ES2218419T3 - Dispositivo para la deteccion de un error en una trayectoria de corriente de fuga de un descargador de sobretension de alta tension. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la detección de un error en la trayectoria de la corriente de fuga de un descargador de sobretensión de alta tensión con un accionamiento (6) que genera fuerzas de accionamiento a través de un gas en expansión y que se puede activar cuando aparece un error, caracterizado porque el accionamiento (6) es controlado por una señal eléctrica, que está generada en función de una corriente que fluye en la trayectoria de la corriente de fuga.

Description

Dispositivo para la detección de un error en una trayectoria de corriente de fuga de un descargador de sobretensión de alta tensión.

La invención se refiere a un dispositivo para la detección de un error en la trayectoria de la corriente de fuga de un descargador de sobretensión de alta tensión con un accionamiento que genera fuerzas de accionamiento a través de un gas en expansión y que se puede activar cuando aparece un error.

Se conoce, por ejemplo, por la solicitud PCT WO 97/10631 un dispositivo de este tipo. El dispositivo conocido se emplea para interrumpir una corriente de fuga de un descargador de sobretensión de alta tensión erróneo. El descargador de sobretensión de alta tensión presenta elementos varistores. El dispositivo presenta una trayectoria de corriente de fuga, una disposición de electrodos dispuesta eléctricamente en paralelo con ella así como un accionamiento. Como accionamiento se utiliza una carga explosiva que se puede encender térmicamente.

En virtud del diseño constructivo de la disposición de electrodos y de la trayectoria de la corriente de fuga del dispositivo, una corriente de fuga correspondientemente grande se conmuta tanto durante un proceso de fuga regular como también en el caso de un error en la trayectoria de la corriente de fuga del descargador de sobretensión de alta tensión bajo la formación de un arco de luz sobre la disposición de electrodos.

La energía térmica generada en este caso dentro del dispositivo debe activar el accionamiento sólo en el caso de presencia de un error en el descargador de sobretensión de alta tensión. La activación depende esencialmente del valor absoluto así como de la duración de tiempo de la corriente de fuga que fluye. Los criterios de encendido esenciales, como por ejemplo la corriente de encendido y el retraso de encendido apenas se pueden ajustar de una manera definida. Esto puede conducir a activaciones erróneas no deseadas del accionamiento en procesos de fuga regulares.

La presente invención tiene el cometido de configurar un dispositivo para la detección de un error en la trayectoria de la corriente de fuga de un descargador de sobretensión de alta tensión con un comportamiento de reacción mejorado, para evitar activaciones falsas.

El cometido se soluciona en un dispositivo del tipo mencionado al principio, según la invención, porque el accionamiento está controlado por una señal eléctrica que está generada en función de una corriente que fluye en la trayectoria de la corriente de fuga.

La generación de la señal de activación en función de la corriente que fluye en la trayectoria de la corriente de fuga posibilita una activación fiable del accionamiento. A través de la generación dependiente se consigue una distinción muy exacta entre la corriente de fuga y la corriente de fallo. La señal eléctrica puede ser bien detectada y procesada.

Además, puede estar previsto de una manera más ventajosa que la trayectoria de la corriente de fuga forma el arrollamiento primario en un convertidor inductivo, cuyo arrollamiento secundario emite la señal eléctrica.

La trayectoria de la corriente de fuga puede ser abarcada bien por el convertidor, de manera que se posibilita una forma de realización compacta. De manera especialmente ventajosa, se representa una configuración de forma anular del convertidor. La utilización de la trayectoria de la corriente de fuga como arrollamiento primario es una solución constructivamente sencilla.

Otra configuración ventajosa prevé que el convertidor presente un núcleo ferromagnético.

El núcleo ferromagnético concentra las líneas de campo del campo magnético y mejora el comportamiento de transmisión del convertidor. De manera especialmente favorable, se representa una configuración en forma de anillo del núcleo ferromagnético. El núcleo ferromagnético puede llevar mecánicamente el arrollamiento secundario. Las variables características magnéticas del núcleo ferromagnético, como permeabilidad e inducción de saturación, soportan un ajuste más exacto de los criterios de activación.

Además, puede estar previsto de manera ventajosa que aguas arriba del accionamiento esté conectado un filtro electrónico que debe ser atravesado por la señal.

Por medio del empleo de un filtro electrónico es posible configurar de una manera especial el comportamiento de reacción del dispositivo. De esta manera, es posible la distinción de una corriente de fallo con respecto a una corriente de fuga regular con una fiabilidad muy grande. Un filtro de este tipo se puede adaptar fácilmente en su curva característica del filtro a las condiciones de empleo respectivas.

Puede estar previsto que el filtro electrónico sea un filtro selectivo de la frecuencia.

Una variable ventajosa para la distinción de corrientes de fallo y de corrientes de fuga regulares es su frecuencia. Típicamente, las corrientes de fuga regulares presentan una frecuencia, que es esencialmente mayor que la frecuencia de la red típica de 50 y 60 Hz, por ejemplo. Si se produce ahora un fallo en el descargador de sobretensión de alta tensión, entonces está impresa sobre la corriente de fallo aparecida la frecuencia de la red de 50 y 60 Hz, respectivamente. Se ha revelado que es especialmente efectivo para la selección de la frecuencia de la red un filtro electrónico de varias fases. Típicamente se utilizan para un filtro de este tipo circuitos de paso bajo conocidos en sí. En principio, se puede emplear también un filtro de este tipo para las mismas tensiones.

Además, puede ser ventajoso que el accionamiento controle un dispositivo de separación de sobretensión de alta tensión.

En el caso de empleo del dispositivo en dispositivos de separación de descargadores de sobretensión de alta tensión se puede conseguir con costes reducidos una mejora esencial de su fiabilidad. Tales dispositivos se pueden reequipar sin problemas.

Puede estar previsto de manera ventajosa que el accionamiento controle un dispositivo de señalización de fallo para descargadores de sobretensión de alta tensión.

Por medio de la utilización de un dispositivo de este tipo se pueden producir dispositivos de señalización del fallo muy compactos con una fiabilidad grande.

A continuación se muestra la invención con la ayuda de un dibujo y se describe en detalle a continuación.

En este caso:

La figura 1 muestra una representación esquemática de un dispositivo para la detección de un fallo en la trayectoria de la corriente de fuga de un descargador de sobretensión de alta tensión en un ejemplo de realización como dispositivo de separación del descargador de sobretensión de alta tensión.

La figura 2 muestra una representación esquemática de un dispositivo para la detección de un fallo en la trayectoria de la corriente de fuga de un descargador de sobretensión de alta tensión en un ejemplo de realización como dispositivo de señalización del fallo.

La figura 3 muestra un dispositivo de señalización del fallo con un accionamiento de activación.

La figura 4 muestra un dispositivo de señalización del fallo activado, y

La figura 5 muestra una disposición de circuito para un filtro selectivo de la frecuencia.

Los componentes funcionales iguales están provistos en todas las figuras con los mismos signos de referencia. En la figura 1 se representa un dispositivo para la detección de un fallo en la trayectoria de la corriente de fuga de un descargador de sobretensión de alta tensión, que está configurado como dispositivo de separación del descargador de sobretensión de alta tensión. El dispositivo presenta un primer cuerpo conductor de electricidad 1 así como un segundo cuerpo eléctrico 2. El primer cuerpo conductor de electricidad 1 presenta un primer taladro roscado 3 para el contacto del dispositivo con un descargador de sobretensión de alta tensión. Además, el segundo cuerpo conductor de electricidad 2 presenta un perno roscado 4 para el contacto del dispositivo con un potencial de tierra. El primero y el segundo cuerpo conductor de electricidad 1, 2 están conectados entre sí de forma conductora de electricidad. La resistencia de la corriente continua eléctrica entre el taladro roscado 3 y el perno roscado 4 es relativamente reducida, por ejemplo menor que 10 m \Omega. El primero y el segundo cuerpo conductor de electricidad 1, 2 forman una parte de la trayectoria de la corriente de fuga del descargador de sobretensión de alta tensión. El primer cuerpo conductor de electricidad 1 presenta un taladro ciego 5 para el alojamiento de un generador de gas que se puede activar eléctricamente y que actúa como accionamiento 6. Tales generadores se conocen, por ejemplo, por las bolsas de aire inflables que se emplean en la fabricación de vehículos. El segundo cuerpo 2 conductor de electricidad 2 está conectado con el primer cuerpo conductor de electricidad 1 de tal forma que el taladro ciego 5 está cerrado para el alojamiento del generador de gas. Alrededor del primer cuerpo 1 conductor de electricidad está dispuesto un núcleo anular 7 ferromagnético. Este núcleo anular ferromagnético 7 lleva un arrollamiento secundario 8. Este arrollamiento secundario 8 está conectado en una unidad de activación del generador de gas. El arrollamiento primario está formado por el primero y el segundo cuerpo conductor de electricidad 1, 2. El dispositivo está rodeado por una carcasa 11.

Las corrientes de fuga muy pequeñas, que aparecen en los descargadores de sobretensión de alta tensión con elementos varistores pueden fluir a través del primero y el segundo cuerpo conductores de electricidad 1, 2 hacia el potencial de tierra. Durante un proceso de fuga del descargador de sobretensión de alta tensión, la corriente de fuga que aparece en este caso es descargada igualmente a través del primero y el segundo cuerpo conductor de electricidad 1, 2 hacia el potencial de tierra. Las propiedades magnéticas del núcleo anular ferromagnético, como por ejemplo inducción de saturación, permeabilidad y comportamiento de frecuencia del núcleo anular ferromagnético 7 están dimensionadas de tal forma que la tensión provocada por la corriente de fuga, que dura solamente un periodo de tiempo muy corto (por ejemplo, algunos ms), en el arrollamiento secundario no es suficiente para encender el generador de gas. En el caso de que se produzca un fallo, por ejemplo una perforación de un elemento varistor, fluye a través del primero y del segundo cuerpo conductor de electricidad 1, 2 una corriente de fallo que se prolonga durante un periodo de tiempo más largo (por ejemplo >100 ms), de manera que la duración de la tensión provocada por la corriente de fallo en el arrollamiento secundario es suficiente para encender el generador de gas. En el interior del taladro ciego 5 del primer cuerpo conductor de electricidad 1, que está cerrado a través del segundo cuerpo conductor de electricidad 2, se produce una elevación de la presión tal que el segundo cuerpo 2 conductor de electricidad es separado del primer cuerpo conductor de electricidad 1. Por medio de una configuración correspondiente del núcleo anular ferromagnético 7 y del arrollamiento secundario 8 se asegura una activación altamente selectiva del generador de gas. La activación selectiva es favorecida por los diferentes ciclos temporales de las corrientes de fuga y de las corrientes de fallo.

En las figuras 2, 3 y 4 se representa la configuración del dispositivo para la detección de un fallo en la trayectoria de la corriente de fuga de un descargador de sobretensión de alta tensión como dispositivo de señalización del fallo. El dispositivo comprende de nuevo un primer cuerpo conductor de electricidad 1 así como un segundo cuerpo conductor de electricidad 2. El primer cuerpo conductor de electricidad 1 presenta un taladro roscado 3 para la conexión del dispositivo a un descargador de sobretensión de alta tensión. El segundo cuerpo conductor de electricidad 2 presenta un perno roscado 4 para la conexión del dispositivo al potencial de tierra. El primero y el segundo cuerpo conductor de electricidad 1, 2 están conectados eléctricamente entre sí. La resistencia de la corriente continua eléctrica entre el taladro roscado 3 y el perno roscado 4 es relativamente reducida, por ejemplo menos que 10 m \Omega. El primer cuerpo conductor de electricidad 1 presenta un taladro ciego 5 para el alojamiento de un generador de gas que puede ser activado eléctricamente y que actúa como accionamiento 6. El segundo cuerpo conductor de electricidad 2 presenta igualmente un taladro ciego 9, que prolonga el taladro ciego 5 del primer cuerpo conductor de electricidad 1. Adicionalmente están previstos orificios 10a, 10b, que ensanchan el taladro ciego 9 radialmente hacia fuera en el segundo cuerpo conductor de electricidad 2. Alrededor del primer cuerpo conductor de electricidad 1 está dispuesto un núcleo anular 7 ferromagnético que lleva un arrollamiento secundario 8. El primero y el segundo cuerpo conductor de electricidad 1, 2 actúan como arrollamiento primario. El arrollamiento secundario 8 está conectado eléctricamente en una unidad de activación del generador de gas. El dispositivo está rodeado por una carcasa 11 de varias partes. Dentro de la carcasa 11 están dispuestas banderolas de señalización 12a, 12b, 12c. La carcasa 11 de varias partes cubre los orificios 10a, 10b del taladro ciego 9 del segundo cuerpo conductor de electricidad 2.

La activación del generador de gas se realiza de la misma manera que se escribe en el ejemplo de la figura 1. Si aparece un fallo en la trayectoria de la corriente de fuga de un descargador de sobretensión de alta tensión, entonces fluye a través del primero y el segundo cuerpo conductor de electricidad 1, 2 una corriente tal que se induce en el arrollamiento secundario 8 una tensión de una duración suficiente, que provoca un encendido del generador de gas. El generador de gas genera en el espacio cerrado que lo rodea una presión de gas elevada, que llega a ser tan grande que se repelen partes de la carcasa 11 de varias partes y el gas se expande a través de los orificios 10a, 10b. De esta manera, se liberan y se despliegan las bandas de señales 12a, 12b, 12c que están dispuestas dentro de la carcasa 11. De esta manera se puede identificar con facilidad los descargadores de sobretensión de alta tensión erróneos. No se interrumpe la trayectoria de la corriente de fuga del descargador de sobretensión de alta tensión.

La activación del accionamiento 6 se puede controlar todavía con mayor exactitud, siendo evaluados los ciclos de tiempo de las corrientes de fuga y de las corrientes de fallo. A tal fin sirve el filtro selectivo de la frecuencia representado en la figura 5. El filtro selectivo de la frecuencia está conectado en el trayecto de transmisión de la señal eléctrica entre el arrollamiento secundario 8 y el generador de gas que puede ser activado eléctricamente y que actúa como accionamiento 6. El filtro presenta una primera bobina de acoplamiento 13 y una segunda bobina de acoplamiento 14, que están conectadas eléctricamente en serie entre sí. En paralelo con el generador de gas está conectado un condensador 15. Como circuito de protección están previstas varias trayectorias de corriente en paralelo con elementos de protección. Como elementos de protección están previstos una distancia disruptiva de la chispa de protección 16, un circuito de protección por medio de diodos Zener 17 así como una disposición de diodos de protección 18 conectados antiparalelos. El filtro selectivo de la frecuencia está realizado como paso bajo, de manera que se conduce una señal de baja frecuencia hacia el generador de gas y se provoca allí un encendido del mismo. A través del filtro se impide un encendido del generador de gas en el caso de que aparezca una señal de alta frecuencia.

Claims (7)

1. Dispositivo para la detección de un error en la trayectoria de la corriente de fuga de un descargador de sobretensión de alta tensión con un accionamiento (6) que genera fuerzas de accionamiento a través de un gas en expansión y que se puede activar cuando aparece un error, caracterizado porque el accionamiento (6) es controlado por una señal eléctrica, que está generada en función de una corriente que fluye en la trayectoria de la corriente de fuga.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la trayectoria de la corriente de fuga forma el arrollamiento primario en un convertidor inductivo, cuyo arrollamiento secundario (8) emite la señal eléctrica.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque el convertidor presenta un núcleo ferromagnético (7).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque aguas arriba del accionamiento (6) está conectado un filtro electrónico, que debe ser atravesado por la señal.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque el filtro electrónico es un filtro selectivo de la frecuencia.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el accionamiento (6) controla un dispositivo de separación del descargador de sobretensión de alta tensión.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el accionamiento (6) controla un dispositivo de fallo para descargadores de sobretensión de alta tensión.