ES2279406T3 - Sistema de proteccion para transformadores de potencial de tension media. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de protección para transformadores de potencial de tensión media, que comprende un resistor atenuador (R1) conectado en el sistema de triángulo abierto de tres devanados secundarios auxiliares de tres transformadores monofásicos (VT1, VT2, VT3), el cual es desactivado por un dispositivo de conmutación caracterizado porque el dispositivo de conmutación tiene la forma de un fusible térmico (2) el cual está conectado en serie entre la salida del devanado secundario auxiliar de uno de los transformadores monofásicos (VT1, VT2, VT3) y el resistor atenuador (R1) por medio de un elemento con una característica de corriente y tensión umbral (1).
Description
Sistema de protección para transformadores de
potencial de tensión media.
El objeto de la invención es un sistema de
protección para los transformadores de potencial de tensión media,
que encuentran aplicación en la atenuación de de los estados
ferroresonantes que ocurren en al menos uno de tres transformadores
de potencial en una red de tensión media trifásica.
Para la atenuación de los estados
ferroresonantes en los equipos eléctricos, y especialmente en
transformadores de potencial, un resistor de protección de una
resistencia de varias docenas de ohmios es típicamente usado. Tal
resistor esta conectado a tres devanados secundarios auxiliares de
tres transformadores monofásicos que forman un sistema de triángulo
abierto. Aunque esta solución emplea un diseño sencillo, tiene
desventajas significativas. En caso de un desbalance sostenido en la
red de suministro, el valor pequeño de resistencia del resistor de
protección, el cual es requerido para la efectividad de la
atenuación de la oscilación ferroresonante, provoca el riesgo de
daño térmico al transformador o al mismo resistor. En la práctica,
resistores atenuadores de potencias de varios cientos de watts y de
grandes dimensiones son usados.
La solución del problema técnico relacionado con
la presencia del resistor de amortiguamiento en el caso de una
asimetría significativa de la red que resulta de una falla a tierra
prolongada fue presentada en DE 1265836, que describe un circuito
para amortiguar las oscilaciones ferroresonantes , en el cual el
resistor de amortiguamiento está conectado a los devanados
auxiliares dispuestos en triángulo abierto de los tres
transformadores de tensión monofásicos por medio de contactos de
trabajo de un relé o relés, los cuales están conectados a los
devanados secundarios de los transformadores de tensión. La
desventaja de tal solución es que requiere un alambrado adicional
entre los enrollados de los relés y los devanados secundarios de los
transformadores de tensión. Otra desventaja de esta solución es que
en el caso de una pequeña asimetría de la red resultante de por
ejemplo una carga desbalanceada, la tensión de la secuencia cero
resultará en un flujo corriente a través del resistor, ya que esta
puede ser desconectada solamente en el caso de una condición de
falla a tierra. Esto puede resultar en un calentamiento innecesario
del resistor así como en una carga para el transformador de tensión
durante las condiciones normales del servicio, ya que el circuito
descrito no contiene un elemento sensible a la temperatura. El
problema de cómo evitar la presencia de una carga de amortiguamiento
durante la condición de servicio normal fue presentada en GB
1150865, que describe un circuito de
anti-ferroresonancia controlado para un
transformador de tensión capacitiva monofásico, incluyendo una carga
de amortiguamiento, un conmutador semiconductor de C.A. controlado
por puerta dispuesto para conectar la carga de amortiguamiento al
transformador de tensión intermedia cuando el conmutador es
conductor, y medios de activación para hacer el conmutador
conductor durante la ocurrencia de oscilaciones no deseadas. La
desventaja de la solución es que requiere medios para detectar las
oscilaciones no deseadas para proporcionar la señal de activación
que hace conductor al conmutador semiconductor por un tiempo
pre-definido necesario para amortiguar las
oscilaciones no deseadas.
Los resistores PTC, interruptores de seguridad
del circuito bimetálicos o fusibles térmicos son comúnmente usados
para proteger los equipos eléctricos contra el daño térmico
provocado, por ejemplo, por una sobrecarga de
tensión.
tensión.
Por ejemplo, un módulo que protege un sistema de
telecomunicación, el cual consiste de un termistor PTC conectado en
serie en el devanado de la línea del abonado y un diodo tiristor el
cual está conectado en paralelo entre el devanado de la línea del
abonado y la tierra es conocido de la solicitud de patente alemana
No. 3621200. Si una tensión no deseada aparece en la línea del
abonado, entonces la corriente que fluye a través del diodo
tiristor lo calienta y consecuentemente el termistor también se
calienta, ya que el diodo está térmicamente conectado con el
termistor PTC. Como resultado, la resistencia del termistor se
incrementa y la sobrecarga de tensión es reducida.
La esencia del sistema de protección de los
transformadores de potencial de tensión media que comprenden un
resistor atenuador conectado en el sistema de triángulo abierto de
tres devanados secundarios auxiliares de tres transformadores
monofásicos, el cual es desactivado por un dispositivo conmutador es
que el dispositivo conmutador tiene una forma de fusible térmico,
el cual está conectado en serie entre la salida del devanado
secundario auxiliar de uno de los transformadores monofásicos y el
resistor atenuador por medio de un elemento con una característica
de corriente y tensión umbral.
Preferiblemente el fusible térmico tiene la
forma de un interruptor de seguridad del circuito bimetálico, y el
elemento con característica de corriente y tensión umbral tiene la
forma de dos diodos Zener conectados en contrafase entre sí.
Como una alternativa, el fusible térmico tiene
la forma de un resistor PTC, y el elemento con la característica
umbral tiene la forma de dos diodos Zener conectados en contrafase
entre sí.
Preferiblemente el fusible térmico es un
resistor PTC, y el elemento con la característica umbral es un
varistor.
Como una alternativa, el fusible térmico es un
interruptor de seguridad del circuito bimetálico, y el elemento con
la característica de corriente y tensión umbral es un varistor.
La ventaja del sistema inventivo es que este
asegura la atenuación de las oscilaciones ferroresonantes mientras
que es insensible a los valores pequeños de la tensión de secuencia
cero, los cuales ocurren en caso de un desbalance pequeño en una
red trifásica. En caso de una tensión de secuencia cero sostenida,
por ejemplo una generada como resultado de una falla a tierra de
una de las fases, el uso de un fusible térmico proporciona
protección adicional de los transformadores y de los elementos del
sistema de protección que protege los transformadores contar el
daño. El uso de la protección térmica permite disminuir la potencia
térmica del resistor atenuador comparado con soluciones anteriores.
Es por eso que el sistema inventivo es eficiente y sus dimensiones
son pequeñas en comparación con los dispositivos de protección
existentes.
El objeto de la invención es presentado en una
realización en el dibujo, donde la fig. 1 muestra un sistema de
transformadores de potencial conectados a un sistema de protección,
la fig. 2 - la primera variante de la realización del sistema de
protección FDC1, la fig. 3 - la segunda variante de la realización
del sistema de protección FDC2, la fig.
4 - la tercera variante de la realización del sistema de protección FDC3, y la fig. 5 - la cuarta variante de la realización del sistema de protección FDC4.
4 - la tercera variante de la realización del sistema de protección FDC3, y la fig. 5 - la cuarta variante de la realización del sistema de protección FDC4.
Los devanados auxiliares de tres transformadores
de potencial monofásicos VT1, VT2, VT3 están
conectados entre sí para formar un arreglo de triángulo abierto.
Los devanados primarios A-N están
directamente conectados con una red trifásica RST y a
tierra. Los terminales de los devanados secundarios
a-n de los transformadores individuales son
las salidas de trabajo de estos transformadores. Los terminales de
los devanados secundarios auxiliares da y dn de los
transformadores están conectados entre sí de tal forma que el
terminal da del devanado secundario auxiliar del
transformador VT1 está conectado con la entrada del sistema
de protección FDC, cuya salida está conectada con el
terminal dn del devanado secundario auxiliar del tercer
transformador VT3, y cuyo terminal da está conectado
con el terminal dn del devanado secundario auxiliar del
segundo transformador VT2. A continuación, el terminal
da del segundo transformador VT2 está conectado con el
terminal dn del primer transformador VT1. Durante la
operación del dispositivo, entre el terminal da del primer
transformador VT1 y el terminal dn del tercer
transformador VT3 aparece la tensión U_{0}, la cual
es aplicada a los terminales del sistema de protección
FDC.
El sistema de protección FDC comprende
ramas interconectadas en paralelo, y en la primera variante
FDC1 de la realización del sistema, una rama contiene: un
resistor atenuador R1, dos diodos Zener D1, D2
conectados en contrafase entre sí y un interruptor de seguridad del
circuito bimetálico TF1, interconectados en serie. Los dos
diodos Zener conectados en contrafase pueden ser sustituidos con un
diodo Zener bi-direccional, el cual no es mostrado
en el dibujo. La otra rama del sistema contiene un resistor
R2.
En la segunda variante FDC2 de la
realización del sistema, una rama contiene: el resistor R1,
dos dioses Zener D1, D2 conectados en contrafase
entre sí y un resistor PTC, interconectados en serie. Los dos
diodos Zener conectados en contrafase pueden ser sustituidos con un
diodo Zener bi-direccional, el cual no es mostrado
en los dibujos. La otra rama del sistema contiene un resistor
R2.
En la tercera variante FDC3 de la
realización del sistema, una rama contiene: un resistor R1,
un varistor y un resistor PTC, interconectados en serie. La
otra rama del sistema contiene un resistor R2.
En la cuarta variante FDC4 de la
realización del sistema, una rama contiene: el resistor R1,
un varistor y un interruptor de seguridad del circuito bimetálico
TF1, interconectados en serie. La otra rama del sistema
contiene un resistor R2.
En todas las variantes de la realización de la
invención el resistor R2 tiene un valor considerablemente
mayor que la resistencia del resistor R1.
La operación del sistema inventivo es como
sigue:
En caso de un balance total en la red trifásica,
la tensión de secuencia cero U_{0} tiene un valor = 0 y
ninguna corriente fluye a través del sistema de protección
FDC.
En caso de un desbalance insignificante en la
red trifásica, la tensión U_{0} tiene un valor no cero,
pero menor que el valor de la tensión umbral del elemento con una
característica de corriente y tensión umbral. En tal caso, la
corriente de un valor de U_{0}/R2 fluye a través del
sistema de protección FDC. Debido a que la resistencia del
resistor R2 tiene un valor grande
(R2>>R1), la corriente que fluye a través del
sistema de protección FDC tiene un valor pequeño. Por lo
tanto, también la potencia térmica emitida en el sistema de
protección FDC es en tal caso insignificante. Por ejemplo: si
R2 tiene un valor de 200 Ohmios, entonces si el valor de
U_{0} = 10V, la potencia térmica emitida en el sistema
FDC tiene un valor de 0.5W.
En el caso que un estado ferroresonante ocurra
en la red trifásica, la tensión U_{0} tiene un valor que
excede el valor umbral del elemento con la característica de
corriente y tensión umbral. En ese caso, la corriente fluye a
través del resistor R1. Debido a un valor pequeño del
resistor R1 ocurre una muy rápida atenuación de las
oscilaciones ferroresonantes. Ya que las ramas con el resistor R1
funcionan durante un corto periodo de tiempo, la energía térmica
emitida en esta rama tiene un valor insignificante. Por lo tanto ni
los elementos de la rama se sobrecalientan ni el fusible térmico es
activado.
En el caso que un desbalance considerable
sostenido ocurra en una red trifásica, el cual puede ser provocado,
por ejemplo, por una falla a tierra de uno de los conductores de
fase, la tensión U_{0} tiene también un valor mayor que la
tensión umbral del elemento con la característica de corriente y
tensión umbral. Por lo tanto una corriente de gran intensidad fluye
a través de la rama con el resistor R1. Sin embargo, debido
a que tal condición no requiere la acción del resistor atenuador, el
fusible térmico en la forma de un fusible bimetálico o un resistor
PTC provoca un gran incremento en la resistencia resultante de la
rama que contiene el resistor R1, o su completa desconexión.
Entonces ninguna corriente fluye a través de esta rama, o fluye una
corriente de baja intensidad a través de ella. Cuando la causa del
desbalance desaparece y el fusible térmico se enfría, el sistema se
reiniciara.
Claims (5)
1. Un sistema de protección para
transformadores de potencial de tensión media, que comprende un
resistor atenuador (R1) conectado en el sistema de triángulo abierto
de tres devanados secundarios auxiliares de tres transformadores
monofásicos (VT1, VT2, VT3), el cual es desactivado por un
dispositivo de conmutación caracterizado porque el
dispositivo de conmutación tiene la forma de un fusible térmico (2)
el cual está conectado en serie entre la salida del devanado
secundario auxiliar de uno de los transformadores monofásicos (VT1,
VT2, VT3) y el resistor atenuador (R1) por medio de un elemento con
una característica de corriente y tensión umbral (1).
2. Un sistema de acuerdo a la
reivindicación 1, caracterizado porque el fusible térmico (2)
tiene la forma de un interruptor de seguridad del circuito
bimetálico (TF1), y el elemento con una característica de corriente
y tensión umbral tiene la forma de dos diodos Zener (D1, D2),
conectados en contrafase entre si.
3. Un sistema de acuerdo a la
reivindicación 1, caracterizado porque el fusible térmico (2)
tiene la forma de un resistor PTC, y el elemento con una
característica de corriente y tensión umbral tiene la forma de dos
diodos Zener conectados en contrafase entre sí.
4. Un sistema de acuerdo a la
reivindicación 1, caracterizado porque el fusible térmico (2)
es un resistor PTC, y el elemento con una característica de
corriente y tensión umbral es un varistor.
5. Un sistema de acuerdo a la
reivindicación 1, caracterizado porque el fusible térmico (2)
es un interruptor de seguridad del circuito bimetálico (TF1), y el
elemento con una característica de corriente y tensión umbral es un
varistor.
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