SISTEMA DE CONDUCTORES PARA UN ELEMENTO CONMUTADOR RESISTIVO CON AL MENOS DOS CONJUNTOS DE CONDUCTORES COMPUESTOS DE CINTAS SUPERCONDUCTORAS.

Sistema de conductores (1A-1F) para un elemento conmutador resistivo en el que el sistema de conductores presenta,

al menos, un primer y, al menos, un segundo conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60), compuestos respectivamente de, al menos, una cinta superconductora (2), y en dicho sistema de conductores (1A- 1F) cada conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) presenta dos piezas conductoras (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, 52, 61, 62) que conforman una estructura bifilar y que se extienden paralelamente, compuestas de, al menos, una cinta conductora (2), y el, al menos un, primer y el, al menos un, segundo conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) se conforman en un plano en común y se extienden adyacentes entre sí, aislados recíprocamente conformando un devanado de bobina en común, cuyas vueltas se extienden en gran parte en forma de espiral, en donde entre las piezas conductoras adyacentes entre sí, se conforma un aislamiento en forma, al menos, de distanciador.

Sistema de conductores para un elemento conmutador resistivo con, al menos, dos conjuntos de conductores compuestos de cintas superconductoras La presente invención hace referencia a un sistema de conductores para un elemento conmutador resistivo con, al menos, un primer y, al menos, un segundo conjunto de conductores. Los conjuntos de conductores presentan respectivamente dos piezas conductoras que conforman una estructura bifilar y que se extienden paralelamente, que están conformadas respectivamente por, al menos, una cinta superconductora. Un sistema de conductores de esta clase se conoce, por ejemplo, de la patente US 6 275 365 B1.

En el caso de las redes eléctricas, se transporta energía eléctrica desde el generador hacia los consumidores. Además, se deben evitar cortocircuitos, dado que pueden conducir a daños irreparables en las instalaciones. Una opción para evitar los cortocircuitos en las redes eléctricas consiste en la utilización de los denominados limitadores de corriente de cortocircuito.

Una forma particularmente ventajosa en relación con las propiedades de conmutación y los costes en el funcionamiento, son los limitadores de corriente de cortocircuito superconductores. Durante el funcionamiento, debido a la superconducción, dichos limitadores no presentan o sólo presentan una potencia perdida reducida y se distinguen por su conmutación rápida y reversible. Su principio de funcionamiento se basa en el paso de un sistema de superconducción desde el estado de superconducción al estado de conducción normal, ante la presencia de un cortocircuito. Mediante dicho paso, el sistema de superconducción conectado en serie a la red, conecta muy rápidamente una resistencia en la red que limita el cortocircuito. De esta manera, ante un cortocircuito se protegen la red y las instalaciones conectadas a dicha red. Después de la atenuación de la corriente de cortocircuito, el limitador de corriente de cortocircuito puede retirar nuevamente la resistencia adicional de la red, en tanto que después del enfriamiento por debajo de una temperatura crítica, el sistema de superconducción retorna del estado de conducción normal al estado de superconducción. Mediante el limitador de corriente se puede lograr nuevamente una transferencia de corriente aproximadamente sin pérdidas en la red.

Del estado del arte, por ejemplo, de la patente US 6 275 365 B1, se conocen limitadores de corriente de cortocircuito con bobinas superconductoras, enrolladas una al lado de otra de manera bifilar. Una bobina está conformada respectivamente por una cinta conductora que se compone de dos piezas conductoras, y que se encuentra enrollada alrededor de un núcleo de bobina cilíndrico. La cinta conductora se encuentra plegada sobre sí misma, en donde se originan ambas piezas conductoras adyacentes, y cada pieza conductora se encuentra separada eléctricamente mediante una capa aislante en relación con una pieza conductora adyacente. Las bobinas adyacentes se encuentran enrolladas en diferentes posiciones a lo largo del eje del núcleo de bobina cilíndrico. Las bobinas adyacentes se pueden interconectar entre sí paralelamente. Sin embargo, se presentan problemas en relación con la rigidez dieléctrica de las bobinas. La tensión completa presente en una bobina disminuye ante dicha conformación compuesta por ambas vueltas exteriores. En el caso de las tensiones nominales, particularmente mayores a 10 kV, las inductancias, las pérdidas y el espacio necesario resultan considerables, debido a las distancias requeridas entre las piezas conductoras.

El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un sistema de conductores mejorado para un elemento conmutador resistivo, particularmente un limitador de corriente de cortocircuito con las características mencionadas en la introducción, con una rigidez dieléctrica elevada con una estructura compacta, una inductancia reducida y pérdidas reducidas de campos alternos, en donde se proporciona un acceso óptimo de los medios refrigerantes a las cintas conductoras utilizadas.

El objeto mencionado para el sistema de conductores de un elemento conmutador resistivo se resuelve con las características de la reivindicación 1.

El sistema de conductores conforme a la presente invención, para un elemento conmutador resistivo, comprende, al menos, un primer conjunto de conductores y, al menos, un segundo conjunto de conductores, que se compone respectivamente de, al menos, una cinta superconductora. En el sistema de conductores, cada conjunto de conductores presenta dos piezas conductoras que se extienden paralelamente y que conforman una estructura bifilar que se compone, al menos, de una cinta conductora. El, al menos un, primer conjunto de conductores y el, al menos un, segundo conjunto de conductores se conforman en un plano en común y se extienden adyacentes entre sí, aislados recíprocamente conformando un devanado de bobina en común, cuyas vueltas se extienden en gran parte en forma de espiral.

Los acondicionamientos ventajosos del sistema de conductores conforme a la presente invención se deducen de las respectivas reivindicaciones relacionadas asignadas.

En una forma de ejecución preferida del sistema de conductores, el espiral se conforma en forma de un espiral de Arquímedes, o logarítmico, o hiperbólico, o un espiral de Fermat. Además, ambas piezas conductoras de un conjunto de conductores, que conforman una estructura bifilar y que se extienden paralelamente, se encuentran conectadas eléctricamente y/o mecánicamente entre sí respectivamente en sus extremos finales y/o en sus extremos iniciales, en donde se conforma, al menos, un punto de unión.

En una forma de ejecución particularmente preferida se conforma, al menos, un punto de unión en forma de dos extremos iniciales y/o extremos finales que terminan en punta uno sobre otro. Alternativamente el, al menos un, punto de unión se puede conformar en forma de U, particularmente curvado hacia un lado de la forma de U, y/o la unión se puede conformar en forma de U doble, particularmente en forma de S. También existe la opción de que, al menos, una cinta conductora en, al menos, un punto de unión de un conjunto de conductores, presente una forma parcialmente elíptica, en particular parcialmente circular. También se pueden realizar combinaciones de las formas de los puntos de unión.

Una forma de ejecución preferida prevé que, al menos, dos puntos de unión se encuentren dispuestos apilados en un plano en común. Alternativamente, al menos, dos puntos de unión se pueden encontrar dispuestos también en el plano en común sobre la periferia de una elipse, particularmente de un círculo. Además, se prefiere particularmente que los, al menos dos, puntos de unión se encuentren distribuidos de manera uniforme sobre la periferia. Se pueden encontrar dispuestos preferentemente en o próximos al punto central de un espiral.

En una forma de ejecución preferida, la cinta superconductora se compone de un material superconductor de alta temperatura. Entre las piezas conductoras adyacentes, particularmente entre las piezas conductoras adyacentes de un conjunto de conductores y entre las piezas conductoras adyacentes de los conjuntos de conductores adyacentes, se conforma un aislamiento. Preferentemente, el aislamiento se conforma, al menos, como un distanciador, particularmente un distanciador que logra una distancia entre las piezas conductoras adyacentes dentro de un margen de 2 a 3 milímetros.

Ambas piezas conductoras de un conjunto de conductores se diseñan preferentemente para conducir corriente en sentidos opuestos. Las piezas conductoras adyacentes de los conjuntos de conductores adyacentes se pueden diseñar de manera que también puedan conducir corriente en sentidos opuestos.

En una forma de ejecución particularmente preferida del sistema de conductores, el, al menos un, primer conjunto de conductores y el, al menos un, segundo conjunto de conductores se encuentran conectados en paralelo. Alternativamente el, al menos un, primer conjunto de conductores y el, al menos un, segundo conjunto de conductores también se pueden conectar en serie. También se pueden realizar combinaciones de interconexiones de diferentes conjuntos de conductores.

Los puntos de unión de las piezas conductoras de los conjuntos de conductores se conectan entre sí preferentemente eléctrica y/o mecánicamente. Además, por conexión se entiende una conexión eléctrica y/o mecánica de las piezas previamente separadas, o una conexión eléctrica y/o mecánica en el caso de las piezas conductoras que se fabrican como... [Seguir leyendo]

1. Sistema de conductores (1A-1F) para un elemento conmutador resistivo en el que el sistema de conductores presenta, al menos, un primer y, al menos, un segundo conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) , compuestos respectivamente de, al menos, una cinta superconductora (2) , y en dicho sistema de conductores (1A1F) cada conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) presenta dos piezas conductoras (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, 52, 61, 62) que conforman una estructura bifilar y que se extienden paralelamente, compuestas de, al menos, una cinta conductora (2) , y el, al menos un, primer y el, al menos un, segundo conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) se conforman en un plano en común y se extienden adyacentes entre sí, aislados recíprocamente conformando un devanado de bobina en común, cuyas vueltas se extienden en gran parte en forma de espiral, en donde entre las piezas conductoras adyacentes entre sí, se conforma un aislamiento en forma, al menos, de distanciador.

2. Sistema de conductores (1A-1F) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la forma de espiral consiste en un espiral de Arquímedes, o logarítmico, o hiperbólico, o un espiral de Fermat.

3. Sistema de conductores (1A-1F) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque ambas piezas conductoras (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, 52, 61, 62) que conforman una estructura bifilar, que se extienden paralelamente, de un conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) , se encuentran conectadas eléctricamente y/o mecánicamente entre sí respectivamente en sus extremos finales y/o en sus extremos iniciales, en donde se conforma, al menos, un punto de unión (15, 25, 35, 45, 55, 65) .

4. Sistema de conductores (1E, 1F) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque, al menos, un punto de unión (15, 25, 35, 45, 55, 65) de un conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) se conforma en forma de dos extremos iniciales y/o extremos finales de las piezas conductoras (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, 52, 61, 62) que terminan en punta uno sobre otro.

5. Sistema de conductores (1A, 1D) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque, al menos, un punto de unión (15, 25, 35, 45, 55, 65) de un conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) se conforma en forma de U, particularmente curvado hacia un lado de la forma de U, y/o porque el punto de unión (15, 25, 35, 45, 55, 65) se conforma en forma de U doble, particularmente en forma de S.

6. Sistema de conductores (1A-1D) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la, al menos una, cinta conductora (2) en, al menos, un punto de unión (15, 25, 35, 45, 55, 65) de un conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) , presenta una forma parcialmente elíptica, en particular parcialmente circular.

7. Sistema de conductores (1A-1F) de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque, al menos, dos puntos de unión (15, 25, 35, 45, 55, 65) se encuentran dispuestos apilados en un plano en común.

8. Sistema de conductores (1A, 1B) de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque, al menos, dos puntos de unión (15, 25, 35, 45, 55, 65) se encuentran dispuestos en el plano en común sobre la periferia de una elipse, particularmente de un círculo.

9. Sistema de conductores (1A, 1B) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los, al menos dos, puntos de unión (15, 25, 35, 45, 55, 65) se encuentran distribuidos de manera uniforme sobre la periferia.

10. Sistema de conductores (1A-1F) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los, al menos dos, puntos de unión (15, 25, 35, 45, 55, 65) se encuentran dispuestos en el punto central de un espiral o próximos a dicho punto.

11. Sistema de conductores (1A-1F) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cinta superconductora (2) se compone de un material superconductor de alta temperatura.

12. Sistema de conductores (1A-1F) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre las piezas conductoras adyacentes (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, 52, 61, 62) de un conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) y entre las piezas conductoras adyacentes (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, 52, 61, 62) de los conjuntos de conductores adyacentes (10, 20, 30, 40, 50, 60) , se conforma el aislamiento, al menos, como un distanciador (3) , particularmente un distanciador (3) que conforma una distancia entre las piezas conductoras adyacentes (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, 52, 61, 62) dentro de un margen de 2 a 3 milímetros.

13. Sistema de conductores (1A-1F) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque ambas piezas conductoras (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, 52, 61, 62) de un conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) están diseñadas para conducir corriente en sentidos opuestos, y porque las piezas conductoras

adyacentes (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, 52, 61, 62) de los conjuntos de conductores adyacentes (10, 20, 30, 40, 50, 60) están diseñadas para conducir corriente en sentidos opuestos.

14. Sistema de conductores (1A-1F) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado

porque el, al menos un, primer conjunto de conductores y el, al menos un, segundo conjunto de conductores (10, 5 20, 30, 40, 50, 60) se encuentran conectados en serie.

15. Sistema de conductores (1A-1F) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el, al menos un, primer conjunto de conductores y el, al menos un, segundo conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) se encuentran conectados en paralelo.

16. Sistema de conductores (1A-1F) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado

porque los puntos de unión (15, 25, 35, 45, 55, 65) de las piezas conductoras (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, 52, 61, 62) del, al menos un, primer conjunto de conductores y del, al menos un, segundo conjunto de conductores (10, 20, 30, 40, 50, 60) se encuentran unidos entre sí eléctricamente y/o mecánicamente.