DISYUNTOR DE ALTA TENSION CON REFRIGERACION.

Disyuntor de alta tensión (20) con un conductor interno (21) que se extiende de forma longitudinal y un conductor externo (22) que rodea el conductor interno (21) a modo de cubierta,

donde para la evacuación de energía térmica del conductor interno (21) se proporciona al menos un tubo de calor (1), tubo de calor (1) que contiene un fluido de trabajo (2) para la evacuación de la energía térmica por evaporación del fluido de trabajo (2) en una sección denominada evaporador (3) del tubo de calor (1) y condensación del fluido de trabajo (2) en una sección denominada condensador (4) del tubo de calor (1), caracterizado por que el tubo de calor se extiende desde el conductor interno (21) al conductor externo (22) y presenta para la formación de un tramo de aislamiento eléctrico (7) un cuerpo hueco de aislamiento (5) y por que el evaporador (3) se sitúa en contacto térmico estrecho con el conductor interno (21) y el condensador (4) se sitúa en contacto térmico estrecho con el conductor externo (22) y por que el tubo de calor (1) presenta una sección (9) deformable de manera flexible

Disyuntor de alta tensión con refrigeración.

Campo técnico

La invención se refiere al ámbito de la técnica de disyuntores de alta tensión. Se refiere a un disyuntor de alta tensión y a un método para la refrigeración de un conductor interno de un disyuntor de alta tensión de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones independientes.

Estado de la técnica

Un disyuntor de alta tensión de este tipo y un método de este tipo se conocen, a modo de ejemplo, a partir del documento EP 1 022 830 A1. Para la refrigeración de un conductor interno con cubierta de un disyuntor de alta tensión se proporcionan en ese lugar ventiladores, por los que se genera un flujo circular que fluye alrededor del conductor interno. El gas que se hace circular de este modo absorbe las pérdidas de calor del conductor interno y emite las mismas después en el lado interno de la cubierta. A su vez, la cubierta emite calor al aire del entorno en el exterior de la cubierta. Por la refrigeración del conductor interno se consigue una capacidad de transporte de corriente aumentada.

Una disposición de este tipo tiene la desventaja de que es activa, es decir, que se tiene que accionar. Un fallo, a modo de ejemplo, del suministro de corriente de los ventiladores conduce a un fallo de la refrigeración y puede conducir rápidamente a sobrepasar valores umbral de temperatura admisibles del disyuntor de alta tensión. Además, un sistema de refrigeración de este tipo requiere un mantenimiento regular para garantizar el funcionamiento perfecto de los ventiladores.

A partir del documento GB 1 162339 se conoce un disyuntor de potencia con conductor interno y cubierta metálica, que posee un tubo de aislamiento, que se une con el conductor interno y se conduce hacia el exterior hacia la cubierta, para realizar mediante un accionamiento un movimiento de conmutación. Para la refrigeración del conductor interno se proporciona un tubo que conduce refrigerante, que se acopla térmicamente al conductor interno y que se conduce como tubo de aislador eléctrico al exterior hacia la cubierta. Al tubo refrigerador se conecta una bomba, de tal forma que existe un circuito de refrigeración cerrado, en el que circula el líquido refrigerador.

A partir del documento DE2051 150 se conoce un tubo de calor para un polo de disyuntor encapsulado, en el que el tubo de calor se transporta hacia el exterior desde el encapsulamiento. El evaporador del tubo de calor se realiza como espacio circular, que rodea la trayectoria de corriente interna, sin embargo, está separado de la misma y, por tanto, no se pone en contacto con la misma. El evaporador del tubo de calor está en contacto térmico solamente con el lado interno del encapsulamiento externo, de tal forma que el tubo de calor se sitúa completamente en potencial de tierra del encapsulamiento.

Representación de la invención

Por tanto, es objetivo de la invención proporcionar un disyuntor de alta tensión y un método para la refrigeración de un conductor interno de un disyuntor de alta tensión del tipo que se ha mencionado al principio, que no presente las desventajas que se han mencionado anteriormente. Particularmente, se debe proporcionar un disyuntor de alta tensión con un sistema de refrigeración pasivo y (prácticamente) sin mantenimiento.

Este objetivo se resuelve por un dispositivo y un método con las características de las reivindicaciones independientes.

Un disyuntor de alta tensión, cuyo conductor interno (que también se puede denominar parte activa) se refrigera, con mantenimiento de valores umbral de temperatura predefinidos por normas pertinentes, puede portar mayores corrientes que un disyuntor de alta tensión no refrigerado. Por tanto, la capacidad de transporte de corriente de un disyuntor de alta tensión se puede aumentar más cuanto más eficazmente pueda evacuar un dispositivo de refrigeración previsto las pérdidas de calor que se producen en el conductor interno.

Un disyuntor de alta tensión de acuerdo con la invención con un conductor interno que se extiende de forma alargada y un conductor externo que rodea a modo de cubierta el conductor interno (que también se puede denominar parte pasiva o conductor de retorno) se caracteriza por que para la evacuación de energía térmica (generalmente, sobre todo, pérdidas de calor) del conductor interno se proporciona al menos un tubo de calor, que, para la formación de un tramo de aislamiento eléctrico, presenta un cuerpo hueco de aislamiento. Ventajosamente, el tubo de calor se extiende desde el conductor interno hasta cerca del conductor externo, hasta el conductor externo o de forma particularmente ventajosa hasta el exterior del conductor externo.

Un tubo de calor (también conocido como Heat Pipe) es un medio para la evacuación del calor por evaporación de un fluido de trabajo en una sección denominada evaporador del tubo de calor y condensación del fluido de trabajo en una sección denominada condensador del tubo de calor, donde se proporcionan medios para el transporte de retorno del fluido de trabajo del condensador al evaporador. Ventajosamente, el tubo de calor está cerrado herméticamente, de tal forma que en el mismo se puede producir un circuito cerrado. Una forma alargada o a modo de tubo del tubo de calor es ventajosa, pero no necesaria. Como medio para el transporte de retorno del fluido de trabajo desde el condensador al evaporador se puede tomar de forma sencilla un cuerpo hueco y disponer de tal forma, que por la gravitación el fluido de trabajo líquido se transporte de vuelta o también se puede usar un material que provoque el transporte de retorno por fuerzas capilares.

Un tubo de calor de este tipo con un cuerpo hueco de aislamiento puede superar una diferencia de potencial, particularmente una alta tensión que se produce entre el conductor interno y el conductor externo. La evaporación de un fluido de trabajo provisto en el tubo de calor, por tanto, se puede realizar en otro potencial eléctrico que la condensación del fluido de trabajo.

Un tubo de calor es un dispositivo de refrigeración pasivo. No requiere ningún suministro de corriente o ningún otro suministro. Como un sistema de refrigeración con un circuito herméticamente cerrado, por norma, no requiere ningún mantenimiento y, generalmente, puede funcionar a lo largo de años y decenios sin mantenimiento.

El tubo de calor y el conductor externo no se tienen que poner en contacto necesariamente. Ventajosamente están unidos de forma mecánica entre sí o están integrados entre sí. Por ejemplo, el conductor externo puede servir ventajosamente de apoyo para la sección de condensador del tubo de calor. Ventajosamente, sin embargo, el tubo de calor y el conductor externo están conectados eléctricamente entre sí, particularmente con toma a tierra.

El conductor interno se configura generalmente con forma de tubo o de cilindro hueco. El conductor externo que transporta la corriente de retorno forma un encapsulamiento, que generalmente tiene toma a tierra. En el caso de funcionamiento, entre el conductor interno y el conductor externo se produce una alta tensión.

Para un disyuntor de alta tensión, las tensiones nominales son mayores de 1 kV o más bien del orden de magnitudes 10 kV, o ascienden a de varios 10 kV a varios 100 kV. Las sobretensiones (por impactos de rayos) se sitúan típicamente entre 100 kV y varios 100 kV. Las corrientes y corrientes de retorno de disyuntores de alta tensión son del orden de magnitudes 1 kA o 10 kA (corriente nominal), con frecuencia, de 20 kA a 30 kA; las corrientes de cortocircuito son aproximadamente un orden de magnitudes mayores. Un disyuntor de alta tensión está diseñado para potencias del orden de magnitudes 100 kW o varios 100 MW o hasta el intervalo de gigavatios. Tales corrientes, tensiones y potencias requieren una realización constructiva del disyuntor y una simetría de la construcción del disyuntor de alta tensión como no son necesarias, a modo de ejemplo, para disyuntores de media tensión o baja tensión.

El calor a evacuar se produce esencialmente por pérdidas óhmicas en el conductor interno. Se pueden añadir, a modo de ejemplo, otras pérdidas adicionales, como aquellas por el efecto Skin o pérdidas por corrientes turbulentas e histéresis.

Ventajosamente, el tubo de calor contiene un fluido de trabajo para la evacuación de la energía térmica por evaporación del fluido de trabajo en una sección denominada evaporador del tubo de calor y condensación del fluido de trabajo en una sección denominada condensador del tubo de calor, donde el condensador...

1. Disyuntor de alta tensión (20) con un conductor interno (21) que se extiende de forma longitudinal y un conductor externo (22) que rodea el conductor interno (21) a modo de cubierta, donde

para la evacuación de energía térmica del conductor interno (21) se proporciona al menos un tubo de calor (1), tubo de calor (1) que contiene un fluido de trabajo (2) para la evacuación de la energía térmica por evaporación del fluido de trabajo (2) en una sección denominada evaporador (3) del tubo de calor (1) y condensación del fluido de trabajo (2) en una sección denominada condensador (4) del tubo de calor (1), caracterizado por que el tubo de calor se extiende desde el conductor interno (21) al conductor externo (22) y presenta para la formación de un tramo de aislamiento eléctrico (7) un cuerpo hueco de aislamiento (5) y por que el evaporador (3) se sitúa en contacto térmico estrecho con el conductor interno (21) y el condensador (4) se sitúa en contacto térmico estrecho con el conductor externo (22) y por que el tubo de calor (1) presenta una sección (9) deformable de manera flexible.

2. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el condensador presenta un dispositivo para la emisión de calor (8).

3. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el tubo de calor (1) se extiende hasta el exterior del conductor externo (2).

4. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la sección deformable de manera flexible (9) es un medio para el desacoplamiento mecánico.

5. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el tubo de calor (1) está configurado como un termosifón.

6. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el tubo de calor (1) contiene un medio (10) para el transporte de retorno de fluido de trabajo (2) condensado al evaporador (3) por fuerzas capilares.

7. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado por que el evaporador (3) está integrado en el conductor interno (21).

8. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado por que para el apoyo del conductor interno (21) presenta un aislador de apoyo (24) y por que una sección del tubo de calor (1) tiene un recorrido dentro del aislador de apoyo (24).

9. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado por que el tubo de calor (1) contiene para el aumento de la resistencia a descargas disruptivas a lo largo del tramo de aislamiento (7) adicionalmente al fluido de trabajo (2) un gas auxiliar (6).

10. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado por que el tubo de calor (1) está diseñado de tal manera, que en un intervalo de temperaturas a medir en el evaporador (3) de T_min a T_max se puede situar de forma permanente a lo largo del tramo de aislamiento (7) una alta tensión (HV) eléctrica de hasta HV_max, sin que se produzcan en la zona del tramo de aislamiento (7) descargas disruptivas, caracterizado por que el tubo de calor (1) contiene una presión parcial (p) de un gas auxiliar (6) diferente del fluido de trabajo (2), donde por la proporción del gas auxiliar (6) se consigue que con la aplicación de la alta tensión HV_max a lo largo del tramo de aislamiento (7) a la temperatura T_min no se produzcan descargas disruptivas en la zona del tramo de aislamiento (7), mientras que en el caso de la ausencia del gas auxiliar (6) con la aplicación de la alta tensión HV_max a lo largo del tramo de aislamiento (7) se producirían a la temperatura T_min descargas disruptivas en la zona del tramo de aislamiento (7).

11. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el conductor interno (21) presenta varias secciones (23), que están provistas respectivamente de al menos un tubo de calor (1).

12. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que presenta varios polos de disyuntor (20R, 20S, 20T) con respectivamente un conductor interno (21R, 21S, 21T) y respectivamente un conductor externo (22R, 22S, 22T) y respectivamente al menos un tubo de calor (1).

13. Disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el disyuntor de alta tensión es un disyuntor de generador.

14. Método para la refrigeración de un conductor interno (21) que se extiende de forma longitudinal y rodeado a modo de cubierta por un conductor externo (22) de un disyuntor de alta tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-13, caracterizado por que un fluido de trabajo (2) se evapora por captación de energía térmica del conductor interno (21) y se condensa con emisión de calor al conductor externo (22) o a una disposición de aletas de refrigeración, que se fija en el conductor externo (22), donde la evaporación y la condensación se producen en diferentes potenciales eléctricos.