ES2871110T3 - Estación de red local con salidas de baja tensión variables - Google Patents

Abstract

Estación de red local para la red de baja tensión para la transformación de tensión desde tensión media hasta baja tensión y para el suministro a consumidores conectados a la red de baja tensión (200), que comprende - una conexión de tensión media (2), - una instalación de distribución de tensión media (9), - una distribución de baja tensión (10) con una pluralidad de salidas de baja tensión (5), que pueden conectarse eléctricamente cada una de ellas a una línea de suministro (3) en la red de baja tensión (200), a la que puede estar conectado al menos un consumidor (4), - una unidad de medición (21) para la medición de tensión de la baja tensión, y - un transformador de triple arrollamiento (8) con una conexión de tensión máxima (13), dos conexiones de tensión mínima (17, 18), un arrollamiento de tensión máxima (14), un primer arrollamiento de tensión mínima (15) y un segundo arrollamiento de tensión mínima (16), -y - un equipo de ajuste (20) para la adaptación de la relación de la tensión media con respecto a la baja tensión, - en donde - la conexión de tensión máxima (13) está conectada a la conexión de tensión media (2), - la distribución de baja tensión (10) presenta dos barras ómnibus (11, 12) para la conexión de las salidas de baja tensión (5) y la primera conexión de tensión mínima (17) está conectada al primer arrollamiento de tensión mínima (15) y a la primera barra ómnibus (11) y la segunda conexión de tensión mínima (18) está conectada alsegundo arrollamiento de tensión mínima (16) y a la segunda barra ómnibus (12), - caracterizada por que - la primera barra ómnibus (11) está conectada a al menos una de las salidas de baja tensión (5), a la que están conectadas líneas de suministro con predominantemente cargas, de modo que a efectos prácticos es despreciable el flujo de potencia en dirección de la estación de red local; - el equipo de ajuste (20) adapta la relación de la tensión media con respecto a la baja tensión mediante modificación de la tensión de partida del segundo arrollamiento de tensión mínima (16) y, concretamente, de manera que la tensión en la segunda conexión de tensión mínima (18) permanece en un intervalo predeterminado; - la segunda barra ómnibus (12) está conectada a al menos una salida de baja tensión (5), a la que está conectada una línea de suministro (3) con al menos una fuente de energía (7) externa para la alimentación de energía, de modo que ya no es despreciable el flujo de potencia en dirección de la estación de red local y conduce a oscilaciones de tensión, que se encuentran fuera de los valores límite establecidos y hacen necesaria una regulación.

Description

DESCRIPCIÓN

Estación de red local con salidas de baja tensión variables

La presente invención se refiere a una estación de red local para la red de baja tensión para la transformación de tensión desde tensión media hasta baja tensión y para el suministro de consumidores conectados a la red de baja tensión.

Las redes eléctricas actuales están ajustadas de manera primaria a que la generación de corriente convencional se realiza prácticamente de manera exclusivamente central. La generación de corriente puede obtenerse, por ejemplo, en grandes centrales eléctricas a partir de portadores de energía fósiles. Las empresas de suministro de energía parten siempre de que la tensión media es relativamente constante y tiene lugar una caída de tensión entre los transformadores de red local y las conexiones de los consumidores, tal como por ejemplo hogares o consumidores industriales. Más recientemente se realiza, sin embargo, también la generación de energía no sólo de manera central a partir de portadores de energía fósiles, sino también a partir de fuentes regenerativas, o bien de manera central o descentrada en pequeñas estaciones de suministro. La proporción regenerativa aumenta, en particular la proporción descentrada. Esto pueden ser por ejemplo hogares o pequeñas instalaciones que suministran la corriente directamente en la red de baja tensión.

Mediante el suministro de energía de fuentes de energía (externas) descentradas se producen en las líneas de suministro entre los consumidores y la estación de red local una inversión del flujo de potencia a lo largo de las líneas de suministro. Para un escenario de este tipo, sin embargo, no se diseñan las redes locales. A continuación se producen modificaciones de tensión en la red de baja tensión, que pueden sobrepasar el límite de /-10 % de la tensión nominal. El documento US 2016/0233680 A1 y el documento JPS 6295930A proponen regular con un transformador de arrollamiento doble o bien de arrollamiento triple el arrollamiento de tensión primaria.

Mientras que por un lado aumenta el número de las fuentes de generación de energía descentradas, por otro lado aumenta también el número de consumidores y cargas más grandes mediante la extensión de vehículos eléctricos. Cada vez más consumidores tienen mientras tanto un vehículo eléctrico, que lo cargan a través de su conexión particular o una estación de carga rápida, que está conectada igualmente a la misma línea de suministro. El número de cargas adicionales y el nivel de las cargas aumentan, variando fuertemente las cargas. Ha de partirse de que esta tendencia persiste posteriormente. Estas altas tomas de energía conducen igualmente a oscilaciones de tensión en la red de baja tensión. En consecuencia varía la situación de carga en las emisiones de baja tensión individuales de la estación de red local muy fuertemente debido a las distintas cargas y generadores o bien fuentes de energía. Para tratar estos problemas, se conocen varias posibilidades. Una posibilidad consiste en ampliar las redes de baja tensión o redes locales, o sea aumentar la sección transversal del cable tendido o colocar estaciones de red local adicionales. El aumento de la sección transversal del cable conduce a una reducción de la caída de tensión a través de los cables. Los transformadores adicionales aumentan la potencia en cortocircuito y por consiguiente la estabilidad de tensión. También se reducen los aumento de tensión en la red de baja tensión. Sin embargo la ampliación de la red de baja tensión está unida a esfuerzo considerable y altos costes. Ésta es duradera y en el futuro es además inflexible.

Otra posibilidad consiste en colocar transformadores regulables. En este sentido se sustituyen los transformadores clásicos existentes en las estaciones de red local por un transformador de red local regulable (rONT). Adicionalmente se emplea en las estaciones de red local una unidad de medición, que mide la tensión en la barra ómnibus de la red de baja tensión y la corriente en la alimentación de la red de baja tensión, a la que están conectadas las líneas de suministro con los consumidores y generadores. Mediante un equipo de ajuste se adapta la relación de tensión media y baja tensión, de modo que se realiza una estabilización de tensión en la red de baja tensión. Sin embargo se regulan de la misma manera en este sentido todas las líneas de suministro que están conectadas a la estación de red local. En líneas de suministro a las que no están conectadas fuentes de energía descentradas, sino que presentan únicamente cargas, puede producirse en este sentido una caída de tensión por debajo del valor límite inferior predeterminado. Esto se aplica en particular cuando a una línea de suministro están conectados muchos consumidores grandes, por ejemplo cuando se cargan muchos vehículos eléctricos en esta línea de suministro. El uso de rONT conocidos no ofrece ninguna posibilidad de regular de manera selectiva las salidas o líneas de suministro.

También se conoce el uso de reguladores longitudinales de baja tensión. Éstos se colocan puntualmente, o sea en cada consumidor o conexión particular. Con ello, el uso de los reguladores longitudinales es muy costoso. Las prácticas imponibles sobre la fiabilidad también en el funcionamiento continuo, así como las retroacciones sobre la red de baja tensión debido a componentes electrónicos de potencia y prácticas en la aplicación en tierra no están disponibles hasta ahora. Algunos especialistas informan que el uso ha conducido a alteraciones en consumidores de baja tensión. Además se configura el uso de los reguladores longitudinales de baja tensión en gran número como caro y costoso. Una pluralidad de reguladores longitudinales de baja tensión en el transcurso de una línea de suministro puede generar en total pérdidas más altas que una unidad central, que alimenta varias líneas de suministro.

Por consiguiente, el objetivo de la presente invención es proponer una estación de red local mejorada y una red de baja tensión mejorada, que reduzca claramente los problemas mencionados anteriormente de las modificaciones de carga y de la caída de tensión. Existe la necesidad de una tecnología económica, que pueda integrarse con mínimas intervenciones en la estructura de red e infraestructura existentes. Dado que se usan estaciones de red local con transformadores de distribución convencionales en construcciones o contenedores o bien carcasas transitables o no transitables, debe aprovecharse el espacio que está a disposición. Un aumento de la construcción o bien del contenedor o bien carcasa no es posible por regla general y requeriría además la adquisición de superficies de terreno o servidumbres que han de acordarse. Además, en caso de un aumento de las estaciones de red local se producirían costes superiores para nuevas construcciones y contenedores o carcasas, lo que debe evitarse en lo posible. Un aumento en el mismo sitio no se da en todas partes debido a la edificación local.

El objetivo planteado se consigue mediante una estación de red local para la red de baja tensión con las características de la reivindicación 1, mediante un transformador de triple arrollamiento con las características de la reivindicación 11, mediante una red de baja tensión con una estación de red local de acuerdo con las características de la reivindicación 12 así como mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 13 para el ajuste de la tensión en una red de baja tensión con una estación de red local.

La estación de red local de acuerdo con la invención para la red de baja tensión para la transformación de tensión desde tensión media en el intervalo de kilovoltios (kV) hasta baja tensión y para el suministro de consumidores y generadores conectados a la red de baja tensión con baja tensión en el intervalo de 230/400 V comprende una conexión de tensión media, una instalación de distribución de tensión media, una distribución de baja tensión con una pluralidad de salidas de baja tensión, una unidad de medición para la medición de tensión o para la medición de tensión y corriente de la baja tensión, un transformador de triple arrollamiento y un equipo de ajuste. La distribución de baja tensión tiene una pluralidad de salidas de baja tensión, que pueden estar conectadas en cada caso a una línea de suministro en la red de baja tensión. Cada línea de suministro puede presentar un consumidor. Preferentemente, una salida de baja tensión está conectada a una línea de suministro. A cada línea de suministro está conectado preferentemente al menos un consumidor y/o al menos un generador.

El transformador de triple arrollamiento de la estación de red local tiene una conexión de tensión máxima para la conexión a la instalación de distribución de tensión media, dos conexiones de tensión mínima para la conexión a la distribución de baja tensión. El transformador de triple arrollamiento comprende además un arrollamiento de tensión máxima, un primer arrollamiento de tensión mínima y un segundo arrollamiento de tensión mínima. El primer arrollamiento de tensión mínima está conectado directamente a la primera conexión de tensión mínima. El segundo arrollamiento de tensión mínima está conectado preferentemente a la segunda conexión de tensión mínima. Éste tiene preferentemente al menos una toma para la conexión a la segunda conexión de tensión mínima. El arrollamiento de tensión máxima y el primer y segundo arrollamiento de tensión mínima están presentes, en caso de un sistema de tres fases, en cada caso para cada fase.

En el marco de la invención se ha reconocido que la colocación y el uso de un transformador de triple arrollamiento es ventajoso. El transformador de triple arrollamiento tiene la ventaja de que su tamaño constructivo es solo poco o en absoluto más grande en comparación con un transformador de doble arrollamiento convencional y usado en la mayoría de los casos. Así puede aprovecharse por regla general el espacio constructivo existente en una estación de red local, en particular sin mayores medidas de remodelación y sin una nueva carcasa o un espacio ocupado mayor.

El uso del transformador de triple arrollamiento ofrece preferentemente de manera adicional la posibilidad de usar dos barras ómnibus separadas, que se alimentan en cada caso de un arrollamiento de tensión mínima. De acuerdo con la invención, la distribución de baja tensión presenta dos barras ómnibus. Una primera barra ómnibus está conectada a la primera conexión de tensión mínima del transformador de triple arrollamiento, mientras que una segunda barra ómnibus está conectada a la segunda conexión de tensión mínima del segundo arrollamiento de tensión mínima del transformador de triple arrollamiento. Las barras ómnibus están eléctricamente separadas una de otra; sin embargo como alternativa y opcionalmente pueden estar acopladas y preferentemente pueden estar conectadas eléctricamente entre sí. De esta manera pueden realizarse distintos escenarios de funcionamiento. El equipo de ajuste adapta la relación de la tensión media con respecto a la baja tensión en la segunda conexión de tensión mínima de manera que la tensión en la segunda conexión de tensión mínima permanezca en un intervalo predeterminado. El arrollamiento de tensión máxima no puede ajustarse y no puede regularse a este respecto por regla general. Éste puede realizarse, sin embargo, opcionalmente como arrollamiento regulable o ajustable. El equipo de ajuste modifica por tanto preferentemente la tensión de partida del segundo arrollamiento de tensión mínima, preferentemente mediante modificación del número de arrollamientos eficaces (el denominado número de espiras), por ejemplo mediante una toma o una toma de tensión (modificable). El número de espiras eficaz es el número de espiras del arrollamiento de tensión mínima, por los que fluye la corriente en el lado de tensión mínima. De acuerdo con la invención, la primera barra ómnibus está conectada a al menos una de las salidas de baja tensión. La segunda barra ómnibus está conectada a al menos una salida baja tensión, a la que está conectada al menos una línea de suministro con al menos una fuente de energía descentrada para la alimentación de energía. Esta fuente de energía descentrada se designa también como fuente de energía externa. En este caso se genera energía localmente y se alimenta en la red de baja tensión. Por tanto, en esta línea de suministro se produce una inversión del flujo de potencia hacia la estación de red local. Por tanto, a la línea de suministro está conectada al menos una carga (consumidor) y al menos una fuente de energía (alimentador).

El transformador de triple arrollamiento tiene además del arrollamiento de tensión máxima un primer arrollamiento de tensión mínima no regulable, rígido, es decir, la tensión de partida en el arrollamiento de tensión mínima no puede ajustarse con carga. A este primer arrollamiento de tensión mínima fijo se aplica una tensión predeterminada de manera fija; ésta no puede regularse o ajustarse por regla general - tal como el arrollamiento de tensión máxima.

Adicionalmente presenta el transformador de triple arrollamiento un segundo arrollamiento de tensión mínima, regulable. Por medio del equipo de ajuste puede adaptarse y modificarse la relación de la tensión en la (segunda) conexión de tensión mínima del segundo arrollamiento de tensión mínima con respecto a la tensión media. Las líneas de suministro, que están dispuestas en la segunda barra ómnibus y por consiguiente están conectadas al segundo arrollamiento de tensión mínima regulable, pueden regularse, por tanto, dicho de manera más exacta la tensión adjunta. El equipo de ajuste puede comprender, por ejemplo, un circuito intermedio (regulado y que puede configurarse) o un denominado reforzador. Éste puede estar realizado como unidad propia (y puede estar acoplado o conectado al transformador) o puede estar integrado en el transformador. Mediante la capacidad de regulación y capacidad de ajuste al menos del segundo arrollamiento de tensión mínima puede establecerse un ajuste de la tensión en la segunda barra ómnibus independientemente de la tensión en la primera barra ómnibus de manera sencilla. Como alternativa puede ser regulable también el primer arrollamiento de tensión mínima, lo que ha resultado en ensayos y en la práctica, sin embargo, no necesario y caro.

Las líneas de suministro, que presentan exclusivamente o predominantemente cargas, se conectan preferentemente al primer arrollamiento de tensión mínima no regulable. Por consiguiente, el arrollamiento de tensión máxima y el primer arrollamiento de tensión mínima del transformador de triple arrollamiento representa un transformador (de distribución) clásico ("transformador de doble arrollamiento"), que está dirigido a que muchas cargas estén conectadas y a que no se realice o se realice una alimentación baja de energía en el lado de baja tensión o lado de tensión mínima. Esto corresponde a la red convencional sin o con pocas fuentes de energía descentradas. El número de fuentes de energía descentradas y sitios de alimentación en las líneas de suministro, que están conectadas al primer arrollamiento de tensión mínima del transformador de triple arrollamiento, debe ser pequeño de modo que la tensión en la salida del primer arrollamiento de tensión mínima permanezca dentro de los límites predeterminados legalmente y esto también sin una regulación adicional. El flujo de energía en dirección de la estación de red local debe ser, por tanto, en una medida que ha de despreciarse para la práctica. A continuación, cuando se habla de que en el primer arrollamiento de tensión mínima están conectadas solo cargas, siempre se hace referencia a que están conectadas o pueden estar conectadas también pocas fuentes de energía descentradas, sin embargo es despreciable el flujo de potencia en dirección de la estación de red local para la práctica.

Mediante la estación de red local de acuerdo con la invención se subdivide la red de baja tensión también en dos grupos. En el primer grupo se engloban las líneas de suministro a las que están conectadas predominantemente cargas, preferentemente de manera exclusiva cargas. En el segundo grupo se engloban las líneas de suministro, que además de cargas y consumidores presentan también fuentes de energía descentradas y de hecho en una cantidad tal que el flujo de potencia en dirección de la estación de red local ya no es despreciable y conduce a oscilaciones de tensión, que se encuentran fuera de los valores límite establecidos y hacen necesaria una regulación. De esta manera puede suministrarse de manera óptima cada uno de los grupos, de modo que en ambos grupos no se produzcan oscilaciones de tensión fuera de los intervalos predeterminados. En el primer grupo, ya que están conectadas predominantemente cargas; en el segundo grupo, ya que se realiza una regulación de la tensión. Mediante la división de las líneas de suministro en dos grupos es posible una asignación flexible y selectiva de líneas de suministro sujetas a problemas. Están sujetas a problemas en este sentido líneas de suministro, con las que se invierte el flujo de potencia en dirección de la distribución de red local.

En el marco de la invención se ha distinguido que en las redes de baja tensión la problemática consiste en que se realiza una ocupación mixta de las líneas de suministro individuales. En la red de baja tensión hay en un lado líneas de suministro que presentan cargas predominantemente y casi exclusivamente. Éstas no deben regularse en la mayoría de los casos adicionalmente y podrían suministrarse con transformadores de distribución convencionales. En el otro lado están presentes líneas de suministro en las que se realiza también una alimentación descentrada. El reconocimiento de esta ocupación mixta y de la problemática que resulta de esto era la base de la presente invención. Esta problemática se soluciona mediante la estación de red local de acuerdo con la invención.

Todos los planteamientos hasta ahora parten en su consideración en cada caso solo de una salida de la estación de red local que se considera. Si en este caso se producen oscilaciones de tensión, parece que un transformador de red local regulable, por ejemplo un rONT, tal como se fabrican en, por ejemplo, la empresa Siemens o la empresa Schneider Electric, es la solución. Los especialistas y operadores de red apuestan por el uso de estos transformadores regulables. Sin embargo, hasta ahora ignoran los especialistas que en las líneas de suministro, en las que no se realiza ninguna alimentación y en las que deben estar a disposición grandes cantidades de energía, puede reducirse la tensión en las correspondientes salidas de suministro de manera que se encuentre por debajo del límite predeterminado de por ejemplo ± 10%. Esta situación se produce, por ejemplo, cuando se carga una pluralidad de vehículos eléctricos, por ejemplo en el caso de pequeñas empresas con una flota de vehículos eléctricos más pequeña o en el caso de viviendas con puntos de carga. Una carga eficaz o el funcionamiento de aparatos eléctricos ya no es posible entonces. Tampoco puede garantizarse ya el suministro de energía de otros consumidores en la misma línea de suministro mediante una caída de tensión por debajo de los valores límite, en cualquier caso no en la calidad deseada. Pueden producirse fallos en la red de baja tensión. Este aspecto se pasa de largo en los planteamientos hasta ahora. Además, en líneas de suministro, en las que debido a un aumento de alimentación de varias fuentes de energía se invierte el flujo de potencia en dirección de la estación de red local, pueden producirse otras oscilaciones de tensión, de modo que una (única) regulación del transformador no ofrece ninguna solución satisfactoria. No es posible reducir las oscilaciones de tensión en todas las líneas de suministro de manera que se encuentra la tensión dentro de los valores límite. La presente estación de red local, sin embargo, soluciona precisamente también estas problemáticas, que hasta ahora no se han reconocido.

En una forma de realización preferente, el segundo arrollamiento de tensión mínima de la estación de red local presenta al menos una, más preferentemente varias tomas, para ajustar el número de arrollamientos (eficaz, es decir usado) y con ello la tensión en la segunda conexión de tensión mínima. Esto puede realizarse preferentemente también con carga, o sea sin interrupción del suministro de energía. Cada una de las tomas corresponde a otro número de arrollamientos (número de espiras) del transformador, de modo que es distinta la tensión en cada una de las tomas. De esta manera puede regularse y variarse gradualmente la tensión de partida en la segunda conexión de tensión mínima.

En una forma de realización preferente están presentes en el segundo arrollamiento de tensión mínima al menos tres tomas, de manera especialmente preferente están previstas al menos cinco tomas. Muy preferente es un segundo arrollamiento de tensión mínima con siete tomas, de modo que la tensión puede regularse en siete etapas. Mediante cada una de las tomas se realiza un correspondiente número de espiras eficaz, por el que fluye la corriente, de modo que a la toma puede aplicarse la correspondiente tensión y puede medirse.

Como alternativa y también preferentemente puede producirse la tensión en la segunda conexión de tensión mínima o en la segunda barra ómnibus también mediante otro equipo de ajuste, por ejemplo un circuito intermedio (regulable, por ejemplo gradualmente variable) o un reforzador.

Una forma de realización preferente de la estación de red local de acuerdo con la invención prevé que la tensión en la segunda barra ómnibus, que está conectada eléctricamente al segundo arrollamiento de tensión mínima, pueda regularse en el intervalo del 2 % al -2 % de la tensión nominal. Se prefiere un intervalo de /-5 %, más preferentemente un intervalo de /-7 % de la tensión nominal. En algunos casos de aplicación puede resultar ventajoso cuando la tensión de partida en la segunda barra ómnibus puede regularse y variarse en el intervalo de /-10 % o muy preferentemente de /-12 % de la tensión nominal. La tensión puede regularse y variarse, por ejemplo, gradualmente, por ejemplo mediante varias tomas.

En una forma de realización preferente puede ajustarse también la tensión en la primera conexión de tensión mínima del primer arrollamiento de tensión mínima. El ajuste puede realizarse por medio de un equipo de ajuste preferentemente separado, preferentemente sin embargo por medio del mismo equipo de ajuste para la adaptación de la tensión en la segunda conexión de tensión mínima. De esta manera pueden regularse también oscilaciones de tensión en la red de tensión media. Éstas pueden producirse mediante el aumento de la proporción de energía regenerativa en el nivel de tensión media mediante fuentes de energía regenerativas centrales tal como por ejemplo centrales eólicas.

Ventajosamente, la distribución de baja tensión comprende (al menos) una regleta desconectora de carga de seguridad, que está conectada a una de las barras ómnibus. Preferentemente, la distribución de baja tensión de la estación de red local prevé dos regletas desconectoras de carga de seguridad, estando conectada cada una a una de las barras ómnibus.

Igualmente es preferente el uso de una barra ómnibus doble en la distribución de baja tensión. La barra ómnibus doble integra las dos barras ómnibus, que están conectadas al primer o bien segundo arrollamiento de tensión mínima. Las barras ómnibus están dispuestas a este respecto preferentemente por debajo una de otra. Esto tiene la ventaja de una anchura reducida en comparación con barras ómnibus dispuestas una junto a otra. También las barras ómnibus individuales pueden estar dispuestas preferentemente por debajo una de otra o bien por encima una de otra. Esto conduce a una disposición compacta, que ahorra espacio.

En una forma de realización preferente se ajusta la distribución de potencia desde el primer arrollamiento de tensión mínima hacia el segundo arrollamiento de tensión mínima en una relación del 10 % al 90 % de la potencia nominal. Los arrollamientos de tensión mínima están diseñados de manera correspondiente. Otras relaciones preferentes de ^{la distribución de potencia alcanzan desde el 20 % al 80 %, a través del 30 % al 70 %, del 40 % al} 60 ^{% hasta del} 60 % al 40 %, del 70 % al 30 %, del 80 % al 20 % y finalmente del 90 % al 10 %. Se prefiere especialmente una distribución de potencia entre los dos arrollamientos de tensión mínima del 50 % al 50 %. Una distribución de potencia que se desvía de esto, por ejemplo tal como se ha indicado anteriormente, puede resultar cuando la relación de fuentes de energía descentradas en la red de baja tensión se corresponde a cargas puras o se modifica o se adapta el comportamiento de manera correspondiente a los consumidores. Esto puede realizarse, por ejemplo, en el transcurso de la ampliación de energías renovables.

Por medio de la unidad de medición de la estación de red local se mide preferentemente la tensión y/o tensión y corriente en la segunda barra ómnibus y/o en la segunda conexión de tensión mínima. Esta medición puede representar la base de una regulación de la tensión y dado el caso de una asignación o bien una conmutación a las tomas correspondientes del segundo arrollamiento de tensión mínima. Es concebible una o varias unidades de medición, también para la medición o control en las salidas o bien líneas de suministro individuales.

Además de una adaptación de la tensión en el segundo arrollamiento de tensión mínima mediante distintas tomas es también posible modificar el flujo magnético en el núcleo entre el arrollamiento de tensión media y el segundo arrollamiento de tensión mínima. Esto puede realizarse por ejemplo mediante la aplicación de una tensión (externa) o alimentación de correspondientes corrientes.

En una forma de realización preferente de la estación de red local, el transformador de triple arrollamiento presenta una potencia nominal de al menos 100 kVA, preferentemente de al menos 400 kVA, más preferentemente de al menos 630 kVA. Muy preferente es una forma de realización, en la que el transformador de triple arrollamiento tiene al menos 800 kVA. Con una distribución de potencia entre los dos arrollamientos de tensión mínima del 50 % al 50 % estaría a disposición en cada una de las salidas de tensión mínima y correspondientemente de las barras ómnibus por tanto una potencia de en cada caso 400 kVA. Esto corresponde a la potencia de los transformadores de distribución típicos hasta ahora en las estaciones de red local en el área urbana.

El presente objetivo se consigue igualmente mediante un transformador de triple arrollamiento, que está configurado para su uso en una estación de red local en la red de baja tensión. De acuerdo con la invención tiene el transformador de triple arrollamiento una conexión de tensión máxima para la conexión a la red de tensión media, que presenta por regla general una tensión de 10 kV, 20 kV o en casos individuales 30 kV. El transformador de triple arrollamiento comprende además dos conexiones de tensión mínima para la conexión a una distribución de baja tensión. Cada conexión de tensión mínima puede estar conectada a una barra conductora separada de una distribución de baja tensión. El transformador de triple arrollamiento tiene un arrollamiento de tensión máxima, un primer arrollamiento de tensión mínima y un segundo arrollamiento de tensión mínima (opcionalmente y preferentemente con al menos una, muy preferentemente al menos tres tomas). A las conexiones de tensión mínima se aplica una baja tensión de por regla general 230/400 V (± 15 %), en todo caso sin embargo una tensión de < 500 V. En la conexión de tensión máxima está la tensión nominal en los intervalos indicados anteriormente, preferentemente en todo caso en un intervalo entre 10 kV y 40 kV.

A la conexión de tensión mínima del primer arrollamiento de tensión mínima se aplica una tensión fija. Ésta resulta de la relación de transmisión fija del arrollamiento de tensión máxima con respecto al primer arrollamiento de tensión mínima o bien de la relación de los correspondientes números de arrollamientos (números de espiras). La tensión fija, predeterminable preferentemente de manera fija, no regulada en el primer arrollamiento de tensión mínima es fija en tanto que su valor dependa de la tensión en el arrollamiento de tensión máxima. La relación de tensión entre la tensión en el arrollamiento de tensión máxima y la tensión en el primer arrollamiento de tensión mínima es fija o bien constante y está predeterminada. Si el valor de la tensión en el arrollamiento de tensión máxima oscila, entonces se modifica también el valor en el primer arrollamiento de tensión mínima de manera correspondiente. Una tensión constante (en las tolerancias habituales) en el arrollamiento de tensión máxima (tensión media) conduce a una tensión constante (en las tolerancias habituales) en el primer arrollamiento de tensión mínima o bien en la primera conexión de tensión mínima. Es concebible que la tensión en el primer arrollamiento de tensión mínima pueda predeterminarse o pueda ajustarse para posibilitar una adaptación a condiciones límite modificadas.

A la conexión de tensión mínima del segundo arrollamiento de tensión mínima se aplica una tensión regulable, preferentemente regulable en etapas. La regulación en el segundo arrollamiento de tensión mínima puede realizarse mediante una o varias tomas con correspondiente conexión o mediante otros dispositivos de ajuste o regulación conocidos en principio por el experto.

Los arrollamientos de tensión mínima están conectados preferentemente en cada caso a través de su conexión de tensión mínima a una barra ómnibus (separada), a la que están conectados a cada caso una o varias líneas de suministro. Por regla general está conectado a cada línea de suministro un consumidor y opcionalmente también un alimentador (fuente de energía).

El transformador de triple arrollamiento puede presentar un dispositivo de ajuste (por ejemplo integrado), para modificar la relación de tensión de tensión media con respecto a tensión mínima en el segundo arrollamiento de tensión mínima. Éste puede estar acoplado como alternativa con un dispositivo de ajuste (externo). El dispositivo de ajuste puede ser por ejemplo un regulador de carga, para conectar eléctricamente la segunda conexión de tensión mínima a una de las tomas opcionales del segundo arrollamiento de tensión mínima. La tensión en el segundo arrollamiento de tensión mínima puede ajustarse por ejemplo preferentemente de manera correspondiente a los números de arrollamientos (números de espiras) eficaces mediante las tomas conectadas opcionales. La tensión regulable puede generarse como alternativa mediante otro equipo de ajuste, por ejemplo un reforzador.

El transformador de triple arrollamiento está realizado y está conectado preferentemente en una variante de conexión en estrella triangular. Se prefiere una denominada variante Dyn5yn5. En este sentido está conectado el arrollamiento de tensión máxima en el triángulo, estando conectados los dos arrollamientos de tensión mínima en cada caso en conexión en estrella al conductor neutro saliente. Las dos tensiones mínimas presentan en cada caso un giro de fases de 150° con respecto a la red de tensión media. El primer arrollamiento de tensión mínima en combinación con el arrollamiento de tensión media presenta una transmisión de tensión mínima fija, que puede ajustarse por ejemplo a través de un conmutador de tensión en el lado de tensión máxima. Este tipo de ajuste se denomina DETC (de-energized tap charger). Se realiza un ajuste sin tensión y sin carga. La combinación de arrollamiento de tensión máxima y segundo arrollamiento de tensión mínima presenta una transmisión de tensión mínima variable, que puede ajustarse por ejemplo a través de un conmutador graduado de carga. En este sentido se trata de una conexión OLTC, o sea de una variante Onload tap charger.

El transformador de triple arrollamiento de acuerdo con la invención presenta la ventaja de que éste en sus dimensiones, en particular en la anchura, no es mayor o solo insignificantemente mayor que un transformador de distribución convencional. Mediante esto puede usarse éste en estaciones de red local existentes y sustituir los transformadores de distribución allí existentes, sin que deba producirse una modificación de la carcasa o de la estación del transformador. Esto tiene la ventaja de que pueden seguir usándose las estaciones de transformador existentes. Deben sustituirse solo los transformadores de distribución de doble arrollamiento convencionales por el transformador de triple arrollamiento de acuerdo con la invención. Adicionalmente debe equiparse la estación de red local con una segunda barra ómnibus, para llegar a la estación de red local de acuerdo con la invención.

Mediante la conexión ventajosa en una variante en estrella triangular es posible sin más un aumento de potencia dentro de las estaciones existentes mediante el uso del transformador de triple arrollamiento de acuerdo con la invención. Se prefiere para el primer arrollamiento de tensión mínima un intervalo de regulación de /-2 x 2,5 % de la tensión nominal, ajustándose éste por medio de DETC (aparato de conexión), preferentemente en el arrollamiento de tensión máxima. Preferentemente puede conseguirse la regulación del primer arrollamiento de tensión mínima a través de una regulación del arrollamiento de tensión máxima.

El intervalo de regulación del segundo arrollamiento de tensión mínima, que puede realizarse en el procedimiento OLTC (por medio del aparato de conexión OLTC), o sea con carga, se prefiere con /-4 x 2,5 % de la tensión nominal, de manera especialmente preferente con /-3 x 2,5 % de la tensión nominal. En el último caso son suficientes preferentemente siete tomas en el segundo arrollamiento de tensión mínima, lo que puede realizarse preferentemente mediante seis tomas adicionales.

El transformador de triple arrollamiento de acuerdo con la invención tiene la ventaja de que puede realizarse una incorporación en una estación de red local nueva o existente sin ajuste de parámetros. La regulación de la tensión en el segundo arrollamiento de tensión mínima en un valor teórico de 230 V de manera monofásica puede realizarse de manera sencilla. Los parámetros especiales y ajustes deben realizarse solo en caso de requerimientos de regulación más altos o bien en caso de situaciones de red específicas. Esto puede ser el caso, por ejemplo, en el caso de una regulación dependiente de corriente o en el caso de una conexión de tecnología de control remoto. La puesta en marcha del transformador de triple arrollamiento de acuerdo con la invención en una estación de red local nueva o existente o la puesta en marcha de una estación de red local modificada y adaptada puede realizarse mediante personal de montaje o de mando intermedio, que no tienen que presentar conocimientos especializados. En una forma de realización preferente "desmecanizada" de esta manera del transformador de triple arrollamiento o de la estación de red local es posible una puesta en marcha sencilla. El transformador de triple arrollamiento puede realizarse por ejemplo como "Blackbox". Mediante su diseño robusto presentan los componentes, en particular los componentes primarios preferentemente una alta ausencia de mantenimiento.

En una forma de realización preferente de la estación de red local puede estar realizado un concepto de funcionamiento especial. No debe estar presente ningún visualizador o similar. Preferentemente presenta la estación de red local una interfaz de servicio, a través de la cual puede accederse a los componentes individuales y los ajustes. Esto es necesario por regla general solo en casos excepcionales con demanda absolutamente necesaria, por ejemplo en caso de una avería. Preferentemente puede comprender la estación de red local también una memoria de acceso lento para mensajes de avería y/o de funcionamiento u otras memorias de datos. Pueden enumerarse también histéresis, o sea el número de modificaciones de la conexión de las tomas, realizadas mediante el dispositivo de ajuste. Estos valores pueden realizarse por ejemplo desde la puesta en marcha o desde el último mantenimiento. Otras posibilidades de evaluación son evidentes. Por ejemplo pueden medirse tensiones o corrientes de los últimos días o semanas y registrarse. La medición puede tener lugar mediante la unidad de medición de la estación de red local. Los datos pueden consultarse también desde el exterior.

De acuerdo con la invención se consigue el objetivo planteado también mediante una red de baja tensión con una estación de red local y una pluralidad de líneas de suministro. A las líneas de suministro está conectado al menos un consumidor y/o generador y está conectado a la estación de red local. Preferentemente, la red de baja tensión de acuerdo con la invención presenta una estación de red local de acuerdo con la reivindicación 1.

La red de baja tensión de acuerdo con la invención está conectada a través de la estación de red local a la red de tensión media en el intervalo de 10 a 40 kV, preferentemente hasta 30 kV. En al menos una línea de suministro está prevista una fuente de energía descentrada, por ejemplo una instalación solar, de modo que se realiza una alimentación en la línea de suministro. El flujo de potencia dentro de esta línea de suministro está dirigido hacia la estación de red local.

La estación de red local de la red de baja tensión de acuerdo con la invención tiene un transformador de triple arrollamiento con un arrollamiento de tensión máxima, un primer arrollamiento de tensión mínima, que está conectado a una primera barra ómnibus, y un segundo arrollamiento de tensión mínima, que está conectado a una segunda barra ómnibus. Las barras ómnibus están conectadas en cada caso a al menos una línea de suministro. A la primera barra ómnibus están conectadas únicamente líneas de suministro que presentan predominantemente cargas, preferentemente de manera exclusiva cargas y consumidores. A la segunda barra ómnibus está conectada al menos una línea de suministro que presenta al menos una fuente de alimentación o bien fuente de energía (descentrada) externa y en la que el flujo de potencia está dirigido hacia la estación de red local. De acuerdo con la invención está estructurado el transformador de triple arrollamiento de la red de baja tensión de manera que el primer arrollamiento de tensión mínima presente una (relación de) transmisión no regulada, fija y predeterminada de manera fija con respecto al arrollamiento de tensión máxima. En este caso se habla parcialmente también de un arrollamiento no regulado. La tensión (tensión mínima) en el primer arrollamiento de tensión mínima presenta por tanto una relación de transmisión (fija) no regulada con respecto a la tensión en el arrollamiento de tensión máxima. Al segundo arrollamiento de tensión mínima se aplica una tensión variable, preferentemente que puede variarse en etapas, que puede realizarse mediante un reforzador usado o una relación de transmisión variable. El segundo arrollamiento de tensión mínima presenta preferentemente una relación de transmisión variable, preferentemente que puede variarse y regularse en etapas con respecto al arrollamiento de tensión máxima. La tensión (tensión mínima) en el segundo arrollamiento de tensión mínima presenta por tanto una relación de transmisión variable (que puede modificarse y preferentemente que puede regularse) con respecto a la tensión en el arrollamiento de tensión máxima (tensión media). La relación de transmisión puede ajustarse y modificarse mediante modificación del número de espiras eficaz del segundo arrollamiento de tensión mínima. Esto se realiza por ejemplo mediante un equipo de ajuste, que conecta de manera correspondiente distintas tomas al segundo arrollamiento de tensión mínima. Mediante esto es posible una modificación de tensión en la barra ómnibus conectada (segunda barra ómnibus), para compensar oscilaciones de tensión, que pueden producirse mediante la alimentación de energía de las fuentes de energía descentradas.

Un procedimiento de acuerdo con la invención para el ajuste de la tensión en una red de baja tensión con una estación de red local, preferentemente con una estación de red local de acuerdo con la reivindicación 1 y con una pluralidad de líneas de suministro conectadas a la estación de red local, a las que está conectado en cada caso al menos un consumidor, soluciona igualmente el problema planteado anteriormente y comprende de acuerdo con la invención las siguientes etapas: facilitar una estación de red local, que está conectada a una red de tensión media y la red de baja tensión y que comprende un transformador de triple arrollamiento con un arrollamiento de tensión máxima para la conexión a la tensión media de la red de tensión media, con un primer arrollamiento de tensión mínima, que está conectado a una primera barra ómnibus, y con un segundo arrollamiento de tensión mínima, preferentemente con varias tomas que pueden conectarse a una segunda barra ómnibus. Una de las tomas del segundo arrollamiento de tensión mínima está conectada preferentemente a la segunda barra ómnibus. Las barras ómnibus están conectadas en cada caso a al menos una línea de suministro de la red de baja tensión. Como alternativa puede realizarse la adaptación de la tensión en la segunda barra ómnibus también a través de otros dispositivos o elementos, por ejemplo un reforzador.

En otra etapa se realiza la asignación y distribución de las líneas de suministro en dos grupos. El primer grupo comprende líneas de suministro que predominantemente, de manera preferente exclusivamente, presentan consumidores y en las que el flujo de carga está dirigido desde la estación de red local hacia la red de baja tensión. El segundo grupo comprende líneas de suministro, a las que está conectada al menos una fuente de energía descentrada para la alimentación de energía y en las que está presente un flujo de carga en dirección de la estación de red local. Además están conectadas a estas líneas de suministro también cargas y consumidores.

Otra etapa prevé la asignación del primer grupo de líneas de suministro a la primera barra ómnibus, que está conectada al primer arrollamiento de tensión mínima con una relación de transmisión de tensión mínima predeterminada de manera fija. En otra etapa se realiza la asignación del segundo grupo de las líneas de suministro a la segunda barra ómnibus, que está conectada al segundo arrollamiento de tensión mínima. La relación de transmisión del segundo arrollamiento de tensión mínima con respecto al arrollamiento de tensión máxima puede variarse y regularse, preferentemente en varias etapas.

Una etapa del procedimiento comprende la medición (preferentemente automática) de la tensión y opcionalmente de manera adicional de la corriente en la segunda barra ómnibus. Otra etapa comprende la verificación de si la tensión medida (tensión de medición) o la corriente en la segunda barra ómnibus se encuentra en un intervalo predeterminado (intervalo de tensión o bien corriente). Esto puede realizarse por ejemplo mediante un dispositivo de verificación o de ajuste, que puede realizar las etapas de manera automática.

En otra etapa se realiza el ajuste (preferentemente automático) de la tensión en esta segunda barra ómnibus, cuando el abandono del intervalo de tensión y/o intervalo de corriente predeterminado se determina y/o se verifica mediante la tensión de medición o bien el flujo de medición en la segunda barra ómnibus. El ajuste de la tensión puede realizarse preferentemente mediante un acoplamiento de otra tensión, por ejemplo de otro transformador (claramente más pequeño) o de un circuito intermedio. Como alternativa y también preferentemente puede realizarse el ajuste de la tensión mediante conexión de una (otra) toma del segundo arrollamiento de tensión mínima con la segunda barra ómnibus de manera que la tensión en la segunda barra ómnibus se encuentre de nuevo en el intervalo predeterminado para la tensión. El intervalo predeterminado puede encontrarse en /- 10 % de la tensión nominal, preferentemente en /-5 % de la tensión nominal. Otras variaciones del -3 al 7% o del -5 al 15% o similares son igualmente concebibles.

En una forma de realización preferente del procedimiento se realiza la modificación (preferentemente automática) de la conexión entre la segunda barra ómnibus y la toma mediante un dispositivo de ajuste, que preferentemente puede comprender un regulador de carga. En este sentido pueden usarse los dispositivos y posibilidades de ajuste conocidos por el experto, para permitir una conmutación bajo carga. Preferentemente, durante la conmutación es a ser posible baja la carga de los elementos individuales y del transformador.

Lógicamente puede usarse en lugar de una o varias derivaciones o tomas también otro dispositivo de ajuste, por ejemplo un denominado reforzador, en el que por medio de un circuito de corriente intermedio se modifica la tensión en la segunda barra ómnibus. El circuito de corriente intermedio está conectado eléctricamente, por ejemplo, por medio de un transformador (pequeño) adicional al lado de tensión media de la estación de red local, por ejemplo con la instalación de distribución de tensión media o entre la instalación de distribución de tensión media y conexión de tensión máxima del transformador de triple arrollamiento. El reforzador puede comprender una adaptación en etapas, para cambiar la tensión desacoplada del lado de tensión media en una tensión baja y acoplarla en el lado de baja tensión del transformador de triple arrollamiento, de modo que la tensión pueda adaptarse en la segunda barra ómnibus en etapas. De esta manera puede modificarse la tensión en la segunda barra ómnibus de manera que puedan mantenerse los valores límite de tensión predeterminados. Un dispositivo de ajuste de este tipo puede controlarse preferentemente de manera muy sencilla también a distancia o puede integrarse en una tecnología de control remoto existente. Por ejemplo pueden usarse conmutaciones SPS.

En una configuración preferente del procedimiento puede comprender la facilitación de una estación de red local con un transformador de triple arrollamiento y una segunda barra ómnibus las siguientes etapas. Un transformador de distribución de doble arrollamiento existente de una estación de red local existente se separa y se desmonta y se sustituye por un transformador de triple arrollamiento anteriormente descrito. El primer arrollamiento de tensión mínima del transformador de triple arrollamiento se conecta eléctricamente a la primera barra ómnibus (existente). El segundo arrollamiento de tensión mínima se conecta a una segunda barra ómnibus nuevamente añadida, conectándose las líneas de suministro a consumidores y generadores a la segunda barra ómnibus, o sea dado el caso cambiándose las conexiones.

La presente invención se explica en más detalle por medio de los dibujos adjuntos. En este sentido se han representado particularidades y formas de realización especiales. Está claro para el experto que pueden estar previstas características individuales también desprendidas de otras características. Las particularidades representadas en los dibujos no representan limitaciones de la protección reivindicada mediante las reivindicaciones. Muestran:

la figura 1 un diagrama esquemático de una red de baja tensión con estación de red local;

la figura 2 una estación de red local de acuerdo con la invención con red de baja tensión conectada;

la figura 3 un diagrama esquemático simplificado de la estación de red local con dos barras ómnibus con en cada caso cinco salidas;

la figura 4 un diagrama esquemático de la estación de red local de la figura 3 con dos barras ómnibus, sin embargo con número de salidas modificado; y

la figura 5 a 8 diagramas esquemáticos de la estación de red local de acuerdo con la invención con distintas conexiones y para distintos escenarios de funcionamiento.

La figura 1 muestra un recorte de la red de suministro 100 eléctrica, que comprende una red de baja tensión 200, una red de tensión media 300 y una estación de red local 1 conectada entremedio. A la red de tensión media 300 pertenece una subestación no representada, en la que se facilita una tensión de suministro entre 10 kV y 30 kV, preferentemente 10 kV o 20 kV. Esta tensión se aplica a una conexión de tensión media 2 de la estación de red local 1. Ésta puede ser algo más baja debido a la separación de la estación de red local 1 con respecto a la subestación, lo que puede compensarse sin embargo en la estación de red local 1 y el transformador allí usado.

La red de baja tensión 200 comprende una pluralidad de líneas de suministro 3, a las que pueden estar conectados en cada caso a al menos un consumidor 4, por ejemplo un hogar en forma de una casa unifamiliar o varios hogares en forma de una casa plurifamiliar (viviendas). También pequeñas empresas están conectadas directamente a las líneas de suministro 3. Mediante las líneas de suministro 3 se suministran los consumidores 4 conectados a la red de baja tensión 200 con una tensión de 230 V de manera monofásica o bien 400 V entre las fases en el funcionamiento de tres fases.

Normalmente están dispuestas en una estación de red local 1 de cinco a 20 líneas de suministro 3, que están conectadas en cada caso a una denominada salida de baja tensión 5 de la estación de red local 1.

Tal como puede deducirse de la figura 1, están dispuestas en algunas líneas de suministro 3 no sólo consumidores 4, sino también sitios de alimentación 6, que representan una fuente de energía 7 externa, descentrada. La fuente de energía 7 puede ser por ejemplo una centra de cogeneración o una instalación de calefacción de pila electroquímica o una instalación fotovoltaica con depósito conectado en un hogar.

La figura 2 muestra un recorte de la figura 1, que muestra la estación de red local 1 esquemáticamente en detalle. La estación de red local 1 comprende de acuerdo con la invención un transformador de triple arrollamiento 8, una instalación de distribución de tensión media 9, que está conectada a la conexión de tensión media, y una distribución de baja tensión 10, que por su parte comprende dos barras ómnibus, concretamente una primera barra ómnibus 11 y una segunda barra ómnibus 12, a las que están conectadas en cada caso las salidas de baja tensión 5. De esta manera están conectadas eléctricamente las líneas de suministro 3 a las respectivas barras ómnibus 11, 12. El transformador de triple arrollamiento 8 está conectado en el lado de tensión media a la instalación de distribución de tensión media 9 y en el lado de baja tensión con la distribución de baja tensión 10.

De la figura 2 puede distinguirse que las líneas de suministro 3 están distribuidas en las dos barras ómnibus 11, 12. A este respecto, a la primera barra ómnibus 11 están conectadas las líneas de suministro 3, a las que están conectadas predominantemente cargas, o sea consumidores 4. Preferentemente están conectadas a las líneas de suministro 3 exclusivamente cargas y ningún sitio de alimentación de energía 6.

A la segunda barra ómnibus 12 están conectadas las líneas de suministro 3, a las que están conectados eléctricamente no solo consumidores, sino en las están presentes también fuentes de energía 7 descentradas. Mientras que la tensión de la primera barra ómnibus 11 es constante de manera que ésta se encuentra dentro de las anchuras de oscilación predeterminadas, puede oscilar fuertemente la tensión en la segunda barra ómnibus 12 debido a los consumidores 4 y generadores en forma de fuentes de energía 7 descentradas, de modo que los límites de tensión predeterminados no pueden cumplirse. Para considerar esta situación se usa el transformador de triple arrollamiento 8.

El transformador de triple arrollamiento 8 comprende una conexión de tensión máxima 13, que establece una conexión con la instalación de distribución de tensión media 9 y a la que está conectado un arrollamiento de tensión máxima 14 del transformador de triple arrollamiento 8. Además del arrollamiento de tensión máxima 14, el transformador de triple arrollamiento 8 comprende dos arrollamientos de tensión mínima, concretamente un primer arrollamiento de tensión mínima 15 y un segundo arrollamiento de tensión mínima 16. Los arrollamientos de tensión mínima 15, 16 están conectados en cada caso a una conexión de tensión mínima 17, 18. A la primera conexión de tensión mínima 17 se conecta el primer arrollamiento de tensión mínima 15 y también la primera barra ómnibus 11. A la segunda conexión de tensión mínima 18 se conecta el segundo arrollamiento de tensión mínima 16 y la segunda barra ómnibus 12.

El primer arrollamiento de tensión mínima 15 tiene una relación de transmisión predeterminada de manera fija en relación con el arrollamiento de tensión máxima 14, que puede ajustarse a través de un DETC (de-energized tap charger). El DETC es un aparato de distribución en el transformador. Para ello es necesaria una interrupción de la tensión, dado que solo sin tensión y sin corriente es posible una modificación de la relación de transmisión.

Con el segundo arrollamiento de tensión mínima 16 se realiza una relación de transmisión variable con respecto al arrollamiento de tensión máxima 14. En este sentido puede usarse un OLTC (onload tap charger), en el que puede modificarse en el funcionamiento continuo la relación de transmisión, o sea también con carga y sin una interrupción de tensión. El OLTC es un aparato de distribución en el transformador.

Para realizar una transmisión variable, que conduce a una respectiva adaptación de la tensión en la segunda conexión de tensión mínima 18, pueden estar presentes por ejemplo en el segundo arrollamiento de tensión mínima 16 varias tomas 19, que pueden estar conectadas en cada caso a la segunda conexión de tensión mínima 18. Preferentemente están previstas al menos tres tomas 19, de manera especialmente preferente al menos cinco tomas 19, muy preferentemente al menos siete tomas 19. La tensión nominal puede configurarse de manera regulable así en la segunda barra ómnibus 12 en distintos intervalos. El intervalo de regulación puede regularse de /-2 % de la tensión nominal, a través preferentemente de hasta /-5 %, más preferentemente a través de /-7,5 %, más preferentemente a través de /-10 % y muy preferentemente a través de /-12 % de la tensión nominal. Por ejemplo sería concebible regular la relación de transmisión con siete etapas de modo que la tensión pueda variarse gradualmente en etapas del -7,5 %, -5 %, -2,5 %, 0 %, 2,5 %, 5 % y 7,5 %. Preferentemente podría ser variable a tensión también en el intervalo de /-3 x 2 % de la tensión nominal en etapas. Los escalonamientos pueden ser también asimétricos. La adaptación y modificación gradual de la tensión nominal en la segunda barra ómnibus 12 puede realizarse también a través de un circuito de corriente intermedio con protección o relé y una correspondiente regulación, por ejemplo por medio de un reforzador (adaptado).

Preferentemente, la estación de red local 1 comprende un equipo de ajuste 20, para realizar una adaptación de la relación de la tensión media con respecto a la baja tensión. Preferentemente sirve el equipo de ajuste 20 para modificar la relación de la tensión media con respecto a la baja tensión en el segundo arrollamiento de tensión mínima 16. Por ejemplo puede comprender el equipo de ajuste un regulador de carga, para poner en marcha distintas tomas 19 en el segundo arrollamiento de tensión mínima 16 y conectarlas de manera correspondiente. Preferentemente, la estación de red local 1 comprende un equipo de medición o unidad de medición 21 para la medición de la tensión y preferentemente de la corriente de la baja tensión, preferentemente para la medición de la tensión y preferentemente de la corriente en la segunda barra ómnibus 12 o en la segunda conexión de tensión mínima 18 del transformador de triple arrollamiento 8.

El transformador de triple arrollamiento 8 tiene la ventaja de que éste es en su forma constructiva igual de grande que un transformador de distribución convencional. Éste puede usarse por tanto en estaciones de red local 1 existentes como sustituto de un transformador de distribución convencional. Esto tiene la ventaja de que debe tener lugar únicamente un intercambio. No debe modificarse o intercambiarse ni la carcasa en caso de una estación de red local 1 no transitable ni la edificación o bien el contenedor o bien la carcasa en caso de una estación de red local 1 transitable. Tampoco debe adquirirse adicionalmente superficie de terreno o asegurarse contractualmente, para poder colocar una estación de red local exterior aumentada o modificada. En total, el uso de un transformador de triple arrollamiento 8 es por lo tanto muy económico y puede realizarse con poco gasto. Por otro lado, éste ofrece todas las ventajas que son deseables mediante los requerimientos modificados en la red de baja tensión. Así pueden conectarse las líneas de suministro 3, que presentan únicamente cargas y registran pocas oscilaciones de tensión, al primer arrollamiento de tensión mínima 15 no regulado a través de la primera barra ómnibus 11, mientras que las líneas de suministro 3 con alimentadores de energía descentrados se conectan al segundo arrollamiento de tensión mínima 16 regulado a través de la segunda barra ómnibus 12. Esto resulta en particular ventajoso cuando las cargas en las líneas de suministro 3 aumentan, por ejemplo debido a que los consumidores 4 cargan cada vez más vehículos eléctricos y requieren para ello cantidades de energía más grandes. Dado que estos consumidores 4 están conectados por regla general al primer arrollamiento de tensión mínima 15 no regulado, no existe la problemática de que la tensión en la barra ómnibus 11 se reduzca eventualmente, ya que en otra línea de suministro 3 se alimentan de manera descentrada grandes cantidades de energía. Esto podría conducir en el peor de los casos a que esté a disposición un nivel de tensión demasiado bajo y con ello ya no puedan cumplirse las especificaciones para los límites de tensión.

Las figuras 3 y 4 muestran un diagrama esquemático reducido de la estación de red local 1, en el que se explican distintos escenarios de conexión. A la conexión de tensión media 2 está conectada la red de tensión media 300. Entre la conexión de tensión media 2 y el transformador de triple arrollamiento 8 está conectada la instalación de distribución de tensión media 9, que preferentemente es una combinación de conmutador-cortacircuito con un desconector de carga 22 y un cortacircuito 23.

El arrollamiento de tensión máxima 14 está representado como arrollamiento regulable, dado que puede ajustarse por medio de DETC sin tensión y sin carga. El primer arrollamiento de tensión mínima 15 está conectado a la primera barra ómnibus 11, a la que están conectadas a su vez varias líneas de suministro 3, que comprenden predominantemente cargas y consumidores y no comprenden fuentes de energía descentradas o sólo en una extensión muy baja para la alimentación de energía.

La tensión en el segundo arrollamiento de tensión mínima 16 puede regularse con el OLTC, o sea bajo carga y bajo tensión. Esto se realiza por regla general mediante una adaptación de la relación de transmisión en comparación con el arrollamiento de tensión máxima 14. Técnicamente puede realizarse esto mediante varias tomas en el segundo arrollamiento de tensión mínima 16, que puede conectarse de manera variable mediante un dispositivo de ajuste (no representado). El dispositivo de ajuste puede ser, por ejemplo, un regulador de carga o reforzador.

En la figura 3 puede reconocerse que a la primera y segunda barra ómnibus 11, 12 están conectadas en cada caso igualmente muchas, en el ejemplo mostrado cinco, líneas de suministro 3.

Si en el transcurso del tiempo debía modificarse el comportamiento de los consumidores en las líneas de suministro 3 individuales de manera que estén presentes más líneas de suministro 3 con muchos sitios de alimentación externos o fuentes de energía 7 y se reduzca el número de líneas de suministro 3, que presentan únicamente o predominantemente cargas y consumidores, puede realizarse una distribución modificada y una conexión modificada de las líneas de suministro 3 en las barras ómnibus 11, 12 individuales. En el ejemplo mostrado en este caso de la figura 4 están conectadas a la primera barra ómnibus 11 tan solo tres líneas de suministro 3, a la segunda barra ómnibus 12 siete líneas de suministro 3. De esta manera puede considerarse el desarrollo técnico y las modificaciones en el comportamiento de los consumidores. Un cambio de conexión de las líneas de suministro 3 individuales o bien una conexión de las líneas de suministro 3 individuales con una de las barras ómnibus 11, 12 puede realizarse de manera sencilla. Preferentemente se realiza un cambio de conexiones de las líneas de suministro mediante un montador in situ. Dado el caso debe tomarse para ello la estación de red local 1 brevemente de la red. Lógicamente es también posible realizar un cambio de conexiones automatizado de las líneas de suministro 3 individuales en otra barra ómnibus. Esto podría realizarse por ejemplo mediante un robot o una distribución de baja tensión diseñada de manera correspondiente con correspondientes aparatos de distribución. En las figuras 5 a 8 se representan distintos escenarios de funcionamiento de la estación de red local 1 de acuerdo con la invención. Los diagramas esquemáticos simplificados corresponden al dibujo de la figura 3; igualmente los elementos usados y sus números de referencia.

La figura 5 muestra el funcionamiento normal del transformador de triple arrollamiento 8, en el que el primer arrollamiento de tensión mínima 15 se conduce en el funcionamiento estático. Una regulación del primer arrollamiento de tensión mínima 15 no está prevista. Los consumidores 4 conectados a las líneas de suministro 3, que están conectados a través de la primera barra ómnibus 11 al primer arrollamiento de tensión mínima 15, no se regulan.

El segundo arrollamiento de tensión mínima 16 se conduce en el funcionamiento regulado. Éste está conectado a la segunda barra ómnibus 12. Todos los consumidores 4 conectados a las líneas de suministro 3 se regulan de manera conjunta, es decir la tensión en la segunda barra ómnibus 12 puede realizarse en los límites preferentes de la regulación de tensión, por regla general <+/-12 % de la tensión nominal. Se facilitan en consecuencia con la estación de red local 1 de acuerdo con la invención dos tensiones, que se aplican en cada caso a una de las dos barras ómnibus 11, 12.

La figura 6 muestra un funcionamiento acoplado del primer arrollamiento de tensión mínima 15 y del segundo arrollamiento de tensión mínima 16. En este sentido puede conducirse una conexión paralela. La regulación del segundo arrollamiento de tensión mínima 16 está desconectada. En una conexión de este tipo se comporta la estación de red local 1 como un transformador de distribución regular con DETC (aparato de distribución), para compensar por ejemplo una tensión media demasiado baja en la conexión de tensión media 2. En la conexión mostrada en este caso están acopladas entre sí eléctricamente las dos barras ómnibus (primera barra ómnibus 11 y segunda barra ómnibus 12).

La figura 7 muestra otro escenario de funcionamiento, en el que las dos barras ómnibus 11, 12 están acopladas entre sí. Ambas barras ómnibus 11, 12 están conectadas al primer arrollamiento de tensión mínima 15 y se alimentan de éste. La estación de red local 1 se comporta ahora igualmente como un transformador de distribución convencional, que está ajustado por medio de DETC. Dado que sin embargo sólo el primer arrollamiento de tensión mínima 15 está en funcionamiento, puede emitir la estación de red local 1 solo una potencia reducida, concretamente aquella que puede facilitarse en el primer arrollamiento de tensión mínima 15.

La figura 8 muestra una variante de funcionamiento, en la que las dos barras ómnibus 11, 12 están acopladas entre sí. Ambas barras ómnibus 11, 12 están conectadas de manera conjunta al segundo arrollamiento de tensión mínima 16 y se alimentan de éste. La estación de red local se comporta ahora como un transformador de distribución regulable con regulación conectada. La tensión en ambas barras ómnibus 11, 12 puede variarse y adaptarse. Todas las líneas de suministro 3 se regulan a la misma tensión. La regulación se realiza a través de un equipo de ajuste 20 (no representado en este caso).

Mediante los distintos escenarios de funcionamiento y conexiones de la estación de red local 1 puede adaptarse la estación de red local 1 de acuerdo con la invención a los requerimientos modificados en la red de baja tensión. Así puede usarse, por ejemplo, la estación de red local 1 de acuerdo con la invención también ya cuando el número de fuentes de energía y sitios de alimentación descentrados es muy bajo y no debe realizarse ninguna regulación adicional a través del segundo arrollamiento de tensión mínima 16 regulable. En este caso es posible una conexión de acuerdo con las figuras 6 o 7. En caso de un número equilibrado de líneas de suministro 3 con cargas puras y aquellas con muchos sitios de alimentación y reflujos de potencia y oscilaciones de tensión que resultan de esto, puede hacerse funcionar la estación de red local 1 en el funcionamiento regular de acuerdo con la figura 5. Si debía elevarse el número de los sitios de alimentación y fuentes de energía en la red de baja tensión, de modo que para todas las líneas de suministro 3 sea necesaria una regulación adicional, pudo conectarse la estación de red local de acuerdo con la figura 8.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Estación de red local para la red de baja tensión para la transformación de tensión desde tensión media hasta baja tensión y para el suministro a consumidores conectados a la red de baja tensión (200), que comprende - una conexión de tensión media (2),

- una instalación de distribución de tensión media (9),

- una distribución de baja tensión (10) con una pluralidad de salidas de baja tensión (5), que pueden conectarse eléctricamente cada una de ellas a una línea de suministro (3) en la red de baja tensión (200), a la que puede estar conectado al menos un consumidor (4),

- una unidad de medición (21) para la medición de tensión de la baja tensión, y

- un transformador de triple arrollamiento (8) con una conexión de tensión máxima (13), dos conexiones de tensión mínima (17, 18), un arrollamiento de tensión máxima (14), un primer arrollamiento de tensión mínima (15) y un segundo arrollamiento de tensión mínima (16),

-y

- un equipo de ajuste (20) para la adaptación de la relación de la tensión media con respecto a la baja tensión, - en donde

- la conexión de tensión máxima (13) está conectada a la conexión de tensión media (2),

- la distribución de baja tensión (10) presenta dos barras ómnibus (11, 12) para la conexión de las salidas de baja tensión (5) y la primera conexión de tensión mínima (17) está conectada al primer arrollamiento de tensión mínima (15) y a la primera barra ómnibus (11) y la segunda conexión de tensión mínima (18) está conectada alsegundo arrollamiento de tensión mínima (16) y a la segunda barra ómnibus (12),

- caracterizada por que

- la primera barra ómnibus (11) está conectada a al menos una de las salidas de baja tensión (5), a la que están conectadas líneas de suministro con predominantemente cargas, de modo que a efectos prácticos es despreciable el flujo de potencia en dirección de la estación de red local;

- el equipo de ajuste (20) adapta la relación de la tensión media con respecto a la baja tensión mediante modificación de la tensión de partida del segundo arrollamiento de tensión mínima (16) y, concretamente, de manera que la tensión en la segunda conexión de tensión mínima (18) permanece en un intervalo predeterminado;

- la segunda barra ómnibus (12) está conectada a al menos una salida de baja tensión (5), a la que está conectada una línea de suministro (3) con al menos una fuente de energía (7) externa para la alimentación de energía, de modo que ya no es despreciable el flujo de potencia en dirección de la estación de red local y conduce a oscilaciones de tensión, que se encuentran fuera de los valores límite establecidos y hacen necesaria una regulación.

2. Estación de red local según la reivindicación 1, caracterizada por que el segundo arrollamiento de tensión mínima (16) presenta una toma (19), que preferentemente está conectada eléctricamente a la segunda conexión de tensión mínima (18).

3. Estación de red local según la reivindicación 1, caracterizada por que el segundo arrollamiento de tensión mínima (16) presenta varias tomas (19), para ajustar la tensión en la segunda conexión de tensión mínima (18), en donde están presentes preferentemente al menos tres tomas (19), de manera especialmente preferente al menos cinco tomas (19), muy preferentemente siete tomas (19).

4. Estación de red local según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la tensión en la segunda barra ómnibus (12) puede regularse en el intervalo del -2 % al 2 % de la tensión nominal, preferentemente en el intervalo del -5 % al 5 %, más preferentemente en el intervalo del -7,5 % al 7,5 %, más preferentemente en el intervalo del -10 % al 10 % y muy preferentemente en el intervalo del -12 % al 12 % de la tensión nominal.

5. Estación de red local según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que puede ajustarse la tensión en la primera conexión de tensión mínima (17) del primer arrollamiento de tensión mínima (15), preferentemente por medio de un equipo de ajuste (20), de manera especialmente preferente por medio del equipo de ajuste (20) para la adaptación de la tensión a la segunda conexión de tensión mínima (18).

6. Estación de red local según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la distribución de baja tensión (10) comprende una regleta desconectora de carga de seguridad, que está conectada a una de las barras ómnibus (11, 12), preferentemente comprende dos regletas desconectoras de carga de seguridad, que están conectadas cada una a una las barras ómnibus (11, 12).

7. Estación de red local según la reivindicación anterior, caracterizada por que la distribución de baja tensión (10) comprende una barra ómnibus doble, en la que están integradas ambas barras ómnibus (11,12), en donde las dos barras ómnibus (11, 12) están dispuestas preferentemente una debajo de otra.

8. Estación de red local según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la distribución de potencia del primer arrollamiento de tensión mínima (15) al segundo arrollamiento de tensión mínima (16) se realiza en una relación del 10 % al 90 %, preferentemente del 20 % al 80 %, más preferentemente del 30 % al 70 %, más preferentemente del 40 % al 60 %, más preferentemente del 50 % al 50 %, más preferentemente del 60 % al 40 %, más preferentemente del 70 % al 30 %, más preferentemente del 80 % al 20 %, más preferentemente del 90 % al 10 %, en donde se prefiere especialmente una relación del 50 % al 50 %.

9. Estación de red local según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que por medio de la unidad de medición (21) se mide la tensión y preferentemente de manera adicional la corriente en la segunda barra ómnibus (12) y/o en la segunda conexión de tensión mínima (18), que está conectada al segundo arrollamiento de tensión mínima (16).

10. Estación de red local según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el transformador de triple arrollamiento (8) tiene una potencia nominal de al menos 100 kVA, preferentemente de al menos 400 kVA, más preferentemente de al menos 630 kVA y muy preferentemente de al menos 800 kVA.

11. Transformador de triple arrollamiento con líneas de suministro para la conexión a una primera conexión de tensión mínima (17) del transformador de triple arrollamiento y a una segunda conexión de tensión mínima (18) del transformador de triple arrollamiento,

en donde el transformador de triple arrollamiento está configurado para su uso en una estación de red local (1) en la red de baja tensión (200) y en donde el transformador de triple arrollamiento presenta una conexión de tensión máxima (13) para la conexión a la red de tensión media (300) y dos conexiones de tensión mínima (17, 18) para la conexión a una distribución de baja tensión (10), que comprende

- un arrollamiento de tensión máxima (14),

- un primer arrollamiento de tensión mínima (15) con la primera conexión de tensión mínima (17), que está configurada y equipada para la conexión de líneas de suministro con predominantemente cargas, y

- un segundo arrollamiento de tensión mínima (16) con la segunda conexión de tensión mínima (18), que está configurada y equipada para la conexión de líneas de suministro, a las que está conectada al menos una fuente de energía descentrada para la alimentación de energía,

en donde

las conexiones de tensión mínima (17, 18) están configuradas y equipadas para la aplicación de una baja tensión inferior a 500 V y la conexión de tensión máxima (13) está configurada y equipada para la aplicación de una tensión nominal en el intervalo de 10 kV a 40 kV;

caracterizado por que

a la primera conexión de tensión mínima (17) del primer arrollamiento de tensión mínima (15) se aplica una tensión fija y es un flujo de potencia desde la línea de suministro conectada en dirección al transformador de triple arrollamiento en una medida que a efectos prácticos ha de despreciarse; y

a la segunda conexión de tensión mínima (18) del segundo arrollamiento de tensión mínima (16) se aplica una tensión regulable en etapas y ya no es despreciable un flujo de potencia desde la línea de suministro conectada en dirección al transformador de triple arrollamiento y conduce a oscilaciones de tensión, que hacen necesaria la regulación.

12. Red de baja tensión con una estación de red local de acuerdo con la reivindicación 1 y una pluralidad de líneas de suministro (3), a las que está conectado al menos un consumidor (4) y que están conectadas a la estación de red local (1),

- en donde

- - la red de baja tensión (200) está conectada a través de la estación de red local (1) a una red de tensión media (300),

- - en al menos una línea de suministro (3) se realiza el flujo de potencia en la estación de red local (1),

- - la estación de red local (1) comprende un transformador de triple arrollamiento (8) con un arrollamiento de tensión máxima (14), un primer arrollamiento de tensión mínima (15), que está conectado a una primera barra ómnibus (11), y un segundo arrollamiento de tensión mínima (16), que está conectado a una segunda barra ómnibus (12), en donde las barras ómnibus (11, 12) están conectadas cada una de ellas a al menos una línea de suministro (3),

- - en donde a la primera barra ómnibus (11) están conectadas solo líneas de suministro (3), que presentan predominantemente cargas, y a la segunda barra ómnibus (12) está conectada al menos una línea de suministro (3), que presenta al menos una fuente de alimentación (7),

- - en donde la tensión en el primer arrollamiento de tensión mínima (15) presenta una relación de transmisión no regulada con respecto a la tensión en el arrollamiento de tensión máxima (14) y la tensión en el segundo arrollamiento de tensión mínima (16) presenta una relación de transmisión variable con respecto a la tensión en el arrollamiento de tensión máxima (14), de modo que se posibilita una modificación de tensión en la segunda barra ómnibus (12) conectada.

13. Procedimiento para el ajuste de la tensión en una red de baja tensión (200) con una estación de red local (1), preferentemente en una estación de red local (1) de acuerdo con la reivindicación 1, y una pluralidad de líneas de suministro (3) conectadas a la estación de red local (1), a las que está conectado en cada una de ellas al menos un consumidor (4), que comprende las siguientes etapas:

- facilitar una estación de red local (1), que está conectada con una red de tensión media (300) y la red de baja tensión (200) y un transformador de triple arrollamiento (8) con un arrollamiento de tensión máxima (14) para la conexión a la tensión media de la red de tensión media (300), que comprende un primer arrollamiento de tensión mínima (15), que está conectado a una primera barra ómnibus (11), y un segundo arrollamiento de tensión mínima (16), que pueden conectarse a la segunda barra ómnibus (12), en donde las barras ómnibus (11, 12) están conectadas a la en cada caso al menos una línea de suministro (3) de la red de baja tensión (200), - dividir las líneas de suministro (3) en dos grupos, en donde el primer grupo comprende líneas de suministro (3) que presentan predominantemente, de manera preferente exclusivamente consumidores (4) y en las que el flujo de carga se dirige desde la estación de red local (1) en dirección de la red de baja tensión (200) y el flujo de energía en dirección de la estación de red local es despreciable a efectos prácticos, y en donde el segundo grupo comprende líneas de suministro (3), a las que está conectada al menos una fuente de energía (7) para la alimentación de energía y en las que existe un flujo de carga en dirección de la estación de red local (1) y ya no es despreciable y conduce a oscilaciones de tensión que hacen necesaria una regulación,

- asignar el primer grupo de líneas de suministro (3) a la primera barra ómnibus (11) y asignar el segundo grupo de líneas de suministro (3) a la segunda barra ómnibus (12),

- medir la tensión en la segunda barra ómnibus (12),

- verificar si la tensión en la segunda barra ómnibus (12) se encuentra en un intervalo predeterminado,

- en el caso de abandono del intervalo predeterminado mediante la tensión en la segunda barra ómnibus (12), ajustar la tensión en la segunda barra ómnibus (12) mediante modificación de la relación de transmisión entre la tensión media y la tensión mínima en el

- segundo arrollamiento de tensión mínima (16) con la segunda barra ómnibus de manera que la tensión en la segunda barra ómnibus (12) se encuentra de nuevo en el intervalo de tensión predeterminado.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que el segundo arrollamiento de tensión mínima del transformador de triple arrollamiento presenta varias tomas (19), en donde al menos una de las tomas (19) puede conectarse a una segunda barra ómnibus (12), y en donde se realiza una modificación de la conexión entre la segunda barra ómnibus (12) y la toma (19) mediante un dispositivo de ajuste (20), preferentemente un regulador de carga.

15. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que la facilitación de una estación de red local (1) con un transformador de triple arrollamiento (8) y una segunda barra ómnibus (12) comprende las siguientes etapas adicionales:

- separar un transformador de distribución de doble arrollamiento existente;

- sustituir el transformador de distribución de doble arrollamiento por un transformador de triple arrollamiento (8), preferentemente de acuerdo con la reivindicación 11, con una conexión de tensión máxima (13), dos conexiones de tensión mínima (17, 18), un arrollamiento de tensión máxima (14), un primer arrollamiento de tensión mínima (15) y un segundo arrollamiento de tensión mínima (16),

- insertar una segunda barra ómnibus (12),

- conectar el primer arrollamiento de tensión mínima (15) a la primera barra ómnibus (11) existente, y

- conectar el segundo arrollamiento de tensión mínima (16) a la segunda barra ómnibus (12).