Instalación de suministro y distribución de energía para barcos.

Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1),

en especial para submarinos, con

- generadores de energía, por ejemplo generadores (2), baterías (3), dado el caso una instalación de pila decombustible (4),

- consumidores de energía, por ejemplo motores de traslación (5), red de a bordo para alimentaraccionamientos auxiliares,

que están unidos eléctricamente entre sí, en donde al menos a una parte de los componentes están interconectadoselementos de protección y conmutación, como elementos de protección de conmutación están previstos tantoconmutadores de potencia (7) con disparadores de sobrecorriente (19) no retardados como conmutadores depotencia (8) con disparadores de sobrecorriente (21) retardados en el tiempo, caracterizada porque están previstosconmutadores de potencia (7) con disparadores de sobrecorriente (19) no retardados como elementos de proteccióny conmutación en puntos de acoplamiento (9) de redes parciales (10, 11) de la instalación.

Instalación de suministro y distribución de energía para barcos

La invención se refiere a una instalación de suministro y distribución de energía para barcos conforme al preámbulo de la reivindicación 1; se conoce una instalación de este tipo por ejemplo mediante el documento WO 02/15361 A1.

Las instalaciones de suministro y distribución de energía para barcos están configuradas, en especial en submarinos, casi siempre como redes de baja tensión con tensiones de funcionamiento elevadas, respectivamente potenciales, de hasta 1.200 V CC. Presentan al menos un generador de energía, en parte también varios, como por ejemplo generadores, baterías, dado el caso pilas de combustible, que suministran energía a diferentes consumidores como por ejemplo motores de traslación o una red de a bordo para alimentar accionamientos auxiliares. Los generadores de energía y los consumidores de energía están unidos entre sí a través de elementos de protección y conmutación que, por un lado, deben hacer posible una conexión o desconexión operativa (por ejemplo para ajustar diferentes circuitos de traslación) de consumidores de energía aislados, generadores de energía aislados o determinadas partes de la instalación de suministro y distribución de energía y, por otro lado, en caso de fallo en especial en el caso de un cortocircuito, una desconexión de consumidores de energía o generadores de energía aislados hasta partes enteras de la instalación de suministro y distribución de energía.

En especial las instalaciones de suministro y distribución de energía de submarinos están diseñadas con una impedancia muy baja para mejorar el comportamiento operativo, para aumentar la estabilidad de tensión y para reducir efectos retroactivos de red. De forma correspondiente en estas instalaciones son posibles corrientes de cortocircuito parciales y totales muy elevadas, ricas en energía y que se mantienen durante un tiempo relativamente prolongado, de hasta más de 300 kA, en donde fuentes fundamentales para estas corrientes de cortocircuito son las baterías y los generadores. Por ello se imponen unos requisitos especialmente elevados a los elementos de protección y conmutación en estas instalaciones.

Como elementos de protección y conmutación puede utilizarse conmutadores de potencia con disparadores de sobrecorriente especiales, que cumplan los requisitos ilustrados anteriormente y que además, a causa de las condiciones de espacio limitadas que existen en los barcos, presenten también un tamaño constructivo lo más pequeño posible.

Sin embargo, en el caso de un cortocircuito se produce en el caso de corrientes de cortocircuito correspondientemente altas, mediante una respuesta de los disparadores de sobrecorriente de un gran número de conmutadores de potencia en la instalación de suministro y distribución de energía para barcos, una separación de la instalación de un gran número de generadores y consumidores de energía, y precisamente no sólo de componentes afectados por el cortocircuito, sino también de componentes sin fallos. Los generadores y consumidores de energía separados de la instalación tienen primero que volver a acelerar hasta alcanzar la plena marcha después de un caso de cortocircuito de este tipo, en donde el barco sólo tiene capacidad de maniobra limitada o incluso nula. Esto representa un gran problema, en especial para la capacidad operativa de los barcos de la marina.

El documento DE 1807253 hace patente un circuito de protección selectivo para redes eléctricas con conmutadores de potencia, cuyas bobinas de desconexión dependen de disparadores de sobrecorriente y de intervalos de tiempo post-conectados a estos, con tiempos de retardo escalonados según el punto de instalación de los conmutadores de potencia para retardar la orden de desconexión.

La tarea de la presente invención consiste en aumentar, con una complejidad y una necesidad de espacio reducidas, la disponibilidad y la seguridad contra averías de una instalación de suministro y distribución de energía para barcos de la clase antes citada en caso de cortocircito.

La solución de esta tarea se logra conforme a la invención mediante el aprendizaje de la reivindicación 1. Configuraciones ventajosas son objeto en cada caso de las reivindicaciones subordinadas.

Un disparador de sobrecorriente no retardado responde, en el caso de la misma corriente de cortocircuito, más rápidamente que un disparador de sobrecorriente retardado en el tiempo, con la consecuencia de que un conmutador de potencia con disparador de sobrecorriente no retardado se desconecta antes que un conmutador de potencia con disparador de sobrecorriente retardado en el tiempo. Debido a que conforme a la invención se prevén en la instalación de suministro y distribución de energía para barcos tanto conmutadores de potencia con disparadores de sobrecorriente no retardados como conmutadores de potencia con disparadores de sobrecorriente retardados en el tiempo, en caso de cortocircuito puede conseguirse de este modo un escalonamiento de tiempo a la hora de desconectar componentes o partes aislados de la instalación. De este modo pueden desconectarse selectivamente determinados componentes o partes de instalación, por ejemplo los componentes situados más cerca del punto de cortocircuito o fallo, mientras que otros componentes, en especial aquellos importantes para la

maniobrabilidad del barco, pueden seguir conectados y de este modo en funcionamiento. En total pueden aumentarse de este modo la disponibilidad y la seguridad contra averías de la instalación de suministro y distribución de energía para barcos y, con ello, de todo el barco en caso de cortocircuito.

El retardo de tiempo en el disparo de sobrecorriente se realiza aquí mediante los propios disparadores de sobrecorriente dispuestos en los conmutadores de potencia. No se necesita ningún componente a instalar adicionalmente en el barco. La disponibilidad y la seguridad contra averías de la instalación de suministro y distribución de energía para barcos puede aumentarse de este modo con una complejidad y una necesidad de espacio reducidas.

La disponibilidad y la seguridad contra averías de la instalación pueden aumentarse todavía más, por medio de que al menos uno de los conmutadores de potencia con disparadores de sobrecorriente no retardados presente medios de ajuste para ajustar la corriente de disparo. Con ayuda de estos medios de ajuste puede adaptarse la corriente de disparo del disparador de sobrecorriente a las corrientes de funcionamiento y sobrecorrientes causadas por el funcionamiento que se produzcan en la instalación. De este modo puede evitarse un disparo indeseado del disparador de sobrecorriente en el caso de corrientes de funcionamiento y sobrecorrientes causadas por el funcionamiento, y sin embargo garantizarse un disparo del disparador de sobrecorriente y con ello una desconexión del conmutador de potencia en el caso de corrientes de cortocircuito.

Un aumento ulterior de la disponibilidad de la instalación es posible, por medio de que al menos uno de los conmutadores de potencia con disparadores de sobrecorriente retardados presente medios de ajuste para ajustar la corriente de disparo y el tiempo de retardo. Esto hace posible un ajuste individual de la corriente de disparo y del retardo de tiempo del disparador de sobrecorriente del conmutador de potencia y, de este modo, una optimización del escalonamiento de tiempo para la desconexión selectiva de partes de la instalación en caso de cortocircuito. Al mismo tiempo puede evitarse una desconexión del conmutador de potencia en el caso de corrientes de funcionamiento y sobrecorrientes causadas por el funcionamiento.

Para optimizar el escalonamiento de tiempo, respectivamente la selectividad de disparo, y con ello la disponibilidad de la instalación está prevista, en una configuración especialmente ventajosa de la invención, una dependencia de los tiempos de retardo respectivos de los disparadores de sobrecorriente retardados en el tiempo de la disposición eléctrica de los conmutadores de potencia correspondientes en la instalación.

Una desconexión selectiva de componentes o partes de la instalación, al mismo tiempo que una evitación de una carga excesiva sobre la instalación en caso de cortocircuito, puede conseguirse por medio de que los tiempos de retardo de los disparadores de sobrecorriente sean de 100 a 500 ms, en especial 150, 300 ó 450 ms. De este modo puede garantizarse que un primer conmutador con un disparador... [Seguir leyendo]

1. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) , en especial para submarinos, con

- generadores de energía, por ejemplo generadores (2) , baterías (3) , dado el caso una instalación de pila de combustible (4) ,

- consumidores de energía, por ejemplo motores de traslación (5) , red de a bordo para alimentar accionamientos auxiliares,

que están unidos eléctricamente entre sí, en donde al menos a una parte de los componentes están interconectados elementos de protección y conmutación, como elementos de protección de conmutación están previstos tanto conmutadores de potencia (7) con disparadores de sobrecorriente (19) no retardados como conmutadores de potencia (8) con disparadores de sobrecorriente (21) retardados en el tiempo, caracterizada porque están previstos conmutadores de potencia (7) con disparadores de sobrecorriente (19) no retardados como elementos de protección y conmutación en puntos de acoplamiento (9) de redes parciales (10, 11) de la instalación.

2. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque al menos uno de los conmutadores de potencia (7) con un disparador de sobrecorriente (19) no retardado presenta medios de ajuste (22) para ajustar la corriente de disparo.

3. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque al menos uno de los conmutadores de potencia (8) con un disparador de sobrecorriente (21) retardado en el tiempo presenta medios de ajuste (22) para ajustar la corriente de disparo y medios de ajuste (23) para ajustar el tiempo de retardo.

4. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por una dependencia de los tiempos de retardo respectivos de los disparadores de sobrecorriente (21) retardados en el tiempo de la disposición eléctrica de los conmutador de potencia (8) correspondiente en la instalación (1) .

5. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según la reivindicación 4, caracterizada porque los tiempos de retardo son de 100 a 500 ms, en especial 150, 300 ó 450 ms.

6. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el retardo de tiempo de un disparador de sobrecorriente (21) retardado en el tiempo respectivo se realiza con independencia de la magnitud de la corriente que circula por el mismo.

7. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque están previstos conmutadores de potencia (8) con disparadores de sobrecorriente (21) retardados en el tiempo, como elementos de protección y conmutación, para al menos uno de los generadores de energía.

8. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque están previstos conmutadores de potencia (7) con disparadores de sobrecorriente (21) no retardados, como elementos de protección y conmutación, para al menos uno de los consumidores de energía.

9. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está conectado eléctricamente un conmutador de potencia (8) con un disparador de sobrecorriente (21) retardado en el tiempo entre un generador de energía, en especial una batería, y un elemento de protección post-conectado al generador de energía, en donde el disparador de sobrecorriente (21) retardado en el tiempo presenta un mayor retardo de tiempo en el disparo de sobrecorriente que el elemento de protección postconectado.

10. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según la reivindicación 9, caracterizada porque está prevista una ramificación para una alimentación de red de a bordo entre el conmutador de potencia (8) con disparador de sobrecorriente (21) retardado en el tiempo y el elemento de protección post-conectado.

11. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque el elemento de protección post-conectado presenta un disparo de sobrecorriente no retardado.

12. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque para cada polo aislado de los conmutadores de potencia (7, 8) está previsto en cada caso un disparador de sobrecorriente (19, 21) .

13. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según una de las reivindicaciones anteriores, 5 caracterizada porque los disparadores de sobrecorriente (19, 21) trabajan con independencia de la tensión externa.

14. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según la reivindicación 12, caracterizada porque se utilizan disparadores de sobrecorriente electromecánicos.

15. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según la reivindicación 14, caracterizada

porque los disparadores de sobrecorriente electromecánicos presentan para un disparo retardado en el tiempo un 10 mecanismo de retención mecánico.

16. Instalación de suministro y distribución de energía para barcos (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos uno de los conmutadores de potencia (7, 8) presenta un enclavamiento contra una reconexión después de un disparo de sobrecorriente.