La presente invención se refiere a un limitador de corriente de avería de superconducción complejo que añade una reactancia de limitación de corriente a un superconductor para proteger la línea de potencia de una corriente de avería,

y más particularmente, a un limitador de corriente de avería de superconducción complejo que usa un número mínimo de limitadores de corriente de avería de superconducción, al mismo tiempo que evita conexiones en serie y en paralelo de una pluralidad de superconductores y bobinas, para fabricar económicamente el limitador de corriente de avería en un pequeño tamaño. Un superconductor, un conmutador de alta velocidad, y un interruptor de circuito están conectados en serie entre sí. Un conmutador de semiconductor está conectado en paralelo con una segunda reactancia. Cuando la corriente de avería se produce, es dividida en el circuito derivado, de modo que una segunda reactancia la limita

Limitador de corriente de avería de superconducción complejo.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un limitador de corriente de avería de superconducción que puede limitar eficazmente una corriente de avería que se produce en un sistema de potencia eléctrico usando un superconductor, y más particularmente, a un limitador de la corriente de avería de superconducción complejo capaz de minimizar el tiempo que el superconductor soporta una elevada corriente y una alta tensión cuando se produce una corriente de avería, que conecta de modo reciproco y sistemático un conmutador de alta velocidad, un conmutador de semiconductor y una reactancia en el superconductor, para fabricar económicamente el limitador de corriente de avería de un pequeño tamaño.

Un superconductor raramente resiste la corriente que circula por la línea de potencia hasta que la corriente alcanza una corriente de umbral predeterminado, pues la resistencia se eleva bruscamente cuando la corriente sobrepasa la corriente de umbral. Debido a tales características, un superconductor puede funcionar como un elemento de limitación de la corriente de avería que limita una corriente de avería en un sistema de potencia eléctrico, tal como una corriente de cortocircuito.

Convenientemente, un limitador de la corriente de avería de superconductor ha usado helio líquido como un refrigerante para mantener un estado de superconducción, pero problemas tales como un coste significativo de la refrigeración y una fabricación complicada han desterrado en el mundo los estudios sobre este limitador de corriente de avería de superconducción. No obstante, como ha sido desarrollado recientemente un material superconductor que usa nitrógeno líquido para mantener un estado de superconducción, los estudios sobre un limitador de corriente de avería de superconducción que usa este material están ganando actualidad.

Los limitadores de la corriente de avería de superconducción que usan superconductores están clasificados en limitadores de corriente de avería resistivos, limitadores de corriente de avería inductivos, y limitadores de corriente de avería complejos o similares. Puesto que los limitadores de corriente de avería de superconducción han de soportar una alta tensión y una gran corriente en un sistema de potencia eléctrico, los limitadores de corriente de avería de superconducción deben usar una cantidad exponencialmente grande de superconductores. En otras palabras, para tener una fuerza que pueda mantener el limitador de corriente de avería de superconducción contra una alta tensión, ha de conectarse un gran número de superconductores en serie, y para tener una fuerza que pueda resistir una gran corriente, un gran número de superconductores debe ser conectado también en paralelo.

La técnica convencional anteriormente mencionada se describirá más adelante con referencia a la figura 1.

El limitador de corriente de avería de superconducción según la técnica convencional, mostrada en la figura 1, comprende una matriz 220 de limitación de la corriente, y una matriz 218 de disparador que proporciona campos magnéticos para permitir la amortiguación simultánea éticos para permitir la amortiguación simultánea (transición de un estado de superconducción a un estado de conducción normal, es decir, a un estado resistivo) de los superconductores en la matriz 220 de limitación de corriente. Para ser más concreto, la matriz 220 de limitación de la corriente se configura conectando m módulos (312-1 ~ 312-m) de limitación de la corriente en serie, el módulo de limitación de la corriente se configura conectando n elementos (314-1 ~ 314-n) de la matriz de limitación de la corriente en paralelo. Aquí, cada uno de los elementos (314-1 ~ 314-n) de la matriz de limitación de la corriente comprende un superconductor.

La matriz 218 de disparador se configura conectando los n elementos (310-1 ~ 310-n) de la matriz de disparador en paralelo, cada uno de los elementos (310-1 ~ 310-n) de la matriz de disparador comprende un superconductor y está conectado a los n elementos (314-1 ~ 314-n) de la matriz de limitación de la corriente, respectivamente.

En la figura 1, los números A y C de referencia indican cada uno un terminal de entrada y un terminal de salida del limitador de corriente de avería de superconducción según la técnica convencional.

Los módulos de limitación de la corriente de superconducción se configuran modificando el número de conexiones en serie y en paralelo de acuerdo con el sistema de potencia eléctrica en el que se usa el limitador de corriente de superconducción, es decir la capacidad de las tensiones y corrientes de las líneas (circuitos) de potencia.

El limitador de corriente de avería de superconducción anteriormente mencionado según la técnica convencional tiene los problemas siguientes:

En primer lugar, se requieren las conexiones en serie y paralelo de un gran número de superconductores para mejorar la fuerza soportable del limitador de la corriente de avería de superconducción contra una alta tensión y una gran corriente, y consecuentemente se requiere un recipiente que contenga refrigerante para mantener un estado de superconducción del superconductor, que tenga un gran tamaño y elevado coste de fabricación.

En segundo lugar, aunque sea conectado un gran número de superconductores en serie y en paralelo como se describe anteriormente, los superconductores deben amortiguar simultáneamente para resistir la alta temperatura. Por lo tanto, cuando existen defectos de fabricación y mal comportamiento en el procedimiento de fabricación o de funcionamiento del superconductor, el superconductor se daña causando probablemente, por tanto, la avería en el limitador de corriente de avería de superconducción. En otras palabras, un mal funcionamiento parcial del superconductor puede afectar seriamente el funcionamiento global del limitador de la corriente de avería de superconducción, que puede conducir a una fiabilidad inestable.

Sumario de la invención

Por lo tanto un objeto de la presente invención es proporcionar un limitador de la corriente de avería de superconducción que use un número mínimo de superconductores, para fabricar económicamente el limitador con un pequeño tamaño, y garantizar un funcionamiento fiable.

Para conseguir estas y otras ventajas y de acuerdo con el propósito de la presente invención, como se incorpora y describe detalladamente en esta memoria, se proporciona un limitador de corriente de avería de superconducción complejo que comprende: un superconductor que se conecta en serie a la línea de potencia; un primer conmutador que se conecta en serie al superconductor, se cierra para permitir que la corriente circule sobre la línea de potencia cuando circula una corriente normal sobre la línea de potencia, y se abre cuando circula una gran corriente sobre la línea de potencia, para interrumpir la línea de potencia, y se abre mediante una fuerza magnética; una primera reactancia que tiene una primera impedancia que es menor que una impedancia del superconductor cuando circula una mayor corriente sobre la línea de potencia, está conectada en paralelo con el superconductor, y sirve como una trayectoria derivada para la corriente que circula a través del superconductor y el primer conmutador cuando una mayor corriente circula por la línea de potencia, siendo activada la primera reactancia por la corriente que circula a través de la trayectoria derivada por tanto para conmutar el primer conmutador abriendo el circuito; una segunda reactancia que está conectada en serie con la trayectoria derivada formada por la primera reactancia, y tiene una segunda impedancia que es mayor que la primera impedancia de la primera reactancia para limitar la gran corriente; un conmutador de semiconductor que está conectado en paralelo a la segunda reactancia y es capaz de conectar al recibir una señal de disparador; y un controlador de disparador que detiene el envío de la señal de disparador al conmutador de semiconductor en respuesta a la apertura del primer conmutador.

Preferiblemente, el limitador de corriente de avería superconductor complejo de la presente invención comprende además: un interruptor de circuito que interrumpe la línea de potencia cuando una gran corriente circula sobre la línea de potencia, y está conectado a la línea de potencia antes del superconductor, el primer conmutador y la trayectoria de derivación; un...

1. Un limitador de corriente de avería de superconducción complejo que comprende:

un superconductor que está conectado en serie a una línea de potencia;

un primer conmutador que está conectado en serie con el superconductor, está cerrado para permitir que la corriente circula por la línea de potencia cuando circula una corriente normal por la línea de potencia, y abierto, cuando circula una gran corriente por la línea de potencia, para interrumpir la línea de potencia, siendo abierto el primer conmutador mediante una fuerza magnética;

una primera reactancia que tiene una primera impedancia que es menor que una impedancia del superconductor cuando circula una gran corriente por la línea de corriente, está conectada en paralelo con el superconductor, y sirve como una trayectoria de derivación para la circulación de corriente a través del superconductor y el primer conmutador cuando una mayor corriente circula por la línea de potencia, siendo la primera reactancia magnetizada por la corriente que circula por la trayectoria derivada por tanto para conmutar el primer conmutador a la posición de abierto;

una segunda reactancia que está conectada en serie en la trayectoria derivada formada por la primera reactancia, y tiene una segunda impedancia que es mayor que la de la primera impedancia de la primera reactancia para limitar la gran corriente;

un conmutador de semiconductor que está conectado en paralelo a la segunda reactancia y que puede hacerse conducir mediante una señal de disparador; y

un controlador de disparador que detiene el envío de una señal de disparador al conmutador de semiconductor en respuesta a la apertura del primer conmutador.

2. El limitador de corriente de avería de superconducción complejo de la reivindicación 1, que comprende además:

un interruptor de circuito que interrumpe la línea de potencia cuando circula una gran corriente por la línea de potencia, estando conectado el interruptor de circuito a la línea de potencia detrás del superconductor, el primer conmutador y la trayectoria de derivación;

un transformador de corriente que está conectado a la trayectoria derivada para detectar la corriente que circula a través de la trayectoria derivada, y emitir una primera señal de tensión correspondiente a la corriente detectada; y

un controlador de accionamiento de la desconexión del interruptor de circuito que comprende una primera entrada que está conectada al superconductor y a la cual se aplica una segunda señal de tensión correspondiente a la tensión del superconductor, y una segunda entrada a la cual se aplica una segunda entrada que es una primera señal de tensión del transformador de corriente, y proporciona una señal de accionamiento de desconexión al interruptor de circuito cuando cualquiera de la primera señal de tensión o la segunda señal de tensión ha sido aplicada.

3. El limitador de corriente de avería de superconducción complejo de la reivindicación 1, en el que el controlador de la desconexión comprende un conmutador óptico que tiene una parte que emito luz que emite una señal óptica, y una parte que recibe luz que proporciona la señal de desconexión al conmutador de semiconductor si la parte que recibe luz recibe la señal óptica de la parte que emite luz cuando el primer conmutador está cerrado, y la cual detiene proporcionando la señal de disparador al conmutador de semiconductor cuando el primer conmutador está abierto cortando de ese modo la señal óptica.

4. El limitador de corriente de avería de superconducción complejo de la reivindicación 1, en el que el controlador de disparo comprende un microconmutador que se dispone en el camino de la posición de apertura moviendo el primer conmutador para que esté interconectado en la posición del primer conmutador, proporcione la señal de disparo al conmutador de semiconductor cuando el primer conmutador esté cerrado, y cuando el primer conmutador esté abierto, deje de enviar la señal de disparo al conmutador de semiconductor.

5. El limitador de corriente de avería de superconducción complejo de la reivindicación 2, en el que el conmutador de semiconductor está compuesto de un Thyristor, un TRIAC, un IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada), un Thyristor de GTO (Thyristor de Puerta Cerrada), un SSR (Relé de Estado Sólido), un FET (Transistor de Efecto de Campo), y un Transistor.

6. El limitador de corriente de avería de superconducción complejo de la reivindicación 2, en el que el controlador de accionamiento de la desconexión del interruptor de circuito está compuesto de un circuito OR que proporciona una señal de accionamiento de la desconexión al interruptor de circuito, cuando cualquiera de la primera señal de tensión o la segunda señal de tensión ha sido introducida.

7. El limitador de corriente de avería de superconducción complejo de la reivindicación 2, en el que el controlador de accionamiento de la desconexión del interruptor de circuito comprende:

un primer comparador que compara la primera señal de tensión con una predeterminada primera tensión de referencia, y emite una señal correspondiente si la primera señal de tensión es mayor que la primera tensión de referencia;

un segundo comparador que compara la segunda señal de tensión con una predeterminada segunda tensión de referencia, y emite una señal correspondiente si la segunda señal de tensión es mayor que la segunda tensión de referencia; y

un circuito OR que está conectado a las salidas de los comparadores primero y segundo, y aplica una señal de accionamiento de desconexión al interruptor de circuito si la señal es introducida en el circuito OR desde al menos uno de los primer y segundo comparadores.

8. El limitador de corriente de avería de superconducción complejo de la reivindicación 1, en el que el primer conmutador es un conmutador de contactos de cierre normal.

9. El limitador de corriente de avería de superconducción complejo de la reivindicación 1, en el que el primer conmutador comprende un contacto estacionario que está conectado en serie a la línea de potencia entre el superconductor y el interruptor de circuito, y el contacto movible que puede conmutar entre una posición en contacto con el contacto estacionario para permitir que la corriente circule por la línea de potencia y una posición separada del contacto estacionario por una fuerza magnética de la primera reactancia para interrumpir la línea de potencia.

10. Un limitador de corriente de avería de superconducción complejo que comprende:

un superconductor que está conectado en serie con la línea de potencia;

un primer conmutador que está conectado en serie con el superconductor, está cerrado para permitir que la corriente circule por la línea de potencia cuando una corriente normal circula por la línea por la línea de potencia, y abierto, cuando una gran corriente circula por la línea de potencia, para interrumpir la línea de potencia, siendo abierto el primer conmutador por una fuerza magnética;

una primera reactancia que tiene una primera impedancia que es menor que una impedancia de superconductor cuando circula una mayor corriente por la línea de potencia, está conectada en paralelo con el superconductor, y sirve como una trayectoria de derivación para la corriente que circula a través del superconductor y el primer conmutador cuando una mayor corriente circula por la línea de potencia, siendo magnetizada la primera reactancia por la corriente que circula a través de la trayectoria de derivación que hace conmutar abriendo el primer conmutador;

una segunda reactancia que está conectada en serie a la trayectoria de derivación formada por la primera reactancia, y tiene una segunda impedancia que es mayor que la primera impedancia de la primera reactancia para limitar la gran corriente;

un conmutador de semiconductor que está conectado en paralelo con la segunda reactancia y puede ser hecho conducir mediante una señal de disparador;

un controlador de disparador que detiene el envío de una señal de disparador al conmutador de semiconductor en respuesta a la apertura del primer conmutador;

un interruptor de circuito que interrumpe la línea de potencia cuando una gran corriente circula por la línea de potencia, estando conectado el interruptor de circuito a la línea de potencia detrás del superconductor, el primer conmutador y la trayectoria de derivación;

un transformador de corriente que está conectado a la trayectoria de derivación para detectar la corriente que circula a través de la trayectoria de derivación, y emite una primera señal de tensión correspondiente a la corriente detectada; y

un controlador de accionamiento de desconexión de interruptor de circuito que comprende una primera entrada que está conectada al superconductor y al que se aplica una segunda señal de tensión correspondiente a la tensión del superconductor, y una segunda entrada a la que se aplica una primera señal de tensión desde el transformador de corriente, y proporciona una señal de accionamiento al interruptor de circuito cuando es introducida cualquiera de la primera señal de tensión o la segunda señal de tensión.