BRPI0721568A2

BRPI0721568A2 - estaÇço de alimentaÇço de potÊncia, e, sistema de potÊncia remoto para fornecer energia elÉtrica

Info

Publication number: BRPI0721568A2
Application number: BRPI0721568-1A
Authority: BR
Inventors: Lars Efraimsson; Henric Magnusson; Ulf Fridtjof Johnsen
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2013-01-22
Also published as: EP2145371A1; ATE502426T1; WO2008136716A1; EP2145371B1; US20100141232A1; BRPI0721568A8; DE602007013296D1; CN101682188A; AR066435A1; US8139383B2; CN101682188B

Abstract

ESTAÇçO DE ALIMENTAÇçO DE POTÊNCIA, E, SISTEMA DE POTÊNCIA REMOTO PARA FORNECER ENERGIA ELÉTRICA. A invenção refere-se à distribuição de energia elétrica, supervisão e segurança. A invenção compreende uma estação de alimentação de potência PFS para fornecer energia elétrica. A PFS compreende um lado de baixa tensão LVS, um lado de alta tensão I{VS e um transformador TF que é configurado para fornecer corrente alternada de fase única, de alta tensão, no lado de alta tensão, a potência pode ser distribuída, através de um cabo, para uma ou mais estações de recepção de potência PRS. O cabo é configurado para distribuir corrente de fase única, simétrica em corrente, fornecida pela estação de alimentação de potência. O cabo pode preferivelmente ser um cabo coaxial com a blindagem como percurso de retorno de corrente. A invenção também compreende uma unidade sensora de corrente CSU que é situada no lado de alta tensão. O meio para medir características da corrente CD pode compreender uma bobina sem contato galvânico com o lado de alta tensão. Uma unidade interruptora de corrente CBU apropriada para interromper a corrente é situada no lado de baixa tensão. Uma função de controle CF é configurada para ativar a unidade interruptora de corrente com base nas regras de segurança e as características da corrente CD. Características da corrente e outra informação de sistema SI podem também ser fornecidas para uma unidade de informação IU.

Description

"ESTAÇÃO DE ALIMENTAÇÃO DE POTÊNCIA, E, SISTEMA DE POTÊNCIA REMOTO PARA FORNECER ENERGIA ELÉTRICA" CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se à distribuição de potência. Em mais detalhe, refere-se à distribuição de energia elétrica, supervisão e segurança.

ANTECEDENTES

É algumas vezes desejável fornecer energia elétrica para consumidores situados longe das infraestruturas de energia elétrica. Existem várias soluções para esse problema. Uma maneira de obter energia elétrica é ter geradores de motor instalados localmente. Algumas vezes são usadas linhas de distribuição de alta tensão, de três fases. Um sistema chamado SWER, 'Single Wire Earth Return', usa um cabo de fios de fase única. Ele pode transmitir corrente de alta tensão, de fase única, de 6 kV até 19,1 kV. Ele é feito para potência de até 500 kW.

Problemas que ocorrem nessas soluções normalmente referem- se à queda de tensão resistiva, sensibilidade a distúrbios e detecção de falhas, por exemplo, detecção de falha à terra, falha de fase e perda de fases. Alguns sistemas são complicados e os custos e a manutenção podem algumas vezes ser uma matéria importante. As soluções podem também ter problemas para cumprir com os regulamentos de segurança das autoridades locais.

Um exemplo de pequenos consumidores de potência que poderiam estar situados em locais longes de infra-estrutura elétrica é equipamento de telecomunicação, tal como estações de base de rádio. Dois geradores diesel com baterias de reserva são freqüentemente usados para potência localmente produzida. Isto requer uma organização de manutenção cara e a confiabilidade operacional dos sítios é dependente de uma organização logística bem funcional e acessibilidade a esses sítios. Algumas vezes, um sistema de distribuição de alta tensão foi usado, por exemplo, uma linha de distribuição de três fases de 12 kV ou 24 kV. Para distâncias mais curtas, 1 KV é algumas vezes usada.

A finalidade da invenção é superar as desvantagens descritas

acima.

SUMÁRIO

A invenção refere-se à distribuição de potência elétrica, supervisão e segurança. A invenção compreende Uma estação de alimentação de potência PFS para fornecer energia elétrica. A PFS compreende um lado de baixa tensão LVS, um lado de alta tensão HVS e um transformador TF que é configurado para fornecer corrente alternada de fase única, de alta tensão, no lado de alta tensão. A potência pode ser distribuída, através de um cabo, para uma ou mais estações de recepção de potência PRS. O cabo é configurado para distribuir corrente de fase única, simétrica em corrente, fornecida pela estação de alimentação de potência. O cabo pode preferivelmente ser um cabo coaxial com a blindagem como percurso de retorno de corrente.

A invenção também compreende uma unidade sensora de corrente CSU que compreende meio CL, 105 para medir características da corrente CD, meio 106 para receber características da corrente e meio 101 para fornecer as características da corrente para uma função de controle CF. O sensor de corrente é situado no lado de alta tensão. O meio para medir características da corrente CD pode compreender uma bobina sem contato galvânico com o lado de alta tensão.

Uma unidade interruptora de corrente CBU apropriada para interromper a corrente é situada no lado de baixa tensão. Uma função de controle CF é configurada para ativar a unidade interruptora de corrente com base nas regras de segurança e as características da corrente CD. A função de controle CF compreende meio para receber características da corrente e meio para ativar a unidade interruptora de corrente. O meio para medir características da corrente pode também compreender meio 105 para medir um valor da corrente de fuga para a terra da blindagem de cabo de potência para um material circundante e meio CL para medir a corrente de blindagem de cabo. O sistema de supervisão pode então medir características da corrente consistindo do ângulo de fase entre a corrente de fuga para a terra e a corrente de blindagem de cabo e levar dito ângulo de fase em consideração para ativação da unidade interruptora de corrente.

Características da corrente e outra informação de sistema SI podem também ser fornecidas para uma unidade de informação IU.

A invenção será agora descrita em mais detalhe com a ajuda de formas de realização preferidas em conexão com os desenhos anexos. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 descreve um sistema de potência remoto com uma estação de recepção de potência.

A figura 2 descreve uma seção transversal de um cabo coaxial. DESCRIÇÃO DETALHADA

Potência remota RPS é uma solução de potência que provê uma maneira fácil, segura e eficaz em termos de custo para cuidar da fonte de alimentação para consumidores de potência, por exemplo, unidades de telecomunicação, que estão localizados a longas distâncias a partir da rede de fornecimento elétrica existente e se espalham sobre uma extensa área geográfica. O sistema funciona apropriadamente em distâncias de até 100 km. A potência pode preferivelmente ser entre 1-1000 kW. O sistema é menos propenso distúrbios externos de captação, como interferência magnética, tem um sensível sistema de supervisão e provê um alto grau de segurança para a equipe de funcionários. Potência de reserva central pode ser usada e a necessidade de potência de reserva e reserva de baterias para o consumidor de potência é mínima. Ele é um sistema robusto e confiável com pouco equipamento elétrico no lado de alta tensão. A figura 1 ilustra um sistema de potência remoto RPS que compreende uma estação de alimentação de potência PFS que tem um lado de baixa tensão LVS e um lado de alta tensão HVS e um transformador TF, um cabo de distribuição de alta tensão CC para transportar potência entre a PFS e a PRS, a estação de recepção de potência PRS, uma unidade sensora de corrente CSU para medir características da corrente CD no lado de alta tensão e uma função de controle CF que pode ativar uma unidade interruptora de corrente CBU com base em um conjunto de regras de segurança (SR).

O sistema compreende uma estação de alimentação de potência central PFS que compreende um lado de baixa tensão for input de potência elétrica. A PFS tipicamente obtém energia elétrica de uma estação de potência central ou é conectada com a infra-estrutura existente. A alimentação é tipicamente 230-400 volts de duas fases de CA, isto é, baixa tensão. A PFS também compreende um lado de alta tensão para distribuição de potência para uma estação de recepção de potência PRS. Um transformador TF na PFS manipula a transformação de baixa tensão para alta tensão. A saída pode ser de poucos quilo volts, 2- 20 quilo volts é o mais apropriado para essa forma de realização. No caso de em que a corrente de entrada não é de fase única, o transformador também transforma a corrente para fase única. Um sistema de supervisão para interromper a corrente no caso de funcionamento deficiente no sistema é conectado com a PFS. Equipamento de supervisão e sinal pode também ser conectado com a PFS bem como diferentes tipos de reservas, isto é, um sistema de reserva de baterias. Usando alta tensão na fase de distribuição fornece os resultados das baixas correntes. Isto torna o sistema mais eficaz em termos de custo e o sistema de supervisão é mais confiável.

A corrente é distribuída através de um cabo de potência de distribuição de alta tensão, que é adaptado para transmitir corrente de fase única, simétrica em corrente. Ele pode ser um cabo do tipo coaxial onda blindagem (SH) é usada como percurso de retorno de corrente. O cabo pode preferivelmente ser um cabo isolado com XLPE com construção coaxial, com um diâmetro externo de aproximadamente 10-30 mm e pode ser colocado no solo, em água ou suspenso no ar. O sistema funcionará em distâncias de até pelo menos 100 km. Se um projeto coaxial for usado, o campo magnético é desprezível e o cabo pode ser colocado próximo a outro equipamento sensível, isto é, cabos de telecomunicação, sem risco de interferência magnética. Um projeto coaxial também torna o cabo mais ou menos imune a pulsos eletromagnéticos a partir do exterior, como raios e sobretensões de relâmpagos. Isso é também importante para se poder ter um sistema de supervisão sensível e confiável. Um sistema de detecção de falha será menos afetado por distúrbios eletromagnéticos externos.

Nas estações de recepção de potência PRS, a tensão pode ser transformada para baixa tensão, tipicamente CA de 230 Volts. Várias PRSs podem ser conectadas em série e existe somente necessidade de um sistema de reserva e um sistema de supervisão e segurança, normalmente situado próximo à estação de alimentação de potência. Uma configuração de anel pode também ser usada. Para melhor desempenho, é também possível se ter várias estações de alimentação de potência conectadas com um sistema.

Proteção e controle são atingidos pelo meio de fusíveis de baixa tensão principais no lado de baixa tensão e disjuntores de circuito. Não são necessários fusíveis de alta tensão. Sensores para detecção de falha são colocados no lado de alta tensão. A unidade sensora de corrente CSU é colocada no lado de alta tensão na PFS ou no cabo coaxial de fase única, de alta tensão, CC. A CSU não tem que ser uma unidade central, mas poderia também ser distribuída, com diferentes pontos de medição. A CSU pode compreender uma bobina, CL na figura 1, com no contato galvânico com o lado de alta tensão para medir magnitudes de correntes. No caso de um cabo coaxial, a corrente induzida na bobina é normalmente muito baixa. Isto é por causa da construção coaxial simétrica do cabo. Isso terna possível obter um sensor de corrente muito sensível. O sistema de supervisão pode também compreender meio para medir o ângulo de fase entre a corrente de cabo total, medida por uma bobina, e a corrente de fuga capacitiva. Isso é, para obter um sensível sistema de supervisão que pode detectar as correntes de falha principalmente resistivas quando a corrente de fuga capacitiva à terra é grande.

A unidade sensora de corrente CSU tem meio para detectar e fornecer características da corrente CD para uma função de controle CF. Exemplos de características da corrente são diferenças em magnitudes e fase de corrente de entrada e saída bem como ângulo de fase entre corrente e tensão.

Para evitar equipamento de alta tensão caro e complicado, uma unidade interruptora de corrente CBU é colocada no lado de baixa tensão da estação de alimentação de potência PFS. A função de controle CF pode ordenar à CBU que corte a corrente de acordo com certas regras de segurança SR e de quais características da corrente CD a CSU fornece.

Alguns exemplos de características da corrente que fazem com que a função de controle ative a unidade interruptora de corrente:

- a diferença em magnitude entre corrente de entrada e saída é maior que um valor de trajeto Dl,

- a diferença de fase entre corrente e tensão é maior que um

valor PI,

- a magnitude da corrente é maior que Cl.

A CF pode também fornecer informação de sistema, SI na figura 1, para uma unidade de informação, IU na figura 1. A informação de sistema pode, por exemplo, ser informação sobre as características da corrente (CD) ou que a unidade interruptora de corrente (CBU) foi ativada. A IU pode ser uma tela com dados legíveis do estado do sistema ou diferentes funções de alarme. Todo tipo de defeito no sistema não tem que resultar em um corte da corrente. Se, por exemplo, a diferença em magnitude entre corrente de entrada e corrente de saída é maior que um valor de referência D2, este poderia ser enviado como uma mensagem de sinalização para a unidade de informação. Nesse caso, pode ser devido ao fato de que o revestimento externo do cabo coaxial é deficiente. Todavia, é possível operar o sistema com um revestimento externo deficiente, mas ele deve ser reparado antes de corrosão da blindagem do cabo ocorra. Outros exemplos de informação que podem ser enviado para a unidade de informação:

- o estado da unidade interruptora de corrente,

- magnitudes de corrente e tensão,

- diferenças de fase entre corrente e tensão.

É desejável se ter um sistema sensível e ao mesmo tempo um sistema que não corta a potência sem qualquer razão prognosticável. Para obter um sistema de interruptor de corrente e sinalização que funciona bem, o sistema de supervisão é adaptado ao comportamento específico do sistema de potência remoto.

Na rede de potência remota, um cabo de potência do tipo coaxial é normalmente usado e a blindagem de cabo é então usada como o percurso de retorno para as correntes. A blindagem tem principalmente uma impedância resistiva que causa uma queda de tensão na blindagem. De acordo com a Lei de Ohm, a queda de tensão é U=R*I

A parte indutiva da impedância de blindagem é aqui desprezada. Isso significa que ela será uma diferença de potencial ao longo da blindagem de cabo. Uma grande corrente e grande resistência fornecem grandes diferenças de potencial ao longo do cabo. A tensão na blindagem é capaz to drive correntes, que serão descritas abaixo.

A terra circundante do cabo de potência funciona como um condutor para correntes, por conseguinte o condutor de blindagem de cabo e o "condutor" à terra atuarão como um capacitor. A capacitância e a tensão de blindagem causarão correntes de fuga capacitivas que afetam a simetria normal que ocorreria em um estado perfeito entre a fase e a corrente de retorno (corrente de cabo total Ifase + / tela) - se a corrente de fuga total é grande, o valor de trajeto para um relê de falha de terra normal tem que ser ajustado para um grande valor, portanto a sensibilidade para o relê é diminuída com grandes correntes de fuga.

No caso de grandes correntes de fuga, um relê de falha de terra sensível a ângulo de fase pode ser usado. O relê leva a corrente de fuga capacitiva em consideração para aumentar a sensibilidade para a corrente de falha à terra, principalmente resistiva. A unidade de detecção de falha, sensível ao ângulo de fase, mede a tensão de seqüência zero sobre impedância entre o neutro do transformador e terra. A tensão é dependente da corrente total flutuando no solo. A tensão é usada pelo relê como um valor de referência para medir o ângulo de fase da corrente no cabo. No caso de uma falha de terra, uma corrente principalmente resistiva ocorrerá na blindagem, a qual alterará o ângulo entre a tensão de seqüência zero e a corrente de cabo total. O ângulo de fase é usado como valor de trajeto para fornecer sinal para, por exemplo, a IU ou o CF. As correntes capacitivas têm que ser medidas ou calculadas para ser capaz de fazer os ajustes apropriados para o relé.

A blindagem de cabo e a terra circundante podem ser aproximadas como um capacitor cilíndrico, onde o condutor interno é a blindagem e o condutor externo é a terra onde a corrente de terra flui. Entre os condutores temos dois meios de isolamento, a capa de cabo e a terra. Os índices de refração para os meios são Scapa, dependendo do material, por exemplo, capa de etileno tem o valor 2,3. Cterra é dependente da condição de umidade no solo e é, por conseguinte, uma função do percurso ao longo do cabo. Sterra « 10 poderia ser umidade muito seca. Um valor médio normal pode tipicamente ser 20 para o índice de refração de solo circundante. A capacitância entre a blindagem e a terra pode ser escrita

como

2* πε„

0 -*£

1 -ln(£/ar) + —Lln(c/è)

^capa Aterra

L é o comprimento do cabo, a o raio para a parte externa da blindagem, b o raio para a parte externa da capa eco raio para o condutor de terra imaginário. Isto é, sob a assunção que o comprimento de cabo é muito longo em comparação com o raio do cabo [campo-E somente dirigido na direção radial].

A figura 2 mostra uma seção transversal de um cabo, a área entre a e b é a capa de cabo (CJ) e a área entre b e c é o solo, ar e água. Os valores a, b são dimensões de cabo, mas a distância c não é exata e tem normalmente que ser estimada, as correntes de terra normalmente flutuam a uma distância de 20-40 metros a partir do cabo. Nos cálculos, um valor de 20 metros é normalmente usado.

A queda de tensão na blindagem é determinada pela resistência de blindagem e pela corrente total que flui no cabo. A resistência de blindagem, R, é um valor fixo dependente da área do condutor de blindagem.

A corrente total é dependente das cargas ativas no sistema, da tensão de sistema e da potência reativa produzida no cabo. Assumamos que o sistema tem uma estação PFS e uma PRS. Da estação de recepção, a corrente total, I, produzida na rede, é transportada de volta na blindagem para a estação de alimentação. A corrente tem uma parte resistiva e uma parte reativa causada pela geração de potência capacitiva entre a fase de cabo e blindagem. Isto causa a queda de tensão da PRS para a PFS,

Umax

~ Rtela * I I= V U

P = carga ativa no sistema

U = é a alta tensão do sistema

L = o comprimento de cabo entre as estações

ω = é a freqüência de ângulo

C = capacitância por km [μΡ/km]

A resistência de blindagem R é fixa para o cabo atual usado. A queda de tensão causará uma diferença de potencial entre as estações, quando do cálculo das correntes de fuga capacitivas, um valor médio da tensão entre as estações tem que ser usado, em lugar da diferença de potencial total, o potencial médio ao longo da blindagem de cabo é

U médio U Max / 2

A corrente de fuga capacitiva para a terra é determinada pela tensão de blindagem, pela freqüência de corrente e pela capacitância entre blindagem e terra.

I terra ~ (O* C tela-terra * U tela

A corrente de terra total entre duas estações pode agora ser calculada para obter a corrente de assimetria, corrente de fuga capacitiva, entre a PFS e a primeira PRS

, —Jwv». )2*R™ r 2πεη 1 ~ a - 0 - * J-:-, 0 --dL

^erra(L) U Bcapa b

O conceito pode, evidentemente, ser usado em sistemas com mais que uma PRS. A tensão de blindagem aumentará ao longo do cabo em relação à estação de alimentação, mas a elevação de tensão será cada vez menor, uma vez que carga ativa e potência de reator, vista a partir de uma estação ainda mais para fora é menor, portanto menos corrente é transportada na blindagem ainda para fora no sistema. Se o comprimento de cabo for pequeno e as cargas forem pequenas, a queda de tensão na blindagem será pequena. Neste caso, a corrente de fuga capacitiva será relativamente pequena, a saber, 50 mA. Por outro lado, quando os comprimentos de cabo são grandes, as correntes de fuga são grandes e o valor de trajeto de corrente de assimetria, usado pela unidade de detecção de falha, tem que ser ajustado para um grande valor, para não disparar em um modo de estado normal.

Neste caso, a sensibilidade a falhas de terra de alta impedância é relativamente ruim. Para aumentar a sensibilidade, o ângulo de fase entre a corrente de fuga capacitiva e a corrente de assimetria no cabo é usado como um valor de trajeto. No caso de uma falha de terra de correntes principalmente resistivas, ocorrerá que irá alterar o ângulo de fase entre as correntes, o sinal é enviado para a IU ou o CF.

Para tomar a CSU tão sensível quanto possível em termos da detecção de características da corrente CD relacionadas com defeitos no sistema, é desejável minimizar a corrente capacitiva. Isso é especialmente de importância quando a corrente capacitiva é da dimensão aproximada de uma corrente no cabo. O material do cabo, a tensão e a freqüência de do CA serão, por conseguinte, adaptados para tornar a corrente capacitiva tão pequena quanto possível. Uma freqüência mais baixa, isto é, 16 2/3 Hz, reduzirá a corrente capacitiva para 1/3 da corrente capacitiva em 50 Hz. Alguns exemplos para adaptar a configuração do cabo estão usando um espesso isolamento sobre o exterior do cabo, usando um material de isolamento com uma baixa constante de dieletricidade ou espumação do material de isolamento.

Todavia, sempre existirão algumas correntes capacitivas e o sistema de supervisão pode levar essa corrente em consideração. A corrente capacitiva será levada em consideração na determinação de um valor de disjunção Dl. Se o cabo for danificado ou outra falha ocorrer, isso causará uma corrente adicional que excederá o valor de disjunção Dl, e a CBU será ativada. Os valores da corrente capacitiva poderiam ser calculados ou medidos diretamente em um sistema de potência remoto.

Por exemplo, por razões de segurança da equipe de funcionários, é desejável para limitar a tensão na blindagem, a qual pode ser alta no caso de longos comprimentos de cabo ou grandes correntes. A fim de realizar isso, um dispositivo de ajuste de fase pode ser conectado entre a blindagem e a terra do PRS. O dispositivo de ajuste de fase é preferivelmente um reator. O dispositivo de ajuste de fase compensa as correntes capacitivas, blinda para o solo, e estabiliza a tensão de blindagem com uma impedância to solo. O dispositivo de ajuste de fase é dimensionado para pelo menos compensar as correntes capacitivas, que depende do solo circundante e da tensão de blindagem. É preferível colocar um dispositivo de ajuste de fase em todo PRS. A unidade de detecção de falha agora mede as correntes indutivas na terra como valor de referência para a detecção de falha sensível a fase. Quando da diminuição da tensão de blindagem com impedâncias para o solo, a sensibilidade a altas falhas à terra ôhmicas, pois a corrente de falha é dependente da tensão no ponto de falha antes de a falha ocorrer e a impedância vista daquele ponto na network (I=U/Z). Todavia, a baixa tensão na blindagem evitará risco humano e fornecerá um sistema robusto.

Se o comprimento de cabo for longo, as correntes de terra podem ser um tanto grandes. Uma blindagem à falha de terra origina principalmente uma corrente ativa (resistiva), a qual pode ser pequena em comparação com a corrente capacitiva contínua. Para aumentar a sensibilidade para as correntes de falha principalmente resistivas, o ângulo de fase entre a corrente de terra capacitiva e a corrente total através do cabo de potência pode ser usado pela função de controle como um valor para detecção de falha. Em tal caso, uma impedância é conectada entre a terra de PFS e a blindagem de cabo de potência. O sistema de supervisão compreende meios para medir a tensão através da impedância que é usada como um valor de referência quando da medição do ângulo de fase entre a corrente de terra de fuga capacitiva e a corrente de cabo total medidas pela bobina. A unidade interruptora de corrente CBU é ativada quando o ângulo de fase entre a corrente capacitiva e ativa exceder um dado valor, um valor de fase típico para disparo poderia ser poderia ser P 1=80 graus. Em um estado perfeito, o ângulo é em torno de 90 graus.

Outro problema é o pulso de arranque de corrente que ocorre quando o sistema está iniciando o funcionamento, devido a, por exemplo, magnetização dos núcleos do transformador, etc. O sistema de supervisão pode levar esse fenômeno em consideração por meio de, por exemplo, ter um retardo em tempo integrado Tl para o sistema de supervisão na fase de arranque. O sistema irá então não reagir nas características da corrente que podem ativar a unidade interruptora de corrente. Tl poderia tipicamente ser menor que um segundo.

Um exemplo de sistema de potência remoto será agora descrito. Potência de entrada à estação de alimentação de potência (PFS) é de 400 Volts de CA, de 2 fases (fase para fase) em 50 Hz, tipicamente de uma fonte de gerador de 3 fases. Um transformador na PFS transforma a baixa tensão em CA de 4 kV, de fase única. A energia elétrica é transmitida entre a PFS e o PRS através de um cabo coaxial de alta tensão. A distância entre a PFS e o PRS é 40 km.

O PRS transforma a alta tensão em baixa tensão, normalmente 230 Volts de CA. O PRS fornece uma carga ativa de 10 kW; por exemplo, o transformador pode ser atribuído em 15 kVA. A tensão e capacitância entre o condutor e blindagem causarão correntes capacitivas no cabo. A corrente causa perdas ativas, elevação de tensão a baixa carga, e requer um transformador que pode manipular uma grande quantidade de potência reativa. Para minimizar as perdas, a tensão se eleva e para aumentar a capacidade de potência um reator de compensação que consume potência reativa é conectado, no PRS, entre a fase e blindagem.

A magnitude da corrente no cabo de potência é aproximadamente entre 2,5-5 Ampère, dependente da carga e do grau de compensação da corrente capacitiva de blindagem de condutor, a saber, um total de 4 A para o exemplo. O cabo é um cabo de potência isolado de XLPE, do tipo coaxial, com um diâmetro externo de 20 mm. O cabo pode ser colocado tanto no solo, como também na água e no ar.

Se a carga de potência exceder os valores de transformador atribuídos, a unidade interruptora de corrente CBU será ativada. Esse dispositivo irá também detectar outras falhas no sistema que causam grandes correntes. As regras de segurança são ajustadas para ativar a unidade interruptora de corrente se a corrente for maior que Cl.

No arranque, a configuração magnética do transformador na A PFS pode causar grandes correntes. Essa corrente pode ser limitada por um reator conectado em série com o ponto de alimentação de baixa tensão. A corrente de arranque é atenuada em poucos períodos. O reator é automaticamente desconectado quando a corrente é estabilizada.

A blindagem no cabo coaxial é usada como percurso de retorno para as correntes, mas essa corrente será contraposta por uma corrente no solo compelida pela tensão na blindagem.

A blindagem tem uma resistência de aproximadamente 2 ohm/km que origina uma queda de tensão na blindagem de aproximadamente 300 Volts. Em linhas mais longas, a tensão de blindagem aumentará ainda mais. Alta tensão pode ser um risco para a segurança da equipe de pessoas, para diminuir a tensão de blindagem, a impedância de ajuste de fase é conectada entre a blindagem de cabo e a terra do PRS. A impedância é dimensionada para reduzir a tensão de blindagem para um nível seguro e para diminuir a corrente de fuga capacitiva. A capacitância entre a blindagem e o meio circundante é dependente do teor d'água no solo. Um valor típico da blindagem de capacitância para a terra é 0,15 μΡ/km, mas o valor pode variar ao longo do cabo, mas também ao longo das estações. Se nenhum dispositivo de ajuste de fase entre blindagem e terra for usado, a corrente de terra total é aproximadamente 0,4 A, para o dado exemplo. Se um dispositivo de ajuste de fase é usado, as correntes de terra irão diminuir.

O sistema de supervisão mede a corrente total no cabo de potência, com um sensor de corrente CSU. A simetria do cabo coaxial implica que a corrente de entrada e saída é igual, mas, devido às correntes de fuga capacitivas, a corrente total não será zero. A corrente de terra capacitiva determina o valor de disjunção Dl para o relê, um valor típico para o dado exemplo pode ser 0,4 A. Se o cabo for danificado ou outra falha ocorrer, isso causará uma corrente adicional que irá exceder o valor de disjunção Dl, que ativa a unidade interruptora de corrente CBU. O sistema de supervisão pode ter um retardo de tempo ajustável, para não ser afetado por transientes de corrente, causados por meio de, por exemplo, relâmpagos.

A CSU compreende meio para medir o ângulo de fase entre corrente de cabo e tensão de seqüência zero. A tensão de seqüência zero é medida sobre uma impedância entre o neutro da PFS e a terra. A tensão é determinada pelas correntes de fuga capacitivas para a terra e impedância. A unidade interruptora de corrente CBU é ativada quando o ângulo de fase entre a tensão de seqüência zero e o cabo corrente excede um dado valor.

Todas as correntes podem ser calculadas aproximadamente, mas, devido à incerteza das condições de terra, as correntes devem ser medidas no campo para encontrar ajustes ótimos para o sistema de supervisão.

A invenção não é limitada ao acima descrito e nas formas de realização mostradas no desenho, mas pode ser modificada dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Estação de alimentação de potência PFS para fornecer energia elétrica, compreendendo: - um lado de baixa tensão (LVS) apropriado para ser conectado com uma fonte de energia elétrica, - um lado de alta tensão (HVS) apropriado para ser conectado com um cabo de potência de distribuição de alta tensão (CC), - um transformador (TF) para transformar a baixa tensão no lado de baixa tensão para alta tensão no lado de alta tensão, e um sistema de supervisão, caracterizada pelo fato de que o sistema de supervisão compreende: - uma função de controle (CF); - uma unidade sensora de corrente (CSU) situada no lado de alta tensão (HVS, CC), que compreende meio (CL, 105) para medir características da corrente (CD), meio (106) para receber características da corrente e meio (101) para fornecer as características da corrente para a função de controle (CF), - regras de segurança (SR) apropriadas para regular a função da função de controle (CF), - uma unidade interruptora de corrente (CBU) situada no lado de baixa tensão, apropriada para interromper a corrente, a função de controle (CF) compreende meio (102) para receber características da corrente (CD) e meio (103) para ativar a unidade interruptora de corrente (CBU) e dita função de controle (CF) é configurada para ativar a unidade interruptora de corrente (CBU) com base nas regras de segurança (SR) e nas características da corrente (CD), o transformador (TF) é configurado para fornecer corrente alternada de fase única, de alta tensão, no lado de alta tensão (HVS), e que o cabo de potência de distribuição de alta tensão é adaptado para distribuir corrente de fase única, simétrica em corrente, e apropriado para ser conectado com pelo menos uma estação de recepção de potência (PRS) para receber energia elétrica.

2. Estação de alimentação de potência de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o cabo de potência de distribuição de alta tensão é um cabo coaxial com a blindagem (SH) como percurso de retorno de corrente

3. Estação de alimentação de potência de acordo com qualquer de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o meio (CL) para medir características da corrente compreende uma bobina sem contato galvânico com o lado de alta tensão apropriado para medir características da corrente.

4. Estação de alimentação de potência de acordo com qualquer das reivindicação 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a característica da corrente (CD) compreende a diferença em magnitude entre corrente de entrada e saída no lado de alta tensão e o sistema de supervisão é configurado para levar esse valor em consideração para ativação da unidade interruptora de corrente.

5. Estação de alimentação de potência de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 4, caracterizada pelo fato de que o meio para medir características da corrente compreende meio (105) para medir um valor da corrente de fuga para a terra da blindagem de cabo de potência para um material circundante e meio (CL) para medir a corrente de blindagem de cabo e em que o sistema de supervisão compreende meio para medir características da corrente consistindo do ângulo de fase entre a corrente de fuga para a terra e a corrente de blindagem de cabo e que o sistema de supervisão é configurado para levar dito ângulo de fase em consideração para ativação da unidade interruptora de corrente.

6. Estação de potência remota de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 5, caracterizada pelo fato de que impedâncias entre a blindagem de cabo e terra da estação de recepção de potência são usadas para reduzir a tensão de blindagem e para minimizar a blindagem para correntes capacitivas à terra.

7. Estação de alimentação de potência de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o sistema de supervisão é configurado para levar em consideração uma corrente de arranque da estação de alimentação de potência de forma que o sistema de supervisão não ativa a unidade interruptora de corrente no arranque

8. Estação de alimentação de potência de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a função de controle (CF) compreende meio (104) para fornecer informação de sistema (SI) para uma unidade de informação (IU).

9. Estação de alimentação de potência de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a informação de sistema (SI) compreende características da corrente (CD) a partir da unidade sensora de corrente.

10. Sistema de potência remoto para fornecer energia elétrica, caracterizado pelo fato de que compreende: - uma estação de alimentação de potência (PFS) como definida em qualquer das reivindicações 2 a 9, - pelo menos uma estação de recepção de energia (PRS) para receber energia elétrica, e - um cabo de potência de distribuição de alta tensão (CC) conectado entre o lado de alta tensão (HVS) e a estação de recepção de potência (PRS) e dito cabo de distribuição de alta tensão é adaptado para transmitir corrente de fase única, simétrica em corrente, com a blindagem como percurso de retorno de corrente,

11. Sistema de potência remoto de acordo com a reivindicação caracterizado pelo fato de que o cabo coaxial de distribuição de alta tensão é configurado para minimizar uma corrente de fuga capacitiva.