MÉTODO Y SISTEMA PARA LIMITAR LOS DISPAROS DE UN DIFERENCIAL.

Método y sistema para limitar los disparos de un diferencial.

La invención se refiere a un método para limitar los disparos intempestivos de un diferencial conectado a un centro de transformación de media tensión a baja tensión. El método se caracteriza porque comprende los pasos de:

medir una diferencia de potencial entre las tierras de neutro y herrajes; en el caso de que la diferencia de potencial supere un umbral máximo preestablecido activar un módulo de disparo que puentea las tierras de neutro y herrajes mientras que la diferencia de potencial entre tierras se mantenga por encima del umbral; iniciar un contador de tiempo en un microprocesador al puentearse las tierras; y en el caso de que el contador de tiempo supere un umbral de tiempo máximo y las tierras permanezcan puenteadas, abrir el puente entre las tierras. La invención también se refiere al sistema que limita los disparos intempestivos utilizando dos tiristores de potencia, módulos de disparos para activarlos y un microcontrolador que gobierna los procesos.

Método y sistema para limitar los disparos de un diferencial.

Objeto de la invención La presente invención tiene aplicación en el sector eléctrico, concretamente en las faltas producidas en redes de baja tensión que conllevan disparos intempestivos de diferenciales.

Antecedentes de la invención Los centros de transformación (CT) , son instalaciones eléctricas que reciben energía en media tensión (15KV) y la transforman en baja tensión (400V) para la utilización final de los clientes.

La distribución en media tensión se realiza con sistemas de neutro aislados que son aquellos que están operados sin una conexión intencional del neutro a tierra, su principal ventaja es la pequeña circulación de corriente de defecto ante una falta a tierra o cortocircuito.

Para la distribución de la energía en baja tensión se utiliza un esquema tipo TT, el cual tiene el neutro de la alimentación conectado directamente a tierra, esta conexión estabiliza las tensiones de las fases en caso de falta a tierra pero se generan intensidades de defecto altas y exigen un buen estado de las tomas de tierra de la instalación para garantizar su retorno al punto neutro del sistema, estas corrientes causan disparos intempestivos de diferenciales.

Las masas de las tomas receptoras están conectadas a una toma de tierra separada de la toma de tierra del Neutro de Baja Tensión. El punto frontera con el cliente se realiza a través de una caja general de protección (CGP) , estando a continuación la centralización de contadores y finalmente las protecciones de cada cliente, en estas últimas se ubica el interruptor diferencial.

Dentro del centro de transformación se localizan dos tipos de puesta a tierra, la tierra de protección, en la que se conectan todos los elementos metálicos del centro de transformación sin tensión (armarios, celdas, malla de tierra de cables, etc) , y la tierra de servicio en la cual está conectado únicamente el punto neutro del secundario del transformador.

Las pantallas metálicas de los cables de media tensión subterráneos se conectan al sistema de tierras de protección y a través de estas se interconexionan todas las puestas a tierra de protección de los centros de transformación que estén conectados a esa misma línea. La resistencia total en Ohmios del sistema es muy baja al existir una gran cantidad de electrodos repartidos por todos los centros de transformación correspondientes a esa línea.

Un interruptor diferencial es un dispositivo electromecánico que se coloca en instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores y la tierra de los aparatos.

En esencia, el interruptor diferencial consta de dos bobinas, colocadas en serie con los conductores de alimentación de corriente y que mediante un dispositivo mecánico adecuado puede accionar unos contactos para, cuando la carga a la que está conectado el diferencial presenta una derivación a tierra por la que circula una corriente de fuga, desconectar el circuito y prevenir electrocuciones, actuando bajo la presunción de que la corriente de fuga puede circular a través de una persona que esté conectada a tierra y que haya entrado en contacto con el circuito.

Una vez abierto el circuito para interrumpir el paso de corriente hacia la carga, se hace necesario un rearme generalmente manual del dispositivo, una vez se haya corregido la avería.

Los disparos del diferencial se producen cuando la suma vectorial de las intensidades que entran en él difieren, según la ley vigente, al menos en 30mA de las que salen. Esto permite garantizar unas condiciones de seguridad para las personas que interactúan con los aparatos eléctricos.

El problema del uso de diferenciales viene cuando en la red de baja tensión se producen transitorios de tensión provocados por cargas capacitivas de alta frecuencia, maniobras de conexión / desconexión en media tensión y faltas a tierra en la distribución de baja tensión.

Estos disparos intempestivos provocan que el diferencial abra el circuito, para proteger bien los equipos conectados a la red o bien las personas que eventualmente podrían entrar en contacto con ella, pero lo hacen de forma errónea, ya que el circuito queda interrumpido cuando no existe ningún peligro real. Los motivos se deben principalmente a sobretensiones transitorias que a menudo provocan que de forma repentina e injustificada se corte la alimentación. El resultado de cualquier disparo intempestivo en instalaciones en la que sea esencial la continuidad del suministro puede provocar serios problemas.

En condiciones normales el potencial entre electrodos de herrajes y neutro se acerca a 0 V. En el momento de la existencia de alguna de estas perturbaciones se genera una corriente de defecto en el conductor neutro y aparece una diferencia de potencial entre las tierras de herrajes y de neutro.

Por todo lo expuesto anteriormente se necesita una solución que pueda prevenir estos disparos intempestivos de los diferenciales.

Descripción de la invención La presente invención viene a cubrir un vacío en el estado del arte y a resolver el problema expuesto anteriormente de los disparos intempestivos de diferencial mediante un método y un sistema para limitar dichos 10 disparos de diferencial. El método se caracteriza por comprender los siguientes pasos:

- medir una diferencia de potencial entre las tierras de neutro y herrajes del centro de transformación; -establecer un umbral máximo para la diferencia de potencial;

-en el caso de que la diferencia de potencial supere el umbral máximo activar un módulo de disparo que puentea las tierras de neutro y herrajes mientras que la diferencia de potencial entre tierras se mantenga por encima del umbral máximo; -iniciar un contador de tiempo en un microprocesador al puentearse las tierras; -en el caso de que el contador de tiempo supere un umbral de tiempo máximo y las tierras permanezcan puenteadas, abrir el puente entre las tierras;

Adicionalmente, la invención puede comprender descargar las tensiones que superen un umbral de corriente mediante un descargador o un fusible. Por ejemplo el umbral puede establecerse en torno a los 20A, que es una cifra razonable para filtrar perturbaciones transitorias frente a otras consideras peligrosas.

De forma opcional, la invención puede incluir el paso de emitir una señal de alarma cuando el contador de tiempo supere el umbral de tiempo máximo definido por el microprocesador. De esta forma podría avisarse a un operario de que se está produciendo una falta de cierta gravedad y la instalación necesita supervisión.

El tiempo de actuación de la invención puede situarse en torno a los 500 microsegundos, pero principalmente el módulo de disparo tiene un tiempo de actuación inferior a 10 milisegundos, que es un tiempo típico en el que un diferencial responde.

La invención puede contemplar que, al puentear las tierras de herrajes y neutro, se descarguen las corrientes 35 provocadas por un disparo intempestivo a través de un anillo de tierras de protección de herrajes del centro de transformación.

Otro aspecto de la invención se refiera a un sistema que limita los disparos intempestivos de un diferencial conectado a un centro de transformación de media tensión a baja tensión. Dicho sistema se caracteriza por que 40 comprende:

-dos tiristores de potencia conectados a las tierras de neutro y herrajes mediante un circuito gobernado por un módulo de disparo; -un módulo de disparo que gobierna los dos tiristores abriendo o cerrando el circuito que los

conecta a las tierras de neutro y herrajes;

- un microprocesador que manda las órdenes al módulo de disparo y establece una tensión umbral para activar el módulo de disparo y un tiempo máximo para mantener puenteadas las tierras de neutro y herrajes;

El sistema de la invención puede comprender, en una de sus realizaciones, un fusible que descarga las tensiones producidas sobre las tierras de neutro y herrajes cuando la diferencia de potencial entre dichas tierras supera un umbral de corriente;

Se contempla la posibilidad de añadir al sistema de la invención un concentrador ubicado dentro del centro de 55 transformación que telemanda cualquier incidencia del sistema a un centro de control a través de un módem de fibra óptica.

Descripción de los dibujos Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las 60 características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego...

1. Método para limitar los disparos intempestivos de un diferencial conectado a un centro de transformación de media tensión a baja tensión, el método está caracterizado por que comprende los siguientes pasos:

- medir una diferencia de potencial entre las tierras de neutro y herrajes del centro de transformación;

- establecer un umbral máximo para la diferencia de potencial;

- en el caso de que la diferencia de potencial supere el umbral máximo activar un módulo de disparo que puentea las tierras de neutro y herrajes mientras que la diferencia de potencial entre tierras se mantenga por encima del umbral máximo;

- iniciar un contador de tiempo en un microprocesador al puentearse las tierras;

- en el caso de que el contador de tiempo supere un umbral de tiempo máximo y las tierras permanezcan puenteadas, abrir el puente entre las tierras;

2. Método según la reivindicación 1 que además comprende descargar las tensiones que superen un umbral de corriente mediante un descargador o fusible.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que además comprende el paso de emitir una señal de alarma cuando el contador de tiempo supera el umbral de tiempo máximo definido por el microprocesador.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el tiempo de actuación del módulo de disparo para puentear las tierras de neutro y herrajes al detectar una diferencia de potencial entre ellas mayor que el umbral máximo, es menor de 10 milisegundos.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde al puentear las tierras de herrajes y neutro, se descargan las corrientes provocadas por un disparo intempestivo a través de un anillo de tierras de protección de herrajes del centro de transformación.

6. Sistema que limita los disparos intempestivos de un diferencial conectado a un centro de transformación de media tensión a baja tensión, el sistema está caracterizado por que comprende:

- dos tiristores de potencia conectados a las tierras de neutro y herrajes mediante un circuito gobernado por un módulo de disparo;

-un módulo de disparo que gobierna los dos tiristores abriendo o cerrando el circuito que los conecta a las tierras de neutro y herrajes;

-un microprocesador que manda las órdenes al módulo de disparo y establece una tensión umbral para activar el módulo de disparo y un tiempo máximo para mantener puenteadas las tierras de neutro y herrajes;

7. Sistema según la reivindicación 6 que además comprende un fusible que descarga las tensiones producidas sobre las tierras de neutro y herrajes cuando la diferencia de potencial entre dichas tierras supera un umbral de corriente;

8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 6, 7 que además comprende un concentrador ubicado dentro del centro de transformación que telemanda cualquier incidencia del sistema a un centro de control a través de un módem de fibra óptica.

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FIG. 1

FIG. 2