Disposición de disyuntor para corriente continua de alto voltaje y método asociado.

Disposición de disyuntor CC (6') para interrumpir una corriente continua (I) en una línea (L),

caracterizado por almenos un primer, un segundo y un tercer disyuntor CC (11, 12, 13) dispuestos en paralelo a lo largo de dicha línea (L),estando cada disyuntor CC dispuesto en un ramal correspondiente de un número n de ramales (B1, B2, B3, ... Bn),siendo el número de ramales de al menos tres, en el que dicha corriente continua (I) de dicha línea (L) es dividida entrelos mencionados al menos primer, segundo y tercer disyuntores CC (11, 12, 13), medios (T1, T2, T3, ..., Tn) paramantener dicha división de corriente durante un proceso de interrupción de dichos al menos primer, segundo y tercerdisyuntores CC (11, 12, 13), comprendiendo dichos medios al menos tres transformadores de doble devanadoconectados en zigzag (T1, T2, T3, ... , Tn), estando cada uno conectado a un disyuntor correspondiente de losmencionados primer, segundo y tercer disyuntores CC (11, 12, 13).

Disposición de disyuntor para corriente continúa de alto voltaje y método asociado Campo de la invención La invención se refiere en general al campo de los sistemas de transmisión de energía eléctrica y, en particular, a un medio para interrumpir o conmutar una corriente continua de alto voltaje. La invención se refiere también a un método asociado.

Antecedentes de la invención Los sistemas de energía de corriente continua de alto voltaje (HVDC) comprenden sistemas de protección y control dispuestos para proteger, supervisar y controlar el funcionamiento de dispositivos que forman parte del sistema de energía. Los sistemas de protección previenen, entre otras cosas, cortocircuitos, sobrecargas de corriente y sobretensiones, por ejemplo en líneas de transmisión de energía del sistema HVDC.

Los relés de protección se utilizan en todo el sistema HVDC para proporcionar tal protección y control. Los relés de protección detectan y aíslan fallas en las líneas de transmisión y distribución mediante la apertura y el cierre de disyuntores. No siempre es necesario realizar una interrupción completa, en su lugar se realiza una conmutación a una trayectoria alternativa. Básicamente, la corriente en una parte o varias partes de la trayectoria de corriente original dejará de circular, aunque no va a ser interrumpida, sólo redirigida. Para lograr esto, se utiliza un disyuntor HVDC.

La figura 1 ilustra esquemáticamente un disyuntor de corriente continua (CC) convencional básico, también denominado disyuntor CC, que está dispuesto a lo largo de una línea L de CC que lleva una corriente continua I. El disyuntor CC 1 está diseñado para poder desconectar o conmutar la corriente continua I. Para este fin, el disyuntor CC 1 comprende un disyuntor de corriente alterna 2, denominado interruptor a partir de ahora, conectado en paralelo con un ramal LC resonante 3, 4, es decir, un condensador 3 conectado en serie con un inductor 4. Una resistencia no lineal 5 está conectada en paralelo con el ramal LC 3, 4 para limitar el voltaje del condensador cuando la corriente continua I circula a través del condensador en lugar de a través del interruptor 2. El inductor 4 puede ser, aunque no es necesario que sea, un componente físico; la inductancia de dispersión en el circuito puede ser a menudo suficiente.

A continuación, se describe un proceso de interrupción habitual. Al desconectar o interrumpir la corriente continua I, se lleva una corriente entre los contactos del interruptor 2 a través de un arco, y esta corriente de arco Iarco ha de suprimirse. La figura 2 ilustra las características de arco de la corriente de arco Iarco en el interruptor 2. Para corrientes de interruptor Iarco de hasta aproximadamente 5 kA, el gradiente de voltaje/corriente es negativo, lo que provoca una oscilación creciente contra el ramal LC 3, 4. Cuando la corriente oscilante ha aumentado lo suficiente, es decir, para que sea igual a la corriente continua I, la corriente de arco Iarco alcanza un cruce por cero de la corriente, con lo cual se suprime el arco y la corriente continua total pasa a través del condensador 3. El voltaje del condensador 3, a continuación, aumenta rápidamente hasta que alcanza el punto de codo de la resistencia no lineal 5, por ejemplo, un descargador de sobretensiones que está dispuesto para limitar el voltaje en el condensador 3. El voltaje del condensador constituye un contravoltaje en el circuito haciendo que la corriente I disminuya hasta que cesa.

El anteriormente descrito disyuntor CC 1 convencional funciona adecuadamente para una línea de transmisión o para corrientes continuas de circuito HVDC I hasta aproximadamente entre 4 y 5 kA. Para corrientes más altas, hay dos factores limitantes principales en el proceso de interrupción que se acaba de describir:

• La capacidad de corriente de estado permanente del interruptor está actualmente limitada a aproximadamente 5 kA.

• La caracteristica de arco, como se muestra en la figura 2, es una curva, que si sobrepasa una corriente de arco determinada Iarco pierde su gradiente negativo y se hace plana, lo cual hace que sea difícil tener una oscilación suficientemente grande para producir un cruce por cero en la corriente de arco Iarco. La corriente continua correspondiente I en la que la característica se hace plana no es un punto exacto, aunque si está aproximadamente entre 4 y 5 kA.

El documento EP 0 758 137 da a conocer un disyuntor CC que comprende una conexión en serie de un disyuntor CC principal y de un disyuntor CC más pequeño. Un circuito de conmutación que comprende un reactor y un condensador se proporciona en paralelo.

El documento FR 1199 633 da a conocer una línea de transmisión con una disposición de disyuntor. La disposición incluye dos disyuntores conectados en paralelo.

Resumen de la invención Es un objeto de la invención proporcionar una disposición mejorada de disyuntor CC capaz de actuar en niveles de corriente mucho más altos que los disyuntores CC existentes.

Es otro objeto de la invención proporcionar una disposición de disyuntor CC que pueda aplicarse usando componentes existentes.

Estos objetos, entre otros, se logran mediante una disposición de disyuntor CC y mediante un método como el que se define en las reivindicaciones independientes.

De acuerdo con un ejemplo que no forma parte de la invención, se proporciona una disposición de disyuntor CC para interrumpir una corriente continua en una línea, en la que la línea se debe entender, ya sea como una línea de transmisión de potencia o como una línea de conexión en un circuito HVDC que lleva la corriente continua a ser interrumpida. La disposición de disyuntor CC comprende al menos un primer disyuntor y un segundo disyuntor CC dispuestos en paralelo a lo largo de la línea y la corriente de la línea se divide entre al menos los disyuntores CC primero y segundo.

En particular, la disposición de disyuntor CC comprende un primer disyuntor CC, que a su vez comprende un primer interruptor conectado a la línea. El primer disyuntor CC comprende además un primer ramal LC resonante y una primera resistencia no lineal conectada en paralelo con el primer interruptor. La disposición de disyuntor CC comprende además un segundo disyuntor CC, idéntico al primer disyuntor CC. El segundo disyuntor CC comprende así un segundo interruptor y un segundo ramal LC resonante y una segunda resistencia no lineal conectada en paralelo con el segundo interruptor. El segundo disyuntor CC está conectado en paralelo con el primer disyuntor CC en la línea, donde la conexión paralela del primer y del segundo disyuntor CC está conectada en serie con la línea. La corriente continua se divide entre el primer y el segundo disyuntor CC. Mediante la introducción de una división de la corriente en dos o más ramales, transmitiendo cada ramal una parte de la corriente, la corriente de estado permanente en cada interruptor se reduce a la mitad o disminuye aún más. Además, la corriente a interrumpir en cada interruptor también se reduce a la mitad o disminuye aún más. Mediante la invención, se proporciona una disposición de disyuntor CC, capaz de actuar en niveles de corrientes continuas de hasta 10 kA o incluso superiores. La disposición de disyuntor CC se puede hacer mediante el uso de componentes convencionales que se pueden adquirir fácilmente, lo que hace que la disposición de disyuntor CC sea rentable y fácil de fabricar. Se proporciona una disposición de disyuntor CC para su uso en aplicaciones en las que la corriente o corrientes continuas nominales en condiciones de sobrecarga sobrepase la capacidad de los disyuntores CC existentes.

De acuerdo con este ejemplo, se incluyen medios para mantener la división de corriente deseada durante un proceso de interrupción de los al menos disyuntores CC primero y segundo. Se proporciona así una disposición de disyuntor CC más fiable, en la que no hay riesgo de que el disyuntor interrumpa su corriente conmutando en primer lugar toda la corriente al otro disyuntor.

De acuerdo con un ejemplo que no forma parte de la invención, los medios para mantener la división de corriente durante el proceso de interrupción comprenden un transformador de doble devanado conectado a los disyuntores CC primero y segundo. La invención puede así aplicarse usando componentes convencionales, lo que permite una solución rentable.

De acuerdo con la invención, se proporciona un tercer disyuntor CC conectado en paralelo con los disyuntores CC primero y segundo en la línea de transmisión o en el circuito HVDC. La corriente se divide así entre tres ramales y por esa razón se proporciona una disposición de disyuntor CC capaz de actuar en niveles de corriente aún más... [Seguir leyendo]

1. Disposición de disyuntor CC (6') para interrumpir una corriente continua (I) en una línea (L) , caracterizado por al menos un primer, un segundo y un tercer disyuntor CC (11, 12, 13) dispuestos en paralelo a lo largo de dicha línea (L) , estando cada disyuntor CC dispuesto en un ramal correspondiente de un número n de ramales (B1, B2, B3, ... Bn) , siendo el número de ramales de al menos tres, en el que dicha corriente continua (I) de dicha línea (L) es dividida entre los mencionados al menos primer, segundo y tercer disyuntores CC (11, 12, 13) , medios (T1, T2, T3, ..., Tn) para mantener dicha división de corriente durante un proceso de interrupción de dichos al menos primer, segundo y tercer disyuntores CC (11, 12, 13) , comprendiendo dichos medios al menos tres transformadores de doble devanado conectados en zigzag (T1, T2, T3, ... , Tn) , estando cada uno conectado a un disyuntor correspondiente de los mencionados primer, segundo y tercer disyuntores CC (11, 12, 13) .

2. Disposición de disyuntor CC (6') de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el terminal de no polaridad de una bobina en cada transformador está conectado al terminal de no polaridad de una bobina de otro transformador, o el terminal de polaridad de una bobina en cada transformador está conectado al terminal de polaridad de una bobina de otro transformador.

3. Disposición de disyuntor CC (6') de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada disyuntor CC comprende:

- un interruptor (2) y un ramal LC resonante (3, 4) y una resistencia no lineal (5) conectados en paralelo a dicho interruptor (2) ,

- estando dichos disyuntores CC conectados en paralelo entre sí y estando la conexión paralela de disyuntores CC conectada en serie con la línea (L) .

4. Disposición de disyuntor (6') de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha línea o dicho circuito HVDC es una línea de transmisión de corriente continua de alto voltaje o una parte de un circuito HVDC.

5. Método para interrumpir o conmutar una corriente continua (I) en una línea de transmisión (L) o en un circuito HVDC, caracterizado por las etapas de:

- dividir dicha corriente continua (I) en por lo menos tres ramales (B1, B2, B3) ,

- interrumpir dicha corriente continua (I) mediante el accionamiento de los disyuntores CC (11, 12, 13) dispuestos en cada ramal (B1, B2, B3, ..., Bn) , conservando al mismo tiempo dicha división de corriente durante dicha interrupción de corriente (I) mediante una disposición de tres o más transformadores de doble devanado (T1, T2, T3, ..., Tn) conectados en zigzag a dichos al menos primer, segundo y tercer disyuntores CC (11, 12, 13) .