ES2281018T3 - Dispositivo para supervisar la corriente de fuga de un conductor de descarga de sobretension. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para supervisar la corriente de fuga de un conductor de descarga de sobretensión (1) con un elemento de medición (7) para explorar la corriente de fuga que fluye en el circuito de corriente de descarga (3) y un dispositivo de filtrado (8) para filtrar la tercera oscilación armónica desde la corriente de fuga, que es una medida para el estado de funcionamiento del conductor de descarga (1), en donde el dispositivo de filtrado (8) está unido a un circuito de valoración (12, 24) para la tercera oscilación armónica, caracterizado porque dado el caso se entrega al menos una señal de aviso a un dispositivo indicador (13, 14, 15, 25) conectado al circuito de valoración (12, 24), y porque en el circuito de corriente de descarga (3) está conectado un transmisor (16), a través del cual puede desacoplarse la energía para una alimentación de tensión del dispositivo de filtrado (8) y del circuito de valoración (12, 24)

Description

Dispositivo para supervisar la corriente de fuga de un conductor de descarga de sobretensión.

La invención se refiere a un dispositivo para supervisar la corriente de fuga de un conductor de descarga de sobretensión según el preámbulo de la reivindicación principal.

Los conductores de descarga de sobretensión para sistemas de transmisión de energía son aparatos extraordinariamente fiables, aunque sin embargo existe con frecuencia el deseo de realizar una supervisión del estado operativo del conductor de descarga. Esto es en especial el caso cuando los aparatos, por ejemplo a causa del diseño o de las condiciones ambientales, sufren un esfuerzo inusualmente intenso o están instalados en puntos de red especialmente significativos, como en transformadores de máquinas o instalaciones transformadoras de importancia estratégica. Aquí el usuario desearía poder reconocer con antelación mediante dispositivos de supervisión, si el conductor de descarga es capaz de descargar sobretensiones con el contenido energético especificado, en cualquier momento y de forma fiable, o si el conductor de descarga está dañado y existe riesgo de avería. Aparte del procedimiento establecido de instalar un chispómetro de control en serie con el conductor de descarga, en el que se valoran marcas reactivas sobre los electrodos pulidos del chispómetro, y del procedimiento de utilizar contadores reactivos que registran la presencia de un proceso de descarga por encima de una determinada amplitud, se conocen en especial en el caso de conductores de descarga de óxidos metálicos modernos procedimientos para medir corrientes de fuga. En el caso de conductores de descarga de óxidos metálicos la parte activa no está separada galvánicamente de la red, sino que recibe permanentemente tensión. De este modo se reflejan las características eléctricas de la parte activa en cada momento en la corriente de fuga a través del conductor de descarga. Se conoce la llamada medición de corriente de fuga total, en la que normalmente se valora el valor de cresta de la corriente de fuga total, en donde se aprovecha que a la corriente de fuga normalmente predominantemente capacitiva, conforme aumenta la temperatura de la parte activa o conforme aumenta la tensión aplicada a la misma, se superpone un contenido cada vez más resistivo que aumenta la corriente de fuga total. A causa de diferentes magnitudes de influencia, que confluyen en la corriente de fuga total, pueden producirse sin embargo interpretaciones erróneas y se confiere a este procedimiento una calidad de información solamente reducida.

Del resumen de patente japonés JP 11307226 A se conoce un dispositivo de supervisión para un conductor de descarga de sobretensión. El dispositivo de supervisión se alimenta desde un dispositivo de suministro de energía externo. La tensión entregada por este dispositivo de suministro de energía externo se sincroniza con la tensión de red del conductor de descarga de sobretensión, para garantizar una supervisión del conductor de descarga de sobretensión.

Asimismo se conoce del resumen de patente de Japón JO 2003037932 A un conductor de descarga de sobretensión, que presenta un dispositivo que supervisa el envejecimiento del conductor de descarga. Una supervisión de corriente de fuga detecta la corriente de fuga del conductor de descarga de sobretensión.

Adicionalmente se supervisa el número de procesos de descarga del conductor de descarga de sobretensión. Al alcanzarse un número prefijado de procesos de descarga se indican de forma correspondiente señales luminosas de diferente color.

Del resumen de patente de Japón JP 09145759 A y JP 2000321318 A se conocen en cada caso dispositivos para supervisar un conductor de descarga de sobretensión. Para supervisar se supervisa una corriente de fuga de un conductor de descarga y se valora en unidad de cálculo. El resultado del análisis se representa en cada caso en un dispositivo indicador.

Del resumen de patente de Japón JP 03001476 A se conoce un dispositivo de supervisión para inspeccionar un conductor de descarga de sobretensión. En la ruta de corriente de puesta a tierra de un conductor de descarga de sobretensión se inserta un convertidor de medición. Con ello la conexión a tierra forma el devanado primario. El convertidor de medición se alimenta con una corriente de inspección procedente de una fuente de tensión alterna externa.

Del resumen de patente de Japón JP 008017552 A se conoce un dispositivo para vigilar una corriente de fuga de un conductor de descarga de sobretensión. La corriente de fuga del conductor de descarga de sobretensión se supervisa mediante un dispositivo detector. A partir de la corriente de fuga medida se calcula mediante una unidad de cálculo una componente resistiva. Este contenido resistivo de la corriente de fuga se utiliza para diagnosticar el estado del conductor de descarga de sobretensión.

El material de óxido de cinc utilizado por ejemplo para conductores de descarga de óxido de metal presenta una conductivita no lineal dependiente de la tensión que, al aplicar una tensión senoidal, conduce a la configuración de una tercera componente armónica en la corriente de fuga resistiva del conductor de descarga. Si aumenta el contenido resistivo de la corriente de fuga por ejemplo por degradación, esto significa una traslación en la región de no linealidad modificada de la curva característica y, de este modo, un aumento ulterior del contenido de la tercera componente armónica. Por ello se conocen procedimientos en los que se lleva a cabo un análisis de la tercera armónica de la corriente de fuga. Para esto se desacopla normalmente la corriente de fuga a través de un elemento de medición y se conduce a través de un dispositivo de filtrado, a través del cual se filtra la tercera componente armónica y se valora en cuanto a su amplitud. Sin embargo, este procedimiento adolece actualmente del inconveniente de que los aparatos disponibles son muy costosos y exigen una gran experiencia para la medición y la interpretación correctas de los valores de medición. Aparte de esto, estos aparatos necesitan una energía auxiliar para su alimentación de tensión y por ello no se utilizan normalmente para la supervisión permanente continuada, fijamente, en conductores de descarga.

La invención se ha impuesto por ello la tarea de formular un dispositivo para supervisar la corriente de fuga de un conductor de descarga de sobretensión, utilizando la tercera oscilación armónica de la corriente de fuga, en el que no se necesite ninguna energía auxiliar para alimentar las piezas constructivas, los resultados de medición puedan valorarse fácilmente y que puedan fabricarse de forma económica, de tal modo que sea posible una supervisión permanente de forma fija en el conductor de descarga.

Esta tarea es resuelta, conforme a la invención, mediante las particularidades características de la reivindicación principal en unión a las particularidades del preámbulo.

Por medio de que el dispositivo de filtrado está unido a un circuito de valoración de la tercera oscilación armónica, que dado el caso entrega al menos una señal de aviso a un dispositivo indicador conectado al circuito de valoración, y de que en el circuito de corriente de descarga está conectado un transmisor, a través del cual puede desacoplarse la energía para una alimentación de tensión del dispositivo de filtrado y del circuito de valoración, no se requiere ninguna energía auxiliar para las piezas constructivas electrónicas, es decir, estas últimas se alimentan con corriente de fuga y no es posible una interpretación errónea dependiente del usuario y sólo se imponen unos requisitos reducidos a la cualificación del usuario, ya que se indica el resultado de la supervisión. Asimismo el dispositivo puede fabricarse con componentes electrónicos estándar, con lo que es económico. El dispositivo puede instalarse por ello, para una supervisión continuada, de forma fija en el conductor de descarga.

Mediante las medidas indicadas en las reivindicaciones subordinadas son posibles perfeccionamientos y mejoras ventajosos. Como elemento de medición puede utilizarse de forma ventajosa una resistencia de medición, aunque también es posible el uso de una disposición de bobinas compensada en corriente que comprenda un compensador de corriente.

Como dispositivo de filtrado puede usarse un paso de banda activo con una frecuencia de 150 Hz y como circuito de valoración un microprocesador. En una ejecución simplificada el microprocesador puede sustituirse por un sencillo conmutador de valor umbral discreto o integrado.

En una forma de ejecución ventajosa el dispositivo indicador presenta uno o varios diodos luminosos, en donde para la versión simplificada con el conmutador de valor umbral sólo es previsible un diodo luminoso, que indica la superación de un umbral prefijado, aunque en un modo especialmente ventajoso están unidos tres diodos luminosos con los colores de un semáforo al microprocesador, que indican el funcionamiento sin errores, el crítico y el defectuoso. Es especialmente ventajoso que en el circuito de corriente de descarga se conecten una disposición de bobinas con núcleo anular y dos devanados arrollados alrededor del núcleo anular, cuyas conexiones estén guiadas hacia fuera, ya que en caso crítico, es decir cuando el circuito de valoración entrega una señal de aviso, puede conectarse un aparato de medición externo que puede llevar a cabo una medición y una valoración más precisas del estado de funcionamiento.

En el dibujo se han representado ejemplos de ejecución de la invención, que se explican con más detalle en la siguiente descripción. Aquí muestran:

la figura 1 una configuración conforme al circuito del dispositivo de supervisión según la invención,

la figura 2 otra forma de ejecución del circuito de exploración utilizado en la figura 1 de la tercera oscilación armónica, y

la figura 3 otra forma de ejecución del circuito de valoración utilizado en la figura 1 con indicación.

El dispositivo representado en la figura 1 para supervisar la corriente de fuga presenta un conductor de descarga de óxido de metal 1 con un chispómetro protector 2 para corrientes de descarga y el verdadero ramal de corriente de fuga 3. El dispositivo comprende aparte del conductor de descarga 1 tres unidades de circuito, una unidad de alimentación de tensión 4, un circuito de exploración 5 para la tercera oscilación armónica y una unidad de valoración 6. El circuito de exploración 5 presenta una resistencia de medición 7 conectada al ramal de corriente de fuga 3 y un paso de banda 8 activo con una frecuencia central de 150 kHz. Adicionalmente está dispuesto en el circuito de corriente de fuga 3 una disposición de bobinas 9, que presenta un núcleo anular 10 y dos bobinas 11 arrolladas alrededor del núcleo anular, en donde las conexiones de las bobinas para conectarse a un aparato de medición externo están guiadas hacia fuera.

La unidad de valoración 6 se compone fundamentalmente de un circuito de microprocesador 12 y tres diodos luminosos 13, 14, 15 que, en el ejemplo de ejecución, se han elegido con los colores de un semáforo, es decir verde, amarillo y rojo. Como es natural también puede usarse otras fuentes luminosas, en donde en lugar de los elementos indicadores ópticos dado el caso también puede pensarse en uno o varios elementos indicadores acústicos.

La unidad de alimentación de tensión 4 comprende un transmisor 16, cuyo devanado primario 17 está conectado al ramal de corriente de fuga 3 y cuyo devanado secundario 18 está unido a una parte de red 19 con circuito rectificador y circuito de cribado. El paso de banda 8 y el circuito de microprocesador 12 están unidos para su alimentación de tensión a las salidas de la parte de red 19. A través del transmisor 16 se desacopla, a partir de la corriente de fuga que afluye al ramal de corriente de fuga 3, la energía auxiliar libre de potencial, en donde la bobina secundaria 18 entrega una corriente alterna a la parte de red 19. La parte de red lleva a cabo un rectificado y un cribado y pone a disposición, en su salida, una tensión continua positiva y otra negativa con potencia cero correspondiente.

Durante el funcionamiento del conductor de descarga 1 la corriente de fuga es explorada por la resistencia de medición 7 y se entrega al paso de banda 8 activo, que filtra a partir de la corriente de fuga explorada las terceras oscilaciones armónicas. El circuito de microprocesador 12 valora la tercera oscilación armónica según la magnitud de su valor umbral y activa los LEDs 13 a 15. Para esto el circuito de microprocesador 12 contiene tres valores umbrales, en donde en el caso de un valor de cresta por debajo de un primer umbral se indica el funcionamiento normal con un LED 13 verde, de un valor de cresta por encima del primer umbral, pero por debajo del segundo umbral como margen crítico, con un LED amarillo 14, y de un valor de cresta por encima del segundo umbral con un LED rojo el funcionamiento defectuoso.

Como ya se ha mencionado anteriormente, la disposición de bobinas 9, que puede conectarse como bobina compensada en corriente, sólo sirve de sensor adicional para un aparato de medición externo para la medición compensada precisa de la tercera armónica, en el caso de que destelle por ejemplo el LED amarillo 14.

En la figura 2 se ha representado otra forma de ejecución de un circuito de exploración 5, que puede usarse en lugar del circuito de exploración según la figura 1, es decir, la resistencia de medición 7 según la figura 1 se sustituye por una disposición de bobinas compensada en corriente, que presenta un núcleo anular 20 con dos bobinas 21, 22 y un compensador de corriente 23 conectado a las conexiones de las bobinas 21, 22. Con ello se lleva a cero todo el campo magnético de la disposición de bobinas mediante una contracorriente, de tal modo que a la salida del compensador de corriente 23 está disponible la tensión de medición. El paso de banda 8 activo filtra a su vez la tercera oscilación armónica.

En la figura 3 se ha representado una variante de la unidad de valoración 6, en la que el circuito de microprocesador 12 se sustituye por un conmutador de valor umbral 24, que sólo presenta un valor umbral para indicar el margen de funcionamiento crítico. En este ejemplo de ejecución sólo existe entonces un LED 25, que puede iluminarse o destellar por ejemplo en amarillo.

La disposición de bobinas 9 puede estar disponible adicionalmente en todos los ejemplos de ejecución.

Claims (11)

1. Dispositivo para supervisar la corriente de fuga de un conductor de descarga de sobretensión (1) con un elemento de medición (7) para explorar la corriente de fuga que fluye en el circuito de corriente de descarga (3) y un dispositivo de filtrado (8) para filtrar la tercera oscilación armónica desde la corriente de fuga, que es una medida para el estado de funcionamiento del conductor de descarga (1), en donde el dispositivo de filtrado (8) está unido a un circuito de valoración (12, 24) para la tercera oscilación armónica, caracterizado porque dado el caso se entrega al menos una señal de aviso a un dispositivo indicador (13, 14, 15, 25) conectado al circuito de valoración (12, 24), y porque en el circuito de corriente de descarga (3) está conectado un transmisor (16), a través del cual puede desacoplarse la energía para una alimentación de tensión del dispositivo de filtrado (8) y del circuito de valoración (12, 24).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el devanado primario (17) del transmisor (16) está situado en el circuito de corriente de descarga (3) y el devanado secundario (18) está unido a un circuito rectificador (19), que está unido al dispositivo de filtrado (8) y al circuito de valoración (12, 24).

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el elemento de medición es una resistencia de medición (7).

4. Dispositivo según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el elemento de medición es una disposición de bobinas compensada en corriente que comprende un compensador de corriente (23), en donde el compensador de corriente (23) está unido al dispositivo de filtrado (8) y al circuito rectificador.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo de filtrado comprende un paso de banda (8) activo.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el circuito de valoración comprende un circuito de microprocesador (12), que valora los valores de cresta de la tercera oscilación armónica y entrega al menos una señal de aviso.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el circuito de valoración es un circuito de valor umbral (24) que, al superarse un umbral, entrega una señal de aviso.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el dispositivo indicador es de clase óptica o acústica.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo indicador presenta al menos un LED (13, 14, 15, 25).

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el dispositivo indicador comprende varios LEDs (13, 14, 15) y porque el circuito de valoración (12) activa, dependiendo del tamaño de los valores de cresta, diferentes diodos luminosos.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en el circuito de corriente de descarga (3) está conectada una disposición de bobinas (9) dotada de un núcleo anular (10) y dos bobinas (11) arrolladas alrededor del núcleo anular, en donde las conexiones de las bobinas están guiadas hacia fuera, para la unión a un aparato de medición externo en el caso de la presencia de una señal de aviso.