DISPOSITIVO PARA LA DESCONEXION INMEDIATA EN EL CASO DE CORTOCIRCUITOS EN REDES ELECTRICAS DE CC Y CA DE BUQUES DE SUPERFICIE Y SUBMARINOS, ESPECIALMENTE, BUQUES DE COMBATE E INSTALACIONES EN ALTA MAR.

Dispositivo para la desconexión inmediata en caso de cortocircuitos en redes eléctricas de CC y CA (1,

2) en buques de superficie y submarinos, especialmente, buques para aplicaciones marinas e instalaciones en alta mar, caracterizado porque el dispositivo para la desconexión inmediata presenta, al menos, un limitador de corriente superconductor de alta temperatura (HTSL) (3) con un superconductor de alta temperatura, atravesado por la corriente de cortocircuito, asimismo, el limitador de corriente superconductor de alta temperatura (HTSL) (3) actúa de forma independiente, como disparador directo, y limita a la corriente de cortocircuito ya en el primer aumento de corriente, asimismo, el limitador de corriente superconductor de alta temperatura (HTSL) (3) se encuentra diseñado de manera tal que no se dispara en el caso de corrientes se servicio y sobrecorrientes

Dispositivo para la desconexión inmediata en el caso de cortocircuitos en redes eléctricas de CC y CA de buques de superficie y submarinos, especialmente, buques de combate e instalaciones en alta mar.

La presente invención hace referencia a un dispositivo para la desconexión inmediata en caso de cortocircuitos en redes eléctricas de CC y CA de buques de superficie y submarinos, especialmente, buques para aplicaciones marinas e instalaciones en alta mar.

Tales redes de CC y CA, conformadas como redes de a bordo e instalaciones eléctricas de tracción son, de acuerdo a su carácter, redes independientes y en su funcionamiento deben cumplir a requisitos especiales.

Las redes de CC, o instalaciones de corriente continua, son usuales, por ejemplo, en buques submarinos. En el caso de las instalaciones de corriente continua suministradas hasta ahora, y en las nuevas instalaciones de corriente continua para buques submarinos planificadas, son posibles las corrientes prospectivas de cortocircuitos acumuladas de, aproximadamente, 100 a, como máximo, 320 kA, lo cual, en el caso de cortocircuito, conduce a una considerable carga dinámica y térmica de toda la instalación de corriente continua, debido a las grandes fuerzas mecánicas por sobrecorrientes momentáneas.

Las redes de CA, o instalaciones de corriente trifásica, son muy usuales como instalaciones eléctricas de tracción. En buques de superficie de este tipo se presentan altas potencias de cortocircuito, especialmente, en el caso de grandes potencias de redes de a bordo. El acoplamiento permanente conforme al funcionamiento de instalaciones parciales, o redes parciales, ya no es posible. Una alta potencia de cortocircuito es indeseada, más precisamente, debido a las cargas térmicas y dinámicas de cortocircuito de las instalaciones y los aparatos eléctricos. En cambio, siempre que se trate de la disminución de las reacciones de red, la mejora de la estabilidad de tensión, o la creación de una red más inflexible en el caso de menor impedancia de red, la mejora del comportamiento de funcionamiento de la red, así como el aumento de la seguridad de suministro, sí es deseada. El diseño de instalaciones de corriente trifásica de este tipo es, por ello, un compromiso entre potencias de cortocircuito posibles y relaciones de red más o menos buenas.

La intensidad de la corriente de cortocircuito se ajusta a la impedancia de error en el lugar del cortocircuito, así como a los aportes de las fuentes que aún son influenciadas por barras conectoras. Los aportes de corriente de cortocircuito de las fuentes se ajustan de acuerdo a su impedancia.

Los dispositivos para la desconexión inmediata conocidos en el estado actual del arte son, por ejemplo, disyuntores que se pueden implementar en redes de CC y CA. Los disyuntores correspondientes utilizables en redes de CC y CA deben ser dimensionados para las cargas dinámicas esperables. Los disyuntores en redes de CC deben ser sometidos a mantenimiento después de desconexiones extremas de cortocircuito, en el cual, eventualmente, se deben sustituir los disyuntores.

Además, en redes de CC se utilizan puntos de fusión nominal como dispositivo para la desconexión inmediata. Estos sirven para la limitación de corriente en el caso de altas corrientes de cortocircuito y son conectores de cobre optimizados en su sección transversal, que se funden al sobrepasar el integral de Joule. La derivación, o la red parcial, en la cual se encuentra el punto de fusión nominal ya no se debe abastecer, el punto de fusión nominal primero debe sustituirse.

Además, tanto en redes de CC como también en redes de CA, se utilizan fusibles como dispositivos para la desconexión inmediata; estos se queman en caso de cortocircuito y también deben ser sustituidos antes de reiniciar el funcionamiento.

Además, se utilizan interruptores semiconductores como dispositivos para la desconexión inmediata; tales interruptores semiconductores poseen, en comparación, altas pérdidas en estado de conducción, que se generan permanentemente durante el funcionamiento. Además, la capacidad de desconexión es limitada debido a la densidad de portadores de carga admisible. Además, como medida de protección, se propone operar las redes de CC y CA que presentan, en cada caso, múltiples redes parciales con acoplamiento de red abierta. En una red de CC o de corriente continua las baterías se pueden descargar de forma diferente. El peligro de altas corrientes de compensación, al colocar el acoplamiento, aumenta con la diferencia de tensión entre ambas redes parciales. En la red de CA o de corriente trifásica resulta una disponibilidad desmejorada en el caso de falla de la generación en una red parcial, ya que recién después de reconocer esta falla se puede colocar el acoplamiento de red. Los consumidores de motor en la barra influenciada pueden caer bajo el momento de sobrecarga y luego sólo pueden acelerar con dificultad o ya no pueden hacerlo.

Además, otros aparatos expuestos a los riesgos por caídas de tensión pueden sufrir daños, por ejemplo, el sistema electrónico, ordenadores, etc., también pueden sufrir, por ejemplo, pérdida de datos. Tanto en el caso de falla de la generación de energía, como también en el caso de cortocircuitos, existen caídas de tensión. En el caso de cortocircuitos todos los parámetros eléctricos de la red oscilan, por lo que pueden producirse otras desconexiones de protección y hasta apagones. Especialmente en el caso de la utilización de redes de CC o CA en buques para aplicaciones marinas es vital una red de a bordo segura.

Así, por ejemplo, en redes de CC o de corriente continua existen mayores requisitos de seguridad. En los conceptos de cortocircuito utilizados hasta el momento, todas las fuentes y consumidores se encuentran interconectados directamente, o las redes parciales de la instalación de marcha y de red de a bordo se encuentran interconectadas a través de disyuntores o fusibles especiales. En el caso de cortocircuito las redes parciales se separan y, gracias a ello, las corrientes de cortocircuitos máximos se reducen casi a la mitad. Otra reducción se realiza, hasta ahora, con la implementación de puntos de fusión nominal. Estos puntos de fusión nominal deben ser sustituidos tras una desconexión de cortocircuito y los disyuntores eventualmente deben ser reacondicionados o sustituidos. Después de un caso de cortocircuito tal, un buque submarino sólo se puede maniobrar de forma condicionada o no se puede maniobrar en absoluto, según el concepto de protección y el lugar de cortocircuito.

El documento WO-A-98 27635 revela un dispositivo para la desconexión inmediata en el caso de cortocircuito de acuerdo al estado actual del arte.

Es tarea de la presente invención crear un dispositivo para la desconexión inmediata en caso de cortocircuitos en redes eléctricas de CC y CA de buques de superficie y submarinos, especialmente, de buques para aplicaciones marinas e instalaciones en alta mar, con el cual se logre que, al generarse cortocircuitos, muchas piezas de la red de CC o CA no sean influenciadas o puedan seguir funcionando, asimismo, además, se deben impedir ampliamente cargas térmicas y dinámicas provocadas por cortocircuitos.

Conforme a la invención, este objeto es resuelto porque el dispositivo para la desconexión inmediata presenta, al menos, un limitador de corriente superconductor de alta temperatura (HTSL) conforme a la reivindicación 1. Con la implementación de limitadores de corriente HTSL se logra que la corriente ya sea limitada en el primer aumento de corriente. Recién luego tiene lugar una desconexión mecánica, por ejemplo, a través de un disyuntor. Tras la desconexión de un cortocircuito, el limitador de corriente HTLS puede ser colocado nuevamente en el ramal de corriente. La implementación de limitadores de corriente HTSL tiene como consecuencia, por ejemplo, en instalaciones de distribución eléctrica de buques submarinos, una limitación de corriente resistiva rápida en caso de falla, cargas mecánicas y térmicas reducidas, así como un mantenimiento del funcionamiento en la red parcial sin falla. Esto último es de especial importancia para la creciente cantidad de consumidores con electrónica de potencia. La capacidad de maniobra de un buque submarino se puede garantizar mejor al utilizar limitadores de corriente HTSL como dispositivo para la desconexión inmediata.

Con la implementación de limitadores de corriente HTSL, en comparación con el estado actual del arte, se pueden limitar de forma muy rápida, especialmente, corrientes de cortocircuito di/dt muy altas, no influenciadas.