ES2323923A1 - Sistema activo de compensacion del campo magnetico generado por instalaciones electricas lineales. - Google Patents
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Abstract
Sistema activo de compensación del campo magnético generado por instalaciones eléctricas lineales y su modo de funcionamiento. La presente invención tiene por objeto el desarrollo de un sistema de compensación activo del campo magnético a frecuencia industrial generado por instalaciones eléctricas lineales, básicamente líneas eléctricas aéreas y subterráneas, y su modo de funcionamiento. Este sistema no requiere sensor de corriente de línea sino sensor de campo colocado en la fuente de corriente y se aplica para mitigar el campo generado por una o más fuentes de campo independientes.
Description
Sistema activo de compensación del campo
magnético generado por instalaciones eléctricas lineales y su modo
de funcionamiento.
La presente invención tiene por objeto el
desarrollo de un sistema de compensación activo del campo magnético
a frecuencia industrial generado por instalaciones eléctricas
lineales, básicamente líneas eléctricas aéreas y subterráneas, y su
modo de funcionamiento. Este sistema no requiere sensor de
corriente de línea sino sensor de campo colocado en la fuente de
corriente y se aplica para mitigar el campo generado por una o más
fuentes de campo indepen-
dientes.
dientes.
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Uno de los métodos tradicionales para reducir el
campo magnético en un volumen determinado es disponer de varias
espiras colocadas rodeando todo el volumen (típicamente fijadas a
los contornos de la habitación-paredes o techos-) y
alimentadas por una o varias corrientes eléctricas tal que se
compense el campo magnético perturbador (ejemplo de uno de estos
sistemas puede verse en la patente WO98/50798). Dichas corrientes
se alimentan mediante una fuente regulada que ajusta el valor
teniendo en cuenta la medida de varios sensores de campo colocados
en el interior del volumen a compensar.
En el caso concreto de compensar el campo
generado por instalaciones eléctricas lineales (en particular
líneas eléctricas aéreas o subterráneas), éste puede ser fácilmente
formulado a partir de la geometría de la fuente y la corriente que
la atraviese, de modo que la corriente por el/los lazo/s
compensadores puede ser estimada a partir de la medida de la/s
corriente/s por la/s línea/s perturbadora/s, sin necesidad de
disponer de sensores de campo magnético en el interior del volumen
a compensar. Dos alternativas se han propuesto en este sentido.
La primera, consiste en disponer de un sensor de
campo magnético que, colocado convenientemente, mida el campo
magnético resultante, (debido tanto a la/s línea/s como a el/los
lazo/s). La señal instantánea procedente del sensor se amplifica y
desfasa de modo que se obtenga la intensidad instantánea a inyectar
a el/los lazos (el factor de amplificación y el desfase pueden
calcularse analíticamente). [A. Shenkman, N. Sonkin, y V.
Kamensky, "Transmission lines as a source of industrial
frequency electromagnetic field (EMF) radiation and a device for its
active supression" Proc. 3^{rd} International Workshop
on Biological Effects of Electromagnetic Fields, vol. II, pp.
593-499, Kos (Grecia), 2004].
Esta alternativa requiere disponer de un sensor
de campo en una ubicación tal que el campo generado por el/los
lazo/s sea el correspondiente a dos conductores rectilíneos,
despreciando el efecto de los finales de lazo. Además sólo debe
medir el campo conjunto de la/s línea/s y el/los lazo/s, por lo que
el sensor de campo se debe alejar de el/los módulo/s de
alimentación de el/los lazo/s para evitar interferencias.
La segunda alternativa consiste en disponer de
un sensor de corriente por cada línea. La señal instantánea
procedente de cada sensor se amplifica y desfase de modo que se
obtenga la intensidad instantánea a inyectar a el/los lazo/s (el
factor de amplificación y desfase pueden calcularse
analíticamente). Existen dos versiones de esta alternativa,
disponer de un sensor de campo para medir la corriente [U.
Jonsson, A. Larsson, y J.O. Sjödin, "Optimized reduction of
the magnetic field near Swedish 400 kV lines by advanced control of
shield wire currents. Test results and economic evaluation",
IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 9, No 2, abril
1994.] o de un sensor que específicamente mida la corriente
[Zerotesla News N° 1, Noviembre 2004
(http://www.agsm.it/oggetti/14100.pdf)].
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Figura 1.- Lazo activo para compensar el campo
debido a la línea.
- 1.
- línea eléctrica aérea.
- 2.
- lazo compensador.
- 3.
- zona a proteger.
- 4.
- módulo de alimentación de corriente.
- 5.
- módulo de alimentación en corriente al lazo alimentado en baja tensión.
- 6.
- sensor de campo.
\newpage
Figura 2.- Dos lazos activos para compensar dos
fuentes independientes separadas entre sí.
- 1.
- línea eléctrica aérea.
- 2.
- lazo compensador para la línea eléctrica aérea.
- 3.
- zona a proteger.
- 4.
- módulo de alimentación de corriente al lazo (2).
- 5.
- módulo de alimentación de corriente al lazo alimentado en baja tensión.
- 6.
- sensor de campo en (4).
- 7.
- línea eléctrica subterránea.
- 8.
- lazo compensador para la línea eléctrica subterránea.
- 9.
- módulo de alimentación de corriente al lazo (8).
- 10.
- sensor de campo en (9).
Figura 3.- Compensación de dos fuentes
independientes próximas entre sí.
- 1.
- línea eléctrica aérea.
- 2.
- lazo compensador.
- 3.
- zona a proteger.
- 4.
- fuente de corriente al lazo.
- 5.
- módulo de alimentación de corriente al lazo alimentado en baja tensión.
- 6.
- sensor de campo.
- 11.
- sensor de campo.
- 12.
- línea eléctrica aérea próxima a (1).
La presente invención evita la necesidad de
colocar un sensor de campo lejos de el/los lazos, así como un
sensor de corriente en una fase de la línea perturbadora, para
ajustar la corriente por el/los lazos. De este modo se obtiene un
diseño del sistema de alimentación más compacto, evitando la
necesidad de disponer de un lugar específico para colocar el
sensor, así como simplificando los problemas asociados a la
comunicación sensor-sistema de control, mejorando la
fiabilidad. Además, se evita disponer de un costoso sensor de
corriente inalámbrico. Para ello se dispone de uno o dos sensores
de campo magnético colocados dentro del armario de alimentación a
los lazos. Los sensores de campo miden exclusivamente el campo
generado por las fuentes. Para conseguir esto se desconecta
periódicamente (periodo T) y durante un pequeño intervalo de tiempo
(t_{d} \approx 100 ms) la alimentación al lazo. Dicho tiempo es
suficiente para medir el campo generado por las fuentes y mediante
un amplificador y un desfasador obtener la corriente a inyectar a
los lazos. Una vez determinada la corriente, ésta se inyecta al lazo
hasta el nuevo periodo en que se desconecta de nuevo la alimentación
al lazo. La sincronización de la corriente del lazo con la
corriente de la línea en el intervalo de tiempo restante
(T-t_{d}) se obtiene a través de la alimentación
en baja tensión a la fuente de potencia de los lazos. La duración
del periodo T entre dos desconexiones depende de la variación de la
corriente por las líneas (variación rápida exige periodos más
cortos).
Por tanto, este método es tanto más válido
cuanto más lenta sea la variación de la corriente por la línea, ya
que el valor de T será mayor y la relación t_{d}/T será pequeña,
obteniéndose un tiempo mayor de mitigación
(T-t_{d}). Un valor apropiado de T es del orden
de minutos. Esta circunstancia se da en el caso de líneas de
distribución o de transporte que alimentan numerosas cargas. Además,
este método se podrá aplicar en situaciones donde no es crítica la
ausencia de mitigación durante intervalos muy cortos. Esto se da
por ejemplo en los casos de reducción de exposición a campos
magnéticos por motivos de prevención de posibles efectos nocivos
sobre la salud.
La realización que a continuación se describe de
un sistema de compensación con lazo activo se aplica en
instalaciones eléctricas lineales (líneas aéreas y subterráneas) de
potencia. Consta de uno o varios lazos colocados en una posición
adecuada para obtener una aceptable mitigación en la zona a
compensar, una o varias fuentes de corriente reguladas y un
conjunto de sensores de campo situados en el interior de el/los
armario/s de alimentación de el/los lazo/s. El número de lazos es
función básicamente del número y características de las fuentes
independientes de campo perturbador, y las necesidades de
mitigación. El número de sensores es el mismo que el de fuentes de
campo perturbador, y su función es estimar las variaciones de campo
generado por la fuente, de modo que la corriente por el/los lazo/s
a inyectar sea la adecuada para minimizar el campo en la zona a
proteger. Se distinguen dos casos.
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Caso
1
La figura 1 muestra una línea eléctrica (1), un
lazo compensador (2) y la zona a proteger (3). En un extremo del
lazo se dispone el módulo de alimentación de corriente al mismo (4),
alimentado a su vez en baja tensión (5), así como el sensor de
campo (6). En el instante t=0 (no hay alimentación al lazo) el
sensor mide exclusivamente el campo generado por la línea y
mediante un amplificador y un desfasador se obtiene la intensidad a
inyectar al lazo. En el instante t=t_{d} se inyecta de un modo
efectivo dicha intensidad al lazo y durante el intervalo
T-t_{d} se mantiene la amplitud de dicha onda,
estando sincronizada la onda con la tensión medida en la
alimentación (5) al módulo de corriente. En el instante T se
desconecta la alimentación al lazo y vuelve a empezar el ciclo de
nuevo.
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Caso
2
En este caso la zona a compensar está sometida
al campo magnético generado por dos fuentes cuyas corrientes
correspondientes son independientes entre sí. Dentro de este caso,
cabe analizar dos situaciones diferentes: (a) las fuentes están
suficientemente separadas entre sí; (b) las fuentes están próximas
entre sí.
La figura 2 muestra una línea aérea (1) y otra
subterránea (7), así como la zona a compensar (3). Se dispone un
lazo para compensar la línea aérea (2) y otro para la subterránea
(8). Por cada lazo se tiene una fuente de corriente (4, 9),
alimentado en baja tensión (5) y un sensor (6, 10). Debido a que
las líneas están lo suficientemente separadas entre sí, el sensor
(6) medirá fundamentalmente el campo generado por la línea (1) y el
sensor (10) el correspondiente a la línea (7). Por tanto, se podrá
aplicar el procedimiento descrito en el caso 1 para cada uno de los
lazos.
En este caso las fuentes de campo o líneas están
lo suficientemente próximas de modo que los sensores miden
simultáneamente el campo debido a ambas fuentes. La figura 3
muestra dos líneas aéreas (1, 12) y un lazo (2) con su módulo de
alimentación (4). Las corrientes en ambas líneas son independientes
entre sí, por lo que para determinar el valor de cada corriente es
necesario disponer de dos sensores de campo magnético (6, 11) cuyas
bobinas estén perpendicularmente dispuestas. El procedimiento es
similar al descrito en el caso 1, pero en esta ocasión en el tiempo
t_{d} se estiman simultáneamente las corrientes por ambas
líneas.
Claims (4)
1. Sistema activo de compensación del campo
magnético generado en instalaciones eléctricas lineales
caracterizado porque comprende: a) uno ó varios lazos
activos b) uno ó dos módulos de alimentación a los lazos y c) uno o
dos sensores uniaxiales de campo magnético en el interior de cada
módulo, dispuestos perpendicularmente entre sí, empleado para
mitigar el campo generado por las instalaciones eléctricas.
2. Modo de funcionamiento del sistema de la
reivindicación 1, generado por una única línea,
caracterizado porque el sensor de campo magnético está
instalado en el interior de un módulo de alimentación común a los
lazos, de manera que el ajuste de la amplitud de la corriente por
los lazos, se lleva a cabo de la siguiente manera:
a) se desconecta un periodo T, comprendido entre
10 segundos y 10 minutos, la corriente por los lazos y se mide con
el sensor el campo generado por la linea obteniéndose el valor
eficaz y desfase de la corriente a inyectar a los lazos,
b) pasado un tiempo t_{d} (comprendido entre
0,05 y 0,5 segundos) se alimentan nuevamente los lazos durante un
tiempo T-t_{d} con las corrientes calculadas,
iniciándose de nuevo el ciclo al finalizar dicho intervalo,
c) y durante el tiempo T-t_{d}
las corrientes de los lazos se sincronizan en desfase con la
tensión de entrada al módulo de alimentación.
3. Modo de funcionamiento del sistema de la
reivindicación 1 generado por dos líneas suficientemente separadas
entre sí, de modo que el campo generado por cada una se puede medir
por separado, caracterizado porque dispone de dos módulos de
alimentación, uno por cada línea, y un sensor de campo magnético
instalado en el interior de cada módulo de alimentación, de manera
que el ajuste de la amplitud de la corriente por los lazos, se
lleva a cabo de la siguiente manera:
a) se desconecta periódicamente la corriente de
alimentación a los lazos, periodo T_{1} para lazos alimentados
desde el módulo 1 y T_{2} para lazos alimentados desde el módulo
2, comprendidos ambos entre 10 segundos y 10 minutos) y se mide con
los sensores las corrientes por las líneas, obteniéndose el valor
eficaz y desfase de las corrientes a inyectar a los lazos,
b) pasado un tiempo t_{d1}, para el módulo 1 ó
t_{d2}, para el módulo 2, comprendidos entre 0,05 y 0,5 segundos,
se alimentan nuevamente los lazos durante un tiempo
T_{1}-t_{d1}, lazos alimentados por el módulo 1,
ó T_{2}-t_{d2}, lazos alimentados por el módulo
2, iniciándose de nuevo el ciclo al finalizar dicho intervalo,
c) y durante estos intervalos de tiempo la
corriente en los lazos se sincronizan en desfase con la tensión de
entrada al módulo de alimentación.
4. Modo de funcionamiento del sistema de la
reivindicación 1 generado por dos lineas próximas entre sí, de modo
que es necesario medir el campo conjunto generado por ambas líneas,
caracterizado porque dispone de un módulo de alimentación y
dos sensores de campo magnético instalados en su interior, de
manera que el ajuste de la amplitud de la corriente por los lazos,
se lleva a cabo de la siguiente manera:
a) se desconecta un periodo T, comprendido entre
10 segundos y 10 minutos, la corriente por los lazos y se mide con
ambos sensores exclusivamente el campo generado por ambas líneas,
obteniéndose los valores de las intensidades a inyectar a los
lazos,
b) pasado un tiempo t_{d}, comprendido entre
0,05 y 0,5 segundos, se alimentan nuevamente los lazos durante un
tiempo T-t_{d} con las corrientes calculadas,
iniciándose de nuevo el ciclo al finalizar dicho intervalo,
c) y durante el tiempo T-t_{d}
las corrientes de los lazos se sincronizan en desfase con la
tensión de entrada al módulo de alimentación.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200700056A ES2323923B1 (es) | 2007-01-05 | 2007-01-05 | Sistema activo de compensacion del campo magnetico generado por instalaciones electricas lineales y su modo de funcionamiento. |
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Publications (2)
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|---|---|
| ES2323923A1 true ES2323923A1 (es) | 2009-07-27 |
| ES2323923B1 ES2323923B1 (es) | 2010-05-13 |
Family
ID=40852620
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|---|---|
| ES (1) | ES2323923B1 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2646966A1 (es) * | 2016-06-16 | 2017-12-18 | Universidad De Sevilla | Sistema compacto de transporte en corriente alterna multicircuito |
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- 2007-01-05 ES ES200700056A patent/ES2323923B1/es active Active
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|---|---|
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