ES2945460T3 - Subestación eléctrica de conmutación compacta integrada en una torre de celosía para conexión de usuarios activos y pasivos a una red eléctrica de alta tensión y uso de dicha subestación para conectar una estación de carga de vehículos eléctricos a una red eléctrica de alta tensión - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una torre en celosía (40) para líneas aéreas de transmisión de alta tensión (60, 90), que tiene una estructura en celosía que comprende: una base (41) anclada al suelo; una parte superior (43) diseñada para anclar los conductores primero (51) y segundo (52) de una línea de transmisión aérea de alta tensión; y un cuerpo (42) que se extiende entre la base (41) y la parte superior (43). Dicha torre de celosía (40) comprende una subestación de maniobra eléctrica de alta tensión de la red que incluye: un equipo de maniobra (401) basado en tecnología GIS dispuesto dentro de la base (41) de la estructura de celosía; una primera conexión de alimentador loop-in loop-out (402) configurada para conectar los primeros conductores (51) de la línea de transmisión aérea de alta tensión al equipo de aparamenta basado en tecnología GIS (401) y realizada mediante cables aislados o GIS- conductos de base tecnológica, o por soluciones mixtas en las que una primera parte está formada por conductores desnudos y una segunda parte por cables aislados o conductos basados en tecnología GIS; una segunda conexión de alimentador loop-in loop-out (403) configurada para conectar los segundos conductores (52) de la línea de transmisión aérea de alta tensión al equipo de aparamenta basado en tecnología GIS (401) y realizada mediante cables aislados o GIS- conductos de base tecnológica, o por soluciones mixtas en las que una primera parte está formada por conductores desnudos y una segunda parte por cables aislados o conductos de base tecnológica GIS; y un sistema de protección, mando y control (405) dispuesto dentro de la estructura de celosía (40), o en las proximidades de la base (41) de dicha estructura de celosía; en el que el equipo de aparamenta basado en tecnología GIS (401) está diseñado para conectarse también a una línea de conexión de usuario (407). o por soluciones mixtas en las que una primera parte está formada por conductores desnudos y una segunda parte por cables aislados o conductos basados en tecnología GIS; y un sistema de protección, mando y control (405) dispuesto dentro de la estructura de celosía (40), o en las proximidades de la base (41) de dicha estructura de celosía; en el que el equipo de aparamenta basado en tecnología GIS (401) está diseñado para conectarse también a una línea de conexión de usuario (407). o por soluciones mixtas en las que una primera parte está formada por conductores desnudos y una segunda parte por cables aislados o conductos basados en tecnología GIS; y un sistema de protección, mando y control (405) dispuesto dentro de la estructura de celosía (40), o en las proximidades de la base (41) de dicha estructura de celosía; en el que el equipo de aparamenta basado en tecnología GIS (401) está diseñado para conectarse también a una línea de conexión de usuario (407). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Subestación eléctrica de conmutación compacta integrada en una torre de celosía para conexión de usuarios activos y pasivos a una red eléctrica de alta tensión y uso de dicha subestación para conectar una estación de carga de vehículos eléctricos a una red eléctrica de alta tensión

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una solución innovadora que permite, en general, la conexión de usuarios activos y pasivos a una línea eléctrica de alta tensión y, en particular, la integración de una subestación de conmutación eléctrica extremadamente compacta en una torre de celosía de Alta Tensión (HV).

Además, la presente invención también se refiere a la utilización de dicha subestación eléctrica de conmutación para solucionar el problema del suministro de energía de las estaciones de carga de vehículos eléctricos (y, más concretamente, de las estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos), mediante una conexión "bucle de entradabucle de salida" a una línea eléctrica aérea de HV, creando así una solución altamente sostenible y extremadamente eficaz para la carga de vehículos eléctricos.

ESTADO DE LA TÉCNICA

El Solicitante, como operador de una red eléctrica de Alta Tensión (HV), está obligado a garantizar la conexión de todos los usuarios de HV que lo demanden y a prepararse para garantizar la conexión a la red de nuevos tipos de usuarios, incluidos también las estaciones de carga de vehículos eléctricos (usuarios de carga).

Como es sabido, hoy en día, la mejor solución para la conexión a la red eléctrica de HV, a través de una línea de HV existente, del usuario que lo demanda, consiste en crear una conexión "bucle de entrada-bucle de salida", lo que supone la interrupción de la línea existente y la inserción, en los terminales de la nueva línea así formada, de una nueva subestación eléctrica de conmutación de HV de red, perteneciente al operador de la red, a la que el usuario se conecta con su propia subestación eléctrica de HV de usuario. De esta forma, la nueva subestación de conmutación eléctrica de HV de la red para la conexión del usuario se conectará a la red a través de dos líneas distintas, cada una de ellas formada por una de las dos secciones en que se ha dividido la línea existente y, en general, de una nueva conexión de alimentación de dichas secciones a la red de subestación eléctrica de conmutación de HV. En la inserción "bucle de entrada-bucle de salida", las dos conexiones de alimentación estarán formadas preferentemente por dos líneas de alimentación separadas, realizadas a una distancia tal que permita el mantenimiento en una línea con la otra en vivo, limitando así el número de cortes de energía para el usuario.

A este respecto, las figuras 1A y 1B ilustran esquemáticamente una realización típica de una solución de tipo "bucle de entrada-bucle de salida" para la conexión de una subestación eléctrica de HV del usuario a una línea eléctrica aérea de HV existente.

En particular, la figura 1A ilustra una porción de una línea de transmisión existente 10 que comprende una primera torre de celosía 11, una segunda torre de celosía 12, una tercera torre de celosía 13 y una cuarta torre de celosía 14, que soportan los conductores aéreos de una línea eléctrica de HV.

En concreto, el escenario que se muestra en la figura 1A representa la situación previa a la conexión de un nuevo usuario de HV, en el que los conductores aéreos están soportados por cuatro torres de celosía 11, 12, 13, 14 con continuidad.

En cambio, la figura 1B ilustra la situación que resulta de la conexión de un nuevo usuario 20 (por ejemplo, un usuario pasivo, como un sistema industrial, o un usuario activo, como una planta fotovoltaica) a la línea de transmisión HV existente 10, en el que:

• a la línea de transmisión 10 entre la segunda torre de celosía 12 y la tercera torre de celosía 13 se conecta una subestación de conmutación eléctrica de HV de red 15 con una solución tipo "bucle de entrada-bucle de salida", siendo así el sistema de red para la conexión; y

• una subestación eléctrica HV de usuario 21, perteneciente al usuario 20, se conecta, con una conexión radial, a la subestación eléctrica de conmutación HV de red 15, siendo así el sistema de usuario para la conexión.

Además, las figuras 1A y 1B también muestran la franja de servidumbre de la línea de transmisión 10 por medio de dos líneas discontinuas.

La creación de una conexión de un nuevo usuario a la red de HV, a través de una solución de "bucle de entrada-bucle de salida" del tipo antes mencionado, suele llevar mucho tiempo (en particular, en un contexto italiano puede tardar hasta 38 meses en total, de los cuales unos 15-20 meses para la obtención de las distintas autorizaciones ambientales, así como la autorización de construcción y explotación y unos 12-18 meses para la construcción).

Además, una subestación de conmutación eléctrica de HV de red tradicional para la conexión "bucle de entrada-bucle de salida" de un nuevo usuario a la red de HV (como, por ejemplo, la subestación de conmutación eléctrica de HV de red 15 de la figura 1B) puede acabar ocupando una gran área de tierra, específicamente un área de aproximadamente:

• 90m x 60m ≈ 5400 m², en el caso de una subestación de conmutación eléctrica HV de doble red de barras colectoras; o

• 70m x 45m ≈ 3200 m², en el caso de una única subestación de conmutación eléctrica de HV de red única de barras colectoras.

Las soluciones conocidas para crear equipos de aparellaje basados en tecnología GIS (es decir, "Subestación con aislamiento de gas") instalados en las torres de celosía se describen en los documentos JP S5822806U y en JP S51 38419 B1. Sin embargo, este tipo de soluciones no son compactas, ya que requieren la ocupación de grandes volúmenes y extensas áreas de terreno alrededor de las torres de celosía.

Además, el documento RU 2420846 C1 describe una subestación transformadora de potencia de alta a baja tensión (HV/LV) que no utiliza tecnología GIS en la que todos los elementos están integrados dentro de la base de un soporte de acero de una línea eléctrica aérea.

Además, como se ha explicado anteriormente, el Solicitante, como gestor de una red eléctrica de HV, está obligado a garantizar la conexión de todos los usuarios de HV que lo demanden, incluyendo nuevos tipos de usuarios, como estaciones de carga para vehículos eléctricos (usuarios de carga) .

Como es sabido, los puntos de recarga de vehículos eléctricos pueden provocar grandes absorciones de energía, concentrada en franjas horarias restringidas del día, introduciendo el riesgo de congestión en las redes de distribución de Media Tensión (MT) y dificultando el cumplimiento de las normas técnicas de gestión de la misma. Además, en el estado actual, se prevé un aumento de la absorción para futuras estaciones de carga debido al aumento del número de puntos de carga dentro de una misma estación de carga y la instalación de cargadores de baterías (puntos de carga) de mayor potencia, funcionales a la reducción de los tiempos de carga (carga rápida). El aumento de potencia absorbida por las estaciones de carga hará necesaria, por tanto, la conexión a la red eléctrica de HV.

Además, se promoverá la conexión de las estaciones de recarga de vehículos eléctricos a las redes de HV por parte de los respectivos operadores para posibilitar servicios flexibles que tengan como objetivo facilitar la gestión de las redes.

En este punto, una solución conocida para crear estaciones de carga para vehículos eléctricos se describe en el documento WO 2019/123424 A1, que trata de una solución para el suministro de estaciones de carga para vehículos eléctricos, en la que el suministro de energía se obtiene a través de una derivación de los conductores de una sección de una línea eléctrica aérea trifásica de Alta Tensión (HV) o Extra-Alta Tensión (EHV).

Más específicamente, el documento WO 2019/123424 A1 se refiere a una estación de carga para vehículos eléctricos para la conexión a una sección de una línea de transmisión aérea de HV o de EHV, que incluye:

• una derivación para la conexión a la sección de una línea de transmisión aérea;

• una central eléctrica alimentada por dicha derivación que comprende uno o más transformadores de potencia para transformar la HV o ATE en BT para alimentar cargadores de baterías de vehículos eléctricos, sin necesidad de una red de distribución de Media Tensión (MT); y

• uno o varios cargadores de baterías para vehículos eléctricos alimentados por dicha central eléctrica.

La derivación incluye los equipos de HV o de EHV y los equipos de seccionamiento y automatización utilizados para la conexión de los transformadores de potencia de la central eléctrica a la línea eléctrica aérea trifásica de HV o de EHV.

En la solución según el documento WO 2019/123424 A1, la derivación HV implementada es una derivación rígida realizada sin el uso de dispositivos de conmutación interpuestos en la red troncal de transmisión HV.

Tal derivación implica las siguientes desventajas significativas:

1) en caso de mantenimiento en una de las dos secciones de la línea aérea, se requiere la intervención manual, en la derivación (trabajo en altura), para desconectar la estación de carga, sujeto a la interrupción de la alimentación de toda la red troncal HV y, por lo tanto, de la estación de carga;

2) alternativamente, para no tener una interrupción de energía en la estación de carga, se requiere la intervención en la línea aérea durante la operación y cuando está viva (el llamado "trabajo en línea viva"); este tipo de intervención está condicionada por la presencia simultánea de los siguientes requisitos que la hacen raramente factible:

o ^{condiciones atmosféricas favorables,}

o ^{disposición adecuada de la red y ajuste apropiado de la lógica de protección,}

o ^{disponibilidad de personal calificado para realizar "trabajos en línea viva";}

3) en caso de avería en una de las dos secciones de la línea aérea, la ausencia de protecciones y dispositivos de conmutación en la derivación implica la pérdida de alimentación de la estación de carga y la necesidad de intervención manual para la identificación del fallo y las operaciones para ponerla a salvo;

4) en el caso de un fallo en la estación de carga, toda la línea aérea está fuera de servicio, causando problemas a los usuarios de HV conectados a la red troncal y posibles problemas críticos en la operación segura de porciones de la red de HV;

5) la conexión a la línea aérea de HV y la desconexión de la misma de la estación de carga provoca la interrupción de toda la red troncal de HV y la desconexión de los usuarios, así como una posible reducción de la seguridad de la porción de la red de HV en la que se inserta la columna vertebral.

OBJETO Y SUMARIO DE LA INVENCIÓN

En vista de lo explicado anteriormente, el Solicitante ha sentido la necesidad de realizar una investigación en profundidad para desarrollar una solución que pueda superar, o al menos aliviar, los problemas ambientales relacionados con las soluciones de tipo "bucle de entrada-bucle de salida" actualmente conocidas para la conexión de Alta Tensión (HV) de un usuario a una línea eléctrica de HV, logrando así la presente invención.

Por tanto, un primer objeto de la presente invención es el de proporcionar una solución del tipo "bucle de entradabucle de salida" para la conexión de una subestación de usuario a una línea eléctrica aérea de HV existente que se caracteriza por un consumo de suelo reducido con respecto a las soluciones actualmente conocidas y que, gracias a tal característica, permite reducir los tiempos de autorización y construcción.

Además, un segundo objeto de la presente invención es el de proporcionar una solución técnica innovadora que:

• da una respuesta adecuada a un potencial rápido crecimiento de la demanda de conexión a la red de HV por parte de los usuarios pasivos y activos, garantizando determinados tiempos de autorización para la construcción y operación, así como la realización de las diversas conexiones;

• cumple con las normas de conexión a redes de HV, para garantizar la confiabilidad y seguridad durante la operación del sistema eléctrico existente; y

• es sostenible, desde el punto de vista de la inclusión ambiental, garantizando un consumo reducido de suelo.

Por tanto, un tercer objeto de la presente invención es el de proporcionar una solución técnica innovadora que pueda superar, o al menos aliviar, los problemas técnicos de las soluciones utilizadas actualmente para conectar estaciones de carga de vehículos eléctricos a redes de HV.

Finalmente, un cuarto objeto de la presente invención es el de proporcionar una solución altamente sostenible y extremadamente eficaz para crear una conexión "bucle de entrada-bucle de salida" de estaciones de carga de vehículos eléctricos (y, más concretamente, de estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos) a una línea eléctrica aérea de HV.

Estos y otros objetos se logran con la presente invención en cuanto se refiere a una torre de celosía para líneas aéreas de transmisión de alta tensión, de acuerdo con lo definido en la reivindicación independiente 1.

Además, la invención define además un método para conectar una subestación eléctrica de alta tensión del usuario a una línea de transmisión aérea de alta tensión a través de dicha torre de celosía (como se define en la reivindicación 15) y el uso de la subestación de conmutación eléctrica de alta tensión de red de la torre de celosía para el suministro de un usuario de carga de vehículos eléctricos (como se define en la reivindicación 16). Otras realizaciones se definen en las respectivas reivindicaciones dependientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una mejor comprensión de la presente invención, algunas realizaciones preferidas, proporcionadas únicamente a modo de ejemplo no limitativo, se ilustrarán ahora con referencia a los dibujos adjuntos (no a escala), en los que:

• Las figuras 1A y 1B (que no forman parte de la invención) ilustran esquemáticamente una realización típica de una solución de conexión, del tipo "bucle de entrada-bucle de salida", a la red de HV de un operador, para la conexión de un usuario de HV;

• Las figuras 2A y 2B (que no forman parte de la invención) ilustran esquemáticamente dos torres de celosía del tipo conocido y, respectivamente, una torre de suspensión del tipo de "configuración triangular" y una torre de tensión "en forma de delta";

• Las figuras 3A y 3B ilustran esquemáticamente una torre de celosía "en forma de delta", convenientemente modificada en su estructura general (base y "cesto superior"), en la que se integra una subestación de conmutación eléctrica de HV de la red, de forma compacta, según una realización preferida de la presente invención, que también comprende la instalación de un equipo de conmutación de derivación en el cesto superior, mientras que la figura 3C ilustra esquemáticamente un sistema de protección, comando y control también alojado dentro de la torre de celosía de las figuras 3A y 3B;

• Las figuras 4A y 4B ilustran esquemáticamente un modo de intervención de construcción/mantenimiento, con desplazamiento de equipos de aparellaje basados en tecnología GIS dispuestos dentro de la base de la torre de celosía de las figuras 3A y 3B;

• Las figuras 5A y 5B ilustran esquemáticamente dos realizaciones preferidas del equipo de aparellaje basado en tecnología GIS dispuesto dentro de la base de la torre de celosía de las figuras 3A y 3B respectivamente, de acuerdo con un diagrama de cableado en forma de "Y" y "anillo", así como como forma preferente de conexión de dicho equipo de aparellaje basado en tecnología GIS a una línea de HV y como forma preferente de inserción del equipo de conmutación de derivación;

• Las figuras 6A, 6B y 6C ilustran esquemáticamente ejemplos del uso de la torre de celosía de las figuras 3A y 3B para la conexión de "bucle de entrada-bucle de salida" de subestaciones eléctricas de HV del usuario de diferentes tamaños a una red de HV;

• Las figuras 7A (que no forman parte de la invención) y 7B (que forman parte de la invención) ilustran esquemáticamente la conexión de diferentes usuarios de HV a una red de HV, respectivamente, según el estado de la técnica y utilizando la torre de celosía de las figuras 3A y 3B;

• Las figuras 8A, 8B y 8C ilustran esquemáticamente diferentes configuraciones del cesto superior utilizable para la torre de celosía "en forma de delta" de las figuras 3A y 3B, según tres realizaciones preferidas de la presente invención, en las que una primera configuración prevé que los conductores externos de la línea de Hv están anclados en la punta de las crucetas de la torre, una segunda configuración prevé que los conductores externos estén anclados en la unión de las crucetas al cuerpo de la torre, y una tercera configuración prevé que dichos conductores externos estén anclados al cuerpo de la torre, sin crucetas; y

• Las figuras 9A y 9B muestran curvas de campo magnético y campo eléctrico, respectivamente, relacionadas con la torre de celosía de las figuras 3A y 3B y con celosías del tipo conocido.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES PREFERIDAS DE LA INVENCIÓN

La siguiente descripción se proporciona para permitir que una persona experta en la técnica implemente y use la invención. Varias modificaciones a las realizaciones presentadas quedarán inmediatamente claras para los expertos en la materia y los principios generales en el presente documento divulgados podrían aplicarse a otras realizaciones y aplicaciones siempre que permanezcan dentro del alcance de protección de las reivindicaciones adjuntas.

En otras palabras, la presente invención no debe entenderse limitada a las únicas realizaciones descritas y mostradas, sino que debe dársele el más amplio alcance de protección de acuerdo con las características definidas en las reivindicaciones adjuntas.

La presente invención surge de la idea de la Solicitante de sustituir las típicas torres de celosía del tipo denominado "configuración triangular" utilizadas tradicionalmente en el territorio italiano para líneas de transmisión de 132-150 kV, por una torre de celosía "en forma de delta", adaptada para tomar, de manera simple y respetando las distancias de aislamiento del aire, cuentagotas de alta tensión (HV) de los conductores de línea, para una conexión innovadora "bucle de entrada-bucle de salida", que se implementará con equipos de aparellaje basados en tecnología "subestación aislada en gas" (GIS) dispuestos dentro del volumen de la estructura de celosía de la torre "en forma de delta" convenientemente modificada en su estructura base y cesto superior. Además, aún dentro del volumen de la estructura de la torre de celosía "en forma de delta", se dispone un sistema de protección, comando y control (PCCS), alojado dentro de una o más casetas. De esta forma se obtiene un esquema que puede garantizar una alta flexibilidad de funcionamiento, que puede incrementarse aún más introduciendo, en la propia torre, más equipos de conmutación con la función de puentear la conexión "bucle de entrada-bucle de salida", también dispuestos dentro de la estructura de celosía.

Para una mejor comprensión de lo que se acaba de explicar, las figuras 2A y 2B muestran, a modo de ejemplo, una celosía típica de "configuración triangular" 31 y una celosía típica de "forma de delta" 32 del tipo conocido.

En cambio, las figuras 3A y 3B ilustran esquemáticamente una torre de celosía 40 según una realización preferida de la presente invención. En particular, la figura 3A es una vista esquemática frontal de la torre de celosía 4o, mientras que la figura 3B es una vista esquemática lateral de dicha torre de celosía 40.

En detalle, la torre de celosía 40 tiene una estructura de celosía (es decir, del tipo de rejilla) que incluye tres partes principales, es decir:

• una base 41 anclada al suelo (y, preferentemente, que tiene una forma de paralelepípedo sustancialmente rectangular);

• un cuerpo (o tronco) 42 que se extiende verticalmente desde la base 41 y que se estrecha hacia arriba (preferentemente, que tiene una forma de tronco de pirámide sustancialmente recta); y

• una porción superior 43 (denominada "cesto superior") del tipo "en forma de delta" dispuesta por encima del cuerpo 42 y a la que se conectan primeros conductores 51 (en particular, en una parte frontal de la estructura de celosía) y segundos conductores 52 (en particular, en una parte trasera de la estructura de celosía) de una línea eléctrica aérea de HV (convenientemente, una línea trifásica) se anclan (convenientemente, mediante cadenas de aisladores 44).

Además, la torre de celosía 40 también comprende una subestación de conmutación eléctrica de HV de red que está integrada en la estructura de celosía de dicha torre de celosía 40 y que incluye:

• El equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 (es decir, con componentes aislados en gas a presión que tienen la función de ser un fluido aislante eléctrico), que está dispuesto dentro de la base 41, comprende tres bahías y puede crear convenientemente una configuración de conmutación eléctrica según un diagrama en forma de "Y" o "anillo";

• una primera conexión de alimentador de "bucle de entrada-bucle de salida" 402 que

o conecta los primeros conductores 51 de la línea de transmisión aérea de HV al equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 y

o puede estar convenientemente realizado con cables aislados o conductos basados en tecnología GIS, o mediante soluciones mixtas en las que una primera porción está formada por conductores desnudos y una segunda porción está formada por cables aislados o conductos basados en tecnología GIS (por ejemplo, como se ilustra en las figuras 3A y 3B, en las que la primera conexión de alimentación 402 de "bucle de entrada y bucle de salida" comprende una primera porción respectiva hecha por conductores desnudos y una segunda porción respectiva hecha por cables aislados);

• una segunda conexión de alimentador de bucle de entrada-bucle de salida 403 que

o conecta los segundos conductores 52 de la línea de transmisión aérea de HV al equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 y

o puede estar convenientemente realizado con cables aislados o conductos basados en tecnología GIS, o mediante soluciones mixtas en las que una primera porción está formada por conductores desnudos y una segunda porción está formada por cables aislados o conductos basados en tecnología GIS (por ejemplo, como se ilustra en las figuras 3A y 3B, en las que la segunda conexión de alimentación de "bucle de entradabucle de salida" 403 también comprende una primera porción respectiva hecha por conductores desnudos y una segunda porción respectiva hecha por cables aislados);

• una tercera conexión que logra una línea de conexión de usuario 407 (por ejemplo, por medio de una línea de HV de cable enterrado) al equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401; y

• un sistema de protección, comando y control (PCCS) 405 que está dispuesto dentro de una o más casetas 406 y está dispuesto dentro de la base 41 sobre el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 (en particular, en una posición elevada 45 con respecto al último).

La subestación de conmutación eléctrica de HV de la red puede además incluir convenientemente un equipo de conmutación de derivación 404 (por ejemplo, fabricado por medio de un seccionador o un conmutador-seccionador) que es:

• integrado en la porción superior 43 de la torre de celosía 40;

• conectado entre la primera y segunda conexiones de alimentación de "bucle de entrada-bucle de salida" 402, 403 (en particular, como se ilustra en el ejemplo que se muestra en las figuras 3A y 3B, el equipo de conmutación de derivación 404 está convenientemente interpuesto entre

o la primera porción respectiva de cada conexión de alimentación de "bucle de entrada-bucle de salida" 402, 403 hecha por conductores desnudos y

o la segunda porción respectiva de cada conexión de alimentación de "bucle de entrada-bucle de salida" 402, 403 hecha por cables aislados);

• configurado para mantener, por defecto, dicha primera y segunda conexiones 402, 403 de alimentador de "bucle de entrada-bucle de salida" no conectadas directamente entre sí, para mantener una conexión de "bucle de entrada-bucle de salida" entre el primer y segundo conductores 51, 52 de la línea de transmisión aérea de HV a través del equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401; y

• operable, cuando sea necesario, para conectar directamente dicha primera y segunda conexiones de alimentación 402, 403 de "bucle de entrada-bucle de salida de bucle" para obtener una conexión directa entre el primer y segundo conductores 51, 52 de la línea de transmisión aérea de HV sin pasar por el equipo de aparellaje de base tecnológica GIS 401.

La primera conexión de alimentación de "bucle de entrada y bucle de salida" 402 se extiende desde la porción superior 43 hasta la base 41 sustancialmente a lo largo de la parte frontal de la estructura de celosía. Asimismo, la segunda conexión de alimentación de bucle de entrada-bucle de salida 403 se extiende desde la porción superior 43 hasta la base 41 sustancialmente a lo largo de la parte trasera de la estructura de celosía.

Por otro lado, la línea de conexión de usuario 407 está conectada al equipo de conmutación basado en tecnología GIS 401 en una parte lateral de la estructura de celosía.

Preferentemente, el sistema de protección, comando y control (PCCS) 405 incluye gabinetes de control GIS, sistemas auxiliares (AS), sistemas generales (GS), gabinetes y paneles de comando, control y monitoreo, y sistemas/módulos de telecomunicaciones.

Convenientemente, dicho PCCS 405 puede hacerse accesible por medio de una escalera 408 preferentemente instalada en un lado exterior de la base 41 de la torre de celosía 40. Además, dicha base 41 podría cerrarse/protegerse convenientemente por medio de barreras y/o puertas externas (no mostradas en las figuras 3A y 3B para simplificar la ilustración) para permitir el acceso únicamente al personal autorizado.

Convenientemente, el posicionamiento de la caseta(s) 406 que contienen dicho PCCS 405 en altura (es decir, en una posición elevada con respecto al equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401) puede tener lugar durante la construcción de la torre de celosía 40.

En este punto, la figura 3C ilustra esquemáticamente el posicionamiento de la caseta(s) 406 que contiene el PCCS 405 sobre un plano 45 de la base 41 que se dispone en posición elevada con respecto al equipo de aparellaje 401 basado en tecnología GIS y es accesible por medio de la escalera 408. En particular, la figura 3C muestra una vista en planta de una sección cualitativa de dicha caseta(s) 406 y dicho PCCS 405.

Es importante señalar que, según una realización alternativa, el PCCS 405, es decir, la caseta(s) 406 que contiene dicho PCCS 405, podrían estar convenientemente dispuestos también fuera de la base 41 (más precisamente, podrían estar convenientemente dispuestos sobre el suelo, junto a la base 41, en todo caso dentro de la franja de servidumbre de la línea de transmisión).

Preferentemente, el equipo de aparellaje 401 basado en tecnología GIS está alojado de forma extraíble (es decir, para que pueda insertarse y extraerse fácilmente) dentro de la base 41 de la torre de celosía 40 para facilitar las operaciones de puesta en marcha y mantenimiento extraordinario. Por ejemplo, el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 podría montarse convenientemente en sistemas de inserción/extracción de guía restringida (que no se muestran en las figuras 3A y 3B para simplificar la ilustración, por ejemplo, basados en pistas o carriles), como para permitir:

• la inserción de dicho equipo de aparellaje 401 basado en tecnología GIS dentro de la base 41 durante la puesta en marcha;

• la extracción de dicho equipo de aparellaje 401 basado en tecnología GIS de la base 41 para permitir la realización de intervenciones de mantenimiento extraordinarias de forma sencilla y rápida; y

• la reinserción de dicho equipo de aparellaje 401 basado en tecnología GIS dentro de la base 41, una vez finalizadas las intervenciones.

De esta forma, se facilitan las intervenciones del personal autorizado sobre el equipo de aparellaje 401 basado en tecnología GIS, ya que los técnicos, además de poder trabajar en el terreno, también logran disponer de un amplio espacio disponible, en particular, para realizar operaciones de mantenimiento extraordinarias.

Además, para las operaciones de mantenimiento, se pueden proporcionar convenientemente uno o más montacargas/grúas de elevación dentro de la base 41 (no se muestra en las figuras 3A y 3B para simplificar la ilustración) para facilitar el desmontaje y montaje de algunos elementos/componentes de equipo de aparellaje basado en la tecnología GIS 401.

Para una mejor comprensión de lo recién descrito, las figuras 4A y 4B ilustran esquemáticamente un ejemplo de extracción de un equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 de la base 41 de la torre de celosía 40. En concreto, la figura 4A es una vista lateral esquemática de dicha torre de celosía 40, mientras que la figura 4B es una vista en planta esquemática, en la que se muestra el equipo de aparellaje 401 basado en tecnología GIS tras su extracción de la base 41, mediante ambos sistemas de extracción de guía constreñida fijos y removibles.

Las figuras 5A y 5B ilustran esquemáticamente (de forma absolutamente clara para el experto en la materia) dos configuraciones eléctricas preferidas (aunque no limitativas en absoluto) de realizaciones del equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 basado en dos configuraciones de conmutación eléctrica de HV, de acuerdo con un diagrama de cableado en forma de "Y" y "anillo", respectivamente. Las mismas imágenes muestran además la interfaz de dicho equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 con las conexiones de alimentación de "bucle de entradabucle de salida" 402, 403 y con el equipo de aparellaje de derivación 404.

Como se muestra en la figura 5A, en el caso de una configuración con un diagrama de cableado en "forma de Y", el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 comprende tres bahías de las cuales:

• una primera bahía (indicada como un todo por 410) está conectada a la primera conexión de alimentación de bucle de entrada-bucle de salida 402 (y, por lo tanto, a los primeros conductores 51 de la línea eléctrica aérea de HV);

• una segunda bahía (indicada como un todo por 420) está conectada a la segunda conexión de alimentación de bucle de entrada-bucle de salida 403 (y, por lo tanto, a los segundos conductores 52 de la línea eléctrica aérea de HV); y

• una tercera bahía (indicada como un todo por 430) está conectada a la línea de conexión de usuario 407.

Dichas tres bahías 410, 420, 430 están conectadas a al menos una barra colectora (indicada en conjunto por 440).

Más específicamente, la primera bahía 410 y la segunda bahía 420 incluyen cada una:

• al menos un disyuntor respectivo 411,421;

• al menos un transformador de potencia inductivo respectivo (IPT) 412, 422 para suministrar, directamente mediante las conexiones de alimentación de "bucle de entrada-bucle de salida" 402, 403 (es decir, por la línea de alimentación de HV existente), cargas de baja tensión de la subestación de conmutación de red eléctrica de HV integrada en la torre de celosía 40 y, en particular, los servicios generales (SG), los sistemas auxiliares (AS) del PCCS 405, así como los actuadores del equipo de aparellaje de tecnología GIS 401 y del equipo de conmutación de desvío 404;

• al menos un respectivo seccionador de línea y/o barra colectora 413, 423;

• al menos un respectivo seccionador de puesta a tierra 415, 425, posiblemente también en una forma combinada con los seccionadores de línea y/o barra colectora 413, 423 presentes en la misma bahía;

• al menos un transformador de corriente respectivo (CT) 414, 424; y

• al menos un transformador de tensión respectivo (VT) 416, 426.

Además, en la primera conexión de alimentación de "bucle de entrada-bucle de salida" 402 se proporciona convenientemente un primer pararrayos 417 y en la segunda conexión de alimentación de "bucle de entrada-bucle de salida" 403 se proporciona convenientemente un segundo pararrayos 427.

Además, la tercera bahía 430 incluye:

• al menos un disyuntor respectivo 431;

• al menos un respectivo seccionador de línea y/o barra colectora 433;

• al menos un respectivo seccionador de puesta a tierra 435, posiblemente también en forma combinada con los seccionadores de línea y/o barra colectora 433 de la misma bahía;

• al menos un CT 434 respectivo y al menos un VT 436 respectivo convenientemente utilizables también como aparatos de medición para realizar mediciones apropiadas de corriente y tensión, con fines fiscales, en relación con la línea de conexión de usuario 407; y

• al menos un respectivo pararrayos 437.

En cambio, con referencia a la figura 5B, en el caso de una configuración con un diagrama de cableado en forma de "anillo", el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 comprende preferentemente:

• una primera estructura de conexión GIS 450 que está conectada a la primera conexión de alimentación de bucle de entrada-bucle de salida 402 e incluye al menos un IPT 452 respectivo y un VT 456 respectivo; • una segunda estructura de conexión GIS 460 que está conectada a la segunda conexión de alimentación de "bucle de entrada-bucle de salida" 403 e incluye al menos un respectivo IPT 462 y un respectivo VT 466, en el que dichos IPT 452, 462 se usan convenientemente, también en este caso, para obtener el suministro en baja tensión para la subestación eléctrica de conmutación de HV de la red integrada en la torre de celosía 40 y, en particular, para los GS, los AS del PCCS 405, y para los actuadores del equipo de aparellaje eléctrica de tecnología GIS 401 y del equipo de conmutación de derivación 404;

• una tercera estructura de conexión GIS 470 que está conectada a la línea de conexión de usuario 407 e incluye:

o ^{al menos un CT 474 respectivo y al menos un VT 476 respectivo convenientemente utilizables también} como aparatos de medición para realizar mediciones apropiadas de corriente y tensión, con fines fiscales, en relación con la línea de conexión de usuario 407; y

o ^{al menos un pararrayos 477 respectivo;}

• una primera bahía 480A conectada entre la primera estructura de conexión GIS 450 y la segunda estructura de conexión GIS 460;

• una segunda bahía 480B conectada entre la primera estructura de conexión GIS 450 y la tercera estructura de conexión GIS 470; y

• una tercera bahía 480C conectada entre la segunda estructura de conexión GIS 460 y la tercera estructura de conexión GIS 470, en el que dichas bahías 480A, 480B y 480C incluyen cada una,

o ^{al menos un disyuntor 481A, 481B y 481C respectivo,}

o ^{al menos un seccionador de línea 483A, 483B y 483C respectivo,}

o ^{al menos un seccionador de puesta a tierra 485A, 485B y 485C respectivo, posiblemente también en forma} combinada con los seccionadores de línea 483A, 483B y 483C de la propia bahía, y

o ^{al menos un CT 484A, 484B, 484C respectivo.}

Además, en la primera conexión de alimentación de "bucle de entrada-bucle de salida" 402 se proporciona convenientemente un primer pararrayos 417 y en la segunda conexión de alimentación de "bucle de entrada-bucle de salida" 403 se proporciona convenientemente un segundo pararrayos 427.

Ambas soluciones, como se ilustra en los diagramas de cableado en forma de "Y" y "anillo", implementan una conexión completa del tipo "bucle de entrada-bucle de salida".

Para una mayor flexibilidad operativa, la torre de celosía 40 también puede estar provista de un equipo de conmutación de derivación 404, cuyo uso permite volver a cerrar la red troncal eléctrica de HV del operador de la red con la exclusión de la conexión de "bucle de entrada-bucle de salida" realizada por el centro de conmutación eléctrico de HV compacto integrado en la torre de celosía 40, con el fin de posibilitar la realización de operaciones de mantenimiento/reparación sobre dicho centro de conmutación eléctrico de Hv . En particular, el equipo de conmutación de derivación 404 permite que la red troncal de HV se mantenga operativa, incluso en el caso de un fallo en el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 y/o de las conexiones de alimentación de "bucle de entrada-bucle de salida" 402, 403.

Como se ha descrito anteriormente, la conexión del usuario puede realizarse convenientemente mediante cables enterrados (en particular, en el caso de que la línea de HV existente se encuentre en las proximidades del usuario que demanda la conexión).

La figura 6A ilustra esquemáticamente un ejemplo del uso de la torre de celosía 40 para la conexión de bucle de entrada-bucle de salida de un usuario de HV a una línea eléctrica aérea de HV existente.

En particular, la figura 6A ilustra una porción de una línea de transmisión aérea 60 que, además de las tradicionales torres de celosía 61, también comprende dicha torre de celosía 40 a la que se conecta un usuario de HV por medio de una subestación eléctrica de HV de usuario 71 (por ejemplo, un usuario subestación para el abastecimiento de un usuario de carga de vehículos eléctricos, o un centro de transformación de HV o de Alta a Media Tensión (HV/MT).

A partir de la comparación entre las figuras 1B y 6A, las ventajas relacionadas con el uso de la presente invención en relación con el consumo de suelo quedan inmediatamente claras para un experto en la materia. De hecho, en el caso de que se vaya a conectar a la red de HV un nuevo usuario (por ejemplo, un usuario de carga de vehículos eléctricos), gracias a la presente invención ya no es necesario proceder a la creación de una subestación de conmutación eléctrica de HV de la red del tipo convencional, caracterizada por la ocupación de una gran porción de terreno, pero es suficiente para reemplazar una torre de celosía tradicional de una línea de transmisión aérea existente por una torre de celosía de acuerdo con la presente invención en la que una red extremadamente compacta de conmutación eléctrica de HV subestación (es decir, de dimensiones extremadamente reducidas) ya está integrada.

Más concretamente, en lugar de unas dimensiones de unos 5400 m2 de una subestación de conmutación eléctrica HV de red convencional del tipo "bucle de entrada-bucle de salida" con doble barra colectora, o 3200 m2 de una subestación de conmutación eléctrica de HV de la red convencional del tipo "bucle de entrada-bucle de salida" con una única barra colectora, la torre de celosía según la presente invención tiene dimensiones de base no mucho mayores que las de una torre de celosía tradicional. En particular, la torre de celosía según la presente invención, convenientemente, tiene unas dimensiones de base de aproximadamente 12 m * 10 m = 120 m2.

Por lo tanto, la solución según la presente invención tiene intrínsecamente una mayor sostenibilidad en términos de una mejor integración con el contexto territorial (en particular, en términos de consumo de suelo) permitiendo así una reducción de posibles disputas y, por lo tanto, acelerando el proceso de autorización para construir y operar la nueva infraestructura de conexión a la red, de acuerdo con las disposiciones legales vigentes. Esto también es gracias al uso de estructuras eléctricas ya autorizadas en el pasado y áreas territoriales ya ocupadas por activos del operador de la red de HV.

Además, la figura 6A muestra, mediante dos líneas discontinuas, también la franja de servidumbre de la línea de transmisión aérea 60 (que típicamente, para líneas de transmisión de 132-150 kV, se extiende unos 15/20 m a cada lado, hacia la derecha y hacia la izquierda del eje de la línea de transmisión). Más concretamente, en el ejemplo de la figura 6A, la subestación eléctrica HV de usuario 71 se crea fuera de la franja de servidumbre de la línea de transmisión aérea 60, como suele suceder con las soluciones tradicionales actualmente conocidas.

Sin embargo, en este punto, también es importante señalar que el uso de la torre de celosía según la presente invención, en la que se integra una subestación de conmutación eléctrica de HV extremadamente compacta, permite acercarse al eje de la línea de HV existente también la subestación eléctrica de HV del usuario y, si ésta se realiza de acuerdo con una solución compacta, sería posible definir una colocación de la misma parcial o totalmente dentro de la franja de servidumbre de la línea de transmisión aérea (de manera de obtener, para toda la conexión solución, mejor sostenibilidad de la nueva infraestructura en el territorio).

Para una mejor comprensión de lo explicado anteriormente, se debe hacer referencia a las figuras 6B y 6C, en el que:

• La figura 6B ilustra esquemáticamente un ejemplo en el que una subestación eléctrica 72 de HV del usuario basada en el uso de equipos compactos de HV, con dimensiones totales de aproximadamente 25 m * 15 m = 375 m2, se dispone parcialmente en el interior y parcialmente en el exterior de la franja de servidumbre de la línea de transmisión aérea 60;

• mientras que la figura 6C ilustra esquemáticamente un ejemplo en el que una subestación eléctrica de HV 73 de usuario basada en una solución ultracompacta, con dimensiones totales de aproximadamente 15 m * 10 m = 150 m2, está dispuesto íntegramente dentro de la franja de servidumbre de la línea de transmisión aérea 60.

Por lo tanto, la posibilidad, de acuerdo con la presente invención, de incluir, en su totalidad, una subestación de conmutación eléctrica de HV de la red dentro de una torre de celosía 40, también permitiría implementar una subestación eléctrica de HV de usuario (por ejemplo, una subestación de usuario para alimentar un usuario de carga de vehículo eléctrico) que es compacto y muy cercano a la torre de celosía 40. Esto se traduce en un importante ahorro en términos de consumo de suelo, lo que supone en definitiva un aspecto más significativo de la sostenibilidad ambiental y social de la invención, que repercute también en una agilización de los trámites de autorización aplicables, dado el uso de suelo que ya está ocupado por infraestructuras eléctricas existentes.

Además, otra ventaja relacionada con el uso de la presente invención se ilustra en las figuras 7A y 7B, en las que:

• La figura 7A ilustra esquemáticamente un ejemplo típico de la conexión convencional de diferentes subestaciones eléctricas de HV 80 de usuario a una línea de transmisión aérea existente 90 (que comprende una pluralidad de torres de celosía tradicionales 91) a través de una única subestación de conmutación eléctrica de HV 92 del tipo "bucle de entrada-bucle de salida"; en el que, siguiendo el modo de conexión convencional, es necesario implementar conexiones eléctricas de HV únicas (indicadas por 81) desde la subestación de conmutación eléctrica de HV de la red 92 a cada subestación eléctrica de HV 80 de un solo usuario, con una alta ocupación/consumo de terreno para la creación de tales conexiones 81;

• mientras que la figura 7B ilustra esquemáticamente un ejemplo del uso ventajoso de la presente invención, en el que algunas celosías tradicionales 91 han sido reemplazadas por los soportes de celosía 40 y cada subestación eléctrica HV de usuario 80 está conectada a una torre de celosía respectiva 40 (las líneas de conexión de usuario a la red de HV estando indicado, en este caso, con 82), con el consiguiente consumo de suelo generalmente más racional y reducido.

Además, es importante señalar también cómo la elección de alimentar las cargas de baja tensión de la subestación de conmutación eléctrica de HV de la red compacta integrada en la torre de celosía 40 (en concreto, los GS, los AS del PCCS 405 y los actuadores del equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 y del equipo de conmutación de derivación 404) mediante el uso de los IPT 412, 422 / 452, 462, hace que la solución sea más resiliente frente a eventos climáticos severos. De hecho, la energía se toma de una infraestructura con un mayor grado de fiabilidad eléctrica y mecánica, en términos de resiliencia al hielo y la nieve, con respecto a las líneas de distribución de Media Tensión (MT) habituales, con las que se conectan los AS de las subestaciones eléctricas típicamente motorizados y que sufren en mayor medida los problemas climáticos del territorio que atraviesan.

Además, esta solución técnica permite evitar la construcción de nuevas líneas aéreas de MT y Baja Tensión (BT) para alimentar las cargas de baja tensión de las nuevas centrales eléctricas, con claras ventajas en cuanto a:

• sostenibilidad social y ambiental;

• menor ocupación de tierras;

• protección de la vegetación presente y conservación de los hábitats circundantes, especialmente en las zonas boscosas.

Además, también es importante señalar que las soluciones actuales basadas en la tecnología de "Subestación aislada en aire" (AIS), con equipos de aparellaje aislados en aire, pueden tener grandes dificultades en condiciones de nieve y hielo, con posibles problemas de conmutación y las consiguientes limitaciones operativas del sistema eléctrico

Por otra parte, la presente invención aprovecha la tecnología GIS, es decir, un equipo de conmutación aislado eléctricamente en un fluido gaseoso y encerrado en compartimentos cerrados que, por lo tanto, está protegido contra la nieve y el hielo.

Además, también las piezas de control mecánico (es decir, varillas, palancas, etc.) están contenidas dentro de las carcasas mencionadas y, por lo tanto, protegidas contra la nieve y el hielo.

La solución según la presente invención es, por lo tanto, extremadamente resistente también con respecto a condiciones climáticas severas y, por lo tanto, también puede instalarse en sitios marcados por situaciones climáticas y/o meteorológicas extremas.

Con el fin de validar la presente invención, el Solicitante ha realizado un profundo estudio de fiabilidad aplicando un método de análisis probabilístico basado en datos operativos conocidos en la literatura ("Failure Frequencies for High-Voltage Circuit Breakers, Disconnectors, Earthing Switches, Instrument Transformers, and Gas-Insulated Switchgear", IEEE Transactions On Power Delivery, Vol. 28, n.° 1, enero de 2013). Por lo tanto, a continuación, se presenta una primera tabla comparativa (denominada "Tabla A") que muestra una comparación entre las tecnologías GIS y AIS en términos de confiabilidad, hipotetizando el uso de tales tecnologías para la creación de la subestación de conmutación eléctrica de HV de la red integrada en la torre de celosía según la presente invención. En particular, se ha planteado la hipótesis del uso de una configuración de conmutación eléctrica de HV según el diagrama de cableado en forma de "Y" con una única barra colectora, con la presencia conjunta del equipo de conmutación que tiene una función de derivación (figura 5A).

TABLA A

La Tabla A muestra claramente las ventajas en términos de confiabilidad de la tecnología GIS con respecto a la tecnología AIS tradicional.

Además, la Solicitante también ha realizado un análisis comparativo entre configuraciones de seccionamiento eléctrico HV según diagramas de cableado en forma de "Y" con una única barra colectora con derivación (figura 5A) y diagramas de cableado en forma de "anillo" con derivación (figura 5B), en el caso de utilizar tecnología GIS. Sobre este punto, a continuación, se muestra un segundo cuadro comparativo (denominado “Tabla B”) que muestra los resultados de dicho análisis.

TABLA B

Como se puede deducir de la Tabla B, en términos de confiabilidad, el uso de los dos diagramas de cableado es sustancialmente equivalente con la característica particular de que, el uso de la configuración de cableado en forma de "Y", en tecnología GIS, es ligeramente más ventajoso para reducir el riesgo de interrupción del suministro eléctrico del usuario HV mientras que el uso de una configuración con un diagrama en forma de "Anillo", en tecnología GIS, es ligeramente más ventajoso para contener el riesgo de interrupción de la red troncal de HV.

En cambio, en relación con la comparación entre la torre de celosía según la presente invención y las tradicionales torres "en forma de delta", es importante señalar que:

• la porción superior 43 de la torre de celosía 40 tiene dimensiones comparables a las de la porción superior de las torres tradicionales en "forma de delta";

• con la misma altura equivalente (es decir, altura equivalente de los conductores desde el suelo), la torre de celosía 40 y las tradicionales torres en "forma de delta" tienen prácticamente la misma altura total;

• la base 41 de la torre de celosía 40 tiene mayores dimensiones, debiendo albergar en su interior el equipo de aparellaje de tecnología GIS 401.

Sin embargo, se debe considerar que el uso de soluciones tradicionales requeriría, para la conexión de un nuevo usuario, también la creación de una subestación de conmutación eléctrica de HV a la red de tipo convencional que, considerando las dimensiones anteriormente descritas, provocaría un aumento de uso del terreno comparado con la ocupación de suelo requerida por una torre según la presente invención.

Con relación a la comparación entre la torre de celosía según la presente invención y las tradicionales torres de “configuración triangular”, es importante señalar que:

• la porción superior 43 de la torre de celosía 40 tiene dimensiones mayores que las de la porción superior de las torres tradicionales de "configuración triangular";

• con una altura útil equivalente las torres tradicionales de "configuración triangular" tienen una altura total superior a la de la torre de celosía 40;

• la base 41 de la torre de celosía 40 tiene mayores dimensiones, debiendo albergar el equipo de aparellaje de tecnología GIS 401.

Sin embargo, también en este caso, sobre la base de una evaluación total que también debe considerar las dimensiones requeridas para crear una subestación de conmutación eléctrica de HV de red del tipo convencional, el uso de la presente invención es globalmente más ventajoso.

Además, la torre de celosía 40 se diseñó adecuadamente para garantizar campos eléctricos y magnéticos comparables a los producidos por la línea de HV en su configuración original. De hecho, para la porción superior 43 de la torre de celosía 40, se definió un diagrama "en forma de delta" en el que, en la viga de celosía del cesto superior y los soportes anexos, diferentes puntos de unión mecánica posibles para los conductores de la línea aérea de HV fueron especialmente diseñados, como se ilustra esquemáticamente en las figuras 8A, 8B y 8C.

En particular, la torre "en forma de delta" fue convenientemente diseñada para garantizar las siguientes configuraciones alternativas:

• el anclaje de las fases laterales de la línea aérea de HV a la punta 53 de las crucetas de la torre, como se ilustra esquemáticamente en la figura 8A;

• el anclaje de las fases laterales de la catenaria HV al cuerpo de la torre, en la unión de las crucetas de la torre a la viga de celosía del "cesto superior", como se ilustra esquemáticamente en la figura 8B (en la que se indican los puntos de anclaje con 54); y

• el anclaje de las fases laterales de la catenaria HV al cuerpo de la torre, en la viga de celosía del “cesto superior”, con eliminación total de las crucetas de la torre, en beneficio de una menor interacción visual con el territorio, tal y como se ilustra esquemáticamente en figura 8C (en el que los puntos de anclaje se indican con 55).

Esto permite elegir el punto de anclaje más adecuado para el anclaje de los conductores a la torre, en función de la situación de intervención antrópica local, con el fin de optimizar (en concreto, minimizar) los campos eléctricos y magnéticos generados. En particular, la solución con fases laterales de la línea aérea de HV ancladas en la punta 53 de las crucetas de la torre es la más resistente y, por tanto, preferida para instalaciones en zonas remotas, también marcadas por situaciones climáticas y/o meteorológicas extremas. Las configuraciones con anclaje de las fases laterales de la línea aérea de HV en la viga de celosía del cesto superior (puntos de anclaje 54, 55), en cambio, son más apropiadamente instalables en áreas antropizadas, ya que el acercamiento mutuo de los conductores permite tanto el campo magnético como el campo eléctrico generado por la línea de transmisión se reducen significativamente. El resultado de la geometría utilizada y la distancia relativa entre las fases adoptada en las configuraciones con anclaje de las fases laterales de la línea aérea de HV al cuerpo de la torre, de hecho, determina valores de campo eléctrico y magnético comparables a los generados por las tradicionales torres de celosía de HV, en particular en las áreas exteriores de las franjas de servidumbre de la línea de transmisión (típicamente, 15-20 m por parte desde el eje de la línea, para líneas de transmisión de 132-150 kV), como se muestra en los gráficos de las figuras 9A y 9B que representan curvas de campo magnético y curvas de campo eléctrico, respectivamente, relacionadas con torres de celosía según la presente invención y torres tradicionales de "configuración triangular" (en el que el acrónimo SCP -conmutación compacta en poste - significa la torre de celosía según la presente invención) .

Tal peculiaridad dota a la solución según la presente invención de un índice de aplicación muy alto en el territorio, también en situaciones marcadas por un importante desarrollo antrópico.

Para garantizar una inserción armoniosa en el contexto local, la base 41 y el cuerpo 42 de la torre de celosía 40 fueron diseñados para ser convenientemente cubiertos por estructuras diseñadas para camuflar, tapar u ocultar a la vista tanto la estructura de celosía como los componentes de la subestación de conmutación eléctrica de HV de la red integrada en la misma, por ejemplo mediante la colocación de estructuras miméticas basadas en el estudio del esquema de color del fondo relativo, o estructuras reflectantes.

A partir de la presente descripción, las características innovadoras y las numerosas ventajas técnicas de la presente invención resultan inmediatamente claras para un experto en la materia.

En este punto, es importante subrayar el hecho de que la presente invención permite crear una conexión "bucle de entrada-bucle de salida" de una subestación de usuario a una línea eléctrica aérea de HV con tiempos y dimensiones extremadamente reducidos con respecto a las soluciones conocidas actualmente.

Además, también es importante llamar la atención sobre el hecho de que la solución según la presente invención:

• da una respuesta adecuada al potencial rápido crecimiento de la demanda de conexión a la red de HV por parte de los nuevos usuarios de HV, garantizando unos tiempos de implantación determinados para las distintas conexiones;

• es respetuosa de las normas de conexión para garantizar la confiabilidad y seguridad de funcionamiento del sistema eléctrico;

• es sustentable desde el punto de vista de la inserción ambiental; y

• permite reducir los tiempos de autorización para la construcción y explotación de las infraestructuras eléctricas de conexión de HV.

Además, también es importante centrarse en el hecho de que la solución según la presente invención difiere de la según el documento JP S58 22806U porque el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS 401 está dispuesto dentro de la base 41 de la torre de celosía 40, por lo tanto, la ocupación del terreno de la subestación de conmutación eléctrica de HV de la red se reduce a la superficie única de la base 41 de la torre de celosía 40, con las conexiones de alimentación de "bucle de entrada-bucle de salida" 402, 403 dispuestas dentro del volumen de dicha torre de celosía 40.

La solución, según el documento JP S51 38419 E1 implica también un mayor consumo de suelo con respecto a la presente invención. De hecho, en la solución según el documento JP S51 38419 B1, se utilizan equipos GIS que, aunque dispuestos bajo una torre de celosía, tienen unas dimensiones superiores a las de la base de la torre de celosía con el fin de asegurar las necesarias distancias de aislamiento eléctrico entre la torre y los conductores desnudos que conectan dicho equipo GIS a la línea eléctrica aérea. Además, dichos conductores de conexión se extienden mucho más allá del volumen de la torre de celosía y requieren el uso de pararrayos de apoyo instalados fuera de la celosía.

En cambio, en relación con la solución según el documento RU 2420 846 C1, la atención se centra en el hecho de que dicha solución se refiere a una subestación eléctrica transformadora HV/BT no basada en tecnología GIS, es decir, una solución técnica completamente diferente con respecto a la presente invención.

Finalmente, es importante señalar que la presente invención también permite superar completamente las desventajas técnicas descritas anteriormente en relación con el uso de la solución según el documento WO 2019/123424 A1 para la alimentación de estaciones de carga de vehículos eléctricos mediante la derivación de los conductores de una sección de una línea eléctrica aérea trifásica de Alta Tensión (HV) o de Extra-Alta Tensión (EHV).

De hecho, a diferencia de la solución según el documento WO 2019/123424 A1, la presente invención no contempla la derivación rígida de una sección de una línea eléctrica aérea de HV, sino la conexión a dicha línea de una estación de carga de usuario "bucle de entrada-bucle de salida" para vehículos eléctricos (es decir, un usuario de carga), mediante medio de una subestación de conmutación eléctrica compacta integrada en una torre de celosía de una línea aérea de transmisión de HV.

En particular, el modo de conexión "bucle de entrada-bucle de salida", junto con los equipos de aparellaje de tecnología GIS y el sistema de protección, mando y control (PCCS) presente en la subestación eléctrica de conmutación de HV de red compacta integrada en la torre de celosía para líneas de transmisión aéreas de HV según la presente invención permiten:

1) la interrupción de la alimentación de las secciones de línea únicas que bordean la subestación compacta para mantenimiento, sin interrupción de la alimentación del usuario que carga o de toda la red troncal de HV;

2) la realización de intervenciones de mantenimiento en secciones de línea aledañas a la subestación compacta, sin necesidad de recurrir a “trabajos en línea viva” para garantizar el suministro eléctrico al usuario cargador, al resto de secciones de la línea de HV y a los usuarios HV conectados a los mismos ;

3) la identificación automática y extinción selectiva de fallas en secciones de línea aledaños a la subestación compacta sin interrupción del suministro eléctrico del usuario que carga;

4) la identificación automática y extinción selectiva de averías en la derivación de conexión del usuario recargador a la línea aérea de HV, sin interrupción de la alimentación de la red troncal de HV y, por tanto, de los usuarios conectados a la misma;

5) la conexión a la línea aérea de HV y la desconexión de la misma del usuario recargador sin cortes de energía de la red troncal de HV y, por tanto, de los usuarios conectados a la misma.

Esto es posible ya que el usuario de carga está configurado como uno de los muchos usuarios que la subestación de conmutación eléctrica de HV de la red compacta integrada en la torre de celosía para líneas de transmisión aéreas de HV según la presente invención permite conectarse en bucle de entrada-bucle de salida. a una línea eléctrica de HV.

En conclusión, es importante señalar que, aunque la invención descrita anteriormente hace especial referencia a realizaciones muy precisas, no puede considerarse limitada a tales realizaciones, ya que todas las variantes, modificaciones o simplificaciones cubiertas por las reivindicaciones adjuntas entran dentro del ámbito de la misma.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Torre de celosía (40) para líneas aéreas de transmisión de alta tensión (60, 90), que tiene una estructura de celosía que incluye:

• una base (41) anclada al suelo;

• una porción superior (43) diseñada para anclar el primer (51) y segundo (52) conductores de una línea de transmisión aérea de alta tensión; y

• un cuerpo (42) que se extiende entre la base (41) y la porción superior (43);

en el que dicha torre de celosía (40) comprende una subestación de conmutación eléctrica de alta tensión de red que incluye:

• equipos de aparellaje basados en tecnología GIS (401);

• una primera conexión de alimentador de bucle de entrada-bucle de salida (402) que es

- configurada para conectar los primeros conductores (51) de la línea de transmisión aérea de alta tensión al equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401), y

- formados por cables aislados o conductos basados en tecnología GIS, o por soluciones mixtas en las que una primera porción está formada por conductores desnudos y una segunda porción por cables aislados o conductos basados en tecnología GIS;

• una segunda conexión de alimentador de bucle de entrada-bucle de salida (403) que es

- configurada para conectar los segundos conductores (52) de la línea de transmisión aérea de alta tensión al equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401), y

- formados por cables aislados o conductos basados en tecnología GIS, o por soluciones mixtas en las que una primera porción está formada por conductores desnudos y una segunda porción por cables aislados o conductos basados en tecnología GIS; y

• un sistema de protección, mando y control (405) dispuesto dentro de la estructura de celosía (40), o en las proximidades de la base (41) de dicha estructura de celosía;

en el que el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401) está diseñado para conectarse también a una línea de conexión de usuario (407);

caracterizado por que el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401) está dispuesto dentro de la base (41) de la estructura de celosía.

2. La torre de celosía de la reivindicación 1, en la que el equipo de aparellaje (401) basado en tecnología GIS tiene una configuración con diagrama de cableado en forma de Y y comprende:

• una primera bahía de aparellaje (410) conectada a la primera conexión de alimentador de bucle de entrada y bucle de salida (402);

• una segunda bahía de aparellaje (420) conectada a la segunda conexión de alimentador de bucle de entradabucle de salida (403); y

• una tercera bahía de aparellaje (430) diseñada para ser conectada a la línea de conexión del usuario (407);

en el que dicha primera (410), segunda (420) y tercera (430) bahías de aparellaje están conectadas entre sí a través de una o más barras colectoras (440).

3. La torre de celosía de la reivindicación 2, en la que dicha primera (410) y segunda (420) bahías de aparellaje comprenden, cada una, un transformador de potencia inductivo respectivo (412, 422) para proporcionar suministro de energía de baja tensión a las cargas de la subestación de conmutación eléctrica de alta tensión de red y al sistema de protección, mando y control (405);

y en el que dicha tercera bahía de aparellaje (430) comprende un equipo de medida para realizar medidas de corriente y tensión relacionadas con la línea de conexión del usuario (407), en el que dicho equipo de medida incluye al menos un transformador de corriente (434) y al menos un transformador de tensión (436).

4. La torre de celosía de la reivindicación 1, en el que el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401) tiene una configuración con diagrama de cableado en forma de anillo y comprende:

• una primera estructura de conexión GIS (450) conectada a la primera conexión de alimentador de bucle de entrada-bucle de salida (402);

• una segunda estructura de conexión GIS (460) conectada a la segunda conexión de alimentador de bucle de entrada-bucle de salida (403);

• una tercera estructura de conexión GIS (470) diseñada para conectarse a la línea de conexión del usuario (407); • una primera bahía de aparellaje (480A) conectada entre la primera estructura de conexión GIS (450) y la segunda estructura de conexión GIS (460);

• una segunda bahía de aparellaje (480B) conectada entre la primera estructura de conexión GIS (450) y la tercera estructura de conexión GIS (470); y

• una tercera bahía de aparellaje (480C) conectada entre la segunda estructura de conexión GIS (460) y la tercera estructura de conexión GIS (470).

5. La torre de celosía de la reivindicación 4, en la que la primera (450) y segunda (460) estructuras de conexión GIS comprenden, cada una, un transformador de potencia inductivo respectivo (452, 462) para proporcionar suministro de energía de baja tensión a las cargas de la subestación de conmutación eléctrica de alta tensión de red y al sistema de protección, mando y control (405);

y en el que la tercera estructura de conexión GIS (470) comprende un equipo de medición para realizar mediciones de corriente y tensión relacionadas con la línea de conexión del usuario (407), en el que dicho equipo de medición incluye al menos un transformador de corriente (474) y al menos un transformador de tensión (476).

6. La torre de celosía según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la estructura de celosía incluye además un equipo de conmutación de derivación (404) que es:

• conectado entre la primera y segunda conexiones de alimentador de bucle de entrada y bucle de salida (402, 403);

• configurado para mantener, por defecto, dicha primera y segunda conexiones de alimentación de bucle de entrada-bucle de salida (402, 403) desconectadas entre sí, para mantener una conexión de bucle de entrada-bucle de salida entre el primer y el segundo conductor (51, 52) de la línea de transmisión aérea de alta tensión a través del equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401); y

• operable, cuando sea necesario, para conectar directamente dicha primera y segunda conexiones de alimentación de bucle de entrada-bucle de salida (402, 403) para lograr una conexión directa entre el primer y el segundo conductor (51, 52) de la línea de transmisión aérea de alta tensión, sin pasar por el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401).

7. La torre de celosía según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la porción superior (43) de la estructura de celosía está diseñada para anclar:

• los primeros conductores (51) de la línea de transmisión aérea de alta tensión en una parte frontal de dicha estructura de celosía; y

• los segundos conductores (52) de la línea de transmisión aérea de alta tensión en una parte trasera de dicha estructura de celosía;

en el que la primera conexión de alimentación de bucle de entrada y bucle de salida (402) se extiende desde la porción superior (43) hasta la base (41) de la estructura de celosía a lo largo de la parte frontal de dicha estructura de celosía;

en el que la segunda conexión de alimentación de bucle de entrada-bucle de salida (403) se extiende desde la porción superior (43) hasta la base (41) de la estructura de celosía a lo largo de la parte trasera de la estructura de celosía;

y en el que la línea de conexión de usuario (407) está conectada al equipo de conmutación basado en tecnología GIS (401) en una parte lateral de la estructura de celosía.

8. La torre de celosía según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la porción superior (43) de la estructura de celosía es del tipo delta y está provista de diferentes puntos de anclaje alternativos (53, 54, 55) para el primer y segundo conductor externo (51, 52) de la línea de transmisión aérea de alta tensión.

9. La torre de celosía según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401) está alojado de manera extraíble dentro de la base (41) de la estructura de celosía; y en la que el sistema de protección, comando y control (405) está alojado en una o más casetas (406) dispuestas dentro de la base (41) de la estructura de celosía en una posición elevada (45) con respecto al equipo de aparellaje basada en tecnología GIS (401).

10. La torre de celosía de la reivindicación 9, en la que el equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401) está montado en sistemas de extracción de guía restringida.

11. Método para conectar una subestación eléctrica de alta tensión de usuario (71, 72, 73, 80) a una línea de transmisión aérea de alta tensión (60, 90), que comprende:

• reemplazar una torre de celosía (61, 91) de la línea de transmisión aérea de alta tensión (60, 90) con la torre de celosía (40) como se reivindica en cualquier reivindicación anterior; y

• conectar la subestación eléctrica de alta tensión del usuario (71, 72, 73, 80) al equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401) de dicha torre de celosía (40) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

12. El método de la reivindicación 11, en el que la subestación eléctrica de alta tensión del usuario (71, 72, 73, 80) está conectada al equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401) a través de una línea de cable enterrado (407).

13. El método según la reivindicación 11 o 12, en el que la subestación eléctrica de alta tensión del usuario (71, 72, 73, 80) está dispuesta parcial o totalmente dentro de una franja de servidumbre de la línea de transmisión aérea de alta tensión (60).

14. El método según cualquiera de las reivindicaciones 11-13, en el que la subestación eléctrica de alta tensión del usuario (71, 72, 73, 80) es una subestación de usuario para suministrar a un usuario de carga de vehículos eléctricos.

15. Grupo de recarga de vehículos eléctricos, que comprende:

• la torre de celosía (40) según cualquiera de las reivindicaciones 1-10; y

• una subestación de usuario (71, 72, 73, 80) para el suministro de un usuario de carga de vehículos eléctricos conectado al equipo de aparellaje basado en tecnología GIS (401) a través de la línea de conexión de usuario (407).

16. Uso de la subestación de conmutación eléctrica de alta tensión de red de la torre de celosía (40) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1-10 para conectar una subestación de usuario (71, 72, 73, 80) para abastecer a un usuario de carga de vehículos eléctricos desde una línea eléctrica aérea de alta tensión (60, 90).