Una instalación para transmitir potencia eléctrica de CC de alto voltaje que incluye protección contra sobrevoltaje.

Una instalación para transmitir potencia eléctrica que comprende

- una línea de CC de alto voltaje

(4-7),

- un disyuntor de CC (8-13) conectado en serie con dicha línea de CC y configurado para interrumpir una corriente de defecto al producirse un defecto en dicha línea de CC,

- unos medios (21) configurados para detectar la aparición de una corriente de defecto como consecuencia de un defecto producido en un lugar (23) de la línea de CC,

- una unidad de control (22) configurada para controlar dicho disyuntor de CC a fin de proteger el equipo conectado a la línea de CC al producirse una citada corriente de defecto, y

- unos medios configurados para disipar energía almacenada en un trayecto de corriente defectuoso de la línea de CC entre dicho lugar y estos medios al producirse un citado defecto en el momento de dicho control de dicho disyuntor de CC,

caracterizada por que

dichos medios disipadores de energía comprenden una conexión en serie (24-25) de una resistencia de frenado consumidora de energía (28) y un miembro rectificador de rueda libre (29) conectados entre tierra y dicha línea de CC para conducir corriente mientras se forma un trayecto de rueda libre (30) a su través y en dicho trayecto de corriente defectuoso entre tierra y dicho lugar (23) tras dicho control de dicho disyuntor de DC al producirse un citado defecto,

dicho disyuntor de CC (8-13) comprende un dispositivo semiconductor (14) del tipo de desconexión con una disposición limitadora de corriente que comprende un supresor (15) conectado en paralelo con dicho dispositivo semiconductor (14) para limitar la corriente a través de dicho disyuntor de CC al producirse un citado defecto, y dicha unidad de control (22) está configurada para que, al producirse un citado defecto, desconecte dicho dispositivo semiconductor a fin de conmutar dicha corriente de defecto a dicho trayecto de rueda libre (30).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/056463.

Solicitante: ABB TECHNOLOGY AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: AFFOLTERNSTRASSE 44 8050 ZURICH SUIZA.

Inventor/es: HAFNER, JURGEN, JACOBSON,BJÖRN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación... > Circuitos de protección de seguridad para desconexión... > H02H3/20 (sensibles a un exceso de tensión)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > Circuitos para redes principales o de distribución,... > H02J3/36 (Disposiciones para la transferencia de potencia eléctrica entre redes de corriente alterna vía una corriente continua a alta tensión)

PDF original: ES-2458108_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Una instalación para transmitir potencia eléctrica de CC de alto voltaje que incluye protección contra sobrevoltaje.

Campo de la invención y técnica anterior

La presente invención se refiere a una instalación para transmitir potencia eléctrica que comprende - una línea de CC de alto voltaje, -un disyuntor de CC conectado en serie con dicha línea de CC y configurado para interrumpir una corriente de

defecto al producirse un defecto en dicha línea de CC, -unos medios configurados para detectar la aparición de una corriente de defecto como consecuencia de un defecto producido en un lugar de la línea de CC, -una unidad de control configurada para controlar dicho disyuntor de CC para proteger el equipo conectado a la línea de CC al producirse una citada corriente de defecto y -unos medios configurados para disipar la energía almacenada en un trayecto de corriente defectuoso de la línea de CC entre dicho lugar y estos medios al producirse un citado defecto en el momento de dicho control de dicho disyuntor de CC.

Alto voltaje significa un voltaje ! 10 kV y frecuentemente un voltaje de varios centenares de kV con respecto a tierra.

La instalación puede ser de cualquier tipo concebible utilizado para transmitir potencia eléctrica y dotado de al menos una línea de CC de alto voltaje. Un ejemplo de una instalación de esta clase es una instalación para transmitir potencia eléctrica a través de corriente continua de alto voltaje, en la que una línea de CC en forma de una línea o cable aéreo es utilizada para transmitir potencia eléctrica sobre largas distancias con pérdidas que son bajas en comparación con las líneas de CA. Puede ser también cualquier tipo de instalación para transmitir potencia eléctrica dotada de un puesto de distribución de CC que interconecte una pluralidad de líneas de CC, que pueden formar una rejilla o red de CC, posiblemente en unión de otros puestos de distribución de CC de esta clase.

Dichos defectos pueden surgir por diferentes razones, tales como descargas de rayos, y pueden ser un defecto de línea a línea o un defecto de línea a tierra. Es entonces de gran importancia que se puedan limitar en un plazo muy corto tras la aparición de tal defecto una corriente de defecto rápidamente creciente resultante de ello y también hacerse cargo de la energía de defecto generada y almacenada en dicho trayecto de corriente de defecto para impedir severos impactos sobre el equipo conectado a la línea de CC.

Se conocen instalaciones de este tipo dotadas de dicho disyuntor de CC que comprende un elemento de maniobra, tal como un interruptor de semiconductor, conectado en serie con dicha línea de CC y que, al aparecer dicho defecto, es controlado para maniobrar y conmutar la corriente de defecto a dichos medios disipadores de energía en forma de un banco de supresores conectado en paralelo con el elemento de maniobra y que tiene un nivel de protección que excede del voltaje de dicha línea de CC con respecto a tierra. El banco de supresores reducirá entonces la corriente de defecto a cero disipando la energía almacenada en el trayecto de corriente defectuoso. La energía de defecto que deberá ser asumida por dicho banco de supresores depende del nivel de corriente de ruptura, es decir, el nivel de la corriente en el momento de interrumpir la corriente por el disyuntor de CC, y del lugar de ubicación del defecto a lo largo de dicha línea de CC al ser éste proporcional a la inductancia L de la línea de CC entre dicho lugar de ubicación del defecto y el disyuntor de CC. Así, esta energía podría ser mucho más alta si el defecto se produce en un lugar que esté bastante alejado del disyuntor de CC, tal como varios centenares de kilómetros, que para el caso de un defecto que se produzca en las proximidades del disyuntor de CC. Así, es difícil estimar el tamaño requerido del banco de supresores, en particular para una instalación de este tipo que tenga una rejilla de CC compleja, y se requiere una sobreestimación para cubrir las condiciones del peor caso. Esto significa que para disyuntores de rejilla de CC de alto voltaje es necesario aplicar grandes bancos de supresores diseñados para hacerse cargo de la energía en el rango de varios MJ a varias decenas de MJ. Además, el banco de supresores puede exponerse solamente a un número limitado de operaciones para una disipación de energía nominal dada. Así, para asegurar la funcionalidad y reducir los costes y el tamaño del banco de supresores, la disipación de energía requerida del banco de supresores durante una situación de ruptura deberá mantenerse lo más baja que sea posible.

Sumario de la invención El objeto de la presente invención es proporcionar una instalación del tipo definido en la introducción que esté mejorada en al menos algún aspecto con relación a las instalaciones de esta clase ya conocidas.

Este objeto se obtiene según la invención proporcionando una instalación de esta clase en la que dichos medios disipadores de energía comprenden una conexión en serie de una resistencia de frenado consumidora de energía y un miembro rectificador de rueda libre conectado entre tierra y dicha línea de CC para conducir corriente mientras se forma un trayecto de rueda libre a su través y en dicho trayecto de corriente defectuoso entre tierra y dicho lugar de

ubicación tras dicho control de dicho disyuntor de CC al producirse un citado defecto.

La disposición de tal trayecto de rueda libre para la disipación de energía en una citada resistencia da como resultado una posibilidad para reducir considerablemente los costes de dichos medios disipadores de energía. Tal resistencia de frenado para consumir una cierta cantidad de energía en un cierto período de tiempo es menos costosa que un banco de supresores correspondiente. La presencia de tal resistencia de frenado significa que pueden reducirse en tamaño los medios disipadores de energía en forma de un banco de supresores en relación con el disyuntor de CC y que por ese motivo pueden ahorrarse costes. Además, tal banco de supresores ya no tiene que ser sobrestimado, puesto que la energía a asumir por él estará bien definida gracias a la existencia de la resistencia de frenado y en virtud de que el lugar de ubicación de dicho defecto a lo largo de la línea de CC impactará solamente sobre los requisitos de la capacidad de disipación de energía de la resistencia de frenado, lo que retirará la inductancia de la línea que debe ser asumida por cualquier banco de supresores. Esto significa en la práctica que para muchas aplicaciones cualquier banco de supresores de un disyuntor de CC de tal instalación puede estar allí solamente para limitación de corriente y no para consumo de energía.

La disposición de dicha conexión en serie de una resistencia de frenado consumidora de energía y un miembro rectificador de rueda libre abre también el camino para una desconexión más rápida de la línea de CC defectuosa respecto del resto de la instalación por dicho disyuntor de CC y, por tanto, para que haya menos impacto de los defectos de la línea de CC sobre otras partes de la instalación.

Según una realización de la invención, dicho miembro rectificador comprende un diodo de alto voltaje que conecta la resistencia de frenado a dicha línea de CC, y el miembro rectificador comprende preferiblemente una conexión en serie de tales diodos de alto voltaje para bloquear conjuntamente un voltaje inverso a su través que exceda del voltaje previsto en dicha línea de CC con respecto a tierra, y será necesario un alto número de tales diodos conectados en serie cuando dicho voltaje sea del orden de 100 kV o incluso más alto.

Según otra realización de la invención, dicho disyuntor de CC comprende un dispositivo semiconductor del... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una instalación para transmitir potencia eléctrica que comprende

-una línea de CC de alto voltaje (4-7) , -un disyuntor de CC (8-13) conectado en serie con dicha línea de CC y configurado para interrumpir una corriente de defecto al producirse un defecto en dicha línea de CC, -unos medios (21) configurados para detectar la aparición de una corriente de defecto como consecuencia de un defecto producido en un lugar (23) de la línea de CC, -una unidad de control (22) configurada para controlar dicho disyuntor de CC a fin de proteger el equipo conectado a la línea de CC al producirse una citada corriente de defecto, y

-unos medios configurados para disipar energía almacenada en un trayecto de corriente defectuoso de la línea de CC entre dicho lugar y estos medios al producirse un citado defecto en el momento de dicho control de dicho disyuntor de CC,

caracterizada por que dichos medios disipadores de energía comprenden una conexión en serie (24-25) de una resistencia de frenado consumidora de energía (28) y un miembro rectificador de rueda libre (29) conectados entre tierra y dicha línea de CC para conducir corriente mientras se forma un trayecto de rueda libre (30) a su través y en dicho trayecto de corriente defectuoso entre tierra y dicho lugar (23) tras dicho control de dicho disyuntor de DC al producirse un citado defecto,

dicho disyuntor de CC (8-13) comprende un dispositivo semiconductor (14) del tipo de desconexión con una disposición limitadora de corriente que comprende un supresor (15) conectado en paralelo con dicho dispositivo semiconductor (14) para limitar la corriente a través de dicho disyuntor de CC al producirse un citado defecto, y

dicha unidad de control (22) está configurada para que, al producirse un citado defecto, desconecte dicho dispositivo semiconductor a fin de conmutar dicha corriente de defecto a dicho trayecto de rueda libre (30) .

2. Una instalación según la reivindicación 1, caracterizada por que dicho miembro rectificador comprende un diodo de alto voltaje (29) que conecta la resistencia de frenado (28) a dicha línea de CC.

3. Una instalación según la reivindicación 2, caracterizada por que dicho miembro rectificador comprende una conexión en serie de una pluralidad de dichos diodos de alto voltaje (29) capaces para bloquear juntos un voltaje inverso a su través que exceda del voltaje previsto en dicha línea de CC (4-7) con respecto a tierra.

4. Una instalación según cualquier reivindicación anterior, caracterizada por que dicho dispositivo semiconductor es un IGBT, un GTO o un IGCT.

5. Una instalación según cualquier reivindicación anterior, caracterizada por que dicha disposición limitadora de corriente comprende una reactancia limitadora derivadora de corriente (31) conectada en serie con dicho disyuntor de CC (13) .

6. Una instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende un puesto de distribución de CC (1) que incluye al menos una barra colectora (2, 3) y al menos dos citadas líneas de CC (4-7) conectadas cada una de ellas a dicha al menos una barra colectora a través de un citado disyuntor de CC (8-13) , y por que al menos una de dichas líneas de CC tiene conectada a ella una citada conexión en serie de una resistencia de frenado consumidora de energía (28) y un miembro rectificador de rueda libre (29) .

7. Una instalación según la reivindicación 6, caracterizada por que dicha conexión en serie de una resistencia de frenado consumidora de energía (28) y un miembro rectificador de rueda libre (29) está conectada a dicha línea de CC en conexión con dicho puesto de distribución de CC (1) , tal como en la entrada del mismo para la línea de CC.

8. Una instalación según la reivindicación 6 o 7, caracterizada por que comprende una citada conexión en serie de una resistencia de frenado consumidora de energía (28) y un miembro rectificador de rueda libre (29) para cada una de dichas líneas de CC (4-7) conectadas a dicho puesto de distribución de CC (1) .

9. Una instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende una estación para convertir voltaje alterno en voltaje continuo, y viceversa, por que dicha estación está provista de un disyuntor de CC y por que una citada conexión en serie de una resistencia de frenado consumidora de energía (28) y un miembro rectificador de rueda libre (29) está conectada a una línea de CC conectada al lado de CC (17) de dicha estación cerca de dicha estación o en conexión directa con ella.

10. Una instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que es una instalación para transmitir potencia eléctrica por medio de corriente continua de alto voltaje.

11. Una instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que dicha línea de CC (47) está configurada para que esté en un nivel de voltaje de ! 10 kV - 100 kV, 10 kV - 1000 kV, 100 kV - 1000 kV o 300 kV - 1000 kV con respecto a tierra.