MÉTODO DE LOCALIZACIÓN DE FALTAS A TIERRA EN DEVANADOS DE INDUCIDO DE MÁQUINAS SÍNCRONAS MEDIANTE UN ENSAYO EN VACIO POSTFALTA.

Método de localización de faltas a tierra en devanados de inducido de máquinas síncronas,

que comprende:

- alimentación con tensión continua (3) del devanado inductor (1) con la máquina girando;

- medida de la tensión inducida en la fase o rama con defecto (8) con respecto a tierra, estando desconectada de la puesta a tierra de la máquina síncrona (4);

- medida de una tensión inducida en las fases sin defecto (6, 7);

- cálculo del porcentaje de la amplitud de la tensión inducida en la fase o rama con defecto a tierra (8) con respecto a la tensión inducida en cualquiera de las fases o ramas sanas (6, 7);

- cálculo del porcentaje del devanado donde está el defecto a tierra basado en el porcentaje de la amplitud de la tensión inducida en la fase con defecto a tierra (8) con respecto a la tensión inducida en cualquiera de las fases o ramas sanas (6, 7).

Método de localización de faltas a tierra en devanados de inducido de máquinas síncronas mediante un ensayo en vacio postfalta

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención permite localizar la posición de un defecto a tierra en el devanado estatórico de una máquina síncrona.

Una clara aplicación son los sistemas de generación de energía eléctrica, en los que se utilizan generadores síncronos. Con el método objeto de la presente invención se puede localizar el punto del devanado donde se ha producido el cortocircuito a tierra sin necesidad de extraer el rotor de la máquina.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Toda instalación eléctrica debe estar dotada de sistemas de protección que la hagan segura ante posibles cortocircuitos y otros defectos que puedan causar daños tanto a las propias instalaciones como a las personas.

En el caso de grupos de generación, dichas protecciones deben, además, garantizar el suministro de energía a la red del modo más fiable posible, tratando de discriminar los niveles de gravedad de las faltas que se produzcan.

Existen varios métodos de uso común para localizar defectos a tierra en los estatores de las máquinas síncronas. Es práctica habitual que el valor del defecto a tierra sea reducido para no dañar el paquete magnético de la máquina, lo que dificulta la localización, ya que no se aprecia ningún daño a simple vista. Para reparar la avería es necesario en primer lugar localizar el punto exacto del devanado que ha sufrido el defecto.

Para ello, algunos de los métodos más comúnmente utilizados son:

• Inyectar una tensión creciente entre la fase con defecto y el paquete magnético, hasta que por efecto de la energía disipada en el cortocircuito se produzca alguna señal, como humo o chispeo, que permita localizar el lugar en el que el devanado está en contacto con paquete magnético.

• Medir el aislamiento de los devanados del estator de la máquina síncrona hasta localizar en cuál de ellos está el cortocircuito. Una vez detectado, se divide el devanado en dos trozos y se vuelve a medir el aislamiento de cada uno de los mismos. Cuando se sabe en cuál de ellos está el defecto, se vuelve a repetir la operación, dividiendo el tramo de nuevo en dos trozos, y midiendo el aislamiento en cada uno. Este proceso se repite tantas veces como sea necesario hasta localizar el punto en el que está el cortocircuito.

• Inyectar una tensión alterna en el devanado de excitación del generador con la máquina parada y verificar las tensiones inducidas en los devanados del inducido repitiendo este proceso para diferentes posiciones del rotor.

Además conviene tener en cuenta una serie de patentes relacionadas con la invención:

-La patente de invención SU1347113-A, titulada: “Protecting three-phase electric motor from faulty operation modes - by using trips reacting to zero phase-sequence with triple frequency”, describe un sistema de detección de faltas a tierra en estatores mediante la medida de una corriente de secuencia cero.

- La patente de invención EP344558-A; CN1038169-A; CH676526-A; US4996486-A; EP344558-A3; EP344558-B1; DE58907060-G; JP3119854-B2, titulada: “Checking of laminated stator assembly for insulation defects - detecting induced voltage amplitude and phase shifts due to current through interlamination short circuit”, describe un sistema de detección de faltas a tierra en estatores mediante la comparación de las señales de dos devanados acoplados mecánicamente, el cual permite detectar defectos debidos a puntos calientes, pero no determina su posición.

- La patente de invención ES2340906-B2 divulga un método que permite localizar las faltas a tierra en estatores de máquinas síncronas sin realizar la extracción del rotor de la máquina y sin dañar el paquete magnético de la misma. Para localizar defectos se necesita una fuente de tensión alterna para alimentar el devanado de inducido y varios equipos de medida para las fases del estator.

El método que aquí se presenta tiene las ventajas de realizar el proceso de localización del punto de defecto sin ES 2 395 960 Al

necesidad de dañar el hierro de la máquina ya que no circula corriente por el defecto, sin necesidad de dividir el devanado de la máquina síncrona; no siendo necesaria ni siquiera la extracción del rotor y no precisa de ninguna fuente de alimentación adicional.

Este método aporta varias ventajas importantes con respecto al divulgado en la patenteES2340906-B2, que son:

• En caso de tener una máquina con excitación indirecta, con una máquina excitatriz, en el presente método no se debe realizar la desconexión de la excitatriz, lo que supone un ahorro considerable de tiempo.

• Se puede alcanzar el nivel de inducción magnética con el que trabaja la máquina en condiciones asignadas.

• No se necesita ninguna fuente de alimentación adicional, ya que al tratarse de una fuente de corriente continua se puede utilizar la propia fuente que tiene la máquina para su operación normal.

La localización del defecto es prácticamente exacta, determinando el punto en la que se ha producido el cortocircuito con un error de posición bajo inferior al 1%.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un método de localización de faltas a tierra en estatores de máquinas síncronas y a un proceso para localizarlas.

La presente invención permite localizar el punto del devanado estatórico donde se ha producido un defecto a tierra en una máquina síncrona. Este método está basado en la comparación de los ensayos de vacío en las tres fases de la máquina tras haberse producido el disparo de la misma. Determinar la fase que tiene el defecto es sencillo y conocido. Se puede realizar fácilmente, por ejemplo mediante la utilización de un equipo de comprobación de aislamiento. Para ello se deben aislar eléctricamente cada una de las fases y comprobar su aislamiento contra la carcasa de la máquina, la fase que tenga un nivel de aislamiento anormalmente bajo es la que tiene el defecto.

Una vez determinada la fase con defecto, esta se debe desconectar del punto neutro del generador. Con la fase desconectada se hará girar el generador y mediante el sistema de excitación se hará circular una corriente por el devanado inductor. Esta corriente induce unas tensiones en los devanados del estator (inducidos)

La tensión inducida en cada uno de los devanados contra tierra es proporcional a la intensidad del campo magnético y del número de espiras del devanado. Por tanto en las fases sanas se inducirá una tensión proporcional al número total de espiras, sin embargo en la fase con defecto la tensión inducida será menor también proporcional al número de espiras entre el terminal donde se realiza la medida y el punto donde está el defecto a tierra.

Por comparación de las tensiones en los devanados sanos y en el devanado con defecto se puede fácilmente calcular el número de espiras entre el defecto y el final del devanado.

El método de localización de faltas a tierra en devanados de inducido de máquinas síncronas objeto de la presente invención comprende las siguientes etapas:

- la alimentación con tensión continua del devanado inductor de la máquina, o de la excitatriz en caso de disponer de excitación indirecta, con la máquina girando;

- la medida de la tensión inducida en la fase o rama con defecto con respecto a tierra, estando dicha fase o rama con defecto desconectada de la puesta a tierra de la máquina síncrona;

- la medida de al menos una tensión inducida en las fases sin defecto, o medida de la tensión inducida entre los extremos de la fase con defecto estando dicha fase con defecto desconectada de la puesta a tierra de la máquina síncrona o medida de la tensión inducida en una rama sana de la fase con defecto;

- el cálculo del porcentaje de la amplitud de la tensión inducida en la fase o rama con defecto a tierra con respecto a la tensión inducida en cualquiera de las fases o ramas sanas o con respecto a la medida de la tensión inducida entre los extremos de la fase con defecto;

- el cálculo del porcentaje del devanado donde está el defecto a tierra basado en el porcentaje de la amplitud de la tensión inducida en la fase con defecto a tierra con respecto a la tensión inducida en cualquiera de las fases o ramas sanas o con respecto a la medida de la tensión inducida entre los extremos de la fase con defecto.

El porcentaje de la tensión inducida que se mide en la fase con defecto a tierra con respecto a la tensión inducida en cualquiera de las fases o ramas sanas o...

1. Método de localización de faltas a tierra en devanados de inducido de máquinas síncronas, caracterizado por que comprende las siguientes etapas:

- la alimentación con tensión continua (3) del devanado inductor de la máquina (1) , o de la excitatriz (14) en caso de disponer de excitación indirecta, con la máquina girando;

- la medida de la tensión inducida en la fase o rama con defecto (8) con respecto a tierra, estando dicha fase o rama con defecto desconectada de la puesta a tierra de la máquina síncrona (4) ;

-la medida de al menos una tensión inducida en las fases sin defecto (6, 7) , o medida de la tensión inducida entre los extremos de la fase con defecto (11) estando dicha fase con defecto desconectada de la puesta a tierra de la máquina síncrona (4) o medida de la tensión inducida en una rama sana de la fase con defecto (10) ;

- el cálculo del porcentaje de la amplitud de la tensión inducida en la fase o rama con defecto a tierra (8) con respecto a la tensión inducida en cualquiera de las fases o ramas sanas (6, 7, 10) o con respecto a la medida de la tensión inducida entre los extremos de la fase con defecto (11) ;

- el cálculo del porcentaje del devanado donde está el defecto a tierra basado en el porcentaje de la amplitud de la tensión inducida en la fase con defecto a tierra (8) con respecto a la tensión inducida en cualquiera de las fases o ramas sanas (6, 7, 10) o con respecto a la medida de la tensión inducida entre los extremos de la fase con defecto (11) .

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que el porcentaje de la tensión inducida que se mide en la fase con defecto a tierra (8) con respecto a la tensión inducida en cualquiera de las fases o ramas sanas (6, 7, 10) o con respecto a la medida de la tensión inducida entre los extremos de la fase con defecto (11) coincide con el porcentaje de devanado cortocircuitado a tierra.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la alimentación con tensión continua

(3) se realiza con el sistema de excitación propio de la máquina.

4. Método según la reivindicación anterior, caracterizado por que la alimentación con tensión continua (3) se realiza hasta obtener la circulación de la corriente de excitación de vacío