WO2020104711A1 - Method for isolating a faulty section using an adapted dielectric strength meter in category 3 distribution networks - Google Patents

Method for isolating a faulty section using an adapted dielectric strength meter in category 3 distribution networks

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WO2020104711A1
WO2020104711A1 PCT/ES2019/000051 ES2019000051W WO2020104711A1 WO 2020104711 A1 WO2020104711 A1 WO 2020104711A1 ES 2019000051 W ES2019000051 W ES 2019000051W WO 2020104711 A1 WO2020104711 A1 WO 2020104711A1
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faulty
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David FERNANDEZ DE HEREDIA ESCOLANO
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Fernandez De Heredia Escolano David
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    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections

Abstract

The invention relates to a method for isolating a faulty section in category 3 power lines, which consists in using an adapted dielectric strength meter, in two versions: a mobile version (RDM) characterised by the connection of the apparatus, using insulating poles, to the faulty line, without voltage, and which is remotely controlled; and a fixed version (RDF) is characterised by the control and command of the apparatus using GPRS technology and which is situated inside a cubicle of a medium-voltage line. With the line being faulty, without voltage, and using the trial-and-error method, the dielectric strength of the different sections of the line is tested until the faulty section is located. Once the section with the fault has been identified, it is isolated by disconnecting it, and the power supply to the rest of the line is restored.

Description

DESCRIPCIÓN  DESCRIPTION
PROCEDIMIENTO PARA AISLAR EL TRAMO AVERIADO UTILIZANDO MEDIDOR DEPROCEDURE TO ISOLATE THE DAMAGED SECTION USING A
RIGIDEZ DIELÉCTRICA ADAPTADO. DIELECTRIC RIGIDITY ADAPTED.
SECTOR DE LA TÉCNICA La presente invención es aplicable a redes de distribución eléctrica de 3a Categoría, o de Media Tensión (en adelante líneas de MT), utilizadas por las empresas distribuidoras para atender el mercado eléctrico. Son las lineas de tensión nominal igual o superior a 1 KV. e inferior a 30 KV. TECHNICAL FIELD The present invention is applicable to electricity distribution networks to Category 3, or Medium Voltage (hereinafter lines MT), used by distribution companies to meet the electricity market. They are the nominal voltage lines equal to or greater than 1 KV. and less than 30 KV.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La energía eléctrica es fundamental para el funcionamiento de las sociedades modernas, de tal forma, que una forma de medir el desarrollo de un país es la cantidad de energía que consume. Las infraestructuras eléctricas son cada vez más complejas y difíciles de controlar, y se les exige una mayor calidad del suministro de energía, respetando el medio ambiente, y priorizando la integridad física de las personas que intervienen en la explotación de las instalaciones y de la sociedad en general. BACKGROUND OF THE INVENTION Electric energy is essential for the functioning of modern societies, in such a way that one way of measuring the development of a country is the amount of energy it consumes. Electricity infrastructures are increasingly complex and difficult to control, and a higher quality of energy supply is required, respecting the environment, and prioritizing the physical integrity of the people involved in the operation of the facilities and society usually.
Voy a acotar esta descripción a la distribución de energía eléctrica de lineas de MT, competencia de las empresas distribuidoras, que comienzan en las Subestaciones Eléctricas que transforman la tensión de transporte en Alta Tensión a Media Tensión, y terminan en los Centros de Transformación de Media Tensión a Baja Tensión. El suministro de energía eléctrica que ofrecen las empresas distribuidoras a las empresas comerdalizadoras, tienen que cumplir unos requisitos de calidad. Esta calidad está normalizada mediante reglas que fijan parámetros, niveles de tensión, forma de onda senoidal, niveles de distorsión armónica, interrupciones de suministro, etc. La energía eléctrica es un bien de consumo y debe mantener una determinada calidad, para que pueda ser utilizada por todos los equipos que dependen de ésta, de forma directa o indirecta. I will limit this description to the distribution of electrical energy from MV lines, the responsibility of the distribution companies, which begin in the Electrical Substations that transform the transport voltage into High Voltage to Medium Voltage, and end at the Medium Transformation Centers. Low Voltage Voltage. The supply of electrical energy that the distribution companies offer to the commercialization companies must meet certain quality requirements. This quality is standardized by rules that set parameters, voltage levels, sine waveform, harmonic distortion levels, supply interruptions, etc. Electric energy is a consumer good and must maintain a certain quality, so that it can be used by all the equipment that depends on it, directly or indirectly.
El defecto más importante que se puede dar en la calidad del suministro eléctrico, seguramente es la interrupción del suministro. La situación ideal sería que no hubiera ningún corte de suministro en las 24 horas del día durante los 365 días del año, pero esto es difícil de cumplir por diversas causas. A veces es necesario cortar el suministro de forma programada para hacer trabajos de mantenimiento de las instalaciones, para conectar instalaciones nuevas, etc., y otras veces, se forma imprevista, se produce una averia en algún punto de la red por múltiples causas, ( condiciones climáticas adversas, como puede ser lluvia, granizo, inundaciones , nieve, tormentas, viento, etc.; impacto de elementos extemos como animales, pájaros, árboles, cuerpos extraños; actividades de terceros como excavadoras, incendios, personas, vandalismo, vehículos, robos; degradación de material; errores de maniobra, de montaje, etc. ). Cuando una línea de MT se avería, actúa el relé de protección de esa línea, ordenando la apertura al Interruptor automático (INT. A, según FIG. 1), situado en la subestación eléctrica que la alimenta (SET, según FIG. 1). Si existe reenganchador, éste le envía una orden de cierre al interruptor automático y si la averia persiste, el relé de protección ordena nuevamente la apertura del interruptor de forma inmediata, para minimizar los daños que la avería pueda causar en el conjunto de las Instalaciones, y su posible afectación sobre personas, animales o cosas. Se debe aislar el tramo defectuoso lo más rápido posible, para reponer el servicio al resto de consumidores. The most important defect that can occur in the quality of the electrical supply, surely is the interruption of supply. The ideal situation would be that there were no Supply cut 24 hours a day, 365 days a year, but this is difficult to achieve for various reasons. Sometimes it is necessary to cut off the power in a scheduled way to do maintenance work on the facilities, to connect new facilities, etc., and other times, it happens unexpectedly, a fault occurs somewhere in the network due to multiple causes, ( adverse weather conditions, such as rain, hail, floods, snow, storms, wind, etc .; impact of external elements such as animals, birds, trees, foreign bodies; third-party activities such as excavators, fires, people, vandalism, vehicles, theft; material degradation; maneuvering, assembly errors, etc.). When a MV line fails, the protection relay of that line acts, ordering the opening of the circuit-breaker (INT. A, according to FIG. 1), located in the electrical substation that supplies it (SET, according to FIG. 1) . If there is a recloser, it sends a closing order to the circuit breaker and if the fault persists, the protection relay re-orders the opening of the breaker immediately, to minimize the damage that the fault may cause to the whole of the Installations, and its possible impact on people, animals or things. The faulty section must be isolated as quickly as possible, to restore the service to other consumers.
En los países desarrollados, todas las empresas distribuidoras tienen un Centro de Control de Energía, donde hay operadores que controlan en todo momento el estado de la red en tiempo real. Prácticamente todas las subestaciones están telecontroladas (SET según FIG. 1 ), y esto quiere decir que cuando una linea de MT se averia, y el interruptor automático de la misma en la SET abre, el operador del centro de control lo ve, e inicia el procedimiento establecido para delimitar y aislar el tramo averiado, y restablecer el suministro eléctrico al resto de las instalaciones Este procedimiento se basa en el método de ensayo-error. La configuración de las lineas de Media Tensión es muy variada, pero se podría resumir en tres: a) Distribución anillada, característica de zonas urbanas, en las que las líneas y los centros de transformación forman un anillo que se cierra en al menos dos posiciones de la misma subestación. En la mayor parte de los centros de transformación, la linea entra desde el centro de transformación anterior y sale hacia el centro de transformación posterior. En estos centros de transformación (en la FIG. 1 están representados por rectángulos con la denominación CT _ ), además de haber transformadores de Media Tensión a Baja Tensión, hay interruptores-seccionadores que pueden abrir el anillo en ambas direcciones. In developed countries, all distribution companies have an Energy Control Center, where there are operators who monitor the state of the network at all times in real time. Virtually all substations are remotely controlled (SET according to FIG. 1), and this means that when a MV line breaks down, and the circuit breaker of the same in SET opens, the operator of the control center sees it, and starts the established procedure to delimit and isolate the damaged section, and restore the electrical supply to the rest of the installations. This procedure is based on the trial-error method. The configuration of the Medium Voltage lines is very varied, but it could be summarized in three: a) Ring distribution, characteristic of urban areas, in which the lines and the transformation centers form a ring that closes in at least two positions from the same substation. In most transformation centers, the line enters from the anterior transformation center and exits towards the posterior transformation center. In these transformation centers (in FIG. 1 they are represented by rectangles with the name CT _), in addition to having Transformers from Medium Voltage to Low Voltage, there are switch-disconnectors that can open the ring in both directions.
b) Distribución radial, característica de zonas rurales, en las que las lineas de Media Tensión arrancan desde una posición de la subestación eléctrica de Alta Tensión/ Medida Tensión, con su interruptor automático, y suministran energía eléctrica a los centros de transformación conectados a la misma. No hay posibilidad de alimentar esta linea desde otra posición de subestación. b) Radial distribution, characteristic of rural areas, in which the Medium Voltage lines start from a position of the High Voltage / Measure Voltage electrical substation, with its automatic switch, and supply electrical energy to the transformation centers connected to the same. There is no possibility of feeding this line from another substation position.
c) Distribución mixta, que incluiría partes de las dos anteriores. c) Mixed distribution, which would include parts of the previous two.
Continuando con el citado método de ensayo-error, cuando una línea queda abierta por disparo de una protección, y tras un reenganche de la misma de forma automática, o bien, una prueba de cierre del interruptor realizada por el operador del centro de control, la linea vuelve a disparar, se considera que hay una avería permanente en la misma. Es frecuente que en las lineas de MT haya algún centro de transformación (en adelante CT), o seccionamiento telecontrolado (en la FIG. 1 están representados por un rectángulo de color negro). El siguiente paso a seguir por el operador del centro de control es seccionar partes de línea, abriendo por telecontrol interruptores-seccionadores situados en el interior de CT's telecontrolados. Cada vez que se secciona una parte de la linea, el operador cierra el interruptor automático de la SET. Si el interruptor automático permanece cerrado significa que la averia está en la línea abierta. Si el interruptor automático vuelve a abrir por orden de la protección, significa que la averia está "aguas arriba" del interruptor- seccionador abierto por telecontrol, o sea, entre la SET y el interruptor-seccionador abierto. Esta operativa es aplicable sobre los centros de transformación o seccionadores telecontrolados. Sobre el resto de instalaciones las maniobras de apertura y cierre se debe hacer de forma manual, por operadores de campo debidamente adiestrados y equipados, siempre bajo las órdenes del operador del centro de control. Continuing with the aforementioned trial-error method, when a line is opened due to the tripping of a protection, and after a reclosing thereof automatically, or a switch closure test carried out by the operator of the control center, the line fires again, it is considered that there is a permanent fault in it. It is frequent that in the MV lines there is some transformation center (hereinafter CT), or remotely controlled sectioning (in FIG. 1 they are represented by a black rectangle). The next step to be followed by the control center operator is to section parts of the line, opening switch-disconnectors by remote control located inside remote controlled CT's. Every time a part of the line is cut, the operator closes the SET circuit breaker. If the circuit breaker remains closed it means that the fault is in the open line. If the circuit breaker reopens by order of the protection, it means that the fault is "upstream" of the switch-disconnector opened by remote control, that is, between the SET and the switch-disconnector open. This operation is applicable on transformation centers or remote controlled disconnectors. On the rest of the facilities, the opening and closing maneuvers must be done manually, by duly trained and equipped field operators, always under the command of the control center operator.
Ya he hecho referencia en varias ocasiones a la FIG 1. Es un ejemplo de esquema de distribución de Media Tensión, de la amplia casuística que hay en las empresas distribuidoras. En él se simula una averia en la derivación al centro de transformación CTF4, en el que una de las fases ha perdido el aislamiento y está en contacto con tierra. Para conocer el comportamiento de la red ante una averia es fundamental el tipo de conexión del neutro del transformador AT/MT que hay en la SET. Básicamente hay tres formas de conectar el neutro: Neutro directamente conectado a tierra, que se caracteriza por elevadas intensidades de cortocircuito. I have already referred to FIG 1 on several occasions. It is an example of a Medium Voltage distribution scheme, of the wide range of cases that exist in distribution companies. It simulates a fault in the branch to the CTF4 transformation center, in which one of the phases has lost its insulation and is in contact with earth. In order to know the behavior of the network in the event of a fault, the type of neutral connection of the AT / MT transformer in the SET is essential. Basically there are three ways to connect the neutral: Neutral directly grounded, characterized by high short-circuit currents.
Neutro aislado, con muy reducidas intensidades de cortocircuito pero elevadas sobretensiones en caso de averia.  Isolated neutral, with very low short-circuit currents but high overvoltages in case of failure.
Neutro con impedancia, que dependiendo de la misma, se comportarla ante una averia con valores de intensidad y tensión intermedios a los dos casos extremos anteriores.  Neutral with impedance, which depending on it, will behave in the event of a fault with current and voltage values intermediate to the two previous extreme cases.
Si en el caso de la FIG. 1 tenemos el neutro directamente conectado a tierra, lo más probable es que funda el fusible F4 (los puntos negros representan seccionamientos con fusibles). El interruptor automático de la linea A ha disparado (INT.A), ha fundido el fusible F4 despejando la falta y al volver a cerrar el interruptor, bien de forma automática o manual, se restablece el suministro a todos consumidores excepto a los que se alimentan del CTF4. Hemos considerado que el anillo formado por las lineas A y B está abierto en el CTB15. If in the case of FIG. 1 we have the neutral directly connected to ground, most likely it blows the F4 fuse (black dots represent fused disconnects). Line A circuit breaker has tripped (INT.A), fuse F4 has blown, clearing the fault, and when the switch is closed again, either automatically or manually, power is restored to all consumers except those who they feed the CTF4. We have considered that the ring formed by lines A and B is open in CTB15.
En el caso de que el transformador de la SET esté con el neutro aislado, al ser las intensidades homopolares muy pequeñas, lo más probable es que no fundan los fusibles F4. Lo que procede es hacer todas las pruebas necesarias, abriendo y cerrando seccionamientos, hasta detectar el tramo averiado (derivación a CTF4, a priori desconocido). En esto consiste el método ensayo-error. Hay que determinar qué criterios se utilizan para establecer prioridades en la maniobra de los distintos seccionamientos, pues hay muchas variables a tener en cuenta: partes de linea más antiguos y por tanto con mayor probabilidad de averia, zonas con mayor potencia instalada a las que interesa minimizar el tiempo sin suministro, consumidores especiales, número de pruebas deseables a realizar, y por lo tanto número de errores, que significa disparos o "apagones" a los consumidores de toda la linea averiada ( linea A ), tiempo para aislar la avería, que a veces está en compromiso con el número de disparos, pues los operadores locales tienen que recorrer distancias considerables, con obstáculos geográficos como ríos, autopistas, fincas y caminos encharcados por la lluvia, etc. In the event that the SET transformer is with isolated neutral, since the zero sequence currents are very small, it is most likely that the F4 fuses do not blow. What proceeds is to carry out all the necessary tests, opening and closing disconnections, until detecting the faulty section (derivation to CTF4, a priori unknown). This is the trial-error method. It is necessary to determine what criteria are used to establish priorities in the maneuvering of the different sections, since there are many variables to take into account: older parts of the line and therefore with a greater probability of failure, areas with greater installed power than those of interest. minimize the time without supply, special consumers, the number of desirable tests to be carried out, and therefore the number of errors, which means shots or "blackouts" to the consumers of the entire faulty line (line A), time to isolate the fault, which is sometimes compromised with the number of shots fired, since local operators have to travel considerable distances, with geographical obstacles such as rivers, highways, farms and roads that are flooded with rain, etc.
Si consideramos el criterio de conseguir el mínimo número de disparos o apagones a todos los consumidores de la linea A, al disparar el INT. A por orden de una protección, la secuencia lógica serla la siguiente: Abrir por telecontrol interruptor-seccionador salida a C en CTC1 , cerrar INT. A por telecontrol, abrir D (los pequeños cuadrados negros representan seccionadores sin fusibles), abrir E, abrir H, abrir F, cerrar interruptor- seccionador salida a C en CTC1 por telecontrol, cerrar F, disparo de INT.A en SET, abrir F (averia se encuentra en este tramo), cerrar INT. A, cerrar H, cerrar D, cerrar E, abrir F1 , abrir F2, abrir F4, abrir F5, abrir F3, cerrar F, cerrar F1 , cerrar F2, cerrar F4, disparo INT. A, abrir F4 (averia localizada en este tramo), cerrar INT.A, cerrar F3, cerrar F5. En este momento ya está todo en servicio excepto la derivadón F4, que hay que recorrer, encontrar el punto averiado, repararlo y volver a cerrar F4. Observamos que en cada seccionamiento que se maniobra hay que acudir en dos ocasiones, lo cual alarga el tiempo de forma considerable. If we consider the criterion of achieving the minimum number of trips or blackouts to all consumers in line A, when triggering the INT. By order of protection, the logical sequence would be as follows: Open by remote control switch-disconnector output to C on CTC1, close INT. A by remote control, open D (the small black squares represent disconnectors without fuses), open E, open H, open F, close switch-disconnector output to C in CTC1 by remote control, close F, trip of INT.A in SET, open F (fault is in this section), close INT. A, close H, close D, close E, open F1, open F2, open F4, open F5, open F3, close F, close F1, close F2, close F4, INT trigger. A, open F4 (fault located in this section), close INT.A, close F3, close F5. At this moment everything is already in service except the derivative F4, which must be traversed, find the faulty point, repair it and close F4 again. We observe that in each sectioning that is maneuvered you have to go twice, which lengthens the time considerably.
Si consideramos el criterio de localizar el tramo averiado de la forma más rápida, la secuenda lógica será la siguiente: Disparo de INT. A, abrir interruptor-seccionador salida a C en CTC1, cerrar INT.A, abrir D, cerrar interruptor-seccionador en CTC1 , disparo INT. A ( la averia no está en derivación D ), abrir interruptor-seccionador en CTC1 , cerrar INT.A, cerrar D, abrir E, cerrar interruptor-seccionador en CTC1, disparo INT.A, abrir interruptor- seccionador en CTC1 , cerrar INT.A, cerrar E, abrir F, cerrar interruptor-seccionador en CTC1 ( no dispara INT.A, luego la avería está en derivación F ), abrir F1, cerrar F, disparo INT.A, abrir F, cerrar INT.A, cerrar F1 , abrir F2, cerrar F, disparo INT.A, abrir F, cerrar INT.A, cerrar F2, abrir F4, cerrar F, ( No dispara INT.A, luego la averia está en derivación F4). De esta forma sólo hay que acudir a cada seccionamiento una vez, pero el número de disparos, o sea apagones, en la linea A es muy elevado. If we consider the criterion of locating the damaged section in the fastest way, the logical sequence will be as follows: INT trigger. A, open switch-disconnector output to C at CTC1, close INT.A, open D, close switch-disconnector at CTC1, trip INT. A (the fault is not in bypass D), open switch-disconnector on CTC1, close INT.A, close D, open E, close switch-disconnector on CTC1, trip INT.A, open switch-disconnector on CTC1, close INT .A, close E, open F, close switch-disconnector on CTC1 (does not trip INT.A, then the fault is in branch F), open F1, close F, trip INT.A, open F, close INT.A, close F1, open F2, close F, trip INT.A, open F, close INT.A, close F2, open F4, close F, (Does not trip INT.A, then the fault is in bypass F4). In this way, you only have to go to each section once, but the number of shots, or blackouts, in line A is very high.
Entre estos dos criterios extremos hay muchas opciones intermedias, que dependerá de muchas variables ya descritas. e inconvenientes de este procedimiento para aislar el tramo averiado
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Between these two extreme criteria there are many intermediate options, which will depend on many variables already described. and disadvantages of this procedure to isolate the damaged section
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El procedimiento descrito para aislar el tramo averiado tiene riesgos e inconvenientes, como los que se citan a continuación a) Las elevadas intensidades de cortocircuito que se producen en una avería, en el caso de transformadores AΊ7MT con neutro a tierra, y en menor medida con neutro con impedanda, pueden agravar el punto averiado con cada prueba y disparo que se produce. Pero no sólo agravan la averia causante de los disparos, sino que también afecta a equipos y elementos sanos del tircuito averiado, produciéndose un envejedmiento prematuro de los mismos. Es el caso de empalmes existentes, terminales, conexiones, seccionadores y otros puntos más sensibles. Especial atención merece el interruptor automático de la SET que despeja la falta con cada prueba, y el transformador AT/MT también de la SET, que soporta sobrecalentamiento en sus devanados y sobreesfuerzos electrodinámicos. Las intensidades de cortocircuito dependen de muchas variables: Potencia del transformador de la SET, distancia del punto averiado, sección de los cables del circuito averiado, resistencia de la falta, etc. Pero su magnitud puede ser de miles de amperios. b) Las sobretensiones que soportan las fases sanas cuando hay un defecto monofásico a tierra (representan aproximadamente el 80% de las averias), que también depende de la conexión del neutro del transformador de la SET. En el caso de neutro aislado pueden ser del orden de 1 ,8 veces la tensión nominal de la linea. Estas sobretensiones también afectan de forma negativa a todos los elementos del circuito averiado de la empresa distribuidora, acortando su vida. Pero no sólo afecta a la instalación de la empresa distribuidora, también afecta a todos los aparatos y maquinaria de los consumidores que sufren los disparos. Obviamente, cuantos más disparos se producen en el intento de aislar el tramo averiado, mayores son los daños. The procedure described to isolate the faulty section has risks and drawbacks, such as those mentioned below a) The high short-circuit currents that occur in a fault, in the case of AΊ7MT transformers with neutral to ground, and to a lesser extent with Neutral with impedanda, they can aggravate the faulty point with every test and shot that occurs. But they not only aggravate the damage causing the shots, but also affect healthy equipment and elements of the faulty circuit, causing premature aging of the same. This is the case of existing joints, terminals, connections, disconnectors and other more sensitive points. Special attention deserves the SET circuit breaker that clears the fault with each test, and the AT / MT transformer also from the SET, which supports overheating in its windings and electrodynamic overstrain. The short-circuit currents depend on many variables: SET transformer power, distance from the faulty point, section of the cables of the faulty circuit, fault resistance, etc. But its magnitude can be thousands of amps. b) The overvoltages that support the healthy phases when there is a single-phase earth fault (they represent approximately 80% of the faults), which also depends on the neutral connection of the SET transformer. In the case of isolated neutral they can be of the order of 1.8 times the nominal line voltage. These surges also negatively affect all the elements of the faulty circuit of the distribution company, shortening their life. But it not only affects the installation of the distribution company, it also affects all the appliances and machinery of the consumers who suffer the shots. Obviously, the more shots that occur in the attempt to isolate the damaged section, the greater the damage.
c) El número de disparos que se producen en la resolución de una averia afecta a la calidad de suministro de todos los consumidores de la linea averiada. Aunque la duración de cada disparo y el cierre de INT.A (FIG. 1 ) consiguiente sea relativamente pequeña ( el tiempo que se tarda en deshacer la última maniobra ), es indudable que perjudica al consumidor doméstico, y todavía más a negocios y empresas, pues interrumpen sus procesos productivos, se pierden datos informáticos, etc. Por este motivo y los descritos en los apartados a y b, se podría razonar que el número de disparos que sufre cada consumidor se incluyera en la calificación de la calidad de suministro, y por lo tanto, en el sistema de bonificaciones y penalizaciones de la factura eléctrica. d) Las maniobras en campo se hacen de forma manual por operadores debidamente adiestrados y equipados, siempre bajo las órdenes del centro de control de energía, y son altamente seguras para la integridad física de los mismos. Pero el riesgo cero no existe. Cuando se manipulan grandes cantidades de energía, con elevadas tensiones e intensidades, sobre todo en el caso de que haya una avería en la línea, existe cierto riesgo. Puede romperse el equipo que se maniobra creándose un riesgo para el operario. O puede estar la averia en el mismo equipo que se está operando, implicando también un riesgo. Siempre existe la posibilidad de abrir el interruptor-seccionador telecontrolado más próximo antes de hacer una maniobra, pero esto supone dar un apagón a los consumidores afectados c) The number of trips that occur in the resolution of a fault affects the quality of supply for all consumers on the faulty line. Although the duration of each shot and the consequent closure of INT.A (FIG. 1) is relatively short (the time it takes to undo the last maneuver), it is undoubtedly harmful to the domestic consumer, and even more so to businesses and companies. , because they interrupt their production processes, computer data is lost, etc. For this reason and those described in sections a and b, it could be reasoned that the number of shots suffered by each consumer was included in the quality of supply rating, and therefore, in the system of bonuses and penalties for the electricity bill. . d) Field maneuvers are done manually by properly trained and equipped operators, always under the orders of the energy control center, and are highly safe for their physical integrity. But zero risk does not exist. When handling large amounts of energy, with high voltages and currents, especially in the event of a line failure, there is some risk. The equipment being maneuvered can break creating a risk for the operator. Or the fault may be in the same equipment that is being operated, also implying a risk. There is always the possibility of opening the switch-disconnector closest remote control before maneuvering, but this means giving a blackout to affected consumers
e) Todas las maniobras que realizan los operadores de campo deben ser ordenadas por el centro de control. El medio de comunicación en general entre ambos es el teléfono móvil. Este proceso de comunicación consume un tiempo que a veces se dilata por diversas causas: Fallos de cobertura, coincidencia de varias averias y saturación de los operarios del centro de control, etc. f) Cuando aparece una avería, a priori se desconoce de qué tipo puede ser. Las hay especialmente peligrosas para personas, animales y cosas Cuando la causa es una persona o una especie protegida (incluso sin proteger), cada vez que se cierra el interruptor automático de la SET la situación se puede agravar significativamente. Especial atención merece también el caso del cable roto que cae al suelo. Con cada prueba que se realiza, aumenta la probabilidad de provocar un incendio en determinadas circunstancias, o que alguien pueda contactar con el mismo. e) All maneuvers performed by field operators must be ordered by the control center. The general means of communication between the two is the mobile phone. This communication process consumes time that is sometimes delayed for various reasons: coverage failures, coincidence of various faults and saturation of the control center operators, etc. f) When a fault appears, a priori it is unknown what type it may be. They are especially dangerous for people, animals and things. When the cause is a protected person or species (even unprotected), every time the SET circuit breaker is closed, the situation can be significantly worsened. Special attention also deserves the case of the broken cable that falls to the ground. With each test that is performed, the probability of causing a fire in certain circumstances, or that someone may contact it, increases.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN EXPLANATION OF THE INVENTION
La idea fundamental de esta Invención es cambiar el procedimiento para localizar y aislar el tramo averiado, cuando se produce una averia en una linea de Media Tensión. En lugar de utilizar la propia energía eléctrica que se distribuye para su utilización por parte de los consumidores, propongo el uso de un medidor de rigidez dieléctrica basado en los muchos que existen en el mercado, pero adaptado para esta nueva necesidad. The fundamental idea of this invention is to change the procedure to locate and isolate the faulty section, when a fault occurs in a medium voltage line. Instead of using the electrical energy itself that is distributed for use by consumers, I propose the use of a dielectric strength meter based on the many that exist on the market, but adapted to this new need.
Las características técnicas fundamentales de este medidor son una tensión de salida ajustable de hasta 30 KV. y una corriente de test del orden de pocas decenas de mA. El tipo de señal será de Corriente Continua (CC), y también de Corriente Alterna (AC), de forma senoidal y de una frecuencia del orden de 0,05 Hz, con lo que podremos ensayar distancias de varias decenas de km. Lo utilizaremos en modo CC para los casos de faltas monofásicas, o sea, fallo de aislamiento entre una fase y tierra; faltas bifásicas a tierra, y faltas trifásicas a tierra Estos tres tipos de falta representan más del 90% de las averias, siendo la primera la más importante con el 80% de los casos. La tensión máxima de prueba (entre fase y tierra), en estos casos será la tensión simple de la linea, o sea, la tensión nominal dividida por 1 ,73. The fundamental technical characteristics of this meter are an adjustable output voltage of up to 30 KV. and a test current on the order of a few tens of mA. The type of signal will be Direct Current (DC), and also Alternating Current (AC), sinusoidal and with a frequency of the order of 0.05 Hz, with which we can test distances of several tens of km. We will use it in DC mode for cases of single-phase faults, that is, insulation failure between one phase and ground; biphasic earth faults, and triphasic earth faults These three types of fault represent more than 90% of the faults, the first being the most important with 80% of the cases. The maximum test voltage (between phase and ground), in these cases will be the simple line voltage, that is, the nominal voltage divided by 1.73.
Vo = Vn / V3. Vo = Vn / V3.
Para los otros dos tipos de falta, bifásicas y trifásicas aisladas de tierra, utilizaremos el modo AC, ensayando entre fases. La tensión máxima de prueba será la tensión nominal de la línea Vn. En estos casos el ensayo con CC no seria válido, pues lo más probable es que haya centros de transformación alimentados de la línea, y los devanados primarios de los transformadores nos llevarían a error de cálculo. For the other two types of fault, two-phase and three-phase isolated from ground, we will use the AC mode, testing between phases. The maximum test voltage will be the nominal line voltage Vn. In these cases the DC test would not be valid, since it is most likely that there are transformer centers fed by the line, and the primary windings of the transformers would lead us to miscalculation.
Para aplicar este nuevo procedimiento se proponen dos versiones de medidor de rigidez dieléctrica: To apply this new procedure, two versions of dielectric strength tester are proposed:
1) VERSIÓN MÓVIL (en adelante RDM): 1) MOBILE VERSION (hereinafter RDM):
Este aparato será transportable en el vehículo utilizado por los operarios de campo. Basándonos en los medidores de rigidez dieléctrica que hay en el mercado, haremos varias modificaciones para este nuevo uso, (estas modificaciones ya las puede aportar el estado de la técnica actual): This device will be transportable in the vehicle used by field operators. Based on the dielectric strength meters that are on the market, we will make several modifications for this new use, (these modifications can already be provided by the current state of the art):
- El control y mando no se realizará desde el mismo aparato, sino que se manejará por control remoto. De esta forma se asegura la integridad física del operario que lo maneja, ante posibles tensiones elevadas que de forma imprevista pueden aparecer en la linea de MT, como pueden ser el impacto de un rayo, la conexión descontrolada de un grupo electrógeno, de una planta generadora, etc. - The control and command will not be carried out from the same device, but will be managed by remote control. This ensures the physical integrity of the operator who handles it, in the face of possible high voltages that may unexpectedly appear on the MV line, such as the impact of lightning, the uncontrolled connection of a generator, a plant generator, etc.
- Se colocará en un punto estratégico de la linea, bien en un apoyo, o bien en un centro de transformación, con el uso de pértigas aislantes, de la misma forma que se coloca un juego de tierras portátiles cuando se va a hacer un trabajo en una linea de MT en descargo. El aparato dispondrá de dos cables de aluminio forrado de 10 metros cada uno, con lo que se podrá instalar en un apoyo normal de MT. La sección de los mismos será pequeña (del orden de 10 mm2. a 20 mm2 ), pues deben soportar bajas intensidades. También dispondrá de una correa para sujetarlo al apoyo. Cuando aparece una averia, una vez que están todas las Fuentes de Tensión abiertas, el centro de control entrega la instalación, que está sin tensión, al jefe de trabajo del equipo de campo encargado de resolver la averia. Le entrega la instalación en Régimen de Verificación y Pruebas. El equipo de trabajo verifica la ausencia de tensión de las tres fases con la correspondiente pértiga. Una vez se comprueba que no hay tensión en ninguna fase, se ensaya con el RDM cada una de las fases con respecto a tierra, hasta que se localiza la fase averiada. El RDM registrará la falta de aislamiento con una tensión de ensayo inferior a la tensión simple de la línea, y en la mayoría de los casos con una tensión de ensayo muy inferior a la tensión simple. Una vez localizada la fase averiada, se utilizará el método ensayo-error ya explicado anteriormente. Se abrirán los distintos tramos, haciendo una prueba con el RDM con cada maniobra de apertura de cada tramo, y así se van descartando los tramos sanos, hasta llegar a identificar el tramo averiado. Una vez se ha aislado el tramo averiado, el cual no se puede seccionar más, el jefe de trabajo devuelve al centro de control la instalación que estaba en Régimen de Verificación y Pruebas, después de desconectar el RDM, y en este momento ya se puede restablecer el servicio a toda la línea excepto al tramo averiado. - It will be placed in a strategic point of the line, either in a support, or in a transformation center, with the use of insulating poles, in the same way that a set of portable earths is placed when doing work in a MV line in discharge. The device will have two 10-meter aluminum sheathed cables, which can be installed on a normal MV support. Their section will be small (in the order of 10 mm2 to 20 mm2), since they must withstand low intensities. It will also have a strap to attach it to the support. When a fault appears, once all the Voltage Sources are open, the control center delivers the installation, which is without voltage, to the head of the field team in charge of solving the fault. It gives you the installation in the Verification and Testing Regime. The work team verifies the absence of tension of the three phases with the corresponding pole. Once it is verified that there is no voltage in any phase, each phase is tested with the RDM with respect to ground, until the faulty phase is located. The RDM will record the lack of insulation with a test voltage lower than the simple line voltage, and in most cases with a test voltage much lower than the single voltage. Once the faulty phase is located, the trial-error method already explained above will be used. The different sections will be opened, making a test with the RDM with each opening maneuver of each section, and thus the healthy sections will be discarded, until the damaged section is identified. Once the damaged section has been isolated, which can no longer be sectioned, the work manager returns the installation that was under the Verification and Testing Regime to the control center, after disconnecting the RDM, and at this time it can be restore service to the entire line except the faulty section.
En el caso poco probable de que la avería sea del tipo bifásica o trifásica aisladas de tierra, el ensayo habría que realizarlo conectando los cables del RDM a las fases averiadas, e inyectando la serial AC en vez de la de CC. In the unlikely event that the fault is of the two-phase or three-phase type isolated from earth, the test should be carried out by connecting the RDM cables to the faulty phases, and injecting the AC serial instead of the DC one.
En la FIG. 2 se observa un ejemplo de instalación del RDM sobre un apoyo. Para realizar estas pruebas no es necesario seccionar los centros de transformación de plantas generadoras, pues en ningún caso, ningún operario va a entrar en contacto con la linea de MT. En el caso muy improbable de que se inyectara energía eléctrica a la línea de MT de forma accidental, lo peor que podría suceder es una avería del RDM. In FIG. 2 shows an example of installing the RDM on a support. To carry out these tests, it is not necessary to section the generating plant transformation centers, since in no case will any operator come into contact with the MV line. In the highly unlikely event that electrical power is accidentally injected into the MV line, the worst that could happen is a failure of the RDM.
El procedimiento para aislar el tramo averiado se caracteriza por los siguientes pasos: The procedure to isolate the damaged section is characterized by the following steps:
a). Elegir un punto de la línea eléctrica averiada donde se va a colocar el medidor de rigidez dieléctrica móvil, con preferencia en una zona con mayor probabilidad de avería según los históricos b). Abrir todas las Fuentes de Tensión en el punto elegido. No es necesario abrir las Posibles Fuentes de Tensión, ni los parques eólicos, fotovoltaicos, cogeneradores, etc. c). Comprobar la ausencia de tensión en el punto elegido, de las tres fases, con la pértiga de comprobación de ausencia de tensión. to). Choose a point on the damaged power line where the mobile dielectric strength meter is to be placed, preferably in an area with a greater probability of failure according to the historical b). Open all the Voltage Sources at the chosen point. It is not necessary to open the Possible Voltage Sources, nor the wind farms, photovoltaic, cogenerators, etc. c). Check the absence of voltage at the chosen point, of the three phases, with the absence of voltage check pole.
d). Si no hay tensión en ninguna fase, que es la situación normal, se procede a la colocación del aparato sujetándolo en un poste, o bien en un centro de transformación. Uno de los cables del aparato se conecta a una pica de tierra, y el otro cable se conecta a una de las fases mediante la utilización de una pértiga aislante, siempre alejados del aparato y de los cables, con el uso de un terminal tipo pinza. d). If there is no voltage in any phase, which is the normal situation, the appliance is placed by holding it on a pole, or in a transformation center. One of the cables of the apparatus is connected to a ground rod, and the other cable is connected to one of the phases using an insulating pole, always away from the apparatus and cables, with the use of a clamp-type terminal .
e). Si aparece tensión en alguna fase se suspende el procedimiento hasta averiguar de dónde procede la tensión. and). If tension appears in any phase, the procedure is suspended until finding out where the tension comes from.
f). Una vez conectado el aparato a una de las fases se procede a medir la rigidez dieléctrica de la misma, gobernando el aparato por control remoto y aplicando como máximo la tensión simple de la linea. Si la fase soporta la tensión aplicada significa que el defecto a tierra no está en esta fase. Con el uso de la pértiga aislante se cambia el cable con su terminal a otra fase y se repite el proceso. Asi hasta detectar cuál de las tres fases está averiada. F). Once the apparatus is connected to one of the phases, its dielectric strength is measured, controlling the apparatus by remote control and applying at most the simple line voltage. If the phase supports the applied voltage it means that the earth fault is not in this phase. With the use of the insulating pole, the cable with its terminal is changed to another phase and the process is repeated. Thus until detecting which of the three phases is faulty.
g). Una vez que se ha detectado la fase averiada mantenemos el aparato conectado a la misma. Utilizando el método ensayo-error, vamos seccionando los distintos tramos de la linea. En cada tramo que seccionamos hacemos una prueba de rigidez dieléctrica. Si en la prueba nos da el aparato fallo de fase, significa que la averia está ‘aguas arriba* del seccionador abierto. Si la linea soporta la tensión significa que la averia está‘aguas abajo‘del seccionador abierto. De esta forma vamos probando los distintos tramos hasta identificar en cuál de ellos está la averia. Ya no se pueden hacer más ensayos pues el tramo identificado ya no tiene más seccionadores que maniobrar. h). Se deja el tramo averiado aislado (o abierto), y se procede a desmontar el medidor de rigidez dieléctrica con la pértiga aislante. En este momento ya se puede energizar toda la linea, y restablecer el suministro eléctrico a todos los clientes, excepto el tramo averiado y aislado. g). Once the faulty phase has been detected, we keep the device connected to it. Using the trial-error method, we are sectioning the different sections of the line. In each section that we section, we do a dielectric strength test. If the test gives us the device phase failure, it means that the fault is' upstream * of the open disconnector. If the line withstands tension it means that the fault is 'downstream' from the open disconnector. In this way we are testing the different sections until we identify which one is the fault. No more tests can be done as the identified section no longer has more disconnectors to maneuver. h). The damaged section is left isolated (or open), and the dielectric strength meter is removed with the insulating pole. At this time, the entire line can be energized and the electrical supply to all customers can be restored, except for the damaged and isolated section.
i). En el caso en que la averia fuera un cortocircuito entre fases, los cables del aparato se conectarían en las fases averiadas y se inyectaría una tensión alterna. El procedimiento seria el mismo que se ha descrito. 2) VERSIÓN FIJA (en adelante RDF): i). In the event that the fault is a short circuit between phases, the cables of the device will be connected to the faulty phases and an alternating voltage will be injected. The procedure would be the same as described. 2) FIXED VERSION (hereinafter RDF):
En este caso, el RDF estará conectado de forma permanente en una celda de línea de MT. Esta celda de MT estará a su vez conectada a las celdas de un centro de transformación telecontrolado. En las FIG. 3 y 4 se puede ver un ejemplo. El control y mando del RDF se podrá hacer desde la propia celda de MT, o Incluso desde cualquier punto geográfico en el que haya cobertura de telefonía móvil, utilizando tecnología GPRS o superior. El estado de la técnica actual resuelve esta opción. In this case, the RDF will be permanently connected in a MV line cell. This MV cell will in turn be connected to the cells of a remotely controlled transformation center. In FIG. 3 and 4 you can see an example. The control and command of the RDF can be done from the MT cell itself, or even from any geographical point where there is mobile phone coverage, using GPRS technology or better. The current state of the art solves this option.
La operativa cuando aparece una avería será similar a la descrita para la versión móvil, utilizando el método ensayo-error, pero en este caso hay alguna variante. El RDF dispondrá de cuatro conexiones con cables, uno para cada fase y otro para la tierra. La celda en la que está instalado el RDF dispondrá de detectores de tensión capacitivos en la parte de la barra. Además habrá un enclavamiento eléctrico de forma tal que si se detecta tensión en barras, no se podrá cerrar el interruptor-seccionador del RDF. El propio aparato se puede configurar para que discrimine de forma automática la fase averiada. El operador del centro de control puede gobernar todos los centros de transformación y seccionamientos telecontrolados, y podrá controlar también el RDF, por lo tanto, y de forma autónoma, podrá hacer todos los ensayos que la linea permita por telecontrol. Incluso todas estas maniobras se podrían automatizar de tal forma que no se precisara la actuación del operador del centro de control. Cuando el operador del centro de control ya no pueda hacer más pruebas a distancia, podrá entregar el resto de la línea sin servicio al jefe de trabajos, en Régimen de Verificación y Pruebas, para poder continuar haciendo las maniobras en campo de los centros de transformación y seccionadores que no están telecontrolados, por parte de los operarios de campo. The operation when a fault appears will be similar to that described for the mobile version, using the trial-error method, but in this case there is some variant. The RDF will have four wired connections, one for each phase and one for the ground. The cell in which the RDF is installed will have capacitive voltage detectors on the side of the bar. In addition, there will be an electrical interlock so that if busbar voltage is detected, the RDF switch-disconnector cannot be closed. The device itself can be configured to automatically discriminate the faulty phase. The control center operator can govern all the transformation centers and remotely controlled disconnections, and will also be able to control the RDF, therefore, and autonomously, it will be able to carry out all the tests that the line allows by remote control. Even all these maneuvers could be automated in such a way that the operation of the control center operator was not required. When the operator of the control center can no longer carry out further tests remotely, he may deliver the rest of the line without service to the head of works, under the Verification and Testing Regime, in order to continue carrying out the field maneuvers of the transformation centers and disconnectors that are not remotely controlled by field operators.
El procedimiento para aislar el tramo averiado se caracteriza por las siguientes etapas: a). Cuando abre el interruptor automático de Media Tensión en la subestación eléctrica de Alta Tensión-Media Tensión, a causa de una averia en la linea de Media Tensión, el Centro de Control de Energía establece conexión con el medidor de rigidez dieléctrica, y con centro de transformación o centro de distribución donde está colocado el medidor. b). Se comprueba que no hay tensión en barras. Si no hay tensión, que es la situación normal, se cierra el interruptor-seccionador de la celda donde está situado el medidor. Se enciende el medidor de rigidez dieléctrica y se hace una prueba para comprobar qué fase o fases están con fallo de aislamiento. Si se confirma que hay un fallo de aislamiento, realmente hay una averia en la linea. The procedure to isolate the damaged section is characterized by the following stages: a). When the Medium Voltage circuit breaker opens in the High Voltage-Medium Voltage electrical substation, due to a failure in the Medium Voltage line, the Energy Control Center establishes connection with the dielectric strength meter, and with a transformation or distribution center where the meter is placed. b). It is verified that there is no tension in bars. If there is no voltage, which is the normal situation, the switch-disconnector of the cell where the meter is located is closed. The dielectric strength meter is turned on and a test is made to check which phase or phases are with insulation failure. If it is confirmed that there is an insulation fault, there really is a fault in the line.
c). Si aparece tensión en barras se suspende el procedimiento hasta averiguar cuál es el origen de la tensión. c). If tension appears in bars, the procedure is suspended until finding out the origin of the tension.
d). Se comienza con las pruebas de ensayo-error. Se van seccionando los distintos tramos de la línea averiada, y con cada tramo se hace una prueba de rigidez dieléctrica, y de esta forma se van descartando los tramos sanos, o sea, en los que no se encuentra la averia. d). Trial-error testing begins. The different sections of the damaged line are sectioned, and with each section a dielectric strength test is made, and in this way the healthy sections, that is, in which the fault is not found, are discarded.
e). Una vez se identifica el tramo averiado, se deja aislado para su posterior reparación. f). Se restablecer el suministro al resto de la linea. and). Once the damaged section is identified, it is isolated for subsequent repair. F). Supply will be restored to the rest of the line.
En la FIG. 5 podemos observar posibles ubicaciones estratégicas del medidor, en el interior de un centro de transformación si es fijo, o en un apoyo si es móvil. In FIG. 5 we can observe possible strategic locations of the meter, inside a transformation center if it is fixed, or on a support if it is mobile.
De los dos criterios explicados anteriormente con respecto a la secuencia de las maniobras (páginas 5 y 6), utilizaremos el que consigue localizar y aislar el tramo averiado de la forma más rápida, pues con este procedimiento los consumidores sólo van a sufrir un corte de suministro: cuando aparece la avería. Of the two criteria explained above regarding the sequence of the maneuvers (pages 5 and 6), we will use the one that manages to locate and isolate the damaged section in the fastest way, because with this procedure consumers will only suffer a cut in supply: when the fault appears.
Siempre podremos valorar una solución mixta entre el procedimiento actual y el propuesto (con riesgos e inconvenientes ya explicados). En el caso de la FIG. 5, se puede seguir aplicando el procedimiento actual hasta restablecer servicio antes del CTC1 telecontrolado. A partir de este momento se puede aplicar el procedimiento objeto de esta invención. Veníalas de la Invención a) Con este procedimiento utilizamos en las pruebas pequeñas intensidades: 10, 20, 30 mA. De esta forma desaparecen todos los posibles daños que pueden surgir al utilizar las intensidades actuales, de hasta varios miles de amperios. b) Las tensiones máximas que vamos a inyectar con el medidor será la tensión simple para el caso de fase-tierna, y la tensión nominal para el caso poco probable de fase-fase. En ningún caso van a aparecer sobretensiones, con el riesgo ya comentado que esto supone. We can always assess a mixed solution between the current and the proposed procedure (with risks and inconveniences already explained). In the case of FIG. 5, the current procedure can be continued until service is restored before the remote CTC1. From this moment the procedure object of this invention can be applied. Coming from the Invention a) With this procedure we use small intensities in the tests: 10, 20, 30 mA. This eliminates all possible damage that can occur when using current currents, up to several thousand amps. b) The maximum voltages that we are going to inject with the meter will be the simple voltage for the phase-tender case, and the nominal voltage for the unlikely phase-phase case. In no case will overvoltages appear, with the aforementioned risk that this implies.
f c) Cuando aparece una averia el relé de protección le da la orden de apertura al interruptor automático de la SET, y todos los consumidores de la linea de MT se quedan sin suministro. Este es el único ‘apagón" que van a sufrir los consumidores. Cuando se les restablezca el suministro van a tener la seguridad de que ya no se van a quedar sin servicio más veces, con los inconvenientes ya explicados. d) Al utilizarse Intensidades tan pequeñas desaparece el riesgo para los operarios de campo que realizan las maniobras. e) Este procedimiento es aplicable cuando la linea está en Régimen de Verificación y Pruebas, y mientras no cambie esta situación, la responsabilidad de las maniobras necesarias podría recaer sobre el jefe de trabajos. El operador del centro de control quedaría más liberado, a la vez que todas las maniobras se harían más rápidamente. f) Al utilizar intensidades tan pequeñas desaparecen todos los riesgos enunciados en el apartado f) de la página 7 (riesgos e inconvenientes) Ya no habrá posibilidad de electrocuciones o incendios en los ensayos que se realicen.  f c) When a fault appears, the protection relay gives the command to open the SET circuit breaker, and all consumers in the MV line are out of supply. This is the only 'blackout' that consumers will suffer. When the supply is restored, they will be sure that they will no longer be without service, with the drawbacks already explained. D) When using intensities as The risk for the field operators who carry out the maneuvers disappears. e) This procedure is applicable when the line is in the Verification and Testing Regime, and while this situation does not change, the responsibility for the necessary maneuvers could fall on the head of The operator of the control center would be more liberated, at the same time that all the maneuvers would be done more quickly f) By using such small intensities all the risks mentioned in section f) of page 7 disappear (risks and inconveniences) There will no longer be the possibility of electrocutions or fires in the tests that are carried out.
No es objeto de esta solicitud de patente reivindicar ningún dispositivo incluido en la misma, pues todos ellos existen en el mercado, y asi se ha comentado en varios apartados. Existen medidores de rigidez dieléctrica, pértigas de aislamiento, tecnologías de control remoto y para controlar dispositivos a distancia. Lo que se reivindica en esta solicitud es un procedimiento nuevo, pues no se utiliza en ninguna empresa distribuidora de energía eléctrica del mundo, y de una clara aplicación industrial en todas ellas, utilizando dispositivos y tecnologías existentes, pero combinados de una forma útil y nueva para la aplicación del procedimiento. En las normas de operación de las empresas de distribución de energía eléctrica hay dos conceptos fundamentales para entender este nuevo procedimiento: It is not the object of this patent application to claim any device included in it, since all of them exist in the market, and this has been discussed in several sections. There are dielectric strength meters, insulation poles, remote control technologies and to control devices remotely. What is claimed in this application is a new procedure, since it is not used in any electric power distribution company in the world, and of a clear industrial application in all of them, using existing devices and technologies, but combined in a useful and new way. for the application of the procedure. In the operating rules of the electric power distribution companies there are two fundamental concepts to understand this new procedure:
Fuente de Tensión: Cualquier punto de una instalación eléctrica en la que existe tensión. Voltage Source: Any point in an electrical installation where there is voltage.
Posible Fuente de Tensión: Cualquier punto de una instalación eléctrica en el que puede haber tensión, y que cuando la instalación está en descargo no es previsible que exista, pero podría existir de forma inesperada por las siguientes causas:  Possible Voltage Source: Any point in an electrical installation where there may be voltage, and when the installation is in discharge it is not foreseeable that it exists, but it could exist unexpectedly for the following reasons:
1 ) Calda de un rayo en caso de tormenta, en algún punto de la Instalación  1) Lightning strike in the event of a storm, somewhere in the Facility
2) Calda de un cable de otra linea eléctrica que la cruza en algún punto.  2) A cable leaks from another electric line that crosses it at some point.
3) Inducciones de otra linea que comparte apoyos.  3) Inductions from another line that shares support.
4) Conexión de algún grupo electrógeno de algún cliente que se suministra de la línea, sin haber desconectado su instalación del resto de la linea.  4) Connection of a customer's generating set that is supplied from the line, without having disconnected its installation from the rest of the line.
5) Otras causas.  5) Other causes.
Por ejemplo, si abrimos el seccionador F de la FIG. 1 , tendremos una Fuente de Tensión: Los bornes del seccionador que estén en tensión. Los otros bornes están sin tensión y se consideran que están eléctricamente aislados de la Fuente de Tensión. Sin embargo, habrá como mínimo cinco Posibles Fuentes de Tensión, una por cada centro de transformación, pues existe la posibilidad de que en cada uno de ellos un cliente conecte un grupo electrógeno de forma equivocada, sin desconectar previamente su instalación de la red eléctrica. O si existe una tormenta en ese momento, en cualquier punto aéreo de la línea puede impactar un rayo, por lo que también son Posibles Fuentes de Tensión. For example, if we open the disconnector F in FIG. 1, we will have a Voltage Source: The disconnector terminals that are in voltage. The other terminals are without voltage and are considered to be electrically isolated from the Voltage Source. However, there will be at least five Possible Voltage Sources, one for each transformation center, since there is the possibility that in each one of them a customer connects a generator set in the wrong way, without previously disconnecting their installation from the electrical network. Or if there is a storm at that time, a lightning bolt can strike any aerial point on the line, so they are also possible sources of voltage.
Mención especial requieren los parques generadores de electricidad como son los fotovoltaicos, eólicos, cogeneradores, etc., que están configurados para que si hay una avería en la linea eléctrica a la que inyectan energía, se desconecten de la misma. Pero puede fallar el automatismo. Special mention is required by electricity generating parks such as photovoltaic, wind, cogeneration, etc., which are configured so that if there is a breakdown in the power line into which they inject energy, they will be disconnected from it. But the automation may fail.
Los medidores de rigidez eléctrica actuales, en el ámbito de la distribución de energía eléctrica, solamente se utilizan para medir la rigidez dieléctrica de un cable SUBTERRÁNEO en Régimen de Verificación y Pruebas, con los dos extremos del cable aislados de la red con un corte efectivo. El cable a ensayar no tiene ninguna derivación intermedia a ninguna otra instalación. En estas condiciones tenemos el cable aislado de Fuentes de Tensión y además no puede haber ninguna Posible Fuente de Tensión. De esta forma el operario que maneja el aparato no tiene ninguna posibilidad de recibir ninguna descarga eléctrica. Trabaja con total seguridad. Current electrical rigidity meters, in the field of electrical energy distribution, are only used to measure the dielectric strength of an UNDERGROUND cable In Verification and Testing Regime, with the two ends of the cable isolated from the network with an effective cut. The cable to be tested does not have any intermediate derivation to any other installation. In these conditions we have the insulated cable from Voltage Sources and there can also be no Possible Voltage Source. In this way, the operator who operates the device has no chance of receiving any electric shock. Work in complete safety.
El nuevo procedimiento propuesto en esta solicitud de patente utiliza un medidor de rigidez dieléctrico adaptado, válido para cualquier linea de MT, AÉREA O SUBTERRÁNEA, con la única condición de que estén todas Fuentes de Tensión abiertas. No es necesario abrir las Posibles Fuentes de Tensión porque el operario que maneja el aparato no va a contactar con la linea de MT, y por lo tanto va a trabajar con total seguridad. The new procedure proposed in this patent application uses an adapted dielectric strength meter, valid for any MV, AIR or UNDERGROUND line, with the only condition that all Voltage Sources are open. It is not necessary to open the Possible Voltage Sources because the operator who handles the device will not contact the MV line, and therefore will work in complete safety.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Tanto en los antecedentes de la invención como en la explicación de la misma, me he apoyado en varios dibujos para complementar la descripción que se ha realizado, con objeto de ayudar a una mejor comprensión de la invención. Los dibujos se resumen asi: Both in the background of the invention and in the explanation thereof, I have relied on several drawings to complement the description that has been made, in order to help a better understanding of the invention. The drawings are summarized as follows:
Figura 1 : Ejemplo de esquema ortogonal que representa la distribución de una linea de MT con sus correspondientes centros de transformación y secclonamientos, en la que se ha simulado una averia en un tramo de la misma, en la derivación a CTF4. Figure 1: Example of an orthogonal diagram representing the distribution of a MV line with its corresponding transformation centers and cloning, in which a fault has been simulated in a section of the same, in the derivation to CTF4.
Figura 2: Muestra la colocación sobre un apoyo de un medidor de rigidez dieléctrica móvil adaptado (1) (RDM), conectado a una fase de la linea con un cable (2) y un terminal (4), y a tierra con otro cable(2) y una pica de tierra (3). Figura 3: Ejemplo de esquema ortogonal que representa tres celdas de linea de MT (1 ,2 y 3). En una de ellas (3) se ha colocado un medidor de rigidez dieléctrica fijo adaptado (4) RDF. Figure 2: Shows the placement on a support of an adapted mobile dielectric strength meter (1) (RDM), connected to a phase of the line with a cable (2) and a terminal (4), and to earth with another cable ( 2) and a ground pike (3). Figure 3: Example of an orthogonal diagram representing three MV line cells (1, 2 and 3). In one of them (3) an adapted fixed dielectric strength meter (4) RDF has been placed.
Figura 4: Aspecto físico real de la celda 3. Aparece el RDF (4) con sus tres conexiones de fase y otra de neutro. Figure 4: Actual physical appearance of cell 3. The RDF (4) appears with its three phase and one neutral connections.
Figura 5: Es el mismo esquema ortogonal de la figura 1 , en el que se ha incluido un ejemplo de colocación estratégica de RDM y de RDF. Figure 5: It is the same orthogonal diagram as in Figure 1, in which an example of strategic placement of RDM and RDF has been included.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para aislar el tramo averiado en línea eléctrica de 3* Categoría, que consiste en la inyección en la linea averiada de una señal eléctrica de baja intensidad, del orden de 20 mA. o 30 mA. y de una tensión continua como máximo igual a la tensión simple de la línea ( tensión fase-tierra ) en caso de falta derivada a tierra; y de una tensión alterna de baja frecuencia, del orden de 0 05 hercios, y como máximo igual a la tensión compuesta ( tensión fase-fase ), en el caso de averia aislada de tierra, o sea, entre fases; mediante la utilización de un medidor de rigidez dieléctrica móvil, gobernado por control remoto, y que se conecta y se desconecta a la linea eléctrica averiada mediante pértigas aislantes, caracterizado por las siguientes etapas: 1. Procedure to isolate the faulty section in the 3 * Category power line, which consists of the injection into the faulty line of a low intensity electrical signal, of the order of 20 mA. or 30 mA. and of a continuous voltage at most equal to the simple line voltage (phase-ground voltage) in case of a fault derived to ground; and of a low frequency alternating voltage, of the order of 0 05 hertz, and at most equal to the compound voltage (phase-phase voltage), in the case of isolated earth fault, that is, between phases; through the use of a mobile dielectric strength meter, controlled by remote control, and which is connected and disconnected to the damaged electrical line by means of insulating poles, characterized by the following stages:
a). Elegir un punto de la linea eléctrica averiada donde se va a colocar el medidor de rigidez dieléctrica móvil, con preferencia en una zona con mayor probabilidad de avería según los históricos.  to). Choose a point on the damaged power line where the mobile dielectric strength meter is to be placed, preferably in an area with greater probability of failure according to the historical data.
b). Abrir todas las Fuentes de Tensión en el punto elegido. No es necesario abrir las Posibles Fuentes de Tensión, ni los parques eólicos, fotovoltaicos, cogeneradores, etc. c). Comprobar la ausencia de tensión en el punto elegido, de las tres fases, con la pértiga de comprobación de ausencia de tensión.  b). Open all the Voltage Sources at the chosen point. It is not necessary to open the Possible Voltage Sources, nor the wind farms, photovoltaic, cogenerators, etc. c). Check the absence of voltage at the chosen point, of the three phases, with the absence of voltage check pole.
d). Si no hay tensión en ninguna fase, que es la situación normal, se procede a la colocación del aparato sujetándolo en un poste, o bien en un centro de transformación. Uno de los cables del aparato se conecta a una pica de tierra, y el otro cable se conecta a una de las fases mediante la utilización de una pértiga aislante, siempre alejados del aparato y de los cables, con el uso de un terminal tipo pinza.  d). If there is no voltage in any phase, which is the normal situation, the appliance is placed by holding it on a pole, or in a transformation center. One of the cables of the apparatus is connected to a ground rod, and the other cable is connected to one of the phases using an insulating pole, always away from the apparatus and cables, with the use of a clamp-type terminal .
e). Si aparece tensión en alguna fase se suspende el procedimiento hasta averiguar de dónde procede la tensión.  and). If tension appears in any phase, the procedure is suspended until finding out where the tension comes from.
f) Una vez conectado el aparato a una de las fases se procede a medir la rigidez dieléctrica de la misma, gobernando el aparato por control remoto y aplicando como máximo la tensión simple de la linea. Si la fase soporta la tensión aplicada significa que el defecto a tierra no está en esta fase. Con el uso de la pértiga aislante se cambia el cable con su terminal a otra fase y se repite el proceso. Asi hasta detectar cuál de las tres fases está averiada.  f) Once the apparatus is connected to one of the phases, its dielectric strength is measured, controlling the apparatus by remote control and applying at most the simple line voltage. If the phase supports the applied voltage it means that the earth fault is not in this phase. With the use of the insulating pole, the cable with its terminal is changed to another phase and the process is repeated. Thus until detecting which of the three phases is faulty.
g). Una vez que se ha detectado la fase averiada mantenemos el aparato conectado a la misma. Utilizando el método ensayo-error, vamos seccionando los distintos tramos de la línea. En cada tramo que seccionamos hacemos una prueba de rigidez dieléctrica. Si en la prueba nos da el aparato fallo de fase, significa que la averia está •aguas arriba* del seccionador abierto. Si la línea soporta la tensión significa que la avería está "aguas abajo "del seccionador abierto. De esta forma vamos probando los distintos tramos hasta identificar en cuál de ellos está la avería. Ya no se pueden hacer más ensayos pues el tramo identificado ya no tiene más seccionadores que maniobrar. h). Se deja el tramo averiado aislado (o abierto), y se procede a desmontar el medidor de rigidez dieléctrica con la pértiga aislante. En este momento ya se puede energizar toda la linea, y restablecer el suministro eléctrico a todos los clientes, excepto el tramo averiado y aislado g). Once the faulty phase has been detected, we keep the device connected to it. Using the trial-error method, we are sectioning the different sections of the line. In each section we section we do a stiffness test dielectric. If the test gives us the device phase failure, it means that the fault is • upstream * of the open disconnector. If the line supports the voltage, it means that the fault is "downstream" from the open disconnector. In this way we are testing the different sections until we identify which one is the fault. No more tests can be done as the identified section no longer has more disconnectors to maneuver. h). The damaged section is left isolated (or open), and the dielectric strength meter is removed with the insulating pole. At this time, the entire line can be energized and the electrical supply to all customers can be restored, except for the damaged and isolated section.
i). En el caso en que la averia fuera un cortocircuito entre fases, los cables del aparato se conectarían en las fas»| 4 averiadas y se inyectarla una tensión alterna. El procedimiento seria el mismo que se ha descrito.  i). In the event that the fault is a short circuit between phases, the cables of the device will be connected to the fas »| 4 faulty and an alternating voltage will be injected. The procedure would be the same as described.
2. Procedimiento para aislar el tramo averiado en linea eléctrica de 3a Categoría, que consiste en la inyección en la línea averiada de una señal eléctrica de baja intensidad, del orden de 20 mA. o 30 mA. y de una tensión continua como máximo igual a la tensión simple de la linea ( tensión fase-tierra ) en caso de falta derivada a tierra; y de una tensión alterna de baja frecuencia, del orden de 0.05 hercios, y como máximo igual a la tensión compuesta de la linea ( tensión fase-fase ), en el caso de averia aislada de tierra, o sea, entre fases; mediante la utilización de un medidor de rigidez dieléctrica fijo, telecontrolado con tecnología GPRS, y colocado en el interior de una celda de secdonamiento de línea, que a su vez está ensamblada con otras celdas de línea, en el interior de un centro de transformación o centro de distribución también telecontrolado y situado estratégicamente. Se caracteriza por las siguientes etapas: a). Cuando abre el interruptor automático de Media Tensión en la subestación eléctrica de Alta Tensión-Media Tensión, a causa de una averia en la linea de Media Tensión, el Centro de Control de Energía establece conexión con el medidor de rigidez dieléctrica, y con centro de transformación o centro de distribución donde está colocado el medidor. 2. Process for isolating the faulty portion in electric line 3 to Category, consisting of the faulty line injection of an electrical signal of low intensity, the order of 20 mA. or 30 mA. and of a continuous voltage at most equal to the simple line voltage (phase-ground voltage) in case of fault derived to ground; and of a low frequency alternating voltage, of the order of 0.05 hertz, and at most equal to the compound voltage of the line (phase-phase voltage), in the case of isolated ground fault, that is, between phases; by using a fixed dielectric strength meter, remotely controlled with GPRS technology, and placed inside a line termination cell, which in turn is assembled with other line cells, inside a transformation center or distribution center also remotely controlled and strategically located. It is characterized by the following stages: a). When the Medium Voltage circuit breaker opens in the High Voltage-Medium Voltage electrical substation, due to a failure in the Medium Voltage line, the Energy Control Center establishes connection with the dielectric strength meter, and with a transformation or distribution center where the meter is placed.
b). Se comprueba que no hay tensión en barras. Si no hay tensión, que es la situación normal, se cierra el interruptor-seccionador de la celda donde está situado el medidor. Se enciende el medidor de rigidez dieléctrica y se hace una prueba para comprobar qué fase o fases están con fallo de aislamiento. Si se confirma que hay un fallo de aislamiento, realmente hay una avería en la linea. c) Si aparece tensión en barras se suspende el procedimiento hasta averiguar cuál es el origen de la tensión b). It is verified that there is no tension in bars. If there is no voltage, which is the normal situation, the switch-disconnector of the cell where the meter is located is closed. The dielectric strength meter is turned on and a test is made to check which phase or phases are with insulation failure. If it is confirmed that there is an insulation fault, there really is a fault in the line. c) If tension appears in bars, the procedure is suspended until finding out the origin of the tension
d). Se comienza con las pruebas de ensayo-error. Se van seccionando los distintos tramos de la línea averiada, y con cada tramo se hace una prueba de rigidez dieléctrica, y de esta forma se van descartando los tramos sanos, o sea, en los que no se encuentra la averia. d). Trial-error testing begins. The different sections of the damaged line are sectioned, and with each section a dielectric strength test is made, and in this way the healthy sections, that is, in which the fault is not found, are discarded.
e). Una vez se identifica el tramo averiado, se deja aislado para su posterior reparación. and). Once the damaged section is identified, it is isolated for subsequent repair.
f). Se restablecer el suministro al resto de la línea. F). Supply will be restored to the rest of the line.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102841299A (en) * 2011-06-21 2012-12-26 易丰兴业有限公司 Direct-current power supply insulation fault detection circuit
EP2574939A2 (en) * 2011-09-29 2013-04-03 Bender GmbH & Co. KG Isolation fault detection device and device for insulation fault localisation in an unearthed power supply network
EP2860838A1 (en) * 2013-10-08 2015-04-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. Apparatus and method for automatic ground fault location determination in high resistance grounded motor drive system
EP3136526A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-01 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Ground fault protection methods
CN207586348U (en) * 2017-10-23 2018-07-06 国网山东省电力公司荣成市供电公司 A kind of distribution network failure detection device
CN108398619A (en) * 2018-02-24 2018-08-14 吴星笑 A kind of power grid fault detection system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102841299A (en) * 2011-06-21 2012-12-26 易丰兴业有限公司 Direct-current power supply insulation fault detection circuit
EP2574939A2 (en) * 2011-09-29 2013-04-03 Bender GmbH & Co. KG Isolation fault detection device and device for insulation fault localisation in an unearthed power supply network
EP2860838A1 (en) * 2013-10-08 2015-04-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. Apparatus and method for automatic ground fault location determination in high resistance grounded motor drive system
EP3136526A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-01 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Ground fault protection methods
CN207586348U (en) * 2017-10-23 2018-07-06 国网山东省电力公司荣成市供电公司 A kind of distribution network failure detection device
CN108398619A (en) * 2018-02-24 2018-08-14 吴星笑 A kind of power grid fault detection system

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