ES2566981B1 - Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica y procedimiento de funcionamiento de dicho dispositivo. - Google Patents

Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica y procedimiento de funcionamiento de dicho dispositivo. Download PDF

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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y de supervisión de una instalación eléctrica y su procedimiento de funcionamiento, de los que se emplean en instalaciones de tensión alterna monofásicas, o polifásicas, o bien de tensión continua, de los que están formados por cartuchos enchufables a una base fija o bien los que están formados por un monobloque, ambos tipos de dispositivos comprendiendo uno o más componentes de protección contra sobretensiones transitorias en cada cartucho enchufable o bien en el monobloque, que se caracteriza por comprender unos medios de supervisión configurados de modo que miden y procesan permanentemente uno o varios parámetros relativos al estado de la instalación eléctrica y al propio dispositivo de protección, y conectados a dichos medios de supervisión comprende también unos medios de indicación configurados de modo que indican uno o una combinación de parámetros de salida.

Description

Dispositivo combinado de protección e1éctrica contra sobretensiones transitorias y supervis i ón de una instalaci ón eléctrica y procedimiento de funcionamiento de dicho dispositivo
Campo de la invención:
La presente invención se refiere a un dispositivo
combinado
de protección eléctrica contra sobretensiones
transitorias
y de supervisión de una instalación
eléctrica
.
Estado de la Técnica:
Actualmente son de uso común los dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias (referidos en el sector de la técnica con la abreviatura "SPD"), los cuales se utilizan para proteger la instalación eléctrica fija y cargas conectadas a la misma de las sobret ensiones causadas por perturbaciones causadas por fenómenos atmosféricos (tal como un rayo), por maniobras de red o por diferentes tipos de conmutaciones .
Este tipo de dispositi vos de prot ección ("SPD") se utilizan en instalaciones eléctricas aliment adas de la red pública de distribución u otros generadores de tensión , y t ambién en instalaciones alimentadas con tensión continua , por ejemplo mediante generadores fotovoltaicos .
Los dispositivos SPD contienen al menos un componente de protección, que posee características no lineales , destinado a limitar las sobretensiones transitorias y derivar a tierra los impulsos de corriente transitorios. Estos componentes de protección
no lineales son principalmente varistores , descargadores de gas , descargadores de arco, "sparkgapsH, diodos supresores, triacs , tiristores, MOSFETs ,
u
otros componentes técnicamente equivalentes o que
pudieran
desarrollarse en el futuro, o combinaciones de
ellos .
Los dispositivos SPDs se instalan generalmente en el cuadro de protección y control de la instalación fija situado en el origen de la instalación, o también pueden ser complementados por otros SPDs situados en sub-cuadros que est én situados aguas abajo .
Los dispositivos SPDs generalmente incorporan dispositivos de desconexión que desconectan de la alimentación el 6 los componente/s de protección cuando han llegado a su final de vida, por ejemplo mediante fusibles térmicos, con el fin de evitar un fallo permanente en la instalación.
Hay varios parámetros importantes que definen las características de un dispositivo SPD y a las que nos referiremos posteriormente, entre ellas están :
-
Ue: La tensión máxima permanente que l e puede ser aplicada en cada modo de protección.
-
Ures : La tensión residual, que es la tensión de pi co que aparece entre sus terminales debida al paso de una corriente de descarga .
Las formas de onda utilizadas en los ensayos de caracterización de los dispositivos SPDs son impulsos
de corriente generalmente de t ipo 8/20 ~s ó 10/350 ~s e impulsos de tensión 1, 2/50 ~s; su valor de pico está especificado por el fabricante y caracteriza al disposit ivo SPD.
A nivel general existen dos formatos o tipologías distintas para la realización práct ica de un dispositivo SPD ;
i) Enchufables , donde cada componente/s de protección se sitúa dentro de un cartucho enchufable disti nto, el cual se inserta en una base fija junto con otros cartuchos, situándose en esta base fija los medios de conexión del cableado entre el dispositivo SPD y la alimentación . La conexión eléctrica entre el componente de protección dentro del cartucho y la base fija se realiza mediante unos terminales de conexión metálicos en el cartucho que se insertan en unos alojamientos metálicos provistos en dicha base fija , estando
conectados
dichos alojamientos a los medios de conexión
del dispositivo SPD.
ii)
Compact os o mono-bloque, donde todos los
componentes de protección están situados dentro de una única envolvente, que incorpora los medios de conexión del cableado entre el SPD y la alimentación .
Los dispositivos SPDs de tipo compacto presentan la desventaja de que en caso de fallo de uno o varios de los componentes de protección, es necesario reemplazarlo entero para mantener una protección completa , lo que supone además que se debe desinstalar y volver a instalar completamente . Ambos inconvenientes representan un coste elevado, lo cual se acentúa en el caso de $DPs multipo1ares .
Por el contrario, los dispositivos SPDs de tipo enchufables (es decir constituidos a base de cartuchos enchufables a una base fija) presentan la ventaja de que en caso de fallo del componente/s de protección
situado/s en un cartucho determinado, solamente hay que reemplazar éste, no siendo necesario reemplazar el resto de cartuchos , ni desinstalar el dispositivo SPD de la instalación eléctrica. Este tipo de dispositivos SPDs enchufables presentan aún otra ventaja añadida en cuanto a la revisión inicial de la instalación eléctrica: en ella se realizan ensayos de rigidez dieléctrica y aislamiento, para lo cual se requiere aplicar tensiones alternas y continuas elevadas que son superiores a las de activación de los disposit ivos SPDs (ya que su función es limitar las sobretensiones) ; en el caso de un dispositivo SPD enchufable simplemente retirando los cartuchos se pueden realizar los ensayos sin problema, mientras que con protectores SPDs
compactos
se requiere descablearl os y volverlos a
conectar,
lo que lleva asociado un mayor tiempo y
coste.
Se
conoce la patente española nO ES2266741 "Equipo
de medida de resistencia de tierra", del mismo solicitante, la cual divulga en su figura 1 un instrumento de medida, indicándose que se inyecta una señal de corriente al cerrarse el contacto 11 gobernado por un microcontrolador 1, donde la energía necesaria para inyectar la señal procede de una batería 10 .
Para que una batería pueda suministrar impulsos elevados de corriente cada semiciclo de red en un circuito como el indicado debería ser de un tamaño elevado, por lo que este sistema descrito en esta patente no sería aplicable para ser integrado dentro de un cartucho de un dispositivo SPD, además de lo cual tendría que ser susti tuida cuando llegara a final de vida , sea o no recargable.
También se indica en las reivindicaciones 1, S, 6 Y 7 de esta patente que la inyección de corriente se realiza aproximadamente a 90° de la tensión de alimentación CA, de manera que toda la variación en la tensión es debida a la corriente de cresta de corta duración y no a la evolución de la media onda de
alimentación de CA . El considerar que a 90° la variación de la señal de CA es pequeña es cierto para una tensión senoidal pura, sin contenido de armónicos ni distorsiones , en cuyo caso esto no tiene porqué cumplirse . No solo hay que considerar los posibles armónicos en la tensión de alimentación de CA, en general causan más problemas el contenido de armónicos de la corriente de alimentación. Esta corriente ocasiona una caída de tensión en el conductor de neutro entre el equipo de medida y la planta generadora de tensión, dependiendo de los armóni cos existentes dicha caída de tensión puede llegar a cancelar o reducir mucho el valor de tensión almacenado en el condensador que ocasiona la descarga . Esto ocasionaría que el impulso de corriente
inyectado
sea muy pequeño o incluso nulo, con lo cual el
resultado de
la medida será erróneo .
El
comportamiento anterior supone un muy grave
inconveniente, ya que en la actualidad gran parte de los equipos que se utilizan en las instalaciones eléctricas provocan armónicos , por ejemplo equipos para e l proceso y control de cualquier sistema de producción con variadores de velocidad, aires acondicionados, ascensores , ordenadores, lámparas fluorescentes y la mayoría de electrodomésticos actuales . El funcionamiento de estos equipos no es constante, por lo que variará el contenido y amplitud de los armónicos, lo cual puede ocasionar
medidas erróneas y erráticas de la resistencia de tierra, ocasionando además alarmas injustificadas . También le puede afectar que la impedancia del sistema de puesta a tierra tenga una componente capacitiva elevada, dependiendo de la relación de capacidades entre el condensador de descarga, l a capacidad del sistema de puesta a tierra (que es variable) y la tensión que exista en el momento de la inyección del impulso en cada una de ellas se pueden obtener valores muy reducidos del impulso de corriente causando los problemas indicados anteriormente en la medida .
Además de lo anterior, para conseguir la inyección de corriente a 90° se debe determinar el ángulo 0° de una forma fiabl e , es decir determinar el paso por cero de la señal senoidal de la tensión de alimentación, según se aprecia en la figura 1 . Esto podría realizarse utilizando la tensión obteni da en los divisores resistivos 6 ó 7, en el caso de ruido en la tensión de CA la medida puede ser errónea y, por lo tanto, el punto de actuación teórico de
90° no correspondería a una zona donde la variación de la señal senoidal sea pequeña . No se indica ni sugiere en este documento ningún medio de filtrado para eliminar este problema, ya sea mediante filt ros activos, pasivos ,
o por software del microcontrolador .
También referente a este mismo documento de patente, y en lo referente a la protección contra sobretensiones transitorias indicada, varistor 4 y tubo de descarga de gas 5, es habitual el uso de este tipo de componentes en dispositivos electrónicos que van a estar instalados permanentemente en la instal ación eléctrica, no obstante están dimensionados para la protección del propio dispositivo, de forma que cumplan los requisitos de los
ensayos de compatibilidad electromagnética establecidos en sus Normas de producto, estos ensayos se realizan utilizando impulsos de varios kV pero son de baja energía . Este t ipo de protección no es capaz de soportar impulsos de corriente transitorios tan elevados como los producidos por la descargas atmosféricas (que pueden alcanzar hasta 100 kA) , es decir que no será adecuada para l a protección de la instalación y cargas conectadas aguas abajo de este instrumento de medida. La utilización de componentes de protección de alta energía en el instrumento de medida de la patente ES2266741 sería totalmente insuficiente para proteger tanto la instalación como el equipo de medida, puesto que la circulación de los impulsos de corriente producidos por la descargas atmosféricas a través de los componentes de protección origina campos electromagnéticos muy e l evados , los cuales inducirían corrientes y tensiones elevadas en la circuitería electrónica sensible del instrumento de medida, provocando su destrucción .
Objeto de la invención :
Uno de los obj etos de la presente invención es concebir un dispositivo de protección contra sobretensiones transitorias y a la vez que supervise la instalación eléctrica, e indique al usuario los márgenes en los que se encuentran ciertos parámetros determinados del propio dispositivo y de la instalación eléctrica, con el fin de informarle y avisarle del estado del dispositivo y de la instalación eléctrica.
Otro de los objetos de l a invención es concebir un dispositivo combinado de protección y supervisión que ocupe el mínimo espacio posible en el cuadro de
protección y control en el que habitualmente se va a
instalar.
Otro de los objetos de l a invención es concebir un dispositivo combinado de protección y supervisión que sea fácil de reemplazar en caso de que fallo , ya sea de la parte de protección corno la de supervisión.
Otro de los objetos de la invención es concebir el dispositivo combinado de protección y supervisión de l a instalación eléctrica, que tenga un bajo coste de fabricación e instalación .
y aún otro de los objetos de la invención es concebir un dispositivo combinado de protección y supervisión que no interfiera con el funcionamiento de otros dispositivos de protección (p. ej. un interruptor
diferencial,
en adelante "ReO" ) u otros equipos
instalados
en la propia instalación o bien en
instalaciones contiguas.
Descripción de la invención:
El objeto de la presente invención es el que se reivindica en la la y 268 reivindicaciones .
Se trata de un dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y de supervisión de una instalación eléctrica, de l os que se emplean en instalaciones de tensión alterna monofásicas,
o polifásicas, o bien de tensión continua, de los que están formados o bien por cartuchos enchufables a una base fija o bien formados por un monobloque . Ambos tipos de dispositivos comprenden generalmente un grupo de protección formado por uno o más componentes de protección contra sobretensiones t r ansitorias dispuesto/s en cada cartucho enchufable o todos en e l
monobloque. El citado componente de protección puede ser varistor/es, descargador/es de gas , descargador/es de arco, "spark-gap/sH, diodo/s supresor/es, triac/s, tiristor/es, y/o MOSFET/s , y/o cualquier otro componente equivalente conocido o que se pudiera desarrollar en el futuro.
La invención se caracteriza principalmente por comprender unos medios de supervisión configurados de modo que miden y procesan permanentemente los parámetros más importantes durante los procesos de instalación, funcionamiento y mantenimiento de la instalación, y conectados a dichos medios de supervisión comprende también unos medios de indicación configurados de modo que indican al usuario del estado de dicha instalación y del propio dispositivo.
De modo preferente, los citados medios de indicación indican uno o una combinación de los siguientes parámetros o condiciones de salida :
-
Si el valor de la resistencia del sistema de
puesta
a tierra (Rpd que mide el dispositivo de
protección
y supervis ión está dentro o fuera de
unos
límites ó márgenes RPElnin Y RpErnax
predeterminados .
Si el conexionado del dispositivo de protección e instalación eléctrica es correcto : (a) en caso de alimentación en tensión alterna: L, N, PE ó PEN; o bien (b) en caso de alimentación en tensión continua : positivo, negativo y PE .
Si la tensión en el sistema de puesta a tierra VpE es ¿ vPEmáx. Si la tensión de alimentación de una red alterna o continua V L está comprendida o no dentro
de unos limites de normalidad predeterminados , es decir si VL está entre VLmin y VLmax ' Opcionalment e , otro parámetro o condición de salida
puede ser la indicación de si corno mínimo uno de los grupos de componente (5) de protección contra sobretensiones integrados en el dispositivo de protección ha llegado a su final de vida .
Preferentemente los citados medios de indicación indican la existencia de los cinco parámetros o
condiciones
de salida anteriormente descritos, aunque
también
puede indicar una combinación menor de dichos
parámetros
de salida, tal como dos o tres de dichos
parámetros .
De
acuerdo a una realización preferente de la
invención, los medios de indicación están formados por un primer tipo de indicador y un segundo tipo de indicador. El primer t ipo de indicador, preferentemente luminoso, se activa de forma diferente (por ejemplo dando una indicación 1, indicación 2, indicación 3 e indicación 4) proporcionando información sobre los cuatro primeros parámetros o condiciones de salida, es decir sobre si l a conexión a la red es incorrecta, y/o sobre si la tensión VPE ¿ VPEmáx , y/o sobre si la tensión de red (vd es VLmin > VL > VLmáx' Cuando todo lo anterior es correcto, el mismo indicador luminoso da la indicación correspondiente según el valor obtenido de RpE dentro de los márgenes seleccionados . Si fuera necesario también podría dar otra indicación diferente en caso de que el componente/s de protección incluido en ese cartucho llegara a su final de vida .
El segundo tipo de indicador da una indicación, luminosa o no , en el caso que el componente/s de
protección incluido en un cartucho determinado o en el mono-bloque ha l l egado a su final de vida .
En otra realizacj ón de la invención, los medios de indicación pueden estar formados por un primer tipo de indicador.
En el caso de que la invención se aplique a los dispositivos del tipo enchufables, es decir los que están formado por un conj unto de uno o más cartucho/s insertado/s en una base fija , como mínimo uno de los cartuchos que conforma el conjunto comprende, además del componente/s de protección contra sobretensiones transitorias , los citados medios de supervisión y los medios de indicación . Los otros cartuchos que conforman el conjunto también pueden incorporar unos medios de i ndicación que indican características propias de ese cartucho en cuestión, tal como el fin de vida del compünente/s de protección que comprende cada cartucho .
Dentro de un cartucho puede utilizarse
combinaciones de distintos componentes de protección,
tales como un varistor en serie con un descargador de
gas, varios varistores o descargadores de gas en
paralelo, o bien componentes únicos tales como
varistor/es, descargador/es de gas, descargador/es de
arco, "spark-gapls", diodo/s supresor/es , triac/s,
tiristor/es, y/o MOSFET/s y/o otros componentes
equivalentes . De aquí en adelant e nos referiremos a
"componente de protección" en singular, aunque se debe
entender como que puedan ser también combinaciones de
los mismos .
Opcionalmente el primer tipo de indicador (que nos referiremos como "indicador del valor de RpE") también pOdría dar otra indicación adicional , en caso de que el componente/s de protección incluido en el cartucho donde está ubicado dicho primer indicador llegara a su final de vida .
El primer tipo de indicador está formado por uno o más LEOs de uno o más colores, cada uno de los cuales da informaciones distintas, tal como encendiéndose de distintos colores en función del márgenes de valores en el cual se encuentra los parámetros o condiciones de salida, o bien encendiéndose de modo fijo o intermitente . El segundo tipo de indicador puede estar formado por uno o más LEDs o ser de tipo mecánico . Alternativamente, o bien en combinación con los LEDs , el primer tipo de indicador puede estar constituido por un
display.
El
dispositivo de protección y supervisión de la
present e
invención se instala preferentemente en el
cuadro
de protecci ón y control de la instalación fij a
situado
en el origen de la instalación, y también puede
ser complementado por otr os SPDs situados en sub-cuadros que estén si tuados aguas abajo . Para ello, el dispositivo SPD de la invención está provisto de unos medios de conexión adecuados para ser instalado en carriles estándar tipo DIN o similares.
Según las características de la fuente de alimentación y red de distribución los SPDs pueden utilizar diferentes modos de protección (diferencial y modo común) , por ejempl o, línea-línea, línea-tierra, línea-neutro, neutro-tierra .
Opcionalmente, se puede proveer a los cartuchos y a la base fija del dispositivo de protección y supervisión de la presente invención (cuando es de tipo enchufables) , de unos medios mecánicos adaptados para impedir que se
inserten los cartuchos en una posición incorrecta de la base fija o sean de una tensión diferente, p . ej. insertar un cartucho destinado a conectarse entre L-N en el alojamiento del cartucho N-PE ó vi cever sa .
Esta invenci ón también contempla la utilización del dispositivo de protección y de supervisión multipolares , los cuales ofrecen más de un modo de protección . También se consideran de este tipo una combinación de SPD unipolares interconectados eléctricamente .
De modo preferente, y en el caso de aplicarse esta invenci ón en la versión de tipo enchufable, al ubicarse los medios de supervisión y los medios de indicación en el interior de uno de sus cartuchos enchufables, donde se puede supervisar permanentemente el estado de la instalación, cumple los requisitos de bajo coste, faci lidad de instalación y sustitución en caso de fallo . En este caso, hay que tener en cuenta que un cartucho pr esenta unas dimensiones bast ant e r educidas , frecuentemente el ancho de dicho cartucho es de 17 , 5 mm. Ó 35 mm. , y que en el interior del mismo cartucho se dispone/n generalmente el/los componente/s de pr otección.
Con el fin de poder integrar también los medi os de supervisión e indicación en dicho cartucho, y asi lograr optimizar el espacio en el cuadro de prot ección, el dispositivo de la presente invención incluye de manera integrada una doble protección contra sobretensiones transitorias : una primera etapa formada por el componente/s de protección que está/n ubicado/s dentro del cartucho, el cual absorbe l a mayor parte de la energía dejando entre sus dos polos una tensión
residual reducida, este impulso de tensión ya es de
baja
energía, y se encarga de limitarlo a valores
aceptables
para el c .i.rcuito de supervisión una segunda
etapa
de protección. A modo de ejemplo, dicha segunda
etapa puede estar compuesta por una pequeña impedancia Z y un varistor V de reducidas dimensiones. Esta segunda etapa de protección impide la destrucción o mal funcionamiento del circuito de supervisión ya que reduce mucho más las perturbaciones que podrían afectarle, ya sea por la tensión residual del componente de protección
(Ures ) como por el campo electromagnético que se genera.
Por lo tanto, el dispositivo de protección contra sobretensiones transitorias y supervisión objeto de la invención no ocupa un espacio añadido en el cuadro de protección y control, añade un coste bajo al dispositi vo, ya que emplea la misma envolvente y se realiza dentro del mismo proceso de fabricación de un cartucho normal, es fácil de reemplazar en caso de fallo , ya sea del componente de protección o del dispositivo de supervisión, y da aviso al usuario en caso de que sucediera cualquiera de los problemas indicados anteriormente. Un requisito importante que cumple es que no interfi ere con el funcionamiento de otros dispositivos de protección (p. ej . un interruptor diferencial, en adelante ReO) o equipos en la propia instalación o en contiguas.
En casos específicos puede optarse porque una parte de los medios de supervisión y/o los medios de indicación pueda/n estar ubicados en la base fija donde se insertan los cartuchos enchufables.
El dispositivo de protección y supervisión de la presente invención puede incorporar dispositivos de
desconexión que desconectan de la alimentación el ó los componente/s de protección cuando han llegado a su final de vida, por ejemplo fusibles térmicos, con el fin de evitar un fallo permanente en la instalación . Cuando actúan dichos dispositivos de desconexión ocasionan que un indicador en el dispositivo SPD avise al usuario de esta circunstancia (p . ej. un indicador de tipo luminoso o mecánico) , no obstante este indicador también puede ser externo al dispositivo SPD o bien existir ambas indicaciones. En determinadas configuraciones de la red eléctrica puede no ser necesario este dispositivo de indicación .
La información sobre el estado de la instalación y/o estado del SPD y/o de el/los componente/s de protección puede realizarse incluyendo unos medios de transmisión inalámbricos y/o alámbricos . Dichos medios de transmisión inalámbricos pueden incluirse dentro del mismo cartucho o bien incluirse total o parcialmente en la base fija del SPD o internamente en un SPD compacto.
En general se utilizan dos tipos de conexiones, dependiendo de la configuración del sistema de alimentación de la red eléctrica, por ejemplo, para una red trifásica, se representan en la figura nO 22.
Dependiendo del sistema de alimentación de la red eléctrica (p. ej . TT, TN-S ó TN-e-S) , LI, L2 Y L3 están conectados a los conductores de línea , N al conductor de neutro y PE al conductor de protección. En el caso de un sistema TN-C el conductor PEN hace las funciones de conductor de protección y de conductor neutro. Aguas abajo del dispositivo SPD se conectan la instalación, cargas y equipos a proteger frente a las sobretensiones, estando el conductor de protección
conectado a las partes conductoras accesibles de los
materiales y de los equipos eléctricos que normalmente
no están sometidas a t ensión pero que pudieran estarlo
en caso de falta .
S
El conductor PE (ó el PEN) requerido para la
pr otección contra choques eléctricos se conecta al
sistema de puesta a tierra, que puede ser local (en el
edifici o) o provisto por la compañia suministradora de
alimentación. No obstante, en el caso en que en el
10
edificio o emplazamiento donde se realiza la
instalación a proteger disponga de un sistema e xterno
de protección contra el rayo (p . ej . pararrayos) se
tiene que realizar una puesta a t ierra local para
dispersar los impulsos de corriente del rayo,
15
teniéndose que unir esta puesta a tierra a la del resto
del edificio en un único punto de la instalaci ón.
Los objetivos generales de una puesta a tierra son :
• Permitir la descarga a tierra de las corrientes
de defecto o las de descar gas de origen
20
atmosférico .
• Mantener los potenciales producidos por las
corrientes de defecto dentro de los limites de
seguridad y/o asegurar la actuación de los
sistemas de protección en el tiempo adecuado,
25
teniendo en cuenta la seguridad de las personas
y de l equipamiento .
• Mantener un potencial de referencia en algún
punto del sistema eléctrico o electrónico . Este
punto es muy importante a la hora de instalar un
30
dispositivo SPD, si no se instalara dicho
dispositivo una sobret ensión transitoria
provocada por maniobras en l a red eléctrica o una
descarga atmosférica provocarían un incremento elevadísimo de dicho potencial (centenares de kV), originando la rotura del aislamiento en la instalación o los equipos conectados a ella.
No obstante no solo hay que mantener una impedancia baja en la puesta a tierra, p . ej mediante una instalación y mantenimiento correcto de los electrodos enterrados en el terreno, sino que es preciso que la impedancia desde el punto de conexión del conductor de protección del SPD al sistema completo de puesta a tierra sea lo más baja posible, tanto desde el punto de vista de la seguridad de personas y equipos como de la protección contra sobretensiones. Salvo una desconexión
o rotura del conductor de protección y/o de los electrodos de puesta a tierra la i mpedancia del sistema suele variar muy lentamente ya que depende principalmente de la humedad y temperatura del terreno, que en general es estacional, aunque también depende de la corrosión progresiva que se da en los electrodos de puesta a tierra .
Otra situación anómala que puede darse es que el sistema de tierra esté sometido a tensión, que -sin ser
suficiente
para que actúen las medidas de protección de
la
instalación- podría provocar daños a personas o
equipos .
Puede
darse también errores en el conexionado de
los
conductores del dispositivo SPD o en la
instalación,
lo cual puede afectar al funcionamiento de
algunos equipos
e incluso puede dañar al propio SPD. No
es extraño que en un protector trifásico se pudieran intercambiar accidentalmente las conexiones de una
línea con el neutro, lo que ocasiona en la mayoría de casos un daño permanente de los componentes de protección conectados a las otras dos líneas .
Otros
errores en la conexión de los conductores de
línea,
neutro y cond uctor de protec ción también deben
tenerse
en cuenta .
Descripción de las figuras:
Sigue a continuación una relación de las distintas partes de la invención que se encuentran en las figuras y que se localizan mediante los números que siguen¡ (10 , 10', lO", lO"', 10"" ) dispositivos de protección y supervisión, (11) cartucho enchufable, (12) base fija ,
(l3 ) i ndicador luminoso del valor y otras indicaciones, (14) indicador del final de vida del componente de protección, (15 ) indicadores luminosos del valor y otras indicaciones formados por LEDs , (16)
R" inserción del primer terminal de conexión, (17 ) inserción del tercer terminal de conexión, (lB) terminales de conexión del cartucho a la base fija , (19) placa de circuito impreso con la circutería electrónica ,
(20)
componente de protección (21) segunda etapa de la protección contra sobretensiones transitorias , (22 ) convertidor AC/DC, (23) adaptador, (24) adaptador, (25) microcontrolador, (26) r esi stencias , (27) diodos LEOs ,
(28)
desconectador térmico .
En las figuras :
La figura nO 1 ilustra una vista en perspectiva trasera de una realización posible del exterior de un cartucho N-PE .
Las figuras nO 2 a 5 ilustran vistas en perspectiva frontales del mismo cartucho que la figura nO 1 en diferentes realizaciones posibles de tipos de indicadores posibles:
la figura n° 2 ilustra el caso de un cartucho que presenta tres indicadores luminosos del valor RpE formados por LEDs,
la figura nO 3 ilustra el caso de un cartucho que presenta un único indicador luminoso del valor RpE1
la figura nO 4 ilustra el caso de un cartucho que presenta un primer tipo de indicador luminoso del valor RpE 1 y un segundo tipo de indicador del final de vida del componente de protección, y
la figura nO 5 ilustra el caso de un cartucho que presenta tres indicadores luminosos del valor RpE formados por LEDs , y un segundo tipo de indicador del final de vida del componente de protección .
La figura nO 6 ilustra una vista en alzado frontal de la parte interior del cartucho de la figura nO 1, el cual presenta tres terminales de conexión a la base fija
(N, L, PE).
Las figuras 7 a 10 ilustran vistas en perspectiva frontales de una primera realización preferida de los dispositivos de protección y supervisión objeto de la presente invención, constituidos por uno o más cartuchos enchufables en una base fija:
la figura n° 7 muestra una vista de un ejemplo de realización en el que el dispositi vo de protección y supervisión es de tipo monofásico (N , L) , el cual está provisto de unos medios de i ndicación formados por un primer indicador y un segundo indicador . El primer
indicador, preferentemente luminoso, se activa de forma diferente (por ejemplo dando una indicación 1, indicación 2, indicación 3 e indicación 4) dando información sobre si la conexión a la red es incorrecta y/o la tensión VpE ¿ VPEmáX f y/o la tensión de red (vd VLmin > VL > VLmáx_ Cuando todo lo anterior es correcto, el mismo indicador luminoso da la indicación correspondiente según el valor obtenido de RpE dentro de los márgenes seleccionados. Si fuera necesario también podría dar otra indicación diferente en caso de que el componente/s de protección incluido en ese cartucho llegara a su final de vida . El segundo indicador ubicado en el otro cartucho da una indicación, luminosa o no , en el caso que el componente/s de protección incluido en él
(L) ha llegado a su final de vida¡
la figura nO 8 muestra una vista de un ejemplo de realización en el que el dispositivo de protección y supervisión es de tipo trifásico (N , LI, L2, L3), el cual está provisto de unos medios de indicación formados por un primer indicador luminoso que se activa de forma diferente dando información sobre si la conexión a la red es incorrecta, y/o la tensión VpE ¿ VPEmáx, y/o la tensión de red (VL) VLm1.n > VL > VL!náx' Cuando todo lo anterior es correcto el mismo primer indicador visual da la indicación correspondiente según el valor obtenido de RpE dentro de los márgenes seleccionados . Si fuera necesario también podría dar otra indicación diferente en caso de que el componente/s de protección incluido en ese cartucho llegara a su final de vida. Los indicadores ubicados en los otros tres cartuchos (LI, L2 , L3) dan indicación, luminosa o no, de que el componente/s de
protección incluido en ellos ha llegado a su final de vida ;
la figura n° 9 muestra una vista de un ejemplo de realización en el que e l dispositivo de protección y supervisión es para aplicaciones en fotovoltaica (L+ , PE , L-), el cual está provisto de unos medios de indicación formados por un primer indicador luminoso que se activa de forma diferente dando información sobre si la conexión a la tensión de alimentación es incorrecta y/o la tensión VPE ¿ VPEmá:o y/o la tensión de alimentación VLmin > VL+ Cuando todo lo anterior es correcto el mismo indicador visual da la indicación correspondiente según el valor obtenido de RpE dentro de los márgenes seleccionados. El cartucho dispone de otro indicador, luminoso o no , para indicar que el componente/s de protección incluido en ese cartucho ha llegado a su final de vida . Los i ndicadores de los otros dos cartuchos (L+ , L-) dan indicación, luminosa o no , de que el componente/s de pr otección incluido en ellos ha llegado a su final de vida ; y
la figura nO 10 muestra una vista explosionada del montaje del cartucho (N) de la figura nO 1 en la base fija .
Las figuras nO 11 y 12 muestran respectivas vistas en perspectiva frontales de una segunda realización preferida del dispositivo de protección objeto de la
presente
invención, constituido por un SPD compacto o
mono-bloque :
en
la figura nO 11 se muestra un ejemplo de
realización
en el que el dispositivo de protección SPD
es
de tipo monofásico (N , L) , Y
en la figura nO 12 se muestra un ejemplo de realización en el que el dispositivo de protección SPD es de tipo trifásico (N , Ll, L2, L3).
La figura nO 13 representa un diagrama de flujo de las distintas etapas y condiciones de activación de forma diferente del primer indicador luminoso, por ejemplo dando una indicación tipo 1, indicación tipo 2, e indicación tipo 3, por ejemplo siendo cada indicación de un col or distinto.
La figura nO 14 muestra e l esquema de bloques del
circuito
electrónico de los medios de super visión de la
invención
junto con el componente de protección dentro
del cartucho .
La
figura n° 15 muestra el esquema simplificado
para inyectar pulsos positivos y negativos .
La f i gura nO 16 muestra ejemplos de ráfagas de 2 impulsos; en la segunda gráfica se representa el caso de ráfagas de 2 impulsos positivos , y e n la tercera gráfica se representa el caso de ráfagas de un impulso positivo y un impulso negativo, en el que la variable "Tr" es el tiempo entre ráfagas .
La figura n° 17 muestra un detalle de un impul so en un semiciclo positivo, en el que variable "Timp" es la duración del impul so .
La figura nO 18 muestra unas gráficas donde se muestra el efecto de la capacidad en la señal VpE , la úl tima es para una capacidad de 12 J.lF Y ya se aprecia que hay error, por este motivo la capacidad máxima del sistema de PE considerada es de unos 10 J.lF .
La figura n° 19 muestra l as etapas de reducción de la corriente inyectada disminuyendo el número de impulsos por r áfaga , siempre y cuando se cumpla que la
estabilidad de RpE sea buena, manteniéndose el ancho del i mpulso para las ráfagas . En este caso, por ejemplo, se utilizan inicialmente ráfagas de 3 impulsos, que luego podrán pasar a ser ráfagas de 2 impulsos y luego de 1 impulso en caso de la estabilidad de RpE sea buena. Los impulsos de salida del controlador se adaptan a la tensión puerta-surtidor necesaria (VGS ) para que el MOSFET conduzca, durante ese tiempo es cuando se inyecta el impulso de corriente . En todas las etapas se mantiene tanto el ancho de los impulsos (Timp) como la separación entre ráfagas (Tr) .
La figura nO 20 representa las etapas de reducción de la duración de los impulsos (Timp) , siempre y cuando se cumpla que la estabilidad de RpE sea buena . En este caso, por ejemplo, se utilizan ráfagas de 4 impulsos de duración inicial Timpl , la cual se puede reducir a una duración inferior Timp2 (es decir que Timp2 < Timpl) . Los impulsos de salida del controlador se adaptan a la tensión puerta-surtidor necesaria (VGS ) para que el MOSFET conduzca, durante ese tiempo es cuando se inyecta el impulso de corriente .
La figura nO 21 muestra el circuito equivalente cuando conduce el MOSFET Q.
La figura nO 22 muestra dos tipos de conexiones, dependiendo de la configuración del sistema de alimentación de la red eléctrica t rifásica .
Descripción de una realización preferente de la invención:
Una realización práctica posible de la invención, aunque no limitativa, es un dispositivo de protección y supervisión (10 , 10', 10", 10" ', 10"" ) en el que uno
de los cartuchos (Il) incorpora el/los componente/s de
protección (20) I los medios de supervisión necesarios
para la supervisión de la instalación, los medios de
indicación necesarios , p. ej . mediante varios LEOs (27)
5
Y los medios de desconexión (28) .
A modo de ejemplo, en la figura nO 1 se ilustra un
cartucho (11) conectado entre N-PE, que utiliza como
componente de protección (20) un descargador de gas o de
arco, ya que se utiliza como protección entre N-PE de un
la
dispositivo de protección monofásicos y trifásicos en
sistemas TT y TN-S . Dicho cartucho (11) dispone de tres
terminales de conexión con la base fija (lB) , conectados
respectivamente a línea (L), neutro (N) y conductor de
protección (PE) . La corriente de descarga transitoria,
15
normalmente del orden de kA, circula en este caso a
través de los terminales N-PE, a través del terminal (L)
circulan corrientes muy inferiores a estos valores , por
lo que puede ser de sección inferior .
Adicionalmente se pueden añadir otros terminales de
20
conexión para dispositivos de protección, p . ej .
trifásicos, donde es necesario conocer las tensiones en
cada fase .
También puede utilizarse terminales de conexión
añadidos para transmitir la información obtenida del
25
dispositivo de supervisión y/o el indicador de final de
vida o estado del componente de protección hacia la
base fija .
No obstante si por requisitos de la instalación
fuese necesario se puede utilizar un varistor u otros
30
componentes de protección .
En la figura nO 6 se muestra la disposición del
circuito electrónico (19) que integra a los medios de
supervisión y al doble componente/s de protección (21) ,
dentro de uno de los cartuchos (Il) , los cuales en este
ejemplo concreto determinan : el valor de la impedancia
desde el terminal PE a tierra, si existe una tensión en
el sistema de puesta a tierra que pudiera resultar
peligrosa, si la tensión de alimentación de una red
alterna o continua VL está comprendida dentro de unos
límites de normalidad predeterminados, es decir si VL
está entre VLmin y VLmax y si hubiera algún error en la
conexión del dispositivo SPD o en el cableado de la
instalación, indicando al usuario la situación . También
si se deseara se puede incluir opcionalmente medios
para indicar que el componente de protección ha llegado
a final de vida.
La citada indicación de los parámetros citados
preferentemente se realiza mediante varios diodos LEOs
(27), de diferentes colores , y que pueden ser fijos o
intermitentes para facilitar la interpretación de un
usuario de la situación, por ejemplo con tres o cuatro
diodos, véase distintas configuraciones en las figuras
nO 2 a 5.
En la figura nO 13 se esquematizan el orden de actuación de las distintas etapas y condiciones de activación de forma diferente del primer indicador luminoso, por ejemplo dando una indicación 1 , indicación 2 , indicación 3 e indicación según el valor de RpE distintas :
Etapa 1 (opcional) : Al conectar la alimentación al circuito de supervisión puede existir un tiempo de retardo antes de realizar las diferentes comprobaciones, con el objetivo principal de permitir que las tensiones
en la circuitería electrónica del dispositi vo se hayan estabilizado para evitar falsas indicaciones de fallo . -Etapa 2 : Si la conexión a la red es incorrecta ~ Se activa la Indicación l . -Etapa 3 : Si la tensión en el sistema de puesta a tierra VPE: ¿ VPErnáx -7 Se activa la Indicación 2 . -Etapa 4 : Si la tensión de red (VL) tiene un valor tal que VLmin > VL > VLrnáx -7 Se activa la Indicación 3.
-
Etapa 5: Si todas las condiciones anteriores son correctas, entonces el mismo indicador visual (en el caso de la figura nO 7) da la indicación correspondiente según el valor obtenido de RpE dentro de los 4 márgenes de valores de RpE. preferentes :
-Ma rgen 1: RpE < 3 O n -Margen 2: 30 n ~ RpE < 60 Q -Margen 3 : 60 n s;: RpE < 600 Q -Margen 4 : RpE 2 600 O:
La indicación correspondiente aRpE 2 6000: indica claramente una situación de peligro en la instalación, ya que comprende que el sistema de puesta a tierra está en circuito abierto .
Para determinar el valor de la impedancia del sistema de puesta a tierra (RpE ) en la etapa 5 los medios de supervisión efectúan una operación de inyección de impulsos de corriente a tierra a través del terminal PE.
Si alguna de las comprobaciones en la etapa 2, etapa 3 o etapa 4 son incorrectas {es decir el conexionado, o la tensión en el sistema de puesta a tierra (VPE) o el valor de la tensión de red (vd) , entonces el sistema se detiene en ese punto y lo comprueba periódicamente (preferentemente cada varios
segundos).
Una vez solucionado el fallo entonces se
continúa
hacia la etapa 5 de inyección de impulsos. Si
no
se detuviera el proceso los valores obtenidos en la
supervisión
de impedancia del sistema de puesta a
tierra de
la etapa 5 serían incorrectos.
Internamente el primer indicador luminoso está formado, conforme a una posible realización, por respectivos LEOs de diferentes colores, según el tipo de indicación y se iluminan uno u otro en función de la condición en la que se encuentra . Además pudiendo ser dichos LEOs fijos o intermitentes .
Para determinar el valor de la impedancia del sistema de puesta a tierra (RpE ) o la tensión de tierra
(VPE) , no se requiere emplear uso de unos medios con un grado de sofisticación muy elevado, puesto que para la aplicación concreta de la presente invención el solicitante ha constatado que es suficiente con valores de exactitud inferiores al 10%. De esta forma se permite obtener un dispositivo de protección y supervisión de bajo coste y reducido su tamaño . Con este grado de exactitud mencionado anteriormente, las indicaciones visuales que se dan al usuario cuentan con amplios márgenes de seguridad .
Los medios para determinar el valor de la impedancia del sistema de puesta a tierra (RpE ) o su tensión de tierra (VPE) se basan en la aplicación de impulsos de corriente a tierra a través del terminal PE usando el lazo fase-tierra, estos impulsos cumplen una serie de requisitos:
son de una intensidad suficientemente elevada para poder determinar el incremento de tensión en el circuito de puesta a tierra,
pero a su vez no han de provocar la actuación de
los posibles diferenciales en el circuito, ni
tampoco deben provocar un mal funcionamiento del
interruptor diferencial a largo plazo .
S
El mal funcionamiento del interruptor diferencial a
largo plazo puede suceder por varios motivos , los ReO
incorporan componentes magnéticos sensibles con un
grado de magnetización ajustado por cada fabricante y
del cual depende su sensibilidad para detectar la
10
diferencia de corrientes AC entre los conductores que
lo atraviesan. Si se aplican impulsos de corriente de
una única polaridad con una frecuencia de repetición
elevada, p . ej . en cada ciclo o semiciclo de red, como
es el caso de l a patente ES2266761 , o bien trenes de
15
gran número de impulsos, dichos componentes pueden
quedar magnetizados/desmagnetizados permanentemente a
largo p l azo (unos pocos años) y no se detectará su mal
funcionamiento hasta que haya un fallo en la
insta lación. El usuario podría comprobar periódicamente
20
el funcionamiento del ReO, tal corno indican sus
fabricantes , pero raramente se suele hacer,
principal mente en entornos domésticos.
Todos estos requisitos descri tos pueden cumplirse
en gran medida empleando impulsos de corriente de un
25
valor reducido, un número muy pequeño de impulsos en
las ráfagas inyectadas y con una frecuencia de
repetición de las ráfagas muy baja (que es variable y
controlada desde algunos segundos hasta varios
minutos) .
30
Otros sistemas conocidos hoy en día emplean
corrientes y frecuencias de repetición mucho más
elevadas para reducir l a influencia del ruido y obtener
un valor de exactitud reducido en la medida de impedancias muy bajas, en las cuales el incremento de tensión en el sistema de puesta a tierra provocado por el impulso inyectado es muy bajo. Estas características no solo no son necesarias en el dispositivo de la invención, descrito sino que serían contraproducentes. El dispositivo de protección y supervisión reivindicado no es esencialmente un i nstrumento de medida , sino un dispositivo de protección que incluye unos medios para supervisar permanentemente los parámetros más importantes durante los procesos de instalación, funcionamiento y mantenimiento de la instalación, además de avisar al usuario del estado de dicha instalación y del propio dispositivo .
A la hora de determinar la impedancia del sistema de puesta a tierra también hay que considerar que generalmente no tiene una componente resistiva pura, dependiendo de cómo sea la instalación también presentará componentes inductivas y capacitivas . No obstante, al instalarse preferentemente los medios de supervisión en el dispositivo, las componentes dominantes suelen ser la resistiva y capacitiva, ya que la instalación del dispositivo SPD se realiza en el origen de la instalación y la longitud del cableado es reducida y se realiza específicamente para minimi zar los efectos inductivos que pudiera introducir.
Por este motivo el solicitante ha llegado a la conclusión, tras varios ensayos, de que la duración del impulso de corriente (Timp ) debe ser lo suficientemente larga como para que no afecte la componente capacitiva de la impedancia en la medida del incremento de tensión . El circuito de supervisión utilizado por la
presente invención está previsto para obtener una
exactitud
inferior al 10% , teniendo componentes
capacitivas
tan elevadas como lOpF, aunque generalmente
son
bastante inferiores .
Mediante
numerosas pruebas experimentales de
medidas repetidas en diferentes tipos de instalaciones, el solicitante finalmente ha determinado que los valores preferentes de la duración del impulso de corriente (Timp) están comprendidos entre 200 < Timp < 300 ¡ls . Las comprobaciones realizadas por el solicitante en diferentes tipos de dispositivos ReOs , nuevos o instalados durante varios años, apuntan a que esta horquilla de valores es la más aconsejable para obtener un óptimo resultado con impedancias del sistema de puesta a tierra que tengan componentes capacitivas elevadas . Sin embargo, otros valores de Timp podrían emplearse para la realización de esta invención, sin que ello varíe la esencialidad de esta invención .
La obtención del valor de la impedancia del sistema de puesta a tierra (con las consideraciones indicadas se puede considerar solo su valor resistivo RpE ) se realiza determinando el increment o de tensi ón que provoca el impulso de corriente inyectado respecto a la tensión existente en el sistema de puesta a tierra (esta tensión es variable con el tiempo, normal mente a la misma frecuencia que la tensión de alimentación y puede tener un valor elevado, suficiente para alterar el resultado de la medida de RpE si no se considerara), la medida del incremento de tensión en el sistema de puesta a tierra se realiza en los últimos ps del impulso inyectado para minimizar la influencia de la capacidad y/o inductancia que pudiera existir, con los valores de duración del
impulso de corriente (Timp) indicados anteriormente los
valores del incremento de tensión se han estabilizado lo
suficiente como para cumplir los requisitos de exactitud
requeridos .
Otro requisito que debe cumplir el circuito que
conforma a los medios de supervisión es indicar si la
tensión de red (VL) está dentro del margen de
funcionamiento previsto tanto del dispositivo SPD como
del circuito de supervisión. El margen de tensión de red
normalizado en la mayoria de países suele estar
comprendido entre el +10% -15% de su tensión nominal , a
la hora de dimensionar el dispositivo SPD se suele
utilizar un valor de Ue entre un 15-20% superior (V~K) a
la tensión nominal de red (VLnom) , de esta forma se evita
que el SPD entre en conducción para los valores máximos
de la tensión de red y se dañe permanentemente . Si el
valor de tensión de red {VL} es inferior al valor mínimo
indicado {VUtin} el circuito de supervisión puede dar
indicaciones incorrectas, también puede verse afectado
el funcionamiento de cargas y equipos conectados en la
instalación; si el valor de tensión es superior a la Uc
del dispositivo SPD se reduce su tiempo de vida o se
daña permanentemente, afectando también a los equipos y
cargas conectadas aguas abajo del SPD. Los márgenes de
tensión indicados se consideran preferentes, ya que son
los empleados habitualmente, no obstante pueden
utilizarse valores diferentes si se considera necesario .
La operativa de protección y supervisión de l a presente invención se realiza preferentemente según el esquema del circuito electrónico mostrado en la figura n° 14 . En dicho ejemplo el convertidor AC/DC {22} suministra una tensión continua V+ respecto al punto
común del circuito (GND) I el cual está conectado al terminal (N) del cartucho . Este convertidor AC/DC (22) debe cumplir unos requisitos muy exigentes en cuanto él sus características de funcionamiento, su regulación de línea debe ser muy elevada ya que el margen de tensión AC de entrada es alto. También debe soportar márgenes de
temperatura comprendidos entre -40°C y +80°C (que son los márgenes habituales en los dispositivos SPDs) regulando adecuadamente la tensión V+ I ya que de esta tensión depende el resultado correcto de las medidas de tensión. La tensión V+ se utiliza para alimentar al controlador (25) y a los adaptadores (23) y (24). La tensión de salida de estos adaptadores (23) y (24) suministran al controlador (25) una tensión continua, normalmente V+/2 , para obtener un margen dinámico máximo y una tensión alterna superpuesta proporcional a sus tensiones de entrada :
v¡(t) ~ V'/2 + k, v. (t) [11
v, (t)~ V'/2 + k, VPE (t) [2]
De aqui en adelante las variables dependientes del
tiempo (VI (t) Y v2 (t» se indicarán solamente con la
letra de la variable y en minúscula.
Los adaptadores (23) y (24) están compuestos de
dispositivos pasivos y/o activos , permitiendo además la
posi bil idad de filtrar las componentes de alta
frecuencia , en general ruido y/o armónicos, que
pudi eran provenir de la tensión de red v. o de la
tensión en el sistema de puesta a tierra VpE _ Los
parámetros k1 y kz dentro de l as ecuaciones anteriores
[1] Y [2] pueden representar tanto una ganancia como una atenuación de las señales Vl Y V2 , pudiendo ser o no
dependientes de la frecuencia (filtro). Normalmente k1 = k2 Y son < 1 . En determinadas aplicaciones , puede ser necesario que el adaptador (24) amplifique la tensión Vl'E I por lo que k2 sería superior a k1 •
Conforme se esquematiza en la figura nO 13, a partir de las tensiones en L, N Y PE el circuito detecta si el cableado de conexión del dispositivo SPD
o el de la instalación son correct os , p.ej. la tensión v+ es una tensión positiva independientemente de que la conexión L y N sea correcta o esté intercambiada, en este punto el circuito puede medir las tensiones VI (obtenida a partir de vd y V2 (obtenida a partir de VPE)
y determinar si la conexión L-N es correcta o no (la tensión VL-VPE _ VL y VN-VPE == O. Si el resultado de esta comprobación es correcto, continúa el proceso de supervisión; en otro caso , el circuito da la indicación de este fallo, comprobando la situación periódicamente cada varios segundos hasta que el fallo se solucione.
Si el resultado de la comprobación anterior es correcto, el dispositivo pasa a comprobar la tensión VpE , si es inferior al valor máximo establecido
(preferentemente en el margen de 20V a 40V) continúa el proceso de supervisión, en otro caso el circuito da la indicación de este fallo , comprobando la situación periódicamente cada varios segundos hasta que el fallo se solucione.
El proceso continúa determinando el valor de la tensión de red mediante el valor de la tensión Vl, la cual es proporcional a VL _ Si dicho valor está dentro de los márgenes VLmin S VL ::;; VLmáx continúa el proceso de supervisión, en otro caso el circuito da la indicación de este fallo , comprobando la situación periódicamente
(preferentemente cada varios segundos) hasta que el fallo se solucione.
Cuando todas las comprobaciones son correctas , entonces se procede a la inyección de impulsos en el terminal PE para determinar el valor de la impedancia del sistema de puesta a tierra . No obstante, las comprobaciones anteriores se siguen realizando periódicamente. Aun así , en determinados casos pOdría asumirse la no interrupción del proceso parcialmente aunque exista alguno de los defectos, por ejemplo, si el conexionado es correcto pero la tensión del sistema de puesta a tierra es superior a la establecida se pOdría indicar este fallo , pero continuar midiendo la tensión de red para comprobar que está dentro de los márgenes correctos, no obstante sería aconsejable no inyectar impulsos de corriente en el sistema de puesta a tierra .
El método indicado en la figura nO 13 representa una ventaja respecto a la seguridad de la instalación o los usuarios frente a otro tipo de dispositivos ya conocidos. En el dispositivo de la invención se ha previsto, de modo opcional , que al conectar la alimentación exista un tiempo de retardo antes de realizar las diferentes comprobaciones . Se indicó anteriormente que uno de sus objetivos era permitir que las tensiones en la circuitería electrónica del dispositivo se hubieran estabilizado para evitar falsas indicaciones de fallo, y otro obj etiva es evitar compl etamente que pueda haber nada que interfiera con el funcionamiento del dispositivo RCD en el instante de conexión de la tensión de alimentación CA.
El circuito de protección y supervisión utiliza las señales Vi y V2 , proporcionales respectivamente a VL Y VPE, para determinar el valor de la impedancia del sistema de puesta a tierra (RpE). Este proceso se realiza inyectado un impulso dentro de un semiciclo positivo, aunque preferentemente se repite hasta 4 veces en serniciclos consecutivos (ráfagas de 1 Ó 2 6 3 Ó 4 impulsos , se inyectan continuamente y siempre contienen el mismo número de impulsos) , véase f igura n°
16 . El incremento en la tensión VpE provocado por el impulso de corriente permite obtener la impedancia del sistema de puesta a tierra para cada impulso unitario aplicado. Se toma como impedancia del sistema de puesta a tierra el obtenido para cada ráfaga, siendo este determinado preferentemente mediante el valor medio de los obtenidos para cada impulso unitario. El motivo de ello es para minimizar la i nfluencia de las variaciones que puedan existir en la tensión VL y/o VpE y/o ruido
existente
en la red, el valor obtenido es el que se
utiliza
a la hora de realizar la indicación al usuario
(27)
u otras posibles señales de aviso si se
consideraran necesarias .
Tal
como se ha indicado anteriormente, el proceso
se repite continuamente , se aplican ráfagas de impulsos continuamente, con una separación entre ellas comprendida preferentemente entre algunos segundos y varios minutos , la separación entre ráfagas (Trl se va a hacer depender de la estabilidad que se obtenga en la medida de la impedancia del sistema de puesta a tierra (ya que la disipación de potencia del circuito es muy reducida con el método utilizado). Por ejemplo, al conectar la alimentación se puede partir de una
separación de algunos segundos e ir aumentándola progresivamente hasta varios minutos , permaneciendo entonces estable salvo que se detecten variaciones de la impedancia superiores comprendidas preferentemente entre un 10 ... 20 % de una ráfaga a la siguiente, en cuyo caso se reduciría la separación entre ráfagas. Estas variaciones podrían estar provocadas por ejemplo por la rotura de la conexión entre el dispositivo SPD y el sistema de puesta a tierra y/o por ruido o fluctuaciones en las señales VL y/o VI?EI ya que tal como se ha indicado anteriormente las variaciones de
impedancia
se producen muy lentamente (por cambios
significativos
en la temperatura y/o humedad del
terreno) .
Mediante
múltiples medidas realizadas en diferentes
tipos
de instalaciones se ha comprobado que con este
número de impulsos por ráfaga y la separación entre ráfagas indicada es suficiente para obtener una exactitud dentro de los márgenes requeridos . Los márgenes de valores indicados se consideran preferentes pero se podrían utilizar valores diferentes para el nO de impulsos por ráfaga y separación entre ellas si se considerara oportuno sin alterar la esencia de la invención . No obstante se ha evidenciado que es conveniente emplear el número mínimo de impulsos que sea posible, lo cual disminuye enormemente la probabi lidad de una actuación indeseada del Reo, posibles interferencias en el funcionamiento de equipos sensibles conectados a la red y el envejecimiento prematuro del mismo por cambios en la magnetización de los componentes que incorpora el Reo .
El proceso continúa determinando el paso por cero de la tensión VL , del semiciclo negativo al positivo, éste señal se toma como referencia 0° de l a tensión de red CA, el impulso se inyecta preferentemente con un ángulo e comprendido entre 90° y 1500 , para ello el controlador general un pulso de una duración Timp que pone en conducción al transistor MOSFET (Q) . Bajo estas
condiciones
el circuito equi valente es e l que se
muestra
en la figura nO 21.
Considerando
que los adaptadores (23) y (24)
presentan una impedancia de entrada suficientemente elevada para que se tengan unas corrientes i¡ e i 2 « i PE se tiene :
i PE VL -Vl?dRl+RpE = v3-vpdRpE r3]
En la ecuación anterior [3] la tensión v) es la que se tiene en el terminal PE del SPD cuando se inyect a el pulso de corriente . El generador de valor VpE indicado es la tensión en tierra cuando no se inyecta el impulso, normalmente es una tensión a la misma frecuencia que la de red pero en condiciones normales de un valor reducido.
VL se determi na a partir de la medida de la tensión Vl Y V3 a partir de la medida de V2 , siendo Rl conocida y establecida por diseño para limitar la corriente inyectada a tierra a través de Q. Corno incógnitas quedan RpE Y vPEr si se puede determinar e l val or de VPE se puede obtener por cálcul o en el controlador el valor de RpE.
Se puede obtener un valor muy aproximado de VPE midiendo su valor unos ps antes de inyectar el impulso de corriente y utilizar dicho valor en la ecuación [3] , ya que la duración del impulso aplicado es muy corta y se puede considerar que VpE tiene aproximadamente el mismo valor que durante la medida de VL Y V3 . La medida de estas dos últimas variables se realiza en los últimos llS del impulso de corriente, de forma que la tensión v) se haya estabilizado, evitando así las influencias de la capacidad e inductancia del sistema de puesta a tierra . También hay que considerar que la medida de VL Y V3 se realiza simultáneamente, por lo que una posible variación de la tensión de red no afecta al resultado de la medida. De esta forma se obtiene un valor de una exactitud adecuada a la requerida por el sistema de supervisión, en gran medida independiente de la existencia de tensión en el sistema de puesta a tierra, variaciones o ruido en l as
tensiones
de red y capacidad o inductancia elevadas en
el sistema de puesta
a tierra .
Hay
un factor más que hasta ahora no se ha
considerado,
es evitar el aumento de los problemas de
corrosión por par galvánico en el sistema de puesta a tierra por electrolisis. Este fenómeno se incrementa por la inyección de corriente con una componente continua , es cierto que los valores medios de corriente utilizados (evaluados en años) son pequeños pero aumentan la corrosión que de por sí se da en los electrodos y medios de interconexión con el conductor de puesta a tierra, la electrolisis se incrementa además con la humedad y precisamente es conveniente que la instalación de los electrodos de puesta a tierra se mantenga húmeda. Este tipo de corrosión se atenúa significativamente si se utilizan conductores de protección, electrodos de puesta a tierra (normalmente picas) y piezas de interconexión del mismo material,
esta
situación raramente se da . Los materiales
utilizados
en la instalación de un sistema de puesta a
tierra
son por lo general, cobre para el conductor de
protección,
y para los electrodos y piezas de
5
interconexión hierro o acero galvanizado, acero
inoxidable,
y acero con recubrimiento de cobre .
Los
dos primeros tipos (hierro o acero galvanizado,
acero
inoxidable) son los más comunes para los
electrodos
y piezas de interconexión, los cuales son los
la
que se ven más afectados por la corrosión. Cada vez se
utilizan
más electrodos de acero con diferentes
espesores
del recubrimiento de cobre y por lo tanto más
resistentes
a la corrosión, no obstante los fabricantes
de
estos materiales y los instaladores que revisan el
15
sistema de puesta a tierra observan que su duración es
significativamente
inferior a sus previsiones, uno de
los
factores que afectan y no se tienen generalmente en
cuenta
son las fugas a tierra en continua en la
instalación,
las cuales se incrementan cada vez más con
20
la incorporación masiva de equipos electrónicos en todo
tipo de
instalaciones.
No
sería muy coherente instalar un sistema de
supervisión
del estado del sistema de puesta a tierra
que
acelere su corrosión, ya que inyecta impulsos de
25
corriente con componente continua, siempre hay que tener
en
cuenta que se está evaluando el comportamiento del
conjunto
durante muchos años: SPD con dispositivo de
supervisión
+ ReOs + instalación del sistema de puesta a
tierra.
30
En resumen , el circuito de protección y supervisión
tiene
que inyectar el menor número posible de impulsos,
y
con la mínima amplitud de corriente posible para
obtener una exactitud adecuada al producto considerado. Para ello la presente invención utiliza un método de control del ángulo de inyección de los impulsos de corriente dinámico, en función de la tensión de
5 alimentación CA, resistencia del sistema de puesta a tierra y/o estabilidad de la medida realizada.
El proceso para conseguir inyectar un valor mínimo de corriente de forma que se obtenga la exactitud requerida es inyectando el impulso de corriente 10 preferentemente entre un ángulo e ¿ 90° Y :s; 1500 de la tensión de cada semiciclo positivo unitario de los que componen la ráfaga, reduciéndose de esta forma la corriente inyectada conforme aumenta el valor de e hasta un valor del 50% del valor máximo (sen 1500 = 0,5) . Hay 15 que hacer notar que siempre que sea posible se debe evitar la inyecci ón de impulsos en zonas próximas a 90°, ya que en esos puntos es cuando se produce la recarga de los condensadores de filtro utilizados en las fuentes de alimentación con rectificación de la tensión 20 de entrada de red, aunque el incremento de tensión provocado por el impulso de corriente sea pequeño su espectro frecuencial es elevado, ya que se inyectan impulsos de corriente de llS y con tiempos de subida/bajada mucho más pequeños, las componentes de
25 alta frecuencia podrían llegar a afectar al controlador si no se tiene un diseño adecuado del mismo. Se controla el ángulo e en función de la tensión de la red VL , para VLmáx se utiliza preferentemente un ángulo e de 150° y para VLmin se utiliza preferentemente un e ángul o
30 de 90°. Para valores intermedios de VL se ajusta preferentemente el ángulo e de una forma lineal,
pudiéndose emplear otro criterio si se considera oportuno .
El control del ángulo e se realiza individualmente para cada uno de los impulsos de la ráfaga, ya que VL puede variar de un semiciclo a otro. Para ello el circuito determina el paso por cero de la tensión de
red del semiciclo negativo al positivo como referencia e = 0°, determina el valor de VL a 90° y en función de ese valor aplica el impulso en el ángulo determinado. Como ejemplo numérico, no limitativo, para una tensión de red nominal de red vLnom = 230V ± 15 % se tiene que: 264, 5 V 7 VL (90°) 374 V 7 9 VLmln 195 , 5 V 7 VL (90°) 276 V 7 9 90° 230 V 7 VL (90°) ~ 325 V 7 8 ~ 130° No es un aspecto crítico la inyección del impulso en un ángulo exacto, ya que al medir las tensiones VL Y
VPE simultáneamente no afectan las variaciones de la señal senoidal dentro del semiciclo; tampoco afecta de forma apreciable que en la medida de tensión a 900 pueda existir un ruido superpuesto que afecte su valor y se
aplique un ángulo de fase diferente al calculado ya que 8 está acotado entre 90 y 1500 Y además de lo cual la resistencia RpE se obtiene realizando la media del valor obtenido para cada impulso individual de la ráfaga, lo cual tiende a cancelar los posibles errores .
De cara a un usuario también hay que considerar que la indicación de valores de la impedancia de tierra en el cartucho se r ealiza preferentemente por márgenes de valores mediante LEOs. Unos márgenes de RpE: que se han evidenciado como adecuados son los siguientes :
• Margen 1 : RpE: < 30 n
• Margen
2 : 30 n S R" < 60 n
• Margen
3 : 60 n S R" < 600 n
• Margen
4 : RpE ¿ 600 n
El
margen 4 indica claramente una situación de
peligro
en la instalación , ya que comprenderia que el
sistema de puesta
a tierra está en circuito abierto.
Por
el contrario, el margen 1 indica que la
impedancia
es adecuada tanto desde el punto de vista de
la seguridad corno de la efectividad de la protección contra sobretensiones transitorias .
Tanto el número de márgenes de R..¡,; , el valor de los márgenes de RpE y el número de indicadores e indicaciones se pueden modificar y adaptar según las necesidades concretas del dispositivo de protección y supervisión, por lo que utilizar otros diferentes no altera la esencialidad de la presente invención .
El proceso anterior se complementa utilizando también el valor de RpE obtenido en cada ráfaga. En otros dispositivos conocidos se utilizan generalmente valores elevados en los impulsos de corriente para tener en cuenta que con niveles muy bajos de RpE el incremento de tensión que provoca e l impulso es reducido y, por lo tanto, susceptible de ser afectado por ruido . Esto no es necesario en el circuito de la invención cuando se tienen resistencias RpE superiores a algunas decenas de ohmios , ya que el incremento de tensión provocado por el impulso de corriente en el sistema de puesta a tierra es lo suficientemente alto para no verse afectado significativamente por ruido . No obstante puede mejorarse e l funci onamiento para RPE pequeñas, ya que el circuito incluye los adaptadores (23) y (24) , que pueden amplificar las señales correspondientes, filtrarlas y
p.ej . introducir una ganancia variable en función del nivel de tensión se su entrada para evitar dañar al controlador (o limitar el nivel de tensión de salida).
Es decir que el criterio de decisión obtenido para ajustar el ángulo de inyección 8 en cada semiciclo de la ráfaga en función del valor de la tensión VL para 8 ~ 90°
se modifica preferentemente en función del valor de RpE obtenido para la ráfaga anterior, de forma que conforme aumenta el valor de RpE se aumenta progresivarnente el
valor de e para disminuir más la corriente y viceversa .
También podría emplearse por ejemplo el valor medio de RpE obtenido para varias ráfagas previas para que el sistema resulte más estable, ya se ha indicado que en condiciones normales RpE varía lentamente y de forma estacional a lo largo del año.
Una variación brusca entre una ráfaga y la siguiente se da en el caso de una interrupción en el sistema de puesta a tierra, causada por ejemplo por la desconexión
o rotura del sistema de puesta a tierra en alguna parte de su recorrido, y esto sería detectado por el circuito ya que el proceso de aplicación de ráfagas es indefinido salvo que se det ectara un error en el conexionado, que VpE fuera superi or al establecido o que VL estuviera fuera de los márgenes correctos, una vez solucionados estos problemas el circuito continuaría con el proceso de inyección de impulsos.
Otro factor que se considera en la presente invención a la hora de controlar el ángulo 8 es la estabilidad en el valor obtenido de RpE de una ráfaga a la siguiente. Uno de los criterios preferentes que se
aplican es el siguiente: si entre una ráfaga y la siguiente hay una variación de RpE superior al 10-20% se
reducirá progresivamente e y/o Tr para incrementar el nivel de corriente inyectada, obtener incrementos de tensión VpE mayores Y comprobar más rápidamente si ha habido un cambio de RpE real o ha sido provocado por alguna perturbación en la tensión de red, de esta forma se reduce el efecto de posibles ruidos o variaciones existentes en las tensiones VL y/o VPE, conforme se detecte que la estabilidad en la determinación de RpE está dentro de los márgenes indicados se irá modificando e y/o T r en función de VL Y RpEo
Otro criterio que se puede seguir es utilizar el cambio de estado en los indicadores de RpE , de forma que ante cualquier cambio de estado de las indicaciones se pase a valores de e y Tr mínimos, de esta forma se logra incrementar la sensibilidad del sistema y la indicación se actualiza más rápidamente .
Estos criterios o métodos descritos se dan a modo orientativo, otros podrían utilizarse sin cambiar el sentido de la invención.
Hay que considerar que con el margen de e indicado
(90-1500 ) se han obtenido exactitudes inferiores al 10% en la determinación de la resistencia del sistema de puesta a tierra, se podrían considerar valores de e superiores a 1500 si se admiten exactitudes superiores.
La presente invención persigue el objetivo de i nyectar el menor número posible de impulsos de corriente y de valor lo más bajo posible .
No obstante se puede considerar que el desarrollo de un controlador con estos tipos de control puede incrementar el coste del circuito, ya sea por las características propias del ~C o por el tiempo de
desarrollo del software necesario, por lo que podría decidirse emplear solamente alguno de los criterios indicados, por ejemplo variar el ángulo e solamente en función del valor de VL Ó RpEo
Otros criterios que también se pueden aplicar con el objetivo de reducir la corriente media inyectada al sistema de puesta a tierra son :
Disminuir progresivamente el número de impulsos por ráfaga, siempre y cuando se cumpla que la estabilidad de RPE sea buena, manteniéndose el ancho del impulso (Timp) para las ráfagas . Por ejemplo, en la figura 19 se utilizan inicialmente ráfagas de 3 impulsos, que luego pOdrían pasar a ser ráfagas de 2 impulsos y luego de 1 impulso dependiendo de la estabilidad de RpEo
-
Utilizar ráfagas de impulsos de corriente con un valor medio de corriente aproximadamente cero, es decir, inyectar impulsos de corriente de distinta polaridad en cada semiperiodo (ejemplo en figura 16). Con este sistema se evitan los problemas originados por la inyección de corriente con componente continua . También
se
podría aplicar en este caso la reducción del nO de
impulsos.
Reducir
la duración del impulso
preferentemente
a un 75 % del valor que se utilizara
inicialmente. No se considera aconsejable reducirlo más para evitar errores en la medida si la impedancia del sistema de puesta a tierra es capacitiva, otros valores pueden utilizarse sin alterar la esencia de la invención . La reducción de Timp puede ser progresiva o instantánea, se opta preferiblemente por esta última
para no complicar el desarrollo del software del controlador y/o necesitar uno de mejores prestaciones. A la hora de reducir la corriente se puede aplicar uno, varios o todos los criterios indicados, no obstante
5 para evitar que el sistema entrara en una medida de RpE: estable pero incorrecta (se ha conseguido reducir la corriente inyectada pero el dispositivo podría ser más sensible al ruido u otros parámetros imprevistos) es muy recomendable, aunque opcional, realizar un "reset"
10 periódico en las medidas , es decir volver a la situación de medida con la sensibilidad máxima, aplicar los impulsos a 90Q (independientemente de la tensión de red y RpE ) , tiempo entre ráfagas mínimo, nO máximo de impulsos decidido inicialmente, duración del impulso inicial. A
15 partir de aquí se irían aplicando los criterios de reducción utilizados progresivamente . Como periodo de tiempo entre "resets" se considera recomendable valores entre 12 y 24 h , aunque otros valores pueden utilizarse a criterio del usuario .
20 A diferencia de otros dispositivos conocidos hasta la fecha , en el dispositivo combinado de protección y supervisión de la presente invención los impulsos de corriente inyectados en el lazo proceden de la alimentación de red y es suministrada por los medios
25 integrados dentro del cartucho (cuando conduce el transistor Q) , por lo que no necesario utilizar ningún tipo de batería . Por otro lado, en el caso de la presente invención se pueden utilizar dispositivos de filtro en el adaptador (23) y/o filtrado digital en el
30 software del controlador para reducir el posible error en la determinación del paso por 0°, además de lo cual al dispositivo de la invención no solo no le afecta
apreciablemente el ángulo de inyección del impulso sino que este es variable y controlado .

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1" -"Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica", de los que se emplean en instalaciones de tensión alterna monofásicas, o polifásicas, o bien de tensión conti nua , de los que están formados por cartuchos enchufables a una base f i ja
    o bien los que están formados por un monobloque, ambos tipos de dispositivos comprendiendo como mínimo un grupo de protección formado por uno o más componentes de protecci ón contra sobretensi ones transitorias en cada cartucho enchufable o en e l monobloque, siendo el component e de protecci ón tal como varistor/es, descargador/es de gas , descargador/es de arco, "sparkgap/s"r diodo/s supresor/es, tri ac/s , t i ristor/es, y/o MOSFET/ s u ot ros componentes técnicamente equival entes, caracterizado en que comprende :
    -
    unos medi os de supervisión configurados de modo que miden y procesan permanentement e uno o varios parámetros relativos al estado de la inst alación eléctrica (RpE, VL, VPE) Y parámetros relativos al propio dispositivo de protección, basados dichos medios de
    supervisión
    del parámetro de la impedancia del sistema
    de
    puesta a t i erra (RpE ) en la inyección de impulsos
    de
    corriente
    a tierra a través del terminal PE ;
    y
    conectados a dichos medios de super visión
    comprende
    también unos medios de indicación
    configurados
    de modo que indi can uno O una combi naci ón
    de
    los siguientes parámetros de salida :
    -
    Si el valor de la resistenci a del sistema de puesta a tierra (RpEl que mi de el dispositivo de
    protección y supervisión está dentro o fuera de
    unos límites o márgenes
    predeterminados.
    Si el conexionado del disposi tivo de
    s
    instalación eléctrica es correcto : (a) en caso de
    alimentación en tensión alterna : L, N, PE ó PEN ; o
    bien (b) en caso de alimentación en tensión
    continua : positivo, negativo y PE .
    Si la tensión de alimentación de una red
    10
    alterna o continua VL está comprendida dentro de
    unos límites de normalidad predeterminados , es
    deci r s i VL está entre VLmin Y VLm3x
    Si la tensión en e l sistema de puesta a
    tierra VPE es ¿ VPemáx.
    lS
    2 a -"Dispositivo combinado de protección eléctrica
    contra sobretensiones transitorias y supervisión de una
    instalación el.éctrica", según la l a reivindicación,
    caracterizado en que los parámetros de salida de los
    medi os de indicación comprenden una indicación de si
    20
    como mínimo uno de los grupos de componente (s) de
    protección contr a sobretensiones integrados en el
    dispositivo de protección y supervisión ha l legado a su
    final de vida .
    3 11 -"Dispositivo combinado de protección eléctrica
    25
    contra sobretensi.ones transitorias y supervisión de una
    instalación eléctrica", según la 1 11 o 2 11
    reivindicaciones , caracterizado en que está formado por
    un conjunto de uno o más cartucho/s insertado/s en una
    base fija , en los que cada cartucho comprende uno o más
    30
    compone ntes de protección contra sob retensiones
    transitor ias tal es como varistor/es, descargador/es de
    gas , descargador/es de arco, "spark-gap/s"I diodo/s
    supresor/es, triac!s, tiristor/es, y/o MOSFET/s u otros componentes técnicamente equivalentes , y en el interior de como mínimo uno de los cartuchos se disponen los medios de supervisión, y los medios de indicación .
    4a
    -
    "Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica" , según la 1 a O 2a reivindicaciones , caracterizado en que está formado por
    un monobloque, que comprende uno o más componentes de
    protección contra sobretensiones transitorias tales como varistor/es, descargador/es de gas, descargador/es de arco , "spark-gaplsN, diodo/s supresor/es , triac/s, tiristorles , y / o MOSFET / s u otros component es técnicamente equivalentes , y en su interior se disponen los medios de supervisión, y los medios de indicación.
    s a -"Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensi.ones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica", según la 311. reivindicación, caracterizado en que puede haber medios de desconexión de la alimentación de como mínimo uno de los grupos de componente (s) de protección integrados en el cartucho .
    6" -"Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica", s egún cualquiera de las reivindicaciones anteriores , caracterizado en que los medios de indicación están configurados por un primer tipo de indicador y un segundo tipo de indicador, donde :
    el primer tipo de indicador se activa de forma diferente (es decir dando una i ndi cación 1 , una indicación 2 , una indicación 3 , etc. ) dando información sobre si la conexión a la red es incorrecta y/o la tensión VPE: ¿ VPErná){/ y/o la tensión de red (VL) vLmin > VL
    > VLmáx. ; cuando todo lo anterior es correcto, el mismo indicador da la indicación correspondiente según el
    valor
    obtenido de RpE dentro de los márgenes
    seleccionados;
    el
    segundo tipo de indicador da una indicación,
    luminosa
    o no , en el caso que el componente/s de
    protección
    incluido en el cartucho o en el mono-bloque
    en el que se encuentra dicho segundo indicador ha llegado a su final de vida .
    7" -"Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica", según cualquiera de las reivindicaciones la a sa , caracterizado en que los medios de indicación están confi gurados por un primer tipo de indicadorI donde:
    el primer tipo de indicador se activa de forma diferente (una indicación 1, una indicación 2, indicación 3 , etc . ) dando información sobre si la conexión a la red es incorrecta y/o la tensión VpE ¿ VPEmáx , y/o la tensión de red (vd VLrni n > VL > VLmtlx. i cuando t odo lo anterior es correcto, el mismo indicador da la indicación correspondiente según el valor obtenido de RpE dentro de l os márgenes seleccionados .
    Sa -"Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica", según la 6<'1 o 7'" reivindi caciones, caracterizado en que el primer t i po de indicador también da otra indicación adicional, en caso de que el componente/s de protección incluido en el cartucho donde está ubicado dicho primer indicador llegara a su final de vida .
    ga _ "Dispositivo combinado de protección elé ctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalaci6n eléctrica", según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que comprende medios de desconexi ón de la aliment aci ón de como mínimo uno de los grupos de componente (s) de protección integrados en el dispositivo de protección .
    lO a "Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica" , según cualquiera de las reivindicaciones ant eri ores, caracterizado en que comprende unos medios de transmi s i ón o comunicación de los parámetros medidos y procesados por l os medios de supervisión a otro/s d i sposi tivo/s de protección u otro tipo de dispositivo/s dentro o fuera del emplazamiento donde está i nstalado el dispositivo de protección .
    11' "Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica" , según la 1'" reivindicación, caracterizado en que los medios de supervisión y medios de indicaci ón se i ntegran en un circuito electróni co .
    12' "Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica" , según la 11'" rei vindicación, caracterizado en que el circui to electrónico está provisto de, como mínimo :
    Un convertidor AC/DC, el cual suministra una tensión continua V+ respecto al punto común del circuito
    (GND) ;
    Un controlador, el cual se alimenta de la tensión V+i y
    Dos adaptadores, los cuales se alimentan también de la tensión v+ ¡ la tensión de salida de estos adaptadores sumini s t ran al controlador una tensión continua V1 (t) y V2 (t) respectivamente, normalmente V+/2 , para obtener un margen dinámico máximo y una tensión alterna superpuesta proporcional a sus tensiones de entrada : v¡{t)= V+/2 + k1 VL (t) y V2(t)= V+/2 + k2 VpE
    (ti .
    13 " "Dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica", según la 11a reivindicación, caracterizado en que el circuito electrónico comprende, de manera integrada, una doble protección contra sobretensiones transitorias :
    una primera etapa de protección llevada a cabo por el/los componente/s de protección, el/los cual/es absorbe/n la mayor parte de la energía dejando ent re sus dos polos una tensión residual reducida, este impulso de tensión ya es de baja energia ,
    -
    una segunda etapa de protección, en la cual este impulso de tensión se limita a valores aceptables , lo cual impide la destrucción o mal funcionamiento de los medios de super visión, ya que reduce mucho más las perturbaciones que podrian afectarle, ya sea por la tensión residual del componente de protección, como por el campo electromagnético que se genera .
    14a
    "Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica" definido en la la reivindicación,
    caracterizado en que los medios de supervisión de RpE se basan en la inyección de impulsos de corriente a tierra a través del terminal PE usando el lazo fase-tierra, siendo estos impulsos de una intensidad Iimp tal para determinar el incremento de tensión que provoca el impulso de corriente inyectado respecto a la tensión existente en el circuito de puesta a tierra, pero sin provocar la actuación de los posibles diferenciales en el circuit o , ni tampoco provocar un mal funcionamiento del interruptor diferencial a largo plazo .
    15 a "Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo combinado de protección eléctrica contra
    sobretensiones
    transitorias y supervisión de una
    instal.ación
    eléctrica"f según la anterior
    reivindicación,
    caracterizado en que la obtención del
    valor de la resistencia del sistema de puesta a tierra (RpE) se realiza determinando el incremento de tensión que provoca el impulso de corriente inyectado respecto a la tensión existente en e l sistema de puesta a tier ra .
    16a
    "Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instal.ación el.éctricafl , según la 14 a reivindicación, caracterizado en que los valores preferentes de la duración del impulso (Timp) están comprendidos entre 200 < Ti mp < 300 J.ls .
    17a
    "Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo combinado de protecci ón el.éctrica contra sobretensiones trans i torias y supervisión de una instalación eléctrica", según la l4 a reivindicación, caracterizado en que utiliza un método de control del ángulo de inyección de los impulsos de corriente
    dinámico, en función de la tensión de alimentación CA, y/o resistencia del sistema de puesta a tierra RpE 1 y/o estabilidad de l a medida realizada .
    18-"Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica", según la 14 a reívindicación, caracterizado en que el proceso para poder inyectar un valor mínimo de corriente de forma que se obtenga la e xactitud requerida es inyectando el impulso de
    corriente preferentemente entre un ángulo e ¿ 90° Y ~ 1500 de la tensión de cada semiciclo positivo unitario de los que componen la ráfaga, reduciéndose de esta forma la corriente inyectada conforme aumenLa e l valor de e hasta un valor del 50% del valor máximo (sen 1500 =
    O, 5) .
    19~ "Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica", según la l4 a reivindicación, caracterizado en que el criterio de decisión obtenido
    para ajustar el ángulo de inyección e en cada semiciclo de la ráfaga en función del valor de la tensión VL (6 = 0 ) se modifica preferentemente en función del valor de RpE: obtenido para la ráfaga anterior, de forma que conforme aumenta el valor de RpE: se aumenta progresivamente el valor de e para disminuir más la corriente y viceversa .
    20~ "Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una
    instalación eléctrica" según la 14 a reivindicación,
    I
    caracterizado en que se toma como resistencia del sistema de puesta a tierra (RpE ) el obtenido para cada ráfaga , siendo este determinado preferentemente mediante el valor medio de los obtenidos para cada impulso unitario .
    21· "Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica" I según la 17' o 20' reivindicaciones, caracterizado en que se emplea el valor medio de RpE obtenido para varias ráfagas previas para que el sistema resulte más estable .
    22 a "Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo combinado de protección e1éctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica", según la 14 a reivindicación, caracterizado en que se reduce la corriente i nyectada disminuyendo el número de impulsos por ráfaga , siempre y cuando se cumpla que la estabilidad de RpE sea buena ,
    manteniéndose
    el ancho de los impulsos (Timp) como la
    separación
    entre ráfagas (Te) '
    23&
    "Procedimiento de funcionamiento de un
    dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica", según la 17& reivindicación, caracterizado en que se reduce la corriente inyectada reduciendo la dU L'ación de los impulsos (Timp) , siempre y cuando se cumpla que la estabilidad de RpE sea buena.
    24 & "Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una
    instalación eléctricall definido en la la reivindicación ,
    donde los medios de indicación están configurados por un primer tipo de indicador, donde el primer tipo de indicador se activa de forma diferente (una indicación 1 , una indicación 2 , indicación 3, etc. ) dando información sobre si la conexión a la red es incorrecta y/o la tensión VPE ¿ VPEmáx , y/o la tensión de red (VL) VLmin > VL > VLmáx . i cuando todo lo anterior es correcto, el mismo indicador da la indicación correspondiente según el valor obtenido de RpE dentro de los márgenes
    seleccionados ,
    caracterizado en que en que el orden de
    actuación
    de las distintas etapas y condiciones de
    activación
    de forma diferente del primer indicador
    luminoso
    son :
    -Etapa
    1 (etapa opcional) : Retardo .
    -
    Etapa 2 : Si la conexión a la red es incorrecta 7 Se activa la Indicación 1 . -Etapa 3 : Si la tensión VPE ¿ VPEmáx 7 Se activa la Indicación 2 . -Etapa 4: Si la tensión de red (VL) t i ene un valor tal que VLmin > VL > VLmáx 7 Se activa la Indicación 3 .
    -
    Etapa 5 : Si todas las condiciones anteriores son correctas, entonces el mismo indicador visual da la indicación correspondiente según el valor obtenido de RpE dent ro de los unos márgenes de valores de la resistencia del sistema de puesta a tierra (RpE ) predeterminados .
    2Sa "Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo combinado de protección eléctrica contra sobretensiones transitorias y supervisión de una instalación eléctrica", según la 24 a reívindicaciones , caracterizado en que los márgenes de valores de la
    resistencia del sistema de puesta a tierra (RpE ) son preferentemente : -Margen 1 : RpE < 30 Q -Margen 2 : 30 Q ~ R" < 60 Q 5 -Margen 3 : 60 Q ~ RpE < 600 Q -Margen 4 : RpE .:::: 600 Q
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