Transformador para la transformación entre media y baja tensión con cambio de tomas y procedimiento para su funcionamiento.

Transformador (1) para la transformación entre media y baja tensión con un cambio de tomas,

en donde:

- uno de los devanados (17a,..., 17d) del transformador presenta dos derivaciones terminales (51, 52) y al menos dos derivaciones centrales (2, 3, 4),

- está prevista al menos una instalación de conmutación (20) para la conexión eléctrica conmutable de una de las derivaciones centrales a una línea de salida (12) del transformador, y

- está previsto al menos un dispositivo conmutador semiconductor (5), que está conectado eléctricamente a la línea de salida, caracterizado porque el dispositivo conmutador semiconductor está conectado directamente a una de las derivaciones terminales.

Transformador para la transformación entre media y baja tensión con cambio de tomas y procedimiento para su funcionamiento.

La invención se refiere a un transformador para la transformación entre media y baja tensión con cambio de tomas.

El documento DE 10 102 310 C1 hace patente una transformación conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

Las redes de distribución de energía están sometidas a fluctuaciones de tensión, en especial a causa de las impedancias de los componentes de red y de las cargas variables. Es necesario procurar que las fluctuaciones se mantengan lo más reducidas posibles. Para esto en los transformadores entre alta y media tensión se utilizan cambios de tomas. El cambio de tomas compensa las fluctuaciones de tensión que se producen en el caso de variaciones de carga, por medio de que modifica la relación de multiplicación. Con este fin al menos uno de los devanados del transformador está dotado de una serie de derivaciones, que se enlazan eléctricamente mediante un mecanismo de selector. Asimismo está previsto un conmutador de carga, que lleva a cabo la conmutación entre dos posiciones de selector sin interrupciones, incluso bajo una carga. Se evita un cortocircuito en el devanado, por medio de que el flujo de corriente se ve forzado durante un breve espacio de tiempo a pasar por unas resistencias.

Es posible que en el futuro el suministro de energía se realice de forma descentralizada en comparación con la situación actual. Esto quiere decir que la generación de energía tiene lugar más cerca del consumidor que hoy en día en un mayor número de en cada caso instalaciones más pequeñas. Estas instalaciones son por ejemplo instalaciones fotovoltáicas, centrales eólicas y plantas de biomasa o también centrales térmicas de ciclo combinado más pequeñas. Las centrales más pequeñas son al menos en principio muy ventajosas a causa del acoplamiento energía-calor que puede aplicarse antes. Si la corriente generada no puede extraerse directamente, se requiere una alimentación desde la red de baja tensión a la red de media tensión, para hacer posible una transferencia con pocas pérdidas a través de tramos largos. Para esto es necesario disponer en el transformador de distribución una relación de multiplicación variable.

La tarea de la presente invención consiste en indicar un transformador para la transformación entre media y baja tensión con cambio de tomas, que tenga una estructura especialmente sencilla. Otra tarea de la invención consiste en indicar un procedimiento operativo para un transformador de este tipo.

Esta tarea es resuelta mediante un transformador con las particularidades de la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se indican unas configuraciones y unos perfeccionamientos ventajosos. La tarea es también resuelta mediante un procedimiento con las particularidades de la reivindicación 8.

El transformador conforme a la invención presenta un cambio de tomas. Con ello uno de los devanados del transformador, de forma preferida el devanado secundario en el lado de baja tensión, presenta dos derivaciones terminales y al menos dos derivaciones centrales. Asimismo está prevista al menos una instalación de conmutación para la conexión eléctrica conmutable de al menos una de las derivaciones a una línea de salida del transformador. Por último está previsto al menos un dispositivo conmutador semiconductor, que está conectado eléctricamente a la línea de salida y directamente a una de las derivaciones terminales.

De forma preferida una de las derivaciones terminales está conectada directamente a una primera línea de salida del transformador y no se modifica ulteriormente para el cambio de tomas o se utiliza de forma especial. La segunda derivación terminal en el otro extremo del devanado, por el contrario, se utiliza junto con la o las derivaciones adicionales para el cambio de tomas y las derivaciones están conectadas para esto, de una forma más compleja, a la segunda línea de salida del transformador.

La instalación de conmutación comprende de forma preferida unos conmutadores mecánicos, que presentan ventajosamente una resistencia de peso especialmente reducida, y hace posible de forma especialmente preferida una conexión y desconexión independiente de derivaciones aisladas. Con ello conecta la instalación de conmutación, convenientemente de forma alternativa, algunas de las derivaciones a la segunda línea de salida del transformador. El transformador conforme a la invención presenta ventajosamente una estructura sencilla y con poco mantenimiento, a causa del conmutador semiconductor, y hace posible un cambio de tomas sin interrupción de carga en el margen de media a baja tensión.

El cambio de tomas contiene convenientemente, aunque no necesariamente, una instalación de control que lleva a cabo autónomamente un control de la conmutación de carga. Para esto la instalación de control presenta convenientemente unos medios, que hacen posible un reconocimiento de cuándo debería tener lugar una conmutación. Con ello puede tratarse por ejemplo de unos medios para determinar tensión y/o corriente en el lado de entrada o de salida. Mediante estos se establece si es necesaria una conmutación, por medio de que por ejemplo, en el caso de una carga en el lado de salida aumentada, se detecta la lenta disminución correspondiente

de la tensión de salida. Alternativamente el control de la conmutación de carga puede llevarse a cabo también desde fuera del cambio de tomas. En este caso el cambio de tomas presenta convenientemente unos medios, que hacen posible un control desde el exterior. Con ello puede tratarse de un control remoto indirecto, por ejemplo digital, que se transforma en el cambio de tomas mediante una instalación de control en la activación real del conmutador. También puede tratarse de un control directo, analógico desde el exterior, que puede realizarse dado el caso incluso sin una instalación de control interna, por ejemplo mediante el envío directo desde el exterior de una corriente a un actuador del elemento de conmutación.

Es especialmente ventajoso que la instalación de conmutación esté conectada solamente a las derivaciones adicionales, es decir formulado en negativo, que no esté conectada a las derivaciones terminales. Es entonces conveniente que existan varias derivaciones adicionales, es decir por lo menos dos. También es conveniente entonces que el dispositivo conmutador semiconductor esté conectado a una de las derivaciones terminales. Esta estructura permite un funcionamiento especialmente ventajoso.

En el caso de éste, en cuanto aparece como necesaria una conmutación, se conecta el dispositivo conmutador semiconductor. Esta conexión se realiza de forma preferida en paso por ceso de la tensión alterna, en donde se tiene en cuenta convenientemente un retraso de conexión del o de los conmutadores semiconductores del dispositivo conmutador semiconductor, es decir por ejemplo un retraso de encendido de tiristores. Por medio de esto se evita un salto de tensión.

Si está conectado el dispositivo conmutador semiconductor se produce un cortocircuito en el devanado, ya que existe una conexión directa entre una de las derivaciones adicionales a través del elemento de conmutación, el dispositivo conmutador semiconductor, con la derivación terminal. A causa de esto en este circuito de corriente se establecerá una corriente. Para frenar el establecimiento de esta corriente está prevista de forma preferida una inductividad en serie con el dispositivo conmutador semiconductor. Alternativa o adicionalmente puede estar también previsto un elemento resistivo para limitar la corriente.

Mediante la disposición relativa del dispositivo conmutador semiconductor en la derivación terminal y del elemento de conmutación en una de las derivaciones adicionales, la corriente en el circuito de cortocircuito en el devanado está contrapuesta a la corriente de carga. Consiguientemente se alcanza por ello un momento en el que la corriente en el circuito de cortocircuito en el devanado adopta el mismo valor que la corriente de carga y, de este modo, a través del elemento de conmutación ya no fluye ninguna corriente. Expresado de otra manera, la corriente de carga en este momento está conmutada por completo al dispositivo conmutador semiconductor.

Este momento se utiliza para desconectar la conexión mediante el elemento de conmutación. Debido a que en el periodo en el que no fluye corriente o muy poca a través del elemento de conmutación, también cae poca tensión a través del mismo de forma correspondiente, la desconexión sin arco eléctrico es posible y por ello especialmente protectora para el elemento de conmutación. Alternativamente... [Seguir leyendo]

1. Transformador (1) para la transformación entre media y baja tensión con un cambio de tomas, en donde:

- uno de los devanados (17a, â?, 17d) del transformador presenta dos derivaciones terminales (51, 52) y al menos dos derivaciones centrales (2, 3, 4) , -está prevista al menos una instalación de conmutación (20) para la conexión eléctrica conmutable de una de las derivaciones centrales a una línea de salida (12) del transformador, y -está previsto al menos un dispositivo conmutador semiconductor (5) , que está conectado eléctricamente a la línea de salida, caracterizado porque el dispositivo conmutador semiconductor está conectado directamente a una de las derivaciones terminales.

2. Transformador (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que están previstos unos medios para determinar un valor que representa la tensión a través del elemento de conmutación y/o la corriente mediante el elemento de conmutación.

3. Transformador (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que están previstos unos medios para determinar un valor que representa la tensión a través del dispositivo conmutador semiconductor.

4. Transformador (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que la instalación de conmutación (20) presenta unos conmutadores mecánicos (20) .

5. Transformador (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo conmutador semiconductor (5) comprende dos elementos semiconductores conectados en antiparalelo.

6. Transformador (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo conmutador semiconductor (5) presenta unos elementos semiconductores desconectables, en especial transistores, GTOs o IGCTs.

7. Transformador (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que en serie con el dispositivo conmutador semiconductor (5) está prevista una inductividad (53) o una resistencia.

8. Procedimiento para hacer funcionar un transformador (1) para la transformación entre media y baja tensión con cambio de tomas conforme a una de las reivindicaciones anteriores, que presenta un dispositivo conmutador semiconductor para la toma de la corriente durante el proceso de conmutación de una instalación de conmutación, en donde durante un proceso de conmutación de la instalación de conmutación se determina un primer momento, en el que el flujo de corriente a través de la instalación de conmutación es precisamente cero, y en ese momento se abre la instalación de conmutación.

9. Procedimiento conforme a la reivindicación 8, en el que el dispositivo conmutador semiconductor se conecta poco antes de un paso por cero.

10. Procedimiento conforme a la reivindicación 8 ó 9, en el que después de la apertura de la instalación de conmutación se determina un segundo momento, en el que la tensión entre la derivación meta de la instalación de conmutación y la línea de salida del transformador se corresponde con la tensión a través del dispositivo conmutador semiconductor, y en ese momento se cierra la instalación de conmutación.

11. Procedimiento conforme a la reivindicación 10, en el que se tiene en cuenta una duración de cierre del elemento de conmutación a la hora de determinar el segundo momento.