MXPA00003037A - Planta de potencia electrica - Google Patents

Abstract

Se describe una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos una máquina eléctrica (2,4,6,8) del tipo de corrientealternante diseñada para ser conectada directamente a una red de distribución o una red de transmisión y que comprende por lo menos un devanado eléctrico. El devanado de la máquina por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante. Medios de potencia auxiliares (10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40) son arreglados para proporcionar la potencia auxiliar requerida. También se describen el procedimiento en tal planta.

Description

PLANTA DE POTENCIA ELÉCTRICA CAMPO TÉCNICO La presente invención es concerniente con una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos una máquina eléctrica del tipo de corriente alterna diseñada para ser conectada directamente a una red de distribución o red de transmisión y que comprende por lo menos un devanado eléctrico. La invención también es concerniente con procedimientos en tal planta.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La máquina eléctrica incluida en la planta de acuerdo con la invención puede ser una máquina eléctrica rotativa tal como una máquina síncrona, máquina de alimentación dual, cascada de convertidor de corriente estática asincrona, máquina de polos externos o máquina de flujo síncrono o una máquina estacionaria tal como un transformador o un reactor. Para conectar las máquinas de este tipo a redes de distribución o transmisión, en lo siguiente denominadas como redes de potencia, se han utilizado hasta ahora transformadores para ajustar el voltaje al nivel de la red, esto es al rango de 130-400 KV. Los generadores que tienen un voltaje nominal de hasta 36 KV son descritos por Paul R. Sietler "36 KV Generators REF.: 32960 Arise from Insulation Research", Electric World, 15 de Octubre de 1932, páginas 524 - 527. Estos generadores comprenden devanados de cable de alto voltaje en los cuales el aislamiento está dividido en capas diferentes con diferentes constantes dieléctricas. El material aislante utilizado consiste de varias combinaciones de los tres componentes mica-hoja de mica, barniz y papel. Se ha encontrado ahora que, al fabricar el devanado mencionado anteriormente de la máquina a partir de un conductor eléctrico de alto voltaje aislado con un aislamiento sólido de un tipo similar a aquel utilizado en los cables para transmisión de potencia, el voltaje de la máquina puede ser incrementado a tales niveles que la máquina puede ser conectada directamente a cualquier red de potencia sin el uso de transformadores intermediarios. Así el transformador puede ser omitido. Un rango de operación típico para estas máquinas es de 30 a 800 KV. En los generadores convencionales la potencia auxiliar para el arranque y para poner en operación las máquinas, también como para requerimientos de estación tales como bombas de operación y compuertas de inundación también como para propósitos de calentamiento e iluminación, es tomada vía transformadores de las terminales del generador, entonces el voltaje de la terminal es menor de 25 KV. La figura 1 muestra un diagrama de estudio simplificado para la distribución de potencia auxiliar en una estación de potencia de acuerdo con la tecnología conocida. Se ilustran cuatro rutas de suministro alternativas a una barra utilizada como barra distribuidora de potencia auxiliar 200. Dos generadores Gl, G2 son así conectados a una red de potencia, cada uno vía su propio transformador: 202, 204. Ramales a transformadores de potencia auxiliares 206, 208 están localizados al exterior de los interruptores automáticos de circuito 210, 212 del generador. La potencia auxiliar es así desviada por medio de estos transformadores de potencia auxiliares 206, 208 a la barra de distribución 200 de potencia auxiliar. La figura también muestra un generador 218 a diesel y suministro de la red de distribución local, por ejemplo en 220, que proporciona dos alternativas de suministro más a la barra de distribución 200 de potencia auxiliar. La distribución de la potencia auxiliar de la barra de distribución 200 de potencia auxiliar es entonces efectuada vía las barras de distribución 222 de distribución de corriente alternantes y las barras de distribución 224 de distribución de corriente directa, como se describe posteriormente en la presente. La figura 2 muestra una modificación de la distribución de potencia auxiliar ilustrada en la figura 1, también con cuatro alternativas de suministro. Dos de las alternativas de suministro comprenden generadores 226, 228 con devanados del estator extra para la generación de potencia auxiliar y excitación 230, 232 y 234, 236 respectivamente. En ambas modalidades de acuerdo con las figuras 1 y 2, la conmutación entre varias alternativas de suministro abarca una interrupción de voltaje temporal en la barra de distribución 200 de potencia auxiliar. En las plantas convencionales, así, la potencia auxiliar es frecuentemente tomada de las terminales del generador vía transformadores, el voltaje de la terminal es entonces menor de 25 KV. Los voltajes de potencia auxiliar típicos son de 400v - 690v, 3.3 KV, 6.6 KV, 6 KV - 10 KV. Así, el voltaje de la terminal del generador es frecuentemente transformado a uno o más de estos niveles discretos vía por lo menos un transformador para la potencia auxiliar. Un equipo de potencia auxiliar para calentamiento e iluminación, por ejemplo, requiere frecuentemente, un voltaje de 380 - 220v, en cuyo caso el sistema de potencia comprende por lo menos un transformador de potencia local para reducir el voltaje del voltaje del generador a este voltaje de potencia auxiliar. Alternativamente, un devanado de potencia auxiliar puede ser arreglado en el transformador de potencia para llevar a cabo esta reducción. Ambas de estas alternativas para la generación de potencia auxiliar requieren de equipo extra ya sea en forma de un transformador extra o una construcción de transformador de potencia complicada, incrementando así el espacio requerido y también haciendo a la planta de potencia eléctrica más cara. Los problemas mencionados anteriormente son acentuados en las máquinas eléctricas con un voltaje terminal en el rango de 36 - 800 KV. El objeto de la presente invención es así proporcionar una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos una máquina eléctrica del tipo de corriente alterna que puede ser conectada directamente a redes de distribución o redes de transmisión, tal planta de potencia también comprende medios de potencia auxiliares que permiten que la potencia auxiliar requerida sea proporcionada de una manera simple.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Este objeto se obtiene con una planta de potencia eléctrica del tipo descrito en la introducción, que tiene los aspectos definidos en la reivindicación 1. El conductor aislante o cable de alto voltaje utilizado en la presente invención es flexible y es del tipo descrito en más detalle en el documento WO 97/45919 y WO 97/45847. El conductor o cable aislado es descrito adicionalmente en los documentos WO 97/45918, WO 97/45930 y WO 97/45931.

Así, en el dispositivo de acuerdo con la invención, los devanados son de preferencia de un tipo correspondiente a cables que tienen aislamiento sólido, extruído, como aquellos utilizados actualmente para la distribución de potencia, tales como cables XLPE o cables con aislamiento de EPR. Tal cable comprende un conductor interno compuesto de una o más hebras, una capa semiconductora interna que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea esta capa semiconductora y una capa semiconductora externa que rodea la capa aislante. Tales cables son flexibles, que es una propiedad importante en este contexto puesto que la tecnología para el dispositivo de acuerdo con la invención esta basada principalmente en sistemas de devanado en los cuales el devanado es formado a partir de cables que son doblados durante el montaje. La flexibilidad de un cable de XLPE corresponden normalmente a un radio de curvatura de aproximadamente 20 cm para un cable de 30 mm de diámetro y un radio de curvatura de aproximadamente 65 cm para un cable de 80 mm de diámetro. En la presente solicitud, el término "flexible" se utiliza para indicar que el devanado es flexible a un radio de curvatura del orden de 4 veces el diámetro del cable, de preferencia 8 a 12 veces el diámetro del cable. El devanado debe ser construido para retener sus propiedades aún cuando sea doblado y cuando sea sometido a esfuerzos térmicos o mecánicos durante la operación. Es vital que las capas retengan su adhesión entre sí en este contexto. Las propiedades del material de las capas son decisivas en la presente, particularmente su elasticidad y coeficientes relativos de expansión térmica. En un cable de XLPE, por ejemplo, la capa aislante consiste de polietileno de baja densidad reticulado y las capas semiconductoras consisten de polietileno con partículas de hollín y metal mezcladas. Los cambios en el volumen como resultado de las fluctuaciones de temperatura son absorbidos completamente como cambios en el radio del cable y gracias a la comparativamente ligera diferencia entre los coeficientes de expansión térmica en las capas en relación con la elasticidad de estos materiales, la expansión radial se puede llevar a cabo sin que se pierda la adhesión entre las capas. Las combinaciones de materiales resumidas anteriormente deben ser consideradas solamente como ejemplos. Otras combinaciones que satisfacen las condiciones especificadas y también la condición de ser semiconductores, esto es, que tienen una resistividad en el rango de 10"1 - 106 ohm-cm, por ejemplo 1-500 ohm-cm o 10-200 ohm-cm, también cae naturalmente en el alcance de la invención. La capa aislante puede consistir por ejemplo de un material termoplástico sólido tal como polietileno de baja densidad (LDPE) , polietileno de alta densidad (HDPE) , polipropileno (PP) , polibutileno (PB) , polimetilpentano (PMP), materiales reticulados tales como polietileno reticulado (XLPE) o hule (caucho) tales como hule de etileno propileno (EPR) o hule de silicio. Las capas semiconductoras interna y externas pueden ser del mismo material básico pero con partículas de material conductor tales como hollín o polvo de metal mezcladas. Las propiedades mecánicas de estos materiales, particularmente sus coeficientes de expansión térmica, son afectadas relativamente poco por si el hollín o polvo de metal es mezclado en o no por lo menos en las proporciones requeridas para obtener la conductividad necesaria de acuerdo con la invención. Así, la capa aislante y las capas semiconductoras tienen sustancialmente los mismos coeficientes de expansión térmica. Un hule de copolímero de etileno - acetato de vinilo/nitrilo, polilimp polietileno, copolímeros de etileno-acrilato y copolímeros de etileno-acrilato de etilo también pueden constituir materiales apropiados para las capas semiconductoras. Aún cuando diferentes tipos de materiales son utilizados como base en las varias capas, es deseable que sus coeficientes de expansión térmica sean del mismo orden de magnitud. Este es el caso con la combinación de los materiales enlistados anteriormente.

Los materiales enlistados anteriormente tienen una elasticidad relativamente buena, con un módulo E de E<500 MPa, de preferencia < 200 MPa. La elasticidad es suficiente para que cualesquier diferencias menores entre los coeficientes de expansión térmica para los materiales en las capas sean absorbidas en la dirección radial de la elasticidad de tal manera que no aparezcan fisuras u otros daños y de tal manera que las capas no sean liberadas entre sí. El material en las capas es elástico y la adhesión entre las capas es por lo menos de la misma magnitud como el más débil de los materiales. La conductividad de las dos capas semiconductoras es suficiente para igualar sustancialmente el potencial a lo largo de cada capa. La conductividad de la capa semiconductora externa es suficientemente grande para contener el campo eléctrico en el cable, pero suficientemente pequeña para no dar surgimiento a pérdidas significativas debidas a corrientes inducidas en la dirección longitudinal de la capa. Así, cada una de las dos capas semiconductoras constituye esencialmente una superficie equipotencial y el devanado compuesto de estas capas encerrará sustancialmente el campo eléctrico dentro del mismo.

Por supuesto, no hay nada que impida que una o más capas semiconductoras adicionales sean arregladas en la capa aislante. De acuerdo con una modalidad ventajosa de la planta de acuerdo con la invención, por lo menos dos capas adyacentes del devanado de la máquina tienen coeficientes de expansión térmica de manera sustancial igualmente grandes. Los daños debidos a la formación de fisuras o los semejantes en la capa aislante son así evitados. De acuerdo con otra modalidad ventajosa de la planta de acuerdo con la invención, tales capas son arregladas para adherirse entre sí aún cuando el conductor aislado es doblado. Esto asegura buen contacto entre las capas de principio a fin. De acuerdo con una modalidad ventajosa de la máquina de acuerdo con la invención, los medios de potencia auxiliar comprenden por lo menos una fuente de potencia auxiliar que es conectada a una barra de distribución de potencia auxiliar para distribución de potencia auxiliar, vía equipo de componentes electrónicos de potencia para mantener constante el voltaje en la barra de distribución de potencia auxiliar, el equipo electrónico de potencia es provisto con un enlace intermediario de voltaje directo al cual un voltaje de respaldo puede ser conectado si es necesario. Una batería es conectada apropiadamente al enlace intermediario de voltaje directo para suministrar un voltaje de respaldo predeterminado al enlace intermediario de voltaje directo si su nivel de voltaje cae debajo del nivel predeterminado. Este refuerzo del enlace intermediario de voltaje directo permite que se trate con sobrecargas temporales sin que la fuente de suministro ordinaria sea sobrecargada. El voltaje y la frecuencia pueden así ser mantenidos en la barra de distribución de potencia auxiliar aun en el caso de interrupciones temporales en el suministro ordinario. Así, el equipo de componentes electrónicos de potencia puede ser utilizado conjuntamente con fuentes de alimentación, tales como generadores síncronos/asincronos con frecuencia y voltaje constante o variable, también como conjuntamente con transformadores con niveles apropiados para el voltaje secundario. La barra de distribución de potencia auxiliar puede también ser alimentada de una pluralidad de fuentes de alimentación paralelas. De acuerdo con otra modalidad ventajosa de la planta de acuerdo con la invención, el equipo de componentes electrónicos de potencia es arreglado para un control opcional del flujo de potencia del generador de potencia auxiliar a la barra de distribución de potencia auxiliar o de una barra de distribución de potencia auxiliar al generador de potencia auxiliar o alternativamente del devanado de potencia auxiliar en una maquina de múltiples devanados a la barra de distribución de potencia auxiliar o desde la barra de distribución de potencia auxiliar al devanado de potencia auxiliar en una máquina de múltiples devanados. Así, el equipo para la generación de potencia auxiliar puede también ser utilizado para el retardo eléctrico de la máquina eléctrica hasta detenerse. Esta es ' una ventaja considerable con respecto a la tecnología conocida en la cual el retardo eléctrico es solamente posible a 5-10% de la velocidad de partida, después de lo cual se requiere frenado mecánico. Así, no se requiere ninguno de tales equipos de frenado mecánico de acuerdo con la presente invención. De acuerdo con todavía otra modalidad ventajosa de la planta de acuerdo con la invención, si la máquina eléctrica es una máquina síncrona, el devanado de campo del generador de potencia auxiliar puede ser puesto en corto circuito y su lado del estator puede ser alimentado con un voltaje trifásico que tiene una posición de fase y una frecuencia, de tal manera que el generador de potencia auxiliar funciona como una máquina asincrona con dirección de rotación para un máximo momento de torsión de frenado. Esta operación asincrona continua hasta que la máquina llega al reposo. De acuerdo con modalidades ventajosas adicionales de la planta de acuerdo con la invención, el devanado de campo del generador de potencia auxiliar puede ser puesto en corto circuito y por lo menos un devanado del estator puede ser alimentado con una corriente directa. En este caso, un cambiador de frecuencia estático o un convertidor de corriente de tiristor separado para una operación de un solo cuadrante es arreglado de preferencia para alimentar el devanado del estator con corriente directa. De acuerdo con todavía otra modalidad ventajosa de la planta de acuerdo con la invención, un generador de potencia auxiliar es diseñado con un numero de polos apropiado para la adaptación de frecuencia. La barra de distribución de potencia auxiliar puede tener entonces múltiples entradas, por ejemplo una entrada conectada directamente y una entrada vía uno o más cambiadores de frecuencia. Las entradas dobles permiten la conmutación entre fuentes de alimentación alternativas sin ninguna interrupción del voltaje en la barra de distribución.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para explicar la invención en más detalle, ahora se describirán modalidades de la planta de acuerdo con la invención, seleccionadas a manera de ejemplo con referencia a las figuras 3-22 de los dibujos adjuntos, en los cuales: Las figuras 1 y 2 muestran diagramas de estudio de la distribución de potencia auxiliar en una estación de potencia de acuerdo con la tecnología conocida, La figura 3 muestra un diagrama de circuitos para una modalidad de la planta de potencia eléctrica de acuerdo con la invención, con varias fuentes de potencia auxiliares para suministrar una barra de distribución de potencia auxiliar vía un enlace intermediario de voltaje directo, La figura 4 muestra en más detalle uno de los ejemplos de la figura 3 para obtener potencia auxiliar, La figura 5 muestra varias alternativas para excitar una máquina eléctrica en la planta de acuerdo con la invención, La figura 6 ilustra una solución de principio para obtener potencia auxiliar en un caso con varias fuentes de alimentación paralelas, La figura 7 muestra una modificación de la modalidad de la figura 6, en la. cual otra fuente de suministro sea agregado en forma de un transformador de conexión a tierra con un devanado secundario extra, La figura 8 muestra en más detalle un ejemplo del circuito de salida del equipo de componentes electrónicos de potencia en las modalidades ilustradas en las figuras previas, La figura 9 muestra una modalidad en la cual la potencia auxiliar es generada por un generador de potencia auxiliar, que también puede ser utilizada para el retardo eléctrico de la máquina eléctrica, La figura 10 ilustra una modalidad que tiene varias entradas posibles a la barra de distribución de potencia auxiliar, La figura 11 muestra una modalidad que tiene distribución de potencia auxiliar con varios niveles de voltaje, Las figuras 12 y 13 muestran dos ejemplos de la puesta en corto circuito del devanado de campo del generador de potencia auxiliar durante el retardo, La figura 14 muestra una modalidad de la planta de acuerdo con la invención, en la cual un generador de potencia auxiliar separado es utilizado para el arranque del cambiador de frecuencia estático, La figura 15 muestra una modalidad en la cual un devanado de potencia auxiliar separado es utilizado para arrancar el cambiador de frecuencia estático de una máquina síncrona, La figura 16 muestra una modalidad de la planta de acuerdo con la invención en la cual un devanado de potencia auxiliar separado se utiliza para el arranque del cambiador de frecuencia de una máquina síncrona y en el cual se lleva a cabo el ajuste del voltaje con ayuda de un transformador de tres devanados, La figura 17 muestra una modalidad que tiene dos generadores con equipo cambiador de frecuencia común, La figura 18 ilustra una solución de principio para la distribución de potencia auxiliar en una modalidad de la planta de acuerdo con la invención que tiene generadores con velocidad variable, La figura 19 muestra una vista esquemática, en perspectiva, de una sección tomada diametralmente a través de un estator en una máquina eléctrica rotativa en una planta de potencia eléctrica de acuerdo con la invención, La figura 20 muestra una vista en sección transversal a través de un conductor aislado utilizado para devanados en máquinas en la planta de potencia eléctrica de acuerdo con la presente invención, La figura 21 muestra esquemáticamente un sector de una máquina eléctrica rotativa en la planta de potencia eléctrica de acuerdo con la invención. y La figura 22 muestra un sector del estator correspondiente a un paso de diente del sector radial en la figura 21.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La figura 3 muestra un diagrama de circuito para una modalidad de la planta de potencia eléctrica de acuerdo con la invención, que comprende una diversidad de máquinas eléctricas del tipo de potencia alternante, tales como generadores 2,4,6 y un transformador 8, construida de acuerdo con la invención para conexión directamente a una barra de distribución de alto voltaje, comúnmente en el rango de 40- 400 KV, vía un interruptor automático 9 de circuitos conectado a la red de potencia. El generador 2 está diseñado con un devanado 10 de potencia auxiliar separado para su conexión vía equipo de componentes electrónicos de potencia a una barra de distribución de potencia auxiliar que cae comúnmente a un voltaje de 400 v. El equipo de componentes electrónicos de potencia comprende una etapa de entrada 12 en forma de un rectificador 12, que es conectado entre el devanado de potencia auxiliar 10 y un enlace 14 intermedio de voltaje directo. Entre el enlace 14 de voltaje intermedio directo y la barra de distribución de potencia auxiliar se encuentra una etapa de salida 16 en forma de un inversor y un transformador 18. La etapa de entrada 12, el enlace 14 intermedio de voltaje directo y la etapa 16 de salida constituyen en principio un cambiador de frecuencia estático con un enlace intermedio de voltaje directo constante. El generador 4 es provisto con una terminal de derivación que es conectada vía el transformador 20 y la etapa de entrada 22 al enlace 14 intermedio de voltaje directo para la derivación de potencia auxiliar. El generador 6 es arreglado para accionar un generador de potencia auxiliar separado 24 que a su vez es conectado al enlace 14 intermedio de voltaje directo vía una etapa de entrada 26. A manera de otro ejemplo de una fuente de potencia auxiliar, un transformador 8 de conexión a tierra es mostrado conectado directamente a la barra de distribución y provisto con un devanado secundario extra 28 para la extracción de potencia auxiliar. El devanado secundario 28 es conectado al enlace 14 intermediario de voltaje directo vía una etapa de entrada 30. Un circuito de respaldo en forma de una batería 32 es conectado al enlace 14 intermedio de voltaje directo vía un rectificador 34 semiconductor que bloquea el circuito durante la operación normal y un resistor 36. Si las fuentes de suministro ordinarias para las etapas de entrada 12, 22, 26, 30 son limitadas para mantener el voltaje de salida de los cambiadores de frecuencia estáticos constantes a una sobrecarga temporal y cortes temporales en el suministro, el circuito de respaldo 32, 24, 26, se pone en operación y mantiene el voltaje constante en el enlace 14 intermedio de voltaje directo. Esto evita que la(s) fuente (s) de suministro sea(n) sobrecargada (s) a una sobrecarga temporal o interrupciones. El circuito de respaldo 32, 34, 36 sirve así para reforzar el enlace intermedio de voltaje directo 14. En soluciones del sistema que tienen varias entradas en paralelo, como el suministro del enlace 14 intermediario de voltaje directo mostrado en la figura 3, también se puede incluir equipo para la distribución de la carga. A la corriente máxima permitida en la entrada los niveles de voltaje de salida en las etapas de entrada 12, 22, 26, 30, esto es, el voltaje en el enlace intermediario de voltaje directo 14, debe ser menor que el nivel del voltaje de respaldo del circuito de respaldo 32, 34, 36 que es luego conectado. La barra de distribución de potencia auxiliar puede también tener varias entradas paralelas, esto es, un generador 38 impulsado por diesel y una fuente de alimentación externa conectada vía el transformador 40, también como la entrada 16, 18 del enlace 14 intermediario de voltaje directo. La figura 4 muestra más claramente una modalidad con una máquina eléctrica en forma de una máquina síncrona 42 que tiene un devanado 44 de potencia auxiliar extra. El voltaje del devanado 44 de potencia auxiliar es rectificado en la etapa de entrada 46 del equipo de componentes electrónicos de potencia. El enlace intermediario de voltaje directo del equipo 48 de componentes electrónicos de potencia adquiere un valor de voltaje dependiente de la carga ULS, que es visualizado como un voltaje constante U menos una caída de voltaje dependiente de la carga ?URL sobre el resistor Rl y la inductancia L. El enlace intermedio 50 de voltaje directo también constituye un circuito de respaldo en forma de una batería 52, un rectificador 54 semiconductor y un resistor 66, conectados como se describe anteriormente con referencia a la figura 3. A la corriente máxima permitida, Imax, en el circuito de suministro 58 del devanado auxiliar 44, el nivel de voltaje ULS en el enlace intermedio 50 de voltaje directo es menor que el nivel del voltaje de respaldo UB del circuito de respaldo 52, 54, 56, después de lo cual este es conectado vía el rectificador 54 semiconductor". El circuito de respaldo es mantenido cargado vía el resistor 56 y el circuito es bloqueado durante la operación normal por medio del rectificador semiconductor 54. Si el voltaje y la frecuencia son constantes, la etapa de entrada 46 puede ser formada vía un puente de diodo tradicional y la caída de voltaje dependiente de la carga delta URL es obtenida con la ayuda del resistor Rl y la inductancia L. En soluciones de sistema en las cuales el voltaje de suministro puede variar en nivel y en frecuencia, la etapa de entrada 46 es realizada de preferencia con la ayuda de elementos semiconductores controlables y el nivel de voltaje ULS en el enlace 50 intermediario de voltaje directo es ajustado a la situación de operación de la corriente por medio del control de voltaje controlado por la corriente. La carga de mantenimiento de la batería 52 en el circuito de respaldo es efectuada utilizando equipo convencional para cargar baterías y el rectificador semiconductor puede ser reemplazado con un interruptor de tiristor, por ejemplo que tiene circuito de encendido para la activación controlada del circuito de respaldo. La conversión y filtración de voltaje del contenido armónico se presenta en la etapa de salida del equipo 48 de componentes electrónicos de potencia, que comprende un atenuador 60 y transformador 62, como se describe en más detalle con referencia a la figura 8. La distribución de potencia auxiliar comprende normalmente una barra de distribución 64 de voltaje alternante y una o dos barras de distribución 66, 68 de voltaje directo. Las barras de distribución de voltaje directo 66, 68 son alimentadas mediante la batería 70, 72 y mediante el inversor 74, 76. El inversor 74, 76 puede ser alimentado de la barra de distribución de voltaje alternante 64 o del enlace intermedio 50 del equipo 48 de componentes electrónicos de potencia. La figura 5 muestra una modalidad similar a aquella mostrada en la figura 2, con una alternativa de suministro diferente para la excitación de la máquina 42. El devanado 44 de potencia auxiliar extra es utilizado como fuente de suministro para la excitación. Entonces es importante que el devanado de campo 74 de la máquina 42 o el campo de suministro sea separado galvánicamente de la fuente de suministro del equipo de excitación. La excitación puede ser llevada a cabo con la ayuda de equipo de convertidor de corriente estático tradicional, una máquina síncrona separada o generador 76 de imán permanente o suministro de la barra de distribución 64 de potencia auxiliar que es utilizada en lugar del devanado 44 de potencia auxiliar. Alternativamente, la excitación puede ser obtenida a partir del enlace 50 intermediario de voltaje directo con la ayuda de una conexión pulsada 78 con separación galvánica de entrada y salida. El tipo de suministro seleccionado para la excitación de la máquina 42 depende principalmente de la fuerza de excitación deseada. El suministro de la barra de distribución 64 de potencia auxiliar no es normalmente escogido en casos en donde se desea excitación fuerte. La figura 6 muestra una modalidad similar a aquella de las figuras 2 y 3, en las cuales la potencia auxiliar es suministrada al enlace 50 intermediario de voltaje directo por medio de varias entradas paralelas 58, 78, 80. Dos alternativas para la excitación de la máquina 42 son ilustradas en la figura, esto es, del devanado 44 de potencia auxiliar y del enlace 50 intermediario de voltaje directo. Si se requiere redundancia, es recomendable que dos alternativas sean utilizadas para la excitación. En la modalidad mostrada en la figura 6, así, el equipo de componentes electrónicos de potencia comprenden varias etapas de entrada paralelas 58, 78, 80. Si se requiere separación galvánica entre las fuentes de suministro, un transformador es agregado a cada etapa de entrada. La regulación de voltaje, individual, controlada por la corriente, de cada etapa de entrada es requerida si la limitación de corriente es necesaria para la protección de una o más fuentes de suministro. En esta modalidad, los circuitos de entrada de las varias fuentes de suministro, son alimentados con nivel de voltaje y frecuencia variables. La figura 7 muestra otra modalidad que tiene varias entradas paralelas al enlace 50 intermediario de voltaje directo, como en la figura 6, una de estas fuentes de entrada comprende un transformador 82 de conexión a tierra con devanado secundario extra 84. El objetivo primario del transformador 82 de conexión a tierra es obtener un punto de cero artificial para la conexión a tierra del sistema con el fin de eliminar las terceras corrientes armónicas circulantes durante la operación de uno o más generadores paralelos 42, 68, 88 y para limitar la corriente de punto cero en caso de fallas externas. La figura muestra dos alternativas de suministro del transformador 82, ALT 1 ó ALT 2, respectivamente. En ALT 1, el suministro es vía el enlace 50 intermediario de voltaje directo, mientras que en ALT 2, la barra de distribución 90 de potencia auxiliar es suministrada directamente del devanado secundario 84 del transformador 82 de conexión a tierra. En este caso, el voltaje del devanado secundario 84, debe ser adaptado al voltaje de la barra de distribución 90 de potencia auxiliar. La figura 8 muestra en más detalle una modalidad del circuito principal del equipo de componentes electrónicos de potencia, que comprende etapas de entrada conectadas entre una fuente de suministro y el enlace 50 intermediario de voltaje directo, que actúa como un punto de recolección. Como se describe anteriormente, un circuito de respaldo que consiste de la batería 52, el rectificador 54 semiconductor y el resistor 56 es conectado al enlace 50 intermediario de voltaje directo y una etapa de salida es conectada entre el enlace 50 intermediario de voltaje directo y la barra de distribución de potencia auxiliar, para la conversión del voltaje y la filtración de armónicas. Las etapas de entrada, propuestas principalmente para rectificar el voltaje de la fuente de suministro y la etapa de salida, diseñada para invertir el voltaje, son conocidas per c y por consiguiente no son descritas en detalle. La figura 9 muestra una modalidad de la planta de acuerdo con la invención en la cual el equipo para la generación de potencia auxiliar también puede ser utilizado para el retardo eléctrico de la máquina, el funcionamiento del efecto de frenado hasta un reposo. La planta comprende así una máquina eléctrica 92 con excitación sin escobillas y un generador 94 de potencia auxiliar también con excitación sin escobillas. El generador 94 de potencia auxiliar es conectado a una barra de distribución 98 de potencia auxiliar vía un cambiador de frecuencia estático 96. Otras fuentes de suministro, tales como una fuente externa en 100 o un generador a diesel 102 pueden también ser conectados a la barra de distribución 98 de potencia auxiliar. Un equipo de excitación rotativo común 104 es proporcionado para la excitación de la máquina 92 y el generador 94 de potencia auxiliar. Este equipo de excitación comprende un generador de imán permanente 106 y elementos rectificadores tales como puentes de tiristor 108, 110 para suministrar los devanados de campo 112, 114 de los generadores 92, 94. Los puentes 108, 110 del tiristor son controlados desde medios de control estacionarios 116, cada uno vía su propia unidad para comunicación inalámbrica. Cada unidad de comunicación comprende una unidad de transmisor y/o receptor 118 estacionaria conectada a los medios de control 116 y una unidad de receptor y/o transmisor 120 aplicada sobre el equipo de excitación rotativo. En la figura 9, una conexión 122 es también indicada entre la máquina 92 y los medios de control 116 de tal manera que el voltaje de salida de la máquina 92 puede ser controlado mediante el control de la excitación. Una conexión 124 es también indicada para medir el voltaje de red, que es necesario para poner en fase la máquina 92. En esta modalidad, el equipo para generar potencia auxiliar comprende el equipo 96 cambiador de frecuencia para una operación en múltiples cuadrantes y puede ser utilizado para el retardo eléctrico de la máquina 92. El efecto de frenado es obtenido al poner en cortocircuito el devanado de campo 114 del generador de potencia auxiliar 94 y alimentar su lado del estator con un voltaje trifásico que tiene una posición de fase y una frecuencia que permiten que el generador de potencia auxiliar 94 (máquina síncrona) funcione como una máquina asincrona con dirección de rotación para un máximo momento de torsión de frenado. La operación asincrona puede continuar hasta que la máquina 92 llega a un reposo completo. Esto es descrito en más detalle posteriormente en la presente con referencia a la figura 12.

El efecto de frenado también puede ser obtenido al poner en corto circuito el devanado de campo 114 del generador de potencia auxiliar 94 y alimentar el devanado de su estator con corriente directa, como se describe en más detalle posteriormente en la presente con referencia a la figura 13. Decisivo en cuanto a cómo el generador 94 de potencia auxiliar puede ser utilizado para el retardo es cuanto tiempo puede ser sobrecargado sin daño. La figura 10 muestra un ejemplo de varias posibilidades de entrada a la barra de distribución 126 de potencia auxiliar. Además de una fuente 128 de suministro externa y el generador 130 a diesel, por ejemplo, se muestran dos generadores 132, 134 que comparten equipo de cambiador de frecuencia común 136, que puede a su vez estar conectado a los generadores de potencia auxiliar 132, 134 (vía el transformador 138) a la barra de distribución de potencia auxiliar 126. Así, el suministro vía el cambiador de frecuencia 136 o mediante el suministro conectado directamente de los generadores de potencia auxiliares 132, 134, también como suministros alternativos 128, 130 son posibles. La figura 11 muestra una modalidad con distribución de potencia auxiliar que tiene varios niveles de voltaje. Los generadores 140, 142 pueden así ser conectados directamente a un nivel de 6 KV y vía los transformadores 144, 146 con líneas secundarias extra, directamente con la barra de distribución 150 de potencia auxiliar o vía el equipo cambiador de frecuencia 148. La barra de distribución de potencia auxiliar cae comúnmente en 0.4 KV y alimenta las barras de distribución de voltaje directo 156, 158, vía los convertidores 152, 154 como se describe anteriormente. Sin embargo, también son posibles otros niveles de voltaje o aún varios niveles de voltaje. La figura 12 ilustra más claramente el principio para poner en cortocircuito el devanado de campo 162 del generador de potencia auxiliar durante la operación de retardo. El devanado de campo 162 es así conectado al eguipo de excitación 164 vía un circuito de corto circuito 166 de tiristor que comprende dos tiristores dirigidos opuestamente 168, 170 con sus circuitos de encendido 172, 174. El lado del estator del generador 160 es alimentado con voltaje alterno vía el cambiador de frecuencia 176 con una posición y frecuencia de fase de tal manera que la máquina opera como una máquina asincrona con dirección de rotación para un máximo momento de torsión de frenado. La figura 13 muestra una modalidad alternativa en la cual el generador 160 es suministrado con voltaje directo en el lado del estator de un convertidor 178 de tiristor. Así se obtiene un frenado a contracorriente, en donde el efecto de frenado es realizado con voltaje directo. La figura 14 muestra una modalidad de la planta de acuerdo con la invención en la cual se utiliza un generador de potencia auxiliar separado G2 como motor de arranque. El generador de potencia auxiliar G2 es impulsado por la máquina eléctrica Gl que es conectada directamente a la red de potencia. La barra de distribución de potencia auxiliar 240 cae comúnmente en un voltaje de 0.4 KV y tiene tres alternativas de entrada, esto es, un generador a diesel Gd, una entrada de una fuente de suministro externa 241 vía un transformador T2 y el generador de potencia auxiliar separado G2 que es conectado a la barra de distribución de potencia auxiliar 240 vía un transformador TI para el ajuste de voltaje. Al momento cuando la máquina Gl va a arrancar, los interruptores automáticos de circuito CB1, CB2 y CB5 son abiertos. Un voltaje es aplicado en la barra de distribución de potencia auxiliar 240 vía una de tales alternativas de suministro Gd, 241. Durante el tiempo para la primera etapa del proceso de arranque, el interruptor automático de circuitos CB4 es cerrado y el interruptor automático de circuitos CB5 es abierto, lo que significa que el cambiador de frecuencia FC está conectado directamente al generador de potencia auxiliar G2. Durante el tiempo para la segunda etapa del proceso de arranque, el interruptor automático de circuitos CB4 es abierto y el interruptor automático de circuitos CB5 es cerrado. Durante el proceso de arranque, el equipo de excitación EXC del generador de potencia auxiliar G2 es alimentado de la barra de distribución de potencia auxiliar 240 vía el transformador T3. Cuando la máquina Gl se ha puesto en fase en la operación del motor, se presenta la conmutación a excitación ordinaria y el voltaje se aplica a la barra de distribución de potencia auxiliar 240 de la red externa mediante alimentación vía la máquina Gl y el generador de potencia auxiliar G2. El interruptor automático de circuitos CB1 es cerrado y los otros sistemas auxiliares pueden ser arrancados. La figura 15 muestra una modalidad alternativa de la planta de acuerdo con la invención, en la cual se utiliza un devanado 242 de potencia auxiliar, separado de la máquina Gl en el arranque. De una manera similar a la modalidad descrita en la figura 14, la barra de distribución de potencia auxiliar 240 tiene tres alternativas de entrada, de las cuales una fuente de suministro es el devanado 242 de potencia auxiliar separado de la máquina Gl que suministra la barra de distribución de potencia auxiliar 240 vía el transformador TI para el ajuste del voltaje. El proceso de arranque es el mismo como en la modalidad mostrada en la figura 14 y cuando la máquina Gl se ha puesto en fase en la operación del motor, se presenta la conmutación a la excitación ordinaria mediante el equipo de excitación EXC y el voltaje es aplicado sobre la barra de distribución de potencia auxiliar 240 de la red externa por medio de la máquina Gl y su devanado de potencia auxiliar 242. Cuando la máquina síncrona Gl se ha puesto en fase puede tener los siguientes modos de operación simultáneos: un modo de motor síncrono para impulsar una parte de turbina, por ejemplo, en aire o vacío, un modo de compensador síncrono para generar potencia reactiva para mantener el voltaje y un modo de transformador para reducir y transmitir la potencia activa y reactiva a la barra de distribución de potencia auxiliar. La figura 16 muestra una modificación de- la modalidad de la figura 15, en la cual un transformador 244 de tres devanados es conectado al devanado de potencia auxiliar 242 de la máquina Gl. La barra de distribución de potencia auxiliar 240 es suministrada vía el devanado secundario del transformador de tres devanados 244 y el transformador 243, en tanto que el otro devanado secundario del transformador de tres devanados 244 es utilizado para la excitación de la máquina Gl. El proceso de arranque, también como la operación normal son llevados a cabo de una manera similar como en la modalidad de acuerdo con la figura 15. La figura 17 muestra una modalidad de la planta de acuerdo con la invención, con dos máquinas o generadores 246, 248 que tiene equipo de cambiador de frecuencia común FC para el arranque. Cada generador 246, 248 comprende un devanado de potencia auxiliar extra 250, 252 para suministrar la barra de distribución de potencia auxiliar 254 de una manera similar como en la modalidad de la figura 15. Los sistemas de potencia auxiliares pueden ser conectados con el interruptor de circuitos CB7 y los devanados de potencia auxiliares pueden ser separados de la respectiva barra de distribución de potencia auxiliar 254 con la ayuda de interruptores automáticos de circuito CB1, CB4 respectivamente. La figura también muestra partes de turbina STl y ST2 conectadas a las máquinas 246, 248 vía acoplamientos Cl, C2 respectivamente. En otros aspectos, la función de la modalidad mostrada en la figura 17 es la misma como aquella de la modalidad mostrada en la figura 15. La figura 18 ilustra todavía otro principio para la distribución de potencia auxiliar cuando la velocidad de las máquinas 256, 258 en la planta es variable. Un voltaje es aplicado en la distribución de potencia auxiliar al nivel de la estación vía una de cuatro rutas de entrada alternativas, esto es, ya sea desde la máquina 256 ó la máquina 258 o desde un generador a diesel 260 o de una fuente de suministro externa 262. En el arranque de la máquina 258, se aplica voltaje temporalmente en la distribución de potencia auxiliar para la máquina 258 vía la distribución de potencia auxiliar para el nivel de la estación, después de lo cual la entrada ordinaria de la máquina 258 es abierta antes de la aplicación de voltaje. Después del arranque y acumulación de voltaje, se presenta la conmutación a la excitación ordinaria, esto es, la máquina 258 produce su propia fuerza auxiliar. La velocidad constante es mantenida para accionar la bomba y los semejantes después de la variación en el voltaje y frecuencia de la red de suministro, con la ayuda de motores integrales 264. Barras de distribución de voltaje directo y voltaje alterno son conectadas a la distribución de potencia auxiliar a nivel de la estación como se describe anteriormente. La prioridad dada a la barra de distribución de voltaje alternativo es suministrada vía cambiadores de frecuencia 266, 268 mediante el enlace intermedio de voltaje directo constante 270 y al respaldo de batería 272 como se describe anteriormente. Varias modificaciones de las modalidades mostradas y descritas anteriormente a manera de ejemplo son factibles dentro del alcance de la invención. Así, el generador de potencia auxiliar y la máquina pueden ser excitados con la ayuda de excitadores estáticos o excitadores sin escobillas con rectificadores de diodo. Además, la adaptación y acoplamiento entre generadores de potencia auxiliares y barras de distribución de potencia auxiliares pueden ser realizados naturalmente de varias maneras diferentes. Los métodos y principios de arrangue pueden variar de una planta a otra y en algunos casos el cambiador de frecuencia puede ser suministrado para el arranque desde una fuente de suministro separada, posiblemente de un generador a diesel separado. Los conductores en otro equipo para generador de potencia auxiliar pueden también ser utilizados para el frenado eléctrico, también como para el arranque del cambiador de frecuencia de las máquinas. La figura 19 muestra una parte de una máquina de corriente alterna eléctrica del tipo incluido en la planta de acuerdo con la invención. El rotor ha sido retirado para revelar la construcción del estator 1 más claramente. Las partes principales del estator 1 son un armazón 25 del estator, un núcleo 3 del estator, que comprende los dientes 27 del estator y una parte posterior, del estator que define una porción posterior externa 5. El estator también comprende un devanado 29 del estator formado a partir de un conductor aislado y colocado en un espacio 7 también denominado ranura, formado como una cadena de bicicleta, véase figura 21, formado entre los dientes 27 del estator individuales. En la figura 21, el devanado 29 del estator es solamente indicado por su conductor. Como es evidente de la figura 19, el devanado 29 del estator forma un paquete 31 de extremo de bobina en cada lado del estator 1. La figura 21 también revela gue el conductor aislado es graduado o escalonado en varias dimensiones dependiendo de su posición radial en el estator. En las máquinas convencionales más grandes, el armazón 25 del estator consiste frecuentemente de una construcción de placa de acero soldada. En las máquinas grandes, el núcleo 3 del estator, también denominado el núcleo laminado, es en general elaborado de una placa de 0.35 mm dividida en pilas con una longitud axial de aproximadamente 50 mm espaciadas entre sí por conductos de ventilación de 5 mm que forman divisiones. Sin embargo, los conductos de ventilación son eliminados en una máquina del tipo incluida en la planta de acuerdo con la presente invención. En las máquinas grandes, la construcción de cada pila laminada es obtenida mediante el apilado de segmentos 9 de placa troquelados de un tamaño apropiado junto con una primera capa y colocación de cada capa subsecuente transversalmente para construir una parte en forma de placa completa de un núcleo 3 del estator. Las partes y particiones son retenidas conjuntamente mediante vastagos 33 de presión que son prensados contra anillos de presión, manecillas de presión o segmentos de presión, no mostrados. Solamente dos vastagos de presión se han mostrado en la figura 19. La figura 20 muestra una sección transversal a través de un conductor aislado diseñado para uso en los devanados en la máquina o máquinas en la planta de acuerdo con la presente invención. El conductor aislado 11 comprende una diversidad de hebras 35 que tienen sección transversal circular y que consisten de cobre (Cu), por ejemplo. Estas hebras 35 son arregladas en la parte media del conductor aislado 11. Una primera capa semiconductora 13 es arreglada alrededor de las hebras 35. Una capa aislante 37, por ejemplo aislamiento de XLPE es arreglada alrededor de la primera capa semiconductora 13. Una segunda capa semiconductora 15 es arreglada alrededor de la capa aislante 37. El conductor aislado es flexible y retiene esta propiedad en toda su vida de servicio. Tales tres capas son construidas de tal manera que se adhieren entre sí aún cuando el conductor aislado es doblado. El conductor aislado tiene un diámetro en el intervalo de 20-250 mm y un área conductora en el intervalo de 80 - 3000 mm cuadrados. La figura 21 muestra esquemáticamente un sector radial de una máquina con un segmento 9 del estator 1 y un polo 39 del rotor sobre el rotor 17 de la máquina. También se puede ver que el devanado 29 del estator es arreglado en el espacio 7 formado como una cadena de bicicleta, formada entre los dientes 27 del estator individuales. Cada diente 27 del estator se extiende radialmente hacia adentro desde la porción posterior externa 5. La figura 22 muestra un sector correspondiente a un paso de diente del sector radial en la figura 21, con el devanado 29 del estator en la ranura 7, esto se hace en tres etapas con la etapa más interna, vista en dirección radial, que tiene el diámetro más pequeño y la etapa más externa, vista en dirección radial, que tiene el diámetro más grande. Cada etapa es provista con cuatro vueltas de devanado. La ranura 7 tiene un fondo 41 en su radio más externo y una parte superior 21 en su radio más interno. La modalidad en la figura 22 muestra un devanado de potencia auxiliar 43 arreglado en un canal 23 situado en conexión con el fondo 41 de la ranura a través de la cual corre el devanado 43 de potencia auxiliar. Además, el canal 23, con su devanado de potencia auxiliar 43 es situado radialmente en relación con el devanado 29 del estator. El devanado de potencia auxiliar completo es obtenido mediante un número apropiado de ranura 7 que son provistas con canales 23 en el fondo 20 de la ranura, de tal manera que se obtienen un número apropiado de vueltas del devanado, dependiendo del voltaje de potencia auxiliar deseado. La ubicación mostrada en la figura 22 ofrece ventajas con respecto al montaje del devanado. Esta ubicación también proporciona menos pérdidas en el devanado extra y asegura que la reactancia de fuga para el devanado principal no se incremente. El devanado de potencia auxiliar es construido de la misma manera como el devanado principal pero con considerablemente menos vueltas, lo que proporciona un voltaje terminal más bajo. La salida de potencia del devanado de potencia auxiliar está dentro del rango de unos KW o hasta aproximadamente 25 % de la salida total de la máquina. Así, el devanado de potencia auxiliar es el devanado más pequeño con respecto a la potencia y es por consiguiente colocado en el fondo de la ranura 7. El voltaje de potencia auxiliar para el requerimiento de la estación es determinado a ciertos valores, por ejemplo 400 V - 690 V - 3 KV, 3 KV - 6.6 KV ó 10 KV. Sin embargo, dependiendo de los parámetros del diseño principal de la construcción del generador, puede no ser posible obtener estos niveles de voltaje específicos y por consiguiente el devanado de potencia auxiliar es dimensionado para acercarse tan estrechamente como sea posible a estos valores, de tal manera que una transformación a estos valores pueda ser obtenida con un transformador relativamente simple. La modalidad de un devanado de potencia auxiliar mostrado en la figura 22 constituye solamente una solución posible de la ubicación del devanado. El devanado puede también ser colocado en lo alto 21 de la ranura o en alguna otra parte a lo largo de la ranura. Una ranura puede también ser provista con más de una vuelta de devanado. No se necesita que cada ranura sea provista con un devanado de potencia auxiliar. En lugar de esto, cada segunda ranura o cada tercera ranura puede ser provista con el devanado. Muchas modificaciones de las modalidades pueden por consiguiente ser seleccionadas dentro del alcance de la invención, dependiendo de los parámetros de diseño del generador y el voltaje de potencia auxiliar deseado para los requerimientos de la estación. El denominador común para todas las modalidades es que el generador sea provisto con un devanado del estator del tipo de alto voltaje y que el devanado de potencia auxiliar esté localizado en o cerca de la ranura. "En o cerca de" a la ranura significa que el espacio 7 de la ranura se comunica con el canal 23 para el devanado de potencia auxiliar 43. Así, el estator comprende por lo menos un sistema de devanado que actúa como devanado de potencia auxiliar consistente de conductores sólidos aislados del tipo descrito anteriormente, colocados y arreglados de tal manera que enlazan suficiente flujo magnético para asegurar que el voltaje inducido sea apropiado para la conexión directa a una red de distribución o red de transmisión, esto es comúnmente 36 KV - 800 KV. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (60)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos uno de los siguientes tipos de máquinas eléctricas, por ejemplo una máquina eléctrica rotativa del tipo de corriente alterna, un transformador o un reactor diseñado para ser conectado directamente a una red de distribución o red de transmisión y que comprende por lo menos un devanado eléctrico, caracterizada porque el devanado de la máquina comprende por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante y también porque los medios de potencia auxiliares son arreglados para proporcionar la potencia auxiliar requerida.
2. 2. Una planta de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el potencial en la primera capa es sustancialmente igual al potencial sobre el conductor.
3. 3. Una planta de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque la segunda capa es arreglada para formar una superficie sustancialmente equipotencial que rodea el conductor.
4. 4. Una planta de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque la segunda capa es conectada a un potencial predeterminado.
5. 5. Una planta de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el potencial predeterminado es potencial de tierra.
6. 6. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque por lo menos dos capas adyacentes del devanado de la máquina tienen coeficientes de expansión térmica grandes sustancialmente iguales.
7. 7. Una planta de conformidad con cualquiera de- las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el conductor comprende una diversidad de hebras, por lo menos algunas de los cuales están en contacto eléctrico entre sí.
8. 8. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada una de las tres capas es unida firmemente a capas adyacentes a lo largo de sustancialmente toda su superficie de contacto.
9. 9. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las capas son arregladas para adherirse entre sí aún cuando el conductor aislado es doblado.
10. 10. Una planta de potencia eléctrica que comprende or lo menos uno de los siguientes tipos de máquinas eléctricas, por ejemplo una máquina eléctrica rotativa del tipo de corriente alternante, un transformador o un reactor diseñado para ser conectado directamente a una red de distribución o red de transmisión y que comprende por lo menos un núcleo magnético y por lo menos un devanado eléctrico, caracterizada porque el devanado es formado de un cable que comprende uno o más conductores portadores de corriente, cada conductor tiene una diversidad de hebras, una capa semiconductora interna provista alrededor de cada conductor, una capa aislante de material aislante sólido provista alrededor de la capa semiconductora interna y una capa semiconductora externa provista alrededor de la capa aislante y porque los medios de potencia auxiliares son arreglados para proporcionar la potencia auxiliar requerida.
11. 11. Una planta de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque tal cable comprende un forro.
12. 12. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizada porque la máquina eléctrica es una máquina eléctrica rotativa y porque el estator es provisto con por lo menos dos devanados diseñados para voltajes diferentes, uno de tales devanados es arreglado como un devanado de potencia auxiliar para generar potencia auxiliar.
13. 13. Una planta de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el devanado de potencia auxiliar comprende por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante.
14. 14. Una planta de conformidad con la reivindicación 12 o la reivindicación 13, caracterizada porque un devanado del estator es dimensionado para voltajes en el rango de 36 KV - 800 KV, mientras que el devanado de potencia auxiliar es dimensionado para voltajes en el rango de 400 V - 20 KV.
15. 15. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-14, caracterizada porque el devanado de potencia auxiliar es dimensionado para suministrar voltajes dentro de uno de los siguientes rangos de voltaje discretos: 380 - 420 V, 650 - 725 V, 3.1 - 3.5.KV, 6.2 -7.0 KV ó 9.5 -10.5 KV.
16. 16. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-14, caracterizada porque el devanado de potencia auxiliar es dimensionado para suministrar un voltaje arreglado para ser transformado a un voltaje dentro de uno de los siguientes rangos de voltaje discretos: 380 - 420 V, 650 - 725 V, 3.1 -3.5 KV, 6.2 -7.0 KV ó 9.5 - 10.5 KV.
17. 17. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-16, caracterizada porque el devanado de potencia auxiliar es un devanado trifásico.
18. 18. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-17, caracterizada porque el devanado de potencia auxiliar es colocado en el fondo de una ranura formada entre dos dientes adyacentes del estator.
19. 19. Una planta de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque el devanado de potencia auxiliar es colocado en un espacio extra del devanado en el estator, orientado radialmente en relación con el devanado del estator.
20. 20. Una planta de conformidad con la reivindicación 18 o la reivindicación 19, caracterizada porque el devanado de potencia auxiliar es colocado en cada ranura en el estator.
21. 21. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizada porque la máquina eléctrica es un generador y porque los medios de potencia auxiliares comprenden una terminal de derivación en el devanado del generador para derivar potencia auxiliar para formar una fuente de potencia auxiliar.
22. 22. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizada porque los medios de potencia auxiliares comprenden como fuente de potencia auxiliar un generador de potencia auxiliar, tal como una máquina síncrona o generador de imán permanente, impulsado mediante la máquina eléctrica.
23. 23. Una planta de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada porque el generador de potencia auxiliar es provisto con por lo menos un devanado que comprende por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante.
24. 24. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizada porque los medios de potencia auxiliares comprenden como fuente de potencia auxiliar un devanado secundario extra de un transformador de conexión a tierra conectado a una barra de distribución para varios generadores.
25. 25. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizada .porque por lo menos uno de los devanados de un transformador de conexión a tierra conectado a una barra de distribución para varios generadores es provisto con una terminal de derivación para extraer potencia auxiliar.
26. 26. Una planta de conformidad con la reivindicación 24 ó 25, caracterizada porque por lo menos uno de los devanados del transformador comprende por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante.
27. 27. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los medios de potencia auxiliares comprenden por lo menos una fuente de potencia auxiliar que es conectada a una barra de distribución de potencia auxiliar para la distribución de potencia auxiliar, vía equipo de componentes electrónicos de potencia para mantener constante el voltaje en la barra de distribución de potencia auxiliar, el equipo de componentes electrónicos de potencia es provisto con un enlace intermediario de voltaje directo al cual un voltaje de respaldo puede ser conectado si es necesario.
28. 28. Una planta de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque una batería, es conectada al enlace intermedio de voltaje directo para suministrar un voltaje de respaldo predeterminado al enlace intermedio de voltaje directo si su nivel de voltaje cae por debajo del nivel predeterminado.
29. 29. Una planta de conformidad con la reivindicación 27 o la reivindicación 28, caracterizada porque el equipo de componentes electrónicos de potencia comprende una etapa de entrada para rectificar el voltaje alternante obtenido de la fuente de potencia auxiliar para la generación de un voltaje directo en el enlace intermediario en el equipo electrónico de potencia.
30. 30. Una planta de conformidad con la reivindicación 29, caracterizada porque la etapa de entrada comprende un puente de diodo.
31. 31. Una planta de conformidad con la reivindicación 29, caracterizada porque la etapa de entrada y una entrada de salida incluida en el equipo electrónico de potencia comprenden cada una un equipo de convertidor.
32. 32. Una planta de conformidad con la reivindicación 29, caracterizada porque la etapa de entrada está diseñada para generar un voltaje directo en el enlace intermedio, con un nivel de voltaje dependiente de la carga.
33. 33. Una planta de conformidad con la reivindicación 32, caracterizada porque la etapa de entrada comprende un resistor y un inductor para producir una caída de voltaje dependiente de la carga.
34. 34. Una planta de conformidad con la reivindicación 33, caracterizada porque la etapa de entrada es diseñada de tal manera que, cuando la corriente máxima permitida es suministrada, el voltaje en el enlace intermedio de voltaje directo cae debajo del voltaje de respaldo.
35. 35. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27-34, caracterizada porque una pluralidad de generadores con devanados extra para generar potencia auxiliar son conectados en paralelo al enlace intermedio de voltaje directo, cada uno vía su propia etapa de entrada en el equipo electrónico auxiliar.
36. 36. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27-35, caracterizada porque la barra de distribución de potencia auxiliar puede ser alimentada de fuentes adicionales, tales como fuentes de suministro externas o generadores impulsados mediante motores a diesel.
37. 37. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27-36, caracterizada porque por lo menos una barra de distribución de voltaje alternante y por lo menos una barra de distribución de voltaje directo para distribuir potencia auxiliar son alimentadas de una batería y de la barra de distribución de potencia auxiliar vía un convertidor o desde el enlace intermedio del . equipo de componentes electrónicos de potencia.
38. 38. Una planta de conformidad con la reivindicación 12 ó la reivindicación 13, caracterizada porque la máquina eléctrica rotativa es arreglada para ser excitada del devanado de potencia auxiliar.
39. 39. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27-37, caracterizada porque la máquina eléctrica es arreglada para ser excitada con la ayuda de un circuito pulsado, la entrada y salida están separadas galvánicamente y la entrada es conectada al enlace intermediario de voltaje directo.
40. 40. Una planta de conformidad con la reivindicación 22 ó la reivindicación 23, caracterizada porque el generador de potencia auxiliar es conectado a una barra de distribución de potencia auxiliar y porque un motor integral es arreglado para mantener constante la velocidad del generador de potencia auxiliar cuando aparecen variaciones en el voltaje y/o frecuencia de la red de suministro.
41. 41. Una planta de conformidad con la reivindicación 22 ó la reivindicación 23, caracterizada porque el equipo de componentes electrónicos de potencia es arreglado para el control opcional del flujo de potencia desde el generador de potencia auxiliar a la barra de distribución de potencia auxiliar o desde la barra de distribución de potencia auxiliar al generador de potencia auxiliar.
42. 42. Una planta de conformidad con la reivindicación 41, en donde la máquina eléctrica es una máquina síncrona, caracterizada porque el devanado de campo del generador de potencia auxiliar se puede poner en cortocircuito y porque su lado del estator puede ser alimentado con un voltaje trifásico que tiene una posición de fase y una frecuencia, de tal manera que el generador de potencia auxiliar funciona como una máquina asincrona con dirección de rotación para un momento de torsión de frenado máximo.
43. 43. Una planta de conformidad con la reivindicación 41, en donde la máquina eléctrica es una máquina síncrona, caracterizada porque el devanado de campo del generador de potencia auxiliar se puede poner en cortocircuito y porque por lo menos un devanado del estator en el generador de potencia auxiliar puede ser alimentado con una corriente directa.
44. 44. Una planta de conformidad con la reivindicación 43, caracterizada porque un cambiador de frecuencia o un convertidor de corriente de tiristor separado para una operación de un solo cuadrante es arreglado para alimentar con corriente directa por lo menos un devanado del estator del generador de potencia auxiliar.
45. 45. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 41-44, caracterizada porque el generador de potencia auxiliar es diseñado con un número de polos apropiado para la adaptación de frecuencia.
46. 46. Una planta de conformidad con la reivindicación 12 ó la reivindicación 13, caracterizada porque el equipo electrónico de potencia es arreglado para un control opcional del flujo de potencia del devanado de potencia auxiliar a la barra de distribución de potencia auxiliar o de la barra de distribución de potencia auxiliar al devanado auxiliar.
47. 47. Una planta de conformidad con la reivindicación 46, en donde la máquina eléctrica es una máquina síncrona, caracterizada porque el devanado de campo de la máquina se puede poner en corto circuito y porque su devanado auxiliar puede ser alimentado con un voltaje trifásico que tiene una posición de fase y una frecuencia de tal manera que la máquina síncrona funciona como una máquina asincrona con una dirección de rotación para un máximo momento de torsión de frenado.
48. 48. Una planta de conformidad con la reivindicación 46, en donde la máquina eléctrica es una máquina síncrona, caracterizada porque el devanado de campo de la máquina se puede poner en cortocircuito y porque por lo menos uno de sus devanados auxiliares puede ser alimentado con corriente directa.
49. 49. Una planta de conformidad con la reivindicación 46, en donde la máquina eléctrica es una máquina síncrona, caracterizada porque un cambiador de frecuencia o un convertidor de corriente de tiristor separado para una operación en un solo cuadrante es arreglado para alimentar con corriente un devanado de potencia auxiliar en la máquina.
50. 50. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27-37, caracterizada porque la máquina eléctrica es arreglada para ser excitada de un generador de potencia auxiliar impulsado separadamente.
51. 51. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17-21, 22 ó 23, caracterizada porque un generador de potencia auxiliar o generador con devanado de potencia auxiliar es conectado a una barra de distribución de potencia auxiliar y porque las cargas reales son conectadas a motores integrales, la velocidad es mantenida constante cuando se presentan variaciones en el voltaje y/o frecuencia de la red de suministro.
52. 52. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-24, caracterizada porque la máquina con devanado de potencia auxiliar, conectada a una barra de distribución de potencia auxiliar, puede ser impulsada en tres modos de operación simultáneos, es decir, un modo de motor síncrono para impulsar una parte de turbina en aire o vacío, un modo de compensador síncrono para generar potencia reactiva para mantener el voltaje en la red externa y un modo de transformador para transmitir potencia a la barra de distribución de potencia auxiliar.
53. 53. Una planta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-24, caracterizada porque la máquina con generador de potencia auxiliar separado, conectado a una barra de distribución de potencia auxiliar, puede ser impulsada en tres modos de operación simultáneos, es decir un modo de motor síncrono para impulsar una parte de turbina en aire o vacío, un modo de compensador síncrono para generar potencia reactiva para mantener el voltaje en la red externa y un modo de transformador para transmitir potencia a la barra de distribución de potencia auxiliar.
54. 54. Un procedimiento en una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos una máquina eléctrica rotativa del tipo de corriente alternante diseñada para ser conectada directamente a una red de distribución o una red de transmisión y que comprende por lo menos un devanado eléctrico, caracterizado porque el devanado de la máquina es formado de por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante y porque aquella potencia auxiliar es generada con la ayuda de un devanado extra en el estator.
55. 55. Un procedimiento en una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos una máquina eléctrica del tipo de corriente alternante en forma de un generador, diseñada para ser conectada directamente a una red de distribución o una red de transmisión y que comprende por lo menos un devanado eléctrico, caracterizado porque el devanado de la máquina es formado de por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante y porque la potencia auxiliar es derivada de una terminal de derivación en el devanado del generador.
56. 56. Un procedimiento en una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos una máquina eléctrica del tipo de corriente alternante diseñada para ser conectada directamente a una red de distribución o una red de transmisión y que comprende por lo menos un devanado eléctrico, caracterizado porque el devanado de la máquina es formado de por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante y porque un generador de potencia auxiliar separado es impulsado por la máquina eléctrica.
57. 57. Un procedimiento en una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos una máquina eléctrica del tipo de corriente alternante diseñada para ser conectada directamente a una red de distribución o una red de transmisión y que comprende por lo menos un devanado eléctrico, también como un transformador de conexión a tierra conectado a una barra de distribución diseñada para varios generadores, caracterizado porque el devanado de la máquina es formado de por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante y porque la potencia auxiliar es extraída de un devanado secundario extra del transformador de conexión a tierra.
58. 58. Un procedimiento en una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos una máquina eléctrica del tipo de corriente alternante diseñada para ser conectada directamente a una red de distribución o una red de transmisión y que comprende por lo menos un devanado eléctrico, también como un transformador de conexión a tierra conectado a una barra de distribución diseñada para varios generadores, caracterizado porque el devanado de la máquina es formado de por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida qµe rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante y porque la potencia auxiliar es derivada de una terminal de derivación de un devanado del transformador.
59. 59. Un procedimiento en una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos una máquina eléctrica rotativa del tipo de corriente alternante diseñada para ser conectada directamente a una red de distribución o una red de transmisión y que comprende por lo menos un devanado eléctrico, también como un generador de potencia auxiliar conectado a una barra de distribución de potencia auxiliar, caracterizado porque el devanado de la máquina es formado de por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante y porque el flujo de potencia es controlado opcionalmente del generador de potencia auxiliar a la barra de distribución de potencia auxiliar o de la barra de distribución de potencia auxiliar al generador de potencia auxiliar.
60. 60. Un procedimiento en una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos una máquina síncrona diseñada para ser conectada directamente a una red de distribución o una red de transmisión y que comprende por lo menos un devanado eléctrico, caracterizado porque el devanado de la máquina es formado de por lo menos un conductor, eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante y porque el devanado de campo de la máquina se pone en cortocircuito y un devanado auxiliar de la máquina es alimentado con un voltaje trifásico que tiene una posición de fase y una frecuencia de tal manera que la máquina funciona como una máquina asincrona con una dirección de rotación para un máximo momento de torsión de frenado. PLANTA DE POTENCIA ELÉCTRICA RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se describe una planta de potencia eléctrica que comprende por lo menos una máquina eléctrica (2, 4, 6, 8) del tipo de corriente alternante diseñada para ser conectada directamente a una red de distribución o una red de transmisión y que comprende por lo menos un devanado eléctrico. El devanado de la máquina comprende por lo menos un conductor eléctrico, una primera capa con propiedades semiconductoras que rodea el conductor, una capa aislante sólida que rodea la primera capa y una segunda capa con propiedades semiconductoras que rodea la capa aislante. Medios de potencia auxiliares (10, 12, 14, 16, 18, 20, -22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40) son arreglados para proporcionar la potencia auxiliar requerida. También se describe el procedimiento en tal planta.