ES1068670U - Equipo electrico para red de distribucion. - Google Patents
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Abstract
1. Equipo eléctrico para una red de distribución de energía eléctrica, comprendiendo el equipo eléctrico al menos un elemento eléctrico (2, 2A, 3, 4, 8), correspondiente a al menos una fase (8) de la red de distribución y alojado en una cuba (6), estando el equipo eléctrico aislado mediante un líquido dieléctrico (5) en el que está sumergido dicho, al menos un, elemento eléctrico y que llena, al menos parcialmente, la cuba (6), comprendiendo el equipo eléctrico una entrada (9) para cada fase (8) en la cuba (6), comprendiendo el equipo eléctrico además un dispositivo cortocircuitador (7) asociado a al menos un detector de faltas (10) configurado para detectar una falta correspondiente a un fallo en el aislamiento, estando el dispositivo cortocircuitador (7) configurado para, en el caso de un evento indicativo de una detección de tal falta, establecer un cortocircuito sólido en las fases (8), caracterizado porque el dispositivo cortocircuitador (7) está situado para establecer dichocortocircuito en una posición anterior a cualquier elemento de protección (4), maniobra (2, 2A) o transformación (3) del equipo eléctrico. 2. Equipo eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo cortocircuitador (7) está situado en la cuba, para establecer dicho cortocircuito en una posición posterior a la entrada (9) de las fases (8) en la cuba (6) y anterior a cualquier elemento de protección (4), maniobra (2, 2A) o transformación (3) del equipo eléctrico alojado en la cuba. 3. Equipo eléctrico según la reivindicación 2, que comprende, en correspondencia con al menos una fase (8), un dispositivo de maniobra (2, 2A) configurado para interrumpir o seccionar la fase, estando el dispositivo cortocircuitador (7) situado para establecer el cortocircuito de dicha, al menos una, fase (8) entre la entrada (9) de la fase (8) en la cuba (6) y dicho dispositivo de maniobra (2, 2A). 4. Equipo eléctrico según la reivindicación 2, que comprende, en correspondencia con al menos una fase (8), un dispositivo de protección (4) configurado para interrumpir la fase (8) como respuesta a una sobrecorriente en dicha fase, estando el dispositivo cortocircuitador (7) situado para establecer el cortocircuito de dicha, al menos, una fase (8) entre dicha entrada (9) de dicha, al menos, una fase (8) en la cuba (6) y dicho dispositivo de protección (4). 5. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo cortocircuitador (7) está situado como el primer elemento del equipo en correspondencia con cada fase (8), después de la entrada (9) de la fase correspondiente en la cuba (6). 6. Equipo eléctrico según la reivindicación 1, en el que el dispositivo cortocircuitador (7) está situado fuera de dicha cuba (6). 7. Equipo eléctrico según la reivindicación 6, en el que dicha cuba (6) constituye una primera cuba del equipo eléctrico, estando el dispositivo cortocircuitador (7) situado en una segunda cuba (6A), pasandolas fases (8) primero a través del cortocircuitador (7), para posteriormente entrar en la primera cuba (6). 8. Equipo eléctrico según la reivindicación 6 ó 7, que comprende, en correspondencia con al menos una fase (8), un dispositivo de maniobra (2, 2A) configurado para interrumpir o seccionar la fase, estando el dispositivo cortocircuitador (7) situado para establecer el cortocircuito de dicha, al menos, una fase (8), antes de dicho dispositivo de maniobra (2, 2A). 9. Equipo eléctrico según la reivindicación 6 ó 7, que comprende, en correspondencia con al menos una fase (8), un dispositivo de protección (4) configurado para interrumpir la fase (8) como respuesta a una sobrecorriente en dicha fase, estando el dispositivo cortocircuitador (7) situado para establecer el cortocircuito de dicha, al menos una, fase (8), antes de dicho dispositivo de protección (4). 10. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo cortocircuitador (7)está configurado para establecer un cortocircuito entre las fases (8). 11. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo cortocircuitador (7) está configurado para establecer un cortocircuito entre las fases (8) y tierra (14). 12. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, siendo el equipo eléctrico un transformador que comprende un elemento transformador (3) alojado en la cuba. 13. Equipo eléctrico según la reivindicación 12, en el que dicho transformador es un transformador autoprotegido, con al menos un fusible interno en dicha al menos una fase, estando dicho al menos un fusible situado después del dispositivo cortocircuitador, en una dirección correspondiente a un flujo de energía a través del equipo eléctrico. 14. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, siendo dicho equipo eléctrico un centro de transformación que comprende un transformador (3) y una pluralidad de interruptores de maniobra (2) y una pluralidad de dispositivos de protección (4). 15. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una parte de tensión más alta (10) y una parte de tensión más baja (200), correspondiendo dicha entrada (9) de las fases a la parte de tensión más alta. 16. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una parte de entrada de un flujo de energía eléctrica, correspondiendo dicha entrada (9) de las fases a dicha parte de entrada de un flujo de energía eléctrica. 17. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10) está configurado para generar un evento indicativo de la detección de una falta como respuesta a un cambio en la presión en el interior de la cuba (6). 18. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10) está configurado para generar un evento indicativo de la detección deuna falta como respuesta a una presencia de luz en el interior de la cuba (6). 19. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10) está configurado para generar un evento indicativo de la detección de una falta como respuesta a una detección de gases en el interior de la cuba (6). 20. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10) está configurado para generar un evento indicativo de la detección de una falta como respuesta a una detección de una sobrecorriente en al menos una fase (8) del equipo. 21. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10) está configurado para generar un evento indicativo de la detección de una falta como respuesta a una detección de corrientes derivadas a tierra en el equipo. 22. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10) está situado en la cuba (6). 23. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho líquido dieléctrico comprende aceite mineral. 24. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 1-22, en el que dicho líquido dieléctrico comprende al menos un éster sintético. 25. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 1-22, en el que dicho líquido dieléctrico comprende al menos un éster natural. 26. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 1-22, en el que dicho líquido dieléctrico comprende al menos un aceite de silicona. 27. Equipo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 1-22, en el que dicho líquido dieléctrico comprende al menos un hidrocarburo de alto peso molecular.
Description
Equipo eléctrico para red de distribución.
La invención se engloba en el campo de los
equipos eléctricos para la distribución de energía eléctrica, que
comprenden uno o varios elementos o componentes eléctricos,
correspondientes a una o más fases de la red de distribución,
alojados en una envolvente o cuba, con el equipo aislado mediante
un líquido dieléctrico en el que están sumergidos los
elementos.
Los equipos eléctricos que forman parte de las
redes de distribución de energía eléctrica, tales como los
transformadores y las celdas de maniobra y protección, están
compuestos por una serie de elementos o aparamenta eléctrica que se
aloja en una envolvente, generalmente metálica, en cuyo interior se
dispone un aislante eléctrico que envuelve completamente los
equipos eléctricos.
Básicamente, se han desarrollado dos tipos de
tecnologías alternativas y claramente diferenciadas, a saber, las
tecnologías basadas en el uso de un gas como elemento aislante, y
las tecnologías basadas en el uso de un líquido dieléctrico (por
ejemplo, aceite) como aislante.
De estas dos tecnologías, la que utiliza el
líquido como aislante tal vez sea la más antigua, y presenta
ciertos problemas de seguridad. Por ejemplo, si se produce un arco
eléctrico interno, dicho arco puede ocasionar la explosión del
equipo completo, lo que supone, además de la destrucción del
equipo, un grave peligro para las personas que se encuentren
próximas al equipo (ya que la explosión lanza, además de distintas
piezas o elementos, el líquido -por ejemplo, aceite- a muy alta
temperatura).
Tratando de solucionar o minimizar estos
problemas de seguridad, se desarrolló la tecnología en la que se
utiliza un gas (habitualmente hexafluoruro de azufre) como aislante
eléctrico. El gas se encuentra contenido en una envolvente estanca
en cuyo interior se disponen los equipos eléctricos. Esta
tecnología se ha desarrollado mucho y muchos técnicos la consideran
más moderna y segura que la que se basa en el uso de un líquido
como aislante. De hecho, en Europa esta tecnología ha sustituido de
forma prácticamente completa a los equipos con líquido dieléctrico
como aislante, salvo para el caso de los transformadores (que
siguen alojándose en una cuba llena de dieléctrico líquido).
Una de las pruebas a las que se someten los
equipos con aislamiento basado en gas es la conocida como prueba de
arco interno, la cual tiene por objeto simular la producción de un
defecto de aislamiento entre las fases. Esta prueba se realiza
colocando un conductor metálico de pequeña sección uniendo las
fases, y haciendo circular la tensión y corriente nominal.
Lógicamente, el conductor se funde y se produce un arco eléctrico
que salta entre las fases.
Los fabricantes de celdas aisladas con gas como
aislante han desarrollado distintas soluciones constructivas para
superar esta prueba de arco interno. Una primera solución consiste
en disponer una serie de chapas metálicas de sacrificio en las
cuales se ceba el arco eléctrico, de forma que no deteriore la
envolvente externa de la celda. No se trata, por tanto, de evitar
el arco eléctrico, sino de intentar minimizar los efectos del
mismo.
Una segunda solución consiste en la utilización
de cortocircuitadores ("short-circuiting
devices") que unen las fases del equipo eléctrico mediante un
conductor cuando se detecta el defecto en el aislamiento, de tal
forma que la corriente se desvíe a través de la zona en la que se
ha establecido el cortocircuito, denominado cortocircuito sólido,
evitando que salte un arco entre las fases. Dispositivos y
estructuras de este tipo se describen en, por ejemplo,
FR-A-2687022,
EP-A-1077518,
EP-B-1052665,
EP-A-1045415,
EP-A-1005057,
EP-B-0871190,
EP-B-0795219,
DE-A-4111586,
DE-B-10254497,
ES-T3- 2126235 (traducción al español de
EP-B-0707364),
WO-A-99/21255 y
WO-A-00/62320, que se refieren a
distintos cortocircuitadores para celdas aisladas con gas como
aislante.
El cortocircuitador puede actuar muy rápido de
forma que se puede salvar gran parte de los equipos de la celda y
sobretodo, evitar manifestaciones externas que pongan en peligro a
personas y bienes. Este cortocircuitador además, puede provocar que
un equipo de protección exterior (por ejemplo, el interruptor de
cabecera de la línea de distribución) abra la línea, aislando la
celda completamente. Si se intenta reenganchar la línea (cerrando
de nuevo el interruptor de línea) sin haber solucionado la falta
que produjo el arco interno, no se produce ningún daño en la celda
ni en sus inmediaciones puesto que el cortocircuitador sigue
actuando, impidiendo que salte el arco entre las fases.
Un tipo de equipos eléctricos que juega una
parte fundamental en las redes de distribución eléctrica, y para
el cual se sigue utilizando ampliamente la tecnología basada en el
uso de un líquido dieléctrico como aislante, corresponde a los
equipos transformadores, que normalmente están compuestos por una
cuba, prácticamente llena con líquido dieléctrico (normalmente
aceite mineral, aunque se pueden emplear otros líquidos como
ésteres sintéticos o naturales, de origen vegetal, aceites de
silicona o hidrocarburos de alto peso molecular, todos ellos con o
sin aditivos), en cuyo interior está ubicado el transformador
propiamente dicho. Si se produce un fallo de aislamiento entre las
fases del transformador, o entre una fase y tierra, se produce una
falta o arco interno que puede generar una alta presión en el
interior de la cuba, que podría provocar incluso la explosión de la
misma.
Por este motivo, los transformadores suelen
protegerse mediante fusibles de media tensión limitadores de
corriente, los cuales se funden cuando pasa por ellos una corriente
elevada (producida por el arco interno). Normalmente la fusión del
fusible tiene lugar dentro de un tiempo muy breve, con lo cual es
posible evitar la explosión del equipo.
Estos fusibles suelen encontrarse fuera de la
cuba del transformador pero, actualmente, en soluciones más
compactas, los fusibles pueden disponerse en el interior de la
cuba; para este tipo de equipos transformadores se utiliza con
frecuencia el término "transformadores autoprotegidos".
Transformadores de este tipo se describen en
EP-A-1014528 y
EP-A-0817346.
Ahora bien, estos transformadores autoprotegidos
presentan los siguientes problemas:
- Cuando la corriente producida por una falta es
pequeña (por ejemplo cuando la falta se produce entre una fase y
tierra), el fusible puede experimentar una fusión muy lenta. Para el
caso de los fusibles limitadores habitualmente más utilizados, si
la intensidad de la corriente de falta es inferior a la
correspondiente a la intensidad de corriente de corte mínima, el
fusible funde parcialmente pero no corta la corriente, llegando
finalmente a explotar. De esta forma, el transformador se encuentra
sin protección ante esta clase de faltas. Para solucionar este
problema se utilizan, por ejemplo, microfusibles que provocan el
cortocircuito de las fases cuando detectan estas corrientes de
falta de menor intensidad que la necesaria para que los fusibles
limitadores abran la línea correspondiente.
US-A-5898556 describe un sistema de
este tipo.
- Si se produce un fallo en el fusible de media
tensión limitador de corriente, y éste explota, en la cuba del
transformador se produce un arco interno y el transformador se
encuentra totalmente desprotegido. No se conoce ninguna solución
que aborde este problema.
- Si la falta se produce antes de los fusibles,
es decir, entre la entrada de las líneas y los fusibles, los
fusibles no "ven" la falta y, por tanto, no actúan. De nuevo
el transformador se encuentra desprotegido. Tampoco se conoce
ninguna solución que aborde este problema.
- Finalmente, si la falta se produce en el lado
de baja tensión, la intensidad de la corriente que circula por los
fusibles de media tensión puede ser demasiado baja para fundir los
fusibles de media tensión, o puede darse el caso de que se fundan
los fusibles parcialmente pero sin cortar la corriente, tal y como
se ha expuesto más arriba. En cualquier caso, la falta en baja
tensión puede ser suficiente para generar gases que eleven la
presión en el interior de la cuba del transformador y posteriormente
puedan ser el origen de una explosión del equipo.
Recientes diseños, para evitar algunos de los
problemas antes señalados, llegan a realizar la protección
empleando interruptores automáticos colocados en el interior de la
cuba del transformador, junto con fusibles. Un transformador de
este tipo se describe en
EP-A-0981140A1.
Esta problemática relativa a los transformadores
existe y la normativa internacional actual no exige que los
transformadores soporten una prueba de arco interno similar a las
mencionadas para las celdas aisladas en gas. Esto se debe
posiblemente al hecho de que, en la mayoría de los casos, los
fusibles se instalen en celdas de protección, exteriores a la cuba
del transformador; la explosión de un fusible en una celda
generaría un arco en la celda, no en el transformador, y la celda
se encuentra preparada para soportar esta falta.
Por lo tanto, el problema comentado más arriba
se produce en los equipos eléctricos aislados en líquido
dieléctrico susceptibles de sufrir faltas internas que originen
gases como por ejemplo, transformadores, transformadores
autoprotegidos (es decir, los transformadores que tienen sus
fusibles de protección en el interior de la cuba), los cuales por
otra parte pueden suponer una solución más compacta y barata que un
transformador y su celda de protección con fusibles, por lo que el
uso de este tipo de transformadores se está empezando a extender
para algunas aplicaciones.
Además del transformador, se puede introducir
dentro de la misma cuba no solo los fusibles sino también los
seccionadores y otros tipos de elementos o aparamenta eléctrica,
consiguiendo así un centro de transformación con funciones de
maniobra y/o protección que comprende una envolvente o cuba
metálica con unos pasatapas para la entrada de las fases, en media
o alta tensión, y unos terminales de salida de baja tensión,
encontrándose todos los equipos o elementos sumergidos en el
líquido dieléctrico contenido en la cuba. La inclusión de todos
estos elementos dentro de una misma cuba supone un incremento del
volumen del líquido dieléctrico empleado.
Esto presenta dos problemas:
- Si se rompe la envolvente o cuba (por ejemplo,
por un impacto desde el exterior de la cuba) se produce un vertido
de aceite de gran volumen, que además puede arder, con las
consiguientes consecuencias. Este problema se puede paliar
recubriendo toda la cuba metálica con una envolvente exterior de
hormigón y un foso de recogida del dieléctrico.
- En caso de que se produzca un arco interno, el
centro de transformación puede explotar; existen los mismos
problemas que en el caso de los transformadores autoprotegidos,
pero agravados por el mayor volumen de líquido dieléctrico.
- La presencia de partes móviles, junto con el
corte de intensidad en el seno del líquido, aumenta la
probabilidad de accidente dentro del equipo.
La tecnología basada en el uso de un líquido
dieléctrico como aislante sigue utilizándose en países en los que
esta tecnología es compatible con las regulaciones nacionales y la
práctica de las compañías eléctricas.
Por otra parte, la tecnología basada en el uso
de un líquido dieléctrico como aislante también puede presentar
ciertas ventajas. Por ejemplo, el líquido es mejor aislante que el
gas, con lo que los elementos de las diferentes fases pueden estar
a menor distancia entre sí, con lo que se puede conseguir un equipo
(por ejemplo, un centro de transformación) más compacto que el que
se puede obtener utilizando un aislamiento con gas. Esto puede ser
importante, ya que si los equipos se disponen en el exterior, se
consigue un menor impacto visual (menor tamaño), y si se disponen
en el interior de un inmueble (por ejemplo, un sótano o una lonja),
se consigue ocupar un menor espacio, lo cual implica un menor coste
correspondiente al espacio necesario para la instalación.
Por lo tanto, la tecnología basada en el uso de
un líquido dieléctrico como aislante puede presentar ciertas
ventajas, al menos en algunos aspectos. Hasta ahora, las
tecnologías basadas en líquido dieléctrico y gas, respectivamente,
se han considerado como dos tecnologías conceptualmente diferentes,
por los que las soluciones a problemas concretos en una de estas
tecnologías no se han intentado aplicar a la otra, y viceversa. Por
ejemplo, no se tiene constancia de ningún intento de aplicar los
sistemas de seguridad concebidos para evitar arcos en los equipos
con aislamiento en gas, a los equipos que usan un líquido como
dieléctrico aislante (de hecho, las publicaciones de patente
relativas a sistemas de seguridad para equipos aislados en gas,
siempre mencionan que están dedicados a esta clase de equipos, y en
el caso de los equipos aislados en líquido, los desarrollos de
seguridad patentados han ido encaminados a la utilización de
fusibles de media tensión y al aseguramiento de su fusión). Es
posible que esto se deba a que las condiciones y propiedades del
aislante basado en gas son tan diferentes de los del aislante
basado en líquido dieléctrico, que nadie ha pensado en la
posibilidad de que el mismo tipo de sistemas de seguridad pudieran
servir para ambos tipos de equipos.
Los inventores/solicitantes han detectado que,
contrariamente a lo que parece ser la opinión general, determinadas
técnicas o sistemas tradicionalmente aplicables y aplicados a los
sistemas basados en el uso de gas como aislante, pueden ser
aplicables también a las tecnologías que utilizan un líquido
dieléctrico como aislante, produciendo los correspondientes
efectos, cuyos beneficios se añadirían a los beneficios propios de
los sistemas basados en el uso de un líquido dieléctrico como
aislante.
La invención se refiere a un equipo eléctrico
para una red de distribución de energía eléctrica, comprendiendo el
equipo eléctrico al menos un componente o elemento eléctrico
correspondiente a una o más fases (por ejemplo, a tres fases) de la
red de distribución. Los elementos eléctricos (por ejemplo, uno o
más interruptores de maniobra, transformadores, fusibles, etc.)
están alojados en una envolvente o cuba (por ejemplo, de metal) y
el equipo eléctrico está aislado mediante, al menos, un líquido
dieléctrico en el que están sumergidos el o los elementos
eléctricos y que llena, al menos parcialmente, la cuba. El líquido
dieléctrico puede ser, por ejemplo, aceite mineral, aunque se
pueden emplear otros líquidos como ésteres sintéticos o naturales,
de origen vegetal, aceites de silicona o hidrocarburos de alto peso
molecular, etc., todos ellos con o sin aditivos. El equipo
eléctrico comprende además una entrada para cada fase en la cuba, y
además un dispositivo cortocircuitador (que puede estar situado en
la misma cuba o fuera de la cuba), asociado a al menos un detector
de faltas (que puede estar situado en la cuba) y configurado para
detectar una falta causada por un fallo en el aislamiento y para,
cuando la detecta, producir un evento indicativo de la detección de
la falta. El cortocircuitador está configurado para, en el caso de
un evento indicativo de una detección de tal falta, establecer un
cortocircuito sólido en las fases.
De acuerdo con la invención, el dispositivo
cortocircuitador está situado para establecer dicho cortocircuito
en una posición anterior a cualquier elemento de protección,
maniobra o transformación del equipo eléctrico (por ejemplo,
anterior a cualquier fusible protector -por ejemplo, de media
tensión-, interruptor o transformador dentro de la cuba). Es decir,
si el dispositivo cortocircuitador está situado dentro de la cuba,
no hay ningún elemento de protección, de maniobra o de
transformación entre el dispositivo cortocircuitador y la entrada
de las fases en la cuba. De esta manera, se evita el riesgo de que
una falta que se produzca "antes" de un elemento de protección
(fusible) (visto desde el lado de la entrada de energía, es decir,
en muchas aplicaciones, desde el lado de "alta" o "media"
tensión en un sistema), o como consecuencia de un fallo de dicho
fusible, deje al equipo eléctrico sin protección frente al arco.
Este sistema es aplicable no sólo a los equipos que incluyen
transformadores, sino a cualquier equipo eléctrico que forma parte
de un sistema de distribución de energía eléctrica y cuyos
componentes están alojados en una cuba y aislados mediante un
líquido
dieléctrico. Lógicamente, el aislamiento con líquido dieléctrico puede completarse con otros elementos aislantes.
dieléctrico. Lógicamente, el aislamiento con líquido dieléctrico puede completarse con otros elementos aislantes.
Tal y como se ha indicado más arriba, el
dispositivo cortocircuitador puede estar situado en la cuba, para
establecer dicho cortocircuito en una posición posterior a la
entrada de las fases en la cuba (por ejemplo, tras los pasatapas
correspondientes) y anterior a cualquier elemento de protección,
maniobra o transformación del equipo eléctrico alojado en la
cuba.
El equipo puede comprender, en correspondencia
con al menos una fase, un dispositivo de maniobra configurado para
interrumpir o seccionar la fase, estando el dispositivo
cortocircuitador situado para establecer el cortocircuito de dicha,
al menos una, fase entre la, entrada de la fase en la cuba, y dicho
dispositivo de maniobra.
El equipo eléctrico puede comprender, en
correspondencia con al menos una de las fases, un dispositivo de
protección (por ejemplo, un fusible), configurado para interrumpir
la línea o fase como respuesta a una sobrecorriente. En este caso,
el dispositivo cortocircuitador estará situado para establecer el
cortocircuito de dicha, al menos una, fase, entre dicha entrada de
la fase o fases en la cuba y dicho dispositivo de protección.
El dispositivo cortocircuitador puede estar
situado como el primer elemento del equipo en correspondencia con
cada fase, después de la entrada de la fase o las fases en la cuba.
El dispositivo cortocircuitador también puede colocarse,
opcionalmente, fuera de la cuba, por ejemplo, en una segunda cuba,
diferente a la que aloja el resto del equipo. En este caso, la
entrada/salida de las fases a proteger en el interior de la cuba
del equipo eléctrico se realizaría pasando primero a través del
cortocircuitador (por ejemplo, a través de la mencionada segunda
cuba), para posteriormente entrar en la cuba del equipo a
proteger.
El dispositivo cortocircuitador puede estar
configurado para establecer un cortocircuito solamente entre las
fases, y/o entre las fases y tierra.
El equipo eléctrico puede ser un transformador
que comprende un elemento transformador alojado en la envolvente.
También puede ser, por ejemplo, un transformador autoprotegido, con
fusibles internos en las fases "después" del dispositivo
cortocircuitador, visto en una dirección correspondiente a un flujo
de energía a través del equipo eléctrico (por ejemplo, en la
dirección desde la entrada (entrada/salida) de las fases en el lado
de alta o media tensión, hacia la entrada (entrada/salida) de la
fase o fases en el lado de baja tensión). Adicionalmente, el equipo
eléctrico incluiría el cortocircuitador y el detector de faltas
correspondiente.
El equipo eléctrico también puede ser un centro
de transformación que, en adición al transformador,
cortocircuitador y detector de faltas, incluye una pluralidad de
interruptores de maniobra y una pluralidad de dispositivos de
protección (además, puede comprender uno o más interruptores de
maniobra del transformador, un cuadro de baja tensión, etc.).
Tal y como se ha sugerido más arriba, el equipo
eléctrico puede tener una parte de tensión más alta (por ejemplo,
una parte de alta o media tensión) y una parte de tensión más baja
(por ejemplo, una parte de baja tensión). La entrada de las fases
en correspondencia con la cual está situado el dispositivo
cortocircuitador puede corresponder a la parte de tensión más
alta.
El equipo puede tener una parte de entrada de un
flujo de energía eléctrica. La entrada de las fases puede
corresponder a dicha parte de entrada del flujo de energía
eléctrica. En equipos en los que el flujo de energía pueda ser
bidireccional, la protección se puede realizar en ambas posibles
entradas/salidas. Es allí donde se desea "cortar" el flujo de
energía, antes de que cause daños a los elementos del equipo.
El detector de faltas puede ser un detector de
faltas de los que convencionalmente se utilizan para disparar
dispositivos cortocircuitadores, por ejemplo, el detector de faltas
puede:
estar configurado para generar un evento
indicativo de la detección de una falta como respuesta a un cambio
en la presión en el interior de la cuba;
estar configurado para generar un evento
indicativo de la detección de una falta como respuesta a una
presencia de luz en el interior de la cuba;
estar configurado para generar un evento
indicativo de la detección de una falta como respuesta a una
detección de gases en el interior de la cuba;
estar configurado para generar un evento
indicativo de la detección de una falta como respuesta a una
detección de una sobrecorriente en al menos una fase del
equipo;
y/o estar configurado para generar un evento
indicativo de la detección de una falta como respuesta a una
detección de corrientes derivadas a tierra en el equipo.
Dado que se pueden utilizar detectores de faltas
convencionales, no es necesario describirlos con más detalle en el
presente texto.
Para complementar la descripción y con objeto de
ayudar a una mejor comprensión de las características de la
invención, de acuerdo con unos ejemplos preferentes de realización
práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha
descripción, un juego de figuras en el que con carácter ilustrativo
y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra un esquema unifilar de un
centro de transformación de acuerdo con una posible realización de
la invención.
La figura 2.- Muestra un esquema unifilar de un
transformador autoprotegido de acuerdo con una posible realización
de la invención.
La figura 3.- Representa un equipo eléctrico con
unas entradas/salidas en media tensión, formando un bucle
rígido.
Las figuras 4-5.- Muestra una
vista de una posible configuración del dispositivo
cortocircuitador, de acuerdo con una posible realización de la
invención.
La figura 6.- Muestra una vista de una posible
configuración del dispositivo cortocircuitador, cortocircuitando a
tierra las fases, de acuerdo con una posible realización de la
invención.
La figura 7.- Representa un equipo eléctrico con
el cortocircuitador en una cuba independiente de la cuba que aloja
el equipo a proteger.
La figura 1 ilustra un centro de transformación,
en el que los interruptores de maniobra de red 2, los
interruptores de maniobra del transformador 2A, el propio
transformador 3 y los fusibles de protección 4 del transformador, se
encuentran sumergidos en líquido dieléctrico 5 (por ejemplo, aceite)
dentro de una envolvente que constituye lo que se suele llamar la
cuba 6 del equipo. En el lado de alta o media tensión 100 hay una
entrada 9 de las fases 8 (sólo se ha ilustrado el esquema unifilar,
con una línea de entrada 8 y que tiene una línea de salida 8B, con
su interruptor 2B y salida (pasatapas) 9B). En el lado de baja
tensión 200 hay una correspondiente salida 90 de las fases de baja
tensión correspondientes, tal y como es habitual en este tipo de
sistemas.
A la entrada en la parte de alta o media tensión
100 se ha dispuesto, como primer elemento protector que se
encuentra en la dirección desde la entrada 9 en la parte de alta o
media tensión 100 hacia la parte de baja tensión 200, un
dispositivo cortocircuitador 7 de fases, asociado a un detector de
faltas 10, de forma que en caso de que se produzca una falta
interna de determinadas características (por ejemplo, un arco que
produce luz o gases, o que aumenta la presión en la envolvente, o
que da lugar a una sobrecorriente en las fases o una derivación de
corriente a tierra), se cortocircuitan las fases 8 por las que el
centro de transformación puede ser alimentado en alta o media
tensión. De esta manera, la energía ya no fluye a partes más
internas del equipo eléctrico, y se reduce el riesgo explosión o de
daños en los elementos de dichas partes internas. Las fases se
pueden cortocircuitar entre sí o entre sí y a tierra.
Para facilitar la protección del equipo, el
cortocircuitador 7 se encuentra colocado de forma que se
cortocircuitan las fases 8 en las inmediaciones de los pasatapas de
alta o media tensión, es decir, cerca de las entradas 9 (o
entradas/salidas) de las fases 8, antes de que las fases se
conecten a otros elementos de protección, como fusibles o
interruptores automáticos, y, de hecho, incluso antes de que las
fases lleguen a cualquier otro elemento del equipo.
Evidentemente, el dispositivo cortocircuitador 7
puede colocarse en diferentes zonas del equipo a proteger, siempre
que se cumplan los requisitos establecidos anteriormente.
La figura 2 (los elementos comunes al sistema de
la figura 1 llevan las mismas referencias numéricas) ilustra una
forma de ejecución de lo que se suele denominar un transformador
autoprotegido, que comprende el transformador 3 con su interruptor
de maniobra 2. Entre la entrada 9 en el lado de alta o media
tensión 100 y el transformador hay un fusible 4 en cada fase (la
figura 2 es un esquema unifilar). Además, entre la entrada 9 de
alta o media tensión y el fusible 4, se ha colocado el dispositivo
cortocircuitador 7 asociado al correspondiente detector de faltas
10. Todos los elementos señalados están alojados en una envolvente
6 y sumergidos en un líquido dieléctrico 5.
La figura 3 ilustra una configuración parecida a
la de la figura 1, pero con unas entradas/salidas 9/9B en media
tensión formando un bucle rígido (que incluye la línea de salida
8B). En este esquema eléctrico, sólo se precisa un cortocircuitador
7 para ambas entradas/salidas 9/9B. El cortocircuitador puede
colocarse en cualquiera de las entradas/salidas 9/9B o en la
posición que se muestra en la figura, en la que, al no existir
entre las entradas/salidas y el cortocircuitador ningún elemento
interpuesto a excepción de los conductores, el cortocircuitador
sigue protegiendo desde la entrada/salida 9/9B hasta la salida en
el lado de baja tensión 200.
La figura 7 ilustra una configuración eléctrica
igual a la de la figura 1 pero en la que el cortocircuitador 7 se
ha colocado en una segunda cuba 6A, llena de dieléctrico líquido o
gas, independiente de la cuba 6 del equipo eléctrico a proteger. El
dispositivo de detección de faltas 10 se encuentra asociado a la
cuba 6 del equipo a proteger. Las fases entran en la cuba principal
6 a través de dicha segunda cuba 6A, en la que entran a través de
las entradas 9A correspondientes.
Las figuras 4 y 5 ilustran la configuración
mecánica, de acuerdo con una posible realización de la invención,
del dispositivo cortocircuitador 9, asociado al detector de faltas
10. El detector de faltas está configurado de manera que, al
detectar una condición predeterminada (luz, cambio de presión,
gases, sobrecorrientes, corrientes derivadas a tierra, etc., de
acuerdo con determinados parámetros) genera un evento indicativo de
la detección de la falta, desplazando un émbolo 13 que gira un eje
11 (en cuyo interior existe un resorte, no representado),
provocando la rotación de una barra 12 metálica que cortocircuita
las fases 8, justo después de las entradas 9 donde las fases
entran en la envolvente 6 a través de los pasatapas
correspondientes.
Finalmente, la figura 6 representa una forma de
ejecución del cortocircuitador en el que además de cortocircuitar
la barra 12 las fases 8, la barra 15 pone el conjunto a tierra a
través del punto de contacto eléctrico 14.
Tal y como se ha indicado más arriba, el
detector de faltas 10 puede ser realizado de muy diversas maneras,
por ejemplo, de manera que actúe por sobrepresión, por presencia de
luz en el interior del equipo, por presencia de gases, por
sobrecorrientes, por intensidades diferenciales, por aumentos de
temperatura, etc. Su colocación en el equipo a proteger puede ser
tanto en el interior de la cuba como en su exterior, en función del
evento a monitorizar y de la conveniencia de acceder o no al
detector.
Igualmente, el líquido dieléctrico empleado en
los equipos eléctricos puede ser un aceite mineral, éster
sintético o natural, derivado de aceites vegetales, un hidrocarburo
de alto peso molecular o un aceite de silicona. Todos ellos pueden
encontrarse aditivados para mejorar sus propiedades dieléctricas o
de resistencia al envejecimiento.
En este texto, la palabra "comprende" y sus
variantes (como "comprendiendo", etc.) no deben interpretarse
de forma excluyente, es decir, no excluyen la posibilidad de que
lo descrito incluya otros elementos, pasos etc.
Por otra parte, la invención no está limitada a
las realizaciones concretas que se han descrito sino abarca
también, por ejemplo, las variantes que pueden ser realizadas por
el experto medio en la materia (por ejemplo, en cuanto a la
elección de esquemas eléctricos, materiales, dimensiones,
componentes, configuración, etc.), dentro de lo que se desprende de
las reivindicaciones.
Claims (27)
1. Equipo eléctrico para una red de distribución
de energía eléctrica, comprendiendo el equipo eléctrico al menos
un elemento eléctrico (2, 2A, 3, 4, 8), correspondiente a al menos
una fase (8) de la red de distribución y alojado en una cuba (6),
estando el equipo eléctrico aislado mediante un líquido dieléctrico
(5) en el que está sumergido dicho, al menos un, elemento eléctrico
y que llena, al menos parcialmente, la cuba (6), comprendiendo el
equipo eléctrico una entrada (9) para cada fase (8) en la cuba (6),
comprendiendo el equipo eléctrico además un dispositivo
cortocircuitador (7) asociado a al menos un detector de faltas (10)
configurado para detectar una falta correspondiente a un fallo en
el aislamiento, estando el dispositivo cortocircuitador (7)
configurado para, en el caso de un evento indicativo de una
detección de tal falta, establecer un cortocircuito sólido en las
fases (8),
caracterizado porque el dispositivo
cortocircuitador (7) está situado para establecer dicho
cortocircuito en una posición anterior a cualquier elemento de
protección (4), maniobra (2, 2A) o transformación (3) del equipo
eléctrico.
2. Equipo eléctrico según la reivindicación 1,
caracterizado porque el dispositivo cortocircuitador (7)
está situado en la cuba, para establecer dicho cortocircuito en una
posición posterior a la entrada (9) de las fases (8) en la cuba (6)
y anterior a cualquier elemento de protección (4), maniobra (2, 2A)
o transformación (3) del equipo eléctrico alojado en la cuba.
3. Equipo eléctrico según la reivindicación 2,
que comprende, en correspondencia con al menos una fase (8), un
dispositivo de maniobra (2, 2A) configurado para interrumpir o
seccionar la fase, estando el dispositivo cortocircuitador (7)
situado para establecer el cortocircuito de dicha, al menos una,
fase (8) entre la entrada (9) de la fase (8) en la cuba (6) y dicho
dispositivo de maniobra (2, 2A).
4. Equipo eléctrico según la reivindicación 2,
que comprende, en correspondencia con al menos una fase (8), un
dispositivo de protección (4) configurado para interrumpir la fase
(8) como respuesta a una sobrecorriente en dicha fase, estando el
dispositivo cortocircuitador (7) situado para establecer el
cortocircuito de dicha, al menos una, fase (8) entre dicha entrada
(9) de dicha, al menos una, fase (8) en la cuba (6) y dicho
dispositivo de protección (4).
5. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo
cortocircuitador (7) está situado como el primer elemento del
equipo en correspondencia con cada fase (8), después de la entrada
(9) de la fase correspondiente en la cuba (6).
6. Equipo eléctrico según la reivindicación 1,
en el que el dispositivo cortocircuitador (7) está situado fuera de
dicha cuba (6).
7. Equipo eléctrico según la reivindicación 6,
en el que dicha cuba (6) constituye una primera cuba del equipo
eléctrico, estando el dispositivo cortocircuitador (7) situado en
una segunda cuba (6A), pasando las fases (8) primero a través del
cortocircuitador (7), para posteriormente entrar en la primera cuba
(6).
8. Equipo eléctrico según la reivindicación 6 ó
7, que comprende, en correspondencia con al menos una fase (8), un
dispositivo de maniobra (2, 2A) configurado para interrumpir o
seccionar la fase, estando el dispositivo cortocircuitador (7)
situado para establecer el cortocircuito de dicha, al menos una,
fase (8), antes de dicho dispositivo de maniobra (2, 2A).
9. Equipo eléctrico según la reivindicación 6 ó
7, que comprende, en correspondencia con al menos una fase (8), un
dispositivo de protección (4) configurado para interrumpir la fase
(8) como respuesta a una sobrecorriente en dicha fase, estando el
dispositivo cortocircuitador (7) situado para establecer el
cortocircuito de dicha, al menos una, fase (8), antes de dicho
dispositivo de protección (4).
10. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo
cortocircuitador (7) está configurado para establecer un
cortocircuito entre las fases (8).
11. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo
cortocircuitador (7) está configurado para establecer un
cortocircuito entre las fases (8) y tierra (14).
12. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, siendo el equipo eléctrico un
transformador que comprende un elemento transformador (3) alojado
en la cuba.
13. Equipo eléctrico según la reivindicación 12,
en el que dicho transformador es un transformador autoprotegido,
con al menos un fusible interno en dicha al menos una fase,
estando dicho al menos un fusible situado después del dispositivo
cortocircuitador, en una dirección correspondiente a un flujo de
energía a través del equipo eléctrico.
14. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones 1-11, siendo dicho equipo eléctrico
un centro de transformación que comprende un transformador (3) y
una pluralidad de interruptores de maniobra (2) y una pluralidad de
dispositivos de protección (4).
15. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que tiene una parte de tensión más
alta (10) y una parte de tensión más baja (200), correspondiendo
dicha entrada (9) de las fases a la parte de tensión más alta.
16. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que tiene una parte de entrada de un
flujo de energía eléctrica, correspondiendo dicha entrada (9) de
las fases a dicha parte de entrada de un flujo de energía
eléctrica.
17. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10)
está configurado para generar un evento indicativo de la detección
de una falta como respuesta a un cambio en la presión en el
interior de la cuba (6).
18. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10)
está configurado para generar un evento indicativo de la detección
de una falta como respuesta a una presencia de luz en el interior
de la cuba (6).
19. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10)
está configurado para generar un evento indicativo de la detección
de una falta como respuesta a una detección de gases en el interior
de la cuba (6).
20. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10)
está configurado para generar un evento indicativo de la detección
de una falta como respuesta a una detección de una sobrecorriente
en al menos una fase (8) del equipo.
21. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10)
está configurado para generar un evento indicativo de la detección
de una falta como respuesta a una detección de corrientes derivadas
a tierra en el equipo.
22. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el detector de faltas (10)
está situado en la cuba (6).
23. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho líquido dieléctrico
comprende aceite mineral.
24. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones 1-22, en el que dicho líquido
dieléctrico comprende al menos un éster sintético.
25. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones 1-22, en el que dicho líquido
dieléctrico comprende al menos un éster natural.
26. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones 1-22, en el que dicho líquido
dieléctrico comprende al menos un aceite de silicona.
27. Equipo eléctrico según cualquiera de las
reivindicaciones 1-22, en el que dicho líquido
dieléctrico comprende al menos un hidrocarburo de alto peso
molecular.
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