Sistemas y métodos para proporcionar protección contra fallo de arco y/o fallo a tierra para fuentes de generación distribuida.

Sistema (100) que comprende:

un interruptor (12, 120) de circuito por fallo de arco, AFCI, que comprende un terminal

(L, L1, L2, N, G) de lado de línea y un terminal (L', L1', L2', N', G') de lado de carga, en el que el terminal (L, L1, L2, N, G) de lado de línea está acoplado a una fuente (16, 16') de tensión; caracterizado por

una fuente (20) de corriente acoplada al terminal (L', L1', L2', N', G') de lado de carga para realimentar el AFCI (12, 120).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/044611.

Solicitante: SIEMENS INDUSTRY, INC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 3333 OLD MILTON PARKWAY ALPHARETTA, GA 30005-4437 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: DEBOER,JOHN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación... > H02H1/00 (Detalles de circuitos de protección de seguridad)

PDF original: ES-2522849_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistemas y métodos para proporcionar protección contra fallo de arco y/o fallo a tierra para fuentes de generación distribuida.

Antecedentes

Esta solicitud se refiere en general a sistemas y a métodos para proporcionar protección contra fallo de arco y/o fallo a tierra para fuentes de generación distribuida.

En los últimos años, los costes de las redes de suministro cada vez mayores y una preocupación creciente con respecto al daño medioambiental provocado por el uso de combustibles fósiles han alentado un interés destacado en suministros de energía "alternativa", tales como las fuentes de potencia solar, eólica e hidroeléctrica. Además, puesto que ha disminuido el coste de las fuentes de energía alternativa, y puesto que más redes de suministro eléctrico ofrecen programas de "medición neta de electricidad" conectados a la red de distribución eléctrica, que permiten a los propietarios de sistemas alimentar una potencia eléctrica excedente de vuelta a la red de suministro eléctrico, ha aumentado el uso de fuentes de energía alternativa.

En un sistema solar con medición neta de electricidad residencial convencional, se usan uno o más paneles fotovoltaicos para convertir la energía solar a una corriente CC, y uno o más inversores convierten la corriente CC en una corriente CA sincronizada con la magnitud, fase y frecuencia de la señal de tensión suministrada por la red de suministro eléctrico. En la mayoría de las instalaciones, la señal de CA generada se alimenta entonces al sistema de distribución de potencia doméstico (por ejemplo, un panel de disyuntores) realimentando normalmente uno o más disyuntores convencionales.

Un disyuntor convencional es normalmente un dispositivo electromecánico que proporciona protección contra sobrecarga y cortocircuito, pero no proporciona protección contra fallo de arco o fallo a tierra. Como resultado, el cableado que se extiende entre el inversor y el sistema de distribución de potencia doméstico no está protegido contra fallos de arco, pero puede estar sujeto a tales fallos.

Algunas fuentes de generación distribuida conocidas anteriormente han incluido protección contra fallo de arco y/o fallo a tierra en o cerca de las fuentes de potencia, que están ubicadas normalmente en el tejado de un edificio o en otra ubicación lejos del panel eléctrico. Sin embargo, tales fuentes normalmente están ubicadas de manera remota, a menudo en entornos climáticos extremos, a los que no siempre es fácil o cómodo acceder. Como resultado, tales dispositivos de protección contra fallo de arco y/o fallo a tierra ubicados remotamente pueden ser difíciles de reiniciar, mantener y sustituir.

Además, se hace referencia a los documentos US26/279883A1, US27/132531A1, US23/11113A1 y W21/7833A2.

Por consiguiente, es deseable una protección mejorada contra fallo de arco y/o fallo a tierra para fuentes de generación distribuida.

Sumario

En un primer aspecto de la invención, se proporciona un sistema que incluye: (1) un interruptor de circuito por fallo de arco que tiene un terminal de lado de línea y un terminal de lado de carga, en el que el terminal de lado de línea está acoplado a una fuente de tensión, y (2) una fuente de corriente acoplada al terminal de lado de carga para realimentar el interruptor de circuito por fallo de arco.

En un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método, incluyendo el método: (1) proporcionar un interruptor de circuito por fallo de arco que tiene un terminal de lado de línea y un terminal de lado de carga, en el que el terminal de lado de línea está acoplado a una fuente de tensión, y (2) acoplar una fuente de corriente al terminal de lado de carga para realimentar el interruptor de circuito por fallo de arco.

Otras características y aspectos de la presente invención resultarán evidentes de manera más completa a partir de la siguiente descripción detallada, las reivindicaciones adjuntas y los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

Las características de la presente invención pueden entenderse de manera más clara a partir de la siguiente descripción detallada considerada junto con los dibujos siguientes, en los que los mismos números de referencia indican los mismos elementos en todo el documento, y en los que:

la figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema conocido anteriormente que incluye un dispositivo de interruptor de circuito por fallo de arco;

la figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema de interruptor de circuito por fallo de arco realimentado de ejemplo según esta invención;

la figura 3 es un diagrama de bloques más detallado de un sistema de interruptor de circuito por fallo de arco realimentado de ejemplo según esta invención;

la figura 4A es un diagrama de bloques de un sistema de interruptor de circuito por fallo de arco realimentado de ejemplo alternativo según esta invención;

la figura 4B es un diagrama de bloques de otro sistema de interruptor de circuito por fallo de arco realimentado de ejemplo alternativo según esta invención;

la figura 4C es un diagrama de bloques de otro sistema de interruptor de circuito por fallo de arco realimentado de ejemplo alternativo según esta invención;

la figura 5 es un diagrama de bloques de un dispositivo de interruptor de circuito por fallo de arco de ejemplo para su uso en sistemas según esta invención;

la figura 6A es un diagrama de bloques de un sistema fotovoltaico de ejemplo que incluye un dispositivo de interruptor de circuito por fallo de arco realimentado según esta invención; y

la figura 6B es un diagrama de bloques de un sistema fotovoltaico de ejemplo alternativo que incluye un dispositivo de interruptor de circuito por fallo de arco realimentado según esta invención.

Descripción detallada

Sistemas y métodos según esta invención realimentan un interruptor de circuito por fallo de arco para proporcionar una protección contra fallo de arco (y/o fallo a tierra) para una fuente de generación distribuida, tal como un sistema fotovoltaico, un sistema de potencia eólica, un sistema hidroeléctrico, un generador u otra fuente de generación distribuida similar.

Un interruptor de circuito por fallo de arco ("AFCI") es un dispositivo eléctrico diseñado para la protección contra incendios provocados por fallos por formación de arco en un cableado eléctrico dañado o deteriorado. En un escenario residencial, tal daño puede provocarse en un cableado que está perforado, pinzado, deteriorado, estropeado o dañado de otro modo. Para impedir que tal cableado dañado provoque arcos que pueden provocar incendios, los reglamentos eléctricos modernos exigen generalmente disyuntores de AFCI en todos los circuitos que alimentan tomas de corriente en habitaciones de viviendas.

Por ejemplo, la figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema conocido anteriormente que incluye un disyuntor de AFCI. En particular, el sistema 1 incluye un disyuntor 12 de AFCI instalado en un centro 14 de carga, tal como un panel de disyuntores. Por motivos de simplicidad, el disyuntor 12 de AFCI se denominará "AFCI 12". En el ejemplo ilustrado, el AFCI 12 es un disyuntor de AFCI unipolar. Expertos habituales en la técnica entenderán que el AFCI 12 puede ser alternativamente un disyuntor de AFCI bipolar.

El AFCI 12 incluye terminales L, N y G "de lado de línea", y terminales L, N y G "de lado de carga". A través de conexiones convencionales en el centro 14 de carga, los terminales L, N y G de lado de línea del AFCI 12 están conectados a terminales de línea, de neutro y de tierra de la fuente 16 de tensión de la red de suministro, y los terminales L, N y G de lado de carga están conectados a terminales de línea, de neutro... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema (1) que comprende:

un interruptor (12, 12) de circuito por fallo de arco, AFCI, que comprende un terminal (L, L1, L2, N, G) de lado de línea y un terminal (L, L1 , L2, N, G) de lado de carga, en el que el terminal (L, L1, L2, N, G) de lado de línea está acoplado a una fuente (16, 16) de tensión; caracterizado por

una fuente (2) de corriente acoplada al terminal (L, L1 , L2, N, G) de lado de carga para realimentar el AFCI (12, 12).

2. Sistema según la reivindicación 1, en el que el AFCI (12) comprende:

un conmutador (34a, 34b) acoplado entre el terminal (L1, L2) de lado de línea y el terminal (L1 , L2) de lado de carga;

un accionador (32) acoplado al conmutador (34a, 34b); y un circuito (3) detector de fallo de arco acoplado al accionador (32), en el que:

si el circuito (3) detector de fallo de arco detecta un fallo de arco en el terminal (L1 , L2) de lado de carga, el circuito (3) detector de fallo de arco hace que el accionador (32) abra el conmutador (34a, 34b) para desconectar el terminal (L1, L2) de lado de línea del terminal (L1 , L2) de lado de carga.

3. Sistema según la reivindicación 1, en el que el AFCI (12) comprende un AFCI unipolar.

4. Sistema según la reivindicación 1, en el que el AFCI (12) comprende un AFCI bipolar.

5. Sistema según la reivindicación 1, en el que la fuente de tensión comprende una fuente (16) de tensión de la red de suministro eléctrico.

6. Sistema según la reivindicación 5, en el que la fuente (2) de corriente comprende un conjunto (48) de circuitos

para desconectar la fuente (2) de corriente de la fuente (16) de tensión de la red de suministro eléctrico si la tensión de la fuente (16) de tensión de la red de suministro eléctrico cae por debajo de un valor predeterminado.

7. Sistema según la reivindicación 1, en el que el terminal (L, N, G) de lado de línea comprende un terminal de línea

(L), un terminal de neutro (N) y un terminal de tierra (G).

8. Sistema según la reivindicación 1, en el que el terminal (L, L1, L2, N, G) de lado de línea comprende un primer terminal (L1) de línea, un segundo terminal (L2) de línea, un terminal (N) de neutro y un terminal (G) de tierra.

9. Sistema según la reivindicación 1, en el que la fuente (2) de corriente comprende uno o más de un sistema (2a) fotovoltaico, un sistema (2b) de turbina eólica, un sistema hidroeléctrico y un generador (2c) de fuente de corriente.

1. Sistema según la reivindicación 1, en el que la fuente (2) de corriente comprende un sistema (2a) fotovoltaico que incluye un inversor (56) de cadena.

11. Sistema según la reivindicación 1, en el que la fuente (2) de corriente comprende un sistema (2a) fotovoltaico que incluye una pluralidad de microinversores (44).

12. Sistema según la reivindicación 1, en el que la fuente (2) de corriente comprende un conjunto de circuitos para sincronizar en fase la fuente de corriente con la fuente de tensión de la red de suministro eléctrico.

13. Sistema según la reivindicación 1, en el que el sistema es un sistema (11a) fotovoltaico; y la fuente de corriente es un inversor.

14. Método que comprende:

proporcionar un interruptor (12, 12) de circuito por fallo de arco, AFCI, que comprende un terminal (L, L1, L2, N, G) de lado de línea y un terminal (L, LÍ , l_2, N, G) de lado de carga, en el que el terminal (L, L1, L2, N, G) de lado de línea está acoplado a una fuente (16) de tensión; caracterizado por

acoplar una fuente (2) de corriente al terminal (L, L1, L2, N, G) de lado de carga para realimentar el AFCI (12, 5 12).

15. Método según la reivindicación 14, en el que el AFCI (12) comprende:

un conmutador (34a, 34b) acoplado entre el terminal (L1, L2) de lado de línea y el terminal (L1 , L2) de lado de

carga;

un accionador (32) acoplado al conmutador (34a, 34b); y 1 un circuito (3) detector de fallo de arco acoplado al accionador (32), en el que:

si el circuito (3) detector de fallo de arco detecta un fallo de arco en el terminal (L1 , L2) de lado de carga, el circuito (3) detector de fallo de arco hace que el accionador (32) abra el conmutador (34a, 34b) para desconectar el terminal (L1, L2) de lado de línea del terminal (L1 , L2) de lado de carga.