DISPOSICION DE SECCIONADORES DE CARGA.

Disposición de seccionadores de carga (1) para la conexión y desconexión de una corriente continua de un circuito de corriente continua en una planta fotovoltaica con un elemento interruptor de semiconductor (4) para evitar un arco voltaico de conmutación,

en la que existe una unidad de control electrónica (5) configurada de modo que una o más señales son recibidas por la unidad de control, y en la que la disposición de seccionadores de carga (1) está configurada de modo que en como mínimo una línea conductora de corriente del circuito de corriente continua existe en estado desconectado una separación galvánica por medio de un contacto de conmutación controlable automáticamente mediante la unidad de control (5) y se transmiten una o más señales de control al dispositivo de seccionadores de carga (1) y en la que un elemento interruptor de semiconductor (4) interrumpe la corriente continua, de modo que el contacto de conmutación es desenergizado, caracterizada porque las señales son señales de fallos que se reciben en caso de un fallo en el generador fotovoltaico, inversor o lado de corriente alterna, produciéndose por medio de señales de control en como mínimo un caso de fallo una conexión o desconexión automática del circuito de corriente continua, estando la disposición realizada de modo tal que, al desconectar en un primer paso es cerrado, de momento, el elemento interruptor de semiconductor (4), en un segundo paso son abiertos los contactos de conmutación (K1, K2) de un primer dispositivo de conmutación, de modo que la corriente continua fluye a través del elemento interruptor de semiconductor (4), en un tercer paso se abre nuevamente el elemento interruptor de semiconductor (4), y en un cuarto paso se abren los contactos de conmutación (K1, K2) de un segundo dispositivo de conmutación para producir la separación galvánica, y que está conectado un seccionador de carga manual adicional (8), siendo el separador de carga manual adicional (8) un dispositivo de conexión de corriente continua con contactos de enchufe para plantas fotovoltaicas operable manualmente, con un dispositivo de apagado electrónico de arcos voltaicos

Disposición de seccionadores de carga.

La invención se refiere a una disposición de seccionadores de carga para la conexión y desconexión de una corriente continua de un circuito de corriente continua en una planta fotovoltaica con un elemento interruptor de semiconductor para evitar un arco voltaico de conmutación, en la que existe una unidad de control electrónica configurada de modo que una o más señales son recibidas por la unidad de control, y en la que la disposición de seccionadores de carga está configurada de modo que en como mínimo una línea conductora de corriente del circuito de corriente continua existe en estado desconectado una separación galvánica por medio de un contacto de conmutación controlable automáticamente mediante la unidad de control y se transmiten una o más señales de control al dispositivo de seccionadores de carga y en la que un elemento interruptor de semiconductor interrumpe la corriente continua, de modo que el contacto de conmutación es desenergizado.

Las disposiciones de seccionadores de carga para la conexión y desconexión de una corriente continua en un circuito de corriente continua de una planta fotovoltaica requieren un dispositivo de conmutación apropiado. La corriente continua generada por la energía solar en módulos fotovoltaicos o en el generador solar, que, por ejemplo, es convertida por un inversor en una tensión alterna apta para una red de distribución de energía, puede ser conducida al inversor a través de la disposición de seccionadores de carga o ser interrumpida.

Se conocen relés de corriente continua que mediante contactos de conmutación pueden interrumpir una corriente. El relé comprende una bobina de control que es atravesada por una corriente eléctrica, de modo que se excita una armadura metálica. Dicha armadura metálica está conectada mecánicamente con uno o más contactos eléctricos principales. Los contactos principales son conectados o desconectados por medio de un movimiento de excitación de la armadura, según si el relé está configurado como de reposo o de trabajo. En principio, un relé de este tipo es un interruptor controlable eléctricamente.

Sin embargo, los relés tienen la desventaja de que se forman arcos voltaicos de conmutación, en particular al desconectar la corriente continua. Ello produce por corto tiempo elevadas temperaturas y un elevado desgaste por quemadura de los contactos de conmutación. Consecuentemente, los contactos de conmutación pueden quedar fundidos fácilmente, de modo que virtualmente se pegan y ya no es posible una interrupción de la corriente. Este fenómeno se conoce con la denominación de "soldadura por contacto". Los relés se usan, frecuentemente, para corrientes bajas que, por regla general, no superan los 30 A.

Los interruptores controlables eléctricamente comparables se denominan contactores. En comparación con los relés son más robustos y están diseñados para corrientes más elevadas, por ejemplo, de hasta varios 100 A, con lo que se reduce el peligro de una fusión por contacto. Sin embargo, dicho peligro no puede evitarse por completo. Los contactores tienen, sin embargo, la desventaja de que son relativamente grandes y también costosos. Además, necesitan una elevada capacidad de retención para la bobina de control. Sin embargo, no sólo en plantas fotovoltaicas se está empeñado en aplicar la energía generada de la manera más efectiva posible.

Pero, los relés y contactores tienen la ventaja de poder ser equipados, opcionalmente, de seccionadores auxiliares conectados en serie, que pueden usarse para propósitos de control u otros propósitos de mando. De este modo, por ejemplo, puede crearse un circuito auxiliar que, mediante un seccionador auxiliar, activa una lámpara indicadora que señala un fallo, por ejemplo, un cortocircuito.

Otros aparatos de control se conocen como seccionadores de carga o fusibles automáticos. Los aparatos de este tipo son fusibles o interruptores automáticos que desconectan en presencia de una corriente elevada. Estos aparatos presentan, frecuentemente, una función de protección contra sobreintensidad de corriente o cortocircuito. La función de protección contra sobreintensidad de corriente es realizada, la mayoría de las veces, por medio de un hilo metálico arrollado sobre un resorte bimetálico que, con corriente elevada, curva el resorte para así accionar un mecanismo de disparo conectado a contactos de conmutación. Esta función de protección contra sobreintensidades de corriente es lenta. Contrariamente, en un cortocircuito o corrientes muy elevadas actúan muy rápidamente fuerzas electromagnéticas sobre el mecanismo de disparo y/o los propios contactos de conmutación, de modo que es posible una separación rápida de los contactos de conmutación. Para reducir los arcos voltaicos de conmutación se usan chapas de extinción, como se hace también, en parte, en contactores. De este modo, el peligro de una fusión por contacto es más bien reducido. Sin embargo, un control de los contactos de conmutación es posible solamente con módulos de control remoto especiales, muy caros y sólo ofrecidos para aparatos de corrientes y potencias de ruptura elevadas. Si se quiere que se produzca una desconexión debida a otro evento, como la apertura de una tapa de carcasa, las soluciones para estos equipos sólo son realizables para corrientes elevadas y con costes muy altos y una considerable necesidad de espacio.

En plantas fotovoltaicas se agrega, además, el hecho de que, debido a la curva característica típica para células solares, las corrientes de cortocircuito son, por regla general, 20 a 40% mayores que en el funcionamiento nominal. Sin embargo, en dispositivos de protección de este tipo se requiere una corriente un 50% a 100% mayor para que responda el dispositivo de protección contra cortocircuitos. Es así que, en caso de cortocircuito, una corriente continua no es interrumpida o sólo lo es en forma muy tardía. Empero, por razones de seguridad esto no es aceptable.

Además, la corriente de desconexión siempre es mayor que la corriente nominal, en la que, cuanto mayor es la sobreintensidad de corriente tanto más rápido desconecta el fusible. Solamente en corrientes bajas puede llegar a producirse un recalentamiento del fusible. Por ello, el uso de un fusible de este tipo para la protección en plantas fotovoltaicas sólo es apropiado bajo ciertas condiciones.

También se conocen sencillos cortacircuitos fusibles. Un fusible de este tipo se compone de un hilo metálico o microcinta encapsulada en una carcasa, que en los extremos del fusible es conducido y conectado eléctricamente a elementos de contacto. La carcasa puede estar llenada de aire, un gas u otros materiales de relleno. Si a través del cortacircuitos fusible fluye una corriente más elevada que la corriente nominal del fusible, se funde el hilo metálico o el conductor aplicado, de modo que se interrumpe el circuito de corriente.

Los cortacircuitos fusibles de este tipo son económicos y muy aptos para proteger aparatos y componentes eléctricos, como circuitos o conductores, e incluso para corrientes muy elevadas de múltiples 100 A y tensiones de múltiples 100 V. Pero, una vez activado un cortacircuitos fusible ya no es utilizable y debe ser recambiado. Como evento desencadenante debe considerarse solamente una sobreintensidad de corriente. Una interrupción de la corriente a causa de otros eventos no es posible.

También se conocen conmutadores de corriente continua mecánicos. Estos presentan un elemento de control manual. Este elemento de control es accesible desde el exterior, de modo que mediante un movimiento, tal como un movimiento giratorio, movimiento de tracción o movimiento deslizante, puede ser llevado a una o más posiciones diferentes. Mediante el movimiento manual se acciona un mecanismo de contacto, que a su vez acciona un contacto principal eléctrico. Un conmutador de este tipo es un conmutador manual con varias posiciones de contacto obtenibles mediante diferentes posiciones de encastre de la pieza operativa. Pueden conmutar múltiples contactos al mismo tiempo para, por ejemplo, interrumpir al mismo tiempo múltiples circuitos de corriente. También son apropiados para elevadas corrientes de conmutación y tensiones, de múltiples 100 A y múltiples 100 V. Sin embargo, tienen la desventaja de que requieren un amplio espacio y cableado. Además, son operables sólo en forma manual y, por lo tanto, no apropiados para funciones de protección, como sobreintensidad de corriente, y no para el disparo automático en otros eventos.

Otros dispositivos de interrupción de corriente aptos para plantas fotovoltaicas...

1. Disposición de seccionadores de carga (1) para la conexión y desconexión de una corriente continua de un circuito de corriente continua en una planta fotovoltaica con un elemento interruptor de semiconductor (4) para evitar un arco voltaico de conmutación, en la que existe una unidad de control electrónica (5) configurada de modo que una o más señales son recibidas por la unidad de control, y en la que la disposición de seccionadores de carga (1) está configurada de modo que en como mínimo una línea conductora de corriente del circuito de corriente continua existe en estado desconectado una separación galvánica por medio de un contacto de conmutación controlable automáticamente mediante la unidad de control (5) y se transmiten una o más señales de control al dispositivo de seccionadores de carga (1) y en la que un elemento interruptor de semiconductor (4) interrumpe la corriente continua, de modo que el contacto de conmutación es desenergizado, caracterizada porque las señales son señales de fallos que se reciben en caso de un fallo en el generador fotovoltaico, inversor o lado de corriente alterna, produciéndose por medio de señales de control en como mínimo un caso de fallo una conexión o desconexión automática del circuito de corriente continua, estando la disposición realizada de modo tal que, al desconectar en un primer paso es cerrado, de momento, el elemento interruptor de semiconductor (4), en un segundo paso son abiertos los contactos de conmutación (K1, K2) de un primer dispositivo de conmutación, de modo que la corriente continua fluye a través del elemento interruptor de semiconductor (4), en un tercer paso se abre nuevamente el elemento interruptor de semiconductor (4), y en un cuarto paso se abren los contactos de conmutación (K1, K2) de un segundo dispositivo de conmutación para producir la separación galvánica, y que está conectado un seccionador de carga manual adicional (8), siendo el separador de carga manual adicional (8) un dispositivo de conexión de corriente continua con contactos de enchufe para plantas fotovoltaicas operable manualmente, con un dispositivo de apagado electrónico de arcos voltaicos.

2. Disposición de seccionadores de carga según la reivindicación 1, caracterizada porque en la línea conductora de corriente del circuito de corriente continua están dispuestos uno tras otro dispositivos de conmutación con contactos de conmutación (K1, K2) conmutables mediante señales de control, en particular dos relés R1, R2), de modo tal que, por un lado, uno de los dispositivos de conmutación es puenteado por el elemento interruptor de semiconductor (4), de modo que mediante la apertura del elemento interruptor de semiconductor (4) es desconectada la corriente continua y, por otro lado, se produce la separación galvánica de circuito de corriente continua por medio del otro dispositivo de conmutación.

3. Disposición de seccionadores de carga según la reivindicación 2, caracterizada porque uno de los dispositivos de conmutación está dispuesto en serie con el elemento interruptor de semiconductor (4).

4. Disposición de seccionadores de carga según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizada porque los contactos de conmutación de los dispositivos de comunicación están conectados en serie.

5. Disposición de seccionadores de carga según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque un tercer dispositivo de conmutación con contactos de conmutación (K1, K2) está conectado en otra línea conductora de corriente del circuito de corriente continua.

6. Disposición de seccionadores de carga según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por como mínimo 2 relés (R1, R2, R3).

7. Disposición de seccionadores de carga según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque se realiza una conexión o desconexión con: una sobreintensidad de corriente, una sobretensión, una temperatura demasiado elevada, un fuego en un aparato, un defecto de un aparato, una instrucción de desconexión manual, una instrucción eléctrica externa, la apertura de una tapa de aparato, la caída de una red pública de distribución de baja tensión y/o un robo de la planta fotovoltaica.

8. Disposición de seccionadores de carga según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque existe un conductor de control externo (6) de la unidad de control (5)y la unidad de control (5) está dispuesta fuera de la disposición de seccionadores de carga (1), en particular en un inversor solar, o porque la unidad de control (5), en particular una unidad de detección de fallos, está integrada a un sistema electrónico de control de la disposición de seccionadores de carga (1).

9. Disposición de seccionadores de carga según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque una alimentación de tensión de la disposición de seccionadores de carga se realiza tanto desde el lado de corriente continua como también desde el lado de corriente alterna.