Sistemas de barras colectoras telescópicas.

Un dispositivo conductor rígido que presenta una longitud ajustable,

comprendiendo el dispositivo (13) conductor rígido:

un primer miembro (20, 20A, o 20C) conductor; y

un segundo miembro (15, 15A, 15B o 15C), conductor;

en el que los primero y segundo miembros conductores están adaptados para ser ensamblados para que el segundo miembro (15, 15A, 15B o 15C) conductor pueda extenderse de manera reversible y

retraerse a partir de una parte (21a) terminal del primer miembro conductor (20, 20A, o 20C) a lo largo de una dirección axial;

caracterizado porque el dispositivo conductor rígido comprende también:

unos medios de amortiguación adaptados para amortiguar el desplazamiento del segundo miembro (15) conductor con respecto al primer miembro (20) conductor;

en el que dichos medios de amortiguación comprenden una cámara (21c) estanca adaptada para permitir el paso de una porción del segundo miembro (15) conductor por su interior, estando la cámara (21c) estanca llena de un fluido para que el desplazamiento del segundo miembro (15) conductor produzca una fuerza de compresión o una fuerza de depresión opuesta al desplazamiento del segundo miembro (15) conductor.

Sistemas de barras colectoras telescópicas Campo técnico de la invención La presente invención se refiere a barras colectoras rígidas y a los conectores de expansión para aplicaciones de alta tensión de ca y de cc y, más concretamente, a unos sistemas de barras colectoras integradas con una longitud ajustable y una función de expansión para diseños de convertidores marinos y convertidores sísmicos.

Antecedentes de la invención Los patios de distribución de alta tensión de 30 kV a 1100 kV emplean tanto conductores flexibles como barras colectoras tubulares rígidas para interconectar equipos tales como transformadores, desconectores, disyuntores o cualquier otro dispositivo eléctrico o electrónico utilizado en subestaciones de ca y convertidores de cc.

Los conductores tubulares rígidos fabricados en aleación de aluminio o cobre proporcionan diversas ventajas respecto de los conductores flexibles, como por ejemplo:

-Los tubos pueden ser diseñados con un tamaño y una sección transversal de gran volumen para conducir elevadas corrientes (esto es: de 4000 a 6000 A.) ;

-el diámetro total de los tubos puede ser lo suficientemente grande para evitar los fenómenos de Tensión de Radiofrecuencia y por efecto Corona;

-la rigidez mecánica de los tubos reduce los efectos electrodinámicos del tubo durante cortocircuitos en un patio de distribución;

-el vano entre el soporte / equipamiento mecánico se puede incrementar; y

-las distancias de fase a fase pueden potenciarse al máximo lo que permite mantener el control de las fuerzas electromagnéticas dentro de las instalaciones.

Las disposiciones flexibles con conductores flexibles se utilizan generalmente para interconectar equipamientos en distancias cortas a tensiones relativamente bajas (esto es: 132 kV e inferiores) para conectar líneas aéreas al patio de distribución.

Una ventaja de los conductores flexibles sobre las barras colectoras rígidas estriba en su propia flexibilidad. La longitud del conductor flexible se puede seleccionar para hacer posible que los equipamientos interconectados se desplacen en relación mutua y para compensar los cambios de la distancia entre el dispositivo inducidos por factores externos y / o por expansión térmica.

Por ejemplo, factores medioambientales, como por ejemplo situaciones sísmicas en la zona de instalación del patio de distribución, las fuerzas del viento y de las olas del mar sobre las plataformas del patio de distribución marinas, pueden conducir al uso de conductores flexibles para absorber el desplazamiento relativo entre equipamientos interconectados que es inducido por estas fuerzas.

Los conductores flexibles proporcionan también un autocontrol de la expansión térmica provocada por los diferentes cambios de las temperaturas de los conductores.

Por el contrario, las barras colectoras rígidas limitan el desplazamiento relativo de los equipamientos conectados y requieren unos empalmes de los conectores terminales de tipo deslizante / de expansión con el fin de compensar su expansión térmica.

La flexibilidad elimina también la mayoría de la transferencia de cargas mecánicas de equipamientos a equipamientos lo que puede ahorrar drásticamente los costes de utilizar soportes aislados de alta tensión (por ejemplo: aisladores) .

Las características mencionadas hacen que los conductores flexibles sean habitualmente elegidos para conectar el equipamiento de los convertidores de cc.

La Patente alemana DE 508 682 describe una línea aérea de transporte de energía de alta tensión para ser utilizada como línea de conexión entre un aislador de disyuntor y un alimentador de línea en mecanismos de control exteriores. Dado que el alimentador de línea puede desplazarse con respecto al aislador del disyuntor, la línea de transporte de energía eléctrica aérea incluye dos partes tubulares articuladas de forma telescópica para que los puntos de contacto de la línea aérea puedan seguir el movimiento relativo entre el aislador del disyuntor y el alimentador de línea.

La tecnología de convertidores de cc se utiliza en diferentes niveles en redes eléctricas de transmisión y a diferentes tensiones, que pueden ser relativamente bajas (por ejemplo 35 kV) en aplicaciones de plataformas marinas de cc,

como por ejemplo proyectos de interconexión de parques eólicos y muy altas (por ejemplo, 1100 kV) en proyectos de redes eléctricas de interconexión. En ambos casos, esta tecnología utiliza dispositivos de potencia electrónico, como por ejemplo válvulas Thyristor que son muy sensibles a las fuerzas mecánicas. Típicamente, este equipamiento se sitúa colgado del tejado del edificio de convertidor y con unas cadenas de aisladores para evitar transferencias directas de la carga mecánica al equipamiento y para permitir que el equipamiento se desplace cuando se produzcan terremotos o desplazamientos perpetuos de plataformas marinas que son inducidos por los vientos y las olas. En consecuencia, los conductores flexibles son generalmente preferentes para llevar a cabo las conexiones de dispositivos de potencia electrónica a otro equipamiento del edificio, como por pasamuros, limitadores de sobretensión, etc.

Sin embargo, el uso de conductores flexibles puede conducir a un incremento de las distancias de aislamiento de fase a tierra debido al pandeo natural de los conductores. Entonces a menudo se requiere que unos soportes de los aisladores soporten los conductores flexibles en posiciones intermedias con el fin de reducir su pandeo y / o proporcionar un corredor seguro con unas distancias de aislamiento seguras para la inspección periódica de las instalaciones.

La Fig. 1 ilustra de forma esquemática una instalación de convertidor de convertidor de cc convencional en la que un dispositivo electrónico de potencia está eléctricamente conectado a otro equipamiento, como por ejemplo un pasamuros 2. El dispositivo 1 electrónico de potencia está suspendido del tejado 3 de un edificio 4 de convertidor mediante unas cadenas 5 aislantes. La conexión eléctrica entre el dispositivo 1 electrónico de potencia y el pasamuros 2 queda asegurada por al menos un conductor 6 flexible. Por razones de aislamiento y seguridad, el conductor 6 flexible es soportado mecánicamente por un aislador 7 de montante. Esto impide cualquier descarga eléctrica entre el conductor 6 flexible y cualquier parte de las estructuras del edificio 4 que están al mismo equivalente de potencial a tierra.

El conductor 6 flexible debe ser lo suficientemente largo para hacer posible que el dispositivo 1 electrónico de potencia se desplace con respecto a su posición vertical de equilibrio.

Los desplazamientos del dispositivo 1 de potencia pueden deberse a diferentes causas como ya se ha mencionado con anterioridad. Por ejemplo, en aplicaciones marinas de Corriente Continua de Alta Tensión (HVDC) , el edificio 4 de convertidor generalmente se instala en una estructura de plataforma de acero y hormigón, a su vez soportada por cimientos situada en el lecho marino. Al no ser la estructura de acero completamente rígida, la plataforma está sometida a un continuo desplazamiento debido al viento, las olas y a las fuerzas de las corrientes marinas. El edificio 4 de convertidor, en consecuencia, está en continuo movimiento en las dos direcciones horizontales y el dispositivo 1 electrónico de potencia suspendido se desplaza también en amplitudes relativamente menores.

La Fig. 2 ilustra la estación de convertidor de la Fig. 1 cuando está instalada en una plataforma marina.

La plataforma 8 marina presenta una estructura 9 de pilares que está anclada en el lecho marino 10. La estructura 9 de pilares está sumergida en el mar 11 y soporta el edificio 4 de la estación de convertidor. Debido a las olas, los vientos y las corrientes marinas, la plataforma 8 se desplaza con una amplitud “a” generada por la oscilación de la plataforma 8 alrededor del punto “b” de anclaje. En consecuencia, el dispositivo 1 electrónico de potencia puede desplazarse con alguna otra amplitud “c” generada por las oscilaciones de la unidad 1 desde su punto “d” de suspensión que se corresponde con la fijación mecánica de las cadenas 5 hasta el tejado 3 del edificio 4. El conductor 6 flexible, que está eléctrica y mecánicamente conectado a una conexión 12 de terminal del dispositivo 1 electrónico de potencia, resultará entonces sucesivamente flexionado y extendido por el desplazamiento del dispositivo 1 eléctrico de potencia. La amplitud “c” del desplazamiento del dispositivo 1 electrónico de potencia depende del peso del propio equipamiento 1 electrónico de potencia, de la amplitud “a”... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo conductor rígido que presenta una longitud ajustable, comprendiendo el dispositivo (13) conductor rígido:

un primer miembro (20, 20A, o 20C) conductor; y

un segundo miembro (15, 15A, 15B o 15C) , conductor;

en el que los primero y segundo miembros conductores están adaptados para ser ensamblados para que el segundo miembro (15, 15A, 15B o 15C) conductor pueda extenderse de manera reversible y

retraerse a partir de una parte (21a) terminal del primer miembro conductor (20, 20A, o 20C) a lo largo de una dirección axial;

caracterizado porque el dispositivo conductor rígido comprende también:

unos medios de amortiguación adaptados para amortiguar el desplazamiento del segundo miembro (15) conductor con respecto al primer miembro (20) conductor;

en el que dichos medios de amortiguación comprenden una cámara (21c) estanca adaptada para permitir el paso de una porción del segundo miembro (15) conductor por su interior, estando la cámara (21c) estanca llena de un fluido para que el desplazamiento del segundo miembro (15) conductor produzca una fuerza de compresión o una fuerza de depresión opuesta al desplazamiento del segundo miembro (15) conductor.

2. El dispositivo conductor rígido de la reivindicación 1, en el que el primer miembro (20, 20A o 20C) conductor

presenta un agujero de paso adaptado para permitir el paso del segundo miembro (15, 15A, 15B o 15C) conductor hacia y desde dicha parte (21a) terminal del primer miembro conductor.

3. El dispositivo conductor rígido de la reivindicación 1 o 2, en el que los primero y segundo miembros conductores comprenden cada uno un cuerpo hecho de un conductor (21, 16) eléctrico rígido y tubular.

4. El dispositivo conductor rígido de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el segundo miembro (15, 15A, 15B o 15C) conductor comprende unos medios (26) de acoplamiento conductores adaptados para proporcionar un acoplamiento eléctrico entre los primero y segundo miembros conductores que es sustancialmente constante con independencia de la longitud ajustable.

5. El dispositivo conductor rígido de la reivindicación 4, en el que los medios (26) de acoplamiento conductores 30 están adaptados para ser alojados dentro del primer miembro (20, 20A o 20C) conductor.

6. El dispositivo conductor rígido de la reivindicación 4 o 5, en el que los medios (26) de acoplamiento conductores están adaptados para ser conectados a una conexión (25) terminal fija del primer miembro (20, 20A o 20C) conductor y son sustancialmente flexibles para adaptarse a la longitud ajustable.

7. El dispositivo conductor rígido de una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que los medios (26) de 35 acoplamiento conductores comprenden:

una lámina (26) conductora o una pluralidad de láminas (26a a 26f) conductoras que están mecánica y eléctricamente ensambladas en los extremos (26h, 26g) del terminal;

en el que cada lámina (26a a 26f) conductora puede ser doblada y cada una de dichas láminas ensambladas presenta una longitud predeterminada adaptada para proporcionar un espacio libre funcional entre las láminas en una porción doblada.

8. El dispositivo conductor rígido de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la cámara (21c) está provista dentro del primer miembro (20) conductor, estando la cámara (21c) cerrada herméticamente en un extremo por una tapa (22) de estanqueidad y en el otro extremo por una junta (24) de estanqueidad adaptada para ajustarse a una sección transversal del segundo miembro (15) conductor.

9. El dispositivo conductor rígido de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además:

una válvula (27) de control para controlar la presión del fluido de la cámara (21c) .

10. El dispositivo conductor rígido de la reivindicación 9, que comprende además:

un dispositivo (62) sensor adaptado para medir una cantidad de desplazamiento del segundo miembro (15) conductor y para emitir una señal indicativa de la cantidad medida.

11. El dispositivo conductor rígido de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además:

un limitador (50) de sobretensión adaptado para quedar integrado en el primero y / o segundo miembros (15, 20) conductores; y

un medio (60, 61) de vigilancia de la sobretensión adaptado para vigilar el limitador (50) de sobretensión y para transmitir la información de sobretensión vigilada a un terminal (100) remoto.

12. El dispositivo conductor rígido de la reivindicación 11, en el que el limitador (50) de sobretensión comprende:

una parte metálica que presenta un cuerpo adaptado para quedar encerrado en el conductor tubular y un saliente (55) adaptado para emerger a través de una abertura (56) de los respectivos primero y / o segundo miembros conductores para permitir que una corriente de sobretensión fluya a tierra,

una carcasa aislante adaptada para aislar la parte metálica y para emerger alrededor de dicho saliente para aislar eléctricamente dicha corriente de sobretensión del conductor tubular.

1.

13. El dispositivo conductor rígido de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende además:

un miembro (15D) conductor de expansión adaptado para ser ensamblado telescópicamente a una parte terminal del primer miembro (20) conductor opuesta al segundo miembro (15C) conductor y para extenderse y retraerse desde la parte terminal respectiva del primer miembro (20C) conductor para ajustar una longitud inicial en dicha dirección axial.

2.

14. Un dispositivo de barra colectora telescópica doble, que comprende:

un primer dispositivo conductor rígido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12;

un segundo dispositivo conductor rígido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12;

en el que los primero y segundo dispositivos conductores rígidos están rígidamente acoplados entre sí y simétricamente dispuestos a lo largo de la dirección axial para que el miembro (15A) conductor amovible del

primer dispositivo conductor rígido, y el miembro (15B) conductor amovible del segundo dispositivo conductor rígido estén adaptados para extraerse y retraerse de los extremos (70a, 70b) opuestos del dispositivo telescópico doble.