ES2281018T3 - Dispositivo para supervisar la corriente de fuga de un conductor de descarga de sobretension. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para supervisar la corriente de fuga de un conductor de descarga de sobretensión (1) con un elemento de medición (7) para explorar la corriente de fuga que fluye en el circuito de corriente de descarga (3) y un dispositivo de filtrado (8) para filtrar la tercera oscilación armónica desde la corriente de fuga, que es una medida para el estado de funcionamiento del conductor de descarga (1), en donde el dispositivo de filtrado (8) está unido a un circuito de valoración (12, 24) para la tercera oscilación armónica, caracterizado porque dado el caso se entrega al menos una señal de aviso a un dispositivo indicador (13, 14, 15, 25) conectado al circuito de valoración (12, 24), y porque en el circuito de corriente de descarga (3) está conectado un transmisor (16), a través del cual puede desacoplarse la energía para una alimentación de tensión del dispositivo de filtrado (8) y del circuito de valoración (12, 24)
Description
Dispositivo para supervisar la corriente de fuga
de un conductor de descarga de sobretensión.
La invención se refiere a un dispositivo para
supervisar la corriente de fuga de un conductor de descarga de
sobretensión según el preámbulo de la reivindicación principal.
Los conductores de descarga de sobretensión para
sistemas de transmisión de energía son aparatos extraordinariamente
fiables, aunque sin embargo existe con frecuencia el deseo de
realizar una supervisión del estado operativo del conductor de
descarga. Esto es en especial el caso cuando los aparatos, por
ejemplo a causa del diseño o de las condiciones ambientales, sufren
un esfuerzo inusualmente intenso o están instalados en puntos de
red especialmente significativos, como en transformadores de
máquinas o instalaciones transformadoras de importancia
estratégica. Aquí el usuario desearía poder reconocer con antelación
mediante dispositivos de supervisión, si el conductor de descarga
es capaz de descargar sobretensiones con el contenido energético
especificado, en cualquier momento y de forma fiable, o si el
conductor de descarga está dañado y existe riesgo de avería. Aparte
del procedimiento establecido de instalar un chispómetro de control
en serie con el conductor de descarga, en el que se valoran marcas
reactivas sobre los electrodos pulidos del chispómetro, y del
procedimiento de utilizar contadores reactivos que registran la
presencia de un proceso de descarga por encima de una determinada
amplitud, se conocen en especial en el caso de conductores de
descarga de óxidos metálicos modernos procedimientos para medir
corrientes de fuga. En el caso de conductores de descarga de óxidos
metálicos la parte activa no está separada galvánicamente de la
red, sino que recibe permanentemente tensión. De este modo se
reflejan las características eléctricas de la parte activa en cada
momento en la corriente de fuga a través del conductor de descarga.
Se conoce la llamada medición de corriente de fuga total, en la que
normalmente se valora el valor de cresta de la corriente de fuga
total, en donde se aprovecha que a la corriente de fuga normalmente
predominantemente capacitiva, conforme aumenta la temperatura de la
parte activa o conforme aumenta la tensión aplicada a la misma, se
superpone un contenido cada vez más resistivo que aumenta la
corriente de fuga total. A causa de diferentes magnitudes de
influencia, que confluyen en la corriente de fuga total, pueden
producirse sin embargo interpretaciones erróneas y se confiere a
este procedimiento una calidad de información solamente
reducida.
Del resumen de patente japonés JP 11307226 A se
conoce un dispositivo de supervisión para un conductor de descarga
de sobretensión. El dispositivo de supervisión se alimenta desde un
dispositivo de suministro de energía externo. La tensión entregada
por este dispositivo de suministro de energía externo se sincroniza
con la tensión de red del conductor de descarga de sobretensión,
para garantizar una supervisión del conductor de descarga de
sobretensión.
Asimismo se conoce del resumen de patente de
Japón JO 2003037932 A un conductor de descarga de sobretensión, que
presenta un dispositivo que supervisa el envejecimiento del
conductor de descarga. Una supervisión de corriente de fuga detecta
la corriente de fuga del conductor de descarga de sobretensión.
Adicionalmente se supervisa el número de
procesos de descarga del conductor de descarga de sobretensión. Al
alcanzarse un número prefijado de procesos de descarga se indican
de forma correspondiente señales luminosas de diferente color.
Del resumen de patente de Japón JP 09145759 A y
JP 2000321318 A se conocen en cada caso dispositivos para
supervisar un conductor de descarga de sobretensión. Para supervisar
se supervisa una corriente de fuga de un conductor de descarga y se
valora en unidad de cálculo. El resultado del análisis se representa
en cada caso en un dispositivo indicador.
Del resumen de patente de Japón JP 03001476 A se
conoce un dispositivo de supervisión para inspeccionar un conductor
de descarga de sobretensión. En la ruta de corriente de puesta a
tierra de un conductor de descarga de sobretensión se inserta un
convertidor de medición. Con ello la conexión a tierra forma el
devanado primario. El convertidor de medición se alimenta con una
corriente de inspección procedente de una fuente de tensión alterna
externa.
Del resumen de patente de Japón JP 008017552 A
se conoce un dispositivo para vigilar una corriente de fuga de un
conductor de descarga de sobretensión. La corriente de fuga del
conductor de descarga de sobretensión se supervisa mediante un
dispositivo detector. A partir de la corriente de fuga medida se
calcula mediante una unidad de cálculo una componente resistiva.
Este contenido resistivo de la corriente de fuga se utiliza para
diagnosticar el estado del conductor de descarga de
sobretensión.
El material de óxido de cinc utilizado por
ejemplo para conductores de descarga de óxido de metal presenta una
conductivita no lineal dependiente de la tensión que, al aplicar una
tensión senoidal, conduce a la configuración de una tercera
componente armónica en la corriente de fuga resistiva del conductor
de descarga. Si aumenta el contenido resistivo de la corriente de
fuga por ejemplo por degradación, esto significa una traslación en
la región de no linealidad modificada de la curva característica y,
de este modo, un aumento ulterior del contenido de la tercera
componente armónica. Por ello se conocen procedimientos en los que
se lleva a cabo un análisis de la tercera armónica de la corriente
de fuga. Para esto se desacopla normalmente la corriente de fuga a
través de un elemento de medición y se conduce a través de un
dispositivo de filtrado, a través del cual se filtra la tercera
componente armónica y se valora en cuanto a su amplitud. Sin
embargo, este procedimiento adolece actualmente del inconveniente
de que los aparatos disponibles son muy costosos y exigen una gran
experiencia para la medición y la interpretación correctas de los
valores de medición. Aparte de esto, estos aparatos necesitan una
energía auxiliar para su alimentación de tensión y por ello no se
utilizan normalmente para la supervisión permanente continuada,
fijamente, en conductores de descarga.
La invención se ha impuesto por ello la tarea de
formular un dispositivo para supervisar la corriente de fuga de un
conductor de descarga de sobretensión, utilizando la tercera
oscilación armónica de la corriente de fuga, en el que no se
necesite ninguna energía auxiliar para alimentar las piezas
constructivas, los resultados de medición puedan valorarse
fácilmente y que puedan fabricarse de forma económica, de tal modo
que sea posible una supervisión permanente de forma fija en el
conductor de descarga.
Esta tarea es resuelta, conforme a la invención,
mediante las particularidades características de la reivindicación
principal en unión a las particularidades del preámbulo.
Por medio de que el dispositivo de filtrado está
unido a un circuito de valoración de la tercera oscilación
armónica, que dado el caso entrega al menos una señal de aviso a un
dispositivo indicador conectado al circuito de valoración, y de que
en el circuito de corriente de descarga está conectado un
transmisor, a través del cual puede desacoplarse la energía para
una alimentación de tensión del dispositivo de filtrado y del
circuito de valoración, no se requiere ninguna energía auxiliar
para las piezas constructivas electrónicas, es decir, estas últimas
se alimentan con corriente de fuga y no es posible una
interpretación errónea dependiente del usuario y sólo se imponen
unos requisitos reducidos a la cualificación del usuario, ya que se
indica el resultado de la supervisión. Asimismo el dispositivo
puede fabricarse con componentes electrónicos estándar, con lo que
es económico. El dispositivo puede instalarse por ello, para una
supervisión continuada, de forma fija en el conductor de
descarga.
Mediante las medidas indicadas en las
reivindicaciones subordinadas son posibles perfeccionamientos y
mejoras ventajosos. Como elemento de medición puede utilizarse de
forma ventajosa una resistencia de medición, aunque también es
posible el uso de una disposición de bobinas compensada en corriente
que comprenda un compensador de corriente.
Como dispositivo de filtrado puede usarse un
paso de banda activo con una frecuencia de 150 Hz y como circuito
de valoración un microprocesador. En una ejecución simplificada el
microprocesador puede sustituirse por un sencillo conmutador de
valor umbral discreto o integrado.
En una forma de ejecución ventajosa el
dispositivo indicador presenta uno o varios diodos luminosos, en
donde para la versión simplificada con el conmutador de valor
umbral sólo es previsible un diodo luminoso, que indica la
superación de un umbral prefijado, aunque en un modo especialmente
ventajoso están unidos tres diodos luminosos con los colores de un
semáforo al microprocesador, que indican el funcionamiento sin
errores, el crítico y el defectuoso. Es especialmente ventajoso que
en el circuito de corriente de descarga se conecten una disposición
de bobinas con núcleo anular y dos devanados arrollados alrededor
del núcleo anular, cuyas conexiones estén guiadas hacia fuera, ya
que en caso crítico, es decir cuando el circuito de valoración
entrega una señal de aviso, puede conectarse un aparato de medición
externo que puede llevar a cabo una medición y una valoración más
precisas del estado de funcionamiento.
En el dibujo se han representado ejemplos de
ejecución de la invención, que se explican con más detalle en la
siguiente descripción. Aquí muestran:
la figura 1 una configuración conforme al
circuito del dispositivo de supervisión según la invención,
la figura 2 otra forma de ejecución del circuito
de exploración utilizado en la figura 1 de la tercera oscilación
armónica, y
la figura 3 otra forma de ejecución del circuito
de valoración utilizado en la figura 1 con indicación.
El dispositivo representado en la figura 1 para
supervisar la corriente de fuga presenta un conductor de descarga
de óxido de metal 1 con un chispómetro protector 2 para corrientes
de descarga y el verdadero ramal de corriente de fuga 3. El
dispositivo comprende aparte del conductor de descarga 1 tres
unidades de circuito, una unidad de alimentación de tensión 4, un
circuito de exploración 5 para la tercera oscilación armónica y una
unidad de valoración 6. El circuito de exploración 5 presenta una
resistencia de medición 7 conectada al ramal de corriente de fuga 3
y un paso de banda 8 activo con una frecuencia central de 150 kHz.
Adicionalmente está dispuesto en el circuito de corriente de fuga 3
una disposición de bobinas 9, que presenta un núcleo anular 10 y
dos bobinas 11 arrolladas alrededor del núcleo anular, en donde las
conexiones de las bobinas para conectarse a un aparato de medición
externo están guiadas hacia fuera.
La unidad de valoración 6 se compone
fundamentalmente de un circuito de microprocesador 12 y tres diodos
luminosos 13, 14, 15 que, en el ejemplo de ejecución, se han
elegido con los colores de un semáforo, es decir verde, amarillo y
rojo. Como es natural también puede usarse otras fuentes luminosas,
en donde en lugar de los elementos indicadores ópticos dado el caso
también puede pensarse en uno o varios elementos indicadores
acústicos.
La unidad de alimentación de tensión 4 comprende
un transmisor 16, cuyo devanado primario 17 está conectado al ramal
de corriente de fuga 3 y cuyo devanado secundario 18 está unido a
una parte de red 19 con circuito rectificador y circuito de
cribado. El paso de banda 8 y el circuito de microprocesador 12
están unidos para su alimentación de tensión a las salidas de la
parte de red 19. A través del transmisor 16 se desacopla, a partir
de la corriente de fuga que afluye al ramal de corriente de fuga 3,
la energía auxiliar libre de potencial, en donde la bobina
secundaria 18 entrega una corriente alterna a la parte de red 19. La
parte de red lleva a cabo un rectificado y un cribado y pone a
disposición, en su salida, una tensión continua positiva y otra
negativa con potencia cero correspondiente.
Durante el funcionamiento del conductor de
descarga 1 la corriente de fuga es explorada por la resistencia de
medición 7 y se entrega al paso de banda 8 activo, que filtra a
partir de la corriente de fuga explorada las terceras oscilaciones
armónicas. El circuito de microprocesador 12 valora la tercera
oscilación armónica según la magnitud de su valor umbral y activa
los LEDs 13 a 15. Para esto el circuito de microprocesador 12
contiene tres valores umbrales, en donde en el caso de un valor de
cresta por debajo de un primer umbral se indica el funcionamiento
normal con un LED 13 verde, de un valor de cresta por encima del
primer umbral, pero por debajo del segundo umbral como margen
crítico, con un LED amarillo 14, y de un valor de cresta por encima
del segundo umbral con un LED rojo el funcionamiento defectuoso.
Como ya se ha mencionado anteriormente, la
disposición de bobinas 9, que puede conectarse como bobina
compensada en corriente, sólo sirve de sensor adicional para un
aparato de medición externo para la medición compensada precisa de
la tercera armónica, en el caso de que destelle por ejemplo el LED
amarillo 14.
En la figura 2 se ha representado otra forma de
ejecución de un circuito de exploración 5, que puede usarse en
lugar del circuito de exploración según la figura 1, es decir, la
resistencia de medición 7 según la figura 1 se sustituye por una
disposición de bobinas compensada en corriente, que presenta un
núcleo anular 20 con dos bobinas 21, 22 y un compensador de
corriente 23 conectado a las conexiones de las bobinas 21, 22. Con
ello se lleva a cero todo el campo magnético de la disposición de
bobinas mediante una contracorriente, de tal modo que a la salida
del compensador de corriente 23 está disponible la tensión de
medición. El paso de banda 8 activo filtra a su vez la tercera
oscilación armónica.
En la figura 3 se ha representado una variante
de la unidad de valoración 6, en la que el circuito de
microprocesador 12 se sustituye por un conmutador de valor umbral
24, que sólo presenta un valor umbral para indicar el margen de
funcionamiento crítico. En este ejemplo de ejecución sólo existe
entonces un LED 25, que puede iluminarse o destellar por ejemplo en
amarillo.
La disposición de bobinas 9 puede estar
disponible adicionalmente en todos los ejemplos de ejecución.
Claims (11)
1. Dispositivo para supervisar la corriente de
fuga de un conductor de descarga de sobretensión (1) con un
elemento de medición (7) para explorar la corriente de fuga que
fluye en el circuito de corriente de descarga (3) y un dispositivo
de filtrado (8) para filtrar la tercera oscilación armónica desde la
corriente de fuga, que es una medida para el estado de
funcionamiento del conductor de descarga (1), en donde el
dispositivo de filtrado (8) está unido a un circuito de valoración
(12, 24) para la tercera oscilación armónica, caracterizado
porque dado el caso se entrega al menos una señal de aviso a un
dispositivo indicador (13, 14, 15, 25) conectado al circuito de
valoración (12, 24), y porque en el circuito de corriente de
descarga (3) está conectado un transmisor (16), a través del cual
puede desacoplarse la energía para una alimentación de tensión del
dispositivo de filtrado (8) y del circuito de valoración (12,
24).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el devanado primario (17) del transmisor
(16) está situado en el circuito de corriente de descarga (3) y el
devanado secundario (18) está unido a un circuito rectificador
(19), que está unido al dispositivo de filtrado (8) y al circuito de
valoración (12, 24).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, caracterizado porque el elemento de
medición es una resistencia de medición (7).
4. Dispositivo según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, caracterizado porque el elemento de
medición es una disposición de bobinas compensada en corriente que
comprende un compensador de corriente (23), en donde el compensador
de corriente (23) está unido al dispositivo de filtrado (8) y al
circuito rectificador.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque el dispositivo de filtrado
comprende un paso de banda (8) activo.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque el circuito de valoración
comprende un circuito de microprocesador (12), que valora los
valores de cresta de la tercera oscilación armónica y entrega al
menos una señal de aviso.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque el circuito de valoración es un
circuito de valor umbral (24) que, al superarse un umbral, entrega
una señal de aviso.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque el dispositivo indicador es de
clase óptica o acústica.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque el dispositivo indicador presenta
al menos un LED (13, 14, 15, 25).
10. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el dispositivo
indicador comprende varios LEDs (13, 14, 15) y porque el circuito
de valoración (12) activa, dependiendo del tamaño de los valores de
cresta, diferentes diodos luminosos.
11. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en el circuito
de corriente de descarga (3) está conectada una disposición de
bobinas (9) dotada de un núcleo anular (10) y dos bobinas (11)
arrolladas alrededor del núcleo anular, en donde las conexiones de
las bobinas están guiadas hacia fuera, para la unión a un aparato
de medición externo en el caso de la presencia de una señal de
aviso.
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