ES2344683T3 - Sistema modular de conexion aislada de alta tension con captacion de intensidad y tension. - Google Patents
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Abstract
El sistema está previsto para realizar una conexión de cable con un elevado grado de protección y simultáneamente suministrar los valores de tensión e intensidad en el punto de conexión. Básicamente, incluye un captador toroidal inductivo (3) para medida de la intensidad, un captador resistivo (4) para medida de tensión, un conector o borna apantallada (12) en la que está integrado el captador de tensión (4), y un pasa-tapas (5) o base fija del equipo (2) a conectar. Ambos captadores (3) y (4) incluyen un limitador de tensión, proporcionando simultáneamente valores de intensidad y tensión de baja señal en el propio puesto de conexión, manteniendo los valores de seguridad, fiabilidad y aislamiento. El sistema se complementa con el correspondiente equipo o circuito electrónico (8) de captación y procesado de señales.
Description
Sistema modular de conexión aislada de alta
tensión con captación de intensidad y tensión.
La presente invención se refiere a un sistema de
conexión aislada de alta tensión con captación de intensidad y
tensión, cuya evidente finalidad es la de realizar una conexión
segura de un cable a un equipo, con elevado grado de protección
tanto de aislamiento como de apantallado, proporcionando
simultáneamente valores de intensidad y tensión de baja señal en el
punto de conexión, siendo dichos valores proporcionales a la
amplitud de los valores de intensidad y tensión de la parte de alta
tensión, todo ello de manera tal que los correspondientes
captadores utilizados para realizar las mediciones de tensión y de
intensidad están integrados directamente en los elementos de
conexión, manteniendo los niveles de seguridad, fiabilidad y
aislamiento de la instalación.
El objeto de la invención es proporcionar un
sistema de conexión aislada de alta tensión que capta las señales
directamente de la conexión, manteniendo los niveles de seguridad,
fiabilidad y aislamiento de la instalación, eliminando los riesgos
de las zonas de tensión expuestas al aire, y evitando los problemas
de mantenimiento propios de los sistemas convencionales.
Se conocen numerosos tipos de sistemas de medida
para alta tensión, basados principalmente en transformadores
inductivos de intensidad y de tensión, los cuales suministran la
potencia necesaria a los elementos de protección y medida
electromecánicos, aunque actualmente la mayoría de estos elementos
de protección y medida son electrónicos, lo cual redunda en un
exceso de potencia que en muchas ocasiones supera los límites
técnicos y dinámicos de los equipos de protección y medida, con el
consiguiente riesgo de los mismos.
Son varios los sistemas donde dichas potencias
se han reducido, modificando incluso la relación de transformación
para conseguir unos rangos dinámicos más amplios, sistemas que
proporcionan exclusivamente una medida de intensidad del conductor
de alta tensión.
Asimismo, se conocen divisores resistivos
integrados en aisladores que proporcionan una señal proporcional al
valor de la tensión en el lado de alta tensión, aisladores previstos
para puntos de conexión al aire, siendo su uso restringido
principalmente a aplicaciones de indicación de presencia de
tensión.
Es por ello que para realizar una medida
conjunta de intensidad y de tensión en un punto de acometida o
salida de un equipo de alta tensión, se deban emplear diferentes
elementos entre los que siempre se encuentran los transformadores
inductivos convencionales junto con conexiones especiales.
Hay que tener en cuenta que los sistemas basados
en transformadores de intensidad y de tensión tienen en primer lugar
un gran volumen, presentando partes activas al aire con potencial
riesgo para las personas que deben trabajar en ellos después de la
puesta en servicio, lo que unido a que se añaden conexiones al aire
en el lado de alta tensión, da lugar a una disminución de la
fiabilidad de los equipos a los que se conecta.
Por otro lado, los transformadores son
dependientes de los parámetros de la instalación, debiendo ser
sustituidos, por ejemplo, si se cambia la potencia de la
instalación.
En caso de mantenimiento con pruebas de cable de
alta tensión, para que las tensiones que se aplican no afecten a los
transformadores convencionales, éstos se deben desconectar de la
parte nueva, implicando una manipulación, afectando a la continuidad
de servicio.
En el caso de comprobación de los elementos
conectados a los secundarios de los transformadores de medida, se
cortocircuitan o aíslan dichos secundarios cuando la red está
energizada para evitar que se dañen los transformadores, lo cual
implica también una manipulación manual que puede dar lugar a una
posterior disminución de la fiabilidad del conjunto donde están
instalados.
La solicitud de patente europea
EP-0.851.442 da a conocer un aislador de entrada que
comprende un conductor primario (4) alojado en un cuerpo (5) y
elementos (3) y (2) de medición de tensión e intensidad.
El sistema que se preconiza ha sido concebido
para resolver la problemática anteriormente expuesta, estando el
sistema previsto para realizar una conexión entre un cable y un
equipo, en donde la conexión resulta con un elevado grado de
aislamiento y apantallado, proporcionando a la vez unos valores de
intensidad y tensión en el propio punto de conexión.
La novedad de la invención tal como se define en
la reivindicación 1 reside en que los captadores utilizados para la
medida de la tensión y de la intensidad, están integrados
directamente en los elementos de conexión, manteniendo los niveles
de seguridad, fiabilidad y aislamiento de la instalación.
El captador de intensidad, según la invención,
está constituido por un anillo con bobinado arrollado sobre un
material magnético, con una relación de transformación elevada que
le confiere un amplio rango dinámico, yendo tal captador de
intensidad montado sobre la correspondiente base fija o
pasa-tapas de la conexión de alta tensión. Además,
ese captador de intensidad incluye también un limitador de tensión
formado por un semi-conductor, para facilitar la
desconexión del cable de señal en funciones de mantenimiento, sin
necesidad de cortocircuitar la salida.
Por su parte, el captador de tensión, según la
invención, está integrado en el conector separable o borna, sin
modificación alguna de las características de la conexión de alta
tensión. Dicho captador de tensión está constituido por una
resistencia asociada a unos insertos metálicos que se corresponden
con los electrodos del circuito eléctrico previsto para protección,
medida y control, habiéndose previsto que tal captador de tensión
incluya también un limitador de tensión que permite realizar
funciones de mantenimiento cuando la conexión está en tensión, sin
necesidad de aislar la salida.
En cuanto al circuito electrónico de captación
de señales, el mismo incorporará un acondicionamiento interno de las
señales especiales de captación, asegurando que las condiciones de
funcionamiento del conjunto sean las necesarias para conseguir las
especificaciones de precisión del sistema.
Dicho circuito electrónico puede estar
materializado por un relé de protección adaptado para procesar las
señales de baja potencia, de manera tal que dicho relé, monofásico
y/o trifásico, realizará funciones de sobreintensidad, subtensión,
sobretensión, frecuencia y/o potencia.
También puede dicho circuito electrónico estar
constituido por un equipo de medida y/o facturación adaptado para
procesar las señales de baja potencia, pudiendo en cualquier caso
incluir funciones de amplificación para proporcionar valores de
salida de tensión e intensidad normalizados, similares a los de los
transformadores convencionales.
El sistema en su conjunto puede trabajar
únicamente con captación de intensidad, utilizándose para funciones
de protección, medida y/o control de un equipo electrónico, o bien
puede también trabajar únicamente con captación de tensión,
utilizándose para las funciones de protección, medida y/o control de
un equipo electrónico.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de
realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de
dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter
ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una representación
correspondiente a una aplicación concreta del sistema de conexión
aislada de alta tensión con captador de intensidad y de tensión,
todo ello realizado de acuerdo con el objeto de la invención.
La figura 2.- Muestra el esquema eléctrico
correspondiente al captador de intensidad.
La figura 3.- Muestra, finalmente, el esquema
del circuito del captador de tensión.
Como se puede ver en las figuras referidas, el
sistema de la invención está previsto para establecer una conexión o
unión entre un cable conductor unifilar (1) y un equipo de
aislamiento integral (2), incluyendo el sistema un captador de
intensidad (3) y un captador de tensión (4), el primero de ellos,
para la medida de la intensidad y el segundo para la medida de
tensión.
El captador de intensidad (3) está formado por
un anillo con un bobinado arrollado sobre un material magnético, con
una relación de transformación muy elevada que le confiere un rango
dinámico amplio, yendo montado sobre el pasa-tapas
(5) o base fija de la conexión al equipo (2), incluyendo dicho
captador de intensidad (3) un limitador de tensión (6) para
desconexión del correspondiente cable de señal (7) de un equipo
electrónico (8) captador de las señales, limitador (6) que, como se
representa en la figura 2, está materializado por un
semi-conductor con limitación bidireccional capaz de
absorber la potencia del bobinado correspondiente al secundario (9),
en circuito abierto, del correspondiente transformador (10).
Por su parte, el captador de tensión está
integrado en la borna de conexión al conductor (1) de alta tensión,
y está constituido mediante una resistencia de precisión (11) junto
con unos insertos metálicos embebidos en resina, correspondiéndose
tales insertos con los electrodos del circuito eléctrico formado por
la resistencia (11) referida y la entrada de señal del equipo
electrónico (8), entre el punto activo de alta tensión y la tierra
de la instalación, de manera que la pieza correspondiente el
electrodo de tierra actúa como disipador de calor para conseguir que
la temperatura de la resistencia se mantenga dentro de los límites
que garantizan su precisión.
Dicho captador de tensión (4) incluye también un
limitador de tensión (13) constituido por un
semi-conductor, el cual permite realizar funciones
de mantenimiento del sistema cuando la conexión está en tensión sin
necesidad de aislar la salida, al igual que ocurre con el limitador
de tensión (6) del captador de intensidad (3).
El limitador de tensión (13) mantiene el valor
máximo de la tensión que aparece en la salida del captador, a unos
valores ligeramente superiores a los nominales.
Las señales de intensidad y tensión son
acondicionadas y procesadas mediante el equipo o circuito
electrónico (8) previsto para protección, medida y/o control,
teniendo éste último las unidades de medida de entrada específicas
para cualificar las señales procedentes de los captadores, y cuyas
unidades de medida tienen una impedancia de entrada muy alta, en el
caso de captación de tensión, que se consigue mediante
transformadores internos de aislamiento de alto número de espiras,
trabajando en un circuito abierto, mientras que en el caso de
captación de intensidad, la entrada de medida presenta impedancia
próxima a cero, utilizando transformadores internos toroidales y
trabajando con el secundario en cortocircuito.
Ese circuito electrónico (8), entre las
principales funciones del mismo, cabe destacar las de relé de
protección, tanto para funciones de intensidad como de tensión,
realizando también funciones de medida directa en bornes de
parámetros de la red y de amplificación de las señales de entrada a
valores normalizados, similares a los de los transformadores de
medida convencionales.
Claims (4)
1. Sistema de conexión para la conexión aislada
de un cable (1) a un equipo de alta tensión (2),comprendiendo el
sistema pasa-tapas (5) aislantes y un borne de
conexión (12) configurado para acoplarse a dicho
pasa-tapas aislantes (5) para conectar dicho cable a
dicho equipo (2) y un circuito electrónico (8) eléctricamente
conectado a dicho sistema de conexión para recibir mediciones de
tensión e intensidad en el punto de conexión con dicho equipo,
comprendiendo, además, el sistema elementos de medición de tensión
e intensidad integrados en dicho sistema de conexión
pasa-tapas caracterizado porque el elemento
(3) de medición de intensidad consiste en un elemento toroidal de
medición de intensidad inductiva que se monta alrededor de una base
fija de dicho pasa-tapas aislante (5), y en el cual
dicho elemento (4) de medición de tensión consiste en un elemento
(11) resistivo integrado en un conector separable conectado al borne
(12) de conexión y en el cual dicho circuito electrónico (8) se
conecta a dichos elementos (3, 4) de medición de tensión e
intensidad, y comprende medios para tratar las señales
proporcionadas por dichos elementos de medición (3, 4).
2. Sistema de conexión según la reivindicación
1, en el cual dicho borne de conexión (12) es un borne en forma de
T, que tiene un brazo central que aloja dicho cable (1), un primer
brazo lateral acoplado al pasa-tapas aislante (5), y
dicho conector separable alojado en un segundo brazo lateral, en el
cual dicho elemento resistivo (11) se integra en dicho conector
separable.
3. Sistema de conexión según la reivindicación
1, caracterizado porque el circuito electrónico (8) de
captación de señales está constituido por un relé de protección,
adaptado para procesar las señales de baja potencia o por un equipo
de medida adaptado para procesar igualmente las señales de baja
potencia.
4. Sistema de conexión según las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito
electrónico (8) incluye funciones de amplificación para proporcionar
valores salida de tensión e intensidad normalizados, similares a las
de los transformadores convencionales.
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