Hispanopedia WikiUn limitador de corriente de falla (FCL) , también conocido como controlador de corriente de falla (FCC) , [ 1 ] es un dispositivo que limita la corriente de falla potencial cuando ocurre una falla (por ejemplo, en una red de transmisión de energía) sin una desconexión completa. El término incluye dispositivos superconductores , de estado sólido e inductivos . [ 2 ]
Aplicaciones
Los sistemas de distribución de energía eléctrica incluyen interruptores automáticos para desconectar la corriente en caso de avería, pero para maximizar la fiabilidad, buscan desconectar la menor parte posible de la red. Esto significa que incluso los interruptores automáticos más pequeños, así como todo el cableado conectado a ellos, deben ser capaces de desconectar grandes corrientes de cortocircuito.
Surge un problema si se mejora el suministro eléctrico, ya sea añadiendo nueva capacidad de generación o interconexiones. Dado que esto aumenta la cantidad de energía que se puede suministrar, es necesario actualizar las barras colectoras y los interruptores automáticos de todos los circuitos derivados para que soporten el nuevo límite de corriente de falla más elevado.
Esto plantea un problema particular cuando se incorpora generación distribuida , como parques eólicos y paneles solares en tejados, a una red eléctrica existente. Es deseable poder añadir fuentes de energía adicionales sin necesidad de realizar grandes mejoras en todo el sistema.
Una solución sencilla consiste en añadir impedancia eléctrica al circuito. Esto limita la velocidad de aumento de la corriente, lo que a su vez limita el nivel máximo que puede alcanzar la corriente de falla antes de que se abra el interruptor. Sin embargo, esto también limita la capacidad del circuito para satisfacer una demanda que cambia rápidamente, por lo que la adición o eliminación de grandes cargas provoca inestabilidad en el suministro eléctrico.
Un limitador de corriente de falla es un elemento no lineal que presenta una baja impedancia a niveles de corriente normales, pero una impedancia mayor a niveles de corriente de falla. Además, este cambio es extremadamente rápido, antes de que un interruptor automático pueda dispararse unos pocos milisegundos después. (Los interruptores automáticos de alta potencia se sincronizan con el cruce por cero de la corriente alterna para minimizar la formación de arcos eléctricos ).
Si bien la alimentación eléctrica es inestable durante la falla, no se desconecta por completo. Una vez desconectada la rama afectada, el limitador de corriente de falla vuelve automáticamente a su funcionamiento normal.
Limitador de corriente de falla superconductor
Los limitadores de corriente de falla superconductores aprovechan la pérdida extremadamente rápida de la superconductividad (denominada " extinción ") por encima de una combinación crítica de temperatura, densidad de corriente y campo magnético. En funcionamiento normal, la corriente fluye a través del superconductor sin resistencia y con una impedancia despreciable.
Si se produce una falla, el superconductor se desactiva, su resistencia aumenta bruscamente y la corriente se desvía a un circuito paralelo con la impedancia más alta deseada. (La estructura no se puede usar como interruptor automático, ya que el material superconductor, normalmente conductor, no tiene una resistencia lo suficientemente alta. Solo es suficiente para generar el calor necesario para fundir el material).
Los limitadores de corriente de falla superconductores se describen como pertenecientes a una de dos categorías principales: resistivos o inductivos .
En un limitador de corriente de falla resistivo (FCL), la corriente pasa directamente a través del superconductor. Cuando este se desactiva, el fuerte aumento de la resistencia reduce la corriente de falla con respecto a la corriente de falla potencial. Un FCL resistivo puede ser de corriente continua ( CC) o alterna ( CA ) . Si es de CA, se producirá una disipación de potencia constante debido a las pérdidas por histéresis superconductora , que debe ser eliminada por el sistema criogénico . Un FCL de CA generalmente se fabrica con hilo bobinado de forma no inductiva; de lo contrario, la inductancia del dispositivo generaría una pérdida de potencia constante adicional en el sistema.
Los limitadores de corriente de falla inductivos (FCL) se presentan en diversas variantes, pero el concepto básico consiste en un transformador con un FCL resistivo como secundario. En condiciones normales de funcionamiento, el secundario no presenta resistencia, por lo que la inductancia del dispositivo es baja. Una corriente de falla extingue el superconductor, el secundario se vuelve resistivo y la inductancia del dispositivo aumenta. La ventaja de este diseño radica en que no se produce entrada de calor al superconductor a través de los conductores de corriente, lo que permite reducir la carga de potencia criogénica. Sin embargo, la gran cantidad de hierro requerida implica que los FCL inductivos son mucho más grandes y pesados que los FCL resistivos. La primera prueba de campo exitosa de un FCL HTS de este tipo fue realizada por SC Power Systems, una división de Zenergy Power plc, en 2009.
El proceso de extinción es un proceso de dos pasos. Primero, una pequeña región se extingue directamente en respuesta a una alta densidad de corriente. Esta sección se calienta rápidamente por efecto Joule , y el aumento de temperatura extingue las regiones adyacentes. GridON Ltd ha desarrollado el primer limitador de corriente de falla inductivo comercial para redes de distribución y transmisión. Utilizando un concepto único y patentado de alteración del flujo magnético, que no requiere componentes superconductores ni criogénicos, el limitador de corriente de falla autoactivado aumenta instantáneamente su impedancia diez veces al producirse una falla. Limita la corriente de falla durante toda su duración y se recupera a su estado normal inmediatamente después. Este limitador de corriente de falla inductivo es escalable a tensiones nominales extra altas . [ 3 ]
limitador de corriente de falla de estado sólido
Limitador de corriente de falla inductivo
Desarrollo de los limitadores de corriente de falla superconductores
Los FCL se encuentran en fase de desarrollo activo. En 2007, existían al menos seis proyectos nacionales e internacionales que utilizaban alambre de diboruro de magnesio o cinta de YBCO , y dos que empleaban varillas de BSCCO -2212. Los países que participan activamente en el desarrollo de FCL son Alemania, el Reino Unido, Estados Unidos, Corea y China. En 2007, el Departamento de Energía de Estados Unidos invirtió 29 millones de dólares en tres proyectos de desarrollo de FCL.
Para los láseres de corriente continua (FCL) prácticos se requieren superconductores de alta temperatura . Las pérdidas de corriente alterna generan calor constante en el interior del superconductor, y el coste de la refrigeración criogénica a temperaturas de helio líquido, necesarias para los superconductores de baja temperatura, hace que todo el dispositivo resulte antieconómico.
Es probable que las primeras aplicaciones de los FCL se utilicen para controlar sistemas de distribución de electricidad de media tensión, seguidas de buques de propulsión eléctrica: buques de guerra, submarinos y cruceros. Con el tiempo, los FCL de mayor tamaño podrían implementarse en sistemas de transmisión de alta tensión .
Véase también
Referencias
Enlaces externos
- Limitadores de corriente de falla superconductores
- Informe del Gobierno del Reino Unido de 2007 sobre FCL (Licencias de Consumidores Extranjeros)
- Limitadores de corriente de falla de superconductores de alta temperatura: conceptos, aplicaciones y estado de desarrollo
- Limitadores de corriente de falla y sus tipos
- 2012: El FCL de cinta YBCO entra en servicio en la red eléctrica privada alemana.
- Dispositivos de protección contra sobrecorriente
- Superconductividad