SISTEMA DE MEDIDA DE DESCARGAS PARCIALES EN LÍNEAS ELÉCTRICAS.

Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas.



Presenta la novedad de utilizar, un sensor inductivo (4), acoplado al cable (2) a medir mediante campo magnético y un sensor capacitivo (5), acoplado al cable (2) mediante campo eléctrico; ambos conectados a un equipo de medida (18) que comprende medios de detección de la polaridad del pulso captado por el sensor inductivo (4) y por el sensor capacitivo (5), así como con medios de determinación de la dirección de desplazamiento de los pulsos de descarga a partir de la polaridad detectada de los pulsos captados por ambos sensores.

Se aplica en celdas (1) de registro de la línea eléctrica y en dispositivos pasatapa (22) de los empleados para conectar máquinas eléctricas (21) a la línea eléctrica.

Mediante el empleo de dos equipos de medida (18) se permite detectar el punto de origen (19) de la descarga.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200930734.

Solicitante: INSTITUTO DE TECNOLOGIA ELECTRICA, ITE.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: QUIJANO LOPEZ,ALFREDO, GARCIA PELLICER,MARTA, LLOVERA SEGOVIA,PEDRO, RODRIGO MOR,ARMANDO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01R31/02 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01R MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES MAGNETICAS (indicación de la sintonización de circuitos resonantes H03J 3/12). › G01R 31/00 Dispositivos para verificar propiedades eléctricas; Dispositivos para la localización de fallos eléctricos; Disposiciones para el ensayo eléctrico caracterizados por lo que es probado, no previstos en otro lugar (ensayo o medida de dispositivos semiconductores o de estado sólido, durante la fabricación H01L 21/66; Ensayo de los sistemas de transmisión por líneas H04B 3/46). › Ensayo de aparatos, de líneas, o de componentes eléctricos para detectar la presencia de cortocircuitos, discontinuidades, fugas o conexiones incorrectas de líneas.
  • G01R31/12 G01R 31/00 […] › Ensayo de la rigidez dieléctrica o de la tensión de ruptura.
SISTEMA DE MEDIDA DE DESCARGAS PARCIALES EN LÍNEAS ELÉCTRICAS.

Fragmento de la descripción:

Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas. Objeto de la invención

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas que combina el uso de dos sensores diferentes para determinar la dirección de desplazamiento de los pulsos de descarga que se producen en una línea eléctrica, de forma que pueda determinar la zona de la que proviene la descarga eléctrica para facilitar el mantenimiento y reparación de la misma.

La invención es de aplicación en las redes de distribución de energía eléctrica de alta y media tensión y más particularmente en líneas conectadas a máquinas eléctricas como motores generadores o transformadores, para determinar si los pulsos de descarga provienen de la línea o de la máquina eléctrica. Antecedentes de la invención

En los últimos años, las redes de distribución de energía eléctrica de media tensión han conocido una gran expansión con el crecimiento sostenido de la economía y por la expansión de las zonas urbanas, residenciales e industriales.

La mayoría de las redes eléctricas de distribución construidas en los últimos años se han realizado con cable subterráneo, ya que este tipo de instalación aporta numerosos beneficios en cuanto a descargas atmosféricas y en cuanto a integración en el entorno. No obstante, el soterramiento de dichas líneas aporta inconvenientes en cuanto a mantenimiento se refiere, ya que en los cables soterrados se producen descargas parciales, por ejemplo por microrroturas que generan descargas eléctricas internas que deterioran el cable.

En la actualidad existen sistemas que permiten detectar descargas parciales en la línea eléctrica, mediante el empleo de un sensor acoplado por campo magnético al cable o bien mediante un sensor acoplado por campo eléctrico al cable, de manera que en ambos casos los sensores tienen un gran ancho de banda y propiedades que permiten detectar pulsos con tiempos de subida del orden de nanosegundos y gran contenido frecuencial.

En cualquiera de los dos casos comentados se detecta la producción de las descargas parciales pero no permiten determinar la dirección de propagación de los pulsos, y en consecuencia no se puede establecer la zona en la que se produce la descarga. Además en estos casos es necesario realizar la desenergización del cable a analizar para efectuar las medidas comentadas. En ambos casos el sensor se encuentra dispuesto en el interior de una celda de registro de la línea eléctrica, de manera que para efectuar la medida es necesario acceder al interior de la celda y desenergizar la línea.

En este sentido también es conocido el empleo de procedimientos para localizar las descargas parciales según la atenuación que presenta el pulso de corriente al desplazarse y reflejarse por la línea, lo que se conoce como método de reflectrometría TDR. Este procedimiento es complicado y costoso. No es conocido ningún método que permita localizar de manera sencilla y económica el punto en el que se producen las descargas eléctricas a partir de la dirección de propagación de los pulsos producidos por la descarga.

Por tanto en la actualidad no existe ningún sistema de medición “in situ”, de bajo coste y fácil montaje, que permita monitorizar la actividad de descargas parciales en la línea sin necesidad de desenergizar el cable a analizar. Descripción de la invención

Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriormente indicados, la invención ha desarrollado un nuevo sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas que presenta la novedad de que se basa en el empleo de un sensor inductivo, que está acoplado al cable a medir mediante campo magnético y un sensor capacitivo, que está acoplado al cable a medir mediante campo eléctrico, de modo que ambos se conectan a un equipo de medida que comprende medios de detección de la polaridad del pulso captado por el sensor inductivo, medios de detección de la polaridad pulso captado por el sensor capacitivo y medios de determinación de la dirección de desplazamiento de los pulsos de descarga a partir de las polaridades detectables.

Para ello el equipo de medida comprende medios de almacenamiento de una tabla obtenida experimentalmente, que indica la dirección de la que proviene la descarga parcial en función de las polaridades detectadas a partir del sensor inductivo y capacitivo, de manera que tras la detección de la polaridad de la descarga parcial en el sensor inductivo y en el sensor capacitivo, los medios de determinación de la polaridad acceden a la tabla y determinan la dirección en la que se ha producido la descarga parcial (a la derecha o izquierda del punto de medida) .

En una realización de la invención los sensores inductivo y capacitivo se encuentran instalados en el interior de la celda de registro de la línea eléctrica, de manera que el sensor inductivo está instalado en el cable de tierra de la terminación acodada que convencionalmente se utiliza para efectuar la conexión del cable al seccionador de celda, y el sensor capacitivo se encuentra instalado en un tapón trasero previsto en dicha terminación acodada.

Para el caso en que la línea eléctrica sea apantallada, como el caso de los cables coaxiales, el sensor inductivo se instala abrazando la pantalla del cable.

La invención permite realizar las medidas comentadas desde el exterior de la celda, para lo que tanto el sensor inductivo como el capacitivo están conectados a sendos cables que finalizan en el exterior de la celda mediante pasamuros, a los que se conecta el equipo de medida desde el exterior de la celda. Esta característica permite además realizar la medida sin efectuar la desenergización de la línea.

El sensor capacitivo comprende una pantalla metálica, que como fue anteriormente comentado, está instalada en el tapón trasero de la terminación acodada, y que además está conectada a tierra. En la pantalla metálica se incluye un conector no aislado de la misma, mediante el cual se efectúa la conexión al cable que va hasta el pasamuros. En este cable se intercala un explosor protector de sobretensiones.

Además el conector no aislado, se encuentra acoplado a una tuerca que convencionalmente se utiliza como punto de medida mediante una rosca de acoplamiento. Además el conector no aislado se conecta a la rosca a través de una resistencia dispuesta en paralelo con el acoplamiento directo anterior. Esta configuración permite efectuar el acoplamiento mediante campo eléctrico del sensor capacitivo para obtener el pulso generado por una descarga eléctrica producida en el cable.

Dado que las líneas eléctricas están constituidas por tres cables, cada uno para la conducción de las diferente fases que la constituyen, se prevé que el sensor inductivo y capacitivo se dispongan acoplados en los cables de las tres fases que constituyen la línea eléctrica, de forma que se pueda realizar la medida en los tres cables que constituyen la línea eléctrica, pero obviamente se puede realizar la medida en un único cable si así se requiriera.

Dado que la invención permite efectuar la medida de la dirección de desplazamiento de los pulsos producidos por descargas eléctricas, si se efectúa la conexión de dos equipos de medida a celdas contiguas, que capturan con precisión de nanosegundos la hora en que se ha captado cada pulso en cada celda, se permite detectar el punto en el que se ha producido la descarga, para lo que el equipo de medida se conecta a medios de comparación de los datos registrados en cada equipo de medida en los que a partir de la velocidad de propagación de los pulsos, velocidad que es conocida convencionalmente, y de la dirección de propagación determinada por cada uno de los equipos en cada celda, detectan el punto de origen de la descarga.

Los medios de determinación de la dirección de desplazamiento de los pulsos de descarga, comprenden un módulo que al recibir una señal de uno solo de los sensores, lo interpreta como pulsos producidos por ruido, de manera que se realiza el filtrado de los mismos, discriminando el ruido respecto de las descargas parciales.

En otra realización de la invención el sensor inductivo y el sensor capacitivo están previstos en el interior de un dispositivo pasatapa (bushing) de los previstos para conectar una máquina eléctrica a la línea eléctrica. En este caso ambos sensores...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, que comprende medios de sensado de los pulsos que se generan en el cable (2) de la línea eléctrica cuando se produce una descarga parcial, para mediante un equipo de medida determinar la carga

o corriente de la descarga eléctrica producida en dicha línea eléctrica; se caracteriza porque los medios de sensado comprenden un sensor inductivo (4) que está acoplado al cable (2) a medir mediante un campo magnético y un sensor capacitivo (5) , que está acoplado al cable a medir mediante campo eléctrico; estando ambos sensores (4 y 5) conectados al equipo de medida (18) , el cual comprende medios de detección de la polaridad del pulso captado por el sensor inductivo (4) , medios de detección de la polaridad del pulso captado por el sensor capacitivo (5) y medios de determinación de la dirección de desplazamiento de los pulsos de descarga a partir de la polaridad detectada del pulso captado por el sensor inductivo (4) y por el sensor capacitivo (5) .

2. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, según reivindicación 1, que se aplica en una celda (1) de registro de la línea eléctrica en la que se incluye una terminación acodada (3) mediante la que se conecta el cable (2) a un seccionador de la celda (1) , incluyendo dicha terminación acodada (3) un tapón trasero (7) ; se caracteriza porque el sensor inductivo (4) está instalado en el cable de tierra (6) de la terminación acodada (3) , en tanto que el sensor capacitivo (5) está instalado en el tapón trasero (7) previsto en dicha terminación acodada (3) .

3. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, según reivindicación 2, caracterizado porque los sensores inductivo (4) y capacitivo (5) están conectados a sendos cables (15, 16) que finalizan en el exterior de la celda mediante un pasamuros

(13) al que se conecta el equipo de medida (18) desde el exterior de la celda.

4. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, según reivindicación 2, caracterizado porque el sensor capacitivo consta de una pantalla metálica (8) instalada en el tapón trasero (7) de la terminación acodada (3) , y que está conectada a tierra, en la que además se incluye un conector (9) no aislado, que está conectado a una rosca (11) , de forma directa y a través de una resistencia en paralelo (12) , estando la rosca acoplada a una tuerca (10) prevista en el tapón trasero (7) .

5. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, según reivindicación 3, caracterizado porque en el cable (15) del sensor capacitivo (5) que finaliza en el exterior de la celda (1) , se intercala un explosor (17) de protección de sobretensiones.

6. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, según reivindicación 1, caracterizado porque el sensor inductivo (4) y capacitivo (5) se disponen acoplados en los cables (2) de las tres fases que constituyen la línea eléctrica.

7. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, según reivindicación 1 ó 6, caracterizado porque comprende dos equipos de medida (18) conectados a celdas (1) contiguas para capturar con precisión de nanosegundos la hora en la que se ha captado cada pulso en cada celda (1) , conectándose ambos equipos de medida (18) a medios de comparación de los datos registrados en cada uno de dichos equipos de medida (18) , estando los medios de comparación configurados para determinar el punto de origen (19) de la descarga, a partir de la velocidad de propagación de los pulsos conocida convencionalmente y de la dirección de propagación de los pulsos detectada en cada celda (1) .

8. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, según reivindicación 1, caracterizado porque los medios de determinación de la dirección de desplazamiento de los pulsos de descarga, comprenden un módulo que al recibir una señal de uno solo de los sensores, interpretan que el pulso producido ha sido generado por ruido y no por descargas parciales.

9. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, según reivindicación 1, caracterizado porque el equipo de medida comprende medios de detección de la polaridad de la descarga parcial en el sensor inductivo (4) y en el sensor capacitivo (5) , y medios de almacenamiento de una tabla obtenida experimentalmente, que indica la dirección de la que proviene la descarga parcial en función de las polaridades detectadas en el sensor inductivo (4) y capacitivo (5) .

10. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, según reivindicaciones 1, 6 ó 9, caracterizado porque los medios de sensado (4, 5) están pevistos en el interior de un dispositivo pasatapa (22) de los previstos para conectar una máquina eléctrica

(21) a la línea eléctrica.

11. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, según reivindicación 10, caracterizado porque el sensor inductivo (4) y el sensor capacitivo (5) están instalados en el cable conductor (2) , y cada uno de ellos conectado a un conector coaxial (24) , que se fija en las paredes laterales del dispositivo pasatapa (24) , de conexión al equipo de medida (18) .

12. Sistema de medida de descargas parciales en líneas eléctricas, según reivindicación 10, caracterizado porque la máquina eléctrica (21) está seleccionada entre un transformador, un motor y un generador.


 

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