DISPOSITIVO LIMITADOR DE CORRIENTE.

Limitador de corriente de falta que comprende al menos una unidad limitadora de corriente (1),

en el que la al menos una unidad limitadora de corriente (1) está dispuesta en el interior de un alojamiento de aislamiento (9, 10) y en el que la al menos una unidad limitadora de corriente (1) comprende uno o más elementos superconductores (2), en el que la al menos una unidad limitadora de corriente (1) forma una envuelta que separa espacialmente los elementos superconductores (2) del interior circundante del alojamiento de aislamiento (9, 10), en el que el limitador de corriente de falta comprende un primer circuito de medio refrigerante para refrigerar los elementos superconductores (2) dentro de la unidad limitadora de corriente (1), caracterizado porque el limitador de corriente de falta comprende además un segundo circuito de medio refrigerante para el suministro del interior circundante del alojamiento de aislamiento (9, 10) y porque los uno o varios elementos superconductores (2) están conectados eléctricamente a tubos de suministro de corriente (6a, 6b) que sirven simultáneamente para suministrar y descargar medio refrigerante hacia y desde el interior de la al menos una unidad limitadora de corriente (1)

La presente invención se refiere a una disposición mejorada de elementos superconductores en un dispositivo limitador de corriente particularmente optimizado para aplicaciones de alta tensión. Además, la presente invención se refiere a un dispositivo limitador de corriente de este tipo que se puede adaptar fácilmente a las exigencias particulares de una aplicación específica tal como nivel específico de 5 tensión de dicha aplicación, etc.

Los superconductores ofrecen un gran potencial como limitadores resistivos de corrientes de falta que facultan una rápida y eficaz limitación de corriente, una recuperación automática y una impedancia despreciable durante el funcionamiento normal. Son especialmente una tecnología capacitadora para otras aplicaciones de 10 superconducción en la tecnología de alta tensión, por ejemplo cables superconductores.

Un limitador de corriente de falta superconductor comprende típicamente uno o más elementos superconductores alojados en un alojamiento aislante tal como un criostato, lleno de un medio refrigerante para refrigerar los elementos 15 superconductores por debajo de su temperatura crítica Tc a la que manifiestan propiedades superconductoras.

La temperatura crítica depende del material superconductor específico. Medios refrigerantes apropiados son, por ejemplo, nitrógeno, helio, neón, hidrógeno y sus mezclas en su estado líquido. 20

Los materiales superconductores preferidos son los superconductores de alta temperatura tales como BSCCO (óxido de bismuto-estroncio-calcio-cobre) e YBCO (óxido de itrio-bario-cobre), que tienen una temperatura crítica entre los límites de 67 K y 110 K.

Así, para estos materiales puede utilizarse nitrógeno líquido como medio 25 refrigerante, que es preferido en vista de los costes.

En el diseño de un limitador de corriente de falta se deben tomar en cuenta dos parámetros particulares.

El primer parámetro es la corriente nominal a la que actuará el sistema así como el nivel de limitación al que el sistema habrá de limitar la corriente. 30

Es decir, los elementos superconductores tienen que seleccionarse en vista de su capacidad portadora de corriente así como en vista de sus propiedades de limitación.

Con el fin de cumplir estas exigencias pueden ser necesarios bien un elemento superconductor o bien dos o más elementos superconductores eléctricamente 35

conectados en paralelo.

El segundo parámetro es el nivel de tensión al que habrá de actuar el limitador de corriente. Mediante el nivel de tensión se determina el número necesario de elementos superconductores que tienen que conectarse eléctricamente en serie.

Con el fin de cumplir estos parámetros para cualquier aplicación específica, un 5 limitador de corriente de falta tiene que diseñarse individualmente. Así, existe la necesidad de un diseño normalizado que permita una fácil adaptación de un limitador de corriente de falta a las exigencias específicas de la aplicación respectiva.

Además, en un limitador de corriente de falta que deba actuar a un nivel de media o alta tensión, pueden producirse tensiones de hasta varios 100 kV. Para evitar 10 cualquier daño, es necesario que incluso a tales picos de tensión extrema no tengan lugar contorneamientos entre los elementos estructurales individuales del limitador de corriente, por ejemplo entre el (los) elemento(s) superconductor(es) y la camisa del alojamiento del criostato, que típicamente está puesta a tierra.

El nitrógeno líquido, utilizado típicamente como medio refrigerante, también 15 tiene excelentes propiedades de aislamiento y, de este modo, ayuda a proporcionar aislamiento eléctrico dentro del limitador de corriente de falta.

Sin embargo, existe el problema de que, en caso de falta, el (los) elemento(s) superconductor(es) (es) son calentados térmicamente hasta temperaturas que sobrepasan la temperatura de ebullición del nitrógeno líquido circundante. Como 20 resultado, dentro del criostato se forma nitrógeno gaseoso, es decir, burbujas de gas. Sin embargo, las propiedades de aislamiento eléctrico del nitrógeno gaseoso son significativamente menores que las del nitrógeno líquido. Asimismo, el nitrógeno gaseoso no sólo tiene una menor resistencia a la perforación que el nitrógeno líquido, sino que también conduce a la reducción del campo eléctrico en regiones en las que el 25 nitrógeno líquido es desplazado por las burbujas de gas, potenciando ambos factores el riesgo de contorneamiento. Como consecuencia, para evitar el contorneamiento de tensión, las distancias entre los elementos estructurales en el criostato tienen que seleccionarse mayores de lo que sería el caso para el nitrógeno líquido.

Como consecuencia, se incrementa el espacio requerido para el limitador de 30 corriente de falta.

El documento EP1217708A da a conocer un limitador de corriente de falta que comprende un criostato que tiene un tabique con buena conductividad térmica que divide el volumen del criostato en un volumen parcial interior y un volumen parcial exterior que rodea al volumen parcial interior. En el volumen parcial interior van 35

situados uno o más elementos superconductores y un fluido refrigerante, mientras que el volumen parcial exterior contiene un medio refrigerante líquido como depósito de refrigeración. Así pues, el medio refrigerante líquido y el fluido refrigerante quedan albergados en partes separadas del criostato y, en este caso, también pueden estar a presiones diferentes. 5

A la vista de cuanto antecede, existe la necesidad de un limitador de corriente de falta que ponga en práctica elementos superconductores con una disposición que ocupe poco espacio, apropiado para la aplicación en alta tensión y que, con todo, pueda actuar de forma segura.

De acuerdo con la presente invención, este problema se solventa mediante un 10 limitador de corriente tal y como está definido en la reivindicación 1.

Además, la presente invención se refiere a una unidad limitadora de corriente que encierra uno o más elementos superconductores según la reivindicación 9 y a la utilización de tal unidad limitadora de corriente para el diseño modular de un limitador de corriente de falta. 15

En un primer aspecto, la presente invención se basa en la separación de la refrigeración necesaria de los elementos superconductores dentro de un limitador de corriente de falta y el material de aislamiento necesario para el aislamiento de alta tensión.

En un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un limitador de 20 corriente de falta que puede ser diseñado en forma variable mediante unidades limitadoras de corriente normalizadas y módulos que permiten una adaptación y diseño sencillos, respectivamente, de un limitador de corriente de falta para las exigencias específicas de diferentes aplicaciones.

Para la presente invención, en principio, se puede utilizar cualquier elemento 25 superconductor apropiado para la aplicación en limitación de corriente de falta.

Preferentemente, el elemento superconductor está hecho de un material superconductor de alta temperatura, según se ha mencionado anteriormente.

Además, la forma del elemento superconductor no está particularmente restringida, a condición de que sea apropiado para la utilización en un limitador de 30 corriente de falta.

Preferentemente, el elemento superconductor puede estar compuesto de una masa interior, por ejemplo elementos superconductores obtenibles mediante un procedimiento de sinterización o de colada en estado fundido.

Además, el elemento superconductor puede estar compuesto de una capa 35

superconductora depositada sobre un sustrato, por ejemplo como son los conocidos como conductores revestidos en los que se proporciona una película delgada de material superconductor sobre un sustrato, hecho típicamente de metal, mediante deposición física en fase vapor, deposición química en fase vapor o deposición de solución química, etc. 5

Preferentemente, el elemento superconductor tiene una forma cilíndrica, tal como una barra, tubo o bobina, o una forma de placa.

De acuerdo con la presente invención, el (los) elemento(s) superconductor(es) va(n) dispuesto(s) dentro de una unidad limitadora de corriente que separa espacialmente el (los) elemento(s) superconductor(es) del entorno,...

1. Limitador de corriente de falta que comprende al menos una unidad limitadora de corriente (1), en el que la al menos una unidad limitadora de corriente (1) está dispuesta en el interior de un alojamiento de aislamiento (9, 10) y en el que la al 5 menos una unidad limitadora de corriente (1) comprende uno o más elementos superconductores (2), en el que la al menos una unidad limitadora de corriente (1) forma una envuelta que separa espacialmente los elementos superconductores (2) del interior circundante del alojamiento de aislamiento (9, 10), en el que el limitador de corriente de falta comprende un primer circuito de medio refrigerante para refrigerar los 10 elementos superconductores (2) dentro de la unidad limitadora de corriente (1), caracterizado porque el limitador de corriente de falta comprende además un segundo circuito de medio refrigerante para el suministro del interior circundante del alojamiento de aislamiento (9, 10) y porque los uno o varios elementos superconductores (2) están conectados eléctricamente a tubos de suministro de 15 corriente (6a, 6b) que sirven simultáneamente para suministrar y descargar medio refrigerante hacia y desde el interior de la al menos una unidad limitadora de corriente (1).

2. Limitador de corriente de falta según la reivindicación 1, en el que la envuelta 20 de la al menos una unidad limitadora de corriente (1) está formada por un electrodo de apantallamiento (4) del que una cara opcionalmente dejada abierta se cierra mediante una tapa (5).

3. Limitador de corriente de falta según la reivindicación 1 ó 2, en el que los 25 elementos superconductores individuales (2) están mantenidos por un soporte (3).

4. Limitador de corriente de falta según la reivindicación 3, en el que los elementos superconductores individuales (2) dentro de la al menos una unidad limitadora de corriente (1) están conectados eléctricamente en paralelo. 30

5. Limitador de corriente de falta según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las unidades limitadoras de corriente (1) dentro del alojamiento de aislamiento (9, 10) están conectadas eléctricamente en serie mediante los tubos de suministro de corriente (6a, 6b). 35

6. Limitador de corriente de falta según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el alojamiento de aislamiento (9, 10) comprende al menos un sitio de acoplamiento (13, 14) apropiado para acoplar el alojamiento de aislamiento (9, 10) al menos a un alojamiento de aislamiento adicional (9, 10). 5

7. Limitador de corriente de falta según las reivindicaciones precedentes, en el que se conecta físicamente el interior de sucesivos alojamientos de aislamiento (9, 10) mediante un tubo de compensación (16).

10

8. Limitador de corriente de falta según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se conecta al menos un conducto (15) con el primer circuito de medio refrigerante para permitir la descarga de medio refrigerante gaseoso.

9. Unidad limitadora de corriente (1) que comprende uno o más elementos 15 superconductores (2), en la que la unidad limitadora de corriente (1) forma una envuelta que separa espacialmente los elementos superconductores (2) del entorno, caracterizada porque, para la conexión eléctrica a unidades limitadoras de corriente adicionales (1) y/o a una rejilla externa, los uno o varios elementos superconductores (2) se hallan en conexión con tubos de suministro de corriente (6a, 6b) que sirven 20 simultáneamente para suministrar y descargar medio refrigerante hacia y desde el interior de la unidad limitadora de corriente (1).

10. Unidad limitadora de corriente (1) según la reivindicación 9, en la que la envuelta está formada por un electrodo de apantallamiento (4) y en la que una cara 25 opcionalmente dejada abierta se cierra mediante una tapa (5).

11. Utilización de un alojamiento de aislamiento (9, 10) y/o una unidad limitadora de corriente (1) según se define en las reivindicaciones 9 ó 10 en un diseño modular de un limitador de corriente de falta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8. 30