MXPA99005677A - Dispositivo y metodo en relacion a proteccion deun objeto contra sobrecorrientes que comprende reduccion de sobrecorriente - Google Patents

Abstract

Esta invención se relaciona con un dispositivo y un método para protección, en una planta de energía eléctrica, de un objeto (1) contra sobrecorrientes de una red (3) u otro equipo incluido en la planta de alto voltaje, el dispositivo comprende un dispositivo (4) conmutador en una línea (2) entre el objeto y la red diagonal equipo. La línea (2) entre el objeto y la red/equipo estáconectada a un montaje (5) que reduce sobrecorrientes hacia el objeto (1), el montaje (5) es activable para reducción de sobrecorriente con la ayuda de un montaje (11-13) que detecta condiciones de sobrecorriente dentro de un período de tiempo sustancialmente más corto que el tiempo de falla del dispositivo (4) conmutador.

Description

DISPOSITIVO Y MÉTODO EN RELACIÓN A PROTECCIÓN DE UN OBJETO CONTRA SOBRECORRIE?TES QUE COMPRENDE REDUCCIÓN DE SOBRECORRIENTE Y LIMITACIÓN DE CORRIENTE CAMPO DE LA INVENCIÓN Y TÉCNICA ANTERIOR Esta invención se relaciona con un dispositivo en una planta de energía eléctrica para protección de un objeto conectado a una red de energía eléctrica u otro equipo en la planta de energía eléctrica de sobrecorrientes relacionadas con fallas, el dispositivo comprende un dispositivo conmutador en una línea entre el objeto y- la red/equipo. Además, la invención incluye un método para proteger al objeto de sobrecorrientes. El objeto eléctrico en cuestión preferiblemente se forma por una máquina eléctrica rotatoria que tiene un circuito magnético, por ejemplo un generador, motor (se incluye motores tanto sincrónicos como asincrónicos) o compensador sincrónico que requiere protección contra sobrecorrientes relacionadas con fallas, es decir, en la práctica de corriente de corto circuito. Como se discutirá de manera más detallada en lo siguiente, la estructura de la máquina eléctrica rotatoria se puede basar en una técnica convencional así como no convencional. La presente invención está diseñada para ser aplicada en relación con un medio o alto voltaje. De acuerdo con la norma IS, un voltaje medio se refiere a 1-72.5 kV mientras que un alto voltaje es >72.5 kV. Por lo tanto, se incluye los niveles de transmisión, subtransmisión y distribución. En las plantas de energía anteriores de esta naturaleza uno a adquirido para protección del objeto en cuestión un disyuntor convencional (dispositivo de conmutación) de diseño tal que proporciona separación galvánica ante la ruptura. Puesto que este disyuntor debe ser diseñado para ser capaz de interrumpir corrientes y voltajes muy elevados, obtendrá un diseño comparativamente voluminoso con una gran inercia, la cual se refleja en si mismo en un tiempo de interrupción comparativamente prolongado. Se resalta que la sobrecorr?ente considerada principalmente es la corriente de corto circuito que se presenta en conexión con el objeto protegido, por ejemplo como consecuencia de fallas en el sistema de aislamiento eléctrico del objeto protegido. Tales fallas significan que la corriente de falla (corriente de corto circuito) de la red/equipo externo tiende a fluir a través del arco generado en el objeto. El resultado puede ser una descarga muy grande. Se puede mencionar que para la red de energía sueca, el dimensionamiento de una corriente de corto circuito/corriente de falla es 63 kA. En realidad, la corriente de corto circuito puede constituir a 40-50 kA. Un problema con el disyuntor es el tiempo de interrupción prolongado del mismo. El dimensionamiento del tiempo de interrupción (norma IEC) para interrupciones llevadas a cabo por completo es de 150 milisegundos (ms) . Se asocia con dificultades para reducir este tiempo de reducción a menos de 50-130 ms en base en el caso real. La consecuencia del mismo es que existe una falla en el objeto protegido, y fluirá una corriente muy elevada a través del mismo durante todo el tiempo necesario para accionar al disyuntor para que realice la interrupción. Durante es tiempo, la falla completa de corriente de la red de energía externa involucra una carga considerable sobre el objeto protegido. Con el fin de evitar daño e interrupción completa con respecto al objeto protegido, de acuerdo con la técnica anterior, se debe construir un objeto de manera que maneje, sin daño apreciable, la corriente de corto circuito/corriente de falla a la que se somete durante el tiempo de interrupción del disyuntor. Se resalta que una corriente de corto circuito (corriente de fallo) en el objeto protegido puede estar constituida de su propia contribución de objeto a la corriente de falla y la adición de corriente que surja de la red/equipo. La contribución propia de objeto a la corriente de falla no es afectada por el funcionamiento del disyuntor, pero la contribución a la corriente de falla desde la red/equipo depende de la operación del disyuntor. El requerimiento para construir el objeto protegido de manera que pueda resistir una corriente de corto circuito/corriente de falla elevada durante un período de tiempo considerable representa desventajas sustanciales en forma de un diseño más costoso y un funcionamiento reducido.

Los transformadores y reactores actuales se basan, con respecto a la protección, en su propia capacidad limitadora de corriente, transitoria e inherente, como una consecuencia de la alta conductancia, además de la función del disyuntor convencional descrito antes . Aunque la presente invención es aplicable sobre tales transformadores y reactores convencionales, es aplicable con ventaja especial sobre transformadores o rectores inventivos nuevos, los cuales se discutirán con mayor detalle en lo siguiente y los cuales, por su propio diseño, presentan inductancia/impedancia menor en comparación con los transformadores y reactores convencionales y los cuales por lo tanto no pueden constituir, en un grado igual de elevado, una unidad limitadora de corriente inductivamente que involucra una protección propia contra sobrecorrientes así como una protección para uni-dades eléctricas . localizadas antes y después, respectivamente, del transformador/reactor. En tales transformadores los reactores no convencionales por supuesto es particularmente importante que el dispositivo de protección opere rápidamente para delimitar el efecto dañino de. la falla. Con el fin de simplificar la comprensión, se explicará en lo siguiente un transformador de energía convencional. Lo que se establece es en toda su esencia también aplicable con respecto a los reactores. Los reactores se pueden diseñar como reactores de fase única o trifásicos. Respecto al aislamiento y refrigeración, en principio presentan las mismas modalidades que los transformadores. Por lo tanto, están disponibles reactores aislados por aire y aislados en aceite, autorrefrigerdos, refrigerados por aceite a presión, etc. Aunque los reactores tienen un bobinado (por fase) y se pueden diseñar o con sin un núcleo de hierro, la siguiente descripción es pertinente en gran medida también para los reactores . Un transformador convencional de energía comprende un núcleo transformador, en lo siguiente denominado como núcleo, con frecuencia de hojas orientadas y laminadas, habitualmemnte de hierro con silicona. El núcleo comprende muchas extremidades de núcleo, conectadas por yugos las cuales juntas forman una o más ventanas de núcleo. Estos transformadores con tal núcleo con frecuencia se denomina como transformadores de núcleo. Alrededor de las extremidades de núcleo existen numerosos bobinados los cuales normalmente se denominan como bobinados primario, secundario y de control. En lo que respecta a los transformadores de energía, estos bobinados son prácticamente siempre colocados concéntricamente y distribuidos a lo largo de la longitud de las extremidades de núcleo. El transformador de núcleo normalmente tiene bobinados circulares así como una sección de extremidad de núcleo ahusada con el fin de llenar las bobinas tan cercanamente como sea posible. Algunas veces también se presentan otros tipos de diseños de núcleo, por ejemplo aquellos los cuales se incluye en los transformadores denominados de tipo de cubierta. Estos tienen como regla bobinas rectangulares y una sección de extremidad rectangular. Los transformadores convencionales de energía, en la parte inferior del intervalo de energía en cuestión, específicamente desde 1 VA hasta 1000 MVA de intervalo, algunas veces designados como enfriados por aire para llevar a cabo las pérdidas inherentes inevitables. Para protección contra el contacto, y posiblemente para reducir el campo magnético externo del transformador, con frecuencia se proporciona un recubrimiento exterior proporcionado con aberturas de ventilación. Sin embargo, la mayor parte de los transformadores convencionales de energía son enfriados por aire . Una de las razones por lo tanto es que el aceite tiene la función adicional, muy importante, como medio aislante. Un transformador convencional de energía enfriado por aceite y aislado por aceite por lo tanto debe estar rodeado por un tanque externo el cual, como será claro a partir de la descripción siguiente, se establecen demandas muy elevadas. Los transformadores convencionales de energía aislados con aceite también se fabrican con refrigerante de agua del aceite . La siguiente parte de la descripción se referirá en su mayor parte a transformadores convencionales de energía llenos de aceite .

Los bobinados mencionados en lo anterior se forman de una o más bobinas conectadas en serie acumuladas de gran cantidad de giros conectados en serie. Además, se proporciona a las bobinas con un dispositivo especial para permitir la conmutación entre las terminales de las bobinas. Tal dispositivo se puede diseñar para permutación con la ayuda de juntas de tornillo o con mayor frecuencia con la ayuda de un conmutador especial el cual es operable en la vecindad del tanque. En el caso en el que la conmutación tenga lugar para un transformador bajo voltaje, el conmutador de permutación se denomina como un cambiador de tapa en carga, mientras que de otra manera se " denomina como un cambiador de tapa desenergizado. Respecto a los transformadores de energía enfriados por aceite y aislados con aceite en el intervalo de energía superior, el elemento de interrupción de los cambiadores de tapa en carga se colocan en recipientes llenados de aceite especiales con conexión directa al tanque transformador. Los elementos de interrupción se hacen funcionar de manera puramente mecánica por medio de un eje giratorio impulsado por motor y se colocan de manera que se obtiene un movimiento rápido durante la conmutación cuando se abre el contacto y un movimiento más lento cuando se va a cerrar el contacto. Sin embargo, el cambiador de tapa en carga como tal se colocan en el tanque de transformador actual. Durante la operación, se produce un arqueo y formación de chispa. Esto lleva a degradación del aceite en los recipientes. Con el fin de obtener menos arcos y por lo tanto también menos formación de sarro y menos desgaste en los contactos, los cambiadores de tapa en carga normalmente se conectan al lado de alto voltaje del transformador. Esto es debido al hecho de que las corrientes las cuales necesitan ser interrumpidas y conectadas, respectivamente, son más pequeñas en el lado de alto voltaje que si los cambiadores de tapa en carga se fueran a conectar al lado de bajo voltaje. Las estadísticas de falla de los transformadores de energía llenados con aceite convencionales muestran que con frecuencia son los cambiadores de tapa en carga los cuales dan lugar a fallas. En el intervalo de energía inferior de transformadores de energía enfriados por aceite y aislados con aceite, tanto los cambiadores de tapa en carga como su elemento de interrupción se colocan dentro del tanque. Esto significa que los problemas mencionados antes con la degradación del aceite, debido a los arcos durante la operación, etc., se llevan a cabo en la totalidad del sistema de aceite. Una diferencia considerable entre un transformador de energía convencional y tal transformador de energía no convencional diseñado con la invención se refiere a las condiciones con respecto al aislamiento. Por esta razón se describirá con mayor detalle con referencia a la figura 1 el motivo por el cual el sistema de aislamiento se construye como se establece en transformadores de energía convencionales.

Desde el punto de vista de voltaje aplicado o inducido, se puede decir ampliamente que un voltaje el cual es estacionario a través de un bobinado se distribuye por igual en cada vuelta del bobinado. Esto es, el voltaje de vuelta es igual en todas las vueltas. Desde el punto de vista de potencial eléctrico, sin embargo, la situación es completamente diferente. Un extremo de un bobinado, suponiendo un extremo inferior de un bobinado 51 de acuerdo con la figura 12, normalmente se conecta a tierra. Sin embargo, esto significa que el potencial eléctrico de cada vuelta se incrementa linealmente desde prácticamente cero en la vuelta la cual es más cercana al potencial de tierra, hasta un potencial en las vueltas el cual se encuentra en el otro extremo del bobinado, el cual corresponde al voltaje aplicado. En la figura 12, la cual además de un bobinado 51 comprende un núcleo 52, se muestra una vista simplificada y fundamental de las líneas 53 equipotenciales con respecto a la distribución de campo eléctrico para un bobinado convencional para una cubierta en donde la parte inferior del bobinado se supone que está a potencial de tierra. Esta distribución de potencial determina la composición del sistema de aislamiento, puesto que es necesario tener aislamiento suficiente tanto entre vueltas adyacentes de los bobinados como entre cada vuelta y la tierra. Por lo tanto, la figura muestra que la parte superior del bobinado se somete a las cargas de aislamiento más elevadas. El diseño y localización de un bobinado en relación al núcleo de esta manera está determinado sustancialmente por la distribución de campo eléctrico en la ventana de núcleo. Las vueltas en una bobina individual normalmente se unen en una unidad coherente geométrica, delimitada físicamente de otras bobinas. La distancia entre las bobinas también se determina por la tensión dieléctrica la cual se puede permitir que se produzca entre las bobinas. Por lo tanto, esto significa que también se requiere cierta distancia de aislamiento entre las bobinas. De acuerdo con lo anterior, también se requiere distancias de aislamiento suficientes a los otros objetos eléctricamente conductores los cuales están dentro del campo eléctrico desde el potencial eléctrico que se produce localmente en las bobinas. Por lo tanto, es claro de la descripción anterior que para las bobinas individuales, la diferencia de voltaje internamente entre elementos conductores físicamente adyacentes es relativamente baja mientras que la diferencia de voltaje externamente en relación a otros objetos metálicos, incluyendo otras bobinas, puede ser relativamente alta. La diferencia de voltaje está determinada por el voltaje inducido por inducción magnética así como por los voltajes distribuidos capacitivamente los cuales pueden surgir de un sistema eléctrico externo conectado sobre los conectadores externos del transfomador. Los tipos de voltaje los cuales pueden entrar externamente comprenden, además del voltaje de operación, sobrevoltajes por rayos y sobrevoltajes por conmutación. En las líneas de corriente de las bobinas, surgen pérdidas adicionales como resultado del campo de fuga magnética alrededor del conductor. Para mantener estas pérdidas tan bajas como sea posible, especialmente para transformadores de energía en el intervalo de potencia superior, los conductores normalmente se dividen en varios elementos conductores, con frecuencia denominados como hebras, los cuales son conectados en paralelo durante el funcionamiento. Estas hebras deben ser traspuestas de acuerdo a un patrón tal de manera que el voltaje inducido en cada hebra se vuelva tan idéntico como sea posible de manera que la diferencia en el voltaje inducido entre cada par de hebras se vuelva tan pequeño como sea posible para la circulación internamente de componentes de corriente y para que se mantenga bajo a un nivel razonable desde el punto de vista de pérdidas. Cuando los transformadores de diseño de acuerdo con la técnica anterior, el objetivo general es tener una gran cantidad de material conductor como sea posible dentro de un área dada limitada por lo que se denomina ventana del transformador, descrita generalmente como aquella que tiene un factor de llenado tan elevado como sea posible. El espacio disponible comprenderá, además del material conductor, también el material aislante asociado con las bobinas, parcialmente de manera interna entre las bobinas y parcialmente a otros componentes metálicos que incluyen al núcleo magnético. El sistema de aislamiento, parcialmente dentro de una bobina/bobinado y parcialmente entre bobinas/bobinados y otras partes metálicas, normalmente se diseña como un aislamiento sólido basado en celulosa o barniz más cercano al elemento conductor individual, y fuera de este como un aislamiento sólido de celulosa y líquido, y posiblemente también gaseoso. Los bobinados con aislamiento y posiblemente parte de refuerzo, de esta manera representan volúmenes grandes los cuales serán sometidos a fuerzas elevadas de campo eléctrico las cuales surgen en y alrededor de las partes electromagnéticas activas del transformador. Para ser capaces de predeterminar las tensiones dieléctricas las cuales surgen y alcancen un buen dimensionamiento con un riesgo mínimo de falla de aislamiento, se requiere un buen conocimiento de las propiedades de materiales aislantes. También es importante obtener tal ambiente circundante de manera que no cambie o reduzca las propiedades aislantes. El sistema de aislamiento predominante actualmente para transformadores de energía convencionales de alto voltaje comprende un material de celulosa como el aislamiento sólido y un aceite transformador como el aislamiento líquido. El aceite del transformador se basa en lo que se denomina aceite mineral. El aceite de transformador tiene una función doble, puesto que, además de la función aislante, contribuye activamente a el enfriamiento del núcleo, el bobinado, etc., por remoción de las pérdidas de calor del transformador. El enfriamiento por aceite requiere una bomba de aceite, un elemento de enfriamiento externo y acoplamiento de expansión, etc. La conexión eléctrica entre las conexiones externas del transformador y las bobinas/bobinados conectados inmediatamente denominan como un aislante que intenta en una conexión conductora a través del tanque el cual, en el caso de transformadores de energía llenados con aceite, rodea al transformador actual. El aislante también es un componente separado fijo al tanque, se diseña para resistir los requerimientos de aislamiento que se realizan, tanto en el exterior como en interior del tanque, mientras al mismo tiempo debe resistir las cargas de corriente que se presentan y las fuerzas de corriente que entran. Se debe resaltar que los mismos requerimientos para el sistema de aislamiento como se describe en lo anterior respecto a los bobinados también se aplican a las conexiones internas necesarias entre las bobinas, entre los aislantes y las bobinas, los diferentes tipos de conmutadores de permutación y los aislantes como tales. Todos los componentes metálicos dentro de un transformador convencional de energía normalmente están conectados a un potencial a tierra con excepción de los conductores que transportan corriente. De esta manera, se evita el riesgo de un incremento de potencial no deseado, y difícil de - 1.4 -controlar, como resultado de la distribución de capacidad de voltaje entre la corriente que lleva a un potencial elevado y a tierra. Tal incremento de potencial no deseado puede dar lugar a descargas parciales, denominadas corona. La corona se puede revelar durante las pruebas de aceptación normales, las cuales se realizan parcialmente, en comparación con los datos nominales, de voltaje aumentado y frecuencia. La corona puede dar lugar a daño durante la operación. Las bobinas individuales en un transformador deben tener un dimensionamiento mecánico tal de manera que puedan resistir cualquier tensión que se presente como consecuencia de corrientes que surjan y las fuerzas de corriente resultantes durante un proceso de corto circuito. Normalmente, las bobinas se diseñan de manera que las fuerzas que surgen son absorbidas dentro de cada bobina individual, lo cual a su vez puede significar que la bobina no puede ser dimensionada de manera óptima para su función normal durante la operación normal . Dentro de un voltaje estrecho y un intervalo de energía de los transformadores de energía llenados con aceite, los bobinados están diseñados en lo que se denomina bobinados de hoja. Esto significa que los conductores individuales mencionados en lo anterior son sustituidos por hojas delgadas. Los transformadores de energía enrollados en hojas se fabrican para voltajes de hasta 20-30 kV y potencias de hasta 20-30 MW.

El sistema de aislamiento de transformadores de energía convencionales dentro del intervalo de energía superior requiere, además de un diseño relativamente complicado, medidas de fabricación también especiales para utilizar las propiedades del sistema de aislamiento de la mejor manera. Para que se obtenga un buen aislamiento, el sistema de aislamiento debe tener un bajo contenido de humedad, la parte sólida del aislamiento debe estar bien impregnada con el aceite circundante y debe ser mínimo el riesgo de paquetes de "gas" restantes en la parte sólida. Para asegurar esto, se lleva a cabo un procedimiento especial de secado e impregnación sobre un núcleo completo con bobinados antes de que se bajen en el tanque. Después de este proceso de secado e impregnación, se baja el transformador dentro del tanque el cual después se sella. Antes de llenarlo de aceite, el tanque con el transformador sumergido debe ser vaciado de todo aire. Esto se realiza en relación con un tratamiento de vacío especial. Cuando sea llevado a cabo esto, tiene lugar el llenado con aceite . Para ser capaces de obtener la duración de servicio prometido, etc., de un transformador convencional llenado con aceite, se requiere el bombear hacia afuera a vacío casi absoluto en relación con el tratamiento de vacío. Por lo tanto, esto presupone que el tanque el cual rodea al transformador está diseñado para vacío completo, lo cual implica un consumo considerable de material y tiempo de manufactura. Si se producen descargas eléctricas en un transformador de energía llenado con aceite, o si se produce un incremento considerable local de la temperatura en cualquier parte del transformador, el aceite se desintegra y se disuelven conductos gaseosos en el aceite. Por lo tanto, los transformadores normalmente se transforman con dispositivos de monitoreo para detectar el gas disuelto en el aceite. Por razones de peso, los transformadores de energía grandes se transportan sin aceite. En la instalación in situ del transformador por un cliente requiere, a su vez, un tratamiento renovado de vacío. Además, este es un proceso el cual se debe repetir cada vez que se abre el tanque para alguna acción o inspección. Es evidente que estos procesos consumen mucho tiempo y requieren costos y constituyen una parte considerable del total para fabricación y reparación mientras que al mismo tiempo requieren acceso a recursos costosos . El material aislante en un transformador convencional de energía constituye una gran parte del volumen total del transformador. Para un transformador de energía convencional el intervalo de energía superior, las cantidades de aceite en el orden de magnitud de varias decenas de metros cúbicos de aceite transformador no son raras. El aceite el cual muestra cierta similitud con el petróleo diesel es un fluido delgado y muestra un punto de inflamación relativamente bajo. Por lo tanto, es evidente que el aceite con la celulosa constituyen un riesgo de encendido no despreciable en el caso de calentamiento no intencional, por ejemplo en una descarga disruptiva interna, y un derrame resultante de aceite. También es obvio que, especialmente en transformadores de energía llenados con aceite convencionales, existe un problema de transporte muy grande. Un transformador de energía llenado de aceite convencional en el intervalo de energía superior puede tener un volumen de aceite total de 40-50 metros cúbicos y puede tener un peso de hasta 30-40 toneladas. Para transformadores convencionales" de energía en el intervalo de energía superior, el transporte con frecuencia se produce con un tanque sin el aceite. Sucede que el diseño externo del transformador se debe adaptar al perfil de transporte actual, esto es para el paso por los puentes, túneles, etc. Lo que sigue es un resumen breve de lo que se puede describir como áreas de limitación y de problemas de acuerdo con la técnica anterior con respecto a transformadores de energía llenados con aceite: Un transformador de energía convencional llenado con aceite : comprende un tanque exterior el cual debe alojar un transformador que comprende un núcleo de transformador con bobinas, aceite para aislamiento y enfriamiento, dispositivos de refuerzo mecánicos de diversas clases, etc. Se establecen demandas mecánicas muy grandes sobre el tanque, puesto que, sin aceite pero con un transformador, será capaz de ser tratado al vacío para llenar prácticamente el vacío. La necesidad por un tanque externo requiere un proceso de fabricación y pruebas muy extenso. Además, el tanque significa que las medidas externas del transformador se vuelven mucho mayores que lo que se denomina un transformador "seco" de la misma potencia. Las medidas externas más grandes también implican normalmente problemas considerables de transporte. - normalmente comprende lo que se denomina enfriamiento de aceite a presión. Este método de enfriamiento requiere acceso a una bomba de aceite, un elemento de enfriamiento externo, un recipiente de expansión y un acoplamiento de expansión, etc. - comprende una conexión eléctrica entre las conexiones externas del transformador y las bobinas/bobinados conectados inmediatamente en forma de un aislante fijo al tanque. El aislante se diseña para resistir cualquier requerimiento de aislamiento realizado, tanto respecto al exterior como al interior del tanque. comprende bobinas/bobinados cuyos conductores están divididos en varios elementos conductores, hebras, las cuales deben ser transportadas de manera tal que el voltaje inducido en cada hebra se vuelva tan idéntico como sea posible y de manera que la diferencia en el voltaje inducido entre cada par de hebras se vuelva tan posible como sea posible. comprende un sistema de aislamiento, parcialmente dentro de una bobina/bobinado y parcialmente entre bobinas/bobinados y otras partes metálicas, sistema el cual está diseñado como un aislamiento de celulosa sólida o basado en barniz más cercano al elemento conductor individual y, fuera de esto, la celulosa sólida y líquida, posiblemente también gaseosa, como aislamiento. Además, es extremadamente importante que el sistema de aislamiento muestre un contenido de humedad muy bajo. comprende como una parte integrada en un cambiador de tapa en carga rodeado por aceite y normalmente conectado al bobinado de alto voltaje del transformador para control de voltaje . - involucra un riesgo de incendio no despreciable con respecto a las descargas parciales internas, lo que se denomina corona, formación de chispas en los cambiadores de tapa en carga y otras condiciones de falla. comprende normalmente un dispositivo de monitoreo para monitorear el gas disuelto en el aceite, el cual se presenta en caso de descargas eléctricas en el mismo y en caso de incrementos locales de la temperatura. puede resultar, en el caso de daño o accidente, en fugas de aceite que llevan a un daño ambiental extenso.

OBJETIVO DE LA INVENCIÓN El objetivo principal de la presente invención es establecer maneras de diseñar el dispositivo y el método de manera que se obtenga una mejor protección para el objeto y, en consecuencia, una carga reducida en el mismo, un hecho el cual significa que el objeto en si mismo no debe ser diseñado para resistir un máximo de corrientes de corto circuito/corrientes de falla durante períodos de tiempo relativamente prolongados. Un objetivo secundario con la invención es diseñar el dispositivo de protección y método de manera que se obtenga una protección adecuada para objetos eléctricos en forma de transformadores y reactores, el diseño del cual se base en principios de diseño no convencionales, los cuales pueden significar que el diseño no tenga la misma resistencia a sobrecorrientes relacionadas con fallas, internas así como externas, en comparación con los transformadores y reactores convencionales actuales. Sin embargo, la invención por supuesto también se pretende que sea aplicable en relación con transformadores y reactores convencionales.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la invención, el objetivo indicado antes se obtiene en la medida en que una línea entre el objeto y el dispositivo de conmutación se conecta a un montaje reductor de sobrecorriente, el cual es accionable para reducción de sobrecorriente con la ayuda de un montaje detector de condiciones de sobrecorriente dentro de un período de tiempo sustancialmente menor que el tiempo de interrupción del dispositivo conmutador, y entre la conexión del montaje reductor de sobrecorriente a la línea y el objeto, se proporciona un limitador de corriente. Por lo tanto, la invención se basa en el principio no para basarse en propósitos únicamente de frenado ante un dispositivo de conmutación el cual finalmente establece separación galvánica, sino en vez de esto la utilización de un montaje reductor de sobrecorriente que funcione rápidamente el cual, sin llevar a caho ninguna interrupción real de la sobrecorriente, no obstante reduzca la misma en una medida tal que el objeto bajo protección este sometido a tensione sustancialmente reducidas y, en consecuencia, una cantidad menor de daño. El medio de sobrecorriente reducida/corriente de falla, en consecuencia, cuando el dispositivo conmutador establece separación galvánica, la inyección de energía total dentro del objeto protegido habrá sido mucho menor que en ausencia del montaje reductor de sobrecorriente. Además, habrá una reducción adicional de la corriente de falla que fluye hacia (o desde) el objeto por medio del limitador de corriente. Además, el limitador de corriente es de naturaleza tal que opera rápidamente para reducción de corriente en una medida tal que se reducen notablemente las tensiones impuestas al objeto sin que el limitador de corriente tenga que llevar a cabo ninguna interrupción tal de la sobrecorriente/corriente de falla. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, el montaje reductor de sobrecorriente se diseña para que comprenderá un desviador de sobrecorriente para desviación de sobrecorriente a tierra o a otra unidad que tenga un menor potencial que la red/equipo. El limitador de corriente de acuerdo con la invención se basa adecuadamente en limitación de corriente por medio de una inductancia y/o resistencia constante o 'variable u otra impedancia. Como se define de manera más clara en las reivindicaciones, la invención es aplicable a transformadores y reactores construidos por medio de técnica no convencional, específicamente tecnología de cable. Bajo ciertas condiciones esto se puede volver sensible a fallas eléctricas. Tal diseño puede ser suministrado, por ejemplo, con una impedancia menor que la que se considera convencional actualmente dentro del campo de la energía. Esto significa que el diseño no tiene la misma resistencia contra sobrecorrientes relacionadas con fallas, internas así como externas, en comparación con aparatos convencionales actuales. Si el aparato, además, ha sido diseñado para comenzar a operar con un voltaje eléctrico superior al de un aparato convencional actual, la tensión sobre el sistema de aislamiento eléctrico en el aparato, causado por el campo eléctrico superior resultante se vuelve, por supuesto, mayor. Esto significa, que el aparato puede ser más eficiente, más económico, mecánicamente más ligero, más confiable, menos costoso para producir y generalmente más económico que un aparato convencional y puede cambiar sin la conexión habitual a otro aparato electromagnético, tal aparato requiere una protección eléctrica adecuada para eliminar, o por lo menos reducir las consecuencias de una falla de aislamiento en el aparato en cuestión. Una combinación del dispositivo de protección de acuerdo con la invención y un aparato diseñado de esta manera, preferiblemente un transformador o reactor, significa una optimización de la planta en su totalidad. El transformador no convencional diseñado en la presente es un transformador de energía con una energía nominal desde algunos cientos de kVA hasta más de 1000 kVA con un voltaje nominal de 3-4 kV hasta voltajes de transmisión muy altos, tales como 400 kV a 800 kV o superiores, y los cuales no implican las desventajas, problemas y limitaciones las cuales están asociados con los transformadores de energía llenados con aceite de la técnica anterior, de acuerdo con lo que se presentó anteriormente . La invención se basa en la consideración de que al diseñar por lo menos un bobinado en un transformador/reactor de manera que comprende un aislamiento sólido rodeado por una capa semiconductora exterior y una interior igualadora de potencial, dentro de la cual la capa interior de por lo menos un conductor se coloca, se proporciona una posibilidad de mantener el campo eléctrico en la totalidad de la planta dentro del conductor. De acuerdo con la invención, el conductor eléctrico se coloca adecuadamente de manera que tiene tal contacto conductor con la capa semiconductora interior de manera que no pueden surgir diferencias de potencial dañinas en la capa de límite entre la parte más interior del aislamiento sólido y la capa semiconductora localizada hacia adentro del mismo. Tal transformador de energía muestra grandes ventajas en relación a un transformador convencional llenado con aceite. Como se mencionó a modo de introducción, la invención también proporciona que se aplique el concepto en reactores tanto con como sin un núcleo de material magnético. La diferencia esencial entre transformadores/reactores de energía llenados con aceite convencionales y el transformador/reactor de energía de acuerdo con la invención es que el bobinado/bobinados por lo tanto comprenden un aislamiento sólido rodeado por capaz externas e internas de potencial así como por lo menos un conductor eléctrico colocado hacia adentro de la capa potencial interior, las capas de potencial se fabrican de un material semiconductor. La definición de lo que se comprende por el concepto del semiconductor se describirá en lo siguiente. De acuerdo con una modalidad preferida, el bobinado/bobinados se diseñan en forma de un cable flexible . A los niveles de alto voltaje los cuales se requieren en un transformador/reactor de energía de acuerdo con la invención, el cual esta conectado a redes de alto voltaje con voltajes de operación muy altos, las cargas eléctricas y térmicas las cuales pueden surgir impondrán demandas extremas sobre el material aislante. Se sabe que lo que se denominan descargas parciales, pd, constituyen generalmente un problema grave para el material aislante en instalaciones de alto voltaje. Si surgen cavidades, poros o similares en la capa aislante, pueden surgir descargas corona internas a voltajes eléctricos elevados, por lo que el material aislante se degrada gradualmente, lo cual finalmente puede llevar a una falla de aislamiento eléctrico a través del aislamiento. Se tiene en cuenta que esto puede llevar a una falla de aislamiento grave, por ejemplo, de un transformador de energía. La invención se basa, por ejemplo, en el concepto de que es de extrema importancia que las capas de material semiconductor muestren propiedades térmicas similares y que las capas estén conectas firmemente al aislamiento sólido. Las propiedades térmicas en vista de lo presente se relacionan con el coeficiente de expansión térmica. Las capas semiconductoras interior y exterior y el aislamiento intermedio, en consecuencia, deben estar bien integrados, es decir, en buen contacto entre si sobre sustancialmente la totalidad de la capa límite, independientemente de los cambios de temperatura que se presenten a cargas diferentes. Por lo tanto, el aislamiento incluye las capas semiconductoras circundantes las cuales constituirán, a, los gradientes de temperatura, una parte monolítica y no surgirán defectos causados por expansión de temperatura diferente en el aislamiento y las capas circundantes. La carga eléctrica sobre el material se reduce como consecuencia del hecho de que las capas semiconductoras alrededor del aislamiento constituirán superficies equipotenciales y que el campo eléctrico en el aislamiento por lo tanto se distribuye uniformemente sobre el aislamiento. De acuerdo con la invención, se debe asegurar que no se interrumpe el aislamiento por el fenómeno descrito antes. Esto se puede llevar a cabo al utilizar un sistema de aislamiento de capas semiconductoras y un aislamiento intermedio en capas producido de manera tal que sea mínimo el riesgo de cavidades y poros, por ejemplo capas extruidas de un material plástico adecuado tal como XLPE (polietileno reticulado) y caucho EP (EP = etileno-propileno) . El material aislante por lo menos es un material de baja pérdida con una resistencia elevada a la falla de aislamiento. Se conoce que los cables de transmisión para alto voltaje se diseñan con conductores que tienen un aislamiento extruido con una capa semiconductora interior y exterior. En la transmisión de energía eléctrica, desde hace mucho tiempo se ha intentado evitar los defectos en el aislamiento. Sin embargo, en los cables de transmisión de alto voltaje el potencial eléctrico a lo largo de la longitud del cable no cambia, pero el potencial, en principio, se encuentra al mismo nivel, lo que significa una tensión eléctrica elevada sobre el material aislante. El cable de transmisión se proporciona con una capa semiconductora interior y una exterior para igualación de potencial. Por lo tanto, el bobinado de acuerdo con la invención se proporciona con un aislamiento sólido y capas igualadoras de potencial circundantes, por lo que el transformador/reactor se puede obtener, en el cual se retenga el campo eléctrico dentro del bobinado. También se pueden obtener mejoras adicionales al construir el conductor para partes aisladas más pequeñas, denominadas hebras. Al realizar estas hebras pequeñas circulares, el campo magnético a través de las hebras mostrará una geometría constante en relación al campo y se minimiza la presentación de corrientes parásitas. De acuerdo con la invención, el bobinado/bobinados de esta manera se fabrican en forma de un cable que comprende por lo menos un conductor que comprende numerosas hebras y una capa semiconductora alrededor de las hebras. Fuera de esta capa semiconductora interior está el aislamiento principal del cable en forma de un aislamiento extruido sólido, y alrededor de este aislamiento existe una capa semiconductora exterior. En ciertas conexiones el cable puede tener capas exterior e interior adicionales. Por ejemplo, se pueden colocar capas adicionales igualadoras de potencial, semiconductoras en el aislamiento sólido entre estas dos capas las cuales en esta especificación se denominan "interior" y "exterior". En tal caso, esta capa adicional se encontrará en un potencial medio. De acuerdo con la invención, la capa semiconductora exterior mostrará propiedades eléctricas tales que se asegure una igualación de potencial a lo largo del conductor. Sin embargo, la capa semiconductora puede no mostrar tales propiedades de conductividad que inducirán una corriente en la capa, la corriente provoca una carga térmica no deseada. Sin embargo, las propiedades conductoras de la capa deben ser suficientes para asegurar que la capa exterior sea capaz de formar una superficie equipotencial. La capa semiconductora interior debe presentar una conductividad eléctrica suficiente para ser capaz de operar igualando el potencial y, en consecuencia, igualación con respecto al campo eléctrico fuera de la capa interior. A este respecto, es importante que la capa tenga propiedades tales que iguale irregularidades en la superficie del conductor y de esta manera la capa sea capaz de formar una superficie equipotencial con un acabado de superficie elevado en la capa límite respecto al aislamiento rígido. La capa interior se puede formar con un espesor variable pero con el fin de asegurar una superficie uniforme con respecto al conductor y el aislamiento sólido, el espesor de la capa puede estar entre 0.5 y 1 mm. Sin embargo, la capa interior puede no mostrar tal capacidad de elevada conducción eléctrica de manera que la capa contribuya a inducción de voltajes. La resistividad para las capas interior y exterior se puede encontrar en el intervalo de 10"6 Ocm-100 kOcm, de manera adecuada 10"3-100 Ocm, preferiblemente 1-500 Ocm. Además, se prefiere que las capas interior y exterior muestren cada una una resistencia, la cual por metro de cable, este en el intervalo de 50 UO - 5 MO. Por lo tanto, tal cable XLPE o un cable con aislamiento de caucho EP o un cable correspondiente se utiliza de acuerdo con la invención en una modalidad modificada y en un campo completamente nuevo de uso como bobinado en un circuito magnético. Un bobinado que comprende tal cable implicará condiciones muy diferentes desde el punto de vista de aislamiento a aquellas las cuales se aplican a bobinados de transformadores/reactor convencionales debido a la distribución de campo eléctrico. Para utilizar las ventajas proporcionadas por el uso del cable mencionado, existen otras modalidades posibles respecto a la conexión a tierra de un transformador/reactor de acuerdo con la invención de manera el cual sea aplicable para transformadores de energía llenados con aceite convencionales.

Estos métodos con el objetivo de una solicitud separada para patente . Es esencial y necesario para un bobinado en un transformador/reactor de energía de acuerdo con la invención, que por lo menos una de las hebras del conductor no este aislada y colocada de manera que se obtenga buen contacto eléctrico con la capa semiconductora interior. Por lo tanto, la capa interior siempre se encontrará en potencial del conductor. En lo que respecta al resto de las hebras, la totalidad de ellas o algunas de ellas pueden estar aisladas, por ejemplo al ser barnizadas. La fabricación de bobinados de transformador o de reactor de un cable de acuerdo con lo anterior implica diferencias drásticas respecto a la distribución de campo eléctrico entre los transformadores/reactores de energía convencionales y el transformador/reactor de energía de acuerdo con la invención. La ventaja decisiva con un bobinado formado de cable de acuerdo con la invención es que el campo eléctrico se encierra en el bobinado y que por lo tanto, no existe campo eléctrico fuera de la capa semiconductora exterior. El campo eléctrico que se obtiene por el conductor portador de corriente se encuentra esencialmente solo en el aislamiento principal sólido. Tanto desde el punto de vista del diseño como desde el punto de vista de fabricación esto significa ventajas considerables; Los bobinados del transformador se pueden formar sin tener que considerar ninguna distribución de campo eléctrico y se omite la transposición de hebras, mencionada bajo la técnica antecedente. - Se puede formar un diseño de núcleo del transformador sin tener que considerar ninguna distribución de campo eléctrico. No se necesita aceite para aislamiento eléctrico del bobinado, esto es, el medio que rodee el bobinado puede ser aire. No se requieren conexiones especiales para la conexión eléctrica entre las conexiones exteriores del transformador y las bobinas/bobinados conectados inmediatamente puesto que la conexión eléctrico, contrario a las plantas convencionales, se integran con el bobinado. La manufactura y tecnología de pruebas la cual es necesaria para un transformador de energía de acuerdo con la invención es considerablemente más sencilla que para un transformador/reactor de energía convencional puesto que los tratamientos de impregnación, secado y vacío descritos bajo la descripción de la técnica antecedente ya no son necesarios. Las ventajas y características adicionales de la invención, en particular, con respecto al método de acuerdo con la invención, se presentan a partir de la descripción siguiente y las reivindicaciones.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS Con referencia a los dibujos anexos, sigue a continuación una descripción más específica de un ejemplo de modalidad de la invención. En los dibujos: La figura 1 es una vista completamente diagramática que ilustra los aspectos básicos detrás de la solución de acuerdo con la invención, las figuras 2a-2d son diagramas que ilustran de una manera diagramática y de una manera comparativa los desarrollos de corriente de falla y el desarrollo de energía con o sin el dispositivo de protección de acuerdo con la invención,- la figura 3 es una vista diagramática que ilustra un diseño concebible de un dispositivo de acuerdo con la invención; las figuras 4-9 son vistas que corresponden parcialmente la figura 3 de una modalidad alternativa diferente de la invención con respecto al limitador de corriente indicado con el número 6 ; la figura 10 es una vista diagramática que ilustra un posible diseño del montaje reductor de sobrecorriente; la figura 11 es una vista diagramática que ilustra el dispositivo de acuerdo con la invención aplicado en relación con una planta de energía que comprende un generador, un transformador y una red de energía acoplada al mismo; la figura 12 muestra la distribución de ampo eléctrico alrededor de un bobinado de un transformador/reactor de energía convencional ; la figura 13 muestra un ejemplo de un cable utilizado en los bobinados de los transformadores/reactores de energía de acuerdo con la invención, y la figura 14 ilustra una modalidad de un transformador de energía de acuerdo con la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS En la figura 1 se muestra una planta de energía eléctrica que comprende un objeto 1 protegido. Como se describe en lo siguiente, este objeto puede consistir, por ejemplo, de un transformador o reactor. Este objeto se conecta, vía una línea 2, a una red 3 de distribución externa. En vez de tal red, la unidad indicada con el número 3 se puede formar por algún otro equipo contenido en la planta de energía. La planta de energía involucrada se concibe para ser de naturaleza tal que es el objeto uno mismo el cual se pretende principalmente que se proteja contra las corrientes de falla desde la red/equipo 3 cuando ocurra una falla en el objeto 1 que de lugar a una corriente de falla desde la red/equipo 3 hacia el objeto 1 de manera que la corriente de falla fluirá a través del objeto. Tal falla puede consistir de un corto circuito que se halla formado en el objeto 1. Un corto circuito es una trayectoria de conducción, la cual no está diseñada, entre dos o más puntos. El corto circuito puede consistir, por ejemplo, de un arco. Este corto circuito y el flujo violento de corriente que resulta puede involucrar daño considerable e incluso una falla de aislamiento total del objeto 1. Ya se ha resaltado anteriormente que con por lo menos dos tipos de objetos 1 eléctricos protegidos, las corrientes de corto circuito/corrientes de falla dañinas par el objeto en cuestión pueden fluir desde el objeto protegido hacia la red/equipo 3. Dentro del alcance de la invención, se pretende que se utilice para propósitos de protección no solo para protección del objeto de corrientes de falla que emanen externamente y que fluyan hacia el objeto, sino también de corrientes de falla internas en el objeto que fluyan en la dirección opuesta. Esto se discutirá con mayor detalle en lo siguiente. En lo siguiente, la designación 3, par simplificar la descripción, siempre se mencionará consistente de una red de energía externa. Sin embargo, debe recordarse que parte del equipo puede estar involucrado en vez de tal red, en la medida en que tal equipo provoque un flujo violento de corriente a través del objeto 1 cuando exista una falla. Se coloca un disyuntor 4 convencional en la línea 2 entre el objeto 1 y la red 3. Este disyuntor comprende por lo menos un sensor propio para detectar circunstancias indicativas del hecho de que existe un flujo de sobrecorriente en la línea 2. Tales circunstancias pueden ser corrientes/voltajes, pero también otras que indiquen que se presenta una falla. Por ejemplo, el sensor puede ser un sensor de arco o un sensor que registre un sonido de corto circuito, etc. Cuando el sensor indica que la sobrecorriente está por encima de cierto nivel, se activa el disyuntor 4 para interrupción de la conexión entre el objeto 1 y la red 3. Sin embargo, el disyuntor 4 debe interrumpir la corriente de corto circuito/corriente de falla total. Por lo tanto, el disyuntor se debe diseñar para satisfacer requerimientos establecidos de manera alta, lo cual en la práctica significa que operará a una velocidad relativamente lenta. En la figura 2a se ilustra un diagrama de corriente/tiempo que cuando se produce una falla, por ejemplo un corto circuito en el objeto 1, en un tiempo tfalla, la corriente de falla en la línea indicada como 2 en la figura 1 rápidamente asume la magnitud i^ Esta corriente de falla ix se interrumpe por medio de un disyuntor 4 en t , el cual es por lo menos 150 ms después de tfalla. La figura 2d ilustra el diagrama i2. t y, en consecuencia, la energía desarrollada en el objeto 1 protegido como consecuencia del corto circuito en el mismo. La inyección de energía en el objeto se produce como consecuencia de que la corriente de corto circuito, en consecuencia, está representada por el área total del rectángulo exterior en la figura 2d. A este respecto se resalta que la corriente de falla en las figuras 2a-c y las corrientes en la figura 2d representan la envoltura de un valor extremo. Únicamente se ha dibujado la polaridad en los diagramas con fines de sencillez. El disyuntor 4 es de diseño tal que establece separación galvánica por separación de contactos metálicos. En consecuencia, el disyuntor 4 comprende, como regla, equipo auxiliar necesario para extinción de arco . De acuerdo con la invención, la línea 2 entre el objeto 1 y el dispositivo 4 de conmutación se conecta a un montaje que reduce las sobrecorrientes hacia el aparato 1 e indicado generalmente con el número 5. El montaje es accionable para reducción de sobrecorriente con la ayuda de un montaje detector de condiciones de sobrecorriente dentro de un período de tiempo sustancialmente menor que el tiempo de interrupción del disyuntor 4. Este montaje 5, en consecuencia, está diseñado de manera que no necesita establecer ninguna separación galvánica. Por lo tanto, se generan condiciones para establecer muy rápidamente una reducción de corriente sin tener que llevar a cabo ninguna eliminación total del flujo de corriente desde la red 3 hacia el objeto 1 protegido. La figura 2d ilustra en contraste al caso de acuerdo con la figura 2a, que el montaje 5 reductor de sobrecorriente de acuerdo con la invención es activado ante la presentación de una corriente de corto circuito en el tiempo tfalla para reducción de sobrecorriente a nivel i2 en el tiempo t2. El intervalo de tiempo tfalla-t2 representa, en consecuencia, el tiempo de reacción del montaje 5 reductor de sobrecorriente. Mediante la tarea del montaje 5 no para interrumpir sino únicamente para reducir la corriente de falla, se puede provocar que el montaje reaccione de manea extremadamente rápida, lo cual se discutirá de manera más profunda en lo siguiente. Como un ejemplo, se puede mencionar que la reducción de corriente desde el nivel i hasta el nivel i2 se pretende que se lleve a cabo dentro de uno o algunos ms después de que se ha detectado condiciones inaceptables de sobrecorriente. Así, el objetivo es llevar a cabo la reducción de corriente en un tiempo más corto de 1 ms, y preferiblemente de manera más rápida de 1 microsegundo. Como aparece de la figura 1, el dispositivo comprende un limitador de corriente indicado generalmente con el número 6 y colocado en la línea 2 entre la conexión del montaje 5 a la línea 2 y el objeto 1. Este limitador de corriente está adaptado para funcionar para limitación de corriente principalmente en una dirección hacia el objeto 1, pero en ciertos casos de falla también en una dirección alejándose del objeto. El limitador 6 de corriente se puede colocar para ponerse en operación para limitación de corriente tan rápidamente o incluso más rápidamente que el montaje 5 reductor de sobrecorriente. De acuerdo con una alternativa adicional que involucra menos tensión sobre el limitador 6 de corriente, el limitador de corriente se puede diseñar para ser activado para limitación de corriente que la sobrecorriente de la red 3 hacia el objeto 1 haya sido reducida por medio del montaje 5 reductor de sobrecorriente pero por supuesto, el limitador 6 de corriente debe ser activado para limitación de corriente de manera sustancialmente más temprana en comparación con el tiempo en el cual se produce la interrupción por el disyuntor 4. De lo que se ha establecido es evidente que es adecuado que el limitador 6 de corriente se acople a la línea 2 de manera tal que sea reducida la corriente por medio del montaje reductor de sobrecorriente el cual, en un grado incluso más reducido fluirá a través del limitador 6 de corriente. La figura 2b ilustra la acción de un limitador 6 de corriente. En tal figura se ha elegido indicar que el limitador 6 de corriente entra en operación para limitación de corriente en el tiempo t3, el cual en el ejemplo puede significar que la duración de la corriente i2 reducida por medio del montaje 5 reductor de sobrecorriente ha sido limitado sustancialmente, específicamente a la extensión de tiempo t2-t3. Nuevamente se resalta que las representasiones en la figura 2 se deben considerar como únicamente diagramáticas . El tiempo t3 cuando se activa el limitador 6 de corriente, puede ser mucho más temprano e incluso más temprano que el tiempo para activación del montaje 5 reductor de sobrecorriente en el tiempo t2. Es evidente de la figura 2b que la corriente de falla después del tiempo t3 se reduce al nivel i3. Esta corriente i3 de falla restante finalmente se interrumpe por medio de un disyuntor 4 en un tiempo t2. Sin embargo, la corriente i3 de falla es comparativamente tan pequeña como consecuencia del dimensionamiento adecuado del limitador 6 de corriente que la corriente de falla en cuestión puede persistir por el objeto en cuestión y también por otras parte de la planta de energía. La consecuencia de la reducción y limitación respectivamente de la corriente de falla, la cual la inyección de energía desde la red 3 causada por la corriente de falla da lugar en el objeto 1 protegido, está representada por las superficies marcadas en la figura 2d con líneas oblicuas. Es evidente que se obtiene una reducción drástica de la inyección de energía. A este respecto, se resalta que, puesto que, de acuerdo con un modelo específico, la energía se incrementa con el cuadrado de la corriente, una reducción a la mitad de la corriente reduce la inducción de energía en un cuarto. En la figura 2c se ilustra que la corriente de falla tenderá a fluir a través del dispositivo 5. Aquella parte i3 de la corriente i± de falla total continuará fluyendo a través del limitador 6 de corriente después de que el tiempo t3 que también está marcado en la figura 2c. En la realidad, el dimensionamiento del montaje 5 y el limitador 6 de corriente se concibe que se lleva a cabo de manera que el montaje 5 reduzca la corriente de falla y el voltaje se restringa por medio del limitador 6 de corriente a niveles sustancialmente menores. Un tiempo de activación realista en lo que respecta al limitador 6 de corriente es de 1 ms, el dimensionamiento posiblemente se lleve a cabo para materializar tal limitador 6 de corriente para que delimite la corriente no hasta que después de que el montaje 5 haya reducido la corriente que fluye a través del limitador 6 en por lo menos un grado sustancial. Como se indica, este no es un requerimiento pero en caso opuesto también es posible. En la figura 3 se ilustra con mayor detalle la manera en que se puede llevar a cabo el dispositivo. Se resalta que la invención es aplicable en conexiones de corriente directa (también HVDC = corriente directa de alto voltaje) y conexiones de corriente alterna. En un montaje de fase múltiple con corriente alterna, la línea indicada con el número 2 se puede considerar que forma una de las fases en un sistema de corriente alterna de fases múltiples. Sin embargo, se debe hacer notar que el dispositivo de acuerdo con la invención se puede llevar a cabo de manera que todas las fases estén sometidas a la función protectora de acuerdo con la invención en caso de un error detectado, o que únicamente aquellas fases en donde se obtiene corriente de falla se sometan a limitación de corriente. A partir de la figura 3 se evidencia que el montaje reductor de corriente indicado generalmente con el número 5 comprende un desviador 7 de sobrecorriente para desviar sobrecorrientes a tierra 8 o a una unidad diferente de cualquier otra manera que tenga un potencial menor que la red 3. Por lo tanto, se puede considerar que el desviador de sobrecorriente como constituyente de un desviador de corriente el cual establece rápidamente un corto circuito a tierra o de alguna otra manera un potencial 8 bajo con el propósito de desviar por lo menos una parte sustancial de la corriente que fluye en la línea 2, de manera que la corriente no alcance el objeto 1 que se va a proteger. Si existe una falla grave en el objeto 1, por ejemplo un corto circuito, el cual sea de la misma magnitud que el corto circuito que el desviador 7 de sobrecorriente es capaz de establecer, se puede decir que hablando generalmente se obtiene una reducción de la mitad del flujo de corriente del objeto 1 desde la red 3 como una consecuencia del desviador 7 de sobrecorriente en caso de que la falla sea cercana a este último. En comparación con la figura 2b, en consecuencia, aparece que el nivel i2 de corriente ilustrado en el mismo y que está indicado constituye aproximadamente la mitad de ± se puede decir que representa el peor caso. Bajo condiciones normales, el propósito es que el desviador 7 de sobrecorriente sea capaz de. establecer un corto circuito que tenga mejor conductividad que uno correspondiente a la falla de corto circuito en el objeto 1 que se va a proteger de manera que en consecuencia una parte principal de la corriente de falla se desvie a tierra o de alguna otra manera a un potencial menor por medio del desviador 7 de sobrecorriente. Parece a partir de esto que, un caso de falla normal, la inyección de energía en el objeto 1 en caso de una falla se vuelve sustancialmente más pequeño que aquel el cual está indicado en la figura 2d como consecuencia de un menor nivel de corriente i2 asi como una extensión de tiempo más corta t2-t3. - 4.2 - El desviador 7 de sobrecorriente comprende un medio de conmutación acoplado entre la tierra 8 o el potencial inferior y la línea 2 entre el objeto 1 y la red 3. Este medio de conmutación comprende un miembro 9 de control y un miembro 10 de conmutador. Este miembro 10 conmutador se puede formar, por ejemplo, por al menos un componente semiconductor, por ejemplo un tiristor, el cual se abre en un estado normal, es decir, aislado en relación a tierra, pero por medio del miembro 9 de control se puede poner en un estado activo, conductor en un tiempo muy breve con el fin de establecer reducción de corriente por desviación a tierra. La figura 3 también ilustra que un montaje de detección de condiciones de sobrecorriente puede comprender por lo menos uno y preferiblemente varios sensores 11-13 adecuados para detectar tales situaciones de sobrecorriente que requieren activación de la función de protección. También es evidente de la figura 3 que estos sensores pueden incluir el sensor indicado con el número 13 que se localiza en el objeto 1 o en su vecindad. Además, el montaje detector comprende un sensor 11 adaptado para detectar condiciones de sobrecorriente en la línea 2 corriente arriba de la conexión del montaje 5 reductor de sobrecorriente y en la línea 2. Como también se explica en lo siguiente, es adecuado que el sensor 12 adicional se proporcione para detectar la corriente que fluye en la línea 2 hacia el objeto 1 que se va a proteger, es decir, la corriente la cual ha sido reducida por medio del montaje 5 reductor de sobrecorriente. Además, se resalta que el sensor 11, así como posiblemente el sensor 13, son capaces de detectar la corriente que fluye en la línea 2 en una dirección ale ándose del objeto 1, por ejemplo, en casos en donde la energía almacenada magnéticamente en el objeto 1 da lugar a una corriente dirigida alejándose del objeto 1. Se resalta que los sensores 11-13 no necesariamente deben constituirse por únicamente sensores que detecten corriente y/o voltaje. Dentro del alcance de la invención, los sensores deben ser de naturaleza tal que hablando generalmente pueden detectar cualquier condición indicativa de la presentación de una falla de la naturaleza que requiere inicio de una formación de protección. En casos en los que se produce una falla de modo que la corriente de falla fluirá en una dirección alejándose del objeto 1, el dispositivo se diseña de manera que la unidad 14 de control del mismo controlará que se cierre adicionalmente el interruptor 6, en caso de que se encuentre abierto y que, además, se activa el montaje 5 reductor de sobrecorriente de manera que la corriente de corto circuito se puede desviar por medio del mismo. Cuando, por ejemplo, el objeto 1 se concibe que consista de un transformador, la función ante la presentación de un corto circuito en el mismo debe ser tal que el corto circuito primero da lugar a un flujo violento de corriente dentro del transformador, la cual se detecta y da lugar a la activación del montaje 5 con el propósito de desviación de corriente. Cuando la corriente que fluye hacia el transformador 1 ha sido reducida en un grado requerido, se provoca que el limitador 6 de corriente reduzca la corriente pero, controlada por la unidad 14 de control, posiblemente no antes de que se produzca un tiempo de liberación para la energía, en los casos en los que se produzca, almacenada magnéticamente en el generador 1 para que fluya alejándose del generador 1 y sea desviada por medio del montaje 5. Además, el dispositivo comprende una unidad de control indicada generalmente con el número 14 que se conecta a los sensores 11-13, al montaje 5 reductor de sobrecorriente y al limitador 6 de corriente. La operación es tal que cuando la unidad 14 de control por medio de uno o más de los sensores 11-13 recibe señales indicativas de la presentación de una corriente de falla inaceptable hacia el objeto 1, el montaje 5 reductor de sobrecorriente se controla inmediatamente para proporcionar rápidamente la reducción de corriente requerida. La unidad 14 de control se puede arreglar de manera que cuando el sensor 12 ha detectado que la corriente de voltaje se ha reducido en un grado suficiente, controla al limitador 6 de corriente para obtener operación del mismo por interrupción cuando la sobrecorriente esta por debajo de un nivel predeterminado. Tal diseño asegura que el limitador 6 de corriente no se provoca que limite la corriente hasta que la corriente en realidad haya sido reducido en un grado tal que el limitador 6 de corriente no proporcione la tarea de interrupción de tal corriente elevada de manera que no este dimensionada adecuadamente para tal propósito. Sin embargo, la modalidad alternativamente puede ser tal de modo que el limitador 6 de corriente este controlado para limitar la corriente en un cierto tiempo predeterminado después de que el montaje reductor de sobrecorriente ha sido controlado para llevar a cabo la reducción de corriente. El disyuntor 4 puede comprender un montaje detector propio para detección de situaciones de sobrecorriente o de otra manera el disyuntor puede ser controlado por medio de la unidad 14 de control en base en la información de los mismos sensores 11-13 y también controlar la operación del montaje reductor de sobrecorriente . En la modalidad ilustrada en la figura 3, el limitador 6 de corriente se forma por una inductancia 27 proporcionada en la línea 2, tal inductancia se obtiene por medio de una bobina que tiene como resultado que se produce cierto incremento de la corriente, y surge cierta fuerza electromotriz de regreso, la cual contrarresta el incremento de corriente. Una ventaja con esta modalidad es que es extremadamente sensible y además, da lugar a una limitación rápida, cuando se produce una falla, del flujo de corriente hacia el objeto 1 sin necesidad de un control activo.

De la manera en que se ha descrito hasta ahora el dispositivo, funciona de la siguiente manera: en ausencia de una falla, el disyuntor se cierra mientras el medio 10 de conmutación del montaje 5 reductor de sobrecorriente se abre, es decir, en un estado no conductor. En esta situación, el medio 10 de conmutación, por supuesto, debe tener una fuerza eléctrica adecuada de manera que no se ponga de manera no intencional en un estado conductor. Las condiciones de sobrevoltaje que aparecen en la línea 2 como consecuencia de circunstancias atmosféricas (rayos) o una medida de acoplamiento, de esta manera, puede no causar que se exceda la fuerza de voltaje del medio 10 de cierre en su estado no conductor. Para este propósito, es adecuado acoplar por lo menos un disipador 22 de sobrevoltaje en paralelo sobre el medio 10 de conmutación. En el ejemplo, tales disipadores de sobrevoltaje se ilustran en ambos lados del medio 10 de conmutador. Los disipadores de sobrevoltaje, en consecuencia, tienen el propósito de desviar tales sobrevoltajes los cuales de otra manera pondrían en riesgo y provocarían una interferencia inadvertida en el medio 10 de conmutador. Cuando se ha registrado un estado de sobrecorriente por cualquiera de los sensores 11-13 o el sensor propio del disyuntor 4 (por supuesto se entiende que la información del sensor propio del disyuntor 4 se puede utilizar como una base para el control del montaje 5 reductor de sobrecorriente de acuerdo con la invención) y este estado de sobrecorriente es de tal magnitud que - 4.7 -se puede esperar que se presente una falla grave del objeto 1, se inicia la función de interrupción en lo que respecta al disyuntor 4. Además, la unidad 14 de control controla al montaje 5 reductor de sobrecorriente para llevar a cabo tal reducción, y esto es más cercanamente causado por el medio 10 de conmutador en un estado eléctricamente conductor por medio del miembro 9 de control. Como se describe en lo anterior, esto puede llevarse a cabo muy rápidamente, es decir, en una fracción de tiempo necesario para interrupción por el disyuntor 4, razón por la cual el objeto que se va a proteger es liberado inmediatamente de la corriente completa del corto circuito de la red 3 por el medio 10 de conmutación que desvía por lo menos una parte importante, y en la práctica la parte principal de la corriente, a tierra, o de alguna otra manera a un potencial menor. El limitador 6 de corriente también puede entrar en función rápidamente para limitar la corriente que fluye en la línea 2 hacia (o posiblemente desde) el objeto 1. Cuando se han presentado estos incidentes, la interrupción se lleva a cabo como última medida por medio del disyuntor 4. Es importante hacer notar que el montaje 5 reductor de sobrecorriente así como el limitador 6 de corriente de acuerdo con una primera modalidad están diseñados para ser capaces de funcionar repetidamente. Por lo tanto, cuando se ha establecido por medio de los sensores 11-13 que el disyuntor 4 tiene un medio 10 de conmutador cerrado, se restablece a un estado no conductor, y el limitador 6 de corriente se encuentra listo, de manera que la siguiente vez que se cierra el disyuntor 4, el dispositivo protector está en su estado completamente operacional . De acuerdo con otra modalidad, el montaje 5 puede requerir el cambio de una o más partes con el fin de operar nuevamente . La figura 4 ilustra una modalidad alternativa del limitador 6a de corriente. Esta modalidad comprende una inductancia 28 y un capacitor 29, los cuales forman al unísono un circuito de resonancia, el cual a una resonancia proporciona una impedancia muy elevada. La inductancia y el capacitor están acoplados en paralelo entre si. Un conmutador 30 y el capacitor 29 se acoplan en paralelo sobre la inductancia 28 colocada en la línea 2. En consecuencia, el conmutador 30 y el condensador 29 se acoplan en paralelo sobre la inductancia 28 colocada en la línea 2. En consecuencia, el conmutador 30 y el condensador 29 se colocan en serie uno con respecto al otro. El acoplador 30 tiene uno o más contactos, los cuales por medio de un miembro 31 de operación adecuado pueden ser controlados para cerrar o abrir respectivamente vía la unidad 14 de control. El limitador 6a de corriente ilustrado en la figura 4 opera de la siguiente manera: durante condiciones operacionales normales se abre el conmutador 30. La impedancia del limitador 6a de corriente está proporcionada por la inductancia y la resistencia del inductor. En caso de una corriente de falla de magnitud suficiente, la unidad 14 de control controlará al medio 10 de conmutación para que se cierre con el propósito de desviación de sobrecorriente y además, la unidad 14 de control controlará el conmutador 30 para cerrarse de manera que el capacito 29 se acople y se forma un circuito de resonancia paralelo el cual se puede ajustar a la frecuencia de energía. La impedancioa del limitador 6a de corriente será elevada a la resonancia. También es evidente el estudio comparativo de la figura 2b, que se obtiene una reducción de corriente considerable descendente al nivel i3 de corriente En la figura 5 se muestra una modalidad alternativa del limitador 6b de corriente, esta modalidad se basa en un circuito de resonancia en serie que comprende una inductancia 32 y un capacitor 33 en serie entre si y un conmutador 34 acoplado en paralelo sobre el capacitor 33. Un miembro 35 de operación para operar el contacto o contactos del conmutador 34 se encuentra bajo control desde la unidad 14 de control. Durante operación normal, se abre el conmutador 34 sobre el capacitor 33. La bobina 32 en serie con el capacitor 33 en resonancia en serie (por ejemplo a 50 Hz) tiene una impedancia muy pequeña. Las corrientes de falla transitorias se bloquean por la bobina 32. En caso de una falla se incrementa el voltaje sobre el capacitor así como la inductancia. Al cerrar el conmutador 34 sobre el capacitor, el mismo se coloca en corto circuito. Esto involucra un incremento gástrico en la impedancia total, razón por la cual se limita la corriente.

Como se indica en la figura 5, la inductancia 32 se puede volver variable, por ejemplo por medio de partes en corto circuito del bobinado o un bobinado que se localice sobre el mismo núcleo. De esta manera se vuelve posible ajustar continuamente el limitador 6b de corriente para minimizar la caída de voltaje sobre el limitador de corriente durante carga normal. Otra modificación, que no se muestra en la figura 5, es utilizar un espacio de chispa autoactivado, en vez del conmutador 34 sobre el capacitor 33. De esta manera, se obtiene una función de autoactivación, es decir, la modalidad se vuelve pasiva en el sentido de que no se requiere un control' particular desde cualquier unidad de control . En la variante ilustrada en la figura 6, el limitador 6c de corriente comprende un conmutador 36 colocado en la línea 2 y en paralelo sobre este conmutador un capacitor 37 y un resistor 38, el capacitor y el resistor están acoplados en paralelo uno en relación al otro. El conmutador 36 tiene en realidad el carácter de un disyuntor de vacío proporcionado con bobinas 39 dirigidas transversalmente para incrementar el voltaje de arco y obtener conmutación de corriente en el resistor 38 limitante. La unidad 14 de control se arregla para controlar el conmutador 36 por medio de un miembro 40 de operación. La figura 7 ilustra un limitador 6d de corriente formado por un conmutador 41 mecánico que tiene un elemento 42 de conmutación que consiste de una gran cantidad de cámaras de arco conectadas en serie . Las cámaras de arco se fabrican de un material resistivo, cuando se abre el conmutador 41, el arco establece corto circuito con la cámara de arco resistiva. Cuando el arco se mueve dentro de la cámara de arco, el arco se divide en muchos subarcos . De esta manera los arcos son de longitud cada vez mayores de la trayectoria resistiva entre los contactos y se obtiene una resistencia aumentada. Como en lo anterior, la unidad 14 de control se arregla para controlar la operación del conmutador 41 por medio de un miembro 43 de operación. La figura 8 ilustra una modalidad adicional de un limitador 6e de corriente. El limitador comprende, en la modalidad, un conmutador 44 semiconductor rápido y una impedancia 45 limitadora de corriente en paralelo y un elemento 46 limitador de voltaje, por ejemplo un varistor. El conmutador 44 semiconductor se puede formar por medio de cristol de desactivación de compuerta (cristores GTO) . Se utiliza un resistor como una impedancia limitadora de corriente. El varistor 46 limita el sobrevoltaje cuando se restringe la corriente. Bajo condiciones normales de carga, la corriente fluye a través de los semiconductores 44. Cuando se detecta una falla, el conmutador 44 semiconductor se abre bajo control vía la unidad 14 de control, preferiblemente vía un miembro 47 de operación adecuado, y la corriente es conmutada al resistor 45.

Finalmente, se ilustra en la figura 9 un limitador 6f de corriente, este limitador comprende una bobina 48 conectada en la línea 2. La bobina 48 se incluye en un reactor que tiene un núcleo 49 de hierro. Entre el núcleo 49 de hierro y el reactor y la bobina 48 se proporciona una malla 50 tubular superconductora. Bajo condición normal, la malla 50 superconductora elimina por blindaje al núcleo de hierro de la bobina, y por lo tanto la inductancia es relativamente baja. Cuando la corriente excede un cierto nivel, la superconducción cesa y la inductancia se incrementa drásticamente. Por lo tanto, se obtiene una fuerte limitación de corriente. En la modalidad de acuerdo con la figura 9, el blindaje del núcleo de hierro desde la bobina se produce debido al efecto Meissner. Una ventaja con la modalidad de acuerdo con la figura 9, es que, en lo que respecta al limitador 6f de corriente, una inductancia pequeña esta a la mano en operación normal. Una desventaja es que, con el fin de obtener superconducción, se requiere enfriamiento a temperaturas muy bajas, por ejemplo por medio de nitrógeno líquido. En todas las modalidades de las figuras 4 a 9 que se acaban de describir, únicamente se han descrito de manera más cercana las diferencias con respecto al limitador de corriente en relación al diseño de acuerdo con la figura 3. Con respecto a los demás constituyentes, se hace referencia a la descripción en relación a la figura 3.

La figura 10 ilustra una modalidad alternativa del montaje 5 reductor de sobrecorriente. En vez de basarse en un medio con conmutador semiconductor como en la figura 3, la modalidad de acuerdo con la figura 10 se diseña para involucrar causar un medio presente en un espacio 24 entre los electrodos 23 para sumir conductividad eléctrica por medio de un miembro 9a de control . Este miembro de control se arregla para controlar la operación de los miembros 25 para provocar o al menos iniciar el medio o parte del mismo en el espacio 24 en el estado conductor. El miembro 25 en el ejemplo se arregla para provocar que el medio en el espacio 24 asuma conductividad eléctrica al causar o por lo menos ayudar a provocar al medio ionización/plasma. Se prefiere que los miembros 25 comprendan un láser, el cual por suministro de energía al medio en el espacio 24 proporciona la ionización. Como aparece de la figura 10, se puede utilizar un espejo 26 para que la desviación necesaria del grupo de haz láser. A este respecto se resalta que la modalidad de acuerdo con la figura 10 puede ser tal que el medio 25 no solo de lugar a ionización/plasma en la totalidad del espacio de electrodo. Por lo tanto, la intención puede ser que un campo eléctrico impuesto sobre el espacio pueda contribuir en la formación de ionización/plasma, únicamente parte del medio en el espacio es ionizado por medio del miembro 25 de manera que posteriormente el campo eléctrico en el espacio da lugar al establecimiento de plasma en la totalidad del espacio. A este respecto se hace resaltar que, puede haber en el espacio de electrodo no solo un medio consistente de diversos gases o mezclas de gases sino también vacío. En el caso de vacío, el inicio por medio de un láser se produce por lo menos en uno de los electrodos el cual, en consecuencia, funcionará como un transmisor de electrones y iones para el establecimiento de un ambiente ionizado/plasma en el espacio de electrodo. •La figura 11 ilustra una modalidad convencional en el sentido en el que el generador Ib vía un transformador la se acopla a una red 3a de energía. Los objetos que se van a proteger, en consecuencia, están representados por el transformador la y el generador Ib. El montaje 5a reductor de sobrecorriente y el limitador 6g de corriente y el disyuntor 4a común, como se puede ver, están colocados de manera similar a la que aparece en la figura 1 para el caso del objeto 1 mostrado en la misma que se concibe y que forme el objeto la de acuerdo con la figura 11. En consecuencia, a este respecto se hace referencia a las descripciones suministradas con respecto a la figura 1. Lo mismo se debe para la función de protección del montaje 5c reductor de sobrecorriente y el limitador 6i de corriente con respecto al generador Ib. En este caso, en consecuencia, el generador Ib se debe considerar equivalente con el objeto 1 en la figura 1, mientras que el transformador la se debe considerar equivalente al equipo 3 en la figura 1. Por lo tanto, el montaje 5c reductor de sobrecorriente y el limitador 6b de corriente en combinación con un disyuntor 4b convencional, serán capaces de proteger al generador Ib contra un flujo violento de corriente en una dirección alejándose del transformador la. Como un aspecto adicional en la figura 11, el montaje 5b reductor de sobrecorriente adicional con el limitador 6h de corriente asociada están presentes.' Como se puede ver, habrá montajes 5a y 5b reductores de sobrecorriente en ambos lados del transformador la. Se resalta posteriormente que los limitadores 6g y 6i de corriente respectivamente están colocados en las conexiones entre los montajes 5a y 5b reductores de sobrecorriente y el transformador la. El montaje 5b reductor de sobrecorriente adicional se diseña para proteger el transformador la de los grupos de corriente hacia el transformador desde el generador Ib. Como se puede ver, el disyuntor 4b será capaz de interrupción independientemente de la dirección en la que se desee la función de protección entre los objetos la y Ib. Con la ayuda de las figuras 12-14 ahora se describirá una modalidad de acuerdo con la invención en forma de un diseño no convencional de un transformador/reactor. La figura 13 muestra un ejemplo de un cable el cual se puede utilizar en los bobinados los cuales se incluyen en los transformadores/reactores de energía secos de acuerdo con la invención. Tal cable comprende por lo menos un conductor 54 que consiste de varias hebras 55 con una capa 56 semiconductora interior colocada alrededor de las hebras. Fuera de esta capa semiconductora interior está el aislamiento 57 principal del cable en forma de un aislamiento extruido adecuadamente, sólido, y rodeando este aislamiento extruido sólido una capa 58 semiconductora. Como se ha mencionado previamente, el cable se puede proporcionar con otras capas adicionales para propósitos especiales, por ejemplo para evitar tensiones eléctricas demasiado elevadas en otras regiones del transformador/reactor. Desde el punto de vista de las dimensiones geométricas, los cables en cuestión tendrán un área conductora el cual está entre 80 y 3000 mm2 y un diámetro de cable exterior el cual está entre 20 y 250 mm. Los bobinados de un transformador/reactor de energía fabricado a partir del cable descrito en lo anterior se puede utilizar para transformadores/reactores de una sola fase trifásicos o de fases múltiples, independientemente de la manera en que este conformado el núcleo. En la figura 14 se muestra una modalidad la cual ilustra un transformador de núcleo laminado trifásico. El núcleo comprende, de una manera convencional, tres extremidades 59, 60 y 61 del núcleo y los yugos 62 y 63 de retención. En J-a modalidad que se muestra, tanto las extremidades de núsleo y los yugos tienen una secsión transversal ahusada. Conséntrisamente alrededor de las extremidades, se localizan los bobinados formados con el cable. Como se puede ver, la modalidad mostrada en la figura 14 tiene tres vueltas 64, 65 y 66 de bobinado conséntrisas . La vuelta 64 de bobinado más interior puede representar el bobinado primario y las otras dos vueltas 15 y 16 de bobinado pueden representar bobinados secundarios. Con el fin de no sobrecargar la figura con demasiados detalles, no se muestran las conexiones de los bobinados. De otra manera, la figura muestra que, en la modalidad mostrada, se colocan barras 67 y 68 separadoras con varias funciones diferentes en ciertos puntos alrededor de los bobinados . Se pueden formar barras separadoras de material aislante diseñado para proporcionar cierto espacio entre las vueltas de bobinado conséntrisas para enfriamiento, refuerzo, etc. También se pueden formar de material eléctricamente conductor con el fin de formar parte del sistema de conexión a tierra de los bobinados . Se debe hacer notar que la descripción presentada en lo anterior únicamente se debe considerar como ejemplificante para la idea de la invención, sobre la cual se fundamenta la invención. Por lo tanto, es evidente para personas familiarizadas en la técnisa que pueden realizarse modifisasiones de detalle sin abandonar el alsanse de la invensión. Como un ejemplo, se puede mensionar que es posible utilizar un medio 10 de sonmutasión somo un conmutador mecánico.

Claims (47)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo en una planta de energía eléctrica para protección de un objeto conectado a una red de energía eléctrisa u otro equipo incluido en la planta de energía eléctrica para evitar sobrecorrientes relacionadas son fallos, el dispositivo somprende un dispositivo sonmutador en una línea entre el objeto y la red/equipo, el dispositivo está sarasterizado porque la línea entre el objeto y el dispositivo sonmutador se sonesta a un montaje redustor de sobrecorriente el cual es acsionable para redussión de sobresorriente son ayuda de un montaje detestor de sondisiones de sobresorriente dentro de un período de tiempo sustancialmente más corto que el tiempo de interrupsión del dispositivo sonmutador, y en donde el limitador de sorriente se solosa entre la sonexión del montaje redustor de sobresorriente a la línea y el objeto.

2. El dispositivo de sonformidad son la reivindisasión 1, sarasterizado porque el dispositivo sonmutador se forma por un disyuntor.

3. El dispositivo de sonformidad son la reivindisasión 1 ó 2, saracterizado porque el montaje reductor de sobrecorriente comprende un desviador de sobrecorriente para desviar sobrecorrientes a tierra o a otra unidad que de otra manera tiene un potencial menor en comparación con la red/equipo.

4. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el desviador de sobrecorriente comprende un medio conmutador acoplado entre la tierra o el potencial menor y la línea entre el objeto 1 y la red/equipo.

5. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el conmutadotr comprende por lo menos un componente semiconductor.

6. El dispositivo de conformidad con la reivindisasión 4, sarasterizado porque el sonmutador somprende un espacio de electrodo y un medio para provocar o por lo menos inisiar el espasio de elestrodo o por lo menos parte del mismo para que asuma sondustividad eléstrica.

7. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, carasterizado porque el medio para provosar o por lo menos inisiar que el espasio de electrodo asuma condustividad eléstrisa se arregla para provosar que el espacio o parte del mismo asuma la forma de un plasma.

8. El dispositivo de conformidad son la reivindicación 7, caracterizado porque los miembros para causar o por lo menos iniciar el espacio eléstrico o parte del mismo para que asuma sondustividad eléstrica somprenden por lo menos un láser.

9. El dispositivo de sonformidad con cualquier reivindicasión presedente, sarasterizado porque el limitador de corriente comprende por lo menos una inductansia y/o una resistensia u otra impedansia.

10. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el limitador de corriente comprende una inductancia y un capasitor, el sual forman al unísono un sirsuito de resonansia que proporsiona alta impedansia a resonansia.

11. El dispositivo de sonformidad son la reivindisasión 10, sarasterizado porque la industansia y el sapasitor se acoplan en paralelo entre si.

12. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 11, carasterizado porque el conmutador y el capasitor se asoplan en paralelo sobre la industansia proporsionada en la línea.

13. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 11, carasterizado porque la industansia y el sapasitor se asoplan en serie entre si.

14. El dispositivo de sonformidad son la reivindisasión 13, sarasterizado porque se sonecta un montaje que produce corto cirsuito al capacitor, en paralelo sobre el capasitor.

15. El dispositivo de conformidad con la reivindisasión 14, sarasterizado porque el montaje que produse sorto sircuito en el sapasitor se forma por un conmutador.

16. El dispositivo de conformidad son la reivindicación 14, caracterizado porque el montaje que produce corto sirsuito en el sapasitor se forma por un espasio de shispa.

17. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el limitador de corriente comprende un conmutador colocado en la línea y un capacitor y resistor acoplados en paralelo al conmutador y entre si.

18. El dispositivo de conformidad son la reivindicación 9, saracterizado porque el limitador de corriente comprende un conmutador solosado en la línea y un montaje de conmutación que comprende por lo menos una cámara de arco resistiva.

19. El dispositivo de conformidad son la reivindicación 9, caracterizado porque el limitador de corriente comprende un conmutador colocado en la línea y una impedancia limitante de corriente acoplada en paralelo sobre el sonmutador, un elemento limitador de corriente que se acopla en paralelo sobre la impedancia.

20. El dispositivo de conformidad con la reivindisasión 9, sarasterizado porque el limitador de sorriente somprende una bobina asoplado en la línea, la bobina se insluye en un reactor con un núcleo de hierro de manera que se proporciona un blindaje tubular supercondustor entre el núsleo de hierro del reastor y la bobina, el blindaje supersondustor blinda al núsleo de hierro de la bobina bajo operasión normal, y de esta manera la industansia es relativamente baja, mientras que suando la sorriente exsede sierto nivel, cesa la superconducción y la inductansia se insrementa drástisamente.

21. El dispositivo de sonformidad son sualquiera de las reivindisasiones precedentes, caracterizado porque el limitador de corriente se coloca para ser astivado para limitasión de sorriente cuando se han detectado sondisiones de sobresorriente.

22. El dispositivo de conformidad son la reivindicación 21, carasterizado porque una unidad de control colocada para activar el limitador de corriente en base en la información del montaje detector de condiciones de sobrecorriente.

23. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la unidad de control está adaptada para activar el limitador de sorriente por operación del conmutador definido de sonformidad con las reivindicasiones 12, 15, 18 y 19.

24. El dispositivo de sonformidad son sualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el limitador de corriente está adaptado para ser activado para limitación de sorriente después de redussión de la sobresorriente hasia o alejándose del objeto por medio del montaje redustor de sobresorriente pero sustansialmente musho antes que el dispositivo sonmutador.

25. El dispositivo de sonformidad son sualquiera de las reivindisasiones 22 a 24, sarasterizado porque la unidad de control está adaptada para proporcionar activasión del limitador de sorriente suando la sobresorriente hasia o alejándose del objeto se indica que se encuentra bajo un nivel predeterminado por el montaje de detecsión.

26. El dispositivo de sonformidad son cualquiera de las reivindicasiones presedentes, sarasterizado porque se solosan dos montajes redustores de sobrecorriente en ambos lados del objeto para proteger al mismo desde los dos lados.

27. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una unidad de control conectada al montaje reductor de sobrecorriente y al montaje de detección de condiciones de sobrecorriente, la unidad de control se colosa para controlar el montaje reductor de sobrecorriente para cerrarlo con la ayuda de información desde el montaje que detecta las condiciones de sobrecorriente cuando esta justificado por razones de protección.

28. El dispositivo de conformidad son la reivindisasión 22, 23, 25, o 27, sarasterizado porque una y la misma unidad de sontrol se adaptan para sontrolar el montaje redustor de sobresorriente y el limitador de corriente en base en la información del montaje detector de condisiones de sobrecorriente .

29. El dispositivo de conformidad son cualquier reivindicación precedente, saracterizado porque el objeto protegido se forma por un aparato eléctrico con un circuito magnético.

30. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el objeto se forma por un transformador o reactor.

31. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 30, carasterizado porque el aparato eléstriso se proporsiona con un cirsuito magnético y se diseña para alto voltaje, adecuadamente 72.5 kV y mayor.

32. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 31, caracterizado porque el circuito magnético del aparato eléctriso somprende un bobinado formado por medio de un sable.

33. El dispositivo de sonformidad son sualquiera de las reivindisasiones 29 a 32, sarasterizado porque por lo menos un bobinado del aparato comprende por lo menos un conductor y alrededor de este conductor está un aislamiento eléctrico de un material de aislamiento sólido, en donde se colosa una sapa exterior de un material semisondustor alrededor del aislamiento, en donde la sapa interior de un material semisondustor se solosa hasia adentro del aislamiento y en donde por lo menos un sondustor se solosa hasia adentro de la sapa interior.

34. El dispositivo de sonformidad con la reivindicasión 33, sarasterizado porque por lo menos una de las sapas interior y exterior tiene un soefisiente de expansión térmiso sustansialmente igual que el material de aislamiento.

35. El dispositivo de sonformidad son sualquiera de las reivindisasiones 33 y 34, caracterizado porque la capa interior está en contacto eléctrico con por lo menos un sonductor.

36. El dispositivo de sonformidad son sualquiera de las reivindicaciones 33 a 35, caracterizado porque la capa exterior forma esencialmente una superficie equipotencial.

37. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 33 a 36, caracterizado porque las capas semiconductoras interior y exterior y el aislamiento se unen entre si sobre sustancialmente toda la interfase.

38. El dispositivo de conformidad con la reivindicasión 33, sarasterizado porque por lo menos una de las hebras del condustor está no aislada y solosada de manera que se obtiene sontasto eléstriso son la sapa semisondustora interior.

39. El dispositivo de sonformidad son sualquiera de las reivindisasiones 33 a 38, saracterizado porque los cables se fabrisan son un área sondustora la sual está entre 80 y 3000 mm2 y son un diámetro de sable exterior la sual está entre 20 y 250 mm.

40. El dispositivo de sonformidad son cualquiera de las reivindicasiones 30 a 39, sarasterizado porque el objeto se diseña como un transformador/reactor de energía que comprende un núcleo formado por material magnético y que sonsiste de extremidades de núcleo y yugos.

41. El dispositivo de conformidad con sualquiera de las reivindicaciones 29 a 40, carasterizado porque el transformador/reactor de energía se forma sin un núcleo (enrollado al aire) .

42. El dispositivo de sonformidad son sualquiera de las reivindisasiones 29 a 41, sarasterizado porque somprende por lo menos dos bobinados separados galvánisamente, el dispositivo está caracterizado porque los bobinados se enrollan concéntricamente.

43. El uso de un dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se utiliza para protecsión de un objeto en forma de un transformador o reactor contra sobrecorrientes relacionadas con fallas.

44. Un método en una planta de energía eléctrica para protecsión de un objeto conectado a una red de energía eléctrisa u otro equipo sontenido en la planta de energía eléstrisa de sobresorrientes relacionadas con fallos, un dispositivo conmutador se localiza en una línea entre el objeto y la red/equipo, el método está sarasterizado porque el montaje redustor de sobresorriente sonestado a la línea entre el objeto y el dispositivo sonmutador se astiva para redussión de sobresorriente suando se han detestado sondisiones de sobresorriente por medio de un montaje para este propósito, dentro de un período de tiempo sustansialmente más sorto que el tiempo de interrupsión del dispositivo sonmutador.

45. El método de conformidad con la reivindicación 44, carasterizado porque las sobresorrientes se desvían a tierra o a otra unidad que de otra manera tiene un potensial menor que la red/equipo por medio del montaje redustor de sobresorriente.

46. El método de conformidad con la reivindicación 44 o 45, caracterizado porque el limitador de corriente, el cual se coloca en la línea entre el dispositivo conectador y el objeto entre el montaje reductor de sobrecorriente y el objeto, se provoca que interrumpa no hasta que se ha reducido la sobrecorriente hacia o alejándose del objeto por medio del montaje reductor de sobrecorriente.

47. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 44 a 46, caracterizado porque el dispositivo de protección comprende un montaje de reducsión de sobresorriente que se asopla para protessión de un objeto en forma de un transformador o reastor.