto en caso de cortocircuito como en caso de sobrecarga, mediante una desconexión de la corriente, en particular de la corriente continua.
Alternativa o adicionalmente, puede estar previsto que la anchura mínima del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga se encuentre entre 0,3 y 1,5 mm, preferiblemente entre 0,4 y 1 mm, más preferiblemente entre 0,5 y 0,7 mm y en particular al menos esencialmente 0,6 mm.
La anchura mínima del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito puede estar entre 0,25 y 1,3 mm, preferiblemente entre 0,4 y 1 mm, más preferiblemente entre 0,5 y 0,6 mm, en particular al menos esencialmente 0,5 mm. De forma especialmente preferible, la relación entre la anchura mínima del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga y la anchura mínima del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito es de 0,6:0,55, es decir, aproximadamente 1,09:1.
Como se ha mencionado anteriormente, según la invención puede estar previsto que las anchuras mínimas del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito y del cuello de botella de sobrecarga sean al menos esencialmente correspondientes o presenten la misma configuración.
De forma totalmente preferible está previsto que el estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga y/o del cuello de botella de cortocircuito sea homogéneo, en particular a lo largo del cuello de botella. Preferiblemente, el estrechamiento de la sección transversal está formado o producido por una sección troquelada que tiene un borde recto y/o curvo.
En otra forma de realización preferida está previsto que los estrechamientos de la sección transversal de los cuellos de botella de sobrecarga y/o los cuellos de botella de cortocircuito estén configurados al menos esencialmente de forma idéntica.
Preferiblemente, la segunda capa y/o la segunda sección limitan directamente con el cuello de botella de sobrecarga respectivo, al menos esencialmente, en particular estando prevista la segunda capa respectiva en posición directamente adyacente a cada cuello de botella de sobrecarga. En particular, según la invención, “directamente adyacente” también significa que entre la segunda sección y/o la segunda capa y el cuello de botella de sobrecarga está prevista una pequeña distancia, que es en particular menor o igual que la longitud del cuello de botella de sobrecarga respectivo. Una disposición de este tipo permite en particular que se pueda lograr una corriente de corte mínima muy baja.
Además, en otra configuración preferida de la idea de la invención, está previsto que la segunda capa esté unida firmemente, preferiblemente por material, a la superficie lateral exterior del hilo fusible. En última instancia, la segunda capa puede estar pegada a la superficie lateral exterior del hilo fusible, en particular habiendo sido aplicada la segunda capa gota a gota sobre la superficie lateral exterior del hilo fusible. En particular, la segunda capa se adhiere a la superficie lateral exterior del hilo fusible.
En otra forma de realización totalmente preferida está previsto que la segunda capa presente y/o consista en un plástico y/o poli(organo)siloxano (también llamado silicona) como material, preferiblemente como agente de supresión de arcos. Además, la segunda capa puede estar configurada de forma eléctricamente aislante.
En particular, la corriente de corte mínima o la corriente de corte más baja se pueden reducir mediante la combinación de la soldadura de la primera capa con la silicona o el material de la segunda capa. Por consiguiente, de acuerdo con la invención, mediante el uso de la segunda capa que contiene silicona sobre el hilo fusible se puede lograr un aumento significativo de la tensión asignada del cortacircuitos de CC en caso de cortocircuito, asumiendo un producto predeterminado de la corriente continua asegurada por el cortacircuitos de CC y la tensión continua.
Además, mediante el uso de la soldadura en el primer revestimiento, la temperatura de fusión del conductor fusible se puede reducir a valores en los que la silicona en particular está presente en su "forma pura", al menos esencialmente sin deterioros. Si la primera capa no tuviera soldadura, en caso de sobrecarga también habría que alcanzar una temperatura del conductor fusible del orden de magnitud de la temperatura de fusión del material del hilo fusible, por ejemplo en el caso de la plata pura: 961 °C. En este caso existiría el riesgo de que el material de la segunda capa, es decir, la silicona, ya no pueda servir como agente de supresión de arcos o como agente extintor.
Como material, la soldadura de la primera capa puede tener y/o consistir en metal, en particular una aleación metálica. En particular, la aleación metálica contiene cadmio, plomo, estaño, zinc, plata y/o cobre. De forma totalmente preferida está prevista una aleación metálica que contiene estaño y/o plata. La primera capa también puede servir preferiblemente para debilitar los procesos físico-químicos en caso de sobrecarga, en particular para permitir una desconexión; esto también se conoce como efecto M.
A la hora de elegir la primera capa, también se deben tener en cuenta en particular las directivas legales, como por ejemplo la directiva RoHS de la UE, que restringen el uso de sustancias peligrosas en dispositivos electrónicos, especialmente en el caso de materiales como el cadmio y/o el plomo.
Por último, en caso de corrientes de sobrecarga, la mayor cantidad de calor generado por el material de la soldadura, en particular el estaño o la aleación de estaño y plata, se produce en la zona de la segunda sección, en particular en la zona donde está aplicado el estaño. Cuando se supera la temperatura de fusión, el estaño y/o la plata se vuelven líquidos y forman una aleación con el material del hilo fusible. En comparación con la materia o el material del hilo fusible, esta aleación tiene una conductividad eléctrica y térmica más baja y, en particular, un punto de fusión más bajo. Como resultado de la generación de calor cada vez mayor, el conductor fusible o el hilo fusible se funden en el lugar correspondiente por debajo del punto de fusión propiamente dicho y separan la vía de la corriente. Este fenómeno fue descubierto por Metcalf en 1939, por lo que también se conoce y se designa como efecto M. Mediante la aplicación de la primera capa sobre el hilo fusible, un cortacircuitos puede usar el efecto M anteriormente descrito para activar el cortacircuitos.
De forma totalmente preferible, entre dos cuellos de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí están previstos varios cuellos de botella de cortocircuito. En particular, entre dos cuellos de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí están previstos entre 2 y 15, preferiblemente entre 3 y 6, cuellos de botella de cortocircuito.
Alternativa o adicionalmente puede estar previsto que la primera sección que presenta la primera capa, al menos una vez en el conductor fusible, esté dispuesta sobre la superficie lateral exterior del hilo fusible entre dos cuellos de botella de cortocircuito directamente sucesivos entre sí, preferiblemente en el centro entre dos cuellos de botella de cortocircuito directamente sucesivos entre sí y/o en el centro entre dos cuellos de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí.
En otras formas de realización, la primera capa puede estar dispuesta independientemente de los cuellos de botella de cortocircuito y/o de los cuellos de botella de sobrecarga sobre la superficie lateral exterior del hilo fusible.
La gran cantidad de cuellos de botella de cortocircuito garantiza una desconexión segura de la corriente, en particular la corriente continua, cuando se utiliza el conductor fusible en el cortacircuitos.
Preferiblemente, las segundas secciones que presentan y/o forman la segunda capa están dispuestas sobre la superficie lateral exterior del hilo fusible de tal modo que entre dos segundas secciones y/o segundas capas directamente sucesivas entre sí están previstos los dos cuellos de botella de sobrecarga y preferiblemente el cuello de botella de cortocircuito y/o los cuellos de botella de cortocircuito dispuestos entre los cuellos de botella de sobrecarga. Por lo tanto, de forma especialmente preferible resulta una disposición en forma de una segunda capa o una segunda sección - cuello de botella de sobrecarga, dado el caso al menos un cuello de botella de cortocircuito -cuello de botella de sobrecarga - segunda capa o segunda sección.
En otra forma de realización totalmente preferida, el cuello de botella de sobrecarga está formado por escotaduras que presentan un borde al menos sustancialmente rectangular.
Alternativa o adicionalmente, el cuello de botella de cortocircuito también se puede formar por medio de una escotadura que presente un borde al menos sustancialmente rectangular.
En particular, el estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga y/o del cuello de botella de cortocircuito puede estar formado por troquelados que presenten un borde al menos sustancialmente rectangular. En particular, las esquinas del contorno rectangular de las escotaduras pueden estar configuradas al menos esencialmente en forma de arcos circulares o redondeadas. El troquelado de la escotadura puede tener lugar, por ejemplo, por medio de matrices angulosas.
Preferiblemente, el cuello de botella de cortocircuito y/o el estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito están formados por escotaduras que presentan un borde que tiene al menos esencialmente la forma de un segmento de arco circular.
Alternativa o adicionalmente, el estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga también puede presentar dicha forma de segmento de arco circular.
La escotadura en forma de segmento de arco circular también se puede realizar mediante un troquelado, preferiblemente mediante matrices redondas. En particular, el cuello de botella de cortocircuito y/o el cuello de botella de sobrecarga están configurados como cuello de botella de cortocircuito y/o cuello de botella de sobrecarga al menos sustancialmente redondos.
Preferiblemente, para cada estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga y del cuello de botella de cortocircuito están previstas al menos dos escotaduras. Las escotaduras pueden estar dispuestas una frente a la otra, en donde en particular las dos escotaduras por cada estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga y del cuello de botella de cortocircuito presentan al menos sustancialmente la misma configuración y están dispuestas en imagen de espejo entre sí, en donde la escotadura se puede reflejar a lo largo del eje central del hilo fusible.
Por último, los cuellos de botella de sobrecarga configurados como un estrechamiento de la sección transversal y/o los cuellos de botella de cortocircuito configurados como un estrechamiento de la sección transversal pueden estar configurados al menos esencialmente de la misma manera.
Dado que los respectivos estrechamientos de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga y/o del cuello de botella de cortocircuito presentan un intercambio de calor al menos esencialmente idéntico, puede suceder que el conductor fusible se funda en diferentes lugares del cortacircuitos en caso de sobrecarga o cortocircuito, en particular en función de la sobreintensidad de corriente. La sobreintensidad de corriente fluye a través del hilo fusible y hace que éste se caliente.
Por ejemplo, una escotadura en forma de segmento de arco circular en el cuello de botella de cortocircuito con al menos esencialmente la misma anchura de sección transversal y/o la misma longitud de sección transversal puede disipar el calor mejor que un cuello de botella de sobrecarga que presente una escotadura al menos esencialmente rectangular, ya que el cuello de botella de cortocircuito en particular contiene "más material". Sin embargo, en el caso de una corriente de sobrecarga muy alta, la anchura mínima del estrechamiento de la sección transversal es un parámetro extremadamente relevante, en particular más relevante que la forma del estrechamiento de la sección transversal, ya que el estrechamiento de la sección transversal se funde inicialmente en el medio y no homogéneamente.
Se ha de partir de la base de que, en caso de una sobreintensidad de corriente, algunos cuellos de botella de sección transversal se fundirán más rápido que otros. Mediante la combinación de diferentes configuraciones de los cuellos de botella de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga y del cuello de botella de cortocircuito se puede obtener una curva de reacción del cortacircuitos que presenta el conductor fusible según la invención, que tiene en cuenta en particular la curva de reacción o el comportamiento de respuesta de los estrechamientos de la sección transversal individuales y representa una superposición precisamente de esas curvas de reacción individuales.
En el caso de sobreintensidades de corriente muy altas, es decir, en el caso de un cortocircuito, se derriten primero los estrechamientos de la sección transversal con la anchura mínima más pequeña, es decir, en particular los cuellos de botella de cortocircuito. En caso de una sobreintensidad de corriente más baja y un tiempo de desconexión algo "más largo", se "tiene más en cuenta" la forma, en particular la longitud y la geometría especial, de los estrechamientos de la sección transversal. En este contexto está previsto que los estrechamientos de la sección transversal de los cuellos de botella de sobrecarga se fundan en caso de sobrecarga antes que los cuellos de botella de cortocircuito debido a la forma al menos esencialmente rectangular de las escotaduras. Por consiguiente, el conductor fusible puede permitir una desconexión de la corriente continua asegurada por el cortacircuitos, preferiblemente en función del comportamiento respectivo del cortacircuitos.
En otra forma de realización totalmente preferida está previsto que los cuellos de botella de cortocircuito dispuestos entre los cuellos de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí estén espaciados al menos esencialmente de forma regular. Como resultado de ello, la distancia entre dos cuellos de botella de cortocircuito directamente sucesivos entre sí en el área entre dos cuellos de botella de sobrecarga directamente adyacentes entre sí puede ser al menos esencialmente la misma. Esto posibilita una desconexión segura de la corriente de cortocircuito a través del conductor fusible.
Alternativa o adicionalmente, puede estar previsto que la distancia entre dos cuellos de botella de cortocircuito directamente adyacentes entre sí y/o la distancia entre un cuello de botella de cortocircuito y el cuello de botella de sobrecarga directamente adyacente sea al menos esencialmente la misma. Una distancia igual de cuellos de botella de cortocircuito directamente adyacentes entre sí o directamente sucesivos entre sí permite que los cuellos de botella de cortocircuito estén espaciados regularmente entre sí. La distancia igual entre un cuello de botella de cortocircuito y el cuello de botella de sobrecarga directamente adyacente puede ser en cualquier caso también al menos esencialmente la misma si solo se dispone un cuello de botella de cortocircuito entre dos cuellos de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí. En este caso, el cuello de botella de cortocircuito estaría dispuesto al menos esencialmente en el centro entre los cuellos de botella de sobrecarga.
Preferiblemente, la distancia entre un estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito y/o el cuello de botella de sobrecarga y el estrechamiento de la sección transversal directamente adyacente del cuello de botella de cortocircuito y/o del cuello de botella de sobrecarga es al menos sustancialmente la misma. De manera especialmente preferida, los estrechamientos de la sección transversal de los cuellos de botella de sobrecarga y los cuellos de botella de cortocircuito del conductor fusible están espaciados al menos esencialmente de forma regular. Esto permite una producción simplificada de los estrechamientos de la sección transversal mediante el troquelado del hilo fusible, mientras que al mismo tiempo se asegura el comportamiento en caso de sobrecarga y en caso de cortocircuito mediante una desconexión de la corriente, en particular de la corriente continua, por fusión del conductor fusible.
De manera especialmente preferida, está previsto que la distancia entre estrechamientos de la sección transversal directamente adyacentes entre sí del cuello de botella de sobrecarga y/o del cuello de botella de cortocircuito esté entre 1 y 50 mm, preferiblemente entre 5 y 30 mm, más preferiblemente entre 10 y 20 mm y en particular al menos esencialmente entre 16 y 18 mm. Dicha distancia puede ser en particular la distancia entre cuellos de botella de cortocircuito directamente adyacentes entre sí y/o la distancia entre un cuello de botella de sobrecarga y el cuello de botella de cortocircuito directamente adyacente.
Alternativa o adicionalmente, puede estar previsto que la distancia entre cuellos de botella de sobrecarga directamente adyacentes entre sí esté entre 20 y 150 mm, preferiblemente entre 40 y 100 mm, más preferiblemente entre 50 y 80 mm, en particular al menos esencialmente entre 60 y 70 mm.
Además, la longitud del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga puede ser mayor que la longitud del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito. De manera totalmente preferida, la longitud del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga presenta una relación con respecto a la longitud del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito entre 1:0,3 y 1:0,9, preferiblemente entre 1:0,5 y 1:0,85, más preferiblemente entre 1:0,7 y 1:0,8 y en particular al menos esencialmente 1:0,75. Gracias a la mayor longitud del cuello de botella de sobrecarga, se puede garantizar la desconexión en caso de sobrecarga mediante un cambio en el hilo fusible cuando se calienta. La mayor longitud, en particular en combinación con la anchura mínima del cuello de botella de sobrecarga y la forma del cuello de botella de sobrecarga, permite que el caso de sobrecarga esté protegido mediante una fusión del conductor fusible incluso cuando no se produce ningún cortocircuito.
En particular, la longitud de puente prolongada posibilita una respuesta más rápida del conductor fusible en el caso de una sobrecarga.
De forma especialmente preferida, la primera y/o la segunda capas están configuradas como revestimiento. Un revestimiento mediante el material de la primera y/o de la segunda capas permite una aplicación selectiva y para un fin concreto en la primera y/o en la segunda secciones y, por lo tanto, asegura en particular una posible aplicación que rodea el hilo fusible en algunas áreas o circunferencialmente por completo con la primera y/o la segunda capas. La primera y/o la segunda capas se pueden aplicar de forma selectiva en sus respectivas secciones, posibilitándose en particular una producción en línea mediante una aplicación de revestimiento.
Además, la longitud del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga puede estar preferentemente entre 1 y 5 mm, preferiblemente entre 1,5 y 3 mm, siendo en particular la longitud del cuello de botella de sobrecarga al menos esencialmente de 2 mm.
En otra forma de realización particularmente preferida de la idea de la invención, el hilo fusible tiene una forma de sección transversal al menos esencialmente rectangular. Alternativa o adicionalmente puede estar previsto que el hilo de fusión esté configurado como una tira plana, en cuyo caso, en particular, la anchura de la tira o la altura de la tira plana puede ser de 0,04 ± 0,02 mm. El hilo fusible configurado como una banda plana puede presentar las escotaduras del cuello de botella de sobrecarga y/o del cuello de botella de cortocircuito, producidas mediante troquelado, en particular mediante estampación.
En una forma de realización alternativa puede estar previsto que el hilo fusible presente una sección transversal exterior al menos esencialmente circular. En particular, en esta forma de realización, la primera y/o la segunda capas pueden presentar una sección transversal exterior al menos esencialmente circular.
Preferiblemente, como material del hilo fusible está previsto un metal. El material del hilo fusible también puede designarse como material de hilo fusible. El material de hilo fusible contiene preferiblemente plata y/o una aleación de plata.
Alternativa o adicionalmente, como material, el hilo fusible puede presentar y/o consistir en un material eléctricamente conductor, en particular cobre y/o una aleación de cobre.
De manera particularmente preferida se usa plata al menos esencialmente pura. El grado de pureza de la plata puede ser superior al 99%. En particular, el grado de pureza de la plata es superior al 99,9 %, de forma especialmente preferible al menos esencialmente igual al 99,99 %. Una pureza de plata del 99,99% indica la cantidad de plata (Ag) en el material. Por consiguiente, la plata está preferiblemente en forma de plata fina.
Alternativa o adicionalmente, puede estar previsto que el hilo fusible presente y/o consista en cobre y/o una aleación de cobre.
La temperatura de fusión del material del conductor fusible puede ser superior a 900 °C, en particular entre 950 y 970 °C, en particular pudiendo ser la temperatura de fusión del hilo fusible de 961 °C. La densidad del material del hilo fusible puede ser al menos sustancialmente de 10,5 g/cm3.
El uso de plata pura, a diferencia del cobre, que se puede usar como material para el hilo fusible en cortacircuitos de baja tensión, es aconsejable debido a las temperaturas permanentemente más altas que se producen durante el funcionamiento de un cortacircuitos HH. El uso de cobre podría provocar la oxidación de la superficie de un cortacircuitos de alta tensión y, en particular, tener consecuencias fatales durante la desconexión, en particular de la corriente continua.
El conductor fusible para uso en un cortacircuitos HH-CC tiene preferiblemente una longitud de más de 500 mm, preferiblemente una longitud entre 500 mm y 3000 mm, más preferiblemente entre 1000 mm y 2500 mm, en particular al menos esencialmente entre 1500 mm y 2000 mm. El conductor fusible puede estar configurado de tal manera que se pueda enrollar helicoidalmente en un cuerpo de bobinado, de modo que la longitud del cortacircuitos pueda ser menor que la longitud del conductor fusible.
De forma especialmente preferible, en el conductor fusible está prevista una alternancia de cuellos de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí. Preferiblemente, entre dos cuellos de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí están dispuestos el al menos un cuello de botella de cortocircuito y/o los cuellos de botella de cortocircuito. En particular está previsto que los cuellos de botella de sobrecarga estén separados al menos esencialmente de forma regular, es decir, que presenten una distancia al menos esencialmente constante entre sí. Dicha configuración del conductor fusible con la alternancia de los cuellos de botella de sobrecarga puede dar lugar a un comportamiento del cortacircuitos en caso de sobrecarga y en caso de cortocircuito fácilmente predeterminable. La producción de los conductores fusibles que presentan los estrechamientos de la sección transversal también se simplifica mediante la disposición secuencial regular de los estrechamientos de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga y los cuellos de botella de cortocircuito.
En caso de una disposición secuencial de los cuellos de botella de sobrecarga, la primera sección está dispuesta en particular al menos una vez, preferiblemente una sola vez, entre un par de cuellos de botella de sobrecarga.
En caso de una disposición secuencial de los cuellos de botella de sobrecarga en el conductor fusible, preferiblemente está previsto que la secuencia de cuellos de botella de sobrecarga con cuellos de botella de cortocircuito dispuestos entre ellos sea al menos esencialmente regular y/o estructuralmente idéntica.
Preferiblemente, la relación entre la anchura máxima del hilo fusible y la anchura mínima del estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de sobrecarga y/o el estrechamiento de la sección transversal del cuello de botella de cortocircuito está entre 1:0,6 y 1:0,2, preferentemente entre 1:0,5 y 1:0,3, más preferiblemente entre 1:0,4 y 1:0,35. En particular, el hilo fusible puede presentar una anchura máxima superior a 0,6 mm, preferiblemente entre 1 mm y 2 mm, más preferiblemente al menos esencialmente 1,6 mm.
Además, la presente invención se refiere a un cortacircuitos HH-CC para asegurar una transmisión de corriente continua con una caja de cortacircuitos exterior. Según al menos una de las formas de realización anteriormente descritas, en la caja de cortacircuitos está dispuesto al menos un conductor fusible enrollado alrededor de un cuerpo de bobinado en particular eléctricamente aislante.
Naturalmente, también pueden estar dispuestos varios conductores fusibles alrededor del cuerpo de bobinado. El conductor fusible presenta preferiblemente una pluralidad de cuellos de botella de sobrecarga, que pueden estar separados regularmente entre sí.
Naturalmente, las formas de realización preferidas anteriormente mencionadas del conductor fusible según la invención y/o las ventajas descritas en relación con el conductor fusible según la invención también son aplicables de la misma manera para el cortacircuitos según la invención. Con el fin de evitar repeticiones innecesarias, en relación con las realizaciones correspondientes se hace referencia a las explicaciones anteriores.
En una forma de realización preferida de la invención está previsto que la caja de cortacircuitos esté al menos parcialmente abierta en dos caras frontales, estando dispuesta en cada una de las caras frontales de la caja de cortacircuitos al menos una caperuza de contacto configurada para el contacto eléctrico.
Como se ha explicado anteriormente, el bobinado preferido del al menos un conductor fusible permite mantener la longitud del cortacircuitos lo más corta posible, pudiendo estar la longitud del cortacircuitos en particular entre 300 mm y 1000 mm, preferiblemente entre 500 mm y 600 mm.
La longitud requerida del conductor fusible, que no corresponde a la longitud total del cortacircuitos, se utiliza para transmitir la tensión continua, ya que el conductor fusible finalmente está enrollado alrededor del cuerpo de bobinado. En última instancia, la longitud del conductor fusible es mayor o mucho mayor que la longitud del cortacircuitos. Preferiblemente, el cuerpo de bobinado está configurado de tal manera que el conductor fusible está apoyado de forma puntual, en caso dado en varios puntos de apoyo, en particular al menos esencialmente en cada espira. En consecuencia, el cuerpo de bobinado puede presentar salientes y depresiones resultantes entre los salientes. De forma totalmente preferida se utiliza una configuración del cuerpo de bobinado al menos esencialmente en forma de estrella.
Preferiblemente, la tensión continua de la corriente continua transmitida y/o la tensión asignada o el intervalo de tensión asignada del cortacircuitos es superior a 1 kV, preferentemente superior a 1,5 kV, más preferiblemente superior a 5 kV. Alternativa o adicionalmente está previsto que la tensión continua y/o la tensión asignada del cortacircuitos sea inferior a 150 kV, preferiblemente inferior a 100 kV, más preferiblemente inferior a 75 kV, y/o esté entre 1 kV y 100 kV, preferiblemente entre 1,5 kV y 50 kV, más preferiblemente entre 3 kV y 30 kV. Por tensión asignada o intervalo de tensión asignada del cortacircuitos debe entenderse en particular la tensión o el intervalo de tensión con el que se utiliza el cortacircuitos y/o que se ha probado para el cortacircuitos. Fundamentalmente se debe hacer una distinción entre una tensión asignada superior y una tensión asignada inferior, donde la tensión asignada inferior indica la tensión a la que el cortacircuitos aún conmuta, mientras que la tensión asignada superior representa el límite superior para la transmisión de tensión continua. En consecuencia, la tensión asignada o el intervalo de tensión asignada indica el intervalo de tensión admisible del cortacircuitos. En particular, el intervalo de tensión asignada corresponde al intervalo de tensión continua que puede proteger el cortacircuitos.
En otra forma de realización totalmente preferida está previsto que la corriente de corte más pequeña del cortacircuitos sea superior a 3 A, preferiblemente superior a 5 A, más preferiblemente superior a 10 A. Alternativa o adicionalmente está previsto que la corriente de corte más pequeña del cortacircuitos sea inferior a 1 kA, preferiblemente inferior a 500 A, más preferiblemente inferior a 300 A, y/o esté entre 3 A y 700 A, preferiblemente entre 5 A y 500 A, más preferiblemente entre 15 A y 300 A.
Alternativa o adicionalmente, según la invención puede estar previsto que la corriente de corte más pequeña del cortacircuitos sea superior o igual a la intensidad de corriente asignada, en particular superior o igual al doble de la intensidad de corriente asignada, preferiblemente superior al doble y/o inferior a 15 veces la intensidad de corriente asignada, más preferiblemente superior a tres veces y/o inferior a ocho veces la intensidad de corriente asignada. El dimensionamiento relativo anteriormente mencionado de la corriente de corte más pequeña es ventajoso en el sentido de que la corriente de corte más pequeña o mínima depende directamente de la intensidad de corriente asignada del cartucho de cortacircuitos respectivo.
Preferiblemente, capacidad de conmutación asignada es superior a 1 kA, preferiblemente superior a 10 kA, más preferiblemente superior a 20 kA y/o está entre 1 kA y 100 kA, preferiblemente entre 10 kA y 80 kA, más preferiblemente entre 10 kA y 50 kA. La capacidad de conmutación asignada del cortacircuitos debe entenderse en particular como el valor asignado de la mayor corriente de corte. La mayor corriente de corte es la corriente continua máxima que el cortacircuitos todavía puede conmutar. En consecuencia, la capacidad de conmutación asignada del cortacircuitos debe ser mayor que la corriente de cortocircuito máxima en el lugar de uso del cortacircuitos.
Además, de acuerdo con otra forma de realización de la idea de la invención, la corriente continua que es transmitida y asegurada por el cortacircuitos y/o el intervalo de intensidad de corriente asignada son superiores a 5 A, preferiblemente superiores a 10 A, más preferiblemente superiores a 15 A. Alternativa o adicionalmente está previsto que la corriente continua esté entre 3 A y 100 kA, preferiblemente entre 10 A y 75 kA, más preferiblemente entre 15 A y 50 kA. En particular, el intervalo de la intensidad de corriente de la corriente continua que ha de ser transmitida está predeterminado en función de la capacidad de conmutación asignada y la corriente de corte más pequeña del cortacircuitos.
En última instancia se sobreentiende que, dependiendo de la transmisión de corriente continua respectiva, también se pueden proporcionar diferentes cortacircuitos, que pueden estar dimensionados para el uso previsto respectivo. Por lo tanto, el tipo de cortacircuitos se puede seleccionar en particular en función de la corriente continua y/o de la tensión continua que hayan de ser transmitidas.
Además, el producto (multiplicación matemática) de la corriente continua asegurada por el cortacircuitos y la tensión continua es preferiblemente superior a 5 kW, preferentemente superior a 50 kW, más preferiblemente superior a 700 kW. Alternativa o adicionalmente está previsto que el producto de la corriente continua asegurada por el cortacircuitos y la tensión continua sea inferior a 3000 MW, preferiblemente inferior a 2000 MW, más preferiblemente inferior a 1000 MW, y/o está entre 5 kW y 3000 MW, preferiblemente entre 500 kW y 2000 MW, más preferiblemente entre 700 kW y 1000 MW.
En particular, el producto de la corriente continua asegurada por el cortacircuitos y la tensión continua puede corresponder a la potencia del cliente y/o los clientes asegurados por el cortacircuitos (potencia total). En última instancia, el producto anteriormente mencionado corresponde en particular a la potencia que puede ser asegurada por el cortacircuitos.
Según otra forma de realización preferida está previsto que el cortacircuitos tenga al menos dos conductores fusibles, preferiblemente entre 2 y 10 conductores fusibles, más preferiblemente entre 3 y 5 conductores fusibles, que están dispuestos en la caja de cortacircuitos. En particular, los conductores fusibles están conectados eléctricamente entre sí y/o con la caperuza de contacto.
De forma especialmente preferible, la aplicación de corriente continua consiste en una distribución de corriente continua de media tensión y/o una distribución de corriente continua de alta tensión. En consecuencia, el cortacircuitos puede ser utilizado en redes dispuestas en el rango de corriente continua de media tensión y/o en el rango de corriente continua de alta tensión. Por rango de corriente continua de media tensión se ha de entender en particular una tensión continua superior a 1 kV, preferiblemente superior a 2 kV, más preferiblemente superior a 3 kV, y/o inferior a 50 kV, preferiblemente inferior a 40 kV, más preferiblemente inferior a 30 kV. Por rango de corriente continua de alta tensión se ha de entender en particular un intervalo de tensión de más de 60 kV, preferiblemente más de 100 kV, más preferiblemente más de 200 kV.
El cortacircuitos puede estar dispuesto preferiblemente en una red de distribución de corriente continua de media tensión, en particular en un sistema de corriente continua de media tensión. En la red de distribución de corriente continua de media tensión puede estar dispuesto al menos un dispositivo de corriente continua, en particular un dispositivo MVDC (Medium Voltage Direct Current Device, en español: Dispositivo de Corriente Continua de Media Tensión). Un sistema de conversión de energía puede suministrar la corriente continua a la red de transmisión de corriente continua de media tensión.
Alternativa o adicionalmente, de acuerdo con la invención puede estar previsto que la corriente continua provenga de una instalación fotovoltaica y/o de una instalación de superficie fotovoltaica, en particular de un parque solar, y/o de una central eólica y/o de un parque eólico, en particular un parque eólico marino. Alternativa y/o complementariamente, de acuerdo con la invención es posible que la corriente procedente en particular de al menos uno de los sistemas de conversión de energía anteriormente mencionados sea utilizada para alimentar una red de media tensión y/o alta tensión cerrada o encapsulada. En particular, las corrientes continuas procedentes de energías renovables se pueden utilizar para alimentar a consumidores. En particular, la corriente generada en los sistemas anteriormente mencionados es corriente continua, que preferiblemente no tiene que ser convertida en corriente alterna antes de ser vertida a la red.
Preferiblemente, la caja de cortacircuitos del cortacircuitos está configurada en forma de cilindro hueco y/o de tubo. La parte superior e inferior de la caja de cortacircuitos están configuradas en particular abiertas, al menos en algunas áreas.
En la parte frontal, la caja de cortacircuitos puede estar cerrada, preferiblemente de forma fija, mediante la caperuza de contacto. Alternativa o adicionalmente puede estar previsto que la caperuza de contacto esté colocada sobre la parte frontal de la caja de cortacircuitos. En particular, la caperuza de contacto se utiliza para establecer contacto eléctrico, estando el conductor fusible conectado eléctricamente a la caperuza de contacto.
En particular, la caperuza de contacto puede tener un diámetro entre 30 y 100 mm, preferiblemente entre 50 y 90 mm. Preferiblemente está previsto que la caperuza de contacto tenga un diámetro normalizado, preferentemente normalizado según DIN; en particular, la caperuza de contacto puede tener un diámetro de 53 mm /- 5%, 67 mm /-5% u 85 mm /- 5%.
Preferiblemente, al menos una caperuza de contacto cubre al menos una zona parcial de la caja de cortacircuitos, en particular una zona parcial de la superficie lateral en el área frontal. Al cubrir zonas del área frontal de la caja de cortacircuitos se puede garantizar una disposición fija de la caperuza de contacto en la caja de cortacircuitos.
De acuerdo con otra forma de realización preferida, delante de la caperuza de contacto está dispuesta otra caperuza superior, que está colocada sobre la caperuza de contacto y/o cubre al menos parcialmente la caperuza de contacto. En este contexto, la caperuza de contacto interior puede estar configurada como una caperuza auxiliar. Mediante la configuración en dos partes de la caperuza de contacto se puede lograr un contacto eléctrico seguro, que es particularmente ventajoso en el uso a largo plazo. Además, esta forma de realización permite una fijación o disposición especialmente firme de la caperuza de contacto en la caja de cortacircuitos.
En otra forma de realización según la invención está previsto que la caja de cortacircuitos presente y/o consista en un material cerámico. Por material cerámico debe entenderse en particular un gran número de materiales inorgánicos, no metálicos, que se pueden dividir preferiblemente en los tipos consistentes en barro, loza, gres, porcelana y/o masas especiales. Como masas cerámicas especiales están previstas preferiblemente electrocerámicas y/o masas especiales de alta temperatura.
Alternativa o adicionalmente puede estar previsto que la caja de cortacircuitos presente y/o consista en un material de plástico, preferiblemente melamina, y/o de un plástico reforzado con fibra de vidrio.
En la caja de cortacircuitos puede estar previsto un agente extintor, en particular un relleno de arena extintora, preferiblemente arena de cuarzo, y/o aire. En caso de conmutación del cortacircuitos, en particular en caso de cortocircuito, el agente extintor se utiliza para extinguir un arco voltaico y/o para enfriar el conductor fusible en caso dado fundido o los restos del conductor fusible.
El conductor fusible puede estar incorporado al menos parcialmente en el agente extintor o estar rodeado por el agente extintor, de modo que el agente extintor pueda actuar sobre el conductor fusible, en particular cuando se funde el conductor fusible.
En otra forma de realización preferida, la caja de cortacircuitos está encapsulada herméticamente, al menos esencialmente. Por un encapsulado o cierre hermético debe entenderse un cierre estanco al aire y/o al gas del sistema, en particular protegido contra el agua y/o los líquidos.
De acuerdo con otra forma de realización de la invención está previsto que los conductores fusibles estén conectados eléctricamente en paralelo y/o estén enrollados al menos esencialmente de forma helicoidal alrededor del cuerpo de bobinado. La conexión eléctrica en paralelo de los conductores fusibles es ventajosa con una pluralidad de conductores fusibles en caso de cortocircuito o activación del cortacircuitos, ya que para la conmutación es suficiente la activación de un solo conductor fusible. Debido al bobinado helicoidal del conductor fusible, la longitud del conductor fusible necesaria para el cortacircuitos puede encerrarse en la caja de cortacircuitos.
El cuerpo de bobinado puede estar configurado en una sola pieza o a partir de varios elementos. En particular, el cuerpo de bobinado presenta y/o consiste en porcelana dura como material. Además, el cuerpo de bobinado puede estar configurado de tal manera que se formen varias cámaras, en cuyo caso en particular puede estar prevista una estrangulación de la sección transversal en una cámara. Por medio de la estrangulación de la sección transversal, cuando responde el cortacircuitos se puede producir una gran cantidad de arcos parciales en cada conductor fusible, de modo que la cantidad de calor convertida durante el proceso de desconexión se puede distribuir uniformemente en toda la longitud del tubo cortacircuitos.
En otra forma de realización totalmente preferida está previsto que el cortacircuitos presente un dispositivo de activación. El dispositivo de activación puede estar configurado para conmutar un dispositivo dispuesto en el cortacircuitos, en particular un interruptor de transformador y/o un interruptor de carga, preferiblemente con activación libre, y/o puede estar dispuesto en una caperuza de contacto. En particular, el dispositivo de activación tiene un mecanismo de activación de percutor. Cuando se activa el mecanismo de activación de percutor, está previsto que el percutor, que es en particular al menos esencialmente cilíndrico, atraviese la caperuza de contacto, preferiblemente una lámina de cobre fuertemente soldada y/o una capa de ruptura, en particular una capa de etiqueta adhesiva de papel.
El percutor del mecanismo de activación de percutor del dispositivo de activación puede ser activado por un conductor fusible auxiliar. En particular, el percutor se activa en caso de cortocircuito.
Preferiblemente, el percutor tiene asignado un muelle pretensado, que puede estar configurado de tal manera que, cuando se activa el conductor fusible auxiliar, en particular en caso de cortocircuito, el percutor sale por la cara frontal de una de las caperuzas de contacto. En particular, el percutor puede actuar sobre un interruptor de carga, que luego puede desconectar la corriente defectuosa en todos los polos.
De manera especialmente preferida está previsto que el conductor fusible auxiliar se extienda a todo lo largo de la caja de cortacircuitos y/o axialmente a través del centro del cuerpo de bobinado. En consecuencia, el conductor fusible auxiliar no se ha de enrollar alrededor del cuerpo de bobinado.
Además, el conductor fusible auxiliar puede estar conectado en paralelo con el conductor fusible y/o los conductores fusibles, en particular de manera que, cuando se funde un conductor fusible, a través del conductor fusible auxiliar fluye una corriente que conduce a la activación del percutor.
Preferiblemente, el dispositivo de activación puede tener asignado un dispositivo de seguridad configurado de tal manera que, una vez activado el percutor, éste ya no se puede presionar y/o desplazar hacia el interior de la caja de cortacircuitos. En consecuencia, si se activa el percutor, el dispositivo de seguridad impide que el percutor pueda volver a la posición que tenía antes de soltarlo. Por consiguiente, el interruptor de carga que ha de ser dispuesto en el percutor puede ser accionado de forma permanente por el percutor en caso de cortocircuito, en particular mientras la corriente continua deba mantenerse limitada o desconectada.
El cortacircuitos puede tener asignado al menos un dispositivo de visualización. En particular, el dispositivo de visualización está configurado para la visualización óptica de un estado. El dispositivo de visualización también puede estar dispuesto en la caperuza de contacto. Además, el dispositivo de visualización se puede utilizar como alternativa al mecanismo de activación del percutor y mostrar la activación del cortacircuitos mediante una señal óptica y/o acústica. En última instancia, el dispositivo de visualización se utiliza para informar al personal operativo de que el cortacircuitos HH se ha activado.
Según otra forma de realización está previsto que las caperuzas de contacto presenten un revestimiento galvánico y/o un revestimiento de plata. Las caperuzas de contacto pueden presentar y/o consistir en cobre electrolítico y/o aluminio como material. Dichos materiales permiten un buen contacto eléctrico.
Además, la invención se refiere en particular a un sistema con un cliente que puede ser alimentado con corriente continua y con al menos un cortacircuitos que presenta el conductor fusible según la invención y que está configurado según al menos una de las formas de realización anteriormente descritas. La corriente continua se transmite al cliente, pudiendo el cortacircuitos asegurar la corriente continua. En este contexto, como cliente está previsto preferiblemente un consumidor.
Para evitar repeticiones innecesarias, se hace referencia a las explicaciones anteriores con respecto al conductor fusible según la invención y al cortacircuitos según la invención, que también son aplicables del mismo modo al sistema según la invención. En última instancia, es evidente que las ventajas y formas de realización preferidas, que ya se han presentado, del cortacircuitos según la invención y/o del conductor fusible según la invención se pueden trasladar al sistema según la invención.
De acuerdo con una forma de realización muy especialmente preferida está previsto que el cliente, que en particular también puede consistir varios clientes, presente una potencia (total) de más de 5 kW, preferiblemente más de 50 kW, más preferiblemente más de 700 kW y/o una potencia (total) de menos de 3000 MW, preferiblemente menos de 2000 MW, más preferiblemente menos de 1000 MW. Además, alternativa o adicionalmente, la potencia del cliente puede estar entre 50 kW y 3000 MW, preferiblemente entre 50 kW y 2000 MW, más preferiblemente entre 700 kW y 1000 MW. En consecuencia, la red de distribución de corriente continua, que según la invención está asegurada por al menos un cortacircuitos, también puede alimentar clientes con alta potencia.
Además, se entiende que los intervalos y límites de rango anteriormente mencionados contienen intervalos intermedios y valores individuales contenidos en ellos y deben considerarse como divulgados como esenciales para la invención, incluso si estos intervalos intermedios y valores individuales no están indicados concretamente.
Otras características, ventajas y posibles aplicaciones de la presente invención se desprenden de la siguiente descripción de ejemplos de realización con referencia al dibujo, y de propio dibujo. En este contexto, todas las características descritas y/o representadas por medio de imágenes, individualmente o en cualquier combinación, forman el objeto de la presente invención, independientemente de su resumen en las reivindicaciones y su referencia.
Se muestran:
Figura 1 una vista esquemática de un conductor fusible según la invención;
Figura 2 una representación esquemática en perspectiva de un cortacircuitos según la invención;
Figura 3 una representación esquemática en sección transversal de otra forma de realización de un cortacircuitos según la invención;
Figura 4 una representación esquemática en perspectiva de un conductor fusible según la invención enrollado alrededor de un cuerpo de bobinado;
Figura 5 una representación esquemática en sección transversal de otra forma de realización de un cortacircuitos según la invención;
Figura 6a una representación esquemática en perspectiva de otra forma de realización de un conductor fusible según la invención;
Figura 6b una representación esquemática en sección transversal a lo largo de la sección A-A de la Figura 6a;
Figura 6c una representación esquemática en sección transversal a lo largo de la sección B-B de la Figura 6a;
Figura 7 un diagrama esquemático de un uso de un cortacircuitos según la invención para asegurar una transmisión de corriente continua; y
Figura 8 un diagrama esquemático de otra forma de realización de un uso de un cortacircuitos según la invención para asegurar la transmisión de corriente continua.
La Figura 1 muestra un conductor fusible 1. Como puede verse en la Figura 3, el conductor fusible 1 está previsto para un cortacircuitos CC 2, en particular un cortacircuitos 2 de corriente continua de alta tensión y alta potencia (cortacircuitos HH-CC). El cortacircuitos 2 puede estar previsto para asegurar una aplicación de corriente continua, como se muestra esquemáticamente en las Figuras 7 y 8.
La Figura 1 también muestra que el conductor fusible 1 presenta un hilo fusible 3 eléctricamente conductor. El hilo fusible 3 tiene al menos dos cuellos 4 de botella de sobrecarga configurados como estrechamientos de la sección transversal. En una primera sección 5, al menos una vez en el hilo fusible 3, está prevista una primera capa 7 que presenta y/o consiste en soldadura, que rodea la superficie lateral 6 exterior del hilo fusible 3 al menos en algunas zonas, preferiblemente por completo.
La primera capa 7 o la primera sección 5 pueden estar dispuestas al menos una vez sobre la superficie lateral 6 exterior del hilo fusible 3, en particular en la zona central del hilo fusible 3.
La Figura 1 también muestra que, junto a cada uno de los cuellos 4 de botella de sobrecarga, en una segunda sección 8 en cada caso, está prevista una segunda capa 9 que rodea la superficie lateral 6 exterior del hilo fusible 3 circunferencialmente al menos en algunas zonas, preferiblemente por completo.
Los cuellos 4 de botella de sobrecarga están dispuestos uno detrás de otro en la dirección longitudinal L del hilo fusible 3.
En el ejemplo de realización representado en la Figura 1 está previsto que la primera sección 5 esté prevista entre los dos cuellos 4 de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí. La primera capa 7 no tiene que estar dispuesta en el medio entre los dos cuellos 4 de botella de sobrecarga, pero puede estarlo en otras formas de realización.
Además, la Figura 1 muestra que el hilo fusible 3 presenta al menos un cuello 10 de botella de cortocircuito configurado como un estrechamiento de la sección transversal entre dos cuellos 4 de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí. En el ejemplo de realización mostrado, la anchura mínima 11 y la forma del estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga difieren de la anchura mínima 12 y la forma del estrechamiento de la sección transversal del cuello 10 de botella de cortocircuito. En última instancia, las anchuras mínimas 11, 12 de los estrechamientos de la sección transversal indican la anchura más pequeña en el área de un estrechamiento de la sección transversal. El cuello 10 de botella de cortocircuito tiene diferentes anchuras, por ejemplo en el área del estrechamiento de la sección transversal.
El comportamiento de respuesta del conductor fusible 1 en caso de activación se puede ajustar en consecuencia -para la protección contra sobrecarga - correspondientemente a la forma y la anchura mínima 11, 12 del estrechamiento de la sección transversal.
En el ejemplo de realización representado en la Figura 1 está previsto que la anchura mínima 11 del estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga sea mayor que la anchura mínima 12 del estrechamiento de la sección transversal del cuello 10 de botella de cortocircuito. La relación entre la anchura mínima 11 del estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga y la anchura mínima 12 del estrechamiento de la sección transversal del cuello 10 de botella de cortocircuito puede estar entre 1,15:1 y 1,5:1. En otras formas de realización, dicha relación puede estar entre 1,01:1 y 3:1.
Lo que no se muestra es que la forma del estrechamiento de la sección transversal y/o la anchura mínima 11 del cuello 4 de botella de sobrecarga son al menos esencialmente iguales o estructuralmente idénticas a la forma del estrechamiento de la sección transversal y/o la anchura mínima 11 del cuello 10 de botella de cortocircuito.
La Figura 1 muestra que la segunda capa 9 está situada directamente junto al cuello 4 de botella de sobrecarga. Además, la Figura 1 muestra que la segunda capa 9 está unida firmemente, preferiblemente por material y/o pegada, a la superficie lateral 6 exterior del hilo fusible 3 o se adhiere a ésta.
Lo que no se muestra es que la segunda capa 9 presenta y/o consiste en un plástico y/o poli(organo)siloxato como material, preferiblemente como agente extintor de arco. En otras formas de realización, la segunda capa 9 puede consistir al menos esencialmente en silicona. Alternativa o adicionalmente, la segunda capa 9 puede estar configurada de forma eléctricamente aislante.
La Figura 5 muestra que la segunda capa 9 limita al menos en lo esencial directamente con el estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga, pero no sobresale ni entra en el área del estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga.
Tampoco se muestra que la soldadura de la primera capa 7 presenta y/o consiste en una aleación metálica como material. En otras formas de realización, la aleación metálica puede presentar y/o consistir en cadmio, plomo, estaño, zinc, plata y/o cobre. Además puede estar prevista una aleación metálica que presente estaño y/o plata. La primera capa 7 puede estar configurada de forma eléctricamente conductora.
Además, la Figura 1 muestra que entre dos cuellos 4 de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí, vistos en la dirección longitudinal L, están previstos varios cuellos 10 de botella de cortocircuito. En el ejemplo de realización representado, entre dos cuellos 4 de botella de sobrecarga están previstos tres cuellos 10 de botella de cortocircuito. En otras formas de realización, entre dos cuellos 4 de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí están previstos de dos a 15 cuellos 10 de botella de cortocircuito.
Además, la Figura 1 muestra que la primera capa 7 o la primera sección 5 que presenta la primera capa 7 están dispuestas entre dos cuellos 10 de botella de cortocircuito directamente sucesivos entre sí en la superficie lateral 6 exterior del hilo fusible 3. La primera sección 5 puede, aunque no forzosamente, estar prevista al menos esencialmente en el centro entre dos cuellos 10 de botella de cortocircuito.
En la Figura 1 también se muestra que las segundas secciones 8 que presentan la segunda capa 9 están dispuestas en la superficie lateral 6 exterior del hilo fusible 3 de tal manera que entre dos segundas secciones 8 o segundas capas 9 directamente sucesivas entre sí - que se extienden en la dirección longitudinal L - están previstos los dos cuellos 4 de botella de sobrecarga y, en el ejemplo de realización representado, los cuellos 10 de botella de cortocircuito dispuestos entre los cuellos 4 de botella de sobrecarga. En última instancia, las segundas secciones 8 "encierran" o "enmarcan" los dos cuellos 4 de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí y los cuellos 10 de botella de cortocircuito dispuestos entre éstos.
Las Figuras 1 y 6a muestran que el cuello 4 de botella de sobrecarga está formado por escotaduras 13 que presentan un borde al menos sustancialmente rectangular. Las escotaduras 13 se pueden producir mediante troquelado, en particular por medio de matrices rectangulares.
Además, en la Figura 1 se muestra que la esquina o la zona de la esquina de la escotadura 13 están redondeadas. Mediante las escotaduras 13 que presentan un borde al menos sustancialmente rectangular se puede formar un estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga, que tiene una forma de sección transversal al menos sustancialmente rectangular.
La representación detallada del cuello 10 de botella de cortocircuito en la Figura 1 muestra claramente que el cuello 10 de botella de cortocircuito está formado por escotaduras 14 que presentan un borde que tiene al menos esencialmente la forma de un segmento de arco circular. Las escotaduras 14 se pueden realizar mediante troquelado. En particular, el estrechamiento de la sección transversal del cuello 10 de botella de cortocircuito y/o del cuello 4 de botella de sobrecarga está configurado esencialmente con simetría especular, en particular con respecto al eje central del hilo fusible 3.
La Figura 6a muestra que el estrechamiento de la sección transversal del cuello 10 de botella de cortocircuito presenta un contorno que tiene al menos esencialmente la forma de un segmento de arco circular, en una vista desde arriba del hilo fusible 3. El contorno del estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga puede ser recto, estando previstas esquinas redondeadas o curvas en particular en las zonas de esquina del estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga.
Los cuellos 10 de botella de cortocircuito representados en la Figura 1 están espaciados de forma al menos esencialmente regular entre los cuellos 4 de botella de sobrecarga, vistos en la dirección longitudinal L. En particular, los cuellos 10 de botella de cortocircuito están al menos esencialmente a la misma distancia 15 entre sí. En otras formas de realización, la distancia 15 puede estar entre 5 y 30 mm, en particular entre 10 y 20 mm.
La Figura 1 también muestra que la distancia 16 entre un cuello 10 de botella de cortocircuito y el cuello 4 de botella de sobrecarga directamente adyacente es al menos esencialmente la misma. La distancia 16 resulta siempre entre el estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga y el siguiente estrechamiento de la sección transversal, es decir, el estrechamiento de la sección transversal del cuello 10 de botella de cortocircuito. Esta distancia 16 presenta en particular la misma configuración. En otras formas de realización, la distancia 16 puede corresponder a la distancia 15.
Además, la distancia 17 entre un estrechamiento de la sección transversal del cuello 10 de botella de cortocircuito y/o del cuello 4 de botella de sobrecarga y el estrechamiento de la sección transversal directamente adyacente del cuello 10 de botella de cortocircuito y/o del cuello 4 de botella de sobrecarga puede ser al menos sustancialmente la misma. La distancia 17 puede estar configurada como distancia 15 y como distancia 16.
La distancia 17, independientemente del cuello 10 de botella de cortocircuito, en concreto en formas de realización en las que no está previsto ningún cuello de botella de cortocircuito, y/o independiente de la pluralidad de cuellos 10 de botella de cortocircuito, en concreto en formas de realización en las que solo está previsto un cuello 10 de botella de cortocircuito entre dos cuellos de botella 4 de sobrecarga directamente adyacentes, puede presentar al menos esencialmente la misma configuración. La distancia 17 indica en última instancia la distancia entre dos estrechamientos de la sección transversal directamente adyacentes entre sí, vistos en la dirección longitudinal L del hilo fusible 3, en donde el estrechamiento de la sección transversal puede estar formado tanto por un cuello 10 de botella de cortocircuito como por un cuello 4 de botella de sobrecarga. En última instancia, los estrechamientos de la sección transversal del hilo fusible 3 están distanciados entre sí en particular de forma regular.
La distancia entre dos cuellos 4 de botella de sobrecarga directamente adyacentes entre sí puede estar entre 50 y 80 mm, en particular entre 60 y 70 mm.
En el ejemplo de realización representado en la Figura 1 está previsto que la longitud 18 del estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga sea mayor que la longitud 19 del estrechamiento de la sección transversal del cuello 10 de botella de cortocircuito. En última instancia, el estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga puede presentar una configuración esencialmente alargada. La longitud 18 del estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga puede estar entre 1 y 3 mm y en particular puede ser de 2 mm ± 0,5 mm. La longitud 19 del estrechamiento de la sección transversal del cuello 10 de botella de cortocircuito puede ser de 1,5 ± 0,5 mm.
En otras formas de realización, la primera y/o la segunda capas 7, 9 pueden estar configuradas como un revestimiento.
La Figura 1 muestra que la primera capa 7 en la primera sección 5 está aplicada a la parte superior del hilo fusible al menos esencialmente en una forma circular, vista en sección transversal.
La segunda capa 9 se puede aplicar al menos esencialmente en forma de anillo, envolviendo o rodeando el hilo fusible 3, sobre la superficie lateral 6 exterior del hilo fusible 3.
Las Figuras 6b y 6c muestran las secciones transversales de otra forma de realización del conductor fusible 1, en donde la primera capa 7 y la segunda capa 9 han sido aplicadas en sus secciones 5 y 8 respectivas de modo que envuelven o rodean por completo la superficie lateral 6 exterior del hilo fusible 3.
La Figura 6a muestra que el hilo fusible 3 tiene una forma de sección transversal al menos esencialmente rectangular. En el ejemplo de realización representado, el hilo fusible 3 está configurado como una tira plana, que puede presentar una pluralidad de estrechamientos de la sección transversal. En este contexto, en la configuración como una tira plana, el hilo fusible 3 puede presentar un espesor de tira o una altura de 0,04 ± 0,01 mm. La anchura máxima 10 del hilo fusible 3 puede ser de 1,5 ± 0,5 mm.
En la Figura 6a se muestra en perspectiva cómo las escotaduras 13, 14 forman los estrechamientos de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga y del cuello 10 de botella de cortocircuito.
En otras realizaciones, puede estar previsto alternativamente que el hilo fusible 3, la primera y/o la segunda capas 7, 9 tengan una sección transversal exterior al menos esencialmente circular.
Lo que no se muestra es que el hilo fusible 3 tiene metal como material. Como metal puede estar prevista al menos plata esencialmente pura. En concreto, la plata tiene un grado de pureza del 99,99%. Dicho grado de pureza indica el contenido de Ag (plata) en el material metálico. Esto también se conoce como plata fina.
En otra forma de realización puede estar previsto que el hilo fusible 3 presente y/o consista en cobre y/o una aleación de cobre como material.
Las Figuras 3 y 4 muestran esquemáticamente que el conductor fusible 1 presenta una alternancia de cuellos 4 de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí. En particular está prevista una sucesión secuencial de los cuellos 4 de botella de sobrecarga y en particular de los cuellos 10 de botella de cortocircuito dispuestos entre los cuellos 4 de botella de sobrecarga. En la alternancia de los cuellos 4 de botella de sobrecarga está prevista en particular una configuración al menos esencialmente idéntica estructuralmente de dos cuellos 4 de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí y en particular de los cuellos 10 de botella de cortocircuito previstos entre los cuellos 4 de botella de sobrecarga. En el ejemplo de realización representado en la Figura 3, los cuellos 4 de botella de sobrecarga están espaciados al menos esencialmente de forma regular y presentan entre sí al menos esencialmente la misma distancia. Por lo tanto, el "patrón" representado en la Figura 1 de los estrechamientos de la sección transversal situados entre dos segundas secciones 8 y la forma respectiva correspondiente de los estrechamientos de la sección transversal está previsto de modo que se repite a lo largo de la dirección longitudinal L del hilo fusible 3.
En particular, la primera sección 5 no se repite, de modo que el conductor fusible 1 en su conjunto solo presenta al menos una primera capa 7; en particular independientemente del número de cuellos 4 de botella de sobrecarga. Sin embargo, la segunda capa 9 está prevista en particular junto a cada cuello 4 de botella de sobrecarga.
En el ejemplo de realización representado en la Figura 1 está previsto que la relación entre la anchura máxima 20 del hilo fusible 3 y la anchura mínima 11, 12 del estrechamiento de la sección transversal del cuello 4 de botella de sobrecarga y/o del estrechamiento de la sección transversal del cuello 10 de botella de cortocircuito esté entre 1:0,4 y 1:0,35. En otras formas de realización, dicha relación puede estar entre 1:0,6 y 1:0,2 y puede tener cualquier valor dentro del intervalo especificado.
La Figura 2 muestra un cortacircuitos 2 para asegurar una aplicación de corriente continua. En particular está previsto un cortacircuitos HH-CC 2. El cortacircuitos 2 presenta una caja 21 de cortacircuitos exterior, estando dispuesto en la caja 21 de cortacircuitos al menos un conductor fusible 1 enrollado alrededor de un cuerpo 22 de bobinado, en particular eléctricamente aislante, según al menos una de las formas de realización anteriormente descritas.
Lo que no se muestra es que también se pueden enrollar múltiples conductores fusibles 1 alrededor del cuerpo 22 de bobinado. El conductor fusible 1 tiene una pluralidad de estrechamientos de la sección transversal, en donde la configuración de los estrechamientos de la sección transversal de los cuellos 10 de botella de cortocircuito y de los cuellos 4 de botella de sobrecarga, en combinación con la primera y segunda capas 7, 9, posibilita por vez primera el uso el cortacircuitos 2 como un cortacircuitos HH-CC 2.
La Figura 2 también muestra que en la cara frontal de la caja 21 de cortacircuitos está dispuesta al menos una caperuza 24 de contacto configurada para el contacto eléctrico.
Las Figuras 7 y 8 muestran que el cortacircuitos 2 se puede usar para asegurar una transmisión de corriente continua, estando dispuesto el cortacircuitos 2 entre una fuente 27 de corriente continua y un cliente 29 en la Figura 7. La corriente continua transmitida al cliente 29 fluye a través del cortacircuitos 2.
Lo que no se muestra es que la caja 21 de cortacircuitos presenta una configuración esencialmente abierta en las dos caras frontales 23.
Las Figuras 3 y 5 muestran que el cuerpo 22 de bobinado tiene al menos esencialmente forma de estrella. La configuración del cuerpo 22 de bobinado en forma de estrella también es claramente visible en la Figura 5. El cuerpo 22 de bobinado tiene, visto en sección transversal, salientes 25 o puentes, estando previstas escotaduras o depresiones 26 entre los salientes 25 o puentes. Los salientes 25 están configurados de tal manera que pueden ser utilizados para el apoyo al menos esencialmente puntual del conductor fusible 1. Entre los salientes 25, el conductor fusible 1 no se apoya sobre la superficie del cuerpo 22 de bobinado.
En los ejemplos de realización representados en las Figuras 7 y 8, la tensión continua de la corriente continua es superior a 1 kV e inferior a 100 kV. En otras formas de realización, la tensión continua puede estar entre 1,5 kV y 50 kV o entre 3 kV y 30 kV. En otras formas de realización, la tensión asignada o el intervalo de tensión asignada del cortacircuitos 2 es superior a 1 kV y/o inferior a 100 kV y/o está entre 1 kV y 100 kV, preferiblemente entre 1,5 kV y 50 kV.
Además, en el caso del cortacircuitos 2 utilizado en una red de corriente continua en las Figuras 7 y 8, está previsto que la corriente de corte más pequeña del cortacircuitos 2 sea de 50 A ± 20 A. En otras formas de realización, la corriente de corte más pequeña del cortacircuitos 2 puede ser superior a 3 A y/o inferior a 500 A y/o estar entre 3 A y 700 A, preferiblemente entre 5 A y 500 A.
En otras formas de realización, la corriente de corte más pequeña del cortacircuitos 2 puede corresponder a 1,5 - 10 veces la intensidad de corriente asignada, en particular la corriente de corte mínima o más pequeña depende directamente de la intensidad de corriente asignada del cartucho de cortacircuitos respectivo.
En el ejemplo de realización representado en las Figuras 7 y 8, la capacidad de conmutación asignada o la corriente de corte máxima del cortacircuitos 2 es superior a 1 kA y/o está entre 20 kA y 50 kA.
La fuente 27 de corriente continua mostrada en las Figuras 7 y 8 proporciona corriente continua con una intensidad de corriente de más de 5 A. En particular, la intensidad de corriente de la corriente continua y/o el intervalo de intensidad de corriente asignada está entre 10 A y 75 kA.
El producto de la corriente continua asegurada por el cortacircuitos 2 y la tensión continua puede variar en función de la corriente continua transmitida y de la tensión continua. En la realización representada en las Figuras 7 y 8, dicho producto es de 1000 kW ± 50 kW. En otras formas de realización, el producto (multiplicación matemática) de la corriente continua asegurada por el cortacircuitos 2 y de la tensión continua puede estar entre 5 kW y 3000 MW, en particular entre 700 kW y 1000 MW.
Lo que no se muestra es que en la caja 3 de cortacircuitos está dispuesta una pluralidad de conductores fusibles 1. En otras formas de realización puede estar previsto que se utilicen entre 2 y 10 conductores fusibles 1.
Lo que no se muestra es que la aplicación de corriente continua es una aplicación de corriente continua de media tensión y/o una aplicación de corriente continua de alta tensión. La aplicación de corriente continua de media tensión tiene una tensión continua de hasta 30 kV. Una aplicación de corriente continua de alta tensión tiene una tensión continua de más de 50 kV.
El cortacircuitos 2 también puede estar dispuesto en una red de corriente continua de media tensión, en particular en un sistema de corriente continua de media tensión con al menos un dispositivo MVDC.
Tampoco se muestra que la fuente 27 de corriente continua es una instalación fotovoltaica y/o una instalación de superficie fotovoltaica (es decir, un parque solar) y/o una central eólica y/o un parque eólico, en particular un parque eólico marino. En particular, los sistemas de conversión de energía anteriormente mencionados proporcionan corriente continua a la red de corriente continua. La corriente generada por los sistemas de conversión de energía anteriormente mencionados puede transmitirse al cliente 29 de forma asegurada por al menos un cortacircuitos 2.
Además, en las Figuras 7 y 8 se muestra un sistema 28 con un cliente 29 que puede ser alimentado con corriente continua. En particular, el cliente 29 es un consumidor o una pluralidad de consumidores. Además, el sistema 28 tiene un cortacircuitos 2 que está configurado para asegurar la corriente continua transmitida al cliente 29. Lo que no se muestra es que la potencia del cliente 29 es superior a 5 KW e inferior a 2000 MW. En particular, el cortacircuitos 2 se usa en una red de corriente continua.
La Figura 2 muestra que la caja 21 de cortacircuitos tiene la forma de cilindro hueco o tubo. La caja 21 de cortacircuitos está cerrada frontalmente con las caperuzas 24 de contacto, pudiendo estar colocada la caperuza 24 de contacto sobre la caja 21 de cortacircuitos.
La Figura 2 muestra que la caperuza 24 de contacto cubre al menos un área parcial de la superficie lateral en la zona frontal de la caja 21 de cortacircuitos.
Lo que no se muestra es que la caperuza 24 de contacto tiene asignada una caperuza superior adicional, que está colocada delante de la caperuza 24 de contacto y cubre al menos parcialmente la caperuza 24 de contacto. En este caso, la caperuza 24 de contacto representa la denominada caperuza auxiliar interior.
La caja 21 de cortacircuitos representada en la Figura 2 tiene un material cerámico. En otras formas de realización, la caja 21 de cortacircuitos puede consistir en un material cerámico. Alternativa o adicionalmente, la caja 21 de cortacircuitos puede tener como material un plástico, en particular un plástico reforzado con fibra de vidrio.
Lo que no se muestra es que en la caja 21 de cortacircuitos está previsto un agente extintor. Como agente extintor se puede utilizar un relleno de arena de extinción, preferiblemente arena de cuarzo, y/o aire.
La Figura 4 muestra que el conductor fusible 1 está conectado eléctricamente con la caperuza 24 de contacto. Lo que no se muestra es que el conductor fusible 1 está incorporado en el agente extintor o rodeado por el agente extintor al menos parcialmente, en particular por completo. El conductor fusible 1 presenta en particular un agente extintor de arco debido a la formación de la segunda capa 9 o debido al material de la segunda capa 9.
Además, tampoco se muestra que la caja 21 de cortacircuitos está encapsulada herméticamente, al menos en lo esencial.
Como material para el cuerpo 22 de bobinado puede estar prevista porcelana dura.
En otras formas de realización, el cuerpo 22 de bobinado puede estar configurado de tal manera que se forman varias cámaras, en particular estando prevista una estrangulación de la sección transversal en una cámara.
Tampoco se muestra que la caperuza 24 de contacto presenta un revestimiento galvánico y/o un revestimiento de plata y/o, como material, presenta y/o consiste en cobre electrolítico y/o aluminio.
Lista de símbolos referencia:
1 Conductor fusible
2 Cortacircuitos
3 Hilo fusible
4 Cuello de botella de sobrecarga
5 Primera sección
6 Superficie exterior de 3
7 Primera capa
8 Segunda sección
9 Segunda capa
10 Cuello de botella de cortocircuito
11 Anchura mínima de 4
12 Anchura mínima de 10
13 Escotadura de 4
14 Escotadura de 10
15 Distancia entre dos cuellos de botella de cortocircuito
16 Distancia entre cuello de botella de cortocircuito y cuello de botella de sobrecarga
17 Distancia entre estrechamientos de la sección transversal 18 Longitud de 4
19 Longitud de 10
20 Anchura máxima de 3
21 Caja de cortacircuitos exterior
22 Cuerpo de bobinado
23 Cara frontal
24 Caperuza de contacto
25 Saliente de 22
26 Depresión de 22
27 Fuente de corriente continua
28 Sistema
29 Cliente
L Dirección longitudinal

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Uso de un conductor fusible (1) para un cortacircuitos CC (2) y un cortacircuitos (2) de alta tensión y alta potencia (cortacircuitos HH-CC), en donde el conductor fusible (1) tiene un hilo fusible (3) eléctricamente conductor, en donde el hilo fusible (3) presenta al menos dos cuellos (4) de botella de sobrecarga en forma de estrechamiento de la sección transversal, en donde preferiblemente entre los dos cuellos (4) de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí, en al menos una primera sección (5), está prevista una primera capa (7) que presenta y/o consiste en soldadura y rodea circunferencialmente la superficie lateral (6) exterior del hilo fusible (3) al menos en algunas zonas, preferiblemente por completo, caracterizado por que junto a cada uno de los cuellos (4) de botella de sobrecarga, en cada caso en una segunda sección (8), está prevista una segunda capa (9) que rodea circunferencialmente la superficie lateral (6) exterior del hilo fusible (3) al menos en algunas zonas, preferiblemente por completo, y en donde el hilo fusible (3) presenta al menos un cuello (10) de botella de cortocircuito configurado como estrechamiento de la sección transversal entre dos cuellos (4) de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí.
2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado por que la anchura mínima (11) y/o la forma del estrechamiento de la sección transversal del cuello (4) de botella de sobrecarga difieren de la anchura mínima (12) y/o la forma del estrechamiento de la sección transversal del cuello (10) de botella de cortocircuito y/o por que la anchura mínima (11) del estrechamiento de la sección transversal del cuello (4) de botella de sobrecarga es mayor que la anchura mínima (12) del estrechamiento de la sección transversal del cuello (10) de botella de cortocircuito, en particular en donde la relación entre la anchura mínima (11) del estrechamiento de la sección transversal del cuello (4) de botella de sobrecarga y la anchura mínima (12) del estrechamiento de la sección transversal del cuello (10) de botella de cortocircuito está entre 1,01:1 y 3:1, preferiblemente entre 1,1:1 y 2:1, más preferiblemente entre 1,15:1 y 1,5:1.
3. Uso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la segunda capa (9) limita al menos en lo esencial directamente con el cuello (4) de botella de sobrecarga y/o por que la segunda capa (9) está unida firmemente, preferiblemente por material, a la superficie lateral (6) exterior del hilo fusible (3).
4. Uso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que entre dos cuellos (4) de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí están previstos varios cuellos (10) de botella de cortocircuito, en particular en donde entre dos cuellos (4) de botella de sobrecarga están previstos entre 2 y 15, preferiblemente entre 3 y 6, cuellos (10) de botella de cortocircuito y/o en donde la primera sección (5) que comprende la primera capa (7) está dispuesta entre dos cuellos (10) de botella de cortocircuito directamente sucesivos entre sí en la superficie lateral (6) exterior del hilo fusible (3).
5. Uso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que las segundas secciones (8) que comprenden la segunda capa (9) están dispuestas sobre la superficie lateral (6) exterior del hilo fusible (3) de tal manera que entre dos segundas secciones (8) y/o segundas capas (9) directamente sucesivas entre sí están previstos los dos cuellos (4) de botella de sobrecarga y preferiblemente el cuello (10) de botella de cortocircuito y/o los cuellos (10) de botella de cortocircuito dispuestos entre los cuellos (4) de botella de sobrecarga.
6. Uso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el cuello (4) de botella de sobrecarga está formado por escotaduras (13) que presentan un borde al menos sustancialmente rectangular y/o por que el cuello (10) de botella de cortocircuito está formado por escotaduras (14) que presentan un borde al menos sustancialmente en forma de segmento de arco circular.
7. Uso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los cuellos (10) de botella de cortocircuito dispuestos entre los cuellos (4) de botella de sobrecarga están separados al menos sustancialmente de forma regular y/o por que la distancia (15) entre dos cuellos (10) de botella de cortocircuito directamente adyacentes entre sí y/o la distancia (16) entre un cuello (10) de botella de cortocircuito y el cuello (4) de botella de sobrecarga presentan al menos esencialmente la misma configuración, y/o por que la distancia (17) entre un estrechamiento de la sección transversal del cuello (10) de botella de cortocircuito y/o del cuello (4) de botella de sobrecarga y el estrechamiento de la sección transversal directamente adyacente del cuello (10) de botella de cortocircuito y/o del cuello (4) de botella de sobrecarga presenta sustancialmente la misma configuración.
8. Uso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la longitud (18) del estrechamiento de la sección transversal cuello (4) de botella de sobrecarga es mayor que la longitud (19) del estrechamiento de la sección transversal del cuello (10) de botella de cortocircuito.
9. Uso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el conductor fusible (1) presenta una alternancia de cuellos (4) de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí, preferiblemente con cuellos (10) de botella de cortocircuito dispuestos entre dos cuellos (4) de botella de sobrecarga directamente sucesivos entre sí, en particular en donde los cuellos (4) de botella de sobrecarga están al menos sustancialmente espaciados regularmente.
10. Cortacircuitos HH-CC (2) para asegurar una transmisión de corriente continua, con una caja (21) de cortacircuitos exterior, en donde en la caja (21) de cortacircuitos está dispuesto al menos un conductor fusible (1) que está enrollado alrededor de un cuerpo (22) de bobinado, en particular eléctricamente aislante, y que tiene las características constructivas de al menos una de las reivindicaciones precedentes.
11. Cortacircuitos HH-CC según la reivindicación 10, caracterizado por que la caja (21) de cortacircuitos está configurada al menos parcialmente abierta en dos caras frontales (23), estando dispuesta en cada caso al menos una caperuza (24) de contacto en la cara frontal de la caja (21) de cortacircuitos configurada para un contacto eléctrico.
12. Cortacircuitos HH-CC según la reivindicación 10 u 11, caracterizado por que la tensión continua de la corriente continua y/o la tensión asignada del cortacircuitos (2) es superior a 1 kV, preferiblemente superior a 1,5 kV, más preferiblemente superior a 5 kV, y/o inferior a 150 kV, preferiblemente inferior a 100 kV, más preferiblemente inferior a 75 kV, y/o está entre 1 kV y 100 kV, preferiblemente entre 1,5 kV y 50 kV, más preferiblemente entre 3 kV y 30 kV.
13. Cortacircuitos HH-CC según una de las reivindicaciones precedentes 10 a 12, caracterizado por que la corriente continua transmitida y/o el intervalo de intensidad de corriente asignada es superior a 5 A, preferiblemente superior a 10 A, más preferiblemente superior a 15 A, y/o está entre 3 A y 100 kA, preferiblemente entre 10 A y 75 kA, más preferiblemente entre 15 A y 50 kA.
14. Cortacircuitos HH-CC según una de las reivindicaciones precedentes 10 a 13, caracterizado por que el producto de la corriente continua asegurada por el cortacircuitos (2) y la tensión continua es superior a 5 kW, preferiblemente superior a 50 kW, más preferiblemente superior a 700 kW, y/o inferior a 3000 MW, preferiblemente inferior a 2000 MW, más preferiblemente inferior a 1000 MW, y/o está entre 5 kW y 3000 MW, preferiblemente entre 500 kW y 2000 MW, más preferiblemente entre 700 kW y 1000 MW.
15. Sistema (28) con un cliente (29), en particular un consumidor, que puede ser alimentado por corriente continua, con al menos un cortacircuitos (2) según al menos una de las reivindicaciones 10 a 14, en donde la corriente continua transmitida al cliente (29) puede ser asegurada por el cortacircuitos (2), en particular en donde la potencia del cliente (8) es superior a 5 kW, preferiblemente superior a 50 kW, más preferiblemente superior a 700 kW, y/o es inferior a 3000 MW, preferiblemente inferior a 2000 Mw, más preferiblemente inferior a 1000 MW, y/o está entre 50 kW y 3000 MW, preferiblemente entre 50 kW y 2000 MW, más preferiblemente entre 700 kW y 1000 MW.
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