ES2332971B1

ES2332971B1 - Metodo para seccionar con un seccionador una linea de distribucion de energia electrica de media tension que presenta una perturbacion, seccionador de lineas de distribucion de energia electrica de media tension de aplicacion en el mismo y circuito electronico de deteccion de una.

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Publication number: ES2332971B1
Application number: ES200750007A
Authority: ES
Inventors: Jorge Cavanna; Javier Cavanna
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2010-10-15
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: US8125751B2; ES2332971A1; AU2005269201A1; AR047212A1; US20080284548A1; BRPI0513642A2; WO2006012717A2; AU2005269201B2; WO2006012717A3

Abstract

Método para seccionar con un seccionador una línea de distribución de energía eléctrica de media tensión que presenta una perturbación, seccionador de líneas de distribución de energía eléctrica de media tensión de aplicación en el mismo y circuito electrónico de detección de una corriente de falla comprendido en dicho seccionador. El método comprende las etapas de (a) evaluar una corriente con una bobina detectora; (b) convertir la intensidad a diferencia de potencial, transfiriendo la información a un microprocesador; (c) analizar el perfil de onda mediante un algoritmo para análisis de armónicas por Series de Fourier; y (d) determinar el comportamiento del seccionador según el resultado obtenido en (c). También se reivindica un seccionador de líneas de distribución de energía eléctrica de media tensión de aplicación en el método y un circuito electrónico de detección de una corriente de falla comprendido en el seccionador.

Description

Método para seccionar con un seccionador una línea de distribución de energía eléctrica de media tensión que presenta una perturbación, seccionador de líneas de distribución de energía eléctrica de media tensión de aplicación en el mismo y circuito electrónico de detección de una corriente de falla comprendido en dicho seccionador.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en líneas generales a un método para seccionar una línea de distribución de energía eléctrica y a mejoras introducidas en un seccionador de líneas de distribución de energía eléctrica y, más precisamente, se refiere a mejoras introducidas en el circuito electrónico de detección de la corriente de falla, el cual está destinado a aislar una línea auxiliar de una línea principal en un sistema de transmisión de energía.

Descripción de la técnica anterior

Primeramente, y a título de introducción, haremos algunas referencias teóricas explicativas sobre los métodos y los seccionadores de la técnica anterior, que servirán para ilustrar el campo de la técnica a la cual pertenece la presente invención.

Los seccionadores son dispositivos que se emplean en la protección eléctrica de líneas aéreas de distribución de tensión, particularmente para equipos de media tensión, por ejemplo las líneas que están en el orden de tensiones mayores a 1.000 V (1 kV) hasta 36.000 V (36 kV).

Los sistemas conocidos de distribución eléctrica están compuestos de líneas principales de distribución de energía de las que salen varias líneas de alimentación secundarias o auxiliares. Cuando hay fallas en dichos sistemas, por la disposición de las líneas de energía, se hace posible aislar la línea auxiliar en la que se encuentra la falla, sin afectar el resto del sistema de distribución.

En un sistema distribuidor de energía como el descrito, se ubica cerca de la fuente de alimentación una protección de sobrecarga en la forma de un disyuntor de reconexión automático, el cual, si una corriente anormal y transitoria ocurre dentro del sistema, se disipará y aislará todo el sistema de la fuente de energía.

Una vez que se dispara el sistema, a continuación hay un periodo sin corriente en todo el sistema durante la interrupción y reconexión del disyuntor. A menudo, el disyuntor presenta la posibilidad de ser reconextado mediante múltiples descargas breves, más de una vez antes de bloquear el sistema.

Otra forma de protección para dicho sistema, se logra mediante fusibles de expulsión montados sobre un palo. Estos comprenden un vínculo fusible colocado a través de un espacio aislante. El vínculo fusible se encuentra dentro de un tubo no-metálico que se encuentra a través de dicho espacio posicionado mediante un simple mecanismo que se engancha, por sí solo, mediante el vínculo de fusible intacto. Como consecuencia, el vínculo fusible está en tensión. El vínculo fusible de un fusible de expulsión está provisto de un elemento fusible que se funde cuando circula una sobrecorriente transitoria suficientemente extensa dentro del fusible. Cuando el elemento fusible se funde el circuito se corta físicamente, pero aún no eléctricamente y se produce un arco dentro del tubo. Este arco persiste normalmente durante un período entre 10 y 100 milisegundos y puede ser acompañado de una fuerte explosión dentro del tubo, la cual puede provocar llamas y emitir gas caliente alcanzando hasta 2 metros hacia fuera de cada extremo del tubo. Debido a la función del elemento fusible el tubo es desenganchado del soporte de fusible, pero el arco comienza y termina cuando el tubo se encuentra, en gran parte, en posición cerrada, mientras que aún existe contacto eléctrico regular entre la parte superior del tubo y el contacto superior del soporte de fusible.

Al terminar el arco, la parte superior del tubo continúa desprendiéndose de la parte superior del soporte de fusible y, finalmente, el tubo queda colgando en posición invertida con respecto a la parte inferior del soporte de fusible produciendo así, una distancia aislante y una indicación visual que muestra al instalador de líneas que el fusible se ha quemado.

En el arte de las redes eléctricas de distribución se utilizan diferentes tipos de protección. Uno de ellos, conocido como "Sistemas de Fusibles de Grupo" (Group Fusel System), es ampliamente utilizado, por ejemplo, en redes de líneas aéreas de hasta 36 kV. En una subestación, en dichos sistemas, se coloca un interruptor que puede ser del tipo lleno con aceite, particularmente, un interruptor de reconexión automático, en cada circuito de salida del alimentador. Cada uno de estos circuitos alimenta energía a su vez a varios ramales secundarios. Cada ramal o grupo de ramales auxiliares puede ser monofásico o trifásico y puede tener dos o tres fusibles de protección respectivamente. Esta disposición constituye un ejemplo de la forma en que pueden utilizarse en serie, los fusibles y los disyuntores.

La razón por la cual se utiliza esta disposición con fusibles y disyuntores es la siguiente: cuando existe una falla permanente, el fusible aislará la falla convertida en una parte de la red; mientras que, cuando exista una falla transitoria, el disyuntor se abrirá por el tiempo suficiente para que la falla desaparezca.

Una falla permanente es aquélla en la que se produce un daño y está generalmente asociada a una condición de corto circuito.

Una falla transitoria es aquel tipo de falla que es capaz de desaparecer por sí sola cuando el flujo de la corriente producida por la falla, es cortada por un tiempo breve. Estas fallas son generalmente causadas por descargas locales que se producen a través de materiales aislantes, debido a voltajes inducidos por rayos en las líneas. Es deseable tratar una falla transitoria mediante el corte y la reconexión automática de un disyuntor.

No obstante, si ocurre una falla permanente en uno de los conductores de alimentación, no es conveniente que el interruptor principal esté permanentemente abierto y, por esta razón, es preferible la protección mediante fusibles para líneas secundarias. Si actúa un fusible, se desconecta solo una pequeña zona de la red. Sin embargo, no es deseable que se active un fusible si existe una falla transitoria, la cual puede ser tratada por el interruptor principal. Por esta razón, la actividad de los fusibles e interruptores debe estar correctamente compensada.

Existen además sobre la red de media tensión corrientes generadas por la puesta en servicio de transformadores en vacío que podrían interpretarse como corrientes de falla. La corriente de inserción de un transformador, también conocida como corriente de "in rush", posee la particularidad de ser aproximadamente seis veces más grande que la corriente nominal del transformador, tiene una duración muy corta y es fuertemente unidireccional.

Ahora bien, existen casos en los cuales según la configuración del ramal y la cantidad de transformadores en servicio, la forma de onda de la corriente de inserción de transformadores deja de ser unidireccional y puede llegar a ser casi simétrica, pero con alto contenido armónico.

Inicialmente, no es posible saber si la falla es permanente o transitoria, o si se trata de una corriente de inserción de transformadores "in rush".

Entonces, es deseable una secuencia de operaciones apropiada en donde el interruptor principal, en todas las instancias, se cortará y reconectará nuevamente después de unos pocos segundos. Si la falla desaparece, entonces es una falla transitoria que ha desaparecido. Si la misma aún permaneciera, el disyuntor permanece cerrado a fin de permitir el accionar de un fusible. A fin de que estas alternativas estén disponibles en el equipo protector, ningún fusible debe activarse antes que el interruptor se desconecte.

Las desventajas que tiene el sistema arriba descrito son que: no siempre puede hacerse uso adecuado de la coordinación entre fusibles e interruptores, ya que los fusibles modifican sus características con el tiempo y al requerir reemplazados habitualmente se modifican sus capacidades de interrupción y pierden toda coordinación. Además, los fusibles pueden ser muy ruidosos al activarse y pueden provocar fuego en la zona de instalación por la expulsión de partículas calientes durante la interrupción.

Son conocidos en el arte a su vez dispositivos para aislar una línea auxiliar de la línea principal en un sistema distribuidor de energía eléctrica, tal como el descrito en la patente argentina n° 245.312, la cual se incorpora aquí en su totalidad a modo de referencia.

El seccionador ilustrado en dicha patente está montado entre los extremos de un elemento aislador de soporte, con puntos de conexión en cada uno de dichos extremos, y comprende dos botellas de extremo ubicadas cada una en el extremo de un tubo conductor sobre el cual se encuentra al menos un transformador detector de corriente conectado a un circuito electrónico cuya salida está conectada a un activador químico, fija a una de dichas botellas de extremo, y que tiene un elemento disparador apoyado en una leva giratoria que está en contacto con uno de los puntos de desconexión, manteniendo a la botella de extremo trabada contra un elemento conector.

Como mejora en el mencionado mecanismo de apertura, en la solicitud de patente argentina Acta n° P99 01 05278, publicada como AR017247 A1 el 5 de septiembre de 2001, en el Boletín de Marcas y Patentes n° 1936/400, se propuso el reemplazo del actuador químico por una bobina con un perno bobina y un resorte perno sobre el cual se descarga un capacitor que, en el caso de la patente mencionada, se descargaba sobre el actuador químico.

Esto trajo aparejadas varias ventajas entre las que destacamos que, con la introducción de la mejora de dicha solicitud de patente, ya no hay necesidad de recambiar el actuador. Cuando el sistema se disparaba con los dispositivos de la técnica anterior tal como el de la patente argentina n° 245.312 mencionada, era necesario que la cuadrilla de reparación llevara consigo actuadores químicos para reconectar el sistema. Ello implicaba una operación engorrosa y un costo operativo importante. A cambio de ello, con el mecanismo de apertura propuesto en dicha solicitud argentina Acta n° P99 01 05278, sólo se debe reponer manualmente el conjunto de enclavamiento a su posición cerrado con sólo llevar manualmente el perno de enclavamiento a su posición inicial.

Sin embargo, en dicha patente aún falta poder determinar en forma segura si cuando la corriente que genera el desperfecto se debe a una corriente de falla: transitoria, ésta es debida a una corriente de inserción de transformadores o corriente de "in rush", lo cual origina una de las mejoras que es objeto de la presente solicitud, tal como será luego descrito en forma detallada.

Además, se desea que la apertura de un seccionador en una línea bifásica o trifásica sea simultánea con el otro u otros seccionadores para solucionar, por ejemplo, los problemas que tienen los dispositivos mecánicos de la técnica anterior. Esta apertura simultánea es necesaria para solucionar el problema creado por las aperturas de una fase en las redes para aquellos casos en que pueda producirse el fenómeno de ferroresonancia, como es en el caso de los circuitos aéreos, generalmente rurales, de media tensión en los que se puede producir resonancia en serie entre la reactancia saturable del transformador de media tensión a media tensión (MT/MT) o de media tensión a baja tensión (MT/BT) y la capacidad a tierra de la línea de media tensión.

Esto último puede llegar a hacer que en el transformador se produzca una explosión inutilizándolo totalmente.

Es entonces otro objetivo de la presente invención el de proveer un seccionador de líneas de energía eléctrica de accionamiento bifásico o trifásico para ser instalado en un ramal de la red de distribución de energía en cuya línea principal o de alimentación hay un dispositivo reconectador automático de apertura bifásica o trifásica. Dicho accionamiento debe ser eficaz y repetitivo cada vez que sea solicitado por el sistema.

Tanto el objetivo principal como las ventajas accesorias de la presente invención podrán apreciarse en la siguiente descripción de un modo preferido y modos accesorios de realización de la misma.

Sumario de la invención

Es un primer objeto de la presente invención un método para seccionar una línea eléctrica de distribución de media tensión que presenta una perturbación, dicho método comprende las etapas de: a) evaluar una corriente en una línea de media tensión con una bobina detectora; b) convertir la intensidad generada por esa corriente en la bobina detectora a una diferencia de potencial, transfiriendo la información del perfil de la onda a un microprocontrolador; c) analizar el perfil de la onda generada por al corriente mediante un algoritmo para el análisis de armónicas por Series de Fourier; y d) determinar el comportamiento del seccionador según el resultado obtenido en c).

La etapa d) puede comprender: (i) no efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión si el valor de corriente no sobrepasa un valor prefijado para el cual esa corriente se detecta como una corriente de falla; o (ii) no efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión si el perfil de onda corresponde a una corriente de inserción de un transformador o corriente de "in rush", o (iii) efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión si el perfil de onda corresponde a un cortocircuito que supera el valor de corriente prefijado para el cual esa corriente se detecta como una corriente de falla. En el caso de (iii), el método también comprende la etapa e) de: (i) no efectuar el disparo del mecanismo de desconexión si se trata de una falla transitoria; o (ii) efectuar el disparo del mecanismo de desconexión y seccionar la línea en el caso de una falla permanente, si se alcanza un número de conteos prefijado.

En otra forma de realización de la presente invención, dicho método puede comprender, adicionalmente, la etapa de: f) simultáneamente a la etapa e) enviar una señal de RF a otro u otros seccionadores conectados en un punto de la línea de distribución para que efectúen la desconexión simultánea de todas las fases.

Es otro objeto de la presente invención, el de proveer un seccionador de líneas de distribución de energía eléctrica de media tensión del tipo apto para ser instalado en ramales auxiliares de la red de distribución donde la línea principal está protegida por un disyuntor de reposición automática, que comprende un circuito electrónico con un microcontador capaz de identificar una corriente de falla permanente de una transitoria, inmunizando el seccionador contra las corrientes de inserción de un transformador o corrientes de "in rush".

En otra forma de realización, el seccionador comprende un transmisor de radio frecuencia que permite transmitir la orden de desconexión a los otros seccionadores conectados en el mismo punto para lograr la desconexión simultánea de todas las fases.

Es aún otro objeto de la presente invención el de proveer un circuito electrónico que comprende un microcontrolador capaz de identificar una corriente de falla permanente de una transitoria, inmunizando el seccionador contra las corrientes de inserción de transformadores o corrientes "in rush".

En otra forma de realización, el circuito comprende un transmisor de radio frecuencia que permite transmitir la orden de desconexión a otros circuitos de los seccionadores conectados en el mismo punto de la línea para lograr la desconexión simultánea de todas las fases.

Breve descripción de las figuras

Se incluyen las figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 las cuales permiten ver la composición del seccionador y del mecanismo de apertura.

La Figura 1 es una vista general y en elevación lateral del seccionador compuesto por el soporte fusible y el módulo seccionador.

La Figura 2 es una vista lateral que ilustra un detalle de la composición del módulo seccionador.

La Figura 3 es una vista lateral que ilustra un detalle del mecanismo de apertura del módulo seccionador.

La Figura 4 es un esquema de una forma preferida del circuito electrónico objeto de la presente invención.

La Figura 5 es una vista general y en elevación lateral de otra forma de realización del seccionador compuesto por el soporte fusible y el módulo seccionador con cámara apagachispas incorporada.

La Figura 6 es un esquema de otra forma preferida del circuito electrónico objeto de la presente invención que comprende un circuito de un módulo de comunicación RF y su antena, que envía una señal inalámbrica al otro u otros seccionadores para que corten la línea en forma simultánea.

La Figura 7 es una vista lateral que ilustra un detalle de la composición de otra forma de realización del módulo seccionador comprendiendo un circuito de un módulo de comunicación RF y su antena, que envía una señal inalámbrica al otro u otros seccionadores para que corten la línea en forma simultánea.

Descripción detallada de la invención

En la presente descripción, mediante "conteo" o "conteos" se hace referencia a cada evento o eventos que tienen lugar durante la detección de una corriente de falla y apertura de la línea. Este suceso es llevado a cabo por un disyuntor de reposición automática, o un dispositivo reconectador o un interruptor con la lógica adecuada, el cual protege la línea principal y un seccionador instalado aguas abajo en un ramal auxiliar de la red de distribución. Tanto el disyuntor como el seccionador poseen la capacidad de efectuar conteos, siendo el ajuste de la cantidad de conteos del disyuntor mayor al del seccionador. Al detectarse un intensidad por encima del valor de calibración, el disyuntor o dispositivo equivalente desconecta la línea principal, dejándola sin circulación de corriente, produciendo el primer "conteo", mientras que el seccionador también realiza este primer "conteo". A continuación se suceden tantos "conteos" posteriores según sea la calibración de los dispositivos y la duración de la falla, hasta que el seccionador responde aislando el ramal que tiene la falla si ésta es permanente.

Los métodos para seccionar una línea de distribución de energía de la técnica anterior adolecen del problema de que no son capaces de distinguir con certeza y repetitivamente cuándo se está en una situación de falla transitoria y, en el caso de esta última, poder determinar cuándo se trata de una corriente de inserción de un transformador o corriente de "in rush".

El objeto de la presente invención es el de proveer un método para seccionar con un seccionador una línea de distribución de energía eléctrica de media tensión que presenta una perturbación, dicho método comprende las etapas de:

a): evaluar la corriente en una línea de media tensión por medio de una bobina detectora;

b): convertir la intensidad generada por esa corriente en la bobina detectora a una diferencia de potencial, transfiriendo la información del perfil de la onda a un microprocesador;

c): analizar el perfil de la onda generada por la corriente mediante un algoritmo para el análisis de armónicas por unas Series de Fourier; y

d): determinar el comportamiento del seccionador según el resultado obtenido en c).

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Según el resultado del análisis del perfil de onda generada por la corriente en . la etapa c), entonces:

la etapa d) comprende: (i) no efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión si el valor de corriente no sobrepasa un valor prefijado para el cual esa corriente se detecta como una corriente de falla;

la etapa d) comprende: (ii) no efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión si el perfil de onda corresponde a una corriente de inserción de un transformador o corriente de "in rush"; o

la etapa d) comprende: (iii) efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión si el perfil de onda corresponde a un cortocircuito que supera el valor de corriente prefijado para el cual esa corriente se detecta como una corriente de falla.

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El método descrípto comprende, además, la etapa e) que comprende: (i) no efectuar el disparo del mecanismo de desconexión si se trata de una falla transitoria; o bien, (ii) efectuar el disparo del mecanismo de desconexión y seccionar la línea si se alcanza un número de conteos prefijado, tratándose de una falla permanente.

Este método se lleva a cabo por medio de un seccionador a través de su circuito electrónico interno, el cual comanda el disparo de un mecanismo de desconexión acoplado. El tiempo de apertura del seccionador es menor a los 500 ms (milisegundos).

Es, entonces, otro objeto de la presente invención, un seccionador que está diseñado para que funcione, principalmente, en un sistema distribuidor de energía eléctrica de media tensión donde la línea principal está provista de un disyuntor de reconexión automático de múltiples descargas breves.

En un todo de acuerdo con lo ilustrado vemos que un seccionador según una forma de realización preferida de la invención, señalado con la referencia general (1) en la Figura 1, comprende un soporte de fusible de expulsión (2) en el cual está colocado un módulo seccionador (3). El seccionador (3) es del tipo adecuado para ser usado en la aislación de una línea principal de las líneas auxiliares con fallas, en un sistema distribuidor de energía eléctrica aéreo.

En la Figura 2 se puede observar la disposición relativa de los componentes básicos de una forma preferida de realización de la presente invención, a saber, el mecanismo de apertura (4) del seccionador, el circuito electrónico (5), la bobina toroidal de la fuente (6) y la bobina toroidal de detección (7).

Según puede verse en la Figura 3, el mecanismo de apertura (4) de una forma preferida de realización del seccionador de la presente invención incluye una bobina (8) que incluye un perno bobina (9) y un resorte perno (10) sobre el cual se descarga el capacitor (26). Dicha descarga produce la atracción del perno bobina (9) que la acción del resorte (10) mantenía hacia fuera.

El mecanismo incluye dos levas (11, 12) que pivotan en un rodillo (13) y se mantienen separadas o abiertas, tal cual están ilustradas en dicha Figura 3, merced a la interposición entre las mismas del extremo (9') del perno (9).

De esta forma cuando dicho perno es atraído por la acción de la descarga del capacitor (26) sobre la bobina (8), las levas (11, 12) tienden a juntarse por la acción del resorte de recierre (14) sobre las mismas pivotando sobre el aludido rodillo (13).

Como cada una de dichas levas (11, 12) presentan respectivas cuñas (15, 16) que están alojadas en forma trabante en una oquedad trabante (17) del cursor de bloqueo (18), al pivotar las mismas hace que dichas cuñas (15, 16) pierdan el contacto de entrabamiento que tenían con las paredes interiores de la aludida oquedad (17) por lo que así se libera o destraba dicho cursor de bloqueo (18).

Una vez destrabado, el perno (9') desciende y ello es debido a la tracción que genera el perno de enclavamiento (19) sobre dicho cursor de bloqueo (18) al cual está vinculado, ya que dicho perno de enclavamiento (19) está a su vez solicitado por el resorte tensor (21).

De esta manera, en el caso de ocurrir una falla permanente, merced al mecanismo de apertura (4) descrito se produce la apertura del seccionador.

El medio que determina si la falla es permanente, transitoria o una corriente de inserción de un transformador, también conocida como corriente "in rush", es el circuito electrónico (5), que es donde residen las novedades del seccionador objeto de la presente solicitud.

El circuito electrónico (5), tal cual está esquematizado en la Figura 4, está compuesto por una bobina toroidal (6) que es la responsable de entregar la energía para la carga de un capacitor (26) que actúa de fuente y que provee energía para el funcionamiento del microcontrolador (27), los operacionales (A1 28, A2 28' y A3 29) y la bobina (8) del mecanismo de apertura (4).

La corriente de falla de la red es detectada por medio de una bobina toroidal de detección (7) que genera una tensión proporcional a la corriente de la red, reproduciendo fielmente la forma de onda de la misma.

La señal de entrada es recibida por el atenuador (30) que, junto con el amplificador A1 (28), son los encargados de ajustar los niveles de las corrientes de calibración. Paralelamente, la señal de entrada también es recibida por el amplificador A2 (28') que amplifica el nivel de tensión para detectar la tensión de cero.

Con la información entregada por los amplificadores operacionales A1 (28) y A2 (28'), el microprocesador (27) realiza la operación lógica de funcionamiento efectuando la detección por medio de un análisis espectral de la forma de onda de la corriente de la línea mediante un algoritmo para el análisis de armónicas por Series de Fourier, permitiendo discriminar por un lado si se trata de una corriente de falla permanente o una corriente de falla transitoria, o bien de una corriente de "in rush".

Si la corriente de falla es permanente, el microcontrolador (27) efectúa la secuencia completa respetando la cantidad de conteos para el cual fue preparado, enviando la señal amplificada por medio del amplificador A3 (29) a la bobina (8) del mecanismo de apertura (4) y efectuando la apertura del seccionador.

En cambio, si la corriente de falla de la línea es transitoria, el microcontrolador realizará la cantidad de conteos necesarios hasta que la misma desaparezca, reseteándose y olvidándose del conteo luego de 30 segundos.

Ahora bien, si la sobrecorriente existente en la línea es generada por la inserción de uno o varios transformadores, el microcontrolador la discriminará, no realizará los conteos y como consecuencia lo hará inmune a las corrientes de "in rush".

En general, la forma de onda de una corriente de "in rush"es fuertemente unidireccional, pero cuando existen en un ramal de red varios transformadores puestos en juego puede darse el caso de corrientes de inserción no unidireccionales, sino con formas de onda casi simétricas, las cuales por medio del análisis espectral que realiza el microcontrolador no serán detectadas como una corriente de falla y, por lo tanto, el seccionador no abrirá.

El microcontrolador está preparado para efectuar el análisis espectral de la corriente de falla tanto si la frecuencia de la red es de 50 ó 60 Hz, se efectúa el cambio de frecuencia por medio de una conexión en el circuito electrónico.

Otra novedad motivo de la presente solicitud de patente es la versatilidad que posee el seccionador electrónico en cuanto a la modificación de los seteos del mismo, en cuanto a la corriente de calibración y la cantidad de conteos que debe realizar antes de efectuar la apertura.

Hasta ahora estos cambios sólo eran realizados por el fabricante, pero en el seccionador de la presente invención los pueden realizar directamente los usuarios cambiando la posición de las llaves del atenuador (30) para la corriente de calibración y de las llaves (31) para definir el número de conteos. Para el caso del ejemplo, se obtienen 16 combinaciones diferentes para la corriente de calibración y 4 etapas diferentes para el número de conteos, los cuales pueden aumentarse agregando más llaves.

Efectivamente, el seccionador de esta invención no viene provisto de un atenuador (30) compuesto por una serie de resistencias que se intercalan en el circuito por medio de 4 llaves, de acuerdo a la combinación de estas llaves se pueden obtener los mencionados 16 etapas diferentes de corriente de atenuación. La versatilidad de este seccionador puede lograrse mediante la incorporación de una llave hasta un número de llaves que sea adecuado para lograr un producto totalmente versátil según lo requiera el mercado.

En los seccionadores de la técnica anterior, el ajuste de la corriente de atenuación se efectúa por medio de una resistencia variable o "preset", lo que hacía necesario efectuar la calibración del seccionador en un laboratorio y contar con el equipamiento necesario para tal fin, tal como una fuente de corriente e instrumental de medición, entre otros equipos. Este equipamiento no está disponible normalmente en todos los lugares de empleo de los seccionadores, por lo que la practicidad que presenta esta invención para los usuarios es que con un mismo seccionador logran obtener todo el rango de variación de la corriente de calibración y los números de conteos sin la necesidad de ningún instrumental y con una fácil y accesible selección de las llaves correspondientes. Esto permite la reducción del stock de seccionadores en sus almacenes ya que un único modelo permite adecuarse a todas las circunstancias.

Por otra parte, como se dijera anteriormente, la adaptación del seccionador a la frecuencia de la red, que es fija para cada país, se puede efectuar desde fábrica, o bien mediante una llave o un punto de soldadura lo que agrega un factor de versatilidad aún mayor.

Este circuito electrónico (5) se encuentra alojado dentro del tubo (32), el cual define el camino de la corriente a través del soporte de fusible (2), pero sólo mientras el módulo accionador se encuentra en la posición de conducción tal como se muestra en la Figura 1.

Finalmente, cabe destacar que una vez producida la apertura del seccionador se debe reparar el origen que provocó dicha apertura. Una vez hecho esto se debe reposicionar el mismo por medio de la apertura de las levas venciendo la acción del resorte de recierre. Al cerrar dichas levas (11, 12) se cierran también las respectivas cuñas (15, 16) para que las mismas puedan ser introducidas nuevamente en la oquedad trabante (17) del cursor de bloqueo (18). Así, las mismas son pivotadas en sentido de cierre lo que permite que dichas cuñas (15, 16) retomen el contado de entrabamiento que tenían con las paredes interiores de la aludida oquedad (17), por lo que así se retraba dicho cursor de bloqueo (18).

En este punto conviene aclarar que, de ser necesario efectuar una maniobra en la red de energía para la cual deba realizarse la apertura del seleccionador bajo carga, existen dos alternativas de trabajo según sea el tipo de seleccionador.

Existe un primer tipo de seleccionador electrónico que es el más común tal como se muestra en al figura 1, y si se quisiera efectuar la apertura del mismo bajo carga debería utilizarse para tal fin una pértiga especial denominada "load buster", dicha pértiga posee una cámara que extingue el arco eléctrico que se genera en el momento de la apertura.

Existe un segundo tipo de seleccionador electrónico como el que se muestra en la figura 5, el cual posee sobre el contacto superior de la base seleccionadora una cámara extintora del arco (33) o cámara apagachispas. Este tipo de seccionador admite la apertura del mismo, en el momento que por él circula la corriente nominal de la red, con una pértiga estándar. El arco eléctrico generado en el momento de la apertura es extinguido por la cámara apagachispas incorporada en esta solicitud.

El resto de las piezas que conforman el seccionador tienen las mismas características físicas y funcionales que las de los seccionadores de la técnica anterior, por lo que no van a ser descritos en forma detallada en esta solicitud.

En una forma preferida del método de la presente invención, la apertura del seccionador monofásico puede acoplarse en forma simultánea con otros seccionadores montados en el mismo punto de líneas bifásicas o trifásicas.

El seccionador de la presente invención tiene la capacidad de que se le puede adosar un módulo de comunicación transmisor-receptor de radio frecuencia de manera de formar pares de ternas de seccionadores idénticos con la virtud de que su apertura sea bipolar o tripolar y, por lo tanto, constituye una alternativa ventajosa para aquellos ramales de la red de alimentación en lo que las aperturas de sólo una de las fases sea perjudicial para los equipos que están conectados al mismo.

Esto puede lograrse mediante seccionadores presentes en cada una de las fases que comprenden un circuito transmisor-receptor de una señal conectado al circuito de disparo del seccionador en forma tal de emitir una señal codificada cuando éste último se activa, señal que es captada por los circuitos correspondientes a las otras fases en forma capaz de disparar el seccionador de dichas otras fases si la corriente en las mismas es nula. En dicho modo preferido de realización de la invención, la señal de cada dupla o terna de seccionadores ubicada en el mismo punto del ramal tiene una misma frecuencia i codificación propia. En un modo de realización de la invención, dicha señal es una señal de frecuencia modulada fija y codificada con un alcance limitado.

De esta forma, el método para seccionar con un seccionador una Línea eléctrica de media tensión que presenta una perturbación anteriormente descrito, comprende las etapas siguientes:

a): evaluar una corriente en una línea de media tensión por medio de una bobina detectora

b): convertir la intensidad generada por esa corriente en la bobina detectora a una diferencia de potencial, transfiriendo la información del perfil de la onda a un microprocesador.

c): analizar el perfil de la onda generada por la corriente mediante un algoritmo para el análisis de armónicas por Series de Fourier, y, según el resultado:

d): (i) si el valor de corriente no sobrepasa un valor prefijado para el cual esa corriente se detecta como una corriente de falla, no efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión; o

d): (ii) si el perfil de onda corresponde a una corriente de "in rush", no efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión; o

d): (iii) si el perfil de onda corresponde a un cortocircuito que supera el valor de corriente prefijado para el cual esa corriente se detecta como una corriente de falla, efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión; y, si se cumple con d) (iii), el método comprende además la etapa de:

e): (i) si no se alcanza un número de conteos prefijado, no efectuar el disparo del mecanismo de desconexión (falla transitoria); o

e): (ii) si se alcanza un número de conteos prefijado, efectuar el disparo de mecanismo de desconexión y seccionar la línea (falla permanente); y si en la línea bifásica o trifásica hay instalados seccionadores que operan en conjunto mediante un módulo de comunicación transmisor-receptor de radio frecuencia, el método comprende la etapa adicional de:

f): simultáneamente a la etapa e') anterior, enviar una señal de RF a un otro u otros seccionadores paralelamente conectados en forma conjunta en un mismo punto del ramal de distribución para que efectúen el disparo del respectivo mecanismo de desconexión, y seccionar las líneas correspondientes en forma simultánea.

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Por otra parte, el seccionador de la presente invención útil para llevar a la practica el método anteriormente descrito, comprende un circuito con un módulo de comunicación transmisor-receptor de radio frecuencia adosado.

De esta manera cuando el seccionador detecta una corriente de falla permanente, el microcontrolador (27) efectúa la secuencia completa respetando al cantidad de conteos para el cual fue preparado, envía la señal amplificada por medio del amplificador A3 (29) a la bobina (8) del mecanismo de apertura (4) efectuando la apertura del seccionador una señal codificada, u orden de apertura, por medio del módulo transmisor-receptor de radio frecuencia (33) y su antena al otro u otros seccionadores de manera que la misma sea bipolar o tripolar, respectivamente.

Entonces, si sobre una de las fases existe realmente una corriente de falla permanente el seccionador de esa fase realizará la secuencia de operación prefijada por el número de conteos y enviará, por un lado, una señal al mecanismo de disparo propio y, por otro lado, también enviará una señal codificada a través de una antena (34) a los seccionadores por medio de un circuito transmisor-receptor (33) de la otra u otras fases para que efectúen la apertura simultánea.

Esa señal codificada emitida por el seccionador actuante es captada a su vez por la antena de cada uno de los circuitos receptores correspondientes a los seccionadores de las otras fases de la línea trifásica, el cual emite una señal que hace actuar el dispositivo electromecánico y efectúa la apertura del seccionador, en forma tal que se interrumpe la alimentación de dicha línea o dichas otras líneas según sea la instalación bifásica o trifásica, quedando así el ramal desconectado de la línea troncal.

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Debido a que los seccionadores deben operar sin carga, el reconectador de cabecera debe estar programado para efectuar una apertura bifásica o trifásica en la operación correspondiente al número de conteo de disparo del seccionador automático electrónico.

Como la vinculación entre los seccionadores del conjunto de desconexión del ramal se efectúa mediante una señal de radio codificada, con una codificación específica para cada conjunto, lo que hace que sea imposible una interacción o interferencia entre los distintos juegos de seccionadores existentes en la línea.

Aplicación industrial de la invención

La presente invención es de aplicación en cualquier industria relacionada con la generación de electricidad, especialmente las industrias dedicadas a la provisión y distribución de electricidad, así como también la industria metalúrgica afectada a la fabricación del circuito, las que se verán ampliamente beneficiadas al contar con un seccionador y un circuito que brindan una mejor protección en los ramales secundarios de las redes de media tensión.

El beneficio directo del empleo del método aplicando el seccionador propuesto es eliminar los cortes innecesarios por errores en la detección de las corrientes de falla discriminando, entre permanentes transitorias y aquellas corrientes de inserción de transformadores o corrientes de "in rush" en los ramales secundarios de las redes de distribución eléctrica, ahora logrado mediante el circuito electrónico descrito y comprendido en dicho seccionador

Consideraciones finales

Diversas modificaciones y variaciones del método, seccionador y circuito electrónico descritos según la presente invención serán evidentes para los expertos en la técnica sin que por ello se alejen del alcance y espíritu de la invención, aunque la invención se ha descrito en relación con realizaciones preferidas, deberá comprenderse que la misma tal como se encuentra reivindicada no debería limitarse indebidamente a dichas realizaciones específicas. De hecho, se pretende que las diversas modificaciones del modo descrito para llevar a cabo la invención que son obvias para los expertos en el campo del arte correspondiente o de los campos relacionados, sean incluidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Las reivindicaciones forman parte de la descripción del invento objeto de esta solicitud de patente.

Claims

1. Método para seccionar con un seccionador una línea de distribución de energía de media tensión que presenta una perturbación, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

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2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa d) comprende no efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión si el valor de corriente no sobrepasa un valor prefijado para el cual esa corriente se detecta como una corriente de falla.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa d) comprende no efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión si el perfil de onda corresponde a una corriente de inserción de un transformador o corriente de "in rush".

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa d) comprende efectuar un conteo para disparar el mecanismo de desconexión si el perfil de onda corresponde a un cortocircuito que supera el valor de corriente prefijado para el cual esa corriente se detecta como una corriente de falla.

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende, además, la etapa e) no efectuar el disparo del mecanismo de desconexión (falla transitoria).

6. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende, además, la etapa e) efectuar el disparo del mecanismo de desconexión y seccionar la línea (falla permanente) si se alcanza un número de conteos prefijado.

7. Método según la reivindicación 6, caracterizado porque comprende, además, simultáneamente la etapa e) anterior, la etapa f) enviar una señal de RF a otro u otros seccionadores paralelamente conectados en forma conjunta en un mismo punto del ramal de distribución para que efectúen el disparo del respectivo mecanismo de desconexión, y seccionar las líneas correspondientes en forma simultánea.

8. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque la señal de RF es una señal de frecuencia modulada fija y codificada con un alcance limitado.

9. Método según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la línea es bifásica.

10. Método según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la línea es trifásica.

11. Seccionador de líneas de distribución de energía eléctrica de media tensión de aplicación en el método según las reivindicaciones 1 a 10, siendo dicho seccionador de tipo apto para ser instalado en ramales auxiliares de la red de distribución en la cual la línea principal se encuentra protegida por un disyuntor de reposición automática, que comprende un mecanismo de apertura que comprende una bobina que incluye un perno bobina y un resorte perno sobre el cual se descarga el capacitor del circuito seccionador, dicho perno bobina está solicitado por un resorte que lo mantiene hacia fuera, en tanto que el extremo de dicho perno bobina solicita en sentido de apertura de levas que pivotan en un rodillo común en tanto que dicho perno bobina está traccionado por medio de enclavamiento solicitado a su vez por un medio tensor el cual a su vez está solicitado por un resorte tensor, dicho seccionador caracterizado porque comprende un circuito electrónico que comprende dos bobinas toroidales, en donde una primera bobina toroidal carga un capacitor para fuente de energía de un circuito electrónico asociado con la segunda bobina toroidal de detección y de la bobina del dispositivo de apertura; y dicha segunda bobina toroidal está asociada a un circuito que comprende un atenuador, dos operacionales y un microcontrolador, en donde dicho microcontrolador está asociado a otro operacional vinculado a la bobina del mecanismo de apertura.

12. Seccionador según la reivindicación 11, caracterizado porque la bobina toroidal de detección del circuito electrónico genera una tensión proporcional a la corriente de red, reproduciendo fielmente la forma de onda de la misma.

13. Seccionador según la reivindicación 11, caracterizado porque el atenuador junto con un primer operacional ajusta los niveles de las corrientes de calibración.

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14. Seccionador según la reivindicación 11, caracterizado porque el segundo operacional amplifica el nivel de tensión para detectar la tensión de cero.

15. Seccionador según la reivindicación 11, caracterizado porque el microcontrolador del circuito electrónico identifica una corriente de falla permanente de una transitoria, inmunizando el seccionador contra las corrientes de inserción de transformadores o corrientes de "in rush".

16. Seccionador según la reivindicación 15, caracterizado porque la identificación de las corrientes se realiza por medio de un análisis espectral de la forma de onda de las corrientes de la línea, inmunizando el seccionador contra las corrientes de inserción de transformadores o corrientes de "in rush".

17. Seccionador según la reivindicación 16, caracterizado porque el análisis espectral de la forma de onda de la corriente de la línea se realiza mediante un algoritmo para el análisis de armónicas por Series de Fourier.

18. Seccionador según la reivindicación 15, caracterizado porque si la corriente de falla es permanente el microcontrolador enviará la orden de accionamiento del mecanismo de apertura.

19. Seccionador según la reivindicación 11, caracterizado porque adicionalmente el circuito detector comprende llaves que permiten modificar el seteo tanto de al corriente de calibración como el de la cantidad de conteos que debe realizar el seccionador antes de efectuar la apertura.

20. Seccionador según la reivindicación 11, caracterizado porque el tiempo de apertura del seccionador es menor a los 500 ms (milisegundos).

21. Seccionador según cualquiera de las reivindicaciones 11-20, caracterizado porque comprende un módulo de comunicación transmisor-receptor de radio frecuencia.

22. Seccionador según cualquiera de las reivindicaciones 11-20, caracterizado porque comprende un módulo de comunicación transmisor-receptor de radio frecuencia.

23. Seccionador según la reivindicación 22, caracterizado porque el módulo de comunicación transmisor-receptor de radio frecuencia permite interconectar pares o ternas de seccionadores idénticos para la apertura bipolar o tripolar, respectivamente.

24. Seccionador según cualquiera de las reivindicaciones 22 ó 23, caracterizado porque el módulo de comunicación transmisor-receptor de radio frecuencia está calibrado para una señal de RF de frecuencia modulada fija y codificada con un alcance limitado.

25. Circuito electrónico de detección de una corriente de falla comprendido en el seccionador según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 24, caracterizado porque comprende dos bobinas toroidales, en donde una primera bobina toroidal carga un capacitor para fuente de energía de un circuito electrónico asociado con al segunda bobina toroidal de detección y de la bobina del dispositivo de apertura; y dicha segunda bobina toroidal está asociada a un circuito que comprende un atenuador, dos operacionales y un microcontrolador, en donde dicho microcontrolador está asociado a otro operacional vinculado a la bobina del mecanismo de apertura.

26. Circuito electrónico según la reivindicación 25, caracterizado porque la bobina toroidal de detección del circuito electrónico genera una tensión proporcional a la corriente de la red, reproduciendo fielmente una forma de onda de la misma.

27. Circuito electrónico según la reivindicación 25, caracterizado porque el atenuador junto con un primer operacional ajusta los niveles de las corrientes de calibración.

28. Circuito electrónico según la reivindicación 25, caracterizado porque el segundo operacional amplifica el nivel de tensión para detectar la tensión de cero.

29. Circuito electrónico según la reivindicación 25, caracterizado porque el microcontrolador del circuito electrónico identifica una corriente de falla permanente de una transitoria, inmunizando el seccionador contra las corrientes de inserción de transformadores o corrientes de "in rush".

30. Circuito electrónico según la reivindicación 29, caracterizado porque la identificación de las corrientes se realiza por medio de un análisis espectral de la forma de onda de la línea, inmunizando el seccionador contra las corrientes de inserción de transformadores o corrientes de "in rush".

31. Circuito electrónico según la reivindicación 30, caracterizado porque el análisis espectral de la forma de onda de la corriente de línea se realiza mediante un algoritmo para el análisis de armónicas por series de Fourier.

32. Circuito electrónico según la reivindicación 29, caracterizado porque si la corriente de falla es permanente el microcontrolador enviará la orden de accionamiento del mecanismo de apertura.

33. Circuito electrónico según la reivindicación 25, caracterizado porque el circuito detector comprende llaves que permiten modificar el seteo tanto de la corriente de calibración como de conteos que debe efectuar el seccionador antes de efectuar la apertura.

34. Circuito electrónico según la reivindicación 25, caracterizado porque el tiempo de apertura del seccionador es menor a los 500 ms (milisegundos).

35. Circuito electrónico según cualquiera de las reivindicaciones 25 a 34, caracterizado porque dicho circuito electrónico además comprende un circuito transmisor-receptor de una señal de RF.

36. Circuito electrónico según la reivindicación 35, caracterizado porque el circuito transmisor-receptor de una seña de RF está conectado al circuito de disparo del seccionador en forma tal de emitir una señal codificada cuando éste último se activa

37. Circuito según la reivindicación 36, caracterizado porque la señal codificada emitida es captada por los circuitos transmisores-receptores correspondientes circuitos electrónicos de seccionadores de otras fases de forma tal de disparar el mecanismo de apertura o de los seccionadores de dichas otras fases si la corriente en las mismas es nula.

38. Circuito electrónico según cualquiera de las reivindicaciones 35 a 37, caracterizado porque el circuito transmisor-receptor de radio frecuencia está calibrado para una señal de RF de frecuencia modulada fija y codificada con un alcance limitado.