Dispositivo portátil de detección de descargas parciales.

Dispositivo portátil de detección de descargas parciales en un objeto de origen de descargas que comprende unaantena de banda ancha (1) adecuada para actuar como un sensor de campo eléctrico y que comprende un primerconductor plano (22) que coopera con un segundo conductor (21) cuyo perfil converge hacia el primer conductorplano (22) en un punto o a lo largo de una línea,

en el que dicho primer conductor plano (22) es un plano deconexión a tierra (22), en el que dicho segundo conductor (21) es menor en aproximadamente dos órdenes demagnitud que la longitud de onda de campo a detectar, de modo que la antena de banda ancha (1) es no resonanteen una banda desde aproximadamente 0,1 MHz a aproximadamente 100 MHz, estando dicho segundo conductor(21) soportado mecánicamente en una posición relativa al plano de conexión a tierra (22) mediante un soporteaislante (23) de sección adecuada, que permite que la señal del segundo conductor (21) se recoja desde unasuperficie (24) del plano de conexión a tierra (22) opuesto a dicho segundo conductor (21).

Dispositivo portátil de detección de descargas parciales Campo de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo de detección portátil de descargas parciales, que se utiliza en particular para la detección y la medición de descargas parciales en los componentes y aparatos eléctricos, tales como: cables de media o alta tensión, juntas de cables, aisladores de líneas aéreas, cajas de centralitas de media y alta tensión, cables de alta y extra-alta tensión que usan GIS (Engranaje de conmutación aislado de gas) .

Técnica anterior

El término descargas parciales está concebido para indicar una recombinación no deseada de cargas eléctricas que se producen en el material dieléctrico (aislante) de componentes eléctricos, cuando estos últimos tienen defectos de varios tipos. Aquí, se genera una corriente de pulsos en porciones de material dieléctrico, y provoca una onda electromagnética que se propaga a través de los cables de alimentación o de conexión a tierra del sistema eléctrico relevante, e irradian a través de los diversos medios a través de los cuales pasa esta onda (material dieléctrico, metales, aire, etc.) .

Las descargas parciales se miden usualmente mediante la detección de las señales generadas por dichas descargas utilizando sensores especiales y analizando dichas señales mediante software adecuado. Estos sensores usualmente detectan las descargas debido a su propagación por conducción, por lo que se instalarán en los cables o se colocarán en la proximidad de los componentes que se han de medir, y a menudo requieren la desconexión temporal del sistema. Estos sensores incluyen: antenas dipolo o antenas de matriz dipolo, sensores magnéticos de tipo "Rogowsky" o "transformador acoplador", sensores de proximidad de campos eléctricos o magnéticos, que operan a unos pocos centímetros de la fuente; sensores acústicos o piezoeléctricos. Todos estos sensores se caracterizan por un alto rendimiento en situaciones particulares, pero no son lo suficientemente flexibles para utilizarse en cualquier condición. Un inconveniente adicional es que el uso de tales sensores requiere una conexión directa o mediada a la red eléctrica para la evaluación de la fase de tensión operativa en la descarga.

La tecnología de la técnica anterior para la detección de ruido radiada, que no requiere una conexión directa con el sistema, incluye sensores de campo eléctrico o magnético que utilizan el principio de resonancia para la captación de señales de la amplitud más alta, incluso sin necesidad de ningún amplificador. El inconveniente de este tipo de sensores consiste en sus dificultades de procesamiento de las señales, causadas por la resonancia, relativas a la forma de los impulsos adquiridos.

El documento FR 2851852 divulga una antena para la detección de descargas parciales en una cámara de un instrumento eléctrico.

Por lo tanto, se detecta la necesidad de un dispositivo de detección de descargas parciales que pueda superar los inconvenientes anteriores.

Sumario de la invención Un objeto primario de la presente invención es proporcionar un dispositivo de detección de descargas parciales para la detección y medición de descargas parciales en objetos de origen que generan tales descargas, tales como sistemas o componentes eléctricos, que suministran señales que tienen una forma mucho más parecida a la del pulso radiado, para mejorar la identificación y el análisis.

Un objeto adicional es proporcionar un dispositivo de pequeño tamaño, totalmente aislado y autoalimentado, que permita realizar mediciones con la más alta seguridad sin necesidad de conexión directa con el sistema bajo examen, permitiendo de ese modo a los operadores estar a una distancia y que no requiera que el sistema se desactive para la detección.

Por lo tanto, la invención está dirigida a cumplir los objetivos anteriores proporcionando un dispositivo portátil para la detección de descargas parciales en un objeto de origen de descarga, tal como se define en la reivindicación 1. Una antena de banda ancha adaptada para actuar como un sensor de campo eléctrico y que incluye un primer conductor plano coopera con un segundo conductor cuyo perfil converge hacia el primer conductor plano en un punto o en una línea, siendo dicho segundo conductor más pequeño en aproximadamente dos órdenes de magnitud de la longitud de onda de campo a detectar, de modo que la antena de banda ancha es no resonante en una banda de aproximadamente 0, 1 MHz a aproximadamente 100 MHz.

Ventajosamente, el dispositivo de la invención es eléctricamente independiente y portátil, y permite la medición remota de los componentes a ensayar, sin conexión galvánica y de una manera totalmente segura.

Esto evita cualquier conexión directa de los sensores, lo que requeriría que el sistema fuera desactivado y posteriormente reactivado para la detección, desactivado para retirar los sensores y desactivado de nuevo.

Las señales que pueden ser adquiridas por dicho dispositivo tienen una amplitud aumentada debido a la utilización de una serie de etapas de amplificación.

Se ha encontrado que las realizaciones particulares de la antena del dispositivo de la invención son altamente ventajosas en la obtención de resultados satisfactorios.

Una ventaja adicional del dispositivo de la presente invención consiste en la posibilidad de recoger capacitivamente la tensión operativa, proporcionando de este modo una referencia de fase remota, sin necesidad de ninguna conexión directa a la tensión. Por lo tanto, también puede detectar y entregar la señal de sincronización, que se obtiene al recoger la tensión de alimentación del objeto de origen que genera la descarga. Esto hace el dispositivo eléctricamente independiente y portátil, y permite realizar mediciones sin conexión galvánica, mediante la sincronización de los pulsos adquiridos con la tensión que las generó.

El dispositivo puede estar conectado a instrumentos de análisis y de adquisición existentes, como sensores convencionales.

El dispositivo puede incluir opcionalmente una pieza electrónica para la adquisición digital, análisis, visualización y almacenamiento y/o la transmisión de los pulsos detectados. En este caso, el dispositivo puede ser utilizado como un instrumento portátil completo. Por lo tanto, si el dispositivo está equipado con un sistema de adquisición y almacenamiento, puede manejar toda la información para la medición de las descargas parciales tradicionales.

La forma y el tamaño de los componentes han sido diseñados para la recogida remota y para reproducir fielmente los pulsos generados por las descargas parciales.

El dispositivo de la invención también puede emplearse con sistemas de media tensión, en campos tales como la generación de energía eólica, tracción ferroviaria, etc.

A pesar de los costes de fabricación ventajosamente bajos, los rendimientos son superiores que con los dispositivos de la técnica anterior, y los tiempos de detección de descargas parciales son más cortos.

Las reivindicaciones dependientes describen realizaciones preferidas de la invención.

Breve descripción de las figuras

Otras características y ventajas de la invención serán más evidentes a partir de la descripción detallada de una realización preferida pero no exclusiva de un dispositivo de detección de descargas parciales que se describe como un ejemplo no limitativo con la ayuda de los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista en sección de un dispositivo de detección de descargas parciales de la invención;

Las figuras 2a, 2b, 2c y 2d muestran dos vistas en sección y en planta, respectivamente, de realizaciones del componente sensor de campo eléctrico del dispositivo de la invención;

Las figuras 3a y 3b muestran partes de los circuitos electrónicos del dispositivo de la invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención Haciendo referencia a la figura. 1, se muestra un dispositivo de detección de descargas parciales, designado en

general mediante el número 10, que comprende: -una antena 1 de banda ancha no resonante, optimizada para la recepción de las señales de pulsos generados por las descargas parciales,

- un sensor 2 de campo magnético auxiliar, -un amplificador 3 de banda ancha electrónico, -un circuito de sincronización 4 para la detección de la tensión de alimentación del sistema o componente que está

siendo examinado mediante acoplamiento capacitivo, -unas baterías 8 para suministrar energía a los circuitos del dispositivo, -unos medios de control 5 para controlar su funcionamiento. Todos... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo portátil de detección de descargas parciales en un objeto de origen de descargas que comprende una antena de banda ancha (1) adecuada para actuar como un sensor de campo eléctrico y que comprende un primer conductor plano (22) que coopera con un segundo conductor (21) cuyo perfil converge hacia el primer conductor plano (22) en un punto o a lo largo de una línea, en el que dicho primer conductor plano (22) es un plano de conexión a tierra (22) , en el que dicho segundo conductor (21) es menor en aproximadamente dos órdenes de magnitud que la longitud de onda de campo a detectar, de modo que la antena de banda ancha (1) es no resonante en una banda desde aproximadamente 0, 1 MHz a aproximadamente 100 MHz, estando dicho segundo conductor

(21) soportado mecánicamente en una posición relativa al plano de conexión a tierra (22) mediante un soporte aislante (23) de sección adecuada, que permite que la señal del segundo conductor (21) se recoja desde una superficie (24) del plano de conexión a tierra (22) opuesto a dicho segundo conductor (21) .

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer conductor plano (22) tiene un tamaño tal como para contener al menos la proyección del segundo conductor (21) sobre el mismo.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el segundo conductor (21) tiene una forma tridimensional.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el segundo conductor (21) tiene la forma de una esfera hueca o un medio cilindro hueco o un cilindro hueco o una cúspide giratoria.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el segundo conductor (21) tiene una forma bidimenslonal.

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el segundo conductor (21) tiene la forma de un disco o una cúspide plana.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4 ó 6, en el que el segundo conductor (21) tiene un diámetro o una altura que varía de 3 a 30 cm.

8. Dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que un sensor de campo magnético auxiliar (2) está conectado en serie con dicha antena de banda ancha (1) .

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, en el que un amplificador de banda ancha (3) se proporciona para ajustar la impedancia de la antena de banda ancha (1) y/o el sensor de campo magnético auxiliar (2) y para amplificar la señal recibida de esta manera.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho amplificador de banda ancha (3) está equipado con transistores y/o amplificadores operacionales de alta frecuencia.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, en el que se proporcionan medios de control (5) , que comprenden un potenciómetro para el control de la amplificación de dicho amplificador de banda ancha electrónico (3) .

12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dichos medios de control (5) también son adecuados para un cortocircuito en los terminales de la antena de banda ancha (1) o el sensor de campo magnético auxiliar (2) .

13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, en el que se proporciona un circuito de sincronización (4) para la detección de la tensión de alimentación del objeto de origen mediante acoplamiento capacitivo, para sincronizar las señales detectadas con la tensión que las genera.

14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dos conectores BNC (6) se proporcionan para suministrar en el exterior la señal de salida del amplificador de banda ancha (3) y la señal de salida del circuito de sincronización (4) , respectivamente.

15. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que un circuito electrónico se proporciona para la adquisición, el procesamiento y el almacenamiento y/o la transmisión de la/s señal/es adquirida/s.

16. Dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que todos los componentes están alojados en un contenedor portátil (7) , que comprende además un compartimento para las baterías (8) que suministran energía a los circuitos.