BRPI1012627B1

BRPI1012627B1 - dispositivo para testes de alta tensão de equipamentos de tecnologia de alta tensão

Info

Publication number: BRPI1012627B1
Application number: BRPI1012627-9A
Authority: BR
Inventors: Rene Annowsky; Andreas Thiede
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh; Pcs Power Control Solutions Verwaltungs Ag
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2020-12-01
Also published as: WO2010139382A1; RU2011154546A; CN102334039B; DE102009023713A1; BRPI1012627A2; HK1168654A1; EP2438450B1; RU2522117C2; DE202009017938U1; US8587324B2; CN102334039A; EP2438450A1; DE102009023713B4; KR101720113B1; JP5851394B2; JP2012529017A; US20120139556A1; KR20120021298A

Abstract

DISPOSITIVO PARA TESTES DE ALTA TENSÃO DE EQUIPAMENTOS DE TECNOLOGIA DE ALTA TENSÃO. A presente invenção refere-se a um dispositivo para teste de equipamento de alta tensão, particularmente transformadores de potência (15) ou indutores. De acordo com a invenção, a separação de potencial necessária (11/1.11/2) para suprimir as interferências assimétricas é deslocada para o lado de entrada (2) do inversor de frequência estática (18,19,20) que é, para o lado da rede elétrica (4).

Description

A presente invenção refere-se a um dispositivo para o teste de equipamentos de tecnologia de alta tensão, particularmente transformadores de energia ou indutores.

Neste contexto, tem-se revelado vantajosa a utilização, em dispositivos para testes de equipamentos em tecnologia de alta tensão, conversores de freqüência estáticos em vez de conversores rotativos, já que os primeiros têm claras vantagens em relação aos conversores rotativos com relação à dinâmica, desgaste, peso e facilidade de manutenção. Nesse caso, os conversores de freqüência têm que produzir uma tensão alternada sinusoidal, simétrica, que, além disso, tem um fator de distorção de menos de 5%. O teste de tensão induzido, no qual medições de descarga parcial são realizadas, serve para o teste dos sistemas de isolamento dos transformadores de energia. Se cursos de campo altamente não-homogêneos ocorrem nos isolamentos de alta tensão ou ao longo de caminhos de ar, o excesso local das intensidades de campo de pane de material típico pode ocorrer. Neste estado de uma pane elétrica incompleta o isolamento entre os eletrodos é ponteado sobre apenas parcialmente pelas descargas. Tais descargas parciais ocorrem principalmente no caso do carregamento do isolamento com tensão alternada. Para uma medição de descarga parcial de sucesso as variáveis de interferência agindo externamente não podem, no entanto, exceder um nível de interferência básica de descarga parcial de 100 pC. Para atingir este objetivo, as respectivas saídas do conversor de frequência são fornecidas para um filtro de seno atuando como um filtro passa-baixas.

Por uma questão de princípio, no entanto, um conversor de freqüência estática gera uma tensão de saída retangular, que é modulada em largura de pulso, com um grande fator de distorção que desta forma é inicialmente inadequado para testes de transformadores de potência. Um filtro de seno disposto na saída do conversor de frequência estática permite a filtragem da primeira harmônica entre os condutores de fase da saída do inversor e, portanto, a supressão das variáveis de interferência simétricas geradas pelo inversor. Não obstante o filtro de seno adicionalmente fornecido não é possível suprimir os saltos de pulso-freqüência na tensão do condutor/terra na saída do inversor. Essas variáveis de interferências assimétricos indesejadas são realizadas por meio de vários mecanismos de acoplamento elétrico, tanto quanto o transformador a ser testado e lá levam a distúrbios significativos da medição da descarga parcial desejada.

Um dispositivo de teste para a categoria se tornou conhecido a partir do pedido DE 10 2007 059 289.4-35 (não publicado anteriormente) do requerente, que suprime o problema das variáveis de interferência assimétricas em que fornece um conversor de frequência estática tendo uma pluralidade de saídas conectadas com um dispositivo de filtro e em que as saídas do dispositivo de filtro, por sua vez estão conectadas com um transformador de correspondência, que por sua parte, por sua vez é conectado com o objeto de teste, particularmente um transformador, previsto para o teste real. Propõe-se neste documento fornecer o dispositivo de filtro de um transformador de filtro que tem entre seus lados primários e secundários uma tela eletrostática na qual um capacitor de filtro é ramificado em cada saída do lado secundário e, além disso, os capacitores do filtro são ligados entre si em um circuito em estrela com um ponto neutro comum (estrela) ligado à terra. Este arranjo para medição de descarga parcial é possível no DE 10 2007 059 289,4-35, já que o capacitor de filtro fornecido produz uma separação potencial ao lado de carga entre o conversor de freqüência e os capacitores de filtro incorporados. NO caso de filtros de seno convencionais construídos somente a partir de bobinas de choque em série e capacitores, os capacitores do filtro não podem ser arranjados desta maneira, já que de outra forma um aterramento capacitativo das fases do inversor surgiria.

Como evidente a partir da publicação da empresa 8.71/3, houve, no entanto, por algum tempo esforços para oferecer aos clientes sistemas de teste de transformador móveis para assim permitir 'o teste no local' dos transformadores de alta potência. Estes sistemas de teste móveis são instalados como equipamento pré-configurado em um recipiente e movido por um transportador para o local do teste ou o local do objeto de teste. A produção do circuito de teste necessário finalmente é possível no local em apenas algumas etapas. As necessidades dos clientes encontram-se na disponibilidade móvel de um sistema de teste único para testar um número de transformadores de alta potência instalados permanentemente em vários locais. A economia no tempo de instalação e os custos operacionais de um sistema de teste móvel desse tipo pela comparação com equipamentos de teste estacionários convencionais é alta. A demanda por sistemas de teste móveis que com relação à largura de banda das potências de teste dos mesmos são capazes de dimensionar para ser cada vez mais variável e mais forte é correspondentemente grande. No entanto, o dimensionamento em termos de potência de teste está diretamente ligado com o tamanho total do sistema de teste móvel. Uma vez que este, como já mencionado, é instalado em um recipiente, o tamanho total é sujeito às regras de trânsito aplicáveis na Alemanha e, portanto, restrições legais, não só com relação ao tamanho total permitido, mas também no que diz respeito à distribuição de carga de eixo. No ambiente internacional, há restrições igualmente aplicáveis, com valores limite quase idênticos. O sistema de teste móvel, que se tornou conhecido a partir da publicação da empresa 8,71/3 a esse respeito substancialmente esgota os limites dos tamanhos gerais legalmente permitidos e distribuições de carga por eixo. O transformador de filtro, que está incorporado neste modelo, para a supressão de variáveis de interferência assimétricas tem uma potência de 500 kVA. Um aumento sensível da potência de teste já não pode ser alcançado com um sistema de teste deste tipo.

É, portanto, objeto da presente invenção indicar um dispositivo para o teste de equipamentos de tecnologia de alta tensão, especialmente transformadores de potência ou indutores, que com relação à potência de teste viável dos mesmos oferece um aumento significativo em relação ao estado da técnica e é, no entanto, utilizável como um sistema de teste de transformador móvel.

Este objeto é preenchido por um dispositivo para o teste de equipamentos de tecnologia de alta tensão com as características da primeira reivindicação da patente. As reivindicações dependentes referem-se aos desenvolvimentos particularmente vantajosos da invenção.

O conceito inventivo geral reside em deslocar a separação potencial exigida para a supressão das variáveis de interferência assimétricas para o lado da entrada do conversor de frequência estático, assim, para o lado da alimentação do cabo elétrico. A separação de potencial anterior no lado da carga pelo transformador de filtro incorporado no filtro de seno requer comparativamente transformadores de grande porte. Isto é devido ao fato de que a parte do conversor de frequência estática no lado do cabo elétrico é responsável apenas para o fornecimento da potência eficaz do sistema de teste. A parte do conversor de frequência estático no lado da carga, além disso, tem que estar em posição de fornecer uma potência reativa necessária para o teste. A parte do conversor de frequência estática no lado da carga do conversor de frequência estática, portanto, geralmente tem que ser dimensionado para ser mais forte em termos de potência do que a parte do lado do cabo elétrico (tipicamente: lado do cabo elétrico 40% de potência; lado da carga 100% de potência). Para um aumento significativo na potência aparente no lado da carga, portanto, é necessário empregar um transformador de filtro correspondentemente grande. O sistema de teste, então, já não é mais adequado em termos de tráfego em relação ao tamanho geral permitido e distribuições de carga por eixo estipuladas nas regras de circulação rodoviária. Na medida em que a separação de potencial, de acordo com a invenção é agora deslocada para o lado do cabo elétrico do conversor de frequência estática, um sistema de teste móvel, que é equivalente em seu efeito, com um transformador que só tem de ser dimensionado em correspondência com a potência efetiva no lado do cabo elétrico é suficiente. A conformidade com o tamanho geral permitido e distribuição de carga por eixo pode, portanto, ser garantida por esta medida de forma particularmente simples e eficaz.

O equipamento de filtro real, portanto, já não consiste, como é conhecido a partir do DE 10 2007 059 289,4-35, em um transformador de filtro e capacitores de filtro ligado à terra interligados em um circuito em estrela, mas de apenas algumas bobinas de choque ligadas em série nas saídas do conversor de freqüência estática e, posteriormente capacitores de filtro aterrados, que são conectados em um circuito em estrela e que produzem uma filtragem das variáveis de interferência assimétricas entre os condutores de fase e a terra. Esta filtragem das variáveis de interferência assimétricas só é possível em virtude da separação potencial do transformador usado no lado do cabo elétrico. Nesse caso, uma tela eletrostática aterrada, que adicionalmente contribui para a descarga das variáveis de interferência assimétricas, é fornecida entre o lado primário e o lado secundário do transformador usado no lado do cabo elétrico.

É vantajoso se o conversor de frequência estático, o transformador no lado do cabo elétrico e o filtro de seno no lado da carga, juntamente com os capacitores de filtro conectados no circuito em estrela forem acomodados em um gabinete de comutação de modo que nenhuma interferência assimétrica possa alcançar o transformador submetido à testes.

De acordo com uma forma preferida da modalidade além dos capacitores de filtro conectados em forma de estrela, capacitores adicionais ligados entre si em um circuito triangular, que produzem a filtragem das variáveis de interferência simétricas entre os condutores de fase, são fornecidos com o dispositivo de filtro.

Devido ao fato de que, de acordo com a invenção o transformador para o sistema de teste é deslocado para o lado do cabo elétrico, os equipamentos em geral tem uma dimensão global reduzida significativamente em relação ao estado da técnica. Além disso, no caso do novo sistema de teste a unidade de compensação passiva pode ser eliminada, o que, além disso, contribui para a redução de tamanho.

A presente invenção não está, no entanto, restrita apenas aos sistemas de teste de transformador móvel. Ao invés, também é possível utilizar o conceito inventivo geral, ou seja, deslocamento do transformador para o lado de fornecimento do cabo elétrico, também em um dispositivo de teste de transformador estacionário.

A invenção deve ser explicada com mais detalhes a título de exemplo a seguir, com base nos desenhos, nos quais:

A Figura 1 mostra um diagrama de circuito da técnica anterior, que não é publicada, de um sistema de teste de transformador,

A Figura 2 mostra um segundo diagrama de um dispositivo de acordo com a invenção e

A Figura 3 mostra uma forma preferida da modalidade da invenção com capacitores de filtro adicionais.

Um diagrama de circuito, que é descrito em DE 059 10 2007 289,4-35, mas que não foi publicado anteriormente, de um dispositivo para o teste de equipamentos de tecnologia de alta tensão é mostrado na Figura 1. Nesse caso, um conversor de frequência estática 2 é fornecido com uma tensão alternada a partir do cabo elétrico de corrente 4, que inicialmente passa para um retificador 10. Além disso, o conversor de frequência 2 tem uma primeira saída 21, uma segunda saída 22 e uma terceira saída 23. O conversor de frequência estática 2 é um conversor de circuito de tensão intermediária com um controle digital e regulamento. As respectivas saídas 21, 22 e 23 do conversor de frequência estático 2 são alimentadas para um dispositivo de filtro 6, particularmente um lado primário 11/1 de um transformador de filtro 11.0 transformador de filtro 11 é composto do lado primário 11/1 e um secundário 11/2. O lado secundário 11/2 do transformador de filtro 11 é conectado com capacitores de filtro C1, C2 e C3 que são organizados em um circuito em estrela 13. O ponto neutro comum (estrela) decorrente do circuito em estrela é por sua parte, por sua vez aterrado 16. O transformador de filtro 11 produz uma separação de potencial entre as respectivas saídas 21 a 23 do conversor de frequência e os capacitores C1 a C3 do circuito em estrela 13.

Além disso, uma tela eletrostática aterrada 17 é arranjada entre o lado primário 11/1 e o lado secundário 11/2 do transformador de filtro 11.0 dispositivo de filtro 6, que consiste no transformador de filtro 11 e o circuito em estrela 13 dos capacitores de filtro C1 a C3, está ligado por uma primeira saída 31, uma segunda saída 32 e uma terceira saída 33 com um transformador de correspondência 8 e este por sua vez está conectado com um transformador 15 a ser testado.

Devido ao fato de que, como ilustrado na Figura 2, o transformador de filtro 11 previamente arranjado no lado de carga é agora deslocado de acordo com a invenção para o lado do cabo elétrico de potência 4, não apenas vantagens significativas resultam em relação aos tamanhos resultantes dos componentes individuais do sistema de testes, mas também instalações de teste mostraram que com o sistema de teste de acordo com a invenção uma melhor supressão das interferências de descarga parcial produzidas pelo conversor de frequência estática é possível.

Na partida a partir da Figura 1, na Figura 2 o lado secundário 11/2 do transformador 11 é agora conectado com as entradas 18, 19 e 20 do conversor de frequência estática 2. Nesse caso, o lado primário 11/1 do transformador de 11 é fornecido com uma tensão alternada do cabo elétrico de potência 4. Além disso, uma tela eletrostática aterrada 17 que adicionalmente contribui para a eliminação das variáveis de interferência assimétricas é fornecida entre o lado primário 11/1 e o lado secundário 11/2. O transformador 11, adicionalmente, garante a separação potencial necessária para uma medição de descarga parcial de baixa interferência. O lado secundário 11/2 do transformador 11 se comunica, como descrito, com as entradas 18, 19 e 20 do conversor de freqüência estático 2, que disponibiliza a tensão de saída necessária, bem como as diversas freqüências de teste necessárias. Cada uma das saídas 21, 22 e 23 do 5 conversor de frequência 2 é conectada dentro do equipamento de filtro 6 com uma bobina de choque, 24, 25 e 26 e esta, por sua vez com os capacitores de filtro aterrados C1, C2 e C3 interligados em forma de estrela. As saídas 31, 32 e 33 do dispositivo de filtro 6 são, por sua vez ligadas ao transformador de correspondência 8, que para sua parte é por sua vez conectado com o equipamento de tecnologia de alta tensão a ser testado, neste 10 caso, um transformador de potência 15.

Na Figura 3, adicionalmente fornecidos pelo equipamento de filtro 6 são capacitores de filtro 40, 41 e 42 que estão interligados em um circuito triangular e que efetuam a filtragem com relação às variáveis de interferência simétricas entre os condutores de fase.

Claims

1. Dispositivo para testes de alta tensão de equipamentos de tecnologia de alta tensão, especialmente transformadores de potência ou indutores, compreendendo um transformador (11); e compreendendo um conversor de frequência (2) que possui uma pluralidade de entradas (18, 19, 20); em que o transformador (11) é conectado com a pluralidade de entradas (18, 19, 20) do conversor de frequência (2); caracterizado pelo fato de que - um transformador de correspondência (8) está conectado com um transformador (15) a ser testado; - um dispositivo de filtro (6) compreende capacitores de filtro (C1, C2, C3) conectados em um circuito em estrela com um ponto neutro comum (estrela) aterrado (13) e que tem uma pluralidade de saídas (31, 32, 33); em que - no transformador (11), uma tela eletroestática aterrada (17) é fornecida entre um lado primário (11/1) e um lado secundário (11/2); - o conversor de frequência (2) é um conversor de frequência estática (2) e possui várias saídas (21, 22, 23); - as várias saídas (21, 22, 23) do conversor de frequência (2) são conectadas com o dispositivo de filtro (6); - a pluralidade de saídas (31, 32, 33) do dispositivo de filtro (6) é conectada com o transformador de correspondência (8); - o transformador (11) é então conectado com a pluralidade de entradas (18, 19, 20) do conversor de frequência estática (2) que o transformador (11) produz uma separação de potencial entre um cabo elétrico de corrente (4) e os capacitores de filtro (C1, C2, C3) e, assim, torna possível uma medição da descarga parcial.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que -bobinas de choque (24, 25, 26) são dispostas dentro do dispositivo de filtro (6) nas respectivas saídas (21, 22, 23) do conversor de frequência estática (2) e ligadas em série.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que - o dispositivo de filtro (6) adicionalmente compreende capacitores de filtro (40, 41, 42) conectados em um circuito triangular.

4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que - o conversor de frequência estática (2) e o transformador (11) no lado de alimentação são acomodados juntos com as bobinas de choque (24, 25 e 26) e os capacitores de filtro (C1, C2, C3) em um gabinete de comutação, de modo que nenhuma interferência assimétrica alcance o transformador (15) submetido a testes.