WO2017103296A1 - Regulador de tensión automático en carga - Google Patents

Regulador de tensión automático en carga Download PDF

Info

Publication number
WO2017103296A1
WO2017103296A1 PCT/ES2015/070925 ES2015070925W WO2017103296A1 WO 2017103296 A1 WO2017103296 A1 WO 2017103296A1 ES 2015070925 W ES2015070925 W ES 2015070925W WO 2017103296 A1 WO2017103296 A1 WO 2017103296A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
regulator
control board
box
transformers
Prior art date
Application number
PCT/ES2015/070925
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel FERNANDEZ HEVIA
Angel Lara Garoz
Original Assignee
Inael Electrical Sytems, S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inael Electrical Sytems, S.A. filed Critical Inael Electrical Sytems, S.A.
Priority to PCT/ES2015/070925 priority Critical patent/WO2017103296A1/es
Priority to ES201890042A priority patent/ES2680487B1/es
Publication of WO2017103296A1 publication Critical patent/WO2017103296A1/es

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/14—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
    • G05F1/16—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices
    • G05F1/20—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/04—Leading of conductors or axles through casings, e.g. for tap-changing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H01F29/04—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings having provision for tap-changing without interrupting the load current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P13/00—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P13/06—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output by tap-changing; by rearranging interconnections of windings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus

Definitions

  • the present invention is encompassed in the field of charge voltage regulators.
  • Distribution is gaining prominence in the context of smart grids, associated with the penetration of renewable and / or distributed energy resources, as well as with the infrastructures necessary for the
  • the distribution transformers are equipped with "manual tap changers", which are voltage regulators that need to be operated manually (by an operator physically located in front of the transformer) and without load, ie, with the power line cut off and the supply to the customers interrupted. They are purely mechanical devices, based on a crank that drives a mechanism that transforms the rotary movement into linear,
  • the object of the invention is an automatic voltage regulator in charge, solid state, which allows to switch between the different sockets of the coils of a transformer both insulation
  • liquid dielectric as dry by purely electronic devices, eliminating all types of moving parts.
  • the technical problem to solve is to configure the regulator to achieve the aforementioned object.
  • phase independence the preferred configuration consists of three independent elements, one per phase, which can regulate each phase independently (as, of course, they can regulate the three phases in an identical and simultaneous way);
  • Figure 1 represents a perspective view of the regulator with three boxes because in the configuration shown it is three-phase.
  • Figure 2 represents a perspective view of an enclosure and a box for a phase.
  • Figure 3 represents a perspective view of the inside of a box with its different electronic elements.
  • Figure 4 represents a face of the power plate.
  • Figure 5 represents the other face of the power plate.
  • Figure 6 shows a diagram of the connection of the regulator with the central control.
  • Figures 1 and 2 show an automatic voltage regulator in charge, comprising: a
  • envelope (1) and box (2) are watertight and made of plastic material suitable for operating under high temperatures, up to 95 ° C, acidic environments, and with high dielectric strength,
  • the box (2) is formed by the following elements, according to figures 3 to 5:
  • transition resistors optionally includes: transition resistors, drivers, protection and safety elements, as well as connectors for control and power signals, heat sink adapted to the aforementioned components with their corresponding ventilation elements;
  • control board (2.2) which is responsible for monitoring and controlling the power plate (2.1) as well as the emission / reception of signals by optical fiber (5) that interact with a central control (3), the control board (2.2) optionally comprises the different signal adaptation components, microcontroller, optical signal connectors and temperature, voltage and current control sensors;
  • solid state switches (2.11) can be formed by thyristors, IGBTs, MOSFETs, or JBTs.
  • the components described above are configured so that they are housed inside the boxes (2) to allow packaging the largest number of components in the smallest possible space, respecting the integrity of the signals.
  • the central control panel (3), Fig 6, comprises:
  • a central control board that monitors and controls each of the control boards (2.2) of each of the phases by optical fiber (5), formed by a microprocessor, by a signal microcontroller and the electronics associated therewith;
  • a remote communications unit (4) with inputs and outputs for connection to the central control board, for monitoring, control, regulation and remote measurement of the automatic voltage regulation in charge;

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)

Abstract

Regulador de tensión automático en carga, de estado sólido, que permite conmutar entre las distintas tomas de un transformador mediante dispositivos puramente electrónicos y eliminando todo tipo de partes móviles que comprende: una envolvente con una caja por cada fase, que comprende: una placa de potencia equipada con interruptores de estado sólido; una placa de control, que monitoriza y controla la placa de potencia y recibe /emite señales por fibra óptica de la placa de control central; fuente de alimentación de salida múltiple y elementos de protección, varistores, transformadores de tensión,careciendo cada caja de partes móviles.

Description

REGULADOR DE TENSION AUTOMATICO EN CARGA
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se engloba en el campo de los reguladores de tensión en carga.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El control de tensión en las redes de
distribución está ganando protagonismo en el contexto de las redes inteligentes, asociadas con la penetración de recursos energéticos renovables y/o distribuidos, asi como con las infraestructuras necesarias para la
implantación masiva de vehículos eléctricos. El mercado eléctrico demanda un aumento cualitativo y cuantitativo en la capacidad de control sobre el perfil de tensiones en la red de distribución.
Los transformadores de distribución están equipados de "cambiadores de tomas manuales", que son reguladores de tensión que necesitan ser operados manualmente (por un operario físicamente situado frente al transformador) y sin carga, i.e., con la línea eléctrica cortada y el suministro a los clientes interrumpidos. Son dispositivos puramente mecánicos, a base de una manivela que acciona un mecanismo que transforma el movimiento giratorio en lineal,
desplazando una pletina de contacto que conmuta dos contactos contiguos cerrando el circuito formado por el devanado de media tensión de cada fase. Suelen ser una fuente problemas y necesitan abundante mantenimiento.
Desde hace tiempo, se viene buscando una solución innovadora para poder equipar tanto los transformadores de distribución como los transformadores de parques eólicos y otros sistemas de generación distribuida con equipos de regulación de tensión que sean automáticos y que puedan operar en carga, i.e., que puedan regular la tensión sin que haya que interrumpir el suministro.
Muy pocos de estos equipos se han puesto en el mercado, y los únicos que se conocen se basan en la utilización de un motor eléctrico para mover el mismo conjunto de contactos móviles que en el caso manual/sin carga, combinado con un conjunto de interruptores eléctricos de vacio que permiten conmutar entre las distintas tomas del transformador, aun cuando haya tensión entre ellas y esté pasando corriente (es decir, que conmuten, como ya se ha dicho anteriormente, "en carga") . Este tipo de dispositivos se pueden calificar de "electromecánicos" y mantienen la existencia de partes móviles: un motor y un juego de contactos que se deslizan sobre una placa dentro del transformador.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.
El objeto de la invención es un regulador de tensión automático en carga, de estado sólido, que permite conmutar entre las distintas tomas de las bobinas de un transformador tanto de aislamiento
dieléctrico liquido como seco mediante dispositivos puramente electrónicos, eliminando todo tipo de partes móviles. El problema técnico a resolver es configurar el regulador para alcanzar el objeto citado.
Las ventajas del regulador son:
- ausencia de partes móviles;
- modularidad: se trata de dispositivos "plug & play" en el que un elemento defectuoso puede
intercambiarse por uno nuevo en cuestión de minutos, tal y como se ilustra en la composición del equipo por tres unidades monofásicas independientemente controlables;
- independencia de fases: la configuración preferente consiste en tres elementos independientes, uno por fase, que pueden regular cada fase de forma independiente (al igual que, por supuesto, pueden regular las tres fases de forma idéntica y simultánea) ;
- disponibilidad de regulación, monitorización y obtención de medidas eléctricas de forma local o remota;
- alta eficiencia y fiabilidad;
- alta compactación;
- alta integración en las redes inteligentes;
- bajo mantenimiento;
- posibilidad de mejorar las prestaciones a medida que la electrónica de potencia vaya mejorando los dispositivos comerciales disponibles.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, en este caso un transformador con
aislamiento dieléctrico liquido, y nunca limitativas de la invención.
La figura 1 representa una vista en perspectiva del regulador con tres cajas pues en la configuración mostrada es trifásico. La figura 2 representa una vista en perspectiva de una envolvente y de una caja para una fase.
La figura 3 representa una vista en perspectiva del interior de una caja con sus diferentes elementos electrónicos .
La figura 4 representa una cara de la placa de potencia .
La figura 5 representa la otra cara de la placa de potencia.
La figura 6 representa un esquema de la conexión del regulador con el control central.
EXPOSICIÓN DE TALLADA DE LA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A continuación se muestra una realización de la invención con apoyo en las figuras para el caso de su uso en transformador con aislamiento dieléctrico
liquido. No obstante, la realización es igualmente aplicable al caso de un transformador de los llamados "tipo seco".
En las figuras 1 y 2 se muestra un regulador de tensión automático en carga, que comprende : una
envolvente (1) receptora de conexión por cada fase conectada a las tomas de regulación de cada una de las bobinas de media tensión del transformador, en la que se aloja y conexiona una caja (2) por cada fase que
contiene los elementos electrónicos de regulación y control, ambas envolvente (1) y caja (2) son estancas y realizadas en material plástico adecuado para operar bajo altas temperaturas, de hasta 95°C, ambientes ácidos, y con elevada rigidez dieléctrica,
suficientemente elevada como para aislar un regulador de entre 24 y 36 kV.
La caja (2) está formada por los siguientes elementos, de acuerdo a las figuras 3 a 5:
a . una placa de potencia (2.1) equipada con interruptores de estado sólido (2.11) y su electrónica de funcionamiento asociada (2.12) que además
opcionalmente comprende: resistencias de transición, drivers, elementos de protección y seguridad, además de conectores para señales de control y de potencia, disipador térmico adaptado a los componentes antes mencionados con sus correspondientes elementos de ventilación;
b . una placa de control (2.2), que se encarga de monitorizar y controlar la placa de potencia (2.1) asi como la emisión/recepción de señales por fibra óptica (5) que interactúan con un control central (3), la placa de control (2.2) comprende opcionalmente los distintos componentes de adaptación de señales, microcontrolador, conectores de señales ópticas y sensores de control de temperatura, tensión e intensidad;
c. fuente de alimentación (2.3) de salida múltiple ;
d. elementos de protección (2.4), varistores y transformadores de tensión;
careciendo cada caja (2) de partes móviles.
Opcionalmente, los interruptores de estado sólido (2.11) pueden estar formados por tiristores, IGBTs, MOSFETs, ó JBTs. En definitiva, los componentes aquí arriba descritos están configurados de manera que se alojan dentro de las cajas (2) para permitir empaquetar el mayor número de componentes en el menor espacio posible, respetando la integridad de las señales.
Opcionalmente, el cuadro de control central (3), Fig 6, comprende:
a. una placa de control central que monitoriza y controla cada una de las placas de control (2.2) de cada una de las fases mediante fibra óptica (5), formada por un microprocesador, por un microcontrolador de señales y la electrónica asociada a los mismos;
b. una unidad remota de comunicaciones (4) con entradas y salidas de conexión con la placa de control central, para monitorización , control , regulación y medida remota de la regulación automática de tensión en carga;
c. pantalla ("display") ,
d. armario continente protector.

Claims

REIVINDICACIONES
1. -Regulador de tensión automático en carga para transformadores tanto de tipo seco como aislados en aceite o cualquier otro liquido dieléctrico, que
comprende una envolvente (1), caracterizado por que en dicha envolvente (1) se aloja una caja (2) por cada fase, ambas envolvente (1) y caja (2) son estancas y en material plástico de rigidez dieléctrica suficientemente elevada como para aislar un regulador de entre 24 y 36 kV, adecuado para operar a temperaturas de hasta 95°C y ambientes ácidos, y la caja (2) comprende:
a. una placa de potencia (2.1) equipada con interruptores de estado sólido (2.11) y su electrónica de funcionamiento asociada (2.12) ; b. una placa de control (2.2), que se encarga de monitorizar y controlar la placa de potencia asi como la emisión/recepción de señales por fibra óptica (5) que interactúan con un control central ( 3 ) ;
c. fuente de alimentación de salida múltiple;
d. elementos de protección (2.4), varistores y transformadores de tensión;
careciendo cada caja (2) de partes móviles.
2. -Regulador según la reivindicación 1 en el que los interruptores de estado sólido (2.11) son tiristores, IGBTs, MOSFETs, ó JBTs.
3. -Regulador según cualquiera de las
reivindicaciones 1 o 2 en el que la placa de potencia (2.1) además comprende resistencias de transición y drivers de disparo de los componentes que lo integran, elementos de protección y seguridad, además de
conectores para señales de control y de potencia, disipador térmico adaptado a los componentes antes mencionados con sus correspondientes ventiladores.
4. -Regulador según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores que además comprende:
a. una placa de control de potencia con sus distintos componentes de adaptación de señales, microcontrolador, conectores de señales ópticas y sensores de control de temperatura, tensión e intensidad;
b. fuentes de alimentación, transformadores y
varistores ;
c. una placa de control central que monitoriza y controla cada una de las placas de control (2.2) de cada una de las fases mediante fibra óptica (5), formada por un microprocesador ,por un microcontrolador de señales y la electrónica asociada a los mismos;
d. una unidad remota de comunicaciones (4) con entradas y salidas de conexión con la placa de control central, para monitorización, control , regulación y medida remota del regulador;
e. pantalla;
d. armario continente protector.
PCT/ES2015/070925 2015-12-18 2015-12-18 Regulador de tensión automático en carga WO2017103296A1 (es)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2015/070925 WO2017103296A1 (es) 2015-12-18 2015-12-18 Regulador de tensión automático en carga
ES201890042A ES2680487B1 (es) 2015-12-18 2015-12-18 Regulador de tension automatico en carga

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2015/070925 WO2017103296A1 (es) 2015-12-18 2015-12-18 Regulador de tensión automático en carga

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017103296A1 true WO2017103296A1 (es) 2017-06-22

Family

ID=59055983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2015/070925 WO2017103296A1 (es) 2015-12-18 2015-12-18 Regulador de tensión automático en carga

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2680487B1 (es)
WO (1) WO2017103296A1 (es)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2597801A (en) * 2020-08-07 2022-02-09 Bristol Bluegreen Ltd An apparatus for regulating the voltage delivered to a load

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61101816A (ja) * 1984-10-24 1986-05-20 Mitsubishi Electric Corp 負荷時タツプ切換装置
US5581173A (en) * 1991-01-03 1996-12-03 Beckwith Electric Co., Inc. Microcontroller-based tap changer controller employing half-wave digitization of A.C. signals
WO2007135209A1 (es) * 2006-05-19 2007-11-29 Universidad De Sevilla Cambiador de tomas estático optimizado para tranformadores de alta tensión / media tensión (at/mt) y media tensión / baja tensión (mt/bt)
US20100315190A1 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Abb Research Ltd. Versatile distribution transformer
WO2015127215A1 (en) * 2014-02-21 2015-08-27 Varentec, Inc. Methods and systems of field upgradeable transformers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61101816A (ja) * 1984-10-24 1986-05-20 Mitsubishi Electric Corp 負荷時タツプ切換装置
US5581173A (en) * 1991-01-03 1996-12-03 Beckwith Electric Co., Inc. Microcontroller-based tap changer controller employing half-wave digitization of A.C. signals
WO2007135209A1 (es) * 2006-05-19 2007-11-29 Universidad De Sevilla Cambiador de tomas estático optimizado para tranformadores de alta tensión / media tensión (at/mt) y media tensión / baja tensión (mt/bt)
US20100315190A1 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Abb Research Ltd. Versatile distribution transformer
WO2015127215A1 (en) * 2014-02-21 2015-08-27 Varentec, Inc. Methods and systems of field upgradeable transformers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2597801A (en) * 2020-08-07 2022-02-09 Bristol Bluegreen Ltd An apparatus for regulating the voltage delivered to a load

Also Published As

Publication number Publication date
ES2680487A1 (es) 2018-09-07
ES2680487B1 (es) 2019-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101223687B1 (ko) 접속반의 구조
ATE550822T1 (de) Mittel oder hochspannungsenergieverteilungsschrank mit integrierter digitalen kommunikation und multifunktionsbaustein dazu
ES2680487B1 (es) Regulador de tension automatico en carga
CN204696516U (zh) 一种智能型低压环网柜
US10418793B2 (en) Switching device of the withdrawable type
EP1724803B1 (en) Electronic device to be associated with an electrical apparatus
CN104538259A (zh) 一种断路器就地操作把手应急遥控装置
CN203326376U (zh) 一种安装紧凑的小型配电箱
CN111696829A (zh) 根据控制部件导通或阻断状态供电或不供电的电气设备
CN208751732U (zh) 一种高压设备温度监测系统
US10212839B2 (en) Risk reduction of electrical hazards
Rudenko et al. State of the art GIS technology and trends
RU2719552C1 (ru) Телеуправляемый разъединитель индикаторного типа
US9263860B2 (en) Power distribution system, and switchgear assembly, and mounting member therefor
KR102000978B1 (ko) 2단 폐쇄 배전반
CN204375672U (zh) 一种断路器就地操作把手应急遥控装置
KR101748725B1 (ko) 개폐장치
WO2015004845A1 (ja) 一括開閉装置および分電盤装置
CN205104432U (zh) 一种瓷柱式断路器
US11521813B2 (en) Disconnecting switchgear for electrical safety procedure and compliance with the five golden rules of electrical safety via a single switch
RU88856U1 (ru) УСТРОЙСТВО СЕКЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУШНЫХ И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ДЛЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 35 кВ
RU2565065C2 (ru) Устройство переключательное напряжением 110 кв и выше
RU143536U1 (ru) БЛОЧНОЕ КОМПЛЕКТНОЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ 6(10) кВ КУСТОВ СКВАЖИН НЕФТЯНЫХ (ГАЗОВЫХ) МЕСТОРОЖДЕНИЙ "БКРУ Аракуль"
JP2011223809A (ja) 直流パワーハブ
CN206894102U (zh) 无凝露故障隔离型环网开闭站

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15910640

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: P201890042

Country of ref document: ES

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15910640

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1