ES2964015T3 - Torre para línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión, equipada con aparamenta y sistema de protección, control y mando asociado - Google Patents
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Abstract
Se describe una torre para una línea eléctrica aérea, particularmente para una línea de transmisión eléctrica de alta tensión. La torre tiene una forma predeterminada que define un volumen interno de la torre y lleva un primer lado de tensión de una primera sección de línea (24) y un segundo lado de tensión de una segunda sección de línea (26). El primer lado de tensión y el segundo lado de tensión comprenden pluralidades respectivas de terminales de tensión primero y segundo, cada uno asociado con una fase respectiva de la línea de transmisión eléctrica aérea de alto voltaje. La torre está dispuesta para soportar, dentro del volumen interno, una unidad de aparamenta (17) conectada a un primer extremo a la primera sección de línea (24) y a un segundo extremo a la segunda sección de línea (26). El cuadro (17) es capaz de modificar la configuración de la red, interrumpiendo y restableciendo la continuidad eléctrica en puntos preestablecidos, interrumpir las corrientes nominales y de fallo, y realizar las operaciones de seguridad, mediante puesta a tierra, de tramos de la línea. La unidad de aparamenta (17) incluye una pluralidad de polos de unidad de aparamenta (17A, 17B, 17C), cada uno asociado con una fase respectiva de la línea aérea de transmisión eléctrica de alto voltaje (1). Cada uno de los polos de la unidad de aparamenta (17A, 17B, 17C) comprende un disyuntor de línea (50) y al menos un seccionador de línea (52). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Torre para línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión, equipada con aparamenta y sistema de protección, control y mando asociado
Campo técnico
La presente invención se refiere en general, al campo de la transmisión aérea de energía eléctrica de alta tensión; en particular, la invención se refiere a una torre para línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión equipada con una unidad de aparamenta y que puede estar equipada con un sistema de protección, control y mando.
Estado de la técnica
Una línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión, obtenida de acuerdo con el estado de la técnica, se extiende desde una primera subestación eléctrica hasta una segunda subestación eléctrica. En CN205025179U se muestra un ejemplo de una torre para líneas aéreas de transmisión eléctrica de alta tensión.
En estas subestaciones eléctricas existen cortacircuitos de línea diseñados para interrumpir al abrirse esta línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión. Estos cortacircuitos podrán abrirse en caso de necesidad de realizar mantenimiento en un tramo, o en toda la línea de transmisión, o cuando se produzca una falla en dicha línea de transmisión. Para monitorear la tensión y la intensidad de la corriente en la línea, en dichos cortacircuitos comúnmente se instalan transformadores de tensión (TV) y transformadores de corriente (TA), que alimentan los dispositivos de medición y protección correspondientes a la mencionada línea de transmisión. En los cortacircuitos también se instalan seccionadores para garantizar el cumplimiento de las distancias eléctricas previstas por las buenas prácticas en caso de desconexión de la línea y/o para proveer seguridad mediante la puesta a tierra. Para la mejor gestión del sistema eléctrico, con relación a la presencia de sobretensiones provocadas por operaciones de la red o caídas de rayos, también se pueden instalar equipos especiales, denominados protecciones contra sobretensiones.
El conjunto de cortacircuitos, seccionadores, transformadores de corriente, transformadores de tensión y protecciones contra sobretensiones presentes en las subestaciones eléctricas en cada extremo de la línea se define como posición o módulo de línea, y por lo general se realiza en el suelo, vinculando los equipos a unos soportes metálicos especiales. Dichos soportes garantizan, mediante la elevación respecto del nivel del suelo, las distancias eléctricas de seguridad entre las partes bajo tensión y el personal y los correspondientes vehículos de transporte y material rodante auxiliar que se utilizan en las subestaciones eléctricas.
En las subestaciones eléctricas, los cortacircuitos y seccionadores de la posición de línea podrán ser accionados de tres formas: manualmente, mediante palancas mecánicas o accionadores colocados en armarios de control a bordo del equipo, localmente, a través de la interfaz del sistema de protección, control y mando ubicada en el edificio de la subestación eléctrica, o de forma remota desde centros de control remoto.
El cortacircuitos y el seccionador de la posición de línea también podrán ser accionados por el sistema de protección, de acuerdo con una lógica preestablecida, habilitada por mandos remotos o por valores anormales de tensión e intensidad de la corriente. Dicho sistema de protección se suele instalar en edificios o cabinas situadas cerca de la posición de línea.
Esta solución es especialmente costosa en términos de ocupación del terreno, tanto más cuanto que cada equipamiento del tramo de la línea es independiente del otro. Además, dichos equipos deben estar protegidos por vallas del acceso de personal no calificado, lo que obliga al operador del sistema eléctrico a adquirir las áreas de instalación.
Una solución para reducir el espacio consiste en utilizar dispositivos multifunción que, utilizando fluidos que son mejores aislantes que el aire, combinan diversas funciones, por ejemplo las de transformador de tensión y de corriente, es decir, combinan en un solo dispositivo (unidad de aparamenta) el cortacircuitos, y los seccionadores de la línea y de barras y los conmutadores de puesta a tierra. Estas soluciones agrupadas permiten reducir la porción de terreno que se asigna a los equipos aunque aún deben ser instaladas en los terrenos del operador de la red de transporte, dentro de un perímetro vallado. Dentro de esta zona separada también es necesario instalar edificios, vinculados al suelo, para albergar el sistema de protección, control y mando, así como los sistemas de telecomunicaciones que dan servicio a la posición de línea.
Además, durante la evolución del sistema eléctrico puede ser necesario conectar a la red eléctrica nuevos usuarios activos, tales como, por ejemplo, centrales eléctricas y plantas de generación a partir de fuentes de energía renovables, o nuevos usuarios pasivos, tales como subestaciones primarias para la distribución de electricidad y las industrias de uso intensivo de energía. La solución preferida del estado de la técnica consiste en instalar una subestación eléctrica en el lugar del nuevo usuario que luego se conecta mediante dos líneas a dos subestaciones distintas de la red de alta tensión. Esta solución, definida como conexión de “entrada/salida” [LiLo], supone una importante ocupación de suelo, tanto para la construcción de la nueva subestación como para la doble conexión a la red de transporte.
Para contener los costes de uso del suelo y de construcción, una solución ampliamente utilizada en el pasado consistía en conectar al nuevo usuario a la línea de transmisión preexistente más cercana de la red de alta tensión, mediante la conexión directa de los nuevos conductores a los antiguos, o mediante la interposición de seccionadores sencillos accionados manualmente.
Sin embargo, dichas configuraciones de líneas con tres o más extremos son particularmente onerosas para el operador de la red en términos de flexibilidad operativa, tiempos de trabajo y rapidez en la extinción de fallas.
Para subsanar estas limitaciones operativas, es práctica habitual la instalación de unidades de aparamenta sobre plataformas elevadas, crucetas o vigas reticulares en voladizo, ancladas también a las torres de dichas líneas. Sin embargo, incluso estas soluciones tienen, entre otros, los siguientes inconvenientes:
- las dimensiones totales de la torre aumentan debido a la necesaria presencia de una mayor cantidad de crucetas o vigas reticulares en voladizo, construidas especialmente para anclar dichas unidades de aparamenta;
- el coste de construcción y operación es elevado, ya que las fuerzas que actúan sobre la torre son mayores debido al posicionamiento de la aparamenta, apartado del centro de gravedad de la torre.
Algunos ejemplos de soluciones conocidas se pueden encontrar en los documentos XP055692863, FR2706674A1, EP0354494A1, CN208127843U y CN203398587U, sin embargo los problemas que se acaban de mencionar siguen sin solución.
Resumen de la invención
Un objeto de la presente invención consiste por lo tanto en proveer una disposición de los componentes eléctricos típicamente presentes en una posición de línea, y del respectivo sistema de protección, control y mando, que permita su instalación en el interior de una torre de la red de transporte, haciendo uso además de un dispositivo multifunción (unidad de aparamenta).
Un objeto adicional de la presente invención consiste en proveer una torre adaptada para alojar, en forma de unidad de aparamenta, los componentes típicamente presentes en una posición de línea, así como el respectivo sistema de protección, control y mando, asegurando dimensiones comparables a las de una torre típica de la red de transporte de alta tensión, donde, con respecto a soluciones del estado de la técnica caracterizadas por la presencia de crucetas o vigas reticulares en voladizo para el anclaje de dichas unidades de aparamenta, se reducen:
- el tamaño y la visibilidad de la torre;
- las prestaciones mecánicas exigidas a la torre;
- los costos de construcción y operación;
- el uso del suelo, ya que se limita únicamente a los cimientos de la torre, que tienen dimensiones comparables a las de las torres tradicionales.
Un objeto adicional de la presente invención consiste en proveer una torre equipada con una unidad de aparamenta y el respectivo sistema de protección, control y mando que se pueda instalar en lugar de una posición de línea existente en tierra o como una posición de línea nueva, conservando el uso del suelo.
Un objeto adicional de la presente invención consiste en proveer una torre equipada con una unidad de aparamenta y el respectivo sistema de protección, control y mando, para instalar en lugar de una torre preexistente de la red de transmisión, con el fin de conectar nuevos usuarios a una línea preexistente de la red eléctrica. Con esta solución se introducen ventajas considerables en términos de flexibilidad operativa y selectividad en la extinción de fallas con respecto a la solución tradicional basada en seccionadores manuales, conservando sustancialmente sin cambios las dimensiones generales con respecto a las torres tradicionales.
Un objeto adicional de la presente invención consiste en proveer una torre equipada con una unidad de aparamenta y el respectivo sistema de protección, control y mando, para instalar en conexiones de usuario rígidas (en forma de T) preexistentes o administradas mediante seccionadores manuales, con el fin de introducir los beneficios de flexibilidad operativa y selectividad en la extinción de fallas típicos de una posición de línea. Esta instalación se podrá realizar agregando una nueva torre a la línea o sustituyendo una torre preexistente, asegurando, en el segundo caso, que no haya variaciones sustanciales del terreno utilizado.
Un objeto adicional de la presente invención consiste en reducir los tiempos de trabajo del operador de la red de transporte y los periodos de tiempo en que una línea de transmisión con ramales permanece cortada, en caso de mantenimiento y/o reparación de cualquier daño a lo largo de dicha línea, para contener el importe de las indemnizaciones y sanciones solicitadas al operador de la red de transporte (tras un corte de energía a los usuarios) y evitar posibles daños a las instalaciones de los usuarios conectadas a la red de alta tensión como resultado de cortes de energía prolongados.
Los objetos y ventajas mencionados anteriormente y otros se logran, de acuerdo con un aspecto de la invención, mediante una torre que tiene las características definidas en la reivindicación 1. Las formas de realización preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes, cuyo contenido debe entenderse como parte integral de la presente descripción.
Breve descripción de las figuras
A continuación se describirán las características funcionales y estructurales de algunas formas de realización preferidas de una torre de la red de transmisión de alta tensión de acuerdo con la invención. Se hace referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:
- En la Figura 1.A se muestra el esquema eléctrico unifilar general de una posición de línea que conecta una línea de alta tensión a una barra colectora de alta tensión de una subestación eléctrica;
- En la Figura 1.B se muestra una línea de conexión eléctrica entre dos subestaciones eléctricas de alta tensión; - En la Figura 1.C se muestra la conexión de un usuario a la línea eléctrica de la Figura 1.B realizando dos nuevos tramos de línea en configuración de conexión de “entrada/salida” [LiLo];
- En la Figura 1.D se muestra la conexión de un usuario a la línea eléctrica de la Figura 1.B mediante la creación de un único tramo de la línea nuevo, formando un ramal en T con seccionadores que pueden funcionar en vacío, aguas arriba y aguas abajo del ramal;
- En la Figura 2 se muestra una torre de acuerdo con la presente invención, equipada con una unidad de aparamenta y el sistema de protección, control y mando relacionado;
- En la Figura 3 se muestra el esquema eléctrico unifilar de un polo de una unidad de aparamenta equipada con un transformador de corriente TA, un transformador de tensión TV y un transformador de potencia inductivo TIP;
- En la Figura 4 se muestra el esquema unifilar de una unidad de aparamenta de una torre equipada con un transformador de corriente TA, un transformador de tensión TV y un transformador de potencia inductivo TIP, así como un devanado de protección adicional realizado en el transformador de potencia inductivo TIP para permitir la comparación. de las tensiones eléctricas aguas arriba y aguas abajo del cortacircuitos, permitiendo controlar el sincronismo durante el cierre del cortacircuitos;
- En la Figura 5.A se muestra un ejemplo de la arquitectura de un sistema de protección, control y mando, optimizado para su instalación en torres;
- En la Figura 5.B se muestra la ampliación de la arquitectura del sistema de protección, control y mando optimizado para su instalación en torres, con equipos de interfaz y transmisión de señales a otros sistemas remotos;
- En la Figura 6 se muestra una forma de realización de una red de datos LAN de fibra óptica distribuida a lo largo de la línea eléctrica para la comunicación entre el sistema de control y mando a distancia y el sistema de protección, control y mando de la torre equipada con una unidad de aparamenta;
- En la Figura 7 se muestra un ejemplo de la interfaz del sistema de control y mando a distancia en el caso de una línea equipada con dos ramales de usuario;
- En la Figura 8 se muestra la ubicación en la torre de las conexiones de derivación eléctrica adecuadas para asegurar la continuidad eléctrica de la línea a la que se conecta la unidad de aparamenta, en caso de ausencia o de interrupción del servicio, o de mal funcionamiento del sistema de protección, control y mando; y
- En las Figuras 9.A, 9.B, 9.C se muestran diferentes configuraciones de la parte superior de la torre que aloja la unidad de aparamenta para asegurar una mejor compatibilidad con el terreno de la solución.
Descripción detallada
Haciendo referencia inicialmente a la Figura 2, se muestra una torre para una línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión.
Esta torre tiene una forma predeterminada dispuesta de manera de definir un volumen interior de dicha torre, y lleva un primer lado de tensión de un primer tramo 24 de la línea y un segundo lado de tensión de un segundo tramo 26 de la línea. El primer lado de tensión y el segundo lado de tensión comprenden unas respectivas pluralidades de primeros y segundos terminales de tensión, cada uno de los cuales está asociado con una fase respectiva de la línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión. La torre está especialmente diseñada para albergar, dentro de dicho volumen interior, una unidad de aparamenta 17 adecuada para permitir la reconfiguración de la red de transporte de alta tensión. La unidad de aparamenta 17 está conectada por un primer extremo con el primer tramo 24 de la línea y por un segundo extremo con el segundo tramo 26 de la línea.
La unidad de aparamenta se instalará directamente en la torre.
Además, la instalación de la aparamenta dentro del volumen de la torre, sin necesidad de instalar crucetas ni vigas en voladizo, asegura la colocación en una posición más baricéntrica para minimizar las exigencias estructurales de la torre, además de garantizar una menor interacción visual y un menor costo de construcción. Por ejemplo, la torre puede ser una torre de celosía y el equipo puede estar cubierto por la celosía de dicha torre.
La unidad de aparamenta 17 se refiere a un sistema compuesto por varios dispositivos de conmutación eléctrica, sumergidos en un fluido aislante y encerrados dentro de carcasas metálicas. La unidad de aparamenta comprende las funciones de cortacircuitos, seccionador y, de ser necesario, de conmutador de puesta a tierra, en un único sistema.
La activación de dichas funciones es motorizada, con posibilidad de activación manual en ausencia de alimentación eléctrica. La activación de la unidad de aparamenta le permite interrumpir las corrientes en vacío, nominal y de cortocircuito de la línea de transmisión en la que se utiliza, para desconectar (aislar eléctricamente) los circuitos conectados aguas arriba y aguas abajo de los contactos, asegurando las holguras de aislamiento, o para establecer continuidad eléctrica entre ellos.
Por lo tanto, la unidad de aparamenta es un sistema capaz de modificar la configuración de la red de transporte de alta tensión, actuando sobre la línea eléctrica en la que está instalada, mediante la interrupción y el restablecimiento de la continuidad eléctrica en puntos preestablecidos de la línea, interrumpiendo las corrientes nominal y de falla, y de tomar medidas de seguridad desconectando y poniendo a tierra partes del sistema.
La unidad de aparamenta está configurada como un sistema compacto y multifuncional de tipo modular en el que se pueden instalar módulos adicionales, como transformadores de protección y de potencia, para realizar todas las funciones típicamente presentes en una posición de una subestación eléctrica.
Como se puede ver en la Figura 2, la unidad de aparamenta 17 incluye una pluralidad de polos 17A, 17B, 17C, de la unidad de aparamenta cada uno de los cuales está asociado a una respectiva fase de la línea aérea 1 de transmisión eléctrica de alta tensión. Cada uno de los polos 17A, 17B, 17C de la unidad de aparamenta comprende un cortacircuitos 50 de línea y por lo menos un seccionador 52 de línea. Dicho seccionador de línea está adaptado para conmutar entre una condición de continuidad de la línea y una condición de desconexión de la misma, con la posibilidad adicional de puesta a tierra.
Los seccionadores 52 de línea de cada uno de los polos 17A, 17B, 17C de la unidad de aparamenta, pueden ser dos, a saber, un primer seccionador 52' de línea aguas arriba del cortacircuitos 50 del polo 17A, 17B, 17C de la respectiva unidad de aparamenta y un segundo seccionador 52” de línea aguas abajo del mismo cortacircuitos 50. Como se muestra en las Figuras 3 y 4, la unidad de aparamenta 17 puede comprender por lo menos un transformador de corriente TA, dispuesto de manera de detectar la corriente eléctrica de una fase de la línea aérea 1 de transmisión eléctrica de alta tensión, tanto en condiciones normales como de falla. Estas detecciones de corriente se proveen para permitir el monitoreo del estado de la línea, la identificación de la condición de falla y la ubicación de la falla.
Como se muestra en las Figuras 3 y 4, la unidad de aparamenta 17 también puede comprender por lo menos un primer transformador de tensión TV, dispuesto de manera de detectar la tensión eléctrica de una fase de la línea aérea 1 de transmisión eléctrica de alta tensión, tanto en condiciones normales como de falla. Estas detecciones de tensión se proveen para permitir el monitoreo del estado de la línea, la identificación de la condición de falla y la ubicación de la falla.
Tal como se ilustra en la Figura 4, la unidad de aparamenta 17 puede comprender por lo menos un segundo transformador de tensión TV asociado a uno de los polos 17A, 17B, 17C de la unidad de aparamenta. Con referencia al cortacircuitos 50 del polo 17A, 17B, 17C de la unidad de aparamenta, el primer transformador de tensión TV se instalará en un extremo del polo 17A, 17B, 17C de la unidad de aparamenta al que esté asociado, y el segundo transformador de tensión TV se instalará en el extremo opuesto del polo 17A, 17B, 17C de la unidad de aparamenta al que esté asociado el primer transformador TV.
El segundo transformador de tensión TV se provee para permitir una comprobación del sincronismo eléctrico entre el tramo de línea aguas arriba y el tramo de línea aguas abajo de la unidad de aparamenta, preliminarmente a la correcta operación de cierre del cortacircuitos 50 de cada polo 17A, 17B, 17C de la unidad de aparamenta.
Para proteger a la unidad de aparamenta de pulsos de sobretensión debidos a rayos o al funcionamiento de aparatos eléctricos, en la torre también se pueden instalar protecciones contra sobretensiones debidas a rayos, delante y detrás del cuadro, por ejemplo en posición horizontal.
Si la unidad de aparamenta 17 se instalara en el suelo, cerca de una torre o en una subestación eléctrica, supondría una ocupación considerable de terreno y requeriría protección y aislamiento del acceso de personal no autorizado, siendo posible su instalación sólo en terrenos propiedad de la empresa que opera la línea de transmisión.
Al instalar la unidad de aparamenta directamente en una torre, se reduce el uso de espacio y del suelo. De hecho, el terreno ocupado se limita únicamente al que ocupan los cimientos de la torre adaptada para alojar la unidad de aparamenta, lo que es comparable al terreno ocupado típicamente por una torre realizada de acuerdo con el estado de la técnica.
Al instalar la unidad de aparamenta directamente sobre una torre, en una posición elevada del suelo, no es necesario introducir vallas, ya que la unidad de aparamenta se vuelve inaccesible por su posición elevada y por los dispositivos disuasorios de escalada del poste. Por lo tanto, la instalación también se podrá realizar en terrenos que no sean propiedad del operador de la línea eléctrica, cedidos al mismo mediante contrato de servidumbre, como es habitual en las torres de las redes de alta tensión que forman parte del estado de la técnica.
Al instalar la unidad de aparamenta directamente sobre una torre, también será posible agilizar el proceso de autorización para la construcción y ejecución de la obra.
Esta torre, equipada con una unidad de aparamenta, se puede utilizar en una línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión, que se extiende desde una primera subestación eléctrica 3 hasta una segunda subestación eléctrica 5, ya sea como reemplazo de una posición de línea dentro de las estaciones eléctricas 3, 5 o como posición de línea terminal de un nuevo ramal realizado a lo largo de la línea. En este último caso, la torre equipada con una unidad de aparamenta puede estar situada en la subestación eléctrica de un usuario activo o pasivo o en una tercera subestación eléctrica del operador de la red o en una estación primaria 8 que se va a conectar a la línea eléctrica. Esta torre se puede usar en una línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión, que se extiende desde una primera subestación eléctrica 3 hasta una segunda subestación eléctrica 5, y que tiene ramales en T rígidos a lo largo de su recorrido; en este contexto, la torre equipada con una unidad de aparamenta podrá sustituir una torre existente de la línea para incrementar su flexibilidad operativa y su selectividad en la identificación de fallas.
Esta torre podrá ser utilizada en una línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión, que se extiende desde una primera subestación eléctrica 3 hasta una segunda subestación eléctrica 5, y que a lo largo de su recorrido presenta ramales reconfigurables mediante seccionadores manuales; en este contexto, la torre equipada con una unidad de aparamenta podrá ser sustituida por cada una de las torres equipadas con dichos seccionadores manuales para aumentar la flexibilidad operativa de la red troncal eléctrica y permitir la identificación y extinción selectiva y automática de fallas.
Esta torre se puede instalar en diversas configuraciones. Haciendo referencia a la Figura 9.A, esta torre se podrá instalar separando adicionalmente los puntos de tensión de los conductores de la línea eléctrica para aumentar, debido a la mayor distancia entre las fases eléctricas, la resiliencia incluso en condiciones climáticas, eólicas y ambientales desfavorables. Esta configuración se puede obtener tensando las fases dispuestas exteriormente al extremo 31 de las crucetas de la torre. Con referencia a la Figura 9.B, esta torre se podrá instalar cerrando los conductores de las fases dispuestas exteriormente de por lo menos uno de los dos tramos 24, 26 de la línea eléctrica, en el cuerpo 32 de la torre, con el fin de contener los campos magnéticos generados por la línea de transmisión debido a una reducción de la distancia relativa entre las fases. En esta configuración, también es posible garantizar la máxima resiliencia, desviando los cables de tierra del plano vertical en el que se encuentran las fases dispuestas externamente, por medio de estructuras de acoplamiento en la torre, que permiten la reubicación de las cúpulas de los cables de tierra 31A, 32A como se desprende de la comparación entre en la Figura 9.A y las Figuras 9.B y 9.C.
Con referencia a la Figura 9.C, en el caso de que ambos tramos 24, 26 de la línea eléctrica estén tensados a la torre, esta torre también se podrá instalar sin crucetas laterales, con el fin de asegurar la menor interacción visual con el contexto territorial. Con referencia a las Figuras 9.A, 9.B y 9.C, esta torre permite que los conductores pasen de una configuración a otra incluso después de su construcción, dada la presencia de las estructuras de acoplamiento adecuadas. Estas estructuras de acoplamiento son adecuadas para anclar el terminal de tensión de las fases dispuestas exteriormente de por lo menos uno de los dos tramos 24, 26 de la línea eléctrica al cuerpo 32 de la torre o al extremo 31 de las crucetas de dicha torre, y por lo menos un cable de tierra de acuerdo con diferentes configuraciones 31A, 32A, dependiendo de la disposición espacial de las fases externas mencionadas anteriormente de las dos secciones 24, 26 de la línea eléctrica.
En vista de lo anterior, está claro que pueden existir, por ejemplo, las tres posibilidades siguientes:
1) ambas fases dispuestas exteriormente de los dos tramos 24, 26 de la línea eléctrica se anclan al cuerpo 32 de la torre;
2) ambas fases dispuestas externamente de uno de los dos tramos 24, 26 de la línea eléctrica se anclan al cuerpo 32 de la torre y la sección restante de la línea eléctrica 26, 24 se ancla al extremo 31 de las crucetas;
3) ambas fases dispuestas exteriormente de los dos tramos 24, 26 de la línea eléctrica se anclan al extremo 31 de las crucetas.
Además, las crucetas pueden tener un único extremo, por ejemplo en el caso de crucetas de forma triangular de acuerdo con la vista en planta, a la cual se pueden tensar ambos tramos 24, 26 de la línea eléctrica, o dos puntas, por ejemplo en el caso de crucetas rectangulares de acuerdo con la vista en planta, a las que se pueden tensar respectivamente los tramos 24, 26 de la línea eléctrica.
La unidad de aparamenta se puede controlar localmente mediante palancas mecánicas o mediante un accionamiento motorizado.
En un aspecto adicional, la torre puede incluir, dentro del volumen definido por la estructura mecánica de la torre, un sistema de protección, control y mando de la unidad de aparamenta 17 para la operación de los tramos de la línea de transmisión. La operación de los tramos que forman la línea de transmisión supone la apertura/cierre, desconexión y puesta a tierra del sistema. Estas acciones pueden provocar la interrupción de la corriente sin carga, nominal o de falla de la línea (normalmente, por ejemplo, después de una falla de fase a tierra).
El sistema de protección, control y mando puede estar equipado con protecciones de línea, es decir, dispositivos para procesar las mediciones de tensión e intensidad de la corriente procedentes de los transformadores de corriente TA y de los transformadores de tensión TV, instalados en la unidad de aparamenta, cumpliendo también funciones de protección. Estos dispositivos se utilizan para identificar valores anómalos en la detección de corrientes y tensiones de la línea, interpretarlos con el fin de identificar fallas y localizar la condición de falla, y generar alarmas y/o comandos de apertura de las unidades de aparamenta y del cortacircuitos enfrentados, adaptados para extinguir selectivamente estas fallas y malos funcionamientos.
En un aspecto adicional, el sistema de protección, control y mando puede intercambiar señales de protección y/o control y mando, a través de una fibra óptica instalada en un cable de tierra de la línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión o en cables ópticos especiales. Estas señales se intercambian con otras torres equipadas con unidades de aparamenta y respectivos sistemas de protección, control y mando, ubicadas a lo largo de la línea de transmisión eléctrica de alta tensión, o con las subestaciones eléctricas 3, 5, 8 pertenecientes a los extremos de la misma. Esta transmisión/recepción de señales permite una gestión coordinada de dichas unidades de aparamenta y de los cortacircuitos de las subestaciones eléctricas 3, 5, 8 enfrentadas, también de forma automática, de acuerdo con lógicas preestablecidas. La gestión coordinada se refiere al funcionamiento simultáneo de dos o más unidades de aparamenta o de dichas unidades de aparamenta y de los cortacircuitos de las subestaciones eléctricas enfrentadas (3, 5, 8), de acuerdo con lógicas preestablecidas con fines operativos o de protección de la red.
De acuerdo con una de las aplicaciones, el estado operativo de la unidad de aparamenta 17 también se puede controlar y gestionar de manera remota mediante un sistema de control y mando a distancia. Este control y mando a distancia se podrá realizar mediante comunicación por fibra óptica. Dicha fibra óptica forma una red LAN de transmisión de datos distribuida a lo largo de la línea sobre la que están instaladas dichas torres equipadas con unidades de aparamenta.
En el caso de unidades de aparamenta instaladas a lo largo de una línea eléctrica, el sistema de control y mando a distancia podrá estar dispuesto en por lo menos una de las subestaciones eléctricas situadas en los extremos de la línea eléctrica a la que pertenece la torre objeto de la invención. El sistema de control y mando a distancia también se puede reubicar en centros de control y mando combinados, como por ejemplo las salas de control del operador de la red.
En la Figura 7 se muestra un ejemplo de interfaz gráfica de un sistema de control y mando a distancia para una línea dotada de dos ramales a la que se conectan otros tantos usuarios; dichos ramales se podrán configurar mediante dos torres (con una unidad de aparamenta cada una), situadas una aguas arriba y otra aguas abajo de cada ramal (Figura 6). Esta interfaz muestra toda la línea de transmisión y, en particular, muestra las cuatro unidades de aparamenta, identificables por el perímetro rectangular con esquinas redondeadas 17. Los cortacircuitos de la línea se indican con cuadrados y los seccionadores con rombos. El operador podrá determinar el estado abierto/cerrado de los cortacircuitos y seccionadores en base al color que adquiera el respectivo rombo o cuadrado. Al hacer clic en dicho rombo o cuadrado, el operador podrá cambiar su estado operativo.
De acuerdo con una aplicación adicional, la unidad de aparamenta 17 puede comprender por lo menos un transformador de potencia inductivo TIP para extraer energía eléctrica directamente de una fase de la línea 1 de transmisión de alta tensión a la que está conectada la torre, con el fin de alimentar la unidad de aparamenta 17, el sistema de protección, control y mando y los equipos de interfaz y transmisión de señales, cuando estén presentes.
Con respecto al suministro contratado por una distribuidora local, esta solución de suministro eléctrico garantiza una mayor resiliencia ante condiciones climáticas y ambientales adversas, así como una mayor seguridad en el suministro eléctrico gracias a la toma directa de la línea de alta tensión. La alimentación desde el transformador de potencia inductivo TIP permite la instalación de la torre equipada con la unidad de aparamenta y el respectivo sistema de protección, control y mando incluso en lugares de difícil acceso para el suministro de energía de baja tensión desde las redes distribuidoras locales.
De acuerdo con otra aplicación, por lo menos uno de los transformadores de tensión TV se obtiene mediante unos devanados adicionales dentro del transformador de potencia inductivo TIP, con el fin de reducir las dimensiones totales, el coste y la interacción visual del equipo que constituye la unidad de aparamenta.
Como se puede observar en la Figura 2, la torre puede comprender una cabina 22, en la que se pueden disponer el sistema de protección, control y mando y los equipos de interfaz y transmisión de señales. El operador podrá entonces acceder a la cabina para comandar la unidad de aparamenta, accionando directamente los dispositivos locales de control y mando, o para comprobar el estado de los equipos de protección.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, mediante la comunicación con los sistemas de protección, control y mando de las otras torres con unidades de aparamenta presentes en la misma línea, el sistema de protección, control y mando permitirá al operador visualizar el estado operativo de dicha torres, con el fin de coordinar adecuadamente el estado de la unidad de aparamenta local de acuerdo con los requisitos operativos. De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, la torre define un volumen interno donde se ubican adecuadamente la unidad de aparamenta, el sistema de protección, control y mando y los equipos de interfaz y transmisión de señales, preferentemente en una posición elevada del suelo, con el fin de limitar la ocupación del suelo, simplificar el proceso de autorización para la construcción de la torre y permitir su instalación incluso en terrenos que no son propiedad del operador de la línea de transmisión eléctrica.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, la torre tiene disposiciones adecuadas para estar equipada con conexiones de derivación eléctrica adaptadas para asegurar la continuidad eléctrica entre el primer tramo 24 de la línea y el segundo tramo 26 de la línea a la que está conectada la unidad de aparamenta 17, en caso de ausencia de servicio o corte, de la unidad de aparamenta 17 y mal funcionamiento del sistema de protección, control y mando adjunto. Estas conexiones de derivación realizarán conexiones provisionales entre el primer tramo 24 de la línea y el segundo tramo 26 de la línea con "conexiones de continuidad" adecuadas que pasen por encima 28 o por debajo 30 de partes de la torre. Estas "conexiones de continuidad" se adaptan de manera de garantizar la continuidad de la red eléctrica, respetando las distancias eléctricas estándar, sin necesidad de retirar por completo la unidad de aparamenta 17.
En el caso de líneas eléctricas de múltiples extremos, gracias a la presente invención es posible instalar, en los ramales en T rígidos o equipados únicamente con seccionadores manuales, torres con dispositivos capaces de identificar y extinguir fallas automáticamente, modificar de forma remota o localmente la topología de la red y aislar de forma remota o localmente partes de la red para su mantenimiento.
La ventaja que se consigue es, por lo tanto, la de haber obtenido una torre que, garantizando una ocupación del terreno sustancialmente equivalente a la de las torres existentes realizadas según el estado de la técnica, se puede instalar en zonas que tampoco son propiedad del operador y reduciendo los tiempos de trabajo y períodos en los que la línea de transmisión a la que pertenece permanece desconectada en caso de mantenimiento y/o reparación de cualquier falla. Esto se traduce en una reducción significativa de las indemnizaciones y sanciones que se soliciten al operador de la red de transporte y una reducción de la probabilidad de daños a las plantas del usuario debido a un corte prolongado de energía.
La torre propuesta también se puede utilizar como posición de línea en una subestación eléctrica o como bajada de usuario de alta tensión, por ejemplo para la conexión de usuarios activos, pasivos y subestaciones primarias a la red eléctrica de alta tensión. La ventaja consiste en tener ubicados en una torre todos los equipos comúnmente presentes en una posición de línea así como el respectivo sistema de protección, control y mando y los equipos de interfaz y transmisión de señales, permitiendo la creación de nuevas conexiones con tiempos de autorización y espacios reducidos. Se han descrito diversos aspectos y formas de realización de una torre para la red aérea de transmisión eléctrica de alta tensión de acuerdo con la invención. Además, la invención no se limita a las formas de realización descritas sino que puede presentar variaciones dentro del alcance definido por lasreivindicacionesadjuntas.
Claims (16)
1. Torre para línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión,
donde dicha torre tiene una forma predeterminada dispuesta de manera de definir un volumen interno de dicha torre, y lleva un primer lado de tensión de un primer tramo (24) de la línea y un segundo lado de tensión de un segundo tramo (26) de la línea , donde dicho primer lado de tensión y dicho segundo lado de tensión comprenden unas respectivas pluralidades de primeros y segundos terminales de tensión, cada uno de los cuales está asociado con una fase respectiva de la línea aérea de transmisión eléctrica de alta tensión;
donde dicha torre se caracteriza porque sostiene, dentro de dicho volumen interno, una unidad de aparamenta (17) conectada en un primer extremo a dicho primer tramo (24) de la línea y en un segundo extremo a dicho segundo tramo (26) de la línea;
donde dicha unidad de aparamenta (17) es capaz de modificar la configuración de la red, interrumpiendo y restableciendo la continuidad eléctrica en puntos predeterminados, interrumpir las corrientes nominales y de falla, y realizar operaciones de seguridad mediante la puesta a tierra de tramos de la línea;
donde la unidad de aparamenta (17) incluye una pluralidad de polos (17A, 17B, 17C) de la unidad de aparamenta, cada uno de los cuales está asociado con una fase respectiva de la línea aérea (1) de transmisión eléctrica de alta tensión;
donde cada uno de dichos polos (17A, 17B, 17C) de la unidad de aparamenta comprende un cortacircuitos (50) de línea y por lo menos un seccionador (52) de línea.
2. Torre de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye un sistema de protección, control y mando funcional para la gestión de la unidad de aparamenta (17), para la operación de los tramos de la línea de transmisión relacionados con los terminales de tensión (24, 26).
3. Torre de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual los seccionadores (52) de línea, de cada uno de dichos polos (17A, 17B, 17C) de la unidad de aparamenta, son dos, un primer seccionador (52') de línea aguas arriba del cortacircuitos (50) del respectivo polo (17A, 17B, 17C) de la unidad de aparamenta y un segundo seccionador (52”) de línea aguas abajo del mismo cortacircuitos (50).
4. Torre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la unidad de aparamenta (17) comprende por lo menos un transformador de corriente (TA), dispuesto de manera de detectar la corriente eléctrica de una fase de la línea aérea (1) de transmisión eléctrica de alta tensión , tanto en condiciones normales como de falla; donde estas detecciones de corriente eléctrica se disponen de manera de permitir la monitorización del estado de la línea, la identificación de la condición de fallo y la ubicación del fallo.
5. Torre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la unidad de aparamenta (17) comprende por lo menos un primer transformador de tensión (TV), dispuesto de manera de detectar la tensión eléctrica de una fase de la línea aérea (1) de transmisión eléctrica de alta tensión , tanto en condiciones normales como de falla; donde estas detecciones de tensión se disponen de manera de permitir el monitoreo del estado de la línea, la identificación de la condición de falla y la ubicación de la falla.
6. Torre de acuerdo con la reivindicación 5, en la cual la unidad de aparamenta (17) incluye por lo menos un segundo transformador de tensión (TV), asociado a uno de los polos (17A, 17B, 17C) de su propia unidad de aparamenta; donde el primer transformador de tensión (TV) está instalado en un extremo del polo (17A, 17B, 17C) de la unidad de aparamenta al que está asociado, con referencia al cortacircuitos (50) de dicho polo de la unidad de aparamenta, y el segundo transformador de tensión (TV) está instalado en el extremo opuesto del polo (17A, 17B, 17C) de la unidad de aparamenta con el que está asociado el primer transformador (TV);
donde dicho segundo transformador de tensión (TV) está dispuesto de manera de permitir una verificación del sincronismo eléctrico entre el tramo de línea aguas arriba y el tramo de línea aguas abajo de la unidad de aparamenta, preliminarmente a la correcta operación de cierre del cortacircuitos (50) de cada polo (17A, 17B, 17C) de la unidad de aparamenta.
7. Torre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, donde el sistema de protección, control y mando está equipado con dispositivos de protección para procesar las mediciones de tensión e intensidad de la corriente procedentes de los transformadores de tensión (TV) y de los transformadores de corriente (TA);
donde estos dispositivos de protección están dispuestos de manera que permiten la identificación de la condición de falla y la generación de alarmas y/o del comando de operación de apertura de las unidades de aparamenta funcionales para la extinción selectiva de la condición de falla.
8. Torre de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 7, en la cual el sistema de protección, control y mando montado en la misma intercambia señales con sistemas de protección, control y mando de otras torres, equipadas con unidades de aparamenta, ubicadas a lo largo de la línea y/o con sistemas de protección, control y mando de subestaciones eléctricas (3, 5, 8) pertenecientes a una misma línea, a través de una fibra óptica instalada en un cable de tierra de la línea de transmisión o en cables ópticos dedicados; donde dicha transmisión/recepción de señales permite una gestión coordinada de las unidades de aparamenta y cortacircuitos instalados en las subestaciones eléctricas enfrentadas (3, 5, 8), también de forma automática y de acuerdo con lógicas preestablecidas.
9. Torre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la unidad de aparamenta (17) puede ser teleoperada y telecontrolada a distancia, mediante un sistema de control y mando a distancia instalado en una sala de control de un operador de red a cargo de dicha zona, mediante equipos de control ubicados en por lo menos una de la primera subestación eléctrica (3) y la segunda subestación eléctrica (5).
10. Torre de acuerdo con la reivindicación 9, donde el sistema de control y mando a distancia de la unidad de aparamenta (17) se comunica por medio de los equipos de interfaz y transmisión de señal mediante fibra óptica con el sistema de protección, control y mando de la torre equipada con unidad de aparamenta;
donde dicha fibra óptica crea una red de transmisión de datos LAN distribuida a lo largo de la línea en la cual están instaladas las torres equipadas con unidades de aparamenta.
11. Torre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en la cual la unidad de aparamenta (17) comprende por lo menos un transformador de potencia inductivo (TIP) dispuesto de manera de tomar energía eléctrica directamente de una fase de la línea de transmisión (1) de alta tensión a la que se conecta la torre, para alimentar el conjunto de aparamenta (17), el sistema de protección, control y mando y los equipos de interfaz y transmisión de señales.
12. Torre de acuerdo con la reivindicación 11, donde el sistema de protección, control y mando y los equipos de interfaz y transmisión de señales se ubican adecuadamente dentro del volumen de la torre y se encuentran suspendidos sobre el nivel del suelo, limitando la ocupación del terreno solo a los cimientos de la torre.
13. Torre de acuerdo con la reivindicación 12, en la cual dicho sistema de protección, control y mando y el equipo de interfaz y transmisión de señales están contenidos dentro de un cabina (22), dispuesta en dicho volumen interno de la torre.
14. Torre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 13, en la cual dicha torre puede estar equipada con conexiones de derivación eléctrica, adaptadas para asegurar la continuidad eléctrica entre el primer tramo (24) de la línea y el segundo tramo (26) de la línea a la que está conectada la unidad de aparamenta (17), en caso de ausencia de servicio o corte, de dicha unidad de aparamenta, así como mal funcionamiento del sistema de protección, control y mando anexo;
donde dichas conexiones de derivación eléctrica se caracterizan por la conexión del primer tramo (24) de la línea al segundo tramo (26) de la línea con conexiones de continuidad que pasan por encima (28) o por debajo (30) de partes de la torre;
donde dichas conexiones de continuidad están adaptadas de manera de asegurar la continuidad eléctrica respetando las distancias de aislamiento eléctrico estándar, sin necesidad de retirar por completo la unidad de aparamenta (17).
15. Torre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, adaptada para anclar el terminal de tensión de una fase dispuesta centralmente de la línea aérea de transmisión eléctrica, y los terminales de tensión de un par de fases dispuestas exteriormente así como el terminal de tensión de por lo menos un cable de tierra, caracterizada por la presencia de estructuras de acoplamiento adaptadas para anclar los terminales de tensión
de las fases dispuestas externamente de por lo menos uno
de los dos tramos (24, 26) de la línea eléctrica en el cuerpo de la torre (32) o en la punta (31) de las crucetas de la torre, y
del por lo menos un cable de tierra de acuerdo con diferentes disposiciones (31A, 32A), dependiendo de la disposición espacial de las fases externas mencionadas anteriormente de las dos secciones (24, 26) de la línea eléctrica.
16. Torre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual se conectan protecciones contra sobretensiones (LA) aguas arriba y aguas abajo de la unidad de aparamenta (17), para proteger a dicha unidad de aparamenta de las sobretensiones.
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