Procedimiento para el control del aislamiento de una red IT (1) con respecto a tierra,

es decir, una red sin conductor neutro, con un inversor (4) que conecta un lado de corriente continua (5) con un lado de corriente alterna (6) de la red IT (1), así como con una instalación fotovoltaica (2) en el lado de corriente continua (5) de la red IT, de modo que se controla un valor límite inferior de por lo menos una resistencia de aislamiento (Rp, Rn) del lado de corriente continua (5) y con el inversor (4) en funcionamiento, caracterizado porque en el lado de corriente continua (5) se controla adicionalmente el valor límite superior de una corriente de fuga a tierra a través del inversor (4) en funcionamiento

CAMPO TÉCNICO DE LA PRESENTE INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento para el control del aislamiento de una red IT con respecto a tierra, con las características del preámbulo de la reivindicación independiente 1, así como al correspondiente dispositivo para el control del aislamiento de una red IT con respecto a tierra, con las características del preámbulo de la reivindicación independiente 9.

Una red IT (en francés: Isolé Terre) no dispone de conductor neutro. Por tanto, un defecto de aislamiento entre uno de los conductores y tierra resulta en primer lugar únicamente en una puesta a tierra de este conductor. Sin embargo, en una red IT, como se define en los preámbulos de las reivindicaciones independientes 1 y 9, en caso de un contacto a tierra de un conductor se originan intensidades elevadas en el lado de corriente alterna. Ello es válido en particular para inversores con un ciclo de alta frecuencia. Dichas corrientes resultan peligrosas para personas e instalaciones, por lo que se debe desconectar la instalación inmediatamente después de su aparición.

ESTADO DE LA TÉCNICA

A partir del documento DE 10 2006 022 686 A1 se conoce un equipo de medición para determinar la resistencia de aislamiento de un dispositivo con una instalación fotovoltaica, que está conectada a una red monofásica a través de un inversor. El equipo de medición conocido para determinar la resistencia de aislamiento con respecto a tierra solo puede funcionar con el inversor desactivado. Se mide la resistencia de aislamiento con la ayuda de resistencias de referencia conectadas a masa por uno de sus lados, que se conectan alternativamente con los dos conductores provenientes de la instalación fotovoltaica en el lado de corriente continua del inversor, midiendo las tensiones resultantes entre ambos conductores y tierra. Alternativamente, se pueden medir también las corrientes que circulen hacia tierra en caso de una conexión alternante de los dos conductores. Cada medición individual de una corriente o una tensión con el conocido equipo de medición dura entre varios segundos hasta varios minutos, dado que al principio resulta necesario una distribución estable de la carga de todos los condensadores efectivos con respecto a tierra.

El documento EP 1 265 076 B1, que refleja el estado de la técnica, según lo indicado en la introducción de la memoria descriptiva del documento DE 10 2006 022 686 A1 y en otros documentos, se describe un dispositivo de seguridad para el control de un aislamiento de un bus de corriente continua. Como posibilidad de aplicación se hace referencia a una instalación fotovoltaica, que está conectada a una red de corriente continua a través de un inversor y un transformador de aislamiento. Gracias a este transformador de aislamiento, el lado de corriente alterna del transformador asimismo está aislado con respecto a tierra, de modo que se puede controlar el aislamiento del bus de corriente continua también con el inversor en funcionamiento dado que éste no está conectado a tierra. Con ello se cumplen las características de los preámbulos de las reivindicaciones independientes 1 y 9. El control del aislamiento del bus de corriente continua se basa en este caso también en la medición de la tensión existente entre los conductores del lado de corriente continua del inversor y las resistencias de referencia conectadas a masa por uno de sus lados.

A partir del documento EP 0 833 423 A2 se conoce otro sistema de control del aislamiento de una red IT, que se basa en las caídas de tensión en resistencias de referencia. No obstante, esta patente no describe ninguna aplicación relacionada con una instalación fotovoltaica conectada a un inversor.

Otro dispositivo con las características del preámbulo de la reivindicación independiente 9, cuya aplicación resulta en un procedimiento con las características del preámbulo de la reivindicación independiente 1, se conoce como un producto de la empresa Dipl. Ing. W. Bender GmbH & Co. KG, con la denominación IRDH 275. Este dispositivo conocido aplica en cada de los dos conductores del lado de corriente continua del inversor una tensión definida con respecto a tierra y mide la corriente resultante, que sigue circulando incluso cuando la carga de todas las condensadores efectivos con respecto a tierra se haya equilibrado. Esta corriente es una magnitud directa para la resistencia de aislamiento del respectivo conductor con respecto a tierra. Dicha medición se realiza para cada conductor en el lado de corriente continua del inversor. Además, entre dos mediciones consecutivas se cambia la polaridad con respecto a tierra en el mismo conductor para confirmar el resultado de la medición. Debido a los condensadores con respecto a tierra, que se deben cambiar de polaridad en cada nueva medición hasta que se ajuste un valor estable, cada medición requiere entre varios segundos hasta varios minutos. Por lo tanto, incluso con la ayuda de este dispositivo y el procedimiento conocido se tarda bastante tiempo en detectar un defecto de aislamiento. Lo cierto es que, igual que en los procedimientos y dispositivos descritos anteriormente, se detectan con bastante precisión incluso defectos de aislamiento menores con una alta resistencia de aislamiento. La aplicación conocida del dispositivo de la empresa Bender con las características del preámbulo de las reivindicaciones independientes 1 y 7 detecta estos defectos de aislamiento de la red IT también en el lado de corriente alterna del inversor, ya que dichos defectos repercuten a través del inversor hasta el lado de corriente continua del inversor.

Los denominados interruptores diferenciales, denominados también RCD por su denominación en inglés Residual Current Protective Device, separan un circuito de corriente alterna controlado de la red al superar una determinada intensidad diferencial entre la corriente de ida y la corriente de vuelta, lo que indica un flujo de corriente a tierra. Para comprobar la intensidad diferencial se pasan los conductores del circuito de corriente alterna controlado por un núcleo toroidal. La magnetización resultante del núcleo toroidal es la consecuencia de la suma de las corrientes por los conductores, respetando el signo de polaridad. En caso de un cortocircuito de un conductor del circuito de corriente alterna con respecto a tierra resulta una diferencia de corriente no estacionaria que se puede registrar fácilmente mediante una bobina de inducción y transformar en una señal para la desconexión del circuito controlado. Por principio no se pueden emplear interruptores diferenciales para la monitorización de toma a tierra en una red IT (véase p. ej. http://de.wikipedia.org/wiki/Niederspannungsnetz: el texto sobre los sistemas IT debajo del subtítulo "Arten").

A partir del documento US 2002/0105765 A1 se conocen un procedimiento y un dispositivo para la detección de defectos de aislamiento con respecto a tierra en una instalación fotovoltaica. Para ello se mide una corriente diferencial entre los cables de entrada de un inversor, que inyecta la energía eléctrica de la instalación fotovoltaica a una red de corriente alterna. En caso de un contacto a tierra en la instalación fotovoltaica, esta corriente diferencial posee, aparte de una corriente de fuga objeto de la medición, otra corriente de escape que se manifiesta debido a condensadores finitas de la instalación fotovoltaica con respecto a tierra, a consecuencia de saltos de potencial de los cables de entrada con respecto a la conexión a tierra de los cables de salida del inversor con la frecuencia de conmutación del mismo. Esta parte de la corriente de fuga, que incluso sin la presencia de un defecto escapa a tierra en el lado de corriente continua del inversor a través de los condensadores de la instalación fotovoltaica, es eliminada de la corriente diferencial, solo para conseguir la corriente de fuga objeto de esta medición. El documento US 2002/105765 A1 no trata de posibles defectos de aislamiento de los cables de salida del inversor en su lado de corriente alterna.

OBJETIVO DE LA PRESENTE INVENCIÓN

La presente invención tiene como objetivo mostrar un procedimiento y un dispositivo para el control del aislamiento de una red IT con las características del preámbulo de la reivindicación independiente 1 o de la reivindicación independiente 9, que permiten, por un lado, detectar de forma fiable pequeños cambios en la resistencia de aislamiento en ambos lados del inversor y, por el otro, identificar rápidamente defectos de aislamiento peligrosos en el lado de corriente alterna del inversor.

SOLUCIÓN

El objetivo de la presente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el control del aislamiento de una red IT (1) con respecto a tierra, es decir, una red sin conductor neutro, con un inversor (4) que conecta un lado de corriente continua (5) con un lado de corriente alterna

(6) de la red IT (1), así como con una instalación fotovoltaica (2) en el lado de corriente continua (5) de la red IT, de modo que se controla un valor límite inferior de por lo menos una resistencia de aislamiento (Rp, Rn) del lado de corriente continua (5) y con el inversor (4) en funcionamiento, caracterizado porque en el lado de corriente continua

(5) se controla adicionalmente el valor límite superior de una corriente de fuga a tierra a través del inversor (4) en funcionamiento.

2. Procedimiento para el control del aislamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se controla el valor límite superior de las fracciones no estacionarias de la corriente de fuga.

3. Procedimiento para el control del aislamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque tanto al quedar por debajo del valor límite de resistencia como al superar el valor límite de corriente del inversor (4) se desconecta y/o se emite un aviso de advertencia.

4. Procedimiento para el control del aislamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se controla la corriente de fuga, vigilando la diferencia de corriente que circula por los dos conductores (7, 8) del lado de corriente continua (5) del inversor (4).

5. Procedimiento para el control del aislamiento según la reivindicación 4, caracterizado porque se controla la diferencia de corriente de forma inductiva.

6. Procedimiento para el control del aislamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se controla la resistencia de aislamiento mediante comparación con resistencias de referencia (RF).

7. Procedimiento para el control del aislamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se controlan las resistencias de aislamiento (Rp, Rn) de ambos conductores (7, 8) del lado de corriente continua (5) individualmente con respecto a tierra.

8. Procedimiento para el control del aislamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque entre los dos conductores (7, 8) del lado de corriente continua (5) están conectados en serie dos condensadores (C2, C3), cuyo centro (13) está conectado a tierra.

9. Dispositivo para el control del aislamiento de una red IT con respecto a tierra, es decir, una red sin conductor neutro, con un inversor (4) que conecta eléctricamente un lado de corriente continua (5) con un lado de corriente alterna (6) de la red IT (1), así como con una instalación fotovoltaica (2) en el lado de corriente continua (5) de la red IT (1), que además dispone de un dispositivo de medición de resistencias (14) que registra al menos una resistencia de aislamiento (Rp, Rn) del lado de corriente continua (5), la compara con un valor límite de resistencia y emite una señal en caso de quedar por debajo de dicho valor límite, caracterizado porque está previsto además un dispositivo de medición de corriente (18) que registra en el lado de corriente continua (5) una corriente de fuga a tierra a través del inversor (4), la compara con un valor límite de corriente y emite una señal en caso de superar dicho valor límite.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque tanto el dispositivo de medición de resistencia (14) como el dispositivo de medición de corrientes (18) desconectan con su señal el inversor (4) y/o activan un aviso de advertencia.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizado porque el dispositivo de medición de corriente (18) registra la corriente de fuga midiendo la diferencia de corriente que circula por los dos conductores (7, 8) del lado de corriente continua del inversor (4).

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el dispositivo de medición de corriente (18) presenta un núcleo toroidal (19) que comprende los conductores (7, 8) del lado de corriente continua (5).

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el dispositivo de medición de resistencia (14) dispone de por lo menos un conmutador (15), por lo menos una resistencia de referencia (RF) conectada a masa por uno de sus lados, así como un voltímetro (16) para medir la caída de tensión en la resistencia de referencia (RF).

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque el dispositivo de medición de resistencia (14) conecta los dos conductores (7, 8) del lado de corriente continua (5) individualmente con la resistencia de referencia (RF).

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque entre los dos conductores (7, 8) del lado de corriente continua (5) están conectados en serie dos condensadores (C2, C3) de un filtro EMC (12), cuyo centro (13) está conectado a tierra.