ES2398819B1 - Aparato para la supervision del aislamiento de una red de tensión continua sin puesta a tierra, en especial una instalación fotovoltaica, e instalación con un aparato de este tipo - Google Patents
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Abstract
Aparato para la supervisión del aislamiento de una red de tensión continua sin puesta a tierra, en especial una instalación fotovoltaica, e instalación con un aparato de este tipo.#La invención se refiere a un aparato supervisor de aislamiento (IMD) en una red de tensión continua sin puesta a tierra (sistema DC-IT), en especial una instalación fotovoltaica eléctrica (PV). Éste presenta una unidad de abastecimiento de tensión (B) que se alimenta de energía eléctrica desde la red de tensión continua (sistema DC-IT). Según la invención hay un acumulador de energía recargable (CIMD), en especial un condensador con diodo preconectado de carga (D). Éste se abastece de energía eléctrica (UIMD) mediante la red de tensión continua y en caso de un fallo temporal de la red de tensión continua alimenta la unidad de abastecimiento de tensión (B), de modo que es posible mantener en funcionamiento el aparato supervisor de aislamiento (IMD) hasta restablecerse la red de tensión continua. La unidad de abastecimiento de tensión (B) suministra de manera ventajosa una tensión de medición preferentemente pulsada (UP) para mantener el funcionamiento de la supervisión del aislamiento al fallar la red de tensión continua con el fin de alimentar de este modo energía eléctrica a la red de tensión continua (DC-IT) mediante un circuito de acoplamiento (AS).
Description
- Aparato para la supervisión del aislamiento de una red de tensión
- continua sin puesta a tierra, en especial una instalación fotovoltaica, e
- 5
- instalación con un aparato de este tipo
- La invención se refiere a un aparato para la supervisión del aislamiento en una
- 1 o
- red sin puesta a tierra para el suministro de tensión continua, en especial a
- partir de una instalación fotovoltaica eléctrica, que presenta una unidad de
- abastecimiento de tensión que se alimenta de energía eléctrica desde la red de
- tensión continua sin puesta a tierra.
- 15
- La supervisión de una red de tensión continua sin puesta a tierra, en la que el
- aparato supervisor de aislamiento se acciona mediante la tensión de la propia
- red que se va a supervisar, funciona naturalmente sólo cuando la propia red
- está disponible. Este problema es especialmente importante si se producen
- fallos frecuentes o incluso cíclicos de la red que se va tanto a alimentar como a
- 20
- supervisar. Así, por ejemplo, una red de tensión continua sin puesta a tierra
- que se alimenta mediante una instalación fotovoltaica eléctrica, es decir, un
- campo grande en determinadas circunstancias y formado por una pluralidad de
- celdas fotovoltaicas interconectadas, falla durante períodos largos de tiempo
- cada noche, pero también al anochecer o en caso de condiciones
- 2 5
- meteorológicas desfavorables. En este tiempo se pueden producir daños
- ocasionados, por ejemplo, por las influencias meteorológicas, por ejemplo,
- granizadas, pero también por el hombre y las máquinas, en una instalación
- fotovoltaica con una extensión superficial en determinadas circunstancias y
- estos pueden afectar su estado de aislamiento respecto al potencial de tierra.
- 30
- En las redes de tensión continua sin puesta a tierra, los defectos de
- aislamiento de este tipo resultan especialmente problemáticos, como ya es
- conocido, si la resistencia del aislamiento no sólo de una línea activa respecto
- a tierra se ha reducido de forma inadmisible, es decir, hay un defecto de
- 35
- aislamiento asimétrico, sino si la resistencia del aislamiento de ambas líneas
- respecto a tierra se ha reducido de forma inadmisible, es decir, hay un defecto
- de aislamiento simétrico. En este caso existe el peligro de incendio que puede
tener consecuencias graves, por ejemplo, en instalaciones fotovoltaicas eléctricas montadas en techos de viviendas.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
En la figura 1 está representada una construcción conocida de una red de tensión continua (sistema DC-IT) aislada, es decir, sin puesta a tierra, por medio de un ejemplo de una celda fotovoltaica eléctrica o una instalación fotovoltaica eléctrica formada por un campo de celdas fotovoltaicas de este tipo PV. La energía eléctrica, suministrada aquí, se alimenta mediante un inversor WR primero a una red de corriente alterna sin puesta a tierra (sistema AC-IT) y a continuación se entrega mediante un transformador de aislamiento TT a una red de corriente alterna (sistema AC-TN) con punto neutro puesto a tierra.
De las celdas de la instalación fotovoltaica PV a modo de ejemplo, que están montadas en una carcasa G con puesta a tierra, parte una red aislada de tensión continua (sistema DC-IT). Ésta se representa mediante el polo positivo y negativo de la tensión de red UPV+ y UPV-, respecto al potencia de referencia de tierra E. El estado de aislamiento de esta disposición se supervisa, por ejemplo, en forma de la resistencia del aislamiento total RFges con ayuda de un aparato supervisor de aislamiento IMD mediante la toma y evaluación de los potenciales positivos y negativos UPV+ y UPV-de la tensión de red. Si se obtienen aquí valores inadmisiblemente bajos, el inversor WR se puede desconectar y desacoplar de la red de tensión continua DC-IT mediante un contactor de aislamiento TS. A tal efecto, el aparato supervisor de aislamiento IMD está unido con un control de inversor WS mediante una interfase digital de datos DI.
La energía eléctrica, necesaria para el funcionamiento del aparato supervisor de aislamiento IMD, se puede obtener de forma diferente a partir de la red de tensión continua (sistema DC-IT). En el ejemplo de la figura 1, el inversor WR pone a disposición para esto una tensión continua de alimentación UIMD. Como el inversor WR presenta un circuito intermedio de corriente continua GZ en el ejemplo representado, la tensión continua de alimentación UIMD se puede tomar también aquí en determinadas circunstancias. Toda la disposición SK, compuesta del aparato supervisor de aislamiento IMD, del inversor WR
- con control de inversor WS y del contactar de aislamiento TS, se puede
- identificar también como un "inversor con conexión de seguridad" para la red
- aislada de tensión continua (sistema DC-IT) y puede representar una unidad
- constructiva autónoma.
- 5
- La invención tiene el objetivo de perfeccionar un aparato supervisor de
- aislamiento o una instalación, que contiene el aparato supervisor de
- aislamiento con inversor conectado a continuación, de modo que se pueda
- supervisar el aislamiento también en caso de un fallo temporal de la red de
- J. O
- tensión continua sin puesta a tierra hasta restablecerse.
- El objetivo se consigue con el aparato indicado en la reivindicación 1. Otras
- configuraciones ventajosas de la invención aparecen en las reivindicaciones
- secundarias relacionadas con esto. El objetivo se consigue además con la
- 15
- instalación, indicada en la reivindicación 5, que contiene un aparato según la
- reivindicación 1 o las reivindicaciones secundarias relacionadas con esto.
- La invención tiene la ventaja especial de posibilitar también una supervisión
- permanente del aislamiento si la red de tensión continua que se va a
- 20
- supervisar no presenta o presenta una tensión de red demasiado baja. Esto
- resulta útil especialmente al supervisarse el estado del aislamiento de una red
- aislada de tensión continua suministrada por una instalación fotovoltaica
- eléctrica, por ejemplo, por la noche o en condiciones desfavorables de
- radiación luminosa.
- 25
- Además, no sólo es posible notificar en todo momento los defectos de
- aislamiento. Más bien, al producirse un defecto de aislamiento en una
- instalación fotovoltaica, por ejemplo, por la noche, se puede impedir también
- una conexión adicional y una nueva puesta en marcha del inversor a pesar de
- 30
- existir una radiación solar suficiente la mañana siguiente. Esto mejora
- considerablemente la seguridad del funcionamiento de una instalación
- fotovoltaica.
- La invención y otras realizaciones ventajosas de ésta se explican
- 35
- detalladamente a continuación por medio de un ejemplo de realización
- representado en las figuras. Muestran:
Fíg. 1 la construcción conocida de una instalación a modo de ejemplo con una red de tensión continua sin puesta a tierra que se alimenta mediante una instalación fotovoltaíca eléctrica y está equipada con un aparato supervisor de aislamiento y
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Fíg. 2 una realización especialmente ventajosa de un aparato supervisor de aislamiento construido según la presente invención.
El aparato supervisor de aislamiento IMD, representado en la figura 2 y construido según la invención, presenta como medíos de funcionamiento un circuito de acoplamiento AS, una unidad de control C, denominada también controlador, y una unidad de abastecimiento de tensión B.
Con ayuda del circuito de acoplamiento AS se detectan aquí los potenciales positivos y negativos UPV+ y UPV-de la tensión compuesta entre las líneas de la red aislada de tensión continua (sistema DC-IT) respecto al potencial de referencia de tierra E. A tal efecto, el circuito de acoplamiento AS dispone con preferencia de una red de resistencias de acoplamiento y a partir de esto deriva ventajosamente las tensiones de medición UE-o UE+ entre el polo negativo o positivo de la tensión de la red aislada de tensión continua y tierra o la tensión compuesta de medición U+/-entre los polos de la tensión.
Estas tensiones de medición se envían a una unidad de control C para la evaluación, que a partir de esto detecta el estado actual del aislamiento de la red de tensión continua sin puesta a tierra (sistema DC-IT), en especial la resistencia de su aislamiento total RFges. Sí en ésta se detectan valores bajos inadmisibles, que indican un defecto de aislamiento, el aparato supervisor de aislamiento IMD puede acceder mediante una interfase de datos DI al control de inversor WS y provocar, por ejemplo, una desconexión del inversor WR o su desacoplamiento de la red de tensión continua DC-IT.
La unidad de abastecimiento de tensión B del aparato supervisor de aislamiento IMD está equipada según la invención con un acumulador de energía recargable CIMD que en el ejemplo representado está realizado como un condensador con diodo preconectado de carga D. Éste se carga mientras que la red de tensión continua (sistema DC-IT) suministra un nivel suficiente de tensión continua, o sea, la instalación fotovoltaica eléctrica PV está activa en el ejemplo de la figura 2. Si ésta falla, por ejemplo, al atardecer, por la noche o en caso de condiciones meteorológicas desfavorables, el acumulador de energía
5 recargable CIMD asume entonces el almacenamiento temporal de la unidad de abastecimiento de tensión B. De este modo el aparato supervisor de aislamiento IMD puede seguir funcionando hasta que la red de tensión continua DC-IT se restablezca y sea posible nuevamente la alimentación de energía eléctrica.
10 En el ejemplo de la figura 2, la unidad de abastecimiento de tensión B no sólo pone a disposición una tensión de servicio UB para la alimentación de la unidad de control C. Más bien, se suministra también una tensión de medición UP y se envía al circuito de acoplamiento AS. De este modo, al fallar también
15 la red de tensión continua (sistema DC-IT) se puede alimentar energía eléctrica de medición a sus líneas con el fin de posibilitar según la invención mantener en funcionamiento la supervisión del aislamiento hasta restablecerse la tensión continua en la red.
20 Dependiendo de la realización del circuito de acoplamiento AS, la tensión de medición UP puede estar pulsada también. La comprobación sincronizada, provocada de este modo, del estado del aislamiento de la red de tensión continua en determinados intervalos de tiempo tiene la ventaja de que se produce una solicitación menor del acumulador de energía recargable CIMD.
2 5 De este modo se pueden superar también tiempos de inactividad de la red de tensión continua más prolongados en determinadas circunstancias. En el caso de una instalación fotovoltaica eléctrica PV según el ejemplo de la figura 2, estos tiempos de inactividad más prolongados se pueden producir, por ejemplo, en invierno.
30 En la realización según el ejemplo de la figura 2, el acumulador de energía recargable CIMD está integrado ventajosamente de forma directa en la unidad de abastecimiento de tensión B. Éste presenta para esto un transformador de tensión continua U2 para alimentar los medios de funcionamiento AS y C del
35 aparato supervisor de aislamiento IMD, delante del que está conectado el acumulador de energía recargable CIMD en la entrada. Ambos se abastecen de energía eléctrica mediante la red de tensión continua sin puesta a tierra (DC-IT). En el ejemplo de la figura 2, se suministra una tensión continua de alimentación UIMD mediante el inversor WR, por ejemplo, desde un circuito intermedio de éste.
En otra realización ya representada en el ejemplo de la figura 2, delante del transformador de tensión continua U2 y del acumulador de energía recargable GIMO está conectado un elemento de red de conmutación U1. Éste provoca un aislamiento galvánico ventajoso de la unidad de abastecimiento de tensión B.
Claims (3)
- REIVINDICACIONES
- 5
- 1. Aparato para la supervisión de la resistencia del aislamiento (IMD) en una red sin puesta a tierra para el suministro de tensión continua (DC-IT), en especial a partir de una instalación fotovoltaica eléctrica (PV), que presenta
- 10
- a) una unidad de abastecimiento de tensión (B) que está alimentada de energía eléctrica desde la red de tensión continua sin puesta a tierra (sistema DC-IT), caracterizado por
- b)
- un acumulador de energía recargable (CIMD) que
- 15
- b1) se abastece de energía eléctrica (UIMD) mediante la red de tensión continua sin puesta a tierra (sistema DC-IT) y que
- 2 o
- b2) en caso de un fallo temporal de la red de tensión continua sin puesta a tierra (sistema DC-IT) alimenta la unidad de abastecimiento de tensión (B), de modo que es posible mantener en funcionamiento el aparato supervisor de aislamiento (IMD) hasta restablecerse la red de tensión continua sin puesta a tierra (sistema DC-IT).
- 2 5 30
- 2. Aparato según la reivindicación 1, en el que la unidad de abastecimiento de tensión (B) suministra una tensión de medición (UP) para mantener en funcionamiento la supervisión del aislamiento en caso de un fallo temporal de la red de tensión continua sin puesta a tierra (sistema DC-IT) con el fin de alimentar así energía eléctrica a la red de tensión continua (sistema DC-IT), en especial mediante un circuito de acoplamiento (AS). 3. Aparato según la reivindicación 2, en el que está pulsada la tensión de medición (UP) alimentada a la red de tensión continua sin puesta a tierra (sistema DC-IT).
- 35
- 4. Aparato según una de las reivindicaciones unidad de abastecimiento de tensión (B) anteriores, en el que la
a) presenta un transformador de tensión continua (U2) para alimentar los medios de funcionamiento (AS, C) del aparato supervisor de aislamiento (IMD), que se abastece de energía eléctrica (UIMD) mediante la red de tensión continua sin puesta a tierra (sistema DC-IT), yb) el acumulador de energía recargable (CIMD) está conectado delante del transformador de tensión continua (U2) en la entrada. - 5. Aparato según la reivindicación 4, en el que en la unidad de 1 O abastecimiento de tensión (B)a) un elemento de red de conmutación (U1) está conectado delante del transformador de tensión continua (U2) y se abastece de energía eléctrica (UIMD) mediante la red de tensión continua sin puesta a tierra (sistema DC-IT)]_ 5 yb) el acumulador de energía recargable (CIMD) está conectado en paralelo entre la unión del transformador de tensión continua (U2) y el elemento de red de conmutación (U1).
- 6. Aparato según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el acumulador de energía recargable (CIMD) está realizado como un condensador con diodo preconectado de carga (0).25 7. Instalación con un aparato para la supervisión del aislamiento (IMD) según una de las reivindicaciones anteriores, que presentaa) un inversor (WR) que alimenta la energía eléctrica suministrada por la red de tensión continua sin puesta a tierra (sistema DC-IT) a una red de30 tensión alterna sin puesta a tierra (AC-IT), y en la queb) el acumulador de energía recargable (CIMD) se abastece de energía eléctrica (UIMD) mediante el inversor (WR).35 8. Instalación según la reivindicación 7, en la que el inversor (WR) presenta un circuito intermedio de corriente continua (GZ), a partir del que se toma la energía eléctrica (UIMD) para abastecer al acumulador de energíarecargable (CIMD).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC2A | Transfer of patent |
Owner name: BENDER GMBH & CO. KG Effective date: 20120816 |
|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2398819 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20140822 |