Una disposición de unidades de batería (1) para aplicaciones de alta tensión,

comprendiendo dicha disposición de unidades de batería (1) una unidad de batería (6i) que tiene un chasis de batería (2i), caracterizado por un dispositivo de conmutación (5i) que comprende medios de conmutación (4i) para la conmutación de dicho chasis de batería (2i) entre dos posiciones (P1, P2), una primera posición (P1) que conecta dicho chasis de batería (2i) a un polo de dicha unidad de batería (6i) y una segunda posición (P2) que conecta dicho chasis de batería (2i) a un potencial cero (G).

Disposición de una unidad de baterías para aplicaciones de alta tensión, disposición de conexión y desconexión y método.

Campo de la invención

La invención se refiere en general al campo de las redes de transmisión de energía eléctrica y, en particular, a aspectos de servicio y mantenimiento en las redes de transmisión de energía.

Antecedentes de la invención

En las redes de transmisión de energía eléctrica el contacto accidental con la alta tensión normalmente dará como resultado unas lesiones importantes o incluso la muerte. Se estipulan por lo tanto unos requisitos elevados de seguridad a todo lo largo de tales redes.

Los interruptores de circuitos de c.c. son una medida de seguridad usada convencionalmente para, entre otras cosas, conectar y desconectar los almacenamientos en tensión de c.c. conectados a un convertidor de la fuente de tensión. Tales fuentes de tensión comprenden unidades de baterías diseñadas de modo que el aislamiento de las baterías incluido es capaz de manejar una cierta tensión de ruptura. Sin embargo, pueden tener lugar aún la ruptura del aislamiento dando como resultado altas intensidades de falta entre las células de la batería y el chasis de la batería (armario) con la aplicación de tensión.

Un almacenamiento de tensión en c.c. adecuado para su uso con un convertidor de fuente de tensión que maneje altas tensiones necesita frecuentemente incluir varias unidades de batería conectadas en serie y que forman una cadena de baterías, por ejemplo en los sistemas de transmisión y distribución la tensión total de la batería puede ser del orden de varias decenas de kilovoltios. La cadena de baterías de tal fuente de tensión de c.c. estará a un elevado potencial incluso cuando los interruptores de c.c. del embarrado de c.c. están abiertos. Obviamente, tal tensión elevada y gran cantidad de energía en la cadena de baterías las hace muy peligrosas para los trabajos de servicio y mantenimiento de las baterías incluso aunque estén desconectados del convertidor de la fuente de tensión.

La mejora de la seguridad en las redes de alta tensión supone un esfuerzo continuo y a la vista de ello sería deseable proporcionar una seguridad mejorada particular en relación a los ajustes de los almacenamientos de baterías descritos anteriormente.

El documento US4585713 A describe un dispositivo eléctrico que comprende una pluralidad de baterías térmicas. Cada batería comprende una carcasa realizada de un material conductor en el que todas las carcasas están conectadas a tierra.

Sumario de la invención

Es un objetivo general de la presente invención proporcionar medios para asegurar unos trabajos de servicio y mantenimiento seguros de los almacenamientos en tensión de c.c.

Es un objetivo particular de la presente invención proporcionar medios para asegurar unos trabajos de servicio y mantenimiento seguros en los almacenamientos de energía de baterías individuales dispuestas en cadenas de baterías.

Estos objetivos, entre otros, se consiguen mediante una disposición de unidades de batería para aplicaciones de alta tensión, mediante una disposición de conexión y desconexión y mediante un método que se reivindica en las reivindicaciones independientes adjuntas.

De acuerdo con la invención, se proporciona una disposición de unidades de baterías para aplicaciones de alta tensión. La disposición de unidades de baterías comprende una unidad de batería que tenga un chasis de batería. La disposición de unidades de baterías comprende además un dispositivo de conmutación, que comprende medios de conmutación para la conmutación del chasis de la batería entre dos posiciones. En una primera posición el chasis de la batería se conecta a un polo de la unidad de batería y, en una segunda posición, el chasis de la batería se conecta a un potencial cero seguro. Por medio de la invención la seguridad del personal de servicio y mantenimiento se puede incrementar grandemente en una forma eficiente en coste. En el modo operativo el chasis de la batería se conecta a uno de los polos de la batería (negativo o positivo) . De ese modo el potencial del chasis está siempre a un nivel definido con relación a las células internas de la batería y la tensión a través del aislamiento se define hasta un nivel por debajo de su ruptura eléctrica. Si el chasis no se conecta a uno de los polos de la batería el potencial del chasis puede quedar indefinido y la tensión a través del aislamiento de la batería podría alcanzar niveles muy altos produciendo una ruptura del aislamiento en la unidad de baterías. Este control del potencial del chasis funcionará en una forma similar independientemente de que el chasis está conectado al polo negativo o bien al polo positivo de la batería. La invención proporciona medios para control del potencial del chasis de la batería. El control del potencial a su vez permite proporcionar un entorno de trabajo seguro.

La invención proporciona también la disposición de conexión y desconexión y los métodos relacionados, en los que se consiguen ventajas similares a las anteriores. En particular, la disposición de conexión y desconexión comprende un número de disposiciones de unidades de batería y adicionalmente de dispositivos interruptores. La disposición de conexión y desconexión permite la desconexión individual de las unidades de baterías. De ese modo se puede realizar el servicio y mantenimiento sobre unidades de baterías individualmente.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 ilustra la invención mostrada para una unidad de batería simple.

La Figura 2a ilustra la disposición de baterías de la invención en un estado operativo.

La Figura 2b ilustra la disposición de baterías de la invención en un estado de desconexión.

La Figura 3 ilustra esquemáticamente un ejemplo de la disposición de baterías de la invención en un sistema de convertidor.

La Figura 4 ilustra las etapas del método de acuerdo con la invención.

Descripción detallada de las realizaciones Se hace referencia primero a las figuras 1 y 2 para describir la disposición general del almacenamiento de energía de baterías al que es aplicable la presente invención. Una disposición de unidades de baterías 1 comprende una unidad de baterías 6i. La unidad de baterías 6i a su vez comprende un chasis de baterías (también denominado armario o envolvente) 2 y un número de células de batería conectadas en serie 31, …, 3n. Varias de tales células de batería se pueden agrupar también juntas en serie y/o paralelo para formar un módulo de baterías (no mostrado en la figura) . Varios módulos de batería pueden estar conectados en serie (o en combinaciones de conexiones serie y paralelo) para formar la unidad de baterías 6i y las unidades de baterías 6i a su vez pueden estar conectadas en serie para formar una cadena de baterías 7.

Las una o más cadenas de baterías 7 se conectan eléctricamente en paralelo a través de un embarrado común 8a, 8b para proporcionar una potencia activa para la carga, tal como un convertidor de fuente de tensión (no mostrado) . Dependiendo de, por ejemplo, los niveles de potencia de la carga y la duración deseada de la disposición de la 25 fuente de energía de baterías, se conectan un número adecuado de cadenas de baterías 7 en paralelo para proporcionar la potencia y energía necesarias. En la presente aplicación, las cadenas de baterías 7 son cadenas de baterías de alta tensión y se puede satisfacer una necesidad incrementada de potencia activa mediante la adición de un número adecuado de cadenas de batería conectadas en paralelo (sólo se ilustra una cadena de baterías en las figuras) . Cada cadena de batería 7 se conecta en paralelo con la carga, por ejemplo el convertidor de fuente de tensión. También para conseguir la alta tensión de c.c. la cadena de baterías 7 está compuesta de un número necesario de células conectadas en serie, por ejemplo para alcanzar una tensión de c.c. de 40 kV se necesitarían 10.000 células de batería en serie si la tensión de la célula es de 4 V.

La figura 1 ilustra un principio básico de la presente invención. Como se ha mencionado anteriormente, la cadena de baterías 7 estará en un potencial alto incluso aunque los interruptores de c.c. 9a, 9b conectados al embarrado de c.c. 8a, 8b estén abiertos. Para eliminar el riesgo en conexión con la realización de un trabajo de servicio y mantenimiento en almacenamientos... [Seguir leyendo]

1. Una disposición de unidades de batería (1) para aplicaciones de alta tensión, comprendiendo dicha disposición de unidades de batería (1) una unidad de batería (6i) que tiene un chasis de batería (2i) , caracterizado por un dispositivo de conmutación (5i) que comprende medios de conmutación (4i) para la conmutación de dicho chasis de batería (2i) entre dos posiciones (P1, P2) , una primera posición (P1) que conecta dicho chasis de batería (2i) a un polo de dicha unidad de batería (6i) y una segunda posición (P2) que conecta dicho chasis de batería (2i) a un potencial cero (G) .

2. La disposición de unidad de batería (1) tal como se reivindica en la reivindicación 1, en la que dicho dispositivo de conmutación (5i) comprende un primer medio de conexión (C1) que puede conectarse a dicho chasis de batería (2i) y un segundo medio de conexión (C2) que puede conectarse a dicho polo de dicha unidad de batería (6i) .

3. La disposición de unidad de batería (1) tal como se reivindica en la reivindicación 1 ó 2, que comprende además una resistencia (R) conectada a un extremo de un medio de conexión (C2) de dicho dispositivo de conmutación (5i) y en el otro extremo al polo de dicha unidad de batería (6i) .

4. La disposición de unidad de batería (1) tal como se reivindica en la reivindicación 3, en la que dicha resistencia

(R) se conecta dentro de dicho chasis de batería (2i) .

5. La disposición de unidad de batería (1) tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que dicha unidad de batería (6i) comprende un número de células de batería conectadas en serie (3i) o combinaciones de células conectadas en serie y paralelo.

6. Una disposición de conexión y desconexión (10) que comprende disposiciones de al menos dos unidades de batería (1) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizada por

- un primer dispositivo interruptor (A1) conectado a una carga (12) y a una primera unidad de batería (61) de dichas disposiciones de al menos dos unidades de batería (1) ,

- un segundo dispositivo interruptor (A2) conectado a dicha primera unidad de batería (61) y a una segunda unidad de batería (62) de dichas disposiciones de al menos dos unidades de batería (1) y

- un tercer dispositivo interruptor (A3) conectado a dicha segunda unidad de batería (62) y a dicha carga (12) .

7. La disposición de conexión y desconexión (10) como se reivindica en la reivindicación 6, en la que dicho primer dispositivo interruptor (A1) se conecta a dicha carga (12) a través de un interruptor de c.c. (9a) .

8. La disposición de conexión y desconexión (10) como se reivindica en la reivindicación 6 ó 7, en la que dicho tercer dispositivo interruptor (A3) se conecta a dicha carga (12) a través de un interruptor de c.c. (9b) .

9. La disposición de conexión y desconexión (10) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 6-8, que comprende unidades de batería adicionales (6i, …, 6i) conectadas en serie entre sí a través de un dispositivo interruptor respectivo (Ai, …, An+1) .

10. La disposición de conexión y desconexión (10) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 6-9, que comprende además medios de control (11) para la conexión de dichos dispositivos interruptores (A1, …, An+1) y dichos dispositivos de conmutación (51, …, 5n) de dichas disposiciones de al menos dos unidades de batería (1) en una forma sincronizada.

11. La disposición de conexión y desconexión (10) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 6-10, en la que dicha carga (12) comprende un convertidor de fuente de tensión.

12. La disposición de conexión y desconexión (10) como se reivindica en las reivindicaciones 7 u 8, que comprende además medios de control (11) que controlan los interruptores de c.c. (9a, 9b) .

13. Un método para el funcionamiento de una disposición de conexión y desconexión (10) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 6-12, estando el método caracterizado por las etapas de:

- durante el funcionamiento, la conmutación (20) de dicha disposición de conexión y desconexión (10) a un modo operativo mediante

- el cierre (20b) de dichos dispositivos interruptores (A1, A2, A3) , conectando de ese modo dichas unidades de batería (61, 62) en serie y

- la conmutación (20a) de dichos dispositivos de conmutación (51, 52) a una posición P1, conectando de ese modo ese modo un polo de su unidad de batería respectiva (61, 62) al chasis de batería (21, 22) de su unidad de batería (61, 62) respectiva

- durante la desconexión, la conmutación (21) de dicha disposición de conexión y desconexión (10) a un

modo no operativo mediante

- la apertura (21a) de los dispositivos interruptores (A1, A2, A3) desconectando de ese modo dichas unidades de batería (61, 62) entre sí y

- la conmutación (21b) de dichos dispositivos de conmutación (51, 52) a una posición P2, conectando 5 de ese modo los chasis de batería (21, 22) de sus respectivas unidades de batería (61, 62) a tierra.

14. El método para el funcionamiento de una disposición de conexión y desconexión (10) como se reivindica en la reivindicación 13, en el que dichas etapas (20a, 20b) en dicho modo operativo se realizan en una forma sincronizada.

15. El método para el funcionamiento de una disposición de conexión y desconexión (10) como se reivindica en la

reivindicación 13 ó 14, en el que dichas etapas (21a, 21b) en dicho modo no operativo se realizan en una forma sincronizada.

16. El método para el funcionamiento de una disposición de conexión y desconexión (10) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 13-15, en el que dicha disposición de conexión y desconexión (10) comprende además interruptores de c.c. (9a, 9b) , y dicho método comprende la etapa adicional de cierre, en dicho modo operativo, de dichos interruptores de c.c. (9a, 9b) después de dicha etapa de cierre de dichos dispositivos interruptores (A1, A2, A3) .

17. El método para el funcionamiento de una disposición de conexión y desconexión (10) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 13-15, en el que dicha disposición de conexión y desconexión (10) comprende además interruptores de c.c. (9a, 9b) , y dicho método comprende la etapa adicional de apertura, en dicho modo no operativo, de dichos interruptores de c.c. (9a, 9b) previamente a dicha etapa de apertura de dichos dispositivos interruptores (A1, A2, A3) .