Método de acondicionamiento de corriente, en particular en un limitador de corriente de falla.

Un metodo de acondicionamiento de corriente, que comprende:

- transportar una corriente (1) primaria a traves de una bobina (2) primaria;

- acoplar una bobina (3) secundaria a la bobina (2) primaria por medio de un flujo magnetico común, endonde la bobina (2) primaria y la bobina (3) secundaria estan dispuestas coaxialmente, y en donde labobina (3) secundaria comprende un superconductor susceptible de extincidn, donde la extinción provocauna transicion del superconductor desde un estado de superconducciOn de baja resistencia a un estadoextinguido de alta resistencia;

y en el estado de superconducción de baja resistencia de la bobina (3) secundaria, guiar una fracciónprincipal (8) del flujo magnetico comun de la bobina (2) primaria y de la bobina (3) secundaria por el interiorde un medio (5a) ferromagnetico,

caracterizado porque,

cuando la bobina (3) secundaria se extingue, conmutar el flujo magnetico cornan de tal modo que unafracción principal (17) del flujo magnetico comun sea guiada por fuera del medio (5a) ferromagnetico en elestado extinguido de alta resistencia del superconductor,

en el que una parte principal de la sección transversal de la bobina (2) primaria y una parte principal de la secciontransversal de la bobina (3) secundaria no estan rellenas de medio (5a) ferromagnetico.

Método de acondicionamiento de corriente, en particular 'en un limitador de corriente de falla.

La presente invención se refiere a un método de acondicionamiento de corriente, que comprende:

transportar una corriente primaria a través de una bobina primaria;

acoplar una bobina secundaria a la bobina primaria por medio del flujo magnético común, en donde la bobina primaria y la bobina secundaria están dispuestas coaxia'mente, en donde la bobina secundaria comprende un superconductor susceptible dE! extinción, donde la extinción causa una transición del superconductor desde un estado de supercondLIcción de baja resistencia hasta un estado extinguido de alta resistencia,

yen el estado de superconducción de baja res¡l.tencia de la bObina secundaria, guIar una fracción principal del flujo magnético común de la bobina primaria y de la bobina secundaria por el interior de un medio ferromagnético.

Se conoce un método de ese tipo a partir del documento DE 19524579 A1 .

La presente invención se refiere a un método de acondicionamiento de corriente que puede ser empleado, en particular, en los campos de la generación, la transmisión y la distribución de energla para la protección de la red y de los equipos contra la corriente de falla.

El acondicionamiento de corriente resulta necesario en la generación, transmisión y distribucón de energia. El acondicionamiento de corriente considerado como limitación de corriente de las corrientes de falla (por ejemplO, corrientes cortocircuitadas) no sólo permite proteger equipos eléctricos contra sobrecorrientes, sino también aprovechar los equipos ya disponibles a un nivel más alt () de potencia transportada.

En general, se puede proporcionar acondicionamiento de corriente por medio de numerosos métodos, por ejemplo, usando métodos de saturación magnética (reactores de saturación) , conmutación mecánica, conmutación electrónica (en base a conmutadores de estado sólido) , etc. Los métodos de acondicionamiento de corriente desarrollados recientemente están basados en la transición de un superconductor desde un estado de baja resistencia (superconducción) a un estado de alta resistividad (extinguido) , y permiten un acondicionamiento de corrientes elevadas a tensiones media y alta. Los métodos de acondicionamiento de corriente más económicos que usan.ra transición de un superconductor, en particular celO respecto a pérdidas de potencia y a crio-consumo, están basados en un acoplamiento inductivo de una corriente de cortocircuito que va a ser acondicionada con un supero:mductor. En la presente memoria, no se necesitan conductores de corriente que conectan áreas de temperatura ambiente con áreas de temperatura c:riogénica; el superconductor (tlpicamente, una bobina superconductora cortocircuitada) puede estar completamente encapsulado, con lo que el aislamiento térmico es simple y eficiente. Diversos métodos de acondicionamiElnto de corriente que tienen como objetivo la limitación de corrientes de falla han sido desarrollados en este último <:ampo.

El documento JP 04 112620 A divulga un método de ;acondicionamiento de corriente en el que una corriente de cortocircuito (corriente primaria) que va a ser acondicionada es transportada a través de una bobina primaria, y una bobina secundaria. dispuesta radialmenle en el int8lrior de la bobina primaria y realizada con un material superconductor, está acoplada a la primera bobina por medio de un flujo magnético común. Tanto en el estado de baja resistencia (superconducción) como en el estado eje arta resistencia (extinguido) de la bobina secundaria, el flujo magnético común es guiado en el aire. El método ¡:ermite solamente un pequei'io efecto de acondicionamiento de corriente, y más especiflcamente, solamente un pequei'io efecto de limitación de coniente.

Un mejor grado de acondicionamiento de corriente fue aWcanzado cuando el guiadO del flujo magnético se realizó en el interior de un medio ferromagnético, en comparación e::on el método descrito en el documento DE 19 524 579. En este caso, la corriente de cortocircuito (corriente primana) es transportada a través de una bobina primaria, y una bobina secundaria, dispuesta radialmente por fuera de la bobina primaria y construida con un material superconductor, está acoplada a la primera bobina a tra", és de un Hujo magnético común. Tanto en el estado de alta resistencia (extinguido) como en el estado de baja resistencia (superconducción) de la bobina secundaria, el flujo magnético común está guiado por el interior de un núdeo de transformador ferromagnético. Sin embargo, en el estado de alta resistencia de la bobina secundaria, E$te método de acondicionamiento de corriente introduce distorsiones armónicas graves en la corriente primaria; lals distorsiones armónicas totales pueden exceder fácilmente del 20 al 30%. Estas distorsiones armónicas son una amenaza grave para la seguridad de las redes eléctricas y de los equipos eléctricos alimentados con la corriente primaria.

El docomento DE 196 28 358 C1 describe un limitador dE! corriente de falla de tipo AC con una bobina primaria y una bobina secundaria superconductora desplazada lateralrnente, acoplada a través de un núdeo felTomagnético en forma de anillo. El núdeo tiene miembros transversalel~ delgados que entran en saturación magnética cuando la bobina secundaria se extingue. La bobina secundaria al, tá completamente rellena con material ferromagnético.

Objeto de la invención El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un método económico y eficiente de acondicionamiento de corriente que reduce las distorsiones armónicas.

Breve descripción de la Invención Este objeto se ha alcanzado, de acuerdo con la invención, mediante el método que aparece al principio, caraderizado por:

cuando la bobina secundaria se extingue, conmutar el flujo magnético comun de tal modo que una fracción principal del flujo magnético común es guia.do por el exterior del medio ferromagnético en el estado extinguido de alta resistencia del superconductor, en el que una mayor parte de la sección transversal de la bobina primaria y una mayor parte de la sección transversal de la bobina secundaria no están rellenas con el medio ferromagnético.

La invención ha encontrado que incrementar la fracción del flujo magnético que es guiado por el exterior del medio eledromagnético conduce a un rápido descenso de la distorsión armónica total (THD) cuando el superconductor extinguible de la bobina secundaria está en el estado resistivo alto (extinguidO) . Independientemente del material ferromagnético empleado, la calda de la THD ocurre c;!Jando una fracción principal del flujo magnético comun está fuera del medio ferromagnético. De ese modo, una conmutación (redistribudón) de una porción compartida (porcentaje) del flujo magnético comun desde el espacio interior hasta el exterior con respecto al medio ferromagnético en la extinción permite suprimir al menos parte de las distorsiones armónicas.

Obsérvese que segun la invención, en el estado de Mja resistencia (superconducción) del superconductor, una fracción principal del flujo magnético común es guiado por el interior de un medio ferromagnético, lo que garantiza un buen acoplamiento de la primera y la segunda bobinas durante el funcionamiento normal y principalmente durante la fase inidal de transición desde el modo operativo nl:lrmel (estado de baja resistencia) hasta el estado de alta resistividad. De ese modo, el equipo para llevar a cabo el método de la invención puede ser mantenido de un modo relativamente corto. Además, el medio ferromagnético mejora también un efecto de limitación de corriente en el estado de alta resistencia (extinguido) del superconduct:or, creando una inductancia en la bobina primaria.

El flujo. magnético común significa en este caso que las lineas de flujo magnético cerradas pasan a través tanto de la bobina primaria como de la bobina secundaria. Una fmcción principal significa, en este caso, más de un 50%, con preferencia de al menos un 75% (aplicable tanto a la fracción de flujo por el interior del medio ferromagnético con anterioridad a la extinción, como a la fracción de flujo pm fuera del medio ferromagnético tras la extinción; obsérvese que estas dos fracciones de flujo pueden ser independientes entre si y tener t1picamente valores diferentes) . El flujo magnético puede ser calculado por integración de la densidad B de flujo magnético (que resulta de ~o"I.f·H) a través del área A. En este caso ~y ~ indican la permeabilidad absoluta y la relativa, respectivamente.

En la presente memoria se considera que un medio es ferromagnétiCO si la permeabilidad magnética relativa... [Seguir leyendo]

1. Un método de acondicionamiento de corriente, que comprende: transportar una corriente (1 ) primaria a través de-una bobina (2) primaria; acoplar una bobina (3) secundaria a la bobina (2) primaria por medio de un flujo magnético común, en donde la bobina (2) primaria y la bobina (3) secundaria están dispuestas coaxialmente, y en donde la bobina (3) secundaria comprende un superconductor susceptible de extinción, donde la extinción provoca una transición del superconductor desde un es:tado de superconducción de baja resistencia a un estado extinguido de alla resistencia;

y en el estado de superconducción de baja Il:!sislencia de la bobina (3) secundaria, guiar una fracción principal (8) del flujo magnético común de la bobina (2) primaria y de la bobina (3) serundaria por el interior de un medio (5a) ferromagnétiCO,

caracterizado porque, cuando la bobina (3) secundaria se extingue, conmutar el flujo magnético común de laI modo que una fracción principal (17) del flujo magnético común sea guiada por fuera del medio (5a) ferromagnético en el estado extinguido de alta resistencia del supercclndudor,

en el que una parte principal de la sección transversal de la bobina (2) primaria y una parte principal de la sección transversal de la bobina (3) secundaria no están rellenas de medio (5a) ferromagnético. 2. Método de acuerdo con la reivincticadón 1, caracterizado porque:

en el estado de baja resistencia de la bobina (3) secundaria, no saturar el medio (Sa) ferromagnético, yen el estado de alta resistencia de la bobina (3) serundaria, saturar el medio (Sa) ferromagnético.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 62, caracterizado porque el flujo magnético común total en el estado de baja resistencia de la bobina (3) secundaria es más ~tequeno que el flujo magnético común guiado por fuera del medio (Sa) ferromagnético en el estado de alta resistencia de la bobina (3) secundaria. 4. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la corrienle (1) primaria es:

una corriente altema,

o una comente alterna superpuesta a una corriente continua.

5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se dispone un refrigerante en el interior de la bobina (2) primaria ylo de la bobina (3) secundaria por fuera del medio (58) ferromagnético. B. limitador (20) de corriente de falla para llevar a cabo el método según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende: una bobina (2) primaria, una bobina (3) secundaria que comprende un superconductor susceptible de extinción, en el que la bobina (2) primaria y la bobina (3) secundaria están dispuestas coaxialmente, y

un núdeo (5) de un medio (5a) ferromagnético. que discurre a través tanto de la bobina (2) primaria como de la bobina (3) secundaria,

caracterizado porque,

el núdeo (5) , la bobina (2) primaria y la bobina (3) secundaria están capacitados para la conmutación de una fracción sustancial de un flujo magnético común de la bobina (2) primaria y de la bobina (3) secundaria desde el interior del núdeo (5) hasta el exterior del núdeo (5) cuando la bobina (3) secundaria se extingue, en el que una parte principal de la sección transversal de la bobina (2) primaria y una parte principal de la sección transversal de la bobina (3) secundaria no están llenas de medio (5a) ferromagnético.

7. limitador (20) de corriente de falla de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el núdeo (5) es de forma cerrada.

8. Umitador (20) de corriente de falla de acuerdo con la reivindicación B, caracterizado porque el núdeo (5) es de forma abierta.

9. Limitador (20) de corriente de falla de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la bobina (3) secundaria es una bobina cortocircuitada, de una sola espira .

10. limitador (20) de corriente de falla de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la bobina cortocircuitada de una sola espira comprende una mulIHud de anillos que están acoplados entre si .

S 11. Limitador (20) de corriente de fal1a de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque la bobina (3) secundaria comprende un superconductor de alta temperatura, con preferencia del tipo de un conductor recubierto.

12. Uso de un limitador (20) de corriente de falla de acuerdo oon una de las reivindicaciones 6 a 11 en un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5.1

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