Dispositivo y procedimiento para la compensación de la potencia reactiva de un transformador de ensayo.

Dispositivo para la compensación de la potencia reactiva de un transformador de ensayo (1) con un inductor (2a,

2b, 2c) y con un generador (6), en el que el generador (6) sirve para la generación de una corriente de generador yde una tensión de generador con frecuencia de ensayo predeterminable, caracterizado porque la inductividad de losinductores (2a, 2b, 2c) es regulable y se puede conmutar con una batería de condensadores escalonados (3a, 3b,3c), estando dispuestos los inductores (2a, 2b, 2c) regulables y la batería de condensadores escalonados (2a, 2b,2c) entre el generador (6) y el transformador de ensayo (1) y en virtud de magnitudes eléctricas calculadas de ucircuito de ensayo (11) se pueden conectar con el transformador de ensayo (1), de tal manera que el generador (6)se puede accionar casi exclusivamente con potencia reactiva.

Dispositivo y procedimiento para la compensación de la potencia reactiva de un transformador de ensayo.

La invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la compensación de la potencia reactiva de un transformador de ensayo con un inductor y un generador, en el que el generador sirve para la generación de una corriente del generador y de una tensión del generador con frecuencia de ensayo predeterminable.

Los transformadores de potencia son desarrollados y fabricados en virtud de las especificaciones de potencia requeridas en cada caso de suministradores de corriente y de distribuidores de la red de potencia para cada caso individual. En el marco del proceso de desarrollo y fabricación, los transformadores de potencia deben cumplir requerimientos de potencia específicos, que son verificados y comprobados por medio de las llamadas instalaciones de ensayo. Al término del proceso de fabricación se verifica el transformador de potencia como transformador de ensayo en una instalación de ensayo estacionaria con respecto a sus características de potencia. En este caso, se ensaya, por ejemplo, la resistencia a la tensión por medio de la realización de un ensayo de la tensión alterna estacionaria inducida.

En virtud de las especificaciones o normas nacionales e internacionales, la instalación de ensayo debe poder verificar el transformador de ensayo en una gama de potencia eléctrica grande. Por lo tanto, las instalaciones de ensayo son concebidas de tal forma que el transformador de ensayo a ensayar todavía muy posiblemente se puede ensayar dentro de la instalación de ensayo.

Además de los requerimientos constructivos planteados a una instalación de ensayo, deben prepararse también determinadas gamas de potencia eléctrica, para el ensayo del transformador de ensayo a diferentes frecuencias de ensayo y a diferentes tensiones de ensayo. La selección de las frecuencias de ensayo y de las tensiones de ensayo ha de seguir en este caso las normas internacionales y nacionales. La frecuencia de ensayo y la tensión de ensayo influyen sobre todo el circuito de ensayo y sobre el diseño de los componentes. En el caso de una tensión de ensayo con una frecuencia baja, el comportamiento eléctrico del transformador de ensayo es fuertemente inductivo. En cambio, en el caso de una frecuencia alta de la tensión de ensayo, el comportamiento del transformador de ensayo en el circuito de ensayo es fuertemente capacitivo. A este respecto, es problemático que en el caso de una relación desigual de determinados componentes del circuito de ensayo con transformador de ensayo, por ejemplo de la masa de hierro activo de los núcleos del transformador y del generador con respecto a la masa del cobre del circuito eléctrico, pueden aparecer porciones de interferencia capacitivas o bien inductivas muy altas en el marco del ensayo

o bien en el caso de una relación desigual grande de determinados componentes del transformador de ensayo pueden incluso impedir un ensayo.

Tradicionalmente, este problema se soluciona utilizando conjuntos de motor / máquinas generadoras muy grandes para la generación de la tensión necesaria del generador o bien de la corriente del generador con frecuencia de ensayo predeterminable. Para la zona de potencia necesaria, estos conjuntos de motor / máquinas generadoras para la aplicación de la potencia efectiva y de la potencia reactiva necesarias son muy grandes y, por lo tanto, no se pueden emplear de forma móvil.

Por lo demás, se conocen instalaciones de ensayo instaladas fijas con transformadores de tamaño medio e inductores y condensadores grandes conmutables solamente en el estado sin tensión. La conexión o desconexión de la compensación de potencia reactiva se realiza en este caso, sin embargo, de forma no regulada y requiere, antes de cada modificación de la fase de conmutación, un cierre del conjunto de motor / máquinas generadoras o bien la desconexión eléctrica de la instalación de compensación. Este método es costoso de tiempo y carga mecánica, eléctrica y térmicamente el conjunto de motor o bien de máquinas generadoras.

Especialmente antes la premisa de los requerimientos de las empresas suministradoras de energía y de las Centros de Inspección Estatales de una verificación “in situ” de los transformadores de potencia que se encuentran en funcionamiento, no se pueden utilizar los conjuntos de motor / máquinas generadoras grandes empleados hasta ahora. De manera alternativa, sería posible un cálculo en cada caso individual de la inductividad y de la capacidad del transformador de ensayo en todo el circuito de ensayo respectivo, y a continuación la preparación de las capacidades o bien de las inductividades adecuadas. Esto debería realizarse para cada caso de ensayo de forma individual bajo tensiones de ensayo y frecuencias de ensayo definidas. Este procedimiento es muy costoso y no se puede aplicar en transformadores de ensayo, de los que no existen los daos de potencia calculados específicamente en el procedimiento de fabricación.

Así, por ejemplo, el documento DE 40 07 826 C2 describe un procedimiento para el funcionamiento de un regulador de potencia reactiva, que por medio de un convertidor de corriente en una red a compensar, en función de valores de capacidad calculados dentro de la red a compensar desconecta fases del condensador de una batería de condensadores escalonados.

Por lo además, el documento DE 101 37 615 A1 describe un procedimiento para la compensación de la potencia reactiva, en el que a través de un regulador de la diferencia de la energía reactiva se detecta la energía reactiva con la ayuda de la tensión actual de las red y de las corrientes de la red de la instalación a compensar y en función de una sub-compensación o bien de una sobre-compensación del trabajo reactivo se determina una necesidad media de potencia reactiva y se prepara para la compensación.

De la misma manera, el documento DE 36 22 570 A1 describe un grupo de regulación para instalaciones de verificación de la tensión alterna, que está constituido por servo transformador y por una bobina de inducción de la compensación. Por medio de una instalación de ensayo capacitiva adicional se posibilita a través de dimensionado adecuado del servo transformador y del inductor por medio del equipo de regulación una verificación de la tensión en toda la gama de la tensión del transformador de ensayo.

Además, el documento WO 2007/111541 A1 describe un dispositivo para la compensación de la potencia reactiva para una línea de transmisión de corriente con un inductor, siendo regulable la inductividad del inductor y siendo conmutable con una batería de condensadores escalonados. El inductor regulable y la batería de condensadores escalonados están dispuestos en este caso entre el primero y el segundo nudos de la red.

Por lo demás, el documento US 5.281.908 describe una instalación de ensayo móvil con capacidades variables, en la que las capacidades se pueden modificar incrementalmente a través de la instalación de ensayo en función de los valores de medición del circuito de ensayo o bien del transformador de ensayo.

En todas las soluciones del estado de la técnica es problemático que actualmente no es posible una verificación inmediata “in situ” del transformador de potencia en una gama grande de tensión y de frecuencia con las instalaciones conocidas.

Por lo tanto, el cometido de la presente invención es preparar un dispositivo y un procedimiento para la compensación de la potencia reactiva de un transformador de ensayo, en el que el dispositivo se puede instalar fácilmente y en la proximidad inmediata de un transformador de potencia como transformador de ensayo y se puede llevar a cabo un ensayo “in situ” de una manera rápida y sencilla.

El cometido se soluciona con respecto al dispositivo para la compensación de la potencia reactiva de un transformador de ensayo de acuerdo con las características de la reivindicación 1 de la patente.

El cometido se soluciona en lo que se refiere al procedimiento de la compensación de la potencia reactiva de un transformador de ensayo de acuerdo con la reivindicación 6.

De acuerdo con la invención, está previsto que la inductividad del inductor sea regulable y sea conmutable con una batería de condensadores escalonados, estando dispuestos el inductor y la batería de condensadores escalonados entre el generador y el transformador de ensayo y siendo conmutables... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la compensación de la potencia reactiva de un transformador de ensayo (1) con un inductor (2a, 2b, 2c) y con un generador (6) , en el que el generador (6) sirve para la generación de una corriente de generador y de una tensión de generador con frecuencia de ensayo predeterminable, caracterizado porque la inductividad de los inductores (2a, 2b, 2c) es regulable y se puede conmutar con una batería de condensadores escalonados (3a, 3b, 3c) , estando dispuestos los inductores (2a, 2b, 2c) regulables y la batería de condensadores escalonados (2a, 2b, 2c) entre el generador (6) y el transformador de ensayo (1) y en virtud de magnitudes eléctricas calculadas de u circuito de ensayo (11) se pueden conectar con el transformador de ensayo (1) , de tal manera que el generador (6) se puede accionar casi exclusivamente con potencia reactiva.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se calcula un ángulo de fases cos (<) entre la tensión del generador y la corriente del generador y a partir de ello se pueden calcular y regular las magnitudes de ajuste para la batería de condensadores escalonados (3a, 3b, 3c) y/o los inductores (2a, 2b, 2c) regulables.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque un control calcula y ajusta las magnitudes de ajuste de la batería de condensadores escalonados (3a, 3b, 3c) y/o de los inductores (2a, 2b, 2c) regulables en función del ángulo de fases cos (<) entre la tensión del generador / corriente del generador y/o entre una tensión de ensayo / corriente de ensayo directamente delante del transformador de ensayo (1) con frecuencia de ensayo predeterminable.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque un motor (5) es regulable al número de revoluciones requerido como equivalente a la frecuencia de ensayo y se puede conectar por medio de un conmutador de potencia (7) , con el número de revoluciones existente, a través del generador (6) con un transformador de adaptación (8) como parte de un circuito de ensayo (11) .

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque con el circuito de potencia (7) cerrado, se puede conectar adicionalmente el generador (6) y se puede regular al número de revoluciones requerido como equivalente a la frecuencia de ensayo.

6. Procedimiento para la compensación de la potencia reactiva de un transformador de ensayo (1) con un inductor (2a, 2b, 2c) y con un generador (6) , en el que el generador (6) sirve para la generación de una corriente de generador y de una tensión de generador con frecuencia de ensayo predeterminable, con las siguientes etapas:

a) determinación del número de revoluciones necesario de un motor (5) como equivalente de la frecuencia de ensayo;

b) conexión adicional de un generador (6) en el motor (16) ;

c) determinación del ángulo de fases cos (<) entre la tensión de ensayo que se aplica en el transformador de ensayo

(1) y la corriente de ensayo;

d) ajuste de la inductividad del inductor (2a, 3b, 2c) ajustable y de la capacidad de una batería de condensadores escalonados (3a, 3b, 3c) en función de las magnitudes de medición eléctricas determinadas del circuito de ensayo

(11) con el transformador de ensayo (1) , de manera que el generador (6) es accionado, cuando el circuito de ensayo

(11) está cerrado, casi exclusivamente a potencia efectiva.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque una compensación capacitiva del transformador de ensayo (1) en el circuito de ensayo (11) se realiza de tal manera que hasta un valor límite del ángulo de fases cos (<) entre la tensión del generador / corriente del generador y/o entre una tensión de ensayo / corriente de ensayo calculada directamente delante del transformador de ensayo (1) no se conecta adicionalmente ninguna capacidad y solamente con la consecución del valor límite predeterminable se pueden conectar adicionalmente fases del condensador escalonados (3a, 3b, 3c) y se pueden conectar adicionalmente paso a paso en el caso de elevación de la tensión del generador hasta una tensión de ensayo.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque se realiza una compensación inductiva a través del ajuste de los inductores (2a, 2b, 2c) ajustables bajo la desconexión de la batería de condensadores escalonados (3a, 3b, 3c) .

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el control programable con memoria calcula las magnitudes de ajuste de los inductores (2a, 2b, 2c) y/o de la batería de condensadores escalonados (3a, 3b, 3c) a partir del ángulo de las fases cos (<) de la tensión del generador y de la corriente del generador o bien a partir del ángulo de fases cos (<) calculado de la tensión de ensayo y de la corriente de ensayo.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque por medio de transductores de medición (14a a 14m) dispuestos en el circuito de ensayo (11) se calcula el ángulo de las fases cos (<) de la tensión del generador y de la corriente del generador o bien el ángulo de las fases cos (<) de la tensión de ensayo y de la corriente de ensayo.