ES2279406T3 - Sistema de proteccion para transformadores de potencial de tension media. - Google Patents

Abstract

Un sistema de protección para transformadores de potencial de tensión media, que comprende un resistor atenuador (R1) conectado en el sistema de triángulo abierto de tres devanados secundarios auxiliares de tres transformadores monofásicos (VT1, VT2, VT3), el cual es desactivado por un dispositivo de conmutación caracterizado porque el dispositivo de conmutación tiene la forma de un fusible térmico (2) el cual está conectado en serie entre la salida del devanado secundario auxiliar de uno de los transformadores monofásicos (VT1, VT2, VT3) y el resistor atenuador (R1) por medio de un elemento con una característica de corriente y tensión umbral (1).

Description

Sistema de protección para transformadores de potencial de tensión media.

El objeto de la invención es un sistema de protección para los transformadores de potencial de tensión media, que encuentran aplicación en la atenuación de de los estados ferroresonantes que ocurren en al menos uno de tres transformadores de potencial en una red de tensión media trifásica.

Para la atenuación de los estados ferroresonantes en los equipos eléctricos, y especialmente en transformadores de potencial, un resistor de protección de una resistencia de varias docenas de ohmios es típicamente usado. Tal resistor esta conectado a tres devanados secundarios auxiliares de tres transformadores monofásicos que forman un sistema de triángulo abierto. Aunque esta solución emplea un diseño sencillo, tiene desventajas significativas. En caso de un desbalance sostenido en la red de suministro, el valor pequeño de resistencia del resistor de protección, el cual es requerido para la efectividad de la atenuación de la oscilación ferroresonante, provoca el riesgo de daño térmico al transformador o al mismo resistor. En la práctica, resistores atenuadores de potencias de varios cientos de watts y de grandes dimensiones son usados.

La solución del problema técnico relacionado con la presencia del resistor de amortiguamiento en el caso de una asimetría significativa de la red que resulta de una falla a tierra prolongada fue presentada en DE 1265836, que describe un circuito para amortiguar las oscilaciones ferroresonantes , en el cual el resistor de amortiguamiento está conectado a los devanados auxiliares dispuestos en triángulo abierto de los tres transformadores de tensión monofásicos por medio de contactos de trabajo de un relé o relés, los cuales están conectados a los devanados secundarios de los transformadores de tensión. La desventaja de tal solución es que requiere un alambrado adicional entre los enrollados de los relés y los devanados secundarios de los transformadores de tensión. Otra desventaja de esta solución es que en el caso de una pequeña asimetría de la red resultante de por ejemplo una carga desbalanceada, la tensión de la secuencia cero resultará en un flujo corriente a través del resistor, ya que esta puede ser desconectada solamente en el caso de una condición de falla a tierra. Esto puede resultar en un calentamiento innecesario del resistor así como en una carga para el transformador de tensión durante las condiciones normales del servicio, ya que el circuito descrito no contiene un elemento sensible a la temperatura. El problema de cómo evitar la presencia de una carga de amortiguamiento durante la condición de servicio normal fue presentada en GB 1150865, que describe un circuito de anti-ferroresonancia controlado para un transformador de tensión capacitiva monofásico, incluyendo una carga de amortiguamiento, un conmutador semiconductor de C.A. controlado por puerta dispuesto para conectar la carga de amortiguamiento al transformador de tensión intermedia cuando el conmutador es conductor, y medios de activación para hacer el conmutador conductor durante la ocurrencia de oscilaciones no deseadas. La desventaja de la solución es que requiere medios para detectar las oscilaciones no deseadas para proporcionar la señal de activación que hace conductor al conmutador semiconductor por un tiempo pre-definido necesario para amortiguar las oscilaciones no deseadas.

Los resistores PTC, interruptores de seguridad del circuito bimetálicos o fusibles térmicos son comúnmente usados para proteger los equipos eléctricos contra el daño térmico provocado, por ejemplo, por una sobrecarga de
tensión.

Por ejemplo, un módulo que protege un sistema de telecomunicación, el cual consiste de un termistor PTC conectado en serie en el devanado de la línea del abonado y un diodo tiristor el cual está conectado en paralelo entre el devanado de la línea del abonado y la tierra es conocido de la solicitud de patente alemana No. 3621200. Si una tensión no deseada aparece en la línea del abonado, entonces la corriente que fluye a través del diodo tiristor lo calienta y consecuentemente el termistor también se calienta, ya que el diodo está térmicamente conectado con el termistor PTC. Como resultado, la resistencia del termistor se incrementa y la sobrecarga de tensión es reducida.

La esencia del sistema de protección de los transformadores de potencial de tensión media que comprenden un resistor atenuador conectado en el sistema de triángulo abierto de tres devanados secundarios auxiliares de tres transformadores monofásicos, el cual es desactivado por un dispositivo conmutador es que el dispositivo conmutador tiene una forma de fusible térmico, el cual está conectado en serie entre la salida del devanado secundario auxiliar de uno de los transformadores monofásicos y el resistor atenuador por medio de un elemento con una característica de corriente y tensión umbral.

Preferiblemente el fusible térmico tiene la forma de un interruptor de seguridad del circuito bimetálico, y el elemento con característica de corriente y tensión umbral tiene la forma de dos diodos Zener conectados en contrafase entre sí.

Como una alternativa, el fusible térmico tiene la forma de un resistor PTC, y el elemento con la característica umbral tiene la forma de dos diodos Zener conectados en contrafase entre sí.

Preferiblemente el fusible térmico es un resistor PTC, y el elemento con la característica umbral es un varistor.

Como una alternativa, el fusible térmico es un interruptor de seguridad del circuito bimetálico, y el elemento con la característica de corriente y tensión umbral es un varistor.

La ventaja del sistema inventivo es que este asegura la atenuación de las oscilaciones ferroresonantes mientras que es insensible a los valores pequeños de la tensión de secuencia cero, los cuales ocurren en caso de un desbalance pequeño en una red trifásica. En caso de una tensión de secuencia cero sostenida, por ejemplo una generada como resultado de una falla a tierra de una de las fases, el uso de un fusible térmico proporciona protección adicional de los transformadores y de los elementos del sistema de protección que protege los transformadores contar el daño. El uso de la protección térmica permite disminuir la potencia térmica del resistor atenuador comparado con soluciones anteriores. Es por eso que el sistema inventivo es eficiente y sus dimensiones son pequeñas en comparación con los dispositivos de protección existentes.

El objeto de la invención es presentado en una realización en el dibujo, donde la fig. 1 muestra un sistema de transformadores de potencial conectados a un sistema de protección, la fig. 2 - la primera variante de la realización del sistema de protección FDC1, la fig. 3 - la segunda variante de la realización del sistema de protección FDC2, la fig.
4 - la tercera variante de la realización del sistema de protección FDC3, y la fig. 5 - la cuarta variante de la realización del sistema de protección FDC4.

Los devanados auxiliares de tres transformadores de potencial monofásicos VT1, VT2, VT3 están conectados entre sí para formar un arreglo de triángulo abierto. Los devanados primarios A-N están directamente conectados con una red trifásica RST y a tierra. Los terminales de los devanados secundarios a-n de los transformadores individuales son las salidas de trabajo de estos transformadores. Los terminales de los devanados secundarios auxiliares da y dn de los transformadores están conectados entre sí de tal forma que el terminal da del devanado secundario auxiliar del transformador VT1 está conectado con la entrada del sistema de protección FDC, cuya salida está conectada con el terminal dn del devanado secundario auxiliar del tercer transformador VT3, y cuyo terminal da está conectado con el terminal dn del devanado secundario auxiliar del segundo transformador VT2. A continuación, el terminal da del segundo transformador VT2 está conectado con el terminal dn del primer transformador VT1. Durante la operación del dispositivo, entre el terminal da del primer transformador VT1 y el terminal dn del tercer transformador VT3 aparece la tensión U_{0}, la cual es aplicada a los terminales del sistema de protección FDC.

El sistema de protección FDC comprende ramas interconectadas en paralelo, y en la primera variante FDC1 de la realización del sistema, una rama contiene: un resistor atenuador R1, dos diodos Zener D1, D2 conectados en contrafase entre sí y un interruptor de seguridad del circuito bimetálico TF1, interconectados en serie. Los dos diodos Zener conectados en contrafase pueden ser sustituidos con un diodo Zener bi-direccional, el cual no es mostrado en el dibujo. La otra rama del sistema contiene un resistor R2.

En la segunda variante FDC2 de la realización del sistema, una rama contiene: el resistor R1, dos dioses Zener D1, D2 conectados en contrafase entre sí y un resistor PTC, interconectados en serie. Los dos diodos Zener conectados en contrafase pueden ser sustituidos con un diodo Zener bi-direccional, el cual no es mostrado en los dibujos. La otra rama del sistema contiene un resistor R2.

En la tercera variante FDC3 de la realización del sistema, una rama contiene: un resistor R1, un varistor y un resistor PTC, interconectados en serie. La otra rama del sistema contiene un resistor R2.

En la cuarta variante FDC4 de la realización del sistema, una rama contiene: el resistor R1, un varistor y un interruptor de seguridad del circuito bimetálico TF1, interconectados en serie. La otra rama del sistema contiene un resistor R2.

En todas las variantes de la realización de la invención el resistor R2 tiene un valor considerablemente mayor que la resistencia del resistor R1.

La operación del sistema inventivo es como sigue:

En caso de un balance total en la red trifásica, la tensión de secuencia cero U_{0} tiene un valor = 0 y ninguna corriente fluye a través del sistema de protección FDC.

En caso de un desbalance insignificante en la red trifásica, la tensión U_{0} tiene un valor no cero, pero menor que el valor de la tensión umbral del elemento con una característica de corriente y tensión umbral. En tal caso, la corriente de un valor de U_{0}/R2 fluye a través del sistema de protección FDC. Debido a que la resistencia del resistor R2 tiene un valor grande (R2>>R1), la corriente que fluye a través del sistema de protección FDC tiene un valor pequeño. Por lo tanto, también la potencia térmica emitida en el sistema de protección FDC es en tal caso insignificante. Por ejemplo: si R2 tiene un valor de 200 Ohmios, entonces si el valor de U_{0} = 10V, la potencia térmica emitida en el sistema FDC tiene un valor de 0.5W.

En el caso que un estado ferroresonante ocurra en la red trifásica, la tensión U_{0} tiene un valor que excede el valor umbral del elemento con la característica de corriente y tensión umbral. En ese caso, la corriente fluye a través del resistor R1. Debido a un valor pequeño del resistor R1 ocurre una muy rápida atenuación de las oscilaciones ferroresonantes. Ya que las ramas con el resistor R1 funcionan durante un corto periodo de tiempo, la energía térmica emitida en esta rama tiene un valor insignificante. Por lo tanto ni los elementos de la rama se sobrecalientan ni el fusible térmico es activado.

En el caso que un desbalance considerable sostenido ocurra en una red trifásica, el cual puede ser provocado, por ejemplo, por una falla a tierra de uno de los conductores de fase, la tensión U_{0} tiene también un valor mayor que la tensión umbral del elemento con la característica de corriente y tensión umbral. Por lo tanto una corriente de gran intensidad fluye a través de la rama con el resistor R1. Sin embargo, debido a que tal condición no requiere la acción del resistor atenuador, el fusible térmico en la forma de un fusible bimetálico o un resistor PTC provoca un gran incremento en la resistencia resultante de la rama que contiene el resistor R1, o su completa desconexión. Entonces ninguna corriente fluye a través de esta rama, o fluye una corriente de baja intensidad a través de ella. Cuando la causa del desbalance desaparece y el fusible térmico se enfría, el sistema se reiniciara.

Claims (5)

1. Un sistema de protección para transformadores de potencial de tensión media, que comprende un resistor atenuador (R1) conectado en el sistema de triángulo abierto de tres devanados secundarios auxiliares de tres transformadores monofásicos (VT1, VT2, VT3), el cual es desactivado por un dispositivo de conmutación caracterizado porque el dispositivo de conmutación tiene la forma de un fusible térmico (2) el cual está conectado en serie entre la salida del devanado secundario auxiliar de uno de los transformadores monofásicos (VT1, VT2, VT3) y el resistor atenuador (R1) por medio de un elemento con una característica de corriente y tensión umbral (1).

2. Un sistema de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el fusible térmico (2) tiene la forma de un interruptor de seguridad del circuito bimetálico (TF1), y el elemento con una característica de corriente y tensión umbral tiene la forma de dos diodos Zener (D1, D2), conectados en contrafase entre si.

3. Un sistema de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el fusible térmico (2) tiene la forma de un resistor PTC, y el elemento con una característica de corriente y tensión umbral tiene la forma de dos diodos Zener conectados en contrafase entre sí.

4. Un sistema de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el fusible térmico (2) es un resistor PTC, y el elemento con una característica de corriente y tensión umbral es un varistor.

5. Un sistema de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el fusible térmico (2) es un interruptor de seguridad del circuito bimetálico (TF1), y el elemento con una característica de corriente y tensión umbral es un varistor.