MX2011002421A

MX2011002421A - Metodo y aparato para proteger sistemas de energia de impulsos electromagneticos extraordinarios.

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Publication number: MX2011002421A
Application number: MX2011002421A
Authority: MX
Inventors: Curtis A Birnbach
Original assignee: Advanced Fusion Systems Llc
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-07-13
Also published as: RU2011109725A; WO2010047890A4; KR101348990B1; EP2327131A4; EP2327131A2; JP2014113046A; NZ591618A; CA2735589C; WO2010047890A3; BRPI0918609A2; EP2590200A3; EP2327131B1; JP2012503467A; IL211536A; KR20110067101A; CN102217159A; JP5842021B2; CA2735589A1; EP2590200A2; WO2010047890A2

Abstract

Una forma de la invención provee un método y aparato para impedir que un impulso electromagnético extraordinario alcance y vuelva inoperativo un componente eléctrico de un sistema de energía eléctrica, en donde el componente está ubicado en una trayectoria conductora del sistema que recibe el impulso. El método y aparato comprende las etapas o medios para detectar la presencia del impulso en la trayectoria conductora antes de que el impulso alcance y vuelva inoperativo el componente eléctrico. El impulso es desviado alrededor del componente eléctrico con un circuito de alta capacidad de corriente, de baja inductancia, en relación con el componente eléctrico antes de que el impulso pueda alcanzar y volver al componente eléctrico inopeativo. La invención anterior puede utilizar benéficamente una derivación de corriente de alta velocidad que comprende una banda de metal conductora plana que tiene una región de medición de corriente definida, un balun de línea de transmisión de placas paralelas ahusado anexado a la región de medición de corriente y una salida vía un cable coaxial.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA PROTEGER SISTEMAS DE ENERGÍA DE IMPULSOS ELECTROMAGNÉTICOS EXTRAORDINARIOS CAMPO DE LA INVENCIÓN I La presente invención es concerniente con un método y aparato para impedir impulsos electromagnéticos extraordinarios (EE P) que surgen por ejemplo de una explosión nuclear o tormenta solar, de alcanzar y volver inoperativos componentes eléctricos de un sistema de generación y distribución de energía eléctrica. Más en particular, un impulso electromagnético extraordinario (EEMP) es definido como un impulso transitorio que surge de explosiones nucleares (NEMP) , impulsos electromagnéticos no nucleares (NNEMP) de intensidad suficiente para alcanzar y. volver inoperativos componentes de un sistema de energía eléctrica, denominado en conjunto como EMP o corriente inducida geomagnéticamente (GIC) como resultado de expulsiones de masa coronales de tormentas solares. Un aspecto adicional de la invención es concerniente con una derivación de corriente de alta velocidad que puede ser usada para detección de impulsos de GIC.

' ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La naturaleza vital de los sistemas de energía eléctrica para la sociedad moderna es bien reconocida. Por ejemplo, el Reporte de la Commission para Determinar la Amenaza a los Estados Unidos de América de Ataque de Impulso Electromagnético (EMP) , Infraestructuras Nacionales Críticas, Oficina de Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos de América, abril del 2008, afirma en la página 17: El funcionamiento de la sociedad y la economía es críticamente dependiente de la disponibilidad de electricidad. Esencialmente cada aspecto de Sociedad Estadounidense requiere energía eléctrica para funcionar. La Sociedad de los Estados Unidos de América contemporánea no está estructurada, ni tiene I los medios para proveer las necesidades de casi 300 millones de estadounidenses sin electricidad. Es necesario el suministro eléctrico continuo para sostener suministros de agua, producto y distribución de alimentos, combustible, comunicaciones y cualquier cosa que sea parte de nuestra economía. El suministro eléctrico confiable continuo dentro de fronteras de frecuencia Í muy estrechas es un elemento crítico a la existencia continua y i Crecimiento de los Estados Unidos de América y los países más desarrollados .

El anterior Reporte de la Comisión discute además- la amenaza o ataque a los sistemas de energía eléctrica por un impulso electromagnético que surge de una explosión nuclear y también se refiere a las amenazas que se presentan naturalmente á los sistemas de energía eléctrica de las tormentas geomagnéticas . El Reporte de la Comisión en la página 18. Como se usa en la presente, los sistemas de energía eléctrica connotan sistemas para tolerar energía eléctrica, transmitir aquella energía en distancias cortas a largas y distribuir aquella energía a los usuarios finales.

En base a datos empíricos publicados, es en general aceptado que un evento de EMP puede volver a varios componentes de un sistema de energía eléctrica inoperativos . Dos de tales I Componentes eléctricos, generadores eléctricos para producir electricidad y transformadores eléctricos para escalar hacia arriba o escalar hacia abajo niveles de voltaje como se requiera para la transmisión o distribución de energía, son obviamente vitales. Si los generadores o transformadores se detienen de funcionar, el sistema de energía falla y la sociedad como la conocemos termina. Ambos componentes requieren un tiempo delantero largo para construirse (por ejemplo, 3-5 años para transformadores y hasta 10 años para generadores) si I la demanda de ellos es norma) ; esto es, si las fallas ocurren después de tiempos de vida de producto esperados. Sin embargo, si la demanda por generadores y transformadores se eleva debido a su falla prematura resultante de un evento de EMP, el tiempo delantero para construirlo se incrementa aún adicionalmente y probablemente de manera dramática.

Por consiguiente, sería deseable proveer un método para impedir que varias formas de EMP alcancen y vuelvan a los componentes inoperativos de un sistema de suministro de energía. Las varias formas de EMP incluyen un impulso I 1 electromagnético transitorio indeseable que surge de eventos de i i I ' impulso electromagnéticos nucleares (NEMP) , eventos de impulso electromagnético no nucleares (NNEMP) creando un impulso con un tiempo de elevación de menos de 500 picosegundos y una intensidad de campo (por ejemplo, en exceso de 20 volts por metro) suficiente para alcanzar y volver inoperativos a los componentes de un sistema de suministro de energía eléctrica como se define anteriormente, o corrientes inducidas geomagnéticamente (GIC) que surgen de expulsiones de masa i coronal de tormentas solares u otros eventos de EMP. Estos EMP i son clasificados en la presente como impulsos electromagnéticos extraordinarios (EEMP) .

Otro problema en el arte previo es concerniente a como medir exactamente impulsos de corriente de alta velocidad, tales como GIC. Las técnicas del arte previo para mediciones de corriente-impulso de alta velocidad son casi exclusivamente inferenciales . El Instituto Nacional de los Estados Unidos de América de Estándares y Tecnologías (NIST) prefiere mediciones directas siempre que sea posible en lugar de mediciones inferenciales . Los cálculos numéricos asociados con las técnicas de medición inferencial incrementan la probabilidad de errores al corregir datos sin procesar para llegar inferencialmente a una medición real . Esto es debido a que los pálculos numéricos requeridos son complejos, hay un ímpetu por simplificar los cálculos, un proceso que casi siempre conduce a la introducción de errores .

Hay tres razones apremiantes para tener una derivación de corriente de alta velocidad de alta exactitud, sigue: 1. Proveer medios de monitoreo en tiempo real para Iguiar la manufactura de dispositivos para proteger componentes eléctricos de un sistema de energía de eventos de EEMP. ¦2. Proveer salida de alta velocidad para circuitos de control . ¡ 3. Proveer salida de alta velocidad para notificación del operador del sistema de un evento de EEMP.

Por consiguiente, sería deseable proveer una técnica directa para la medición de impulsos de corriente de alta velocidad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Una forma de la invención provee un método y aparato para impedir que un impulso electromagnético extraordinario ¡llegue y vuelva inoperativo un componente eléctrico de un sistema de energía eléctrica, en donde el componente está localizado en una trayectoria conductora del sistema que recibe el impulso. El método y aparato comprende las etapas o medios para detectar la presencia del impulso en la trayectoria conductora antes de que el impulso llegue y vuelva inoperativo él componente eléctrico. El impulso es desviado alrededor del componente eléctrico con un circuito de alta capacidad de corriente, de baja inductancia, en relación con el componente eléctrico antes de que el impulso pueda alcanzar y volver al componente eléctrico inoperativo.

El método y aparato anterior impide varias formas de EEMP lleguen y vuelvan inoperativos componentes de un sistema de suministro de energía.

Otro aspecto de la invención provee una derivación de corriente de alta velocidad que comprende una banda de metal conductora plana que tiene una región de medición de corriente definida, un balun (Se denomina bal n (del inglés balanced-piibalanced Unes transformer ) a un dispositivo adaptador de impedancias que convierte líneas de transmisión simétricas en asimétricas. La inversa también es cierta: el balun es un dispositivo reversible) de transmisión-línea de placas paralelas ahusado anexado a la región de medición de corriente y una salida vía un cable axial.

La derivación de corriente anterior provee benéficamente una técnica directa para la medición de impulsos de corriente de alta velocidad y puede ser usada en la invención mencionada primero .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS En las figuras, en las cuales los números de referencia semejantes se refieren a partes semejantes: La Figura 1A muestra un diagrama esquemático de parte de una red de distribución de transmisión de energía eléctrica de CA.

La Figura IB muestra la red de distribución de la Figura 1A que recibe un impulso electromagnético nuclear o no nuclear.

La Figura 1C muestra la red de distribución de energía de la Figura 1A recibiendo un impulso de corriente inducido geomagnéticamente .

La Figur 2A muestra una versión simplificada de la Figura 1, parcialmente en forma de bloque, junto con un par de trayectorias desviadoras de corriente para desviar EMP a lo lejos de transformadores de una trayectoria de desviación de 'corriente opcional para desviar las EMP a lo lejos de una línea de transmisión a tierra.

La Figura 2B muestra un fragmento del circuito de la Figura 2A.

Las Figuras 2C y 2D muestran diagramas esquemáticos de implementaciones alternativas de un conmutador en una ^trayectoria de desviación de corriente mostrada en la Figura 2B.

La Figura 2E muestra una forma de onda de voltaje pontra el tiempo para un impulso electromagnético nuclear (NEMP) en relación con un tiempo de elevación deseado para un conmutador usado para desviar el NEMP a lo lejos de un componente de un sistema de suministro de energía.

La Figura 2F muestra una forma de onda de corriente contra el tiempo para un impulso electromagnético extraordinario (EEMP) que surge de corriente inducida geomagnéticamente (GIC) .

La Figura 3 es un diagrama esquemático de otra porción de una red de distribución de energía de transmisión de energía eléctrica que utiliza trayectorias de desviación de corriente de acuerdo con un aspecto de la invención.

Las Figuras 4A y 4B muestran respectivamente diagramas esquemáticos de devanados conectados en Y y devanados conectados en delta con trayectorias desviadores de corriente asociadas de acuerdo con un aspecto de la invención.

La Figura 5A es una vista en planta frontal de una trayectoria de desviación de corriente con un electrodo conectado a tierra auto-soportado de acuerdo con un aspecto de la invención.

La Figura 5B muestra una vista en sección transversal parcial de un dispositivo de conexión de soporte eléctrica- y horizontalmente y estructura asociada de la Figura 5A.

La Figura 5C muestra una vista en sección transversal parcial del dispositivo de conexión de soporte eléctrica y horizontalmente y estructura asociada de la Figura 5B tomada en las flechas 5C, 5C de la Figura 5B.

La Figura 5D muestra una vista en sección transversal tomada en las flechas 5D, 5D de la Figura 5A.

Las Figuras 6A y 6B muestran vistas en planta superior y vistas en sección transversal asociadas !simplificadas de un triodo de emisiones de campo de cátodo frío de alto voltaje que puede ser usado en la presente invención.

Las Figuras 6C y 6D muestran vistas similares a las ¡Figuras 6A y 6B, pero para un tubo de electrones de emisión de campo de cátodo frío de alto voltaje bidireccional .

La Figura 6E muestra una vista en planta lateral ¡simplificada, parcialmente en sección transversal, de un tubo de electrones de emisión de¦ campo de cátodo frío de alto voltaje bidireccional.

La Figura 6F muestra una vista en perspectiva lateral de un portador de tubo reentrante y alojamiento de cerámica para un conmutador usado en la presente invención.

La Figura 6G es una vista detallada, parcialmente en sección transversal , tomada en las flechas 6G, 6G en la Figura 6F de la conexión eléctrica y mecánica de un tubo de emisión de campo de cátodo frío de alto voltaje al portador de tubo reentrante de la Figura 6F .

La Figura 7 muestra un diagrama esquemático eléctrico de una trayectoria de desviación de corriente con circuitos de control para protección contra un NEMP o E P en una trayectoria conductora normalmente a un voltaje de CD.

La Figura 8A muestra . un diagrama esquemático eléctrico de una trayectoria desviadora de corriente con I circuitos de control para protección contra un NEMP o NNEMP en una trayectoria conductora normalmente a un voltaje de CA.

! La Figura 8B muestra un diagrama esquemático eléctrico de una trayectoria desviadora de corriente con circuitos de control para protección contra un NEMP, un NNEMP y una GIC en una trayectoria conductora normalmente a un voltaje de CA.

La Figura 8C muestra una vista en perspectiva simplificada de una derivación de corriente de alta velocidad con aislamiento omitido por el propósito de claridad de ilustración.

La Figura 8D muestra una vista en planta lateral ampliada de una banda de metal conductora y placas ahusadas con aislamiento .

La Figura 8E muestra una vista en perspectiva ampliada de placas de una línea de transmisión tal como son unidas a un cable coaxial .

La Figura 8F muestra una vista en planta lateral ampliada, parcialmente en sección transversal, de conexiones eléctricas y aislamiento mostrado en la Figura 8E.

La Figura 8G muestra una vista en planta superior ampliada de una de las interconexiones- y aislamiento asociado mostrados en la Figura 8E.

La Figura 9 muestra un diagrama de circuito eléctrico de algunos componentes de un sistema de transmisión de energía y trayectorias desviadoras de corriente asociadas.

La Figura 10 muestra una vista en planta lateral de un aparato de detección de corriente y desviación de corriente completo para un componente eléctrico conectado en Y. i La Figura 11 muestra una vista en perspectiva simplificada de la interconexión de elementos desviadores de corriente a un componente eléctrico conectado en delta.

La Figura 12' muestra una vista en planta lateral simplificada, parcialmente en sección transversal, de un tubo i de electrones de emisión de campo de cátodo frío de alto voltaje bidireccional montado en brida.

La Figura 13 muestra una vista en perspectiva lateral del tubo de electrones montado en brida de la Figura 12.

' La Figura 14 es una vista en sección transversal detallada ampliada de un capacitor de desviación opcional tomado en las flechas 14, 14 de la Figura 13.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FIGURAS Las Figuras 1A-1C muestran una porción representativa de una red de distribución de energía de transmisión de energía eléctrica e ilustran tipos diferentes de impulsos electromagnéticos extraordinarios (EEMP) que pueden ser j recibidos por la red de distribución de energía.

La Figura 1A muestra una porción de una red de distribución de transmisión de energía eléctrica de CA 10 que puede ser protegida de un EEMP de acuerdo con la presente invención. i La red de distribución de energía 10 incluye una línea de transmisión de energía 12, suspendida de torres de transmisión 14a y 14b, y puede ser comúnmente mucho más larga que como se ilustra. Transformadores eléctricos 16 y 18 están situados respectivamente en los dos extremos de la línea de ^transmisión de energía 12. Cada transformador puede comprender una fase de un transformador conectado en Y de tres fases, a manera de ejemplo. Un ' electrodo mostrado más abajo de cada transformador 16 y 18 es mostrado conectado a tierra respectiva 20. Como es típico, cada conexión a tierra puede comprender un conductor eléctrico enterrado en la tierra para asegurar una conexión más robusta a tierra. Con el fin de asegurar una conexión a tierra más robusta por propósitos de incrementar la I efectividad de la presente invención, puede ser deseable inyectar un agente conductor a tierra, tal como una solución sobresaturada de sulfato de cobre.

La Figura IB muestra la red de distribución de energía 10 de la Figura 1, con la línea de transmisión 12 que recibe un EEMP 22 de la variedad de impulso electromagnético nuclear (NEMP) o impulso electromagnético no nuclear (NNEMP) . El impulso 22 es mostrado con flechas asociadas que indican la dirección de movimiento del impulso. Después de ser recibido por la línea de transmisión 12, el NEMP o NNEMP 22 puede seguir ya sea una u otra de dos trayectorias conductoras 24 ó 26 que incluyen respectivamente transformadores 16 y 18 y conexión a ¦tierra 20 . El NEMP o E P 22 puede inducir comúnmente corriente en la trayectoria conductora 24 ó 26 bastante en exceso de la capacidad de manipulación, de corriente de los transformadores 16 y 18 , y mediante esto volverían inoperátivos los transformadores a no ser que el NEMP o NNEMP 22 sea desviado a lo lejos de ellos.

La Figura 1C muestra la red de distribución de energía 10 de la Figura 1 , con línea de transmisión 12 que recibe un EEMP de la variedad de corriente inducida geomagnéticamente (GIC). Un impulso es mostrado en 28 , con flechas asociadas que muestran la dirección de movimiento del impulso. Después de ser recibido en la línea de transmisión 12 , él impulso de GIC 28 puede seguir ya sea una u otra de dos i trayectoria conductoras 30 ó 32 que incluyen respectivamente conexión a tierra y transformadores 16 y 18 . El impulso de GIC 28 puede comúnmente inducir corriente en las trayectorias conductoras 30 ó 32 bastante en exceso de la capacidad de manejo de corriente de los transformadores 16 y 18 , y mediante esto volvería inoperátivos los transformadores a no ser que el impulso de GIC 28 sea desviado a lo lejos de ellos.

La Figura 2A muestra una versión simplificada de la Figura 1 con varias trayectorias desviadoras de corriente 3 6 , 38 y 40 . Las trayectorias 3 6 y 38 desvían respectivamente la corriente a lo lejos de los transformadores 16 y 18.. La trayectoria desviadora de corriente opcional 40 desvía la corriente de una porción de la línea de transmisión 12., receptora de un EEMP, para impedir que tal porción de línea 12 se vuelva inoperativa por el EEMP. Cada una de las trayectorias 36, 38 y 40 constituye un circuito de alta capacidad de corriente, de baja inductancia, en relación con los respectivos componentes eléctricos asociados de la red de distribución de energía 10 y es mostrada esquemáticamente como un conmutador 37a, 39a o 41a. Como tal, un EEMP puede ser desviado de los transformadores 16 y 18 y de una porción de la línea de transmisión 12, receptora de un EEMP, antes de que el EEMP pueda volver a tales componentes eléctricos de la red de distribución inoperativos .

La Figura 2B muestra la trayectoria desviadora de corriente 36 de la Figura 2A en más detalle. La trayectoria desviadora de corriente 36 incluye un dispositivo protector 37 que consiste de un conmutador 37a ' y un controlador de ponmutador 37b cuyos detalles son descritos posteriormente en la presente. Es deseable que la longitud 42, entre un nodo superior 16a del transformador 16 y la trayectoria 36, sea tan porta tan como sea posible físicamente, de tal manera que la distancia 43 entre el transformador 16 y la trayectoria desviadora de corriente 36 pueda ser minimizada. Esto es importante para mantener el tiempo de elevación de la trayectoria desviadora de corriente 36 lo suficientemente rápido para asegurar que la trayectoria del circuito de desviación sea consumada antes de que el impulso dañino llegue al componente protegido. También puede ser deseable proveer un capacitor al vacío (no mostrado) en paralelo con la trayectoria desviadora de corriente 36, para suprimir los EMP ordinarios, tales como- transitorios menores. Esto es cierto para las otras trayectorias desviadoras de corriente descritas en la presente.

Como se muestra en la Figura 2C, el conmutador 37a puede ser implementado como un tubo de electrones bidireccional de emisión de campo de cátodo frío de alto voltaje bidireccional conocido como un Bi-tron 44. El nombre "Bi-tron" ha sido acuñado por el presente inventor como marca comercial, y su construcción es descrita posteriormente en la presente. Alternativamente, como se muestra en la Figura 2D, el conmutador 37a puede ser implementado como un par de triodos de emisiones de campo de cátodo frío de alto voltaje conectados de parte posterior a parte posterior. La bidireccionalidad del conmutador 37a (Figura 2B) permite que el conmutador se encienda no importa cual sea la polaridad del voltaje de línea ß? la línea de transmisión 12 en relación con tierra 20. Esto impide un retardo en el encendido del conmutador 37a de hasta 1/2 ciclo para el voltaje de línea de CA en la línea de transmisión 12. La bidireccionalidad del conmutador 37a es también deseable de tal manera que el conmutador conduzca un EEMP que pase hacia abajo a través del transformador 16 (u otro componente eléctrico protegido) como en la Figura IB, o un EEMP que pasa hacia arriba a través del transformador 16 (u otro bomponente eléctrico) como en la Figura 1C.

En la Figura 2C, los electrodos del Bi-tron 44 comprenden primeros y segundos catánodos 132 y 136, y primeras y segundas redes de distribución 102 y 110. En la Figura 2D, los electrodos para cada uno de los triodos de emisión de campo de cátodo frío de alto voltaje 45a y 45b comprenden un ánodo 100, una red de distribución 102 y un cátodo 104.

I Cuando protegen contra NEMP, NNEMP y GIC, ya sea uno u otro del Bi-tron de la Figura 2C o los triodos de emisión de campo de cátodo frío de alto voltaje de parte posterior a parte posterior de la Figura 2D son igualmente aplicables a líneas de transmisión de CD como a su líneas de transmisión de CA. Esto es debido a la diferencia en direcciones de flujo de corriente de EMP contra impulsos de GIC, como se ilustra en las Figuras IB y 1C, que requieren medios de conmutación bidireccionales . Ambos conmutadores tienen preferiblemente tiempos de elevación de menos de 100 picosegundos , para proteger contra NEMP y NNEMP. Los conmutadores con tiempos de elevación significativamente más lentos no serán efectivos para suprimir los NEMP y NNEMP. Los tiempos de elevación más lentos incrementan la probabilidad de daños sostenidos a los componentes eléctricos protegidos.

En la Figuras 2A y 2B, un conmutador apropiado 37a para la trayectoria desviadora de corriente 36 tiene varios requerimientos de diseño : debe ser encendido antes de que un EEMP pueda volver inoperativo los componentes eléctricos protegidos, esto es, transformadores 16 y 18 en la Figura 2A, y también deben maneja las altas corrientes típicas de los EEMP. En las Figuras 2E y 2F muestran respectivamente formas de onda típicas para un impulso electromagnético nuclear (NEMP) y un EEMP que surgen de corriente inducida geomagnéticamente . Estas figuras son presentadas para considerar los requerimientos de conmutadores 37a y 39a y conmutadores similares descritos en la presente para desviar los EEMP alrededor de componentes eléctricos a ser protegidos de tales impulsos.

La Figura 2E muestra un NEMP 46 y muestra además etapas secuenciales 46a, 46b y 46c de tal NEMP. Durante la etapa 46a, por ejemplo, un NEMP 46 se eleva bien por encima de '20 voltios por metro en intensidad de campo en menos de 100 picosegundos . Los impulsos de este tiempo de elevación rápido y con amplitudes iguales o mayores de 20 voltios por metro, ya sea NEMP o NNEMP, deben ser protegidos contra los mismos. Es necesario usar medios de conmutación con un tiempo de elevación más rápido de 100 picosegundos para impedir que un componente eléctrico se vuelva inoperativo debido al NEMP 46 o un NNEMP (no mostrado) . Un tiempo de elevación aceptable 47 es de aproximadamente 80 picosegundos. Los tiempos de elevación. significativamente más largos de 100 picosegundos son probables de permitir daños a los componentes que se busca proteger. La probabilidad se incrementa a medida que el tiempo de elevación se incrementa.

La forma de onda de NEMP 46 mostrada en la Figura 2E es un miembro representativo de la clase de formas de onda conocido como EMP y más específicamente como NEMP y NNEMP. Cada i una de estas formas de onda son únicas, pero comparten en conjunto características comunes importantes tales como tiempo ¡de elevación rápido. Es importante reconocer que NEMP y NNEMP comparten características comunes (por ejemplo, tiempo de elevación) y desde el punto de vista de la presente invención y los componentes eléctricos protegidos, son indistinguibles.

La Figura 2F muestra una forma de onda de corriente contra tiempo para un EEMP 48 que surge de un impulso de GIC, y es un registro real de un GIC que ocurrió el 13 de enero de 1999 en Finlandia. De la Figura 2F, se puede ver que ya sea una ú otra forma de onda es apta de inducir transitorios potencialmente dañinos en un sistema de energía eléctrica.

La Figura 3 ilustra componentes eléctricos protegidos que tienen entradas o salidas flotantes con respectó a conexión a tierra y ya que se encuentra en circuitos trifásicos conectados en delta, por ejemplo. Así, la Figura 3 muestra un generador eléctrico 50 con una salida de CA que aparece en las líneas de salida 50a y 50b, y un transformador 52 que tiene su devanado mostrado a la izquierda conectado a las líneas 50a y 50b y que tiene su devanado de salida conectado a las líneas de 'salida 52a y 52b. Las líneas 50a, 50b, 52a y 52b son todas flotantes con respecto a conexión a tierra 20. El transformador 52 puede comprender una fase de un devanado conectado en delta de tres fases, a manera de ejemplo.

En la Figura 3 , la trayectoria desviadora de corriente 54 protege el generador 50, mientras que la trayectoria desviadora de corriente 56 protege el devanado i primario mostrado a la izquierda del transformador 52. Opcionalmente, la trayectoria desviadora de corriente 58 puede i proveer una trayectoria para disipación de corriente en la línea 50b por medio de conexión a tierra 20. Las trayectorias 'desviadoras de corriente mencionadas se conforman a la descripción anterior de las trayectorias desviadoras de corriente, tal como la trayectoria 36 en la Figura 2B. La trayectoria 58 es especialmente deseable ya que permite que la ^energía circulante creada por las dos trayectorias desviadoras de corriente se disipe a tierra.

La Figura 4A muestra un lado 60 de devanados de transformador conectados en Y 60a, 60b y 60c. Cada devanado 60a, 60b y 60c es derivado por una trayectoria desviadora de corriente asociada 62, 64 ó 66, de acuerdo con un aspecto de la invención. Cada una de las trayectorias 62, 64 y 66 son mostradas en forma simplificada como un conmutador bidireccional de configuración de Bi-tron, aunque circuitos de control descritos posteriormente en la presente serian usados para poner en operación los conmutadores de Bi-tron. En este lado conectado en Y 60 de un transformador, un extremo de cada uno de los devanados y trayectorias desviadoras de corriente asociadas es conectado a tierra 20.

La Figura 4B muestra un lado 68 de los devanados de transformador conectados en delta 68a, 68b y 68c. Cada devanado ,68a, 68b y 68c es derivado mediante una trayectoria desviadora J de corriente asociada 70, 72 ó 74 de conformidad con un aspecto de la invención. Cada una de las trayectorias 70, 72 y 74 son mostradas en forma simplificada como un conmutador i bidireccional de configuración de Bi-tron, aunque circuitos de control descritos anteriormente serían usados para poner en Operación los conmutadores de Bi-tron. En este lado conectado i !en delta 68 de un transformador, ni el extremo de los devanados o de sus trayectorias desviadoras de corriente asociadas es conectado a tierra (no mostrado) .

; Las Figuras 5A y 5B ilustran una trayectoria desviadora de corriente 78 que puede ser usada en el caso de devanados conectados en Y, como por ejemplo, para implementar en la Figura 4A la trayectoria desviadora de corriente 62, 64 ó 66. Como con las trayectorias 62, 64 y 66, la trayectoria desviadora de corriente 78 de la Figura 5A es conectada tierra En la Figura 5A, la trayectoria desviadora de corriente 78 incluye un conductor a tierra aislado eléctricamente y soportado verticalmente 80, un alojamiento de vacío 81, y un dispositivo de conexión eléctrico y soportado horizontalmente 83 a un conductor 84 de un red de distribución de transmisión de energía eléctrica. Como se detalla adicionalmente más adelante, el alojamiento de. vacío 81 contiene preferiblemente un conmutador, tal como es mostrado esquemáticamente en la Figura 2B a 37a, junto con circuitos para detectar EEMP. El conductor a tierra aislado 80 es preferiblemente auto-soportado verticalmente, con su extremo inferior fijo mecánicamente a un soporte mecánico 88, mostrado esquemáticamente.

Las Figuras 5B y 5C muestran más detalles de uña construcción preferida del dispositivo de conexión eléctrico y soportado horizontalmente 83 de la Figura 5A, que minimiza la longitud de trayectoria conductora del conductor 84 a circuitos ele detección de EEMP dentro del alojamiento de vacío 81. Esto, a su vez, disminuye el tiempo de elevación del conmutador dentro del alojamiento 81.

El alojamiento 81 comprende preferiblemente material dieléctrico que es cubierto opcionalmente con un forro de KEVLAR® o forro de fibra de aramida similar 82 para hacer j alojamiento 81 más resistente a peligros ambientales, tales como tormentas de arena o ser disparado por una bala. La conexión al conductor -de energía 84 se hace por un conjunto de conector de metal 86, con la parte de conexión de metal 86e ¡sellada al vacío al alojamiento 81 en los sitios 86a, por ejemplo. El conjunto de conector de metal 86 incluye abrazaderas 86b, 86c y 86d para sujetar sobre el conductor 84, que se ajusta dentro de una hendidura en general en forma de V 86f, en donde cualesquier bordes afilados han sido removidos. Las abrazaderas 86b, 86c y 86d pueden ser retenidas sobre la parte de conexión de metal 86e con tornillos apropiados 86g, por ejemplo.

' La Figura 5D es una vista en sección transversal del Conductor a tierra aislado 80 tomada en las flechas 5D, 5D de la Figura 5A. El conductor a tierra aislado 80 tiene una parte r interna 80a y parte externa 80b. La parte interna 80a comprende preferiblemente un núcleo de acero inoxidable conductor i alargado 90, circundado por una capa envolvente de cromo conductora conformacional 92, que a su vez es cubierta por una capa de envolvente de cobre conductor conformacional 94. Las envolventes 92 y 94 son aplicadas preferiblemente mediante el proceso de atomización de plasma. Alternativamente, las envolventes 92 y 94 podrían ser aplicadas como capas electrodepositadas gruesas. Preferiblemente, una capa protectora dieléctrica resistente a la corrosión 96 cubre la capa de envolvente de cobre 94. La capa protectora 96 es aplicada preferiblemente mediante recubrimiento de polvo electrostático. Un forro de KEVLAR® o forro de fibra de aramida similar 99 encierra preferiblemente la parte externa 80b para proveer resistencia contra peligros ambientales, tales como tormentas de arena o ser disparada por una bala.

Con el fin de manejar altas corrientes cuando se conduce EEMP, una capa de envolvente de cromo 92 se debe conformar íntimamente al núcleo de acero inoxidable 90, y capa envolvente de cobre 9 debe conformarse íntimamente a la capa de envolvente de cromo 92.. Alternativamente, para baja inductancia, el núcleo de acero inoxidable 90 debe preferiblemente tener una dimensión vertical a horizontal en la Figura 5D que excede de 10:1, y los bordes 98a, 98b, 98c y 98d i . de la parte interna 80a del conductor a tierra aislado 80 son preferiblemente redondeados de tal manera que el radio es igual a aproximadamente a la mitad la dimensión mostrada verticalmente del núcleo 90 y las capas 92 y 94.

La parte externa 80b del conductor a tierra aislado 80 comprende preferiblemente un material dieléctrico de cerámica o terracota u otro material dieléctrico que tiene resistencia a alta temperaturas. Esto es necesario debido al alto nivel de corriente a través del conductor 80 que puede en algunos casos extremos, provocar que el conductor a tierra 80 se caliente debido al calentamiento I2R. i Las Figuras 6A y 6B muestran la estructura básica del triodo de emisión de campo de cátodo frío de alto voltaje 45a (o 45b) de la Figura 2D, también conocido como Pulsatron como se describe en la patente estadounidense 4,950,962 del presente 'inventor y otros. Sin embargo, el Pulsatron es escalado en tamaño para operar en el modo continuo a un voltaje deseado. El .triodo 45a incluye un cátodo formado cilindricamente 100 que es pircundado por una red dé distribución formada cilindricamente 102, que a su vez es circundada por un ánodo formado cilindricamente 104. La red de distribución 102 es mostrada como líneas discontinuas para indicar que tendría agujeros ' i apropiados para el paso a través del mismo de electrones . El ánodo 104, red de distribución 102 y cátodo 100 comparten un eje principal común (no mostrado) . El espaciamiento radial del cátodo 100 a la red de distribución 102 es tal para crear entre los mismos una guía de onda circular que soporta el modo electromagnético transversal (TEM) . En la Figuras 6A y 6B, el cátodo 100 consiste de un material de grafito, la red de distribución 102 consiste de un metal conductor tal como acero inoxidable y el ánodo 104 consiste de un metal refractario tal pomo tungsteno, a manera de ejemplo.

Las Figuras 6C y 6D muestran la estructura básica, del tubo de emisión de campo de cátodo frío de alto voltaje 44 de la Figura 2C, también conocido como Bi-tron como se menciona anteriormente. El Bi-tron 44 incluye un electrodo formado cilindricamente 106, denominado en la presente como catánodo; ésto es, un electrodo que puede funcionar ya sea como un cátodo 0 un ánodo. Circundando el catánodo 106 (denominado como primer catánodo 132 en la Figura 2C) se encuentra una primera rejilla formada cilindricamente 102, que a su vez es circundada por una ísegunda rejilla formada cilindricamente 110, que es luego circundada por un catánodo formado cilindricamente 112 I •(denominado como segundo catónodo 136 en la Figura 2C) . Las primeras y segundas rejillas 102 y 110 son mostradas como i lineas discontinuas para indicar que tendrían agujeros apropiados para el paso a través de las mismas de electrones . Los catánodos 106 y 112 y las primeras y segundas rejillas 102 ¡y 110 comparten un eje principal común (no mostrado) . El espaciamiento radial del catánodo 106 a la rejilla 102 es de tal manera para crear entre los mismos una guía de un gas circular que soporta el modo electromagnético transversal |(TEM) . Similarmente, el espaciamiento radial del catánodo 112 a ;la rejilla 110 es de tal manera para crear entre los mismos una guía de onda circular que soporta el modo electromagnético transversal (TEM) . El espaciamiento radial entre la primera i rejilla 102 y la segunda rejilla 110 es suficiente para impedir el arqueo entre los mismos a un voltaje de operación planeado. En las figuras 6C y 6D, los catánodos 106 y 112 consisten de un material de grafito y las rejillas 102 y 110 consisten de un metal conductor tal como acero inoxidable por ejemplo. 1 Tanto el triodo 45a de las Figuras 6C y 6D y el Bi-tron 44 de las Figuras 6C y 6D pueden manipular benéficamente niveles de corriente de 400 amperes por centímetro cuadrado. La velocidad de cada uno de estos conmutadores es preferiblemente mejorada por los llamados receptáculos de remate-sombrero descritos posteriormente en la presente.

Hay varias condiciones críticas que se deben satisfacer cuando se diseña una rejilla para un tubo de electrones de emisión de campo de cátodo frío, un Bi-tron o un Pulsatron. Estas son: 1) El espaciamiento de re illa-cátodo o rejilla-patánodo debe ser constante a través de la longitud de la rejilla. Esto se lleva a cabo usualmente al colocar la rejilla bajo alta tensión o construirla con una estructura rígida. 2) El número de elementos en la rejilla debe ser suficientemente algo para asegurar un campo eléctrico constante y uniforme en la región de rejilla-cátodo o rej illa-catánodo . 3 ) No deben haber bordes agudos de rebabas en cualquier parte en- la estructura de rejilla. Más bien, los elementos individuales pueden ser redondos, planos o de formas elípticas de alta proporción de aspecto. Todos los bordes deben ser plenamente redondeados. En este contexto, plenamente redondeado significa que el borde en cuestión tiene un radio igual a la mitad del espesor del material.

La implementación real de estas reglas de diseño es determinada por el tamaño de la rejilla que es construida.

La Figura 6E muestra un Bi-tron 162, que es una forma de tubo de electrones de emisión de campo de cátodo frío de alto voltaje bidireccional . El tubo 162 incluye un alojamiento aislado eléctricamente 116, primeros y segundos catánodos 132 y 136 (denominados como 106 y 112 en la Figura 6C) montados sobre ¡respectivos primeros y segundos conectores de catánodo 134 y 138. Las primeras y segundas rejillas 102 y 110 son montadas .sobre respectivos conductos de alimentación de rejilla 126a y 126b. Una bomba de rarefactor químico 118 es montada sobre el conducto de alimentación de bomba de raref ctor 120 y es usada para mantener el vacío en el alojamiento 116 durante periodos ;cuando no está disponible energía eléctrica. Un aviso de escape de vacío 122 es creado al final del ciclo de manufactura y es usado para sellar el alojamiento 116 del equipo de manufactura. Él tubo de electrones 168 mostrado en las Figuras 6A, 6B y el tubo de electrones 162 mostrado en las Figuras 6C, 6D están diseñados para un voltaje de operación sustancialmente más alto y de aquí tienen una proporción de aspecto diferente que el tubo de electrones mostrado en la Figura 6E.

La Figura 6F muestra un receptáculo de tubo reentrante 142, que disminuye la inductancia de conexiones a un Bi-tron 162 o un . tubo de electrones de Pulsatron 168 y reduce el. tiempo de elevación del conmutador por un factor que puede ser comúnmente de 6.1. Este receptáculo de tubo 142 está diseñado principalmente para uso con líneas de transmisión de placas paralelas aunque puede ser integrado exitosamente a otras configuraciones de circuito. El receptáculo de tubo reentrante 142 comprende preferiblemente elementos en forma de remate-sombrero conductores idénticos 144 y 146 que encierran respectivamente los dos extremos longitudinales del alojamiento 'aislado eléctricamente 116 mostrado en las Figuras 6E. Cada elemento en forma de remate-sombrero conductor 144 y 146 tiene un reborde respectivo 144a o 146a para conexión a circuitos externos . La conexión eléctrica de los circuitos dentro del alojamiento aislado eléctricamente 118 a los elementos 144 y 146 se puede llevar a cabo como se muestra en la Figura 6G.

Como aquella figura ilustra, la lengüeta conductora 150 del j elemento 144 se interconecta con el conector del catánodo 138 por medio de un tornillo de montaje 151. La lengüeta conductora I 150 es conectada al primero o segundo conector de catánodo 134 p 138. La combinación de la lengüeta de montaje conductora 150 y el tornillo de montaje 151 también proveen una interconexión i mecánica entre el elemento en forma de remate-sombrero 144 o 146 y el tubo de electrones 162 o 168. La lengüeta de montaje conductora 150 es preferiblemente soldada a la parte superior de los elementos en forma de remate-sombrero conductores 144 y 146. Será evidente para aquellos experimentados en el arte que varios agujeros de separación (por ejemplo, 147) y ranuras (por ejemplo, 149) en los elementos en forma de remate-sombrero 144 y 146 son requeridos para acomodar conexiones eléctricas tales como el conducto de alimentación de rejilla 126 sobre los tubos de electrones 162 o 168.

Los rebordes 144a y' 146a están espaciados entre sí para impedir el arqueo entre los mismos. Si se desea, un aislante adicional 212 (Figura 10) descrito a continuación puede ser colocado entre los rebordes, que disminuye adicionalmente la inductancia de las conexiones al conmutador, disminuyendo así adicionalmente el tiempo de elevación del conmutador .

Al colocar todo el tubo del Bi-tron 162 de la Figura ;6E al interior de un alojamiento blindado y hacer varios cambios geométricos, es posible eliminar la necesidad de receptáculos de tubo reentrante 142 de la Figura 6F. Tal arreglo es descrito a continuación en relación con las Figuras 12-13.

' La Figura 7 muestra un circuito detector de umbral de CD 152, que implementa una trayectoria desviadora de corriente 154 con un circuito de control para proteger contra un NE P o NNEMP en una trayectoria conductora normalmente a un voltaje de CD. La trayectoria 154 incluye un conmutador unidireccional, que comprende un triodo de emisión de campo de cátodo frío de alto voltaje 168, conocido como tubo de Pulsatron y circuitos de control asociados. El- tubo 168 es predispuesto a una condición de espera (esto es, no conductora) a un voltaje de i línea nominal más un voltaje en exceso aceptable. Cuando se excede el valor de voltaje en exceso, el circuito detector de umbral 152 provoca que el tubo 168 vaya a la inducción para crear la trayectoria desviadora de corriente 154.

En particular, en la Figura 7, el tubo 168 es predispuesto a cerrado por la red compuesta de los resistores Rl y R2 , que forman un divisor de voltaje. Los resistores Rl y R2 establecen un voltaje de rejilla que es proporcional al voltaje en línea. El tubo es orientado apropiadamente a la polaridad de la línea de transmisión a la cual es anexado. El ^squema mostrado es para una línea de polaridad negativa. El resistor Rl es un resistor de valor relativamente bajo y el resistor R2 es un resistor de valor relativamente alto. Esto coloca a la rejilla cerca del potencial del cátodo. Esta relación es mantenida en todos los circuitos de Pulsatron y Bi-i tron descritos a continuación en relación con las Figuras 8a-8b; con respecto a estas figuras, los resistores con un número de referencia impar (esto es, 1, 3 y 5) tienen valores más bajos en relación con su resistor asociado en una red de divisor de voltaje con un número de referencia par (esto es, 2, 4 y 6) . Además, los resistores con un número de referencia impar son preferiblemente resistores ajustables, como se muestra esquemáticamente. Los valores específicos son dependientes del voltaje al cual el circuito opera. El capacitor Cl es usado para mantener el voltaje de control si el voltaje de línea disminuye por un corto periodo. Esto es también cierto para los capacitores C2 y C3 de las Figuras 8A- i 8B.

Refiriéndose a la Figura 7, si el voltaje en la línea 1 !158 se eleva más allá de un nivel de umbral, el equilibrio establecido por la red del divisor de voltaje R1-R2 es alterado ¡y el tubo 168 comienza a conducir. El nivel de umbral es escogido de tal manera que la presencia de un NEMP 0 NNEMP en una trayectoria conductora (no mostrada) que incluye un componente eléctrico protegido es detectada antes de que el ¡impulso llegue y vuelva inoperativo a tal componente eléctrico. Así, la trayectoria desviadora de corriente 154 con el tubo 168 desvía el NEMP O NNEMP alrededor del componente eléctrico protegido con un circuito de alta capacidad de corriente, baja inductancia en relación con el componente eléctrico, antes de ¡que el impulso pueda alcanzar y volver al componente eléctrico inoperativo .

I ' La Figura 8A muestra una trayectoria desviadora de corriente 160 con circuitos de control para protección contra un NEMP O NNEMP en una trayectoria conductora normalmente a un voltaje de CA. Sin embargo, para permitir la operación en un circuito de CA, un Bi-tron bidireccional 162 es usado en lugar del tubo de Pulsatron unidireccional 168 de la Figura 7. Para acomodar el aspecto bidireccional del circuito, un segundo divisor de voltaje R3-R4 y capacitor C2 son incluidos. La operación de la detección de NEMP o NNEMP y corriente I desviadora a lo lejos de un componente protegido como se describe en la relación con la Figura 7 se aplica a la Figura 8A, excepto por la duplicación' de la red de control para acomodar la operación de CA.

¡ La Figura 8A también muestra una derivación de corriente de alta velocidad 164 en la pata de conexión a tierra del circuito. Esta derivación provee una salida cuando el Bi-tron 162 conduce. Esta salida en el nodo 166 puede ser usada para avisar a los operadores del sistema de un evento de EEMP o como medio de disparar otro circuito protector.

La Figura 8B muestra un circuito de control preferido 167. El circuito 167 es similar a la Figura 8A, pero muestra un circuito de detección de GIC 169 para detectar un GIC. El circuito de detección de GIC 169 comprende la red de divisor de voltaje R5-R6 y capacitor C3 , junto con un Pulsatron 168. Cuando un GIC provoca flujo de corriente hacia arriba a través de la trayectoria de conexión a tierra, la corriente que recorre la derivación de corriente 164 desarrolla un voltaje proporcional a la magnitud de la corriente · y su forma de onda temporal. Tal voltaje dispara al Pulsatron 168 a conducir.

' Secuencialmente en el encendido del Pulsatron 168 y luego el Bi-tron 162 toma más tiempo que los procesos de detección de EMP de las Figuras 7 y 8A, de tal manera qué la velocidad no es tan critica debido a los tiempos de elevación i más lentos de GIC que son detectados con los circuitos de control para el Pulsatron 168. Como con los capacitores Cl de la Figura 7 o Cl y C2 de la Figura 8A, el capacitor C3 efectúa luna función de "mantener vivo" .

La derivación de corriente 164 de las Figuras 8A y 8B es ahora descrita en relación con las Figuras 8C-8G. La Figura 8C muestra una derivación .de corriente de alta velocidad 164, 'que consiste de. una banda de metal conductora plana 170, con agujeros de conexión 170a para conexión a una trayectoria de i conexión a tierra de un circuito externo. La banda de metal 170 es fabricada preferiblemente de cobre o que tiene conductividad " por lo menos tan baja como el cobre grado comercial. "Grado ¡comercial" ' connota el cobre refinado a por lo menos 94% de cobre en masa. La banda de cobre 170 tiene preferiblemente ^xtremos plenamente redondeados 170b, con agujero 170a para conexiones respectivas al nodo 172, también mostrado en las Figuras 8A y 8B y conexión a tierra 20. Los agujeros 170a son provistos por propósitos de conexión eléctrica.

Preferiblemente, los bordes de la banda de cobre 170 son desbarbados y redondeados. La derivación de corriente 164 tiene la habilidad de medir corrientes de impulso de más de 100,000 amperes .

La Figura 8C también muestra un balun de línea de transmisión de placas paralelas ahusado 164 que es preferiblemente soldado con plata a la banda de cobre 170 en los extremos dobles de una región de medición de corriente definida 171. Los extremos estrechos de las placas 174a y 174b en la línea de transmisión 174 son preferiblemente soldados con plata a un extremo 173 de un cable coaxial de 50 ohm 176. El 'cable coaxial 176 debe ser de por lo menos aproximadamente 12.11 mm (media pulgada) de diámetro para manejar el alto voltaje que resulta de grandes cantidades de corriente a través 'de la región de medición 171. Las cantidades incrementadas de corriente fuerzan el uso de cable coaxial de diámetro progresivamente más grande para manejar el voltaje incrementado producido por la región de medición 171 de la derivación 164. El ancho de cada una de las placas 174a y 174b en sus uniones de conexión a la banda de metal 170 es de preferencia aproximadamente el mismo, aunque estos anchos pueden variar de aproximadamente 0.9 a 1.1 veces el ancho de la banda 170.

¦ La proporción de la longitud de la placa superior 174a al ancho de la banda de metal plana 170 es de preferencia de aproximadamente 10 a 1. Las proporciones más bajas conducen a un^ desajuste de impedancia incrementado. El tener una proporción sustancialmente mayor de 10 a 1 conduce a una estructura excesivamente grande y desgarbada. Además, las placas 174a y 174b pueden tener varios ahusamientos de sus extremos más estrechos a sus extremos más amplios. Por ejemplo, el ahusamiento más simple es una línea recta, de tal manera que las placas se aproximan a triángulos equiláteros . Un ahusamiento preferido es más complejo para tener lados exponencialmente variables al triángulo equilátero anterior, aproximándose a la curva de la campana (u orificio de salida) de un trombón musical .

La Figura 8D muestra una vista lateral de la banda de cobre 170, placa superior e inferior 174a y 174b de la línea de transmisión 174 y aislamiento 178 a y 178b. Cada aislamiento 178a y 178b es omitido de la Figura 8C por claridad de ilustración. El aislamiento 178a se extiende por toda la longitud debajo de la primera placa 174a, desde la unión de la banda de cobre 170 y el extremo amplio de la placa superior 174a a un extremo en la ranura 188 en el aislamiento central 177 (Figura 8E) de un cable coaxial 176. La ranura 188 (Figura 8E) sirve para función de eliminar una trayectoria de mira, para ^electrones para impedir que se forme un corto circuito entre el conductor central 182 y el blindaje coaxial 186. El aislamiento ;178b se · extiende preferiblemente un mínimo de la mitad de la longitud de la placa inferior 174b debajo de tal placa desde la unión de la banda de cobre 170 y el extremo amplio de la placa inferior 174b.

La Figura 8E muestra la línea de transmisión de placa paralela ahusada 174 conectada al cable coaxial 176. Como se muestra en aquella figura, el conductor central 182 del cable coaxial 176 es soldado (como se muestra por una región negra sólida) al lado superior de la placa superior 174a. Similarmente, el blindaje de cable coaxial 186, mostrado con una vista ampliada de trenzas . de alambre que forman el blindaje, es soldado (como se muestra por una región negra sólida) al lado inferior de la placa inferior 174b. Preferiblemente, las' conexiones de soldadura anteriores se hacen usando soldadura de plata con un contenido de plata que excede aproximadamente 5% en masa.

La Figura 8F muestra la línea de transmisión 174 de la placa superior 174a preferiblemente soldada con plata al conductor central 182 y la placa inferior 174b preferiblemente soldada con plata al blindaje 186 del cable coaxial 176. Como se menciona anteriormente, el aislamiento 178a es insertado a la ranura 188 en el aislamiento central 177 del cable 176.

La Figura 8G muestra la primera placa 174a soldada con plata al conductor central 182 en el cable 176. El aislamiento 178a puede ser visto sobresaliendo desde debajo de la primera placa 174a.

; La derivación de corriente anterior 164 de las i Figuras 8C-8G puede ser dispuesta con las placas superior e inferior 174a y 174b funcionalmente intercambiadas. Para visualizar esto, en la discusión anterior, la placa superior 174a fue el conductor "directo" y la placa inferior 174b era el conductor de "tierra". En una versión alternativa, estas funciones son intercambiadas, de tal manera que la placa superior se . convierte . en el conductor a tierra y es anexada al blindaje 186 del cable coaxial 176 y la placa inferior se convierte en, el conductor directo y es anexada al conductor central 182 del cable coaxial 176. En esta configuración, el aislamiento 178b es ahora insertado a la ranura 188 del cable coaxial 176. 1 Como es bien conocido en el arte, la electricidad de alta frecuencia viaja en la superficie de un conductor en un proceso conocido como el efecto superficial. El efecto Superficial no puede ser ignorado en mediciones directas de corrientes de impulso de alta velocidad y se requiere una compensación matemática para extraer una medición exacta de la corriente. Una derivación de corriente convierte la corriente en voltaje como función de la caída de voltaje a través de una región de medición' de corriente. Se debe poner atención a la Coincidencia de impedancia apropiada de la región de medición de corriente al instrumento de medición. La preocupación anterior es tratada por la incorporación del balun de línea de ¦transmisión de placa paralela ahusado descrito anteriormente.

La salida de la derivación de corriente debe ser corregida en cuanto a operación a alta frecuencia debido al efecto superficial sobre la resistencia. La fórmula para la corrección de profundidad superficial (y por consiguiente impedancia como función de la frecuencia) de una derivación de sección transversal rectangular es bien conocida y como es aplicada a la derivación de corriente presente, es como sigue: impedancia de la región de medición de corriente 171 longitud de la región de medición de corriente 171 ! w = ancho de la banda conductora 170 ! t = espesor de la banda conductora 170 f = frecuencia (tiempo de elevación) µ = permeabilidad (H/m) de la banda conductora 171 i o = conductividad (?/O-m) de la banda conductora 171 Nota: Para una derivación de cobre que opera en aire, la permeabilidad es tomada como 1.

¡ Se aplica la ley de Ohm (voltaje/resistencia = corriente utilizando el valor de Z para resistencia) para determinar la corriente. Por supuesto, es necesario convertir el tiempo de elevación a frecuencia mediante el método establecido. i La Figura 9 muestra un par de componentes eléctricos protegidos 190 y 192 con trayectorias desviadoras de corriente asociadas 194 y 196 que incluyen dispositivos protectores 194a y 196a y preferiblemente un par de conmutadores en serie normalmente cerrados 198a y 198b. Los componentes 190 y 192 pueden ser devanados de una transformador o un generador eléctrico, a manera de ejemplo. Los dispositivos protectores ;i94a y 196a en las trayectorias desviadoras de corriente 194 y 196 son ejemplos del dispositivo protector 37 de la Figura 2B. ¡Los conmutadores normalmente abiertos en los dispositivos protectores 194a y 196a se cierran después de la detección de un evento de EEMP. Los eventos de NEMP y NEMP son detectados 'como voltajes, preferiblemente por el circuito de control 167a y 167b (véase 167 en la Figura 8B) y los eventos de GIC son detectados como corrientes por las derivaciones de corriente 164a y 164b que operan en conjunción con los circuitos de control 167a y 167b como se muestra en la Figura 9.

Después de la recepción de un voltaje o entradas de corriente apropiadas, el circuito de control 167a emite una señal de control para activar el conmutador normalmente cerrado 198a. Similarmente, después de la recepción de un voltaje o entradas de corriente apropiadas, el circuito de control 167b i emite una señal de control para activar el conmutador normalmente cerrado 198b. El cierre de los conmutadores normalmente abiertos en respuesta a las señales de control de los circuitos de control 167a y 167b provoca que los dispositivos 194a y 196a plieguen el campo magnético en los devanados 190 y 192 y crean trayectorias desviadoras de corriente 194 y 196, respectivamente. Los conmutadores en los dispositivos protectores 194a y 196a también producen una salida que es usada para disparar la apertura de los conmutadores normalmente cerrados 198a y 198b después de un tiempo predeterminado después de la detección de un EEMP de no más de dos ciclos del voltaje de línea. Esto es por el propósito de remover un corto circuito del componente protegido 190. Las flechas 200 muestran la trayectoria circulante de la corriente producida por, elemento de EEMP en las trayectorias desviadoras de corriente 194 y 196. ( La dirección de la corriente anterior depende de la polaridad instantánea del circuito al tiempo del evento de EEMP o puede ser en la dirección de las cabezas de flecha como se muestra. Los i conmutadores normalmente cerrados 198a y 198b de la Figura 9 pueden ser cualquier tipo de conmutador con voltaje, corriente y tiempos de respuesta nominales apropiados que incluirían un Bi-tron 44 o 162 (Figura 2C o Figura 6E) .

La Figura 10 muestra un dispositivo de protección de EEMP completo 204, que es la modalidad preferida del esquema eléctrico de la Figura 8B para componentes eléctricos conectados en Y. El dispositivo 204 tiene dos tipos de bombas de vacío internas. Una es una bomba de rarefactor químico 118. Ésta es siempre funcional. La segunda es una bomba de iones 206 de diseño convencional pero de construcción abierta para máxima conductividad. Hay un blindaje magnético interno 208 para impedir interferencia con las trayectorias de electrones en el tubo de conmutador adyacente 162 de la Figura 10 o tubo conmutador 168 (no mostrado) . Mientras que la bomba de iones i 206 requiere una pequeña cantidad de electricidad para operar, ¡es crítico asegurar que el vacío sea mantenido apropiadamente en todo el tiempo en la envolvente. La bomba de rarefactor químico 118 mantiene el vacío cuando la electricidad no está disponible, tal como durante el embalaje, instalación, mantenimiento o apagones .

Contenido dentro del alojamiento de vacío 81 se encuentra el tubo conmutador 162 ó 168 montado al interior del i receptáculo de tubo reentrante 142. Los receptáculos en forma de remate-sombreros 144 y 146 están separados por una pared aislante 212. Esta pared 212 sirve para el doble propósito de proveer aislamiento eléctrico adicional entre los dos receptáculos 144 y 146 y simultáneamente provee medios de montaje mecánicos para el tubo 162 ó 168 y el receptáculo del tubo reentrante 142. El circuito de control preferido 167 es conectado a los electrodos de los tubos 162 y 168. Uno de los conductores de conexión eléctrica 210a, corre a través de un tubo de canal de alimentación aislado 210 para permitir una conexión eléctrica aislada a los electrodos del tubo conmutador I Í62 ó 168 en el otro lado de la pared aislada 212.

Con respecto al tubo de conmutador 162 ó 168, una modalidad incluye el concepto de no tener tales tubos 162 ó 168 en los alojamientos de vacío individuales, tal como el alojamiento 116 (Figura 6E) . En lugar de esto, los tubos son construidos en alojamientos abiertos y usan el sistema de vacio 206 en lugar de mantener el vacío necesario para su operación.

El conductor a tierra aislado 80 descrito previamente ¡en la Figura 5D tiene un extremo terminado al interior del alojamiento 81. El conductor de conexión a tierra 80 puede i servir para dos funciones : cuando es usado con un componente eléctrico con devanados en una configuración en Y, provee I soporte mecánico para el dispositivo de protección de EEMP 204 al soportar todo el peso de dicho sistema, y simultáneamente provee una trayectoria de baja inductancia a tierra' 20 para permitir la consumación de la trayectoria desviadora de Corriente durante la operación. Los medios de conexión a tierra son conectados al resto de los circuitos vía la derivación de ¡corriente 164 (Figuras 8C-8G) .

Hay dos métodos para conectar el dispositivo de i protección de EEMP 204 para uso. Se relacionan con los siguientes dos sistemas de cableado estándar para circuitos trifásicos: Y 60 de la Figura 4A y delta 68 de la Figura 4B. Estas figuras muestran los métodos de cableado respectivos y han sido descritos previamente. La Figura 11 muestra un conjunto de conexiones de un transformador configurado en delta 220. Las terminaciones para los devanados del transformador 220 son presentados como casquillos 222a, 222b y 222c. Tres dispositivos de protección de EEMP 204 son colocados lado a lado y son cableados para colocar cada dispositivo 204 entre un par respectivo de terminales que constituyen una sola fase del devanado del transformador 220. Así, el dispositivo 204a es ¡conectado a los casquillos 222a y 222b, el dispositivo 204b es conectado a los casquillos 222b y 222c, y el dispositivo 204c es conectado a los casquillos 222c y 222a como se muestra en la Figura 11. Esto corresponde a la configuración de devanado del transformador 68 de la Figura 4B.

Para protección de un sistema de energía, es necesario proteger el primario y secundario de cada transformador de aquel sistema con un dispositivo protector de ¡EMP 204 instalado físicamente adyacente al transformador en cada conexión de fase. Es además necesario proteger similarmente los generadores del sistema de energía con dispositivos protectores de EMP en cada conexión de fase instalada físicamente adyacente al generador, mismo. Por razones económicas u otras razones, los dispositivos protectores de EMP pueden ser usados con menos de todos los transformadores y generadores de un sistema de energía.

Como una alternativa al tubo de Bi-tron 162 de las Figuras 6E y 6F, la Figura 12 muestra un tubo de Bi-tron 225, contenido dentro de un alojamiento conductor sellado al vacío 236 que tiene secciones 236a y 236b. Las secciones de alojamiento 236a y 236b son soldadas con tungsteno-gas inerte i continuamente (TIG) a una brida conductora 234 mediante cordones de soldadura 237. La brida 234 puede ser montada a la pared conductora exterior de una sala o edificio de blindaje, a manera de ejemplo.

En la Figura 12, un elemento conductor común marcado en general como 232 pasa completamente a través del tubo 225, pasando a través de aisladores eléctricos primarios 230a y 230b. En 232a, el elemento conductor central 232 es conectado a la línea de energía entrante (no mostrada) y es denominada posteriormente en la presente como "línea" . Similarmente, en j 232b el elemento conductor central 232 es conectado ál componente protegido (no mostrado) y es denominado posteriormente en la presente como "carga". El elemento 232 soporta el primer catánodo 106 sobre su superficie exterior. El elemento 232 tiene preferiblemente una conductividad por lo menos tan alta como aquella de acero inoxidable Tipo 304. Se proveen varios aisladores eléctricos internos (no mostrados) Como se requiera, como será evidente para las personas de habilidad ordinaria en el arte en base a la presente especificación. Por ejemplo, las conexiones internas a las rejillas 102 y 110, respectivamente asociadas con conductos de alimentación 126a y 126b, son provistas con aislamiento eléctrico preferiblemente contiguo (no mostrado) en todas sus longitudes. La Figura 13 muestra una vista en perspectiva ejemplar del tubo de Bi-tron 225 de la Figura 12.

El Bi-tron 162 de las Figuras ' 6E y 6F está diseñado principalmente para uso con componentes de rejilla de energía primarios tales como generadores y transformadores de I subestación. En contraste, el Bi-tron 225 de las Figuras 12 y ¡13 está diseñado principalmente para uso como un conducto de jalimentación blindado y un componente de desviación de RF y EMP para uso con salas y construcciones blindadas de EMP . El montaje de brida 234 provee una técnica conveniente y fácilmente implementada para obtener una conexión a tierra plenamente simétrica a una pared eléctricamente blindada. Así, la instalación del Bi-tron 225 no involucra habilidades especiales, requiriendo solamente las habilidades de un técnico electricista para instalación.

La brida de montaje 234 tiene dos círculos de perno; el círculo de perno externo de los agujeros 234a es usado para montar e instalar físicamente el Bi-tron 225. El círculo interno de los agujeros 234b está al interior de la envolvente i de vacío 236a, 236b y provee agujeros de ventilación entre las respectivas secciones de alojamiento 236a y 236b ya sea sobre µ? lado u otro de la brida 234. La brida 234 también contiene üna protuberancia roscada 238 a la cual se monta el catánodo externo 112.

Como se muestra en las Figuras 12 y 14, un filtro de paso de bajos que comprende por lo menos un capacitor de desviación 240 puede ser incorporado ventajosamente al Bi-tron 225 para reducir señales transitorias de RF menores que están debajo del umbral de encendido del Bi-tron 225. Componentes de filtración de ' RF , adicionales o alternativos pueden ser incorporados en la vecindad del sitio ilustrado del capacitor de desviación 240.

Una placa 232c del capacitor de desviación 240 puede ser formada al ampliar el elemento conductor 232, como se muestra. Una segunda placa 242 del capacitor 240 puede, comprender un electrodo tubular conductor, que es suspendido mecánicamente de, y conectado eléctricamente ya sea a la ¡sección de alojamiento 236b como se muestra o de la sección de alojamiento 236a o ambas secciones de alojamiento 236a y 236b, como se muestra mejor en la Figura 14. La segunda placa 242 del capacitor 240 puede ser suspendida mecánicamente de y conectada eléctricamente a la sección de alojamiento 236b mediante una estructura de soporte tales como ruedas dentadas 244. Las ruedas dentadas 244 son soldadas a la sección de alojamiento 236b y pueden ser formadas integralmente con la segunda placa 242. j Se notará que los circuitos de control del Bi-tron, como se ejemplifica por la Figura 8A, contienen un número de j componentes eléctricos discretos (por ejemplo, Rl, R2 , Cl, C2 etc.). Mientras que es preferible que estos componentes sean montados externamente a la envolvente de vacío del Bi-tron 162 (por ejemplo, Figura 6E) o del Bi-tron 225 (por ejemplo, Figura 12), es posible ubicar físicamente algunos o todos de estos componentes al interior de la envolvente de vacío 236 de la Figura 12 ó 116 de la Figura 6E.

En tanto que la invención ha sido descrita con respecto a modalidades específicas a manera de ilustración, muchas modificaciones y cambios se les presentarán a aquellos experimentados en el arte. Por consiguiente, se comprenderá que las reivindicaciones adjuntas pretenden cubrir todas de tales modificaciones y cambios como caigan dentro del verdadero alcance y espíritu de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para impedir que un · impulso electromagnético extraordinario llegue y vuelva inoperativo a un componente eléctrico de un sistema de energía eléctrica, tal 'componente está ubicado en una trayectoria conductora de dicho sistema que recibe el impulso, el método está caracterizado porque comprende las etapas de: I a) detectar la presencia del impulso en la trayectoria conductora antes de que el impulso llegue y vuelva inoperativo el componente eléctrico; y b) desviar el impulso alrededor del componente i eléctrico con un circuito de alta capacidad de corriente, baja inductancia, en relación con el componente eléctrico antes de que el impulso pueda alcanzar y volver al componente eléctrico inoperativo .

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, i caracterizado porque la trayectoria conductora comprende además un segundo componente eléctrico y comprende además : a) detectar la presencia del impulso en la trayectoria conductora antes de que el impulso llegue y vuelva inoperativo el segundo componente eléctrico; y b) desviar el impulso alrededor del segundo componente eléctrico con un segundo circuito de alta capacidad de corriente, baja inductancia, en relación con el segundo componente eléctrico antes de que el impulso pueda alcanzar y volver al segundo componente eléctrico inoperativo.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los primero sello segundos componentes eléctricos mencionados comprenden respectivamente un transformador eléctrico o un generador eléctrico. ·

4. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la detección comprende detectar una iCondición de sobrevoltaje en la trayectoria conductora que surge del impulso que viaja en el sistema de energía hacia tierra.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la detección comprende detectar una condición de sobrecorriente que surge del impulso que viaja desde tierra hacia el componente eléctrico.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la detección y desviación ocurren en imenos de 500 picosegundos . i

7. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el circuito de baja inductancia es bidireccional .

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque: a) el circuito de baja inductancia comprende un conmutador que incluye un electrodo interno cilindrico circundado por una primera rejilla cilindrica, a su vez i circundada por una 3ß ??ß rejilla cilindrica, a su vez circundada por un electrodo externo cilindrico; los electrodos linterno y externo y las primeras y Segundas rejillas comparten ,un eje principal común; b) el espaciamiento radial del electrodo interno a la primera rejilla es de tal manera para crear entre los mismos una guía de onda circular que soporta el modo electromagnético 'transversal y el espaciamiento entre la segunda rejilla y el 'electrodo externo es de tal manera para crear entre los mismos una guía de onda circular que soporta el modo electromagnético transversal ; y c) el espaciamiento radial entre la primera rejilla y la segunda rejilla es suficiente para impedir el arqueo entre las primeras y segundas rejillas a un voltaje de operación propuesto. 1

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, 'caracterizado porgue el conmutador es montado en un receptáculo del tubo reentrante que comprende un par de receptáculos en forma de remate-sombrero conductores, cada uno con una porción formada cilindricamente cerrada principalmente en un extremo y un extremo abierto circundado por una porción de reborde, los extremos abiertos están de frente entre sí y las porciones de reborde sirven como electrodos para el conmutador.

10. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el conmutador es montado en una envolvente de vacío que comprende primeras y segundas secciones de alojamiento conductoras, cada una de las cuales es conectada 'mecánica y conductoramente a una brida de montaje conductora intermedia .

¡ 11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque: i a) un conductor contiguo pasa a través de las primeras y segundas secciones de alojamiento y brida de montaje intermedia; j b) el conductor contiguo soporta el electrodo interno ilindrico.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el conmutador comprende además un filtro de supresión de RF formado dentro de la envolvente de vacío; el filtro comprende por lo menos un capacitor formado entre una superficie exterior del conductor contiguo que forma i una primera placa de capacitor y un segunda placa de capacitor formada por un conductor tubular que es conectado mecánica y conductoramente a una o ambas de las primeras y segundas secciones de alojamiento.

13. El método de conformidad con la reivindicación 1 i ó 2, caracterizado porque el circuito de baja inductancia es unidireccional .

14. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque comprende además la etapa de aislar el componente eléctrico de un circuito que comprende el primero y segundo circuitos de alta capacidad de corriente, de baja inductancia, subsecuente al inicio de la desviación, después de un período de tiempo predeterminado de no más de dos ciclos del voltaje de línea aplicado al componente eléctrico.

15. El método de conformidad con la reivindicación ¡14, caracterizado porque la etapa de aislamiento es iniciada de la detección de sobrecorriente como resultado de un GIC en la trayectoria conductora.

16. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la etapa de aislamiento es iniciada de la detección del sobrevoltaje como resultado de un NEMP o NNEMP en la trayectoria conductora.

17. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque: a) el circuito de baja inductancia comprende un conmutador montado verticalmente sobre un conductor de auto-soporte formado de un núcleo de acero inoxidable conductor alargado cubierto con una capa de envolvente de cromo conductora conformable, que a su vez es cubierta por una capa de envolvente de cobre conductor conformacional ; y b) un extremo del conductor de auto-soporte es conectado a tierra. i

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la envolvente conductora de cobre es cubierta por una capa protectora dieléctrica resistente a la corrosión conformacional .

19. El método de conformidad con la reivindicación ¡17, caracterizado porque la sección transversal del conductor ;de auto-soporte a lo largo de una dimensión principal define un sólido rectangular plano con bordes redondeados a lo largo de la dimensión principal.

20. Un aparato para impedir que un impulso ¡electromagnético extraordinario alcance y vuelva inoperativo un ¡componente eléctrico de un sistema de energía eléctrica, tal .componente está ubicado en una trayectoria conductora del sistema que recibe el impulso, el método está caracterizado i 'porque comprende: 1 a) medios para detectar la presencia del impulso en jla trayectoria conductora antes de que el impulso llegue y vuelva inoperativo el componente eléctrico; y' b) medios para desviar el impulso alrededor del componente eléctrico con un circuito de alta capacidad de ¡corriente, baja inductancia, en relación con el componente eléctrico antes de que el impulso pueda alcanzar y volver al componente eléctrico inoperativo. i

21. El aparato de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la trayectoria conductora incluye además un segundo componente eléctrico y comprende además : 1 a) medios para detectar la presencia del impulso en la trayectoria conductora antes de que el impulso llegue y vuelva inoperativo el segundo componente eléctrico; y 1 b) medios para desviar el impulso alrededor del segundo componente eléctrico con un segundo circuito de alta capacidad de' corriente, baja inductancia, en relación con el i . Isegundo componente eléctrico, antes de que el impulso pueda 'alcanzar y volver al segundo componente eléctrico inoperativo.

22. El aparato de conformidad con la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque el primero y segundo componentes 'eléctricos mencionados comprende respectivamente un !transformador eléctrico o un generador eléctrico.

23. El aparato de conformidad con la reivindicación 20 .ó 21, caracterizado porque los medios para detección comprenden medios para detectar una condición de sobrevolta e en la trayectoria conductora que surge del impulso que viaja en el sistema de energía hacia tierra.

24. El aparato de conformidad con la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque los medios para detección comprenden medios para detectar una condición de sobrecorriente que surge del impulso que viaje desde tierra hacia el componente eléctrico.

! 25. El aparato de conformidad con la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque la desviación y detección ocurren n menos de 500 picosegundos .

26. El aparato de conformidad con la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque el circuito de baja inductancia es bidireccional .

27. El aparato de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque: ¡ a) el circuito de baja inductancia comprende un conmutador que incluye un electrodo interno cilindrico circundado por una primera rejilla cilindrica, a su vez circundada por una segunda rejilla cilindrica, a su vez ¡circundada por un electrodo externo cilindrico; los electrodos interno y externo y las primeras y segundas rejillas comparten un eje principal común; b) el espaciamiento radial del electrodo interno a la primera rejilla es de tal manera para crear entre los mismos una guia de onda circular que soporta el modo electromagnético ^transversal ; y el espaciamiento entre la segunda rejilla y el electrodo externo es de tal manera para crear entre los mismos una guía de onda circular que soporta el modo electromagnético i transversal; y c) el espaciamiento radial entre la primera rejilla y la segunda rejilla es suficiente para impedir el arqueo entre las primeras y segundas rejillas a un voltaje de operación i propuesto.

28. El aparato de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el conmutador es montado en un receptáculo · del tubo reentrante que comprende un par de receptáculos en forma de remate-sombrero conductores, cada uno con una porción formada cilindricamente cerrada principalmente I en un extremo y un extremo abierto circundado por una porción de reborde, los extremos abiertos de frente entre sí y las' porciones de reborde sirven como electrodos para el conmutador.

29. El aparato de conformidad, con la reivindicación |27, caracterizado porque el conmutador es montado en una envolvente de vacío que comprende primeras y segundas secciones de alojamiento conductora, cada una' de las cuales es conectada mecánica y conductoramente a una brida de montaje conductora intermedia .

I i 30. El aparato' de conformidad con la reivindicación ¦29, caracterizado porque: a) un conductor contiguo pasa a través de las primeras y segundas secciones de alojamiento y brida de montaje !intermedia; b) el conductor contiguo soporta el electrodo interno c I ilindrico .

31. El aparato de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el conmutador comprende además un ¡filtro de supresión de RF formado dentro de la envolvente de vacío; el filtro comprende por lo menos un capacitor formado entre una superficie exterior del conductor contiguo que forma una primera placa de capacitor y un segunda placa de capacitor formada por un conductor tubular que es conectado mecánica y conductoramente a una o ambas de las primeras y segundas secciones de alojamiento. 1

32 . El aparato de conformidad con la reivindicación !20 ó 21 , caracterizado porque el circuito de baja inductancia les unidireccional.

¡ 33. El aparato de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado porque comprende además medios para aislar el componente eléctrico de un circuito que comprende primeros y ;segundos circuitos de alta capacidad de corriente, de baja inductancia, subsecuente al inicio de la desviación, después de i un período de tiempo predeterminado de no más de dos ciclos de voltaje de línea aplicado al componente eléctrico.

34 . El aparato de conformidad con la reivindicación 33 , caracterizado porque los medios para aislamiento son responsables a que la sobrecorriente sea detectada como resultado de un impulso de GIC en la trayectoria conductora. '¦

35 . El aparato de conformidad con la reivindicación 33 , caracterizado porque los medios para aislamiento son responsables de que el sobrevoltaje sea detectado como resultado de un NEMP o NNEMP en la trayectoria conductora.

36 . El aparato de conformidad con la reivindicación 20 ó 21 , caracterizado porque: a) el circuito de baja inductancia comprende un conmutador montado verticalmente sobre un conductor de auto- j soporte formado de un núcleo de acero inoxidable conductor alargado cubierto con una capa de envolvente de cromo conductora conformacional , que a su vez es cubierta por una ¡capa de envolvente de cobre conductora conformacional ; y b) un extremo del conductor de auto-soporte es I conectado a tierra. i

37. El aparato de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque la envolvente conductora de cobre 'cubierta por una capa protectora dieléctrica resistente a la corrosión conformacional . i

38. El aparato de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado, porque la sección transversal del conductor de auto-soporte a lo largo de una dimensión principal define un sólido rectangular plano con bordes redondeados a lo largo de la dimensión principal.

39. Una derivación de corriente de alta velocidad, caracterizada porque comprende: a) una banda de metal conductora plana que tiene un primero y un segundo electrodo en cada extremo de la banda para conexión a un circuito externo para recibir corriente a través e la banda; la banda tiene una región de medición de corriente definida que se extiende desde una primera posición lineal a una segunda posición lineal a lo largo de la longitud de la banda; y b) un transformador de correspondencia o coincidencia de línea de transmisión de placas paralelas ahusado, que comprende : i) primeras y segundas placas de forma ahusada y que tienen un extremo amplio y un extremo estrecho entre s ; cada ¡placa ahusada tiene una longitud aproximadamente 10 veces aquella del ancho de la banda de metal; ii) la primera placa es anexada en su extremo amplio i a la primera posición lineal de la' región de medición definida por una soldadura y la segunda placa es anexada en su extremo amplio a la segunda posición lineal de la región de medición definida por una soldadura; y iii) un cable coaxial con un conductor central que es anexado por una soldadura al extremo estrecho de la primera placa y un blindaje qué es anexado por una soldadura al extremo estrecho de la segunda placa. i

40. La derivación de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada porque las soldaduras tienen una conductividad por lo menos tan alta como aquella de la i soldadura de plata con un contenido de plata que excede del 5 por ciento en masa.

, 41. La derivación de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque la banda de metal conductora tiene una conductividad por lo menos tan alta como aquella del cobre grado comercial con un contenido de cobre de por lo menos 94 por ciento en masa.

42. La derivación de conformidad con la reivindicación 39 , caracterizado porque comprende además un primer aislamiento eléctrico debajo de la primera placa que se extiende desde una unión de la banda y el extremo amplio de la primera placa a más allá del extremo estrecho de la primera ¡placa y a una ranura que se extiende a lo largo de una longitud longitudinal debajo y aproximadamente paralela al conductor central del cable coaxial.

' 43. La derivación de conformidad con la ¡reivindicación 39 , caracterizada porque comprende además un ¡segundo aislamiento eléctrico debajo de la segunda placa que se extiende desde una unión de la banda y el extremo amplio de la i segunda placa en la dirección hacia el cable coaxial, no menos de la mitad de la longitud de la segunda placa.

44 . La derivación de conformidad con la reivindicación 39 , caracterizado porque el ancho de cada una- de las placas ahusadas es aproximadamente igual al ancho de la i banda de metal plana.

45 . La derivación de conformidad con la reivindicación 39 , caracterizada porque la impedancia de cable coaxial es de 50 ohmios.

46 . La derivación de conformidad con la reivindicación 39 , caracterizada porque el diámetro del cable coaxial es de por lo menos 12.77 MI .