Procedimiento y sistema de determinación de la tensión primaria de un transformador, y estación de transformación que comprende un sistema de determinación de ese tipo.

Procedimiento de determinación de una tensión (U1j) primaria de un transformador

(18) eléctrico, presentando el transformador eléctrico una relación de transformación en vacío y comprendiendo un arrollamiento (52) primario apropiado para presentar la tensión (U1j) primaria entre sus extremos y para ser atravesado por una corriente (I1) primaria, un arrollamiento (54) secundario apropiado para presentar una tensión (U2j) secundaria entre sus extremos y para ser atravesado por una corriente (I2j) secundaria, y,

comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

- la medición de la tensión (U2j) secundaria con la ayuda de un sensor (59A, 59B, 59C) de tensión,

- la medición de la corriente (I1j) primaria con la ayuda de un primer sensor (56A, 56B, 56C) de corriente. estando el procedimiento caracterizado porque comprende además las etapas siguientes:

a) el cálculo de una caída de tensión secundaria entre los extremos del arrollamiento (54) secundario, en función de características propias del transformador (18), del factor de carga del transformador (18) y del factor de potencia de una carga conectada al arrollamiento (54) secundario en la salida del transformador (18), siendo expresada la caída de tensión secundaria en porcentaje de una tensión nominal en vacío asociada al transformador (18);

b) el cálculo del módulo |U1j| de la tensión primaria en función de la tensión secundaria medida, de la caída de tensión calculada durante la etapa a) y de la relación de transformación en vacío; y

c) el cálculo del desfase de la tensión (U1j) primaria con relación a la corriente (I1j) primaria medida en función del desfase de la tensión (U2j) secundaria medida con relación a la corriente (I1j) primaria medida.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13191995.

Solicitante: SCHNEIDER ELECTRIC INDUSTRIES SAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 35 RUE JOSEPH MONIER 92500 RUEIL-MALMAISON FRANCIA.

Inventor/es: DESCHAMPS,PHILIPPE, BOSS,DENIS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > Detalles de dispositivos para proceder a las medidas... > G01R15/18 (que utilizan dispositivos inductivos, p. ej. transformadores)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > Dispositivos para verificar propiedades eléctricas;... > G01R31/06 (Ensayo de bobinado eléctrico, p. ej. para determinar la polaridad)

PDF original: ES-2537929_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y sistema de determinación de la tensión primaria de un transformador, y estación de transformación que comprende un sistema de determinación de ese tipo La presente invención se refiere a un procedimiento de determinación de la tensión primaria de un transformador eléctrico, presentando el transformador eléctrico una relación de transformación en vacío y que comprende un arrollamiento primario apropiado para presentar la tensión primaria entre sus extremos y para ser atravesado por una corriente primaria, un arrollamiento secundario apropiado para presentar una tensión secundaria entre sus extremos y para ser atravesado por una corriente secundaria.

Este procedimiento comprende las etapas siguientes:

- la medición de la tensión secundaria con la ayuda de un sensor de tensión, -la medición de la corriente primaria con la ayuda de un primer sensor de corriente.

La invención se refiere igualmente a un sistema de determinación de la tensión primaria de un transformador eléctrico destinado a realizar un procedimiento de ese tipo.

La distribución terminal de las redes de distribución pública de una corriente polifásica hacia unos consumidores de energía se realiza en baja tensión desde unas estaciones de media tensión / baja tensión, denominadas igualmente estaciones de MT/BT. Cada estación de MT/BT tiene la forma de una estructura radial que comprende una pluralidad de líneas de baja tensión, comunicando cada una con un cierto número de consumidores. Cada línea de baja tensión comprende un conductor de fase para cada fase de la corriente polifásica suministrada y un conductor de neutro. Cada una de estas estaciones de MT/BT se conecta a su vez a una línea de media tensión cuyo origen se encuentra en una estación de alta tensión / media tensión, igualmente denominada estación HT/MT.

La baja tensión es susceptible de variar en función de las cargas conectadas a la red de baja tensión y a unas características de las líneas de baja tensión. El control de la conformidad de la tensión suministrada se asegura siguiendo dos procedimientos.

Un primer procedimiento consiste, en la fase de concepción de la red, en el cálculo del dimensionamiento de los cables y del reparto de las cargas, con el fin de garantizar una caída de tensión mínima en los conductores compatible con los límites de tensión admisibles para las cargas.

Un segundo procedimiento, realizable en condiciones de explotación, consiste en la regulación de la tensión en las líneas de baja tensión para adaptarse a las condiciones del momento. Este segundo procedimiento comprende igualmente el ajuste de la tensión aguas arriba. Por un lado, unos reguladores en carga de las estaciones de HT/MT, controlados automática y permanentemente, permiten ajustar la tensión en cabecera de la red para minimizar las pérdidas en la línea mientras se conserva una tensión aceptable aguas abajo. Por otro lado, unos reguladores en vacío de las estaciones de MT/BT permiten ajustar la tensión aguas arriba. Estos reguladores en vacío comprenden unos conmutadores manuales, igualmente denominados órganos de regulación, dispuestos en los transformadores de distribución. Permiten elegir el arrollamiento más adaptado del transformador en función de la estructura de la red a la que está conectado. Los reguladores en vacío se maniobran muy ocasionalmente, es decir algunas veces durante toda la duración de la vida del transformador, para seguir las evoluciones estructurales de la red y de los consumidores.

En este contexto, la inserción de una producción descentralizada en la red, en particular en baja tensión, provoca localmente unas superaciones de la tensión máxima. En efecto, el dimensionamiento de la red, calculado durante su diseño, no tiene en cuenta los flujos de energía resultantes de las producciones descentralizadas. Es necesario entonces supervisar regularmente la corriente que circula en el arrollamiento primario del transformador, denominada igualmente corriente primaria, la tensión entre los extremos del arrollamiento primario, igualmente denominada tensión primaria, la corriente que circula en el arrollamiento secundario del transformador, igualmente denominada corriente secundaria, y la tensión entre los extremos del arrollamiento secundario, igualmente denominada tensión secundaria.

Es conocida la existencia de soluciones simples y económicas para medir la corriente primaria y/o la corriente secundaria, por ejemplo con la ayuda de núcleos toroidales abiertos, son igualmente conocidas soluciones para medir la tensión secundaria.

El documento US 2010/061964 A1 describe un sistema eléctrico que comprende una línea de media tensión, una línea de alta tensión y un transformador adaptado para transformar la media tensión en alta tensión. El sistema comprende igualmente un dispositivo de control que comprende una unidad de evaluación conectada a un dispositivo de medición de magnitudes relativas en la media tensión. La unidad de evaluación es apropiada para determinar unas características de la alta tensión a partir de los valores medidos relativos en la media tensión y en función de un modelo del transformador.

Para la medición de la tensión primaria, es conocida la utilización de transformadores de medición de tensión, de divisores capacitivos, de divisores resistivos, o incluso unas soluciones en base a un cálculo simplificado que es función de la tensión secundaria y de la relación de transformación del transformador.

Sin embargo, tales mediciones de la tensión primaria son poco precisas o demasiado costosas, particularmente en el caso del transformador de medición de tensión. Igualmente son intrusivas porque necesitan acceder a las partes bajo tensión del circuito primario del transformador o a unos cables que estén conectados a ellas.

El objetivo de la invención es por tanto proponer un procedimiento más preciso de determinación de la tensión primaria de un transformador, mientras es de coste limitado y compatible con el parque existente de estaciones de MT/BT.

Con esta finalidad, la invención tiene por objeto un procedimiento, según la reivindicación 1, de determinación de la tensión primaria de un transformador.

Siguiendo otros aspectos ventajosos de la invención, el procedimiento de determinación comprende una o varias de las características siguientes, tomadas aisladamente o siguiendo todas las combinaciones técnicamente posibles, según las reivindicaciones dependientes 2 a 7.

La invención tiene igualmente por objetivo un sistema, según la reivindicación 8, de determinación de la tensión primaria de un transformador eléctrico.

Siguiendo otros aspectos ventajosos de la invención, el sistema de determinación comprende una o varias de las características siguientes, tomadas aisladamente o siguiendo todas las combinaciones técnicamente posibles, según las reivindicaciones dependientes 9 y 10.

La invención tiene igualmente por objeto una estación, según la reivindicación 11, de transformación de una primera corriente eléctrica que presenta una primera tensión alterna en una segunda corriente eléctrica que presenta una segunda tensión alterna.

Estas características y ventajas de la invención surgirán de la lectura de la descripción a continuación, dada únicamente a título de ejemplo no limitativo, y realizada con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es una representación esquemática de una estación de transformación que comprende un primer cuadro, un segundo cuadro conectado al primer cuadro por medio de un transformador y un sistema de determinación de la tensión primaria a partir de las mediciones de corrientes primaria y secundaria... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de determinación de una tensión (U1j) primaria de un transformador (18) eléctrico, presentando el transformador eléctrico una relación de transformación en vacío y comprendiendo un arrollamiento (52) primario apropiado para presentar la tensión (U1j) primaria entre sus extremos y para ser atravesado por una corriente (I1) primaria, un arrollamiento (54) secundario apropiado para presentar una tensión (U2j) secundaria entre sus extremos y para ser atravesado por una corriente (I2j) secundaria, y, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

- la medición de la tensión (U2j) secundaria con la ayuda de un sensor (59A, 59B, 59C) de tensión, -la medición de la corriente (I1j) primaria con la ayuda de un primer sensor (56A, 56B, 56C) de corriente.

estando el procedimiento caracterizado porque comprende además las etapas siguientes:

a) el cálculo de una caída de tensión secundaria entre los extremos del arrollamiento (54) secundario, en función de características propias del transformador (18) , del factor de carga del transformador (18) y del factor de potencia de una carga conectada al arrollamiento (54) secundario en la salida del transformador (18) , siendo expresada la caída de tensión secundaria en porcentaje de una tensión nominal en vacío asociada al transformador (18) ; b) el cálculo del módulo |U1j| de la tensión primaria en función de la tensión secundaria medida, de la caída de tensión calculada durante la etapa a) y de la relación de transformación en vacío; y c) el cálculo del desfase de la tensión (U1j) primaria con relación a la corriente (I1j) primaria medida en función del desfase de la tensión (U2j) secundaria medida con relación a la corriente (I1j) primaria medida.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque durante la etapa a) la caída de tensión secundaria se calcula según la ecuación siguiente:

U = (Ur cos + Ux sen ) * n + 1 * (Ux cos - Ur sen ) * n2

U 200

en la que Ur y Ux representan las componentes resistivas y reactivas apropiadas en el transformador (18) , n representa el factor de carga del transformador (18) y cos representa el factor de potencia de la carga del transformador (18) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el transformador (18) eléctrico comprende además un órgano (20) de regulación apropiado para modificar la relación de transformación en vacío del transformador (18) , y porque, durante la etapa b) el módulo |U1j| de la tensión (U1j) primaria es calculado en función de la tensión (U2j) secundaria medida, de la caída de tensión calculada durante la etapa a) , de la relación de transformación en vacío y de la posición del órgano (20) de regulación.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque durante la etapa b) es calculado el módulo |U1j| de la tensión primaria según la ecuación siguiente:

U1º U2j

U1j = Kpos*

U2º U

1 U U1º

en la que Kpos es un coeficiente que depende de la posición del órgano (20) de regulación, es la relación de U2º transformación en vacío del transformador (18) , U2j es la tensión secundaria U

y la caída de tensión secundaria calculada durante la etapa a) .

U

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante la etapa c) , el desfase f (U1j, I1j) entre la tensión (U1j) primaria y la corriente (I1j) primaria es calculado según la ecuación siguiente:

f (U1j, I1j) = - f (I1j, U2j)

en la que f (I1j, U2j) es el desfase medido entre la corriente I1j primaria y la tensión U2j secundaria.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además la medición de la corriente (I2j) secundaria con la ayuda de un segundo sensor (58A, 58B, 58C) de corriente y porque, durante la etapa b) , la posición del órgano (20) de regulación del transformador (18) es calculada en función de las corrientes (I1j) primaria y (I2j) secundaria.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la posición (Kpos) del órgano de regulación es determinada con la ayuda del conocimiento de las tensiones nominales primarias para cada una de las posiciones

del órgano de regulación del transformador, de la tensión nominal secundaria, así como con la ayuda de la ecuación siguiente:

I2j U1j

I1j U2j

en la que I1j e I2j son las corrientes primarias y secundarias medidas, U1j y U2j son las tensiones primarias y secundarias, la determinación de la posición del órgano (20) de regulación es realizada mediante la identificación de la posición (Kpos) que permite obtener la relación entre las tensiones nominales primaria y secundaria, correspondientes al segundo término de la ecuación anterior, la más cercana a la relación entre las corrientes (I2j) secundaria y (I1j) primaria medidas.

8. Sistema (22) de determinación de una tensión (U1j) primaria de un transformador (18) eléctrico, presentado el transformador (18) eléctrico una relación de transformación en vacío y comprendiendo un arrollamiento (52) primario apropiado para presentar la tensión (U1j) primaria entre sus extremos y para ser atravesado por una corriente (I1j) primaria, una arrollamiento secundario apropiado para presentar una tensión (U2j) secundaria entre sus extremos y para ser atravesado por una corriente (I2j) secundaria, y comprendiendo el sistema:

-un sensor (59A, 59B, 59C) de tensión apropiado para medir la tensión (U2j) secundaria, -un primer sensor (56A, 56B, 56C) de corriente apropiado para medir la corriente (I1j) primaria.

estando el sistema caracterizado porque comprende además:

- unos primeros medios cálculo de la caída de una tensión secundaria entre los extremos del arrollamiento (54) secundario, en función de características propias del transformador (18) , del factor de carga del transformador y del factor de potencia de una carga conectada al arrollamiento (54) secundario en la salida del transformador (18) , siendo expresada la caída de tensión secundaria en porcentaje de una tensión nominal en vacío asociada al transformador (18) ; -unos segundos medios de cálculo del módulo |U1j| de la tensión (U1j) primaria en función de la tensión (U2j) secundaria medida, de la caída de tensión calculada durante la etapa a) y de la relación de transformación en vacío; y -unos terceros medios de cálculo del desfase de la tensión (U1j) primaria con relación a la corriente (I1j) primaria medida en función del desfase de la tensión (U2j) secundaria medida con relación a la corriente (I1j) primaria medida.

9. Sistema de determinación según la reivindicación 8, caracterizado porque cada sensor (56A, 56B, 56C, 58A, 30 56B, 56C) de corriente comprende un núcleo toroidal abierto.

10. Sistema de determinación según una de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque cada sensor (56A, 56B, 56C, 58A, 56B, 56C) de corriente está conectado a los terceros medios de cálculo a través de unos medios de comunicación radioeléctrica.

11. Estación de transformación (18) de una primera corriente (I1j) eléctrica que presenta una primera tensión (U1j) 35 alterna, en una segunda corriente (I2j) eléctrica que presenta una segunda tensión (U2j) alterna, que comprende:

- un primer cuadro (14) que comprende al menos un conductor (26, 28, 30) de llegada apropiado para ser conectado a una red (12) eléctrica, presentando el conductor de llegada una tensión (U1j) primaria, -un segundo cuadro (16) que comprende al menos un conductor (42, 44, 46) eléctrico de salida, presentando el conductor de salida una tensión (U2j) secundaria, -un transformador (18) que comprende un arrollamiento (52) primario conectado al primer cuadro (14) , y un arrollamiento (54) secundario conectado al segundo cuadro (16) , y -un sistema de determinación de la tensión (U1j) primaria del transformador (18) , caracterizado porque el sistema de determinación es de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10.