ES2615640T3 - Sistema de vigilancia de una batería de condensadores e instalación eléctrica que consta de dicho sistema - Google Patents
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Abstract
Sistema (7) de vigilancia de una batería (3) de condensadores (5) que comprende unos sensores (70, 72) de temperatura montados sobre cada uno de los condensadores (5), caracterizado porque en la superficie (50) externa de cada condensador (5) se montan dos sensores (70, 72) de temperatura, comprendiendo un primer sensor (70) un contacto eléctrico adaptado para abrirse cuando la temperatura (T) de la superficie (50) externa del condensador (5) sobrepasa un primer valor (T1) de umbral, estando el contacto eléctrico del primer sensor (70) conectado en paralelo a una resistencia (74), incluyendo el segundo sensor (72) un segundo contacto eléctrico adaptado para abrirse cuando la temperatura (T) de la superficie (50) externa del condensador (5) sobrepasa un segundo valor (T2) de umbral superior al primer valor (T1) de umbral, porque todos los sensores (70, 72) del sistema (7) están unidos en serie en el interior de un circuito (76) eléctrico y porque el sistema (7) de vigilancia comprende una unidad (78) de detección adaptada para vigilar las variaciones de la resistencia del circuito (76) que une los sensores.
Description
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DESCRIPCION
Sistema de vigilancia de una batena de condensadores e instalacion electrica que consta de dicho sistema
La invencion se refiere a un sistema de vigilancia de una batena de condensadores que comprende unos sensores de temperatura montados en cada uno de los condensadores. La invencion tambien se refiere a una instalacion electrica de compensacion que comprende dicho sistema de vigilancia.
Las batenas de condensadores de baja tension para la compensacion de energfa reactiva se componen por lo general de un cierto numero de condensadores unitarios asociados a unos aparatos de maniobra y de proteccion. Un condensador unitario comprende unos elementos realizados con una pelfcula metalizada que tiene la propiedad de auto-cicatrizacion. Estos elementos se ensamblan dentro de una envolvente que comprende un sistema de seguridad para evitar el riesgo de rotura de caja al final de su vida util.
Los condensadores de potencia con pelfcula metalizada son especialmente sensibles a las temperaturas elevadas, que pueden deberse a unas severas condiciones de funcionamiento o producirlas los propios condensadores. Estas temperaturas elevadas provocan un envejecimiento acelerado del material dielectrico de los condensadores y aumentan la probabilidad de avena.
Aunque los aparatos estan equipados con unos sistemas de proteccion, estos sistemas tienen unos lfmites y no pueden funcionar en todas las situaciones. Una vigilancia permanente de temperatura con una desconexion de los aparatos que tienen una temperatura elevada permite minimizar los riesgos de avena que pueden provocar incendios.
Los condensadores averiados cuyo sistema de seguridad ha funcionado se sustituyen durante las operaciones de mantenimiento. Sin embargo, esto no puede evitar las avenas fuera de los periodos de mantenimiento.
El documento US-A-2013/0050878 describe un sistema de vigilancia de una batena de condensadores que comprende unos sensores de temperatura para vigilar de forma permanente la temperatura de cada uno de los condensadores. Cada sensor esta unido a una unidad de deteccion, a su vez unida a una unidad central. Dicha solucion implica un cableado complejo y engorroso debido al gran numero de dispositivos que hay que unir para la transmision de los datos de temperatura.
Son estos inconvenientes los que pretende resolver la invencion proponiendo un nuevo sistema de vigilancia de una batena de condensadores, cuya estructura permite una deteccion de los sobrecalentamientos de condensadores y un cableado mas simple que los sistemas de la tecnica anterior.
Para ello, la invencion se refiere a un sistema de vigilancia de una batena de condensadores que comprende unos sensores de temperatura montados en cada uno de los condensadores. Este sistema se caracteriza porque en la superficie externa de cada condensador se montan dos sensores de temperatura, comprendiendo un primer sensor un contacto electrico adaptado para abrirse cuando la temperatura de la superficie externa del condensador sobrepasa un primer valor de umbral, estando el contacto electrico del primer sensor conectado en paralelo a una resistencia, incluyendo el segundo sensor un segundo contacto electrico adaptado para abrirse cuando la temperatura de la superficie externa del condensador sobrepasa un segundo valor de umbral superior al primer valor de umbral, porque todos los sensores del sistema estan unidos en serie en el interior de un circuito electrico y porque el sistema de vigilancia comprende una unidad de deteccion adaptada para vigilar las variaciones de la resistencia del circuito que une los sensores.
Por medio de la invencion, el calentamiento de los condensadores se detecta por medio de una medicion en un circuito en serie que une los sensores de temperatura entre sf. Esto permite un cableado muy simple del sistema de vigilancia y facilita la instalacion de los sensores en la batena de condensadores.
Segun algunos aspectos ventajosos pero no obligatorios de la invencion, dicho sistema de vigilancia puede incorporar una o varias de las siguientes caractensticas, consideradas en cualquier combinacion tecnicamente admisible:
- La unidad de deteccion comprende unos medios de medicion de la tension en los bornes de una resistencia que pertenece al circuito en el que el conjunto de los sensores de temperatura estan unidos en serie.
- El sistema comprende una fuente de tension conectada en serie en el circuito electrico en el interior del cual el conjunto de los sensores de temperatura estan unidos en serie.
- El valor del primer umbral de temperatura esta comprendido entre 50 °C y 70 °C, y vale de preferencia 60 °C.
- El valor del segundo umbral de temperatura esta comprendido entre 70 °C y 90 °C, y vale de preferencia 80 °C.
- El sistema comprende unas unidades de medicion que comprenden, cada una, previamente cableados, un primer sensor y un segundo sensor de temperatura y una resistencia unida al primer sensor, y unos bornes de conexion de las unidades de medicion entre sf
- El sistema comprende, para cada condensador, un sistema de sujecion de los sensores de temperatura asociados a este condensador, que incluye un soporte en el que los sensores se montan y en el que se inserta una correa de apriete capaz de presionar el soporte y los sensores de temperatura contra la superficie externa
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- El soporte comprende dos alojamientos dentro de los cuales se insertan los sensores y los alojamientos se articulan por medio de una parte flexible de manera que se adapte a la superficie externa de los condensadores.
- La unidad de deteccion esta adaptada para determinar de forma automatica y mediante el calculo el numero de condensadores cuya temperatura ha sobrepasado el primer umbral de temperatura.
La invencion tambien se refiere a una instalacion electrica de compensacion que comprende un sistema de vigilancia como se ha definido con anterioridad.
Se entendera mejor la invencion y se mostraran de manera mas clara otras ventajas de esta a la luz de la descripcion que viene a continuacion de un sistema de vigilancia y de una instalacion electrica conforme con su principio, hecha a tftulo de ejemplo no limitativo en referencia a los dibujos adjuntos en los que:
- la figura 1 es un esquema de una instalacion electrica conforme con la invencion;
- la figura 2 es una vista de un condensador de la instalacion de la figura 1, sobre el que se montan unos sensores de un sistema de vigilancia conforme con la invencion;
- la figura 3 es una grafica que representa el funcionamiento de un sistema de vigilancia conforme con la invencion;
- la figura 4 es una vista en perspectiva de un sistema de sujecion de sensores que pertenecen a un sistema de vigilancia conforme con una segunda forma de realizacion de la invencion, en el que se insertan unos sensores;
- la figura 5 es una vista de frente de los sensores y del sistema de sujecion de la figura 4, montados sobre un condensador.
En la figura 1 se representa una instalacion 1 electrica de compensacion. Esta instalacion 1 electrica comprende una batena 3 de condensadores compuesta por un cierto numero de condensadores 5 de los cuales dos se representan en la figura 1. La instalacion 1 electrica incluye tambien un equipo 100 electrico de control/mando, lo que permite controlar la puesta bajo tension de los condenadores, conectado a la batena 3 de condensadores mediante una conexion electrica no representada, y alimentado por una red 2 de distribucion de electricidad.
La instalacion 1 comprende un sistema 7 de vigilancia de la batena de condensadores. El sistema 7 comprende, para cada condensador 5, dos sensores 70 y 72 de temperatura montados en la superficie 50 externa de cada condensador 5. Los sensores 70 y 72 se fijan en el condensador 5 mediante una correa 86 que presiona los sensores 70 y 72 contra la superficie 50. El primer sensor 70 comprende un contacto electrico adaptado para abrirse cuando la temperatura de la superficie 50 externa del condensador 5 sobrepasa un primer valor T1 de umbral. El contacto electrico del primer sensor 70 esta conectado en paralelo a una resistencia 74 de manera que, cuando el contacto electrico se abre cuando la temperatura del condensador sobrepasa el valor T1, la corriente que pasaba por el contacto pasa por la resistencia 74.
En la practica, el valor del primer umbral T1 de temperatura esta comprendido entre 50 °C y 70 °C, y vale de preferencia 60 °C.
El segundo sensor 72, unido en serie al sensor 70 por un cable 71, comprende un contacto electrico adaptado para abrirse cuando la temperatura de la superficie 50 externa sobrepasa un segundo valor T2 de umbral superior al primer valor T1 de umbral.
En la practica, el valor del segundo umbral T2 de temperatura esta comprendido entre 70 °C y 90 °C, y vale de preferencia 80 °C.
Los sensores 70 y 72 son, de preferencia, unos sensores bimetalicos.
El conjunto de los sensores 70 y 72 del sistema 7 de vigilancia esta unido en serie dentro de un circuito 76 electrico. Como se puede ver en la figura 1, un sensor 72 de un primer condensador esta unido en serie a un sensor 70 de un segundo condensador, y asf sucesivamente, para formar un par normalmente cerrado.
El sistema 7 de vigilancia incluye una unidad 78 de deteccion adaptada para vigilar las variaciones de la resistencia dentro del circuito 76. Para ello, la unidad 78 de deteccion comprende un detector de la tension U en los bornes de una resistencia 80 conectada en serie al circuito 76. El circuito 76 tambien esta conectado en serie a una fuente 82 de tension que suministra una tension de valor nominal E.
Se escribe R el valor de la resistencia 80 y r el valor de las resistencias 74. El valor R se selecciona de forma proporcional al valor r segun una relacion k entre el valor R de la resistencia 80 y el valor r de la resistencia 74.
El valor r se selecciona suficientemente grande para poder prescindir de las resistencias de contacto y de conexion del conjunto 76 del circuito.
Las variaciones de la resistencia 76 del circuito se detectan midiendo la tension U en los bornes de la resistencia 80, y comparando la tension E suministrada por la fuente 82 de tension con la tension U. En ausencia de calentamiento de condensadores, todos los contactos electricos de los sensores 70 y 72 estan cerrados. Las resistencias de los
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sensores 70 y 72 son insignificantes cuando los sensores 70 y 72 estan en la posicion cerrada. Cuando ningun sensor 70 o 72 esta abierto, el valor de la tension U es, por lo tanto, igual al valor de la tension E.
Si la tension U medida es igual a la tension E, esto significa que no ha habido ninguna variacion de resistencia dentro del circuito 76. Se puede concluir, por lo tanto, que todos los condensadores 5 tienen una temperature inferior al umbral T1. Si la tension U es diferente de la tension E, esto significa que la resistencia del circuito 76 ha experimentado una variacion que procede de la aperture de uno de los contactos 70 y del paso de la corriente que circula por el circuito 76 en una de las resistencias 74. Esto permite detectar que uno de los condensadores 5 de la batena 3 ha alcanzado una temperature superior al valor T1.
El valor de la tension U permite determinar cuantos sensores 70 estan abiertos, y por lo tanto el numero N de condensadores 5 cuya temperature ha sobrepasado el primer umbral T1. El numero N viene dado por la siguiente relacion:
Si el numero N de condensadores cuya temperatura ha sobrepasado el valor T1 es superior a 3, la unidad 78 de deteccion emite una senal de alarma, por ejemplo gracias a un indicador 90 luminoso que produce unos cambios de color significativos.
Para determinar que condensadores 5 estan sobrecalentados, el sistema 7 de vigilancia puede comprender para cada condensador 5, un medio de senalizacion visual del sobrecalentamiento. En una variante, esta determinacion puede efectuarla un operario, por ejemplo por medio de una camara termica o de un detector infrarrojo.
Si el valor U se vuelve igual a cero, esto significa que el circuito 76 esta abierto, a causa de la aperture de uno de los sensores 72. Esto significa que el condensador 5 cuya temperatura vigila el sensor 72 que se ha abierto ha alcanzado una temperatura superior al valor T2. En dicho caso, la unidad 78 de deteccion senala esta situacion mediante el indicador 90 luminoso y deja sin tension al aparato 100 electrico, lo que provoca la desconexion de la batena 3 de condensadores con el fin de proteger la instalacion 1 de compensacion. El sistema 7 de vigilancia comprende para ello un rele 79 adaptado para abrir un interruptor 81 conectado entre la red 2 y el equipo 100 electrico.
La unidad 78 de deteccion puede estar equipada con unos medios de comunicacion que permiten senalar de forma remota el estado de funcionamiento de la instalacion 1 de compensacion.
La sensibilidad de las mediciones del sistema 7 de vigilancia se selecciona modificando la relacion k. La curva de la figura 3 muestra la evaluacion de la relacion entre U y E en funcion del valor de la relacion k y del numero N de condensadores que han alcanzado el primer umbral T1 de temperatura. Si k= 1, es decir R = r, el valor U/E cae rapidamente cuando el numero N aumenta. Se vuelve por tanto diffcil distinguir las variaciones de U con respecto a la situacion normal, en la cual ningun condensador esta sobrecalentado, lo que puede conducir a la no deteccion del sobrecalentamiento de algunos condensadores. Para obtener una buenas resolucion, la relacion k se selecciona, de preferencia, entre 5 y 10, de manera que la variacion de U con respecto a E sea lo suficientemente significativa para permitir la deteccion de las variaciones de resistencia dentro del circuito 76, y por lo tanto los sobrecalentamientos de los condensadores.
El sistema de vigilancia segun la invencion permite vigilar la temperatura de los condensadores 5 de una batena 3 de condensadores de forma simple y necesitando poco tiempo de cableado, ya que todo el cableado se realizar en serie. Los sensores 70 y 72 estan unidos entre sf en serie, y se permite la deteccion de sobrecalentamiento de condensadores mediante una simple medicion de tension U en los bornes de una unica resistencia 80 conectada en serie a los sensores.
De este modo, el sistema 7 de vigilancia se puede instalar y cablear de forma muy simple fijando sobre cada condensador 5 una unidad 150 de medicion que comprende, previamente cableados, unos sensores 70 y 72 y una resistencia 74. Cada unidad 150 de medicion comprende tambien unos bornes que permiten su conexion en serie en el interior del circuito 76. Un primer borne 150a esta unido al sensor 70, un segundo borne 150b esta unido al sensor 72, y dos bornes 150c y 150d, unidos por un hilo 151 de forma independiente de los sensores 70 y 72, permiten cerrar el circuito 76. En la figura 2, los bornes 150a y 150c estan emparejados gracias a un conector 152, y los bornes 150b y 150d estan emparejados gracias a un conector 153. Las unidades 150 de medicion se pueden fabricar de forma identica e implantarse sobre cada condensador, lo que facilita sustancialmente la instalacion del sistema 7.
Entre cada par de dos condensadores 5 adyacentes, unos conectores 160 que comprenden dos cables paralelos permiten la conexion de las unidades 150 de medicion conectando respectivamente el borne 150a de una primera unidad de medicion con el borne 150b de una segunda unidad de medicion, y el borne 150c de la primera unidad de medicion con el segundo borne 150d de una segunda unidad de medicion.
En las figuras 4 y 5 se representa una segunda forma de realizacion de la invencion. En esta forma de realizacion, los elementos comunes a la primera forma de realizacion llevan las mismas referencias y funcionan de la misma manera. A continuacion solo se detallan las diferencias con respecto a la primera forma de realizacion.
En la forma de realizacion de las figuras 4 y 5, el sistema 7 de vigilancia comprende, para cada condensador 5, un 5 sistema de sujecion en su posicion de los sensores 70 y 72 de temperatura asociados a este condensador 5. Este sistema comprende un soporte 84, que presenta dos alojamientos 840 y 842 paralelos dentro de los que se montan los sensores 70 y 72. Los alojamientos 840 y 842 se articulan entre sf por medio de una parte 844 longitudinal flexible que permite la adaptacion de la forma del soporte 84 a la superficie 50 externa cilmdrica de los condensadores 5. Los alojamientos 840 y 842 estan abiertos en el lado de la superficie 50 externa de manera que 10 los sensores 70 y 72 esten directamente en contacto con la superficie 50 externa.
En el lado opuesto a la superficie 50 externa, el soporte 84 consta de unos agujeros 846 pasantes de guiado de la correa 86 de apriete capaz de posicionarse y de presionar el soporte 84 y los sensores 70 y 72 contra la superficie 50 externa de manera que se maximice la conduccion termica.
Segun una forma de realizacion no representada, una parte del sistema 7 de vigilancia, en particular la unidad 78 de 15 deteccion, el rele 79, la resistencia 80, el interruptor 81, la fuente 82 de tension y el indicador 90 luminoso, se puede integrar en el equipo 100 de control/mando.
Las caractensticas tecnicas de las formas de realizacion y variantes descritas con anterioridad se pueden combinar para crear nuevas formas de realizacion de la invencion.
Claims (10)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Sistema (7) de vigilancia de una batena (3) de condensadores (5) que comprende unos sensores (70, 72) de temperatura montados sobre cada uno de los condensadores (5), caracterizado porque en la superficie (50) externa de cada condensador (5) se montan dos sensores (70, 72) de temperatura, comprendiendo un primer sensor (70) un contacto electrico adaptado para abrirse cuando la temperatura (T) de la superficie (50) externa del condensador (5) sobrepasa un primer valor (T1) de umbral, estando el contacto electrico del primer sensor (70) conectado en paralelo a una resistencia (74), incluyendo el segundo sensor (72) un segundo contacto electrico adaptado para abrirse cuando la temperatura (T) de la superficie (50) externa del condensador (5) sobrepasa un segundo valor (T2) de umbral superior al primer valor (T1) de umbral, porque todos los sensores (70, 72) del sistema (7) estan unidos en serie en el interior de un circuito (76) electrico y porque el sistema (7) de vigilancia comprende una unidad (78) de deteccion adaptada para vigilar las variaciones de la resistencia del circuito (76) que une los sensores.
- 2. Sistema de vigilancia segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la unidad (78) de deteccion comprende unos medios de medicion de la tension (U) en los bornes de una resistencia (80) que pertenece al circuito (76) dentro del cual el conjunto de los sensores (70, 72) de temperatura estan unidos en serie.
- 3. Sistema de vigilancia segun la reivindicacion 2, caracterizado porque comprende una fuente (82) de tension (E) conectada en serie con el circuito (76) electrico en el interior del cual el conjunto de los sensores (70, 72) de temperatura estan unidos en serie.
- 4. Sistema de vigilancia segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el valor del primer umbral (T1) de temperatura esta comprendido entre 50 °C y 70 °C, y vale de preferencia 60 °C.
- 5. Sistema de vigilancia segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el valor del segundo umbral (T2) de temperatura esta comprendido entre 70 °C y 90 °C, y vale de preferencia 80 °C.
- 6. Sistema de vigilancia segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unas unidades (150) de medicion que comprenden, cada una, previamente cableados, un primer sensor (70, 72) y un segundo sensor de temperatura y una resistencia (74) unida al primer sensor (70), y unos bornes (150a-150d) de conexion de las unidades (150) de medicion entre sf
- 7. Sistema de vigilancia segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende, para cada condensador (5), un sistema de sujecion de los sensores (70, 72) de temperatura asociados a este condensador (5), que incluye un soporte (84) en el que los sensores (70, 72) se montan y en el que se inserta una correa (86) de apriete capaz de presionar el soporte (84) y los sensores (70, 72) de temperatura contra la superficie (50) externa del condensador (5).
- 8. Sistema de vigilancia segun la reivindicacion 7, caracterizado porque el soporte (84) comprende dos alojamientos (840, 842) dentro de los cuales se insertan los sensores (70, 72), y porque los alojamientos (840, 842) se articulan por medio de una parte (844) flexible de manera que se adapten a la superficie (50) externa de los condensadores (5).
- 9. Sistema de vigilancia segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad (78) de deteccion esta adaptada para determinar de forma automatica y mediante el calculo el numero (N) de condensadores (5) cuya temperatura (T) ha sobrepasado el primer umbral (T1) de temperatura.
- 10. Instalacion (1) electrica de compensacion que comprende un dispositivo (100) electrico de control/mando y una batena (3) de condensadores (5), caracterizado porque comprende un sistema (7) de vigilancia segun una de las reivindicaciones anteriores, y porque el sistema (7) de vigilancia esta adaptado para desactivar el dispositivo (100) electrico de control/mando cuando un numero (N) predefinido de condensadores (5) de la batena (3) alcanza el primer umbral (T1) de temperatura o si un condensador (5) alcanza el segundo umbral (T2) de temperatura.
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