Un método para determinar la humedad relativa de un aparato eléctrico lleno de líquido aislante incluyendo (20) un depósito (1) que contiene dicho líquido aislante (2) y un gas (3,

una unidad de comunicación (4) que realiza comunicación entre el gas (3) del depósito y un gas de un entorno externo, y realiza la deshidratación de gas que pasa a través de dicha unidad de comunicación (4), donde el método incluye: medir y almacenar de forma continua el valor de la humedad relativa del gas en el depósito, calcular un valor medio de la humedad relativa del gas en base a dichas mediciones de humedad almacenadas durante un cierto período de tiempo, y determinar la humedad relativa del líquido aislante en base a dicho valor medio de la humedad relativa del gas y una relación entre la humedad relativa del gas y la humedad relativa del líquido aislante en equilibrio

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un método y un dispositivo para determinar la humedad relativa de un aparato eléctrico lleno de líquido aislante incluyendo un depósito que contiene líquido aislante y gas, una unidad de comunicación que realiza la comunicación entre el gas del depósito y gas de un entorno externo, y realiza la 5 deshidratación de gas que pasa a través de la unidad de comunicación.

TÉCNICA ANTERIOR

Un aparato eléctrico lleno de líquido aislante, tal como un transformador, un cambiador de toma o conmutador, es un aparato usado en aplicaciones donde se requieren aislamiento y enfriamiento. Una unidad eléctrica está sumergida en líquido aislante con propiedades dieléctricas y de enfriamiento adecuadas. La unidad eléctrica está 10 encerrada en un depósito conteniendo el líquido aislante y gas, tal como aire, gas hidrógeno, etc. El depósito con la unidad eléctrica sumergida también puede estar conectado a un depósito de expansión conteniendo líquido aislante y gas. El líquido aislante tiene una superficie incluyendo una interface entre el líquido aislante y el gas.

El valor de la humedad relativa del líquido aislante es importante para la función del aparato eléctrico lleno de líquido aislante. La humedad relativa del líquido aislante es la relación entre el contenido de humedad y el contenido de 15 humedad potencial máximo del líquido aislante a una cierta temperatura. El mal funcionamiento del aparato eléctrico lleno de líquido aislante puede tener lugar si la humedad relativa del líquido aislante que cubre la unidad eléctrica es demasiado alta. Un cambio en la humedad relativa del líquido aislante tiene una influencia grande en la resistencia dieléctrica del líquido aislante. A alta humedad relativa del líquido aislante, la resistencia dieléctrica del líquido aislante es baja. La resistencia dieléctrica del líquido aislante también queda influenciada por la contaminación de partículas en 20 el líquido aislante, tal como partículas metálicas de los electrodos de la unidad eléctrica. Si la resistencia dieléctrica del líquido aislante es baja, pueden producirse centelleos en la unidad eléctrica, que pueden dañar o limitar la función del aparato eléctrico.

En base a la experiencia, el líquido aislante de aparatos de alto voltaje es analizado y mantenido a intervalos regulares. También se puede tomar muestras de líquido aislante para medir la cantidad de humedad en el líquido 25 aislante, para determinar la humedad relativa del líquido aislante. Las operaciones de cambio del líquido aislante y de toma de muestras de líquido aislante son lentas y por lo tanto originan costos operativos más altos de los aparatos eléctricos. Alternativamente, se puede colocar un sensor de humedad en el líquido aislante. Sin embargo, la medición de humedad en un líquido requiere sensores caros.

Los aparatos eléctricos generan calor cuando funcionan, lo que produce un aumento local de la temperatura. 30 Esto es especialmente verdadero para cambiadores de toma y aparatos conmutadores similares, donde los conmutadores de contacto mecánico se abren y cierran de forma continua con un potencial eléctrico alto entre los puntos de conmutación. Durante la operación de conmutación, el líquido aislante se puede descomponer en gases, que tienen que ser liberados. Por lo tanto, el depósito tiene que estar en comunicación con un entorno externo. El entorno externo es el entorno que rodea el aparato eléctrico lleno de líquido aislante, tal como el aire que rodea el depósito. La 35 comunicación con el entorno externo se realiza generalmente a través de una unidad de comunicación, tal como un respiradero de deshidratación.

La unidad de comunicación realiza la comunicación entre el gas del depósito y el entorno externo. Por ello, puede pasar gas a través de la unidad de comunicación y la presión dentro del depósito se mantendrá a la presión del entorno circundante. Cuando el líquido aislante sea calentado, por ejemplo, por la unidad eléctrica, el líquido aislante se 40 expande y el gas en el depósito es expulsado al entorno externo a través de la unidad de comunicación. A la inversa, cuando el líquido aislante se enfría, el volumen de líquido aislante disminuye y el gas del entorno externo entra en el depósito a través de la unidad de comunicación. Además, la unidad de comunicación tiene la función de realizar la deshidratación de gas que pasa a través de la unidad de comunicación, es decir, la unidad de comunicación tiene la capacidad de quitar humedad de gas que pasa entre el depósito y el entorno externo. Si la función de la unidad de 45 comunicación es pobre, la humedad relativa en el líquido aislante puede aumentar, lo que puede dar lugar a mal funcionamiento de los aparatos eléctricos.

En WO 2006/069360 A2 se describe un deshidratador que incluye purga automática de la humedad acumulada detectando la humedad absorbida en el respiradero, y cerrando un canal de admisión de aire, mientras abre un canal de salida de humedad. En US 2007/0289367 A1 se describe un método que se refiere a determinar el contenido de agua 50 de un aislamiento sólido en una posición específica dentro de un transformador. El método incluye determinar una temperatura del aislamiento sólido en una posición específica, calcular una saturación de humedad relativa del aceite en la posición específica, calcular el último contenido de agua en el aislamiento sólido en la posición específica, y calcular un contenido de agua actual en el aislamiento sólido en la posición específica. En T. V. Oommen, “On-line Moisture Sensing in Transformers”, Electrical Electronics Insulation Conference, 1991, Boston '91 EEIC/ICWA Exposition, 55 Proceedings of the 20th Boston, MA, USA 7-10 Oct. 1991, Nueva York, NY, Estados Unidos, IEEE, US, 7 Oct 1991, páginas 236-240, se describe un sensor de humedad capacitivo de película fina que se comprobó en aceite de transformador para detección de humedad. Se llevó a cabo calibración rutinaria en aceite para el rango de temperatura

20 a 80ºC. El contenido de humedad de aceite puede ser obtenido como saturación % o como nivel de humedad ppm de la salida de corriente del sensor.

US20060162304 muestra un deshumidificador para equipo eléctrico aislado por aceite. Un sensor de humedad está colocado entre el alojamiento del equipo y un calentador en el deshumidificador. La información del sensor de humedad se usa para controlar un calentador en el deshumidificador. El calentador tiene la función de regenerar el 5 deshumidificador. Sin embargo, el deshumidificador no tiene capacidad de determinar la humedad relativa en el aceite. Además, no se describen medios para probar la capacidad del deshumidificador de quitar humedad.

OBJETOS Y RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para determinar la humedad relativa de un aparato eléctrico lleno de líquido aislante. 10

Este objeto se obtiene con un método como el definido en la reivindicación 1.

Tal método incluye

medir y almacenar de forma continua la humedad relativa del gas en el depósito,

calcular un valor medio de la humedad relativa del gas en base a dichas mediciones de humedad almacenadas durante un cierto período de tiempo, y 15

determinar la humedad relativa del líquido aislante en base a dicho valor medio de la humedad relativa del gas y una relación entre la humedad relativa del gas y la humedad relativa del líquido aislante en equilibrio.

La humedad relativa es una medida del contenido de agua de una sustancia. La humedad relativa del gas es la relación entre el contenido de humedad y el contenido de humedad potencial máximo del gas a una cierta temperatura. En estado de equilibrio en un sistema cerrado con gas y líquido aislante, hay equilibrio entre la difusión de agua del gas 20 al líquido aislante y viceversa. En este estado de equilibrio, hay una relación entre la humedad relativa del gas y la humedad relativa del líquido aislante. La relación es dependiente de la temperatura. Debido a la unidad de comunicación, el aparato lleno de líquido aislante es un sistema semiabierto que no está en un estado de equilibrio, y así dicha relación no es válida. Sin embargo, los cambios en la humedad relativa del líquido aislante tienen lugar lentamente en comparación con la tasa de cambios en la humedad relativa del gas. Un valor medio de la humedad relativa... [Seguir leyendo]

1. Un método para determinar la humedad relativa de un aparato eléctrico lleno de líquido aislante incluyendo (20) un depósito (1) que contiene dicho líquido aislante (2) y un gas (3, una unidad de comunicación (4) que realiza comunicación entre el gas (3) del depósito y un gas de un entorno externo, y realiza la deshidratación de gas que pasa a través de dicha unidad de comunicación (4), donde el método incluye: 5

medir y almacenar de forma continua el valor de la humedad relativa del gas en el depósito, calcular un valor medio de la humedad relativa del gas en base a dichas mediciones de humedad almacenadas durante un cierto período de tiempo, y determinar la humedad relativa del líquido aislante en base a dicho valor medio de la humedad relativa del gas y una relación entre la humedad relativa del gas y la humedad relativa del líquido aislante en equilibrio. 10

2. El método según la reivindicación 1, donde el método incluye además indicar un mal funcionamiento del líquido aislante si dicha humedad relativa determinada del líquido aislante excede de un cierto valor.

3. El método según la reivindicación 1 y 2, donde el método incluye además:

medir y almacenar de forma continua la temperatura del líquido aislante del depósito,

calcular un valor medio de la temperatura en el depósito en base a dichas mediciones de temperatura 15 almacenadas durante dicho período de tiempo, producir una relación entre la humedad relativa del gas y la humedad relativa del líquido aislante en equilibrio en dependencia del valor medio de la temperatura, y

determinar la humedad relativa del líquido aislante en base a la relación producida.

4. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el valor medio de la humedad relativa se basa en mediciones de humedad almacenadas durante un período de tiempo de más de un día. 20

5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el método incluye además:

detectar cuándo la temperatura en el líquido aislante cae entre una primera y una segunda temperatura, y la diferencia entre la primera y la segunda temperatura es mayor que un cierto valor,

calcular la diferencia en la humedad relativa del gas en el depósito a la primera temperatura y a la segunda temperatura, y 25

indicar un mal funcionamiento de la unidad de comunicación en base a dicha diferencia de humedad relativa calculada.

6. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el mal funcionamiento de la unidad de comunicación se indica cuando dicha diferencia de humedad relativa calculada es menor que un cierto valor.

7. Uso del método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-6 para detectar un mal funcionamiento 30 de un cambiador de toma.

8. Un dispositivo para determinar la humedad relativa de un aparato eléctrico lleno de líquido aislante (20) incluyendo un depósito (1) que contiene dicho líquido aislante (2) y gas (3), una unidad de comunicación (4) que realiza la comunicación entre el gas (3) del depósito y un gas de un entorno externo, y realiza la deshidratación de gas que pasa a través de dicha unidad de comunicación (4), donde el dispositivo se caracteriza porque el dispositivo incluye: 35

un primer sensor (6) configurado para medir de forma continua el valor de la humedad relativa del gas (3),

una unidad de cálculo (10) configurada para recibir y almacenar valores de medición del primer sensor (6), y para calcular un valor medio de la humedad relativa en el gas (3) en base a dichas mediciones de humedad almacenadas durante un cierto período de tiempo, para determinar la humedad relativa del líquido 40 aislante (2) en base a dicho valor medio de la humedad relativa del gas (3) y una relación entre la humedad relativa del gas (3) y la humedad relativa del líquido aislante (2) en equilibrio.

9. El dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque la unidad de cálculo (10) está configurada para indicar un mal funcionamiento del líquido aislante (2) si dicha humedad relativa determinada del líquido aislante (2) excede de un cierto valor. 45

10. El dispositivo según la reivindicación 8 y 9, donde el dispositivo se caracteriza porque:

un segundo sensor (5) está configurado para medir de forma continua la temperatura en el líquido aislante del depósito,

la unidad de cálculo (10) está configurada para recibir y almacenar valores de medición del segundo

sensor (5) y el primer sensor (6), y para calcular un valor medio de la temperatura en el depósito en base a dichas mediciones de temperatura almacenadas durante un cierto período de tiempo, y para producir una relación entre la humedad relativa del gas y la humedad relativa del líquido aislante en equilibrio en dependencia del valor medio de la temperatura, y para determinar la humedad relativa del líquido aislante (2) en base a dicho valor medio de la humedad relativa en el gas (3) y la relación producida entre la humedad 5 relativa del gas (3) y la humedad relativa del líquido aislante (2) en equilibrio.

11. El dispositivo según la reivindicación 8-10, caracterizado porque la unidad de cálculo (10) está configurada para recibir y almacenar valores de medición del segundo sensor (5) y el primer sensor (6), para detectar cuándo la temperatura en el líquido aislante (2) cae entre una primera y una segunda temperatura, y la diferencia entre la primera y la segunda temperatura es mayor que un cierto valor, para calcular la diferencia en la humedad relativa del gas (3) en el 10 depósito a la primera temperatura y a la segunda temperatura, y para indicar un mal funcionamiento de la unidad de comunicación (4) en base a dicha diferencia de humedad calculada.

12. El dispositivo según la reivindicación 8-11, caracterizado porque el aparato eléctrico lleno de líquido aislante (20) es un cambiador de toma.