ES3057925T3 - Electrical power transmission - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de protección y control para un cable de transmisión de potencia capacitivo comprende: en una terminación del cable, un terminal de carga o suministro para un cable de carga o suministro, un par de terminales de cable para un par de conductores del cable de transmisión de potencia capacitivo, estando conectados los conductores directamente o mediante conductores de extensión a los terminales en uso, estando conectado uno de los pares de terminales de cable mediante un riel o barra colectora al terminal de carga o suministro, un interruptor electromagnético o electrónico entre el riel o barra colectora y el otro par de terminales de cable y; en un extremo o en el otro extremo de la terminación del cable, medios para medir la tensión diferencial entre el par de terminales de cable, es decir, entre los conductores del cable capacitivo en uso, y medios para controlar el interruptor para que se cierre en caso de que la tensión diferencial exceda un umbral por debajo de la ruptura dieléctrica del cable capacitivo. Una red de suministro de energía asociada comprende una fuente de energía, conectada a un primer nodo, conectado por dos o más conductores separados por un dieléctrico a un segundo nodo, y un sistema de control: en donde los dos o más conductores son capaces de transmitir energía entre el primer y el segundo nodo en un primer modo a través de una conexión galvánica o en un segundo modo como un cable capacitivo; en donde el sistema de control es capaz de conmutar los dos o más conductores entre el primer y el segundo modo; y en donde el sistema de control puede ser la disposición de protección y control del cable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCION

[0002] Transmisión de potencia eléctrica

[0003] La presente invención se relaciona con la transmisión de potencia eléctrica.

[0004] Los fusibles y los dispositivos electromagnéticos son conocidos para proteger los circuitos contra el exceso de tensión y corriente. Se proporcionan para la mayoría de las tensiones y corrientes utilizadas comercialmente, ya sean de baja tensión, como en los fusibles de dispositivos portátiles, de red, como en los aparatos domésticos con disyuntores, o de media y alta tensión, con disyuntores de distribución.

[0005] También se conocen dispositivos de protección para elementos específicos de determinados circuitos. Por ejemplo, el resumen de JP HI 1275872 es el siguiente:

[0006] “PROBLEMA A RESOLVER: Proteger un capacitor de un sobrecalentamiento sin aumentar la energía procesada por medio de elementos de resistencia no lineales y la sobre corriente de un convertidor de potencia, cuando se produce un accidente como un cortocircuito entre líneas o un cortocircuito de brazo. SOLUCIÓN: En un circuito de conversión de potencia que tiene capacitores en serie 31-33 conectados entre el terminal de CA de un convertidor de potencia y una fuente de alimentación de CA 2, se conectan elementos de resistencia no lineal 41-43, medios de conmutación (51-53) que cortocircuitan los terminales de los capacitores entre sí, y medios de detección de tensión (61-63) que detectan las tensiones a través de los terminales de los capacitores están conectados entre los terminales de los capacitores, y se proporciona un medio de control 200 que activa un conmutador de cortocircuito aproximadamente un ciclo después del momento en que los medios de detección de tensión detectan una sobretensión. Para una corriente de cortocircuito entre líneas que continúa durante uno o más ciclos, la corriente de cortocircuito se desvía hacia conmutadores de cortocircuito, y para un cortocircuito de un ciclo, el pulso de encendido del convertidor de potencia se detiene antes de que se activen los conmutadores de cortocircuito, y los capacitores 31-33 suprimen la corriente de cortocircuito. En DEI 02008041099A1 se describe otro dispositivo de protección.

[0007] Los cables capacitivos, como en WO 2019/234449, se benefician de los equipos de protección de la misma manera que los cables de red de distribución convencionales, no solo para la protección de los equipos a los que están conectados, sino también para su propia protección. Se benefician de una protección adicional, como se explica a continuación. Comprenden dos placas capacitivas separadas por material dieléctrico. Esto es así tanto si se trata de placas físicas en forma de tira, como en WO 2010/026380, como de placas compuestas formadas por una pluralidad de hilos yuxtapuestos y conectados para representar placas, como en WO 2019/234449. No solo pueden transmitir sobretensiones de un extremo al otro y, por lo tanto, requieren equipos de protección convencionales para evitar la aplicación de dichas sobretensiones, sino que también son susceptibles de sufrir daños en su material dieléctrico si se aplican tensiones excesivas a través de él. Este exceso se manifiesta como una tensión demasiado alta a través de los conductores que componen sus placas. Dicha tensión se supervisa fácilmente extendiendo el conductor de tensión de alimentación para medir la tensión entre este y el conductor de tensión de carga. A primera vista, cuando esta tensión controlada supera un umbral, el cable puede ser desconectado por dicho equipo para protegerlo de que la tensión controlada supere un umbral que dañe el dieléctrico. La desconexión puede efectuarse mediante un equipo de protección calibrado para la tensión de distribución. Esta solución no solo aumenta el coste de instalación de un cable capacitivo, sino que también contrarresta las ventajas económicas del cable capacitivo y puede dar lugar a desconexiones indeseables. Además, puede reaccionar demasiado lentamente para proteger el dieléctrico de un cable capacitivo.

[0008] El documento W02020120932 también describe un cable capacitivo.

[0009] El objetivo de la invención es proporcionar un equipo de protección mejorado para un cable capacitivo de que permita que el cable siga proporcionando conexión mientras está protegido.

[0010] De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un dispositivo de protección y control de cables de transmisión de energía para un cable de transmisión de energía capacitivo, que comprende:

[0011] en un extremo del cable, un terminal de carga o suministro para un cable de carga o suministro, un par de terminales de cable para un par de conductores del cable de transmisión de potencia capacitivo, estando los conductores conectados directamente o a través de conductores de extensión a los terminales en utilización, estando uno de los terminales del par de terminales de cable conectado por un carril o barra colectora al terminal de carga o suministro,

[0012] • un conmutador electromagnético o electrónico entre el carril o la barra colectora y el otro terminal del par de terminales de cable y en el extremo o en otro extremo del cable:

[0013] • medios para medir la tensión diferencial entre el par de terminales de cable, es decir, entre los conductores de cable capacitivos en utilización, y medios para controlar el conmutador para que se cierre en caso de que la tensión diferencial supere un umbral por debajo de la ruptura dieléctrica del cable capacitivo.

[0014] Preferiblemente en una alternativa:

[0015] • el medio de control del conmutador está adaptado para controlar el conmutador en un segundo o tercer evento, o se proporciona un medio de control del conmutador separado para ello,

[0016] • el segundo evento es que la corriente en la barra colectora o el carril está por debajo de un umbral determinado y

[0017] • el tercer evento es que la corriente en la barra colectora o el carril está por encima de un umbral determinado.

[0018] En otra alternativa:

[0019] • un segundo medio de control del conmutador está adaptado para controlar un segundo conmutador entre el carril o la barra colectora y el otro de los terminales del cable en un segundo o tercer caso, • el segundo evento es que la corriente en la barra colectora o el carril está por debajo de un umbral determinado y

[0020] • el tercer evento es que la corriente en la barra colectora o el carril está por encima de un umbral determinado.

[0021] En otra disposición, se proporciona un capacitor que proporciona o aumenta la capacitancia entre los conductores del cable capacitivo.

[0022] En alternativas preferidas, la disposición es como un dispositivo de conexión y protección alojado en una carcasa o armario conductivo conectado a tierra o conectable a tierra, con los terminales aislados a una tensión de transmisión y el conmutador clasificado para la tensión de ruptura diferencial.

[0023] Una vez más, es preferible que los medios de medición y control estén alojados con los terminales y el conmutador en la carcasa o el armario.

[0024] El dispositivo de protección y control puede proporcionarse en combinación con un segundo dispositivo similar para un extremo opuesto del cable capacitivo, estando los dispositivos adaptados para la comunicación inalámbrica, por cable o por fibra óptica.

[0025] Normalmente, el dispositivo incluirá dispositivos autónomos entre el carril o la barra colectora y el otro de los terminales del par de cables, adaptados para conducir y reducir la tensión diferencial más rápidamente de lo que tarda el conmutador en cerrarse, preferiblemente al menos uno de un varistor de óxido metálico para actuar como descargador de sobretensiones, un descargador de chispas y un tiristor. Más preferiblemente, el dispositivo comprende todo un varistor de óxido metálico para actuar como descargador de sobretensiones y un tiristor.

[0026] De nuevo, normalmente se proporcionan tanto un conmutador electromagnético como un conmutador electrónico, estando el conmutador electrónico adaptado para cerrarse más rápido que el conmutador electromagnético.

[0027] Preferiblemente:

[0028] • el medio de conexión es tanto

[0029] ▪ clasificado para no más del 20 %, y preferiblemente no más del 15 %, de una tensión que debe ser transmitida por el cable capacitivo, y

[0030] ▪ adaptado para ser operado por control de tensión más baja,

[0031] • medios de detección de eventos que comprenden medios para detectar que la tensión entre el par de cables supera un umbral superior al 20 % y, preferiblemente, superior al 15 % de la tensión que se va a transmitir, y • el dispositivo comprende

[0032] ▪ una fuente de alimentación de baja tensión en o para la carcasa o el armario y

[0033] ▪ un controlador de baja tensión en la carcasa para hacer que los medios de conexión efectúen dicha conexión en caso de que se detecte que dicha tensión supera el umbral.

[0034] Cabe señalar que la carcasa o el armario pueden estar en una subestación o cerca de ella que tenga una fuente de alimentación de CC aislada.

[0035] El dispositivo de conexión y control puede estar en combinación externa con el dispositivo con uno o más capacitores conectados entre el par de terminales de cable.

[0036] Normalmente, el cable comprenderá un par de conductores en relación capacitiva a lo largo de su longitud.

[0037] En otro aspecto de la invención, el dispositivo de conexión y protección se proporciona en combinación con un cable de transmisión de energía que tiene dos conductores conectados capacitivamente, conectados respectivamente en utilización a un cable de alimentación en un extremo y a un cable de carga en el otro extremo.

[0038] En tal combinación, el cable puede comprender un par de cables de transmisión de potencia de tensión elevada convencionales, conectados capacitivamente en uno o ambos extremos por uno o más capacitores convencionales, alojados como un elemento de circuito del dispositivo de conexión y protección o alojados por separado. Alternativamente, el cable puede comprender un par de conductores en relación capacitiva a lo largo de su longitud y se incluye un capacitor adicional como elemento de circuito en el dispositivo.

[0039] De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, un dispositivo de conexión y protección para un cable de transmisión de energía tiene dos conductores conectados capacitivamente, conectados respectivamente en utilización a un cable de alimentación en un extremo y a un cable de carga en el otro extremo, el dispositivo de conexión y protección comprende:

[0040] • una carcasa conductora conectable a tierra;

[0041] • tres terminales de conexión, cada uno de ellos diseñado para proporcionar una terminación en aislamiento de tensión elevada desde la carcasa y un punto de conexión interna dentro de la carcasa:

[0042] ▪ uno de los terminales de conexión es para la terminación aislada y la conexión interna de cualquiera de los cables de alimentación o de carga,

[0043] ▪ los otros terminales de cable son uno de un par para la terminación aislada y la conexión interna de los respectivos conductores conectados capacitivamente, o piezas de interconexión de cable desde los terminales a los respectivos conductores,

[0044] • una conexión directa dentro de la carcasa entre uno de los terminales de conexión y uno del par de terminales de cable, sin que el otro del par de terminales de cable esté normalmente conectado al terminal de conexión, y • medios en la carcasa para conectar el otro del par de terminales de cable al terminal de conexión para proteger la conexión capacitiva de los dos conductores, en caso de que la tensión entre el par de terminales de cable supere un umbral.

[0046] Preferiblemente, se incluyen medios de detección de eventos que comprenden medios para detectar que la tensión entre el par de cables supera un umbral.

[0048] En un cuarto aspecto de la invención, se proporciona un dispositivo de conexión y protección en combinación con un cable de transmisión de energía que tiene dos conductores conectados capacitivamente, conectados respectivamente en utilización a un cable de alimentación en un extremo y a un cable de carga en el otro extremo, el dispositivo de conexión y protección comprende:

[0049] • una carcasa conductora conectable a tierra;

[0050] • tres terminales de conexión, cada uno de ellos diseñado para proporcionar una terminación a alta tensión aislada de la carcasa y un punto de conexión interno dentro de la carcasa:

[0051] ▪ uno de los terminales de conexión es para la terminación aislada y la conexión interna de cualquiera de los cables de alimentación o de carga,

[0052] ▪ los otros terminales de cable son uno de un par para la terminación aislada y la conexión interna de los respectivos conductores conectados capacitivamente, o piezas de interconexión de cable desde los terminales a los respectivos conductores,

[0053] • una conexión directa dentro de la carcasa entre uno de los terminales de conexión y uno del par de terminales de cable, sin que el otro del par de terminales de cable esté normalmente conectado al terminal de conexión, y • medios en la carcasa para conectar el otro del par de terminales de cable al terminal de conexión para proteger la conexión capacitiva de los dos conductores, en caso de que la tensión entre el par de terminales de cable supere un umbral:

[0054] ▪ los medios de conexión están clasificados para no más del 20 % de la tensión elevada y ▪ los medios de conexión están adaptados para ser operados por un control de baja tensión, • medios de detección de eventos que comprenden medios para detectar que la tensión entre el par de cables supera un umbral de más del 20 % de la tensión elevada

[0055] • una fuente de alimentación de baja tensión en la carcasa y

[0056] • un controlador de baja tensión en la carcasa para hacer que los medios de conexión efectúen dicha conexión en caso de que se detecte que dicha tensión supera el umbral

[0058] Un aspecto de la invención se relaciona con una red eléctrica que se conmuta entre modos de funcionamiento capacitivo y convencional (galvánico) para suministrar energía eléctrica. La elección entre los modos puede estar relacionada con la carga de la red o con la carga de una región de la red, ya que una red en su conjunto comprende secciones individuales y cada sección puede funcionar de forma convencional o capacitiva. La elección puede hacerse para evitar daños en los equipos de la red, por ejemplo, daños en los cables o en los componentes de los cables.

[0060] La elección entre los modos puede realizarse manualmente, cambiando el modo mediante la operación manual de un conmutador. La elección puede realizarse mediante equipos automatizados, por ejemplo, supervisando la carga o la criticidad de un factor relevante para la red. Un sistema de control de red también puede incluir ambos, es decir, un conmutador operado manualmente y también un equipo de control que opera el conmutador de acuerdo con disparadores predeterminados.

[0062] En una configuración de ejemplo, se proporciona así una red de suministro de energía, que comprende

[0063] • una fuente de energía, conectada a

[0064] • un primer nodo, conectado por dos o más conductores separados por un dieléctrico a

[0065] • un segundo nodo, y

[0066] • un sistema de control

[0067] en el que los dos o más conductores son capaces de transmitir energía entre el primer y el segundo nodo en un primer modo a través de una conexión galvánica o en un segundo modo como un cable capacitivo, y en el que el sistema de control es capaz de conmutar los dos o más conductores entre el primer y el segundo modo.

[0068] Una red de suministro de energía puede comprender más específicamente

[0069] (i) una fuente de energía, conectada a

[0070] (ii) un primer nodo, conectado por dos o más cables, opcionalmente separados por un dieléctrico, a

[0071] (iii) un segundo nodo, y

[0072] (iv) un sistema de control

[0073] en el que los dos o más cables son capaces de transmitir energía entre el primer y el segundo nodo en un primer modo a través de una conexión galvánica o en un segundo modo como cable capacitivo, y

[0074] en el que el sistema de control es capaz de conmutar los dos o más cables entre el primer y el segundo modo.

[0075] La referencia a un cable capacitivo es la misma que en el resto del documento y, por lo tanto, incluye la referencia en las realizaciones a un cable capacitivo que comprende dos conductores o cables constitutivos en una disposición capacitiva. Dos cables convencionales conectados en sus extremos por capacitores también pueden funcionar como un cable capacitivo, aunque se prefieren los cables capacitivos que comprenden dos cables internos separados por un dieléctrico. La conmutación entre los dos o más conductores puede realizarse manualmente por un operador, como se ha mencionado.

[0076] Incluye adecuadamente un dispositivo de protección dieléctrico capaz de conmutar entre los dos o más conductores en respuesta a un evento desencadenante. Una señal de este dispositivo puede entonces iniciar la conmutación entre modos. Un ejemplo de evento desencadenante comprende un voltaje excesivo entre los conductores respectivos cuando funcionan como conductores capacitivos. Otro ejemplo de evento desencadenante es una advertencia de seguridad que indica que el modo de funcionamiento de los conductores en el modo actual es inadecuado. El evento desencadenante puede consistir en una reducción de la carga que indica que la conexión galvánica es el modo preferido en comparación con el modo capacitivo. Se puede proporcionar un sistema de monitorización externo para evaluar en qué punto se alcanza el umbral de activación. El umbral puede establecerse de manera que se eviten daños en el dieléctrico del cable capacitivo. Otro umbral adecuado es cuando la transmisión de energía a menor carga se transmite de manera más eficiente de forma convencional. Otro umbral puede ser cuando las condiciones meteorológicas adversas indican que es necesario cambiar de modo. Así, la conmutación puede producirse como resultado de un viento débil.

[0077] El sistema de monitorización comprende adecuadamente inteligencia artificial para tomar una decisión con respecto al modo de funcionamiento a nivel de red o a nivel de subsección de red.

[0078] Los dos o más conductores comprenden un primer conductor y un segundo conductor, en el que en el primer modo el primer extremo del primer conductor está conectado al primer nodo y el segundo extremo del primer conductor está conectado al segundo nodo y/o el primer extremo del segundo conductor está conectado al primer nodo y el segundo extremo del segundo conductor está conectado al segundo nodo, y

[0079] en el segundo modo, el primer conductor está conectado en un primer extremo al primer nodo, pero no está conectado en su segundo extremo al segundo nodo, y el segundo conductor no está conectado en un primer extremo al primer nodo, pero está conectado en su segundo extremo al segundo nodo.

[0080] El sistema de control comprende preferiblemente circuitos de control tanto en el primer nodo como en el segundo nodo, por lo que la conmutación entre el primer y el segundo modo comprende el funcionamiento de relés en ambos nodos al mismo tiempo.

[0081] Deberia ser señalado que la invención es aplicable a cables de transmisión de potencia en un rango de tensiones de transmisión y se refiere a la tensión entre dos conductores conectados capacitivamente en el cable de transmisión de potencia. Esta tensión es inferior a las tensiones que se transmiten. Dichas tensiones transmitidas se denominan en lo sucesivo “tensiones elevadas”, ya sean las denominadas tensiones bajas, medias o altas o (mediante diversos términos) incluso tensiones más altas. En resumen, se distingue entre “tensión elevada” y “tensión más baja”. En la medida en que la tensión elevada es la tensión a la que está clasificado el dispositivo en su conjunto para su conexión a una red de transmisión de energía, se utiliza el término “tensión nominal” en lugar de tensión de transmisión y tensión elevada, según corresponda.

[0082] Los conductores conectados capacitivamente a la alimentación y/o a la carga mediante el dispositivo de conexión y protección pueden ser, alternativamente

[0083] • un par de cables en relación capacitiva a lo largo de su longitud, tal y como se describe en nuestra WO 2019/234449, o

[0084] • un par de cables de transmisión de energía convencionales, conectados capacitivamente en uno o ambos extremos y, opcionalmente, de forma intermedia mediante uno o varios capacitores convencionales.

[0085] Dicho capacitor puede estar alojado como un elemento del circuito del dispositivo de conexión y protección o alojado por separado. En la primera alternativa, el voltaje umbral se establece para proteger el dieléctrico entre los cables en relación capacitiva; en la segunda alternativa, el voltaje umbral se establece para proteger el dieléctrico entre las placas del capacitor, independientemente de dónde esté alojado. En ambas alternativas, los dos cables conectados capacitivamente se describen convenientemente como el “cable capacitivo”. Cabe señalar que existe otro caso en el que la invención es aplicable y la descripción “cable capacitivo” es adecuada.

[0086] Se trata de un caso en el que el par de cables se encuentra en relación capacitiva a lo largo de su longitud, pero la longitud es corta y la capacitancia entre ellos se aumenta convenientemente mediante un capacitor adicional incluido como elemento de circuito en el dispositivo de conexión y protección o incluso fuera de él.

[0087] El dispositivo de conexión y protección puede conectarse tanto en el extremo de carga como en el de suministro del cable capacitivo. Normalmente, se conecta uno en cada extremo de un cable largo. En los extremos respectivos, el terminal de conexión de suministro/carga se conecta a través de uno de los terminales del par al conductor del cable capacitivo que no está conectado al cable de suministro o carga en el otro extremo. El cable de suministro en un extremo se conecta capacitivamente, mediante los conductores del cable capacitivo y/o el capacitor separado, al cable de carga en el otro extremo.

[0088] Cuando los dispositivos de conexión y protección están dispuestos en ambos extremos de un cable capacitivo largo, normalmente estarán adaptados para comunicarse entre sí, de modo que puedan funcionar conjuntamente.

[0089] En condiciones normales de utilización, el dispositivo de conexión y protección simplemente proporciona una conexión directa desde la alimentación o la carga al conductor correspondiente del cable capacitivo.

[0090] Normalmente, el dispositivo de conexión y protección incluirá dos carriles/barras colectoras.

[0091] Uno de ellos, que tiene el terminal de conexión de alimentación/carga en un extremo y uno de los terminales del par de cables en el otro extremo, constituye la conexión directa en el dispositivo. El otro carril/barra colectora está aislado en un extremo y el otro de los terminales del par de cables está conectado en el otro extremo. Dicho medio de conexión está dispuesto entre los carriles. Se prevé que, si bien esta disposición de carril/barra colectora es conveniente, existen otras configuraciones convenientes.

[0092] En términos generales, los eventos que provocan que se superen los umbrales de tensión o corriente son eventos transitorios, como rayos, o de mayor duración, como daños en los cables relacionados, posiblemente con la caída de árboles sobre una línea en otro punto de la red. Los rayos pueden provocar impulsos que pueden dañar el dieléctrico por exceso de tensión a través del mismo.

[0093] Los daños en los cables pueden provocar sobre corrientes, que calientan óhmicamente los conductores de los cables y dañan el dieléctrico. Son posibles otros eventos inusuales o habituales, como la conmutación, que provocan que se superen los umbrales de tensión o corriente.

[0094] En caso de una sobrecarga de tensión, como la provocada por un rayo, en cualquiera de los cables de carga o de suministro, o posiblemente en uno de los cables capacitivos, la tensión entre el par de terminales y, por lo tanto, a través de las placas del cable capacitivo aumentará. Si los medios de conexión detectan que se supera el umbral, los tres terminales se conectan directamente entre sí mediante los medios de conexión, conectando los carriles/barras colectoras entre sí, cuando estén previstos.

[0095] Dado que un impulso como un rayo es un evento de frente muy pronunciado en términos de aumento de tensión, el medio de conexión incluye convenientemente un componente de descarga entre el par de terminales, convenientemente a través de los carriles. Este componente conduce tan pronto como la tensión a través de su espacio libre supera su umbral, limitando la tensión entre los conductores.

[0096] Para adaptarse a impulsos de alta energía que podrían hacer que se superara la capacidad del componente de descarga por chispa, se puede conectar un componente de descarga de sobretensión en paralelo con la descarga por chispa. Los descargadores de sobretensión permiten que fluya más corriente mediante la conducción temporal de su material semiconductor, al tiempo que mantienen la tensión a través de ellos por debajo del nivel de daño dieléctrico.

[0097] En adición al espacio de descarga y al descargador de sobretensión, el dispositivo puede comprender como otro componente pasivo, es decir, uno no operado por un controlador, un varistor de óxido metálico entre el par de terminales convenientemente a través de los rieles.

[0098] Una vez más, un impulso puede continuar durante tanto tiempo y con tal intensidad que la tensión a través de ellos puede ser demasiado alta.

[0099] Para adaptarse a esta conexión terminal, los medios pueden incluir un componente activo, como uno o más conmutadores entre el par de terminales convenientemente a través de los rieles. El conmutador puede ser físico, como un relé, o electrónico, como un tiristor.

[0100] El resultado es que los conductores del cable capacitivo se cortocircuitan entre sí, conectando directamente el cable de suministro al cable de carga, sin tensión entre los conductores y sin tensión a través del material dieléctrico entre las placas de sus capacitores.

[0101] Esto protege el material dieléctrico de una tensión potencialmente dañina a través del mismo.

[0102] En el evento de una sobrecarga de corriente en cualquiera de los cables de carga o de suministro, o posiblemente en uno de los cables capacitivos, la corriente en la conexión directa dentro del dispositivo entre el terminal de conexión y uno de los terminales del par de cables aumentará. Si los medios de conexión detectan que se supera el umbral, los tres terminales se conectan directamente entre sí mediante los medios de conexión, convenientemente mediante el conmutador. De nuevo, el resultado es que los conductores del cable capacitivo se cortocircuitan entre sí, conectando directamente el cable de suministro al cable de carga, con la corriente compartida entre los dos conductores conectados capacitivamente.

[0103] En la medida en que los medios de conexión entre el otro terminal del cable y el terminal de conexión comprendan normalmente un conmutador y los conmutadores estén normalmente clasificados para la tensión entre sus contactos antes del cierre, los medios de conexión pueden estar clasificados para la tensión nominal de la red a la que está conectado el dispositivo de conexión y protección. Sin embargo, nos ha sorprendido comprobar que la tensión real entre los terminales que se van a conmutar juntos es normalmente un orden de magnitud inferior a la tensión nominal. Esto se debe a que la tensión entre los carriles depende de la corriente del cable que actúa sobre la capacitancia entre los elementos de placa del capacitor. Así, las tensiones en cuestión, al ser solo proporcionales a la capacitancia y a la corriente y no a la tensión nominal, son inferiores a la tensión nominal.

[0104] En la práctica, esto puede permitir que los componentes de los medios de conexión, incluido el conmutador, estén homologados para funcionar a una tensión inferior a la tensión nominal del dispositivo en sí, siempre que se mantengan las normas de seguridad aplicables.

[0105] Consecuentemente, teniendo en cuenta que la tensión nominal es, en la práctica, una tensión de aislamiento a tierra, es preferible que el umbral de tensión al que se establece la conexión sea inferior al 20 % de la tensión de aislamiento a tierra del dispositivo de conexión y protección, y que los medios de conexión estén compuestos por componentes clasificados para una tensión inferior al 20 % de la tensión de aislamiento a tierra. Normalmente, la cifra del 20 % puede ser del 15 % en ambas instancias.

[0106] La intensidad nominal de funcionamiento es (debido a la minimización de las pérdidas y al menor efecto piel/proximidad) igual o ligeramente superior, entre un 5 % y un 10 %, a la de un cable convencional de sección transversal equivalente de cobre o aluminio. Así, el umbral de corriente al que se establece la conexión es un 20 % superior a la intensidad nominal de un cable convencional de sección transversal equivalente de cobre.

[0107] Normalmente, en el caso del cable capacitivo descrito en WO 2019/234449, este comprenderá varias capas de hilos conductores de carga y suministro, en relación capacitiva por alternancia dentro de las capas o entre ellas. Es el dieléctrico entre los hilos de carga y suministro y/o sus capas el que está protegido por las realizaciones de la invención. La elección del dieléctrico no forma parte de la invención fundamental. Típicamente, el dieléctrico es laca, como la laca del denominado alambre magnético, o un material polimérico no conductor entre capas de alambre no esmaltado. En los extremos del cable, los hilos de los conductores respectivos pueden agruparse y conducirse al dispositivo de protección. Sin embargo, es preferible agruparlos y conectarlos a las piezas de cable convencional mencionadas anteriormente que conducen al dispositivo de protección. Es probable que el cable de suministro y el cable de carga sean del mismo tipo de cable convencional. Preferiblemente, estos cables, o piezas de los mismos, tienen cubiertas con toma de tierra en toda su extensión desde el dispositivo de protección.

[0108] Para instalaciones en las que el dispositivo de conexión y protección se va a utilizar con cables capacitivos de corta longitud o con dos cables con una capacitancia insignificante entre ellos, el dispositivo puede tener una capacitancia incorporada para proporcionar al cable capacitivo o a los dos cables las ventajas del cable capacitivo. Alternativamente, el dispositivo de conexión y protección puede instalarse con una capacitancia externa para proporcionar estas ventajas. Preferiblemente, el equipo de protección tiene una carcasa conductora en la que están rodeados los medios de conexión y las uniones de los tres conductores a los medios de conexión. Preferiblemente, los medios de conexión y los tres conductores estarán todos aislados eléctricamente con respecto a la carcasa conductora, y esta última tendrá una disposición para su puesta a tierra durante el uso, que puede ser mediante las cubiertas de los cables conectadas a tierra o mediante una conexión a tierra separada.

[0109] Durante el uso, la tensión en el conductor de suministro induce una tensión en el conductor de carga del cable capacitivo. En algunas condiciones de red, como en caso de baja carga, la naturaleza capacitiva del cable ofrece pocas ventajas y el conmutador puede cerrarse para conectar todos los terminales del dispositivo entre sí. Para ello, el dispositivo está provisto convenientemente de una interfaz cableada o inalámbrica para controlar a distancia el cierre del conmutador. Dicha interfaz puede ser la misma que la utilizada para la comunicación con otro dispositivo similar situado en el otro extremo de un cable largo.

[0110] A medida que aumenta la carga y, por lo tanto, la corriente, aumenta la diferencia de tensión entre el conductor de carga y el conductor de alimentación. Mientras que todos los conductores transportan la tensión nominal de sus cables con respecto a tierra, la tensión relativa entre los conductores del cable capacitivo tiende a ser al menos un orden de magnitud inferior a la tensión nominal. Por esta razón, el material dieléctrico entre los conductores del cable capacitivo puede estar clasificado para la tensión relativa a plena carga.

[0111] Por razones análogas, los medios de conexión del equipo de protección están clasificados para reaccionar y establecer contacto a un voltaje de un orden de magnitud inferior, y no al voltaje nominal. De hecho, si estuvieran clasificados para reaccionar al voltaje nominal, el dieléctrico se habría destruido antes de que los medios de conexión reaccionaran. En otras palabras, el umbral se establece preferiblemente en un orden de magnitud inferior al voltaje nominal o incluso menos. Los medios de conexión comprenden preferiblemente tanto elementos de circuito un medio de detección de tensión separado, como en un circuito de medición de tensión, y un elemento, como un conmutador, cerrado cuando se detecta el umbral de tensión.

[0112] La tensión entre los conductores del cable capacitivo puede verse alterada por diversos factores, por lo que los medios de conexión pueden incluir una variedad correspondiente de dispositivos.

[0113] Los medios de conexión pueden comprender su propia detección de si se ha superado el umbral de tensión, como en un elemento de circuito tal como un dispositivo de descarga de chispas, que conduce cuando la tensión supera la que se salta el espacio. Alternativamente, se pueden proporcionar medios de detección de tensión separados, como en un circuito de medición de tensión, con los medios de conexión que comprenden un elemento de circuito, tal como un conmutador, cerrado cuando se alcanza el umbral de tensión.

[0114] Si bien la descripción anterior prevé la conexión de los dos cables conectados capacitivamente en caso de que la tensión entre ellos supere un umbral, existe otro escenario en el que puede ser deseable realizar la conexión, concretamente en caso de que la demanda de corriente en el cable sea baja. En tal caso, la ventaja de que el cable sea un cable capacitivo puede ser insignificante o incluso desventajosa. Consecuentemente, el dispositivo puede contener medios para conectar los dos conductores en caso de que la corriente sea inferior a dicho umbral. Normalmente, los medios de conexión son los mismos que para la tensión entre los conductores que supera un umbral, es decir, preferiblemente un componente activo controlado, como un conmutador. Alternativamente, se puede proporcionar un componente controlado activamente separado.

[0115] Preferimos que el dispositivo, al arrancar, conecte por defecto los conductores del cable entre sí. En este caso, un componente está normalmente cerrado y se controla para abrirse cuando se alcanza el umbral de corriente, y el otro se controla para cerrarse en caso de tensión excesiva.

[0116] De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un dispositivo de conexión y protección en combinación con un cable de transmisión de energía que tiene dos conductores conectados capacitivamente, conectados respectivamente en utilización a un cable de suministro en un extremo y a un cable de carga en el otro extremo, el dispositivo de conexión y protección comprende:

[0117] • un terminal de conexión de suministro/carga para la conexión a cualquiera de los cables de suministro o de carga, • un par de terminales de cable para la conexión a los conductores conectados capacitivamente respectivos, o piezas de cable de interconexión desde los terminales a los conductores respectivos,

[0118] • una conexión directa dentro del dispositivo entre el terminal de conexión de suministro/carga y uno del par de terminales de cable, no estando normalmente conectado el otro del par de terminales de cable al terminal de conexión de suministro/carga, y

[0119] • medios para conectar el otro terminal del par de terminales de cable al terminal de conexión de suministro/carga para proteger la conexión capacitiva de los dos conductores, en caso de que

[0120] ▪ la tensión entre el par de terminales de cable supere un umbral o

[0121] ▪ la corriente en la conexión directa supere un umbral.

[0122] Normalmente, el cable de transmisión de energía que tiene dos conductores conectados capacitivamente se combina con dos dispositivos de conexión y protección de este tipo, uno en un extremo y otro en el otro extremo.

[0123] Los dispositivos de conexión y protección pueden incorporar capacitores para mejorar la conexión capacitiva de los conductores.

[0124] En las realizaciones de la invención se utilizan dos o más relés, lo que puede simplificar el control. En estas realizaciones, el dispositivo/sistema comprende

[0125] un relé normalmente cerrado para uso nocturno, que se abre cuando la corriente supera un umbral, y un relé normalmente abierto que se cierra cuando la tensión diferencial supera un umbral.

[0126] Esto es opcionalmente totalmente automático sin necesidad de circuitos de control, por ejemplo, si la bobina del relé NC se energizara mediante un bucle inductivo alrededor de la barra colectora principal y el relé NO se energizara mediante una línea óhmica entre las barras colectoras.

[0127] Para ayudar a comprender la invención, se describirá ahora una realización específica de la misma a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

[0128] La figura 1 es un diagrama de un dispositivo básico de conexión y protección de la invención;

[0129] La figura 2 es un suministro trifásico que incluye dispositivos de conexión y protección de la invención;

[0130] La figura 3 es un diagrama de bloques de la agrupación de los componentes de un dispositivo de protección y control de la invención; y

[0131] La figura 4 es un diagrama de circuitos de un dispositivo de conexión y protección ejemplar de la invención.

[0132] Con referencia a la figura 1 de los dibujos, se describe una primera realización en la que hay dos componentes activos controlados, un componente 1 que está normalmente cerrado y se controla para abrirse cuando se alcanza un umbral de corriente, y otro 2 que se controla para cerrarse en caso de tensión excesiva. El dispositivo tiene una carcasa conductora 3, con tres terminales 4, 5, 6 provistos de forma aislada en la pared 7 de la carcasa. Dentro de la carcasa, una barra colectora 8 se extiende entre los terminales 4 y 5. Otra barra colectora se extiende desde el terminal 6 hasta un receptáculo aislado 9 situado en el otro lado de la carcasa.

[0133] Se proporciona una bobina inductiva de detección de corriente 11 alrededor de la barra colectora 8 en serie con una bobina 12 de un relé normalmente cerrado (NC) 14 que tiene contactos conectados a las barras colectoras respectivas. Al arrancar, cuando no fluye corriente a través del dispositivo, a través de la barra colectora 8, los terminales 5 y 6 se conectan entre sí mediante el relé NC. Cuando la corriente alcanza un umbral, fluye suficiente corriente en las bobinas 11 y 12 para abrir el relé y permitir el funcionamiento capacitivo de un cable capacitivo cuyos conductores están conectados a los terminales 5 y 6.

[0134] Una línea de detección de tensión 21, con una resistencia en serie elevada 22 (dimensionada para que solo fluya corriente suficiente para el siguiente propósito), está conectada en serie con la bobina 23 de un relé normalmente abierto (NO) 24. Sus contactos están conectados respectivamente a las barras colectoras. Normalmente, durante el arranque y el funcionamiento normal, la tensión entre las barras colectoras y los conductores está dentro de las capacidades del dieléctrico entre los conductores y el relé 24 permanece abierto. Si la tensión entre las barras colectoras 6, 8 / los terminales 5, 6 / los conductores del cable (no mostrados en la figura 1) supera un umbral en el que el dieléctrico se encuentra en peligro potencial, fluye suficiente corriente en la línea 21, la resistencia 22 y la bobina 23 para que el relé NO se cierre, conectando los conductores entre sí como en el arranque, pero mediante el relé 24 en lugar del relé 14. Como se ha descrito, se espera que esta realización requiera un ajuste especial de los relés para que las corrientes en sus bobinas operen a los umbrales de corriente y tensión deseados. Por esta razón, los relés se controlan preferiblemente mediante un circuito de control y, de hecho, se emplea preferiblemente un solo relé, como se describe ahora en una segunda realización.

[0135] Sin embargo, cabe señalar que la realización más simple de la invención requiere solo un relé NO, u otro conmutador electrónico, dispuesto para cerrarse cuando la tensión entre conductores supera el umbral.

[0136] Con referencia a las figuras 2 a 4 de los dibujos, se describe una segunda realización. Se proporciona una red de distribución elevada, de tensión de transmisión, típicamente 33 kV, 101 entre una fuente de alimentación 102 y una carga 103. Estas y otras características de la red se muestran esquemáticamente en la figura 1. Se trata de una red trifásica, con las fases indicadas como R, G, B, por lo que algunas de las características se triplican. Sin embargo, en la medida en que las características de la presente invención se proporcionan en cada fase, es decir, las tres como características respectivas, tienen números de referencia comunes.

[0137] Los cables principales de la red son cables capacitivos 104, cada uno con una placa conectada al suministro 105 y una placa conectada a la carga 106 con un dieléctrico 107 entre ellas. Las placas y el dieléctrico se muestran esquemáticamente. Una de las placas está conectada en un extremo y la otra en el otro extremo. Los extremos no conectados normalmente están simplemente desconectados.

[0138] Se proporcionan dispositivos de conexión y protección 108 en cada fase entre el cable de suministro 109 y los cables de carga 110, con la interposición de tramos cortos 111 de cable convencional entre los dispositivos 108 y los cables capacitivos 104. La conexión entre los cables 104 y 111 se realiza mediante conectores 112, mostrados esquemáticamente. Pueden ser como se describe en nuestra WO 2019/234449, en particular en las figuras 6 a 10 de la misma.

[0139] Los dispositivos de conexión y protección 108 son todos idénticos y solo se describe uno representativo con referencia a la figura 4. Se trata de dispositivos de alta tensión que utilizan componentes de baja tensión, algunos de los cuales son operados por circuitos electrónicos de control de tensión mucho más bajos. Con ello se pretende que los dispositivos tengan un aislamiento a tierra adecuado para una red de distribución eléctrica. Por ejemplo, esta alta tensión es típicamente de 33 kV. Como se ha explicado anteriormente, la tensión instantánea entre las placas del capacitor es un orden de magnitud inferior a la tensión elevada. Esto tiene como consecuencia que las placas capacitivas de los cables, compuestas en la práctica por múltiples hilos y que son los conductores capacitivos, pueden separarse mediante un dieléctrico de valor nominal mucho menor. En otras palabras, la tensión de ruptura del dieléctrico puede ser del orden de un tercio de la tensión nominal del cable. A su vez, los dispositivos de conexión y protección pueden estar clasificados para reaccionar a tensiones inusuales del 15 % al 20 % de la tensión nominal para proteger el dieléctrico. Esta es la tensión más baja. Los circuitos asociados para operar al menos algunos de los componentes de tensión más baja pueden operar a la tensión del circuito electrónico, típicamente 12 voltios. Esta relación de tensiones se muestra en la Figura 3. Como se muestra en las figuras 2 y 4, en líneas generales, los dispositivos de conexión y protección tienen un carril de conexión recto 121, desde un cable de suministro/carga 109, 1010 hasta una de las placas 105, 106 de un cable capacitivo, y un carril aislado 122 para la otra placa 106, 105. Dado que los cables 104 son capacitivos, en el extremo de suministro, la placa 105 está conectada directamente a través del carril 121 con la placa 106 conectada al carril aislado 122; mientras que en el extremo de carga del cable capacitivo, la placa 106 está conectada directamente a la carga por el carril de conexión 121, mientras que la placa 105 está conectada al carril aislado 122.

[0140] Dicho esto, se describirá ahora el dispositivo de conexión y protección ejemplar como un dispositivo independiente. Tiene una carcasa exterior de acero 123, que está provista de una conexión a tierra adecuada para su conexión al cable de distribución. La disposición estructural de la carcasa o armario puede ser determinada por el experto en la materia de acuerdo con las características eléctricas que se describen a continuación.

[0141] Los dos carriles 121 , 122 están dispuestos a través de la carcasa 123. El carril de conexión directa 121 tiene dos terminales de cable en forma de conectores 125, 126, uno en cada extremo. Pueden ser piezas de enchufe de conectores de cable Pfisterer MV-Connex, tal y como se describe en https://www.pfisterer.com/fileadmin/pfisterer/downloeds en/Ca>leSystemMV-CT-EN.pdf. Los cables conectados están provistos de piezas enchufables que conectan el núcleo de los cables al carril y la cubierta del cable a la carcasa exterior 121. El carril aislado está montado de forma aislante en un extremo y provisto de un terminal/conector de cable en el otro extremo. Varios elementos de circuito están conectados a los carriles y entre ellos.

[0142] Como se muestra en la figura 3, los circuitos que se describen a continuación están dispuestos en tres grupos:

[0143] • Componentes de alta tensión del grupo I, que están conectados directamente entre los carriles conductores 121 y 122 para que la corriente fluya de uno a otro en caso de que la tensión entre los carriles supere el umbral de tensión.

[0144] • Componentes de circuitos de control de baja tensión del grupo III, que reciben energía de los carriles y supervisan la corriente que transportan y su tensión relativa.

[0145] • Un conmutador 128 con tensión umbral nominal en el grupo II para conducir la corriente entre los carriles según sea necesario bajo el control de los componentes del grupo III.

[0146] Todos los componentes están totalmente aislados mediante aislamiento de alta tensión de la carcasa conductora y conectada a tierra 123, para proteger contra fallos de aislamiento de un grupo a otro. En otras palabras, a pesar de que el conmutador 128 y los componentes del grupo I están conectados por sus terminales a los carriles, solo experimentan tensión entre carriles y pueden estar clasificados para la tensión entre carriles. El aislamiento interno del conmutador aísla la tensión del carril de la baja tensión de su cableado de control, que está conectado al circuito de control de baja tensión. Los componentes pueden montarse todos en una sola placa, estando la placa aislada con aislamiento nominal de tensión de línea de la carcasa. Sin embargo, los componentes del Grupo I pueden conectarse mecánica y eléctricamente entre los carriles. Los contactos del conmutador 128 también pueden hacerlo.

[0147] Los componentes de baja tensión están montados en una placa de circuito impreso, totalmente aislada de la tensión de la línea de transmisión de la carcasa.

[0148] Un elemento entre los carriles es el conmutador normalmente abierto 128, con un circuito controlador 129 para el conmutador. Como se muestra en la figura 3, el conmutador está adaptado para recibir señales de control inalámbricas. El propósito del conmutador es cortocircuitar los dos carriles entre sí, de modo que no pueda existir ningún potencial entre ellos en caso de que la tensión entre carriles supere un umbral. Cabe señalar especialmente que, aunque los cables, los conectores y los carriles están clasificados para 33 kV, el conmutador funciona a 4 kV. La posibilidad de esta aparente dicotomía se debe a que, en condiciones normales de funcionamiento, la conexión capacitiva de las dos placas 105, 106 del cable de red capacitiva 104 hace que la diferencia de tensión entre la placa de carga y la placa de suministro dependa de la corriente del cable que actúa sobre la capacitancia entre los elementos de placa del capacitor.

[0149] Por lo tanto, la tensión instantánea entre las placas y los carriles es menor, de hecho, sustancialmente un orden de magnitud menor, que la tensión nominal máxima de 33 kV u otra tensión relevante. El dieléctrico de cables como el de nuestra WO 2019/234449 está clasificado para la tensión instantánea entre las placas. Por este motivo, los componentes del circuito del dispositivo de conexión y protección pueden estar clasificados para una tensión inferior.

[0150] En otro modo, el conmutador 128 está normalmente cerrado, con el funcionamiento descrito anteriormente adaptado mutatis mutandis. Cuando está normalmente cerrado, este estado permite que el cable “fallo seguro” al modo convencional cortocircuitando el rojo y el verde en caso de que el sistema pierda la alimentación de CC externa a los circuitos de control. Así, al recibir la instrucción de entrar en modo capacitivo, el conmutador del relé se mantiene abierto electromecánicamente y el disparador corta la alimentación del relé, permitiendo así que vuelva a la posición cerrada. En referencia a la figura 4, la tensión entre los carriles se mide mediante un circuito de medición 130. Si la tensión supera un umbral, normalmente 4 kV, el circuito pasa una señal a un controlador 129 para el conmutador 128. El controlador cierra el conmutador y los dos carriles 121, 122 se conectan entre sí mediante el conmutador, eliminando la diferencia de tensión entre ellos. Dado que el conmutador es un conmutador de relé electromagnético, tarda un tiempo apreciable en cerrarse en caso de eventos tales como un rayo; en otras palabras, dado que es demasiado lento, se proporciona un conmutador de tiristores 228 en paralelo con él y operado por el mismo controlador 129. Se proporcionan otros componentes aún más rápidos, como se describe a continuación.

[0151] El dispositivo también incluye un transformador de corriente 132 para detectar el exceso de corriente en el carril 121 y enviar una señal al controlador 129 para cerrar el conmutador y repartir el exceso de corriente entre ambos conductores capacitivos. El controlador también está adaptado para mantener el conmutador cerrado después del arranque y en otros momentos, cuando la corriente en el carril 121 está por debajo de otro umbral inferior.

[0152] En otras palabras, el transformador de corriente cumple una función adicional al detectar cuándo la corriente está por debajo de un umbral bajo, por debajo del cual es ventajoso que los conductores capacitivos funcionen como conductores convencionales. El conmutador está dispuesto como un conmutador de relé normalmente cerrado, por lo que está cerrado cuando el cable capacitivo se conecta por primera vez, mediante conmutadores de red convencionales no mostrados. Otros componentes del circuito del dispositivo son:

[0153] - una fuente de alimentación de baja tensión 133, que incluye un rectificador y una batería que alimenta otros componentes, incluido el controlador del conmutador 131,

[0154] - un divisor de tensión 134 entre los carriles para suministrar CA a la tensión del circuito electrónico a la fuente de alimentación,

[0155] - un descargador de sobretensión de óxido metálico 135 para limitar los picos de tensión transitorios entre los carriles, como los causados por impulsos. Esto se consigue gracias a la naturaleza semiconductora del descargador de sobretensiones, que permite que la corriente fluya entre los carriles cuando la tensión transitoria alcanza la tensión de ruptura del descargador. Preferiblemente, el descargador está especificado para romperse a aproximadamente la mitad de la tensión a la que se controla el conmutador para que funcione, es decir, 2 kV en esta realización. Esto garantiza que, mientras la tensión transitoria esté limitada por el descargador de sobretensiones a 2 kV, el conmutador no se operará. Si la potencia de la tensión transitoria, es decir, la potencia del impulso, es demasiado alta, esto puede no ser posible, especialmente si el descargador de sobretensión se quema, un espacio de descarga 136 para pasar impulsos de flanco pronunciado entre los carriles. Del mismo modo que se puede esperar que el descargador de sobretensión actúe más rápido que el conmutador y su controlador, el espacio de descarga se proporciona para conducir antes de que un pico de flanco pronunciado haga que el descargador de sobretensión comience a conducir. Convenientemente, la tensión de conducción del espacio de descarga es la misma que la del descargador de sobretensión. Otro dispositivo en paralelo con el descargador de sobretensión y el espacio de descarga es un varistor 236 para proporcionar una garantía adicional de que el dieléctrico del cable capacitivo está protegido antes de que el conmutador, en sus formas electromagnética y tiristora, pueda reaccionar.

[0156] Cabe señalar que el descargador de sobretensión, el espacio de descarga, el varistor y, de hecho, el capacitor 139 situado debajo pertenecen al grupo I en lo que respecta al aislamiento, ya que están totalmente expuestos a la tensión de línea con respecto a la carcasa conductora conectada a tierra.

[0157] La fuente de alimentación y los circuitos de monitorización pertenecen al grupo III, ya que funcionan a baja tensión y solo están expuestos a la tensión de línea de manera que se protegen estos circuitos de la tensión de línea completa o, de hecho, de la tensión entre conductores, al igual que los componentes del grupo I.

[0158] El conmutador se denomina componente del grupo II, ya que la tensión entre sus contactos con los carriles y sus contactos de control nunca debe superar un orden de magnitud por debajo de la tensión de línea a tierra.

[0159] El conmutador, cuando se cierra debido a que se ha superado el umbral de tensión o el umbral de corriente, permanece cerrado hasta que se disipa la perturbación que causa el exceso de tensión o corriente. Solo cuando la corriente medida por el dispositivo de medición de corriente 132 cae por debajo del umbral de alta corriente, el controlador del conmutador vuelve a abrir el conmutador y se reanuda el funcionamiento normal. La supervisión y la conmutación se gestionan mediante un controlador 137 accionado por la fuente de alimentación y que envía señales de “cierre” o “apertura” al controlador del conmutador, según corresponda.

[0160] Es de esperar que cada operación del conmutador dé lugar a corrientes de descarga capacitiva en el conmutador. Para protegerlo, se ha conectado en serie con el conmutador 128 un amortiguador de corriente 38 como parte de los medios de conexión.

[0161] El dispositivo también incluye un capacitor opcional 139. Se pueden montar uno o más en la carcasa 123 o externamente. Su función es aumentar la capacitancia entre los conductores conectados capacitivamente, especialmente cuando se trata de cables convencionales conectados capacitivamente solo por dichos capacitores 139.

[0162] La invención no pretende limitarse a los detalles de las realizaciones descritas anteriormente. Por ejemplo, los dispositivos de conexión y distribución pueden montarse en un armario con toma de tierra dentro de una subestación. En este caso, se puede prescindir de la caja exterior conectada a tierra 123. Una vez más, cuando los dispositivos de conexión y distribución están instalados en un armario de subestación de este tipo, pueden alimentarse desde la propia fuente de alimentación de la subestación. El controlador del conmutador 129 puede estar provisto de una entrada adicional desde un puerto de entrada cableado o inalámbrico, por lo que el conmutador 128 puede cerrarse según lo indiquen las condiciones de la red. De hecho, las mediciones de la corriente de red y/o la tensión entre conductores pueden proporcionarse desde fuera de la caja con toma de tierra y/o, de hecho, desde el armario con toma de tierra, y la señal de control y/o la alimentación para el cierre del relé pueden proporcionarse a la caja/armario para el cierre del conmutador entre conductores de acuerdo con las mediciones y/o el control externo. Este es particularmente el caso cuando las mediciones en un extremo de un cable capacitivo provocan el cierre en un extremo y es deseable efectuar el cierre también en el otro extremo.

Claims (18)

1. REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de protección y control de un cable de transmisión de energía para un cable de transmisión de energía capacitivo (104), el dispositivo comprende:

en un extremo del cable

• un terminal de carga o suministro (4) para un cable de carga o suministro (109, 110)

• un par de terminales de cable (5, 6) para un par de conductores (105, 106) del cable de transmisión de energía capacitivo (104), estando los conductores (105, 106) conectados directamente o a través de conductores de extensión (111) a los terminales (5, 6) en utilización,

▪ uno (5) del par de terminales de cable (5, 6) está conectado por un carril o barra colectora (8, 121) al terminal de carga o suministro (4)

• un conmutador electromagnético o electrónico (128) entre el carril o la barra colectora (8, 121) y el otro (6) del par de terminales de cable (5, 6) y

• en un extremo o en otro extremo de la terminación del cable:

• medios (21, 22, 23) para medir la tensión diferencial entre el par de terminales de cable (5, 6), es decir, entre los conductores de cable capacitivos (105, 106) en utilización, y

• medios (24) para controlar el conmutador (128) para que se cierre en caso de que la tensión diferencial supere un umbral por debajo de la ruptura dieléctrica del cable capacitivo (104).

2. Dispositivo de protección y control de un cable de transmisión de energía según la reivindicación 1, en el que • el medio de control del conmutador (24) está adaptado para controlar el conmutador (128) en un segundo o tercer evento, o se proporciona un medio de control del conmutador separado para ello,

• el segundo evento es que la corriente en la barra colectora o carril (8, 121) está por debajo de un umbral determinado y

• el tercer evento es que la corriente en la barra colectora o carril (8, 121) está por encima de un umbral determinado.

3. Disposición de protección y control de un cable de transmisión de energía según la reivindicación 1, en la que • un segundo medio de control del conmutador está adaptado para controlar un segundo conmutador (128) entre el carril o barra colectora (8, 121) y el otro (6) del par de terminales de cable (5, 6) en un segundo o tercer evento, • el segundo evento es que la corriente en la barra colectora o el carril (8, 121) está por debajo de un umbral determinado y

• el tercer evento es que la corriente en la barra colectora o el carril (8, 121) está por encima de un umbral determinado.

4. Dispositivo de protección y control de cables de transmisión de energía según la reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3, que incluye un capacitor (139) que proporciona o aumenta la capacitancia entre los conductores (105, 106) del cable capacitivo (104).

5. Dispositivo de protección y control de cables de transmisión de energía según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, dispuesto como un dispositivo de conexión y protección (108) alojado en una carcasa o armario conductivo conectado a tierra o conectable a tierra (3, 123), con los terminales (4, 5, 6) aislados a una tensión de transmisión y el conmutador (128) estando clasificado para la tensión de ruptura diferencial.

6. Dispositivo de conexión y protección (108) según la reivindicación 5, en el que los medios de medición y control (21, 22, 23, 24) están alojados con los terminales (4, 5, 6) y el conmutador (128) en la carcasa o armario (3, 123).

7. Dispositivo de conexión y protección (108) según la reivindicación 6, en combinación con un segundo dispositivo similar (108) para un extremo opuesto del cable capacitivo (104), estando los dispositivos (108) adaptados para la comunicación inalámbrica, por cable o por fibra óptica.

8. Dispositivo de conexión y protección (108) según la reivindicación 5, 6 o 7, que incluye dispositivos autónomos entre el carril o barra colectora (8, 121) y el otro (6) de los terminales de cable (5, 6) adaptados para conducir y reducir la tensión diferencial más rápidamente de lo que el conmutador (128) puede cerrar, preferiblemente al menos uno de un descargador de sobretensión de óxido metálico (135), un descargador de chispas (136) y un varistor (236).

9. Dispositivo de conexión y protección (108) según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, que incluye tanto un conmutador electromagnético (128) como un conmutador electrónico (228), estando el conmutador electrónico (228) adaptado para cerrarse más rápido que el conmutador electromagnético (128).

10. Dispositivo de conexión y protección (108) según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, en el que

• el medio de conexión es tanto

▪ nominal para no más del 20 % y preferiblemente el 15 % de una tensión que debe transmitirse por el cable capacitivo (104) como

▪ está adaptado para ser operado por un control de tensión más baja, medios de detección de eventos que comprenden medios para detectar que la tensión entre el par de conductores (105, 106) excede un umbral de más del 20 % y preferiblemente del 15 % de la tensión que debe transmitirse y

• el dispositivo (108) comprende

▪ una fuente de alimentación de baja tensión (133) en la carcasa o armario (3, 123) y

▪ un controlador de baja tensión (137) en la carcasa (3, 123) para hacer que los medios de conexión efectúen dicha conexión en caso de detectarse que dicha tensión supera el umbral.

11. Dispositivo de conexión y protección (108) según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, en combinación externa al dispositivo con uno o más capacitores (139) conectados entre el par de terminales de cable (5, 6).

12. La combinación de dispositivo de conexión y protección y cable según la reivindicación 11, en la que el cable (104) comprende un par de conductores (105, 106) en relación capacitiva a lo largo de su longitud.

13. El dispositivo de conexión y protección (108) según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, en combinación con un cable de transmisión de energía (104) que tiene dos conductores conectados capacitivamente (105, 106) conectados respectivamente en utilización a un cable de suministro (109) en un extremo y a un cable de carga (110) en el otro extremo.

14. Dispositivo de conexión y protección y combinación de cables (104, 108) según la reivindicación 13, en el que el cable (104) comprende un par de cables de transmisión de potencia de tensión elevada convencionales, conectados capacitivamente en uno o ambos extremos por uno o más capacitores convencionales, alojados como un elemento de circuito del dispositivo de conexión y protección (108) o alojados por separado.

15. El dispositivo de conexión y protección y la combinación de cables (104, 108) según la reivindicación 13, en el que el cable (104) comprende un par de conductores (105, 106) en relación capacitiva a lo largo de su longitud y se incluye un capacitor adicional (139) como elemento de circuito en el dispositivo (108).

16. Dispositivo de conexión y protección (108) para un cable de transmisión de energía que tiene dos conductores conectados capacitivamente (105, 106) conectados respectivamente en utilización a un cable de suministro (109) en un extremo y a un cable de carga (110) en el otro extremo, el dispositivo de conexión y protección (108) comprende:

• una carcasa conductora conectable a tierra (3, 123);

• tres terminales de conexión (4, 5, 6), cada uno de ellos estando clasificado para proporcionar una terminación a alta tensión aislada de la carcasa (3, 123) y un punto de conexión interna dentro de la carcasa:

▪ uno (4) de los terminales de conexión (4, 5, 6) está destinado a la terminación aislada y a la conexión interna de cualquiera de los cables de suministro o de carga (109, 110),

▪ los demás (5, 6) de los terminales de cable (4, 5, 6) son uno de un par para la terminación aislada y la conexión interna de los conductores conectados capacitivamente respectivos (105, 106), o piezas de interconexión de cable (111) desde los terminales (5, 6) a los conductores respectivos (105, 106),

• una conexión directa (8, 121) dentro de la carcasa (3, 123) entre uno (4) de los terminales de conexión (4, 5, 6) y uno (5) del par de terminales de cable (5, 6), sin que el otro (6) del par de terminales de cable (5, 6) esté normalmente conectado al terminal de conexión (4), y

• medios en la carcasa (3, 123) para conectar el otro (6) del par de terminales de cable (5, 6) al terminal de conexión (4) para proteger la conexión capacitiva de los dos conductores (105, 106), en caso de que la tensión entre el par de terminales de cable (5, 6) supere un umbral.

17. Dispositivo de conexión y protección (108) según la reivindicación 16, que incluye medios de detección de eventos que comprenden medios para detectar que la tensión entre el par de conductores (105, 106) supera un umbral.

18. Dispositivo de conexión y protección (108) en combinación con un cable de transmisión de energía (104) que tiene dos conductores conectados capacitivamente (105, 106) conectados respectivamente en utilización a un cable de suministro (109) en un extremo y a un cable de carga (110) en el otro extremo, el dispositivo de conexión y protección (108) comprendiendo:

• una carcasa conductora conectable a tierra (3, 123);

• tres terminales de conexión (4, 5, 6), cada uno de ellos diseñado para proporcionar una terminación con aislamiento a alta tensión desde la carcasa (3, 123) y un punto de conexión interna dentro de la carcasa:

• uno (4) de los terminales de conexión (4, 5, 6) es para la terminación aislada y la conexión interna de cualquiera de los cables de suministro o de carga (109, 110),

• los demás (5, 6) de los terminales de cable (4, 5, 6) son uno de un par para la terminación aislada y la conexión interna de los respectivos conductores conectados capacitivamente (105, 106), o piezas de cable de interconexión (111) desde los terminales (5, 6) hasta los respectivos conductores (105, 106),

una conexión directa (8, 121) dentro de la carcasa (3, 123) entre uno (4) de los terminales de conexión y uno (5) del par de terminales de cable (5, 6), sin que el otro (6) del par de terminales de cable (5, 6) esté normalmente conectado al terminal de conexión (4) y

medios en la carcasa (3, 123) para conectar el otro (6) del par de terminales de cable (5, 6) al terminal de conexión (4) para proteger la conexión capacitiva de los dos conductores (105, 106), en caso de que la tensión entre el par de terminales de cable (5, 6) supere un umbral:

• los medios de conexión están clasificados para no más del 20 % de la tensión elevada y

• los medios de conexión están adaptados para ser operados por control de baja tensión, medios de detección de eventos que comprenden medios para detectar que la tensión entre el par de conductores (105, 106) supera un umbral de más del 20 % de la tensión elevada

una fuente de alimentación de baja tensión (133) en la carcasa (3, 123) y

un controlador de baja tensión (137) en la carcasa (3, 123) para hacer que los medios de conexión efectúen dicha conexión en caso de que se detecte que dicha tensión supera el umbral.