Dispositivo de protección contra los efectos de defectos de aislamiento en un aparato eléctrico polifásico alimentado por una red eléctrica.

Procedimiento de protección de un aparato eléctrico (10, 110),

en particular un transformador eléctrico polifásico (10, 110), conectado en serie a una red de alimentación (14,114) por medio, para cada fase del aparato eléctrico (10, 110), de dos pasatapas (20a, 20b) conectados por una conexión eléctrica (22, 122), estando dicho aparato eléctrico (10, 110) diseñado para sumergirse en un líquido dieléctrico contenido en un depósito (12,112) conectado a tierra, consistiendo el procedimiento en poner en contacto la conexión eléctrica (22, 122) y la toma de tierra del aparato eléctrico (17) cuando aparece un arco eléctrico en depósito (12, 112), caracterizado por que la detección del arco eléctrico se produce cuando la presión relativa en el interior del (12, 112) excede un primer valor umbral y la velocidad de variación de la presión es superior a un segundo valor umbral.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08290798.

Solicitante: TRANSFIX.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: Zone Industrielle Toulon Est, 636 avenue de Draguignan 83130 La Garde FRANCIA.

Inventor/es: FALTERMEIER, JEAN-FRANCIS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02H5/08 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02H CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación o señalización de condiciones de trabajo indeseables G01R, p. ej. G01R 31/00, G08B; localización de defectos a lo largo de las líneas G01R 31/08; dispositivos de protección H01H). › H02H 5/00 Circuitos de protección de seguridad para desconexión automática debida directamente a un cambio indeseable de las condiciones no eléctricas normales de trabajo con o sin reconexión (que utilizan dispositivos simuladores del aparato a proteger H02H 6/00; especialmente adaptados a máquinas o aparatos eléctricos de tipos específicos o a la protección seccional de sistemas de cables o de líneas H02H 7/00). › sensibles a una presión de fluido, a un nivel de líquido o a un desplazamiento de líquido anormal, p. ej. relés Buchholz.
  • H02H7/04 H02H […] › H02H 7/00 Circuitos de protección de seguridad especialmente adaptados para máquinas o aparatos eléctricos de tipos especiales o para la protección seccional de sistemas de cables o líneas, y efectuando una conmutación automática en el caso de un cambio indeseable de las condiciones normales de trabajo (asociación estructural de órganos de protección con máquinas o aparatos específicos y su protección sin desconexión automática, ver la subclase correspondiente a tales máquinas o aparatos). › para transformadores.

PDF original: ES-2543013_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo de protección contra los efectos de defectos de aislamiento en un aparato eléctrico polifásico alimentado por una red eléctrica.

La invención se refiere a un dispositivo de protección contra los efectos de defectos de aislamiento en un aparato eléctrico, destinado a sumergirse en un líquido dieléctrico contenido en un depósito puesto a tierra y conectado en serie a una red eléctrica de alimentación.

La invención se aplica más particularmente a transformadores eléctricos de distribución diseñados para redes trifásicas de media tensión.

Se conoce a partir de los documentos Nº EP1122848 y EP0817346, un dispositivo de protección contra los efectos debidos a los defectos de aislamiento en un transformador, incluyendo al menos dos fusibles con percutor montados 15 cada uno en una fase, un sistema de desconexión trifásico, así como un medio para detectar posibles corrientes que fluyen entre la fase en defecto y tierra.

De acuerdo con la representación esquemática de la figura 1, los aparatos eléctricos, y más particularmente los transformadores 1, equipados con dichos dispositivos protectores generalmente se montan en derivación en la red eléctrica de alimentación 4. Sin embargo, la realización de esta conexión por derivación 3 es compleja ya que requiere una conexión al cable de la red 4. Esta conexión, realizada generalmente con una caja de derivación, se monta inevitablemente in situ y no puede desmontarse a posteriori.

Por lo tanto, puede resultar ventajoso insertar el aparato eléctrico directamente en el bucle formado por la red 25 eléctrica por medio de una conexión en serie. Por lo tanto, esta conexión puede realizarse de forma más sencilla, por medio, para cada fase del aparato, de dos pasatapas eléctricos cuyo extremo está dotado de clavijas.

Existe una doble ventaja. En primer lugar, esto permite obtener una solución de conexión más sencilla a implementar. Por otro lado, permite extraer fácilmente el aparato eléctrico de la red. Esta solución es especialmente 30 interesante ya que este tipo de conexión en serie es típico de redes de distribución públicas.

Sin embargo, la implementación de tal conexión en serie puede causar nuevos defectos de aislamiento, en particular a través de una conexión eléctrica que conecta los dos pasatapas de conexión del aparato. Por ejemplo, puede aparecer un arco eléctrico, debido a un aislamiento deficiente, o bien debido a una sobretensión transitoria propagada en la red.

Sin embargo, los dispositivos protectores que se han mencionado anteriormente únicamente actúan para los defectos de aislamiento localizados en la parte activa del aparato. En condiciones normales, los circuitos eléctricos a proteger únicamente ven la corriente operativa del transformador en concreto, como mucho unas decenas de amperios. Por lo tanto, es suficiente el uso de fusibles, cuya sensibilidad permite intervenir en cuanto se producen corrientes en defecto de un valor que varía de cinco a diez veces la corriente operativa.

No obstante, el aparato eléctrico conectado de este modo a la red de distribución ya no se encuentra únicamente sometido a la corriente operativa del aparato eléctrico, sino también a la corriente que fluye por la red, que es de 45 varios cientos de amperios. Por lo tanto, ya no se considerará una protección de tipo fusible.

Se desvela otro dispositivo protector para transformadores eléctricos sumergidos por el documento EP 1 806 817.

La realización de un dispositivo protector para un aparato conectado en serie a la red eléctrica de alimentación 50 puede incluir ventajosamente, por lo tanto, además de las soluciones ya mencionadas, una solución que permite proteger el aparato de los efectos resultantes de un defecto de aislamiento. En particular, el dispositivo protector puede proteger el aparato eléctrico frente a la aparición de un arco eléctrico entre dos o varias fases, es decir, localizado entre las diferentes conexiones eléctricas que contactan los dos pasatapas de conexión para cada fase, o incluso la aparición de un arco eléctrico entre una de las conexiones eléctricas y la toma de tierra del aparato.

Para ello, la presente invención propone establecer para cada fase del aparato un contacto galvánico entre la conexión eléctrica que conecta los dos pasatapas de conexión y la conexión a tierra del aparato eléctrico durante la aparición del arco eléctrico. Una vez en contacto, la conexión eléctrica y la conexión a tierra del aparato llevan el mismo potencial.

Para este fin, el objeto de la invención es un procedimiento del protección de un aparato eléctrico, en particular un transformador eléctrico polifásico, conectado en serie a una red de alimentación por medio, para cada fase del aparato eléctrico, de dos pasatapas conectados por una conexión eléctrica, estando dicho aparato eléctrico diseñado para sumergirse en un líquido dieléctrico contenido en un depósito conectado a tierra, consistiendo el procedimiento en poner en contacto cada conexión eléctrica con la toma de tierra del aparato eléctrico en cuanto aparezca un arco eléctrico en el depósito.

De acuerdo con la invención, la detección del arco eléctrico se produce cuando la presión en el interior del depósito 10 excede un primer valor umbral y cuando la velocidad del cambio de presión es superior a un segundo valor umbral.

Preferiblemente, el procedimiento incluye adicionalmente una función de protección y desconexión de las fases del aparato, localizadas corriente abajo de las conexiones eléctricas.

La invención también se refiere a un dispositivo para proteger contra los efectos de defectos de aislamiento en un aparato eléctrico, en particular un transformador eléctrico polifásico, conectado en serie a una red de alimentación por medio, para cada fase del aparato eléctrico, de dos pasatapas conectados mediante una conexión eléctrica, estando dicho aparato eléctrico diseñado para sumergirse en un líquido dieléctrico contenido en un depósito conectado a tierra, comprendiendo el dispositivo protector un medio para detectar un arco eléctrico, estando el medio de detección acoplado a medios para controlar un sistema de conexión de la conexión eléctrica con la toma a tierra del aparato eléctrico.

La introducción de dos pasatapas permite pasar de una conexión por derivación a una conexión en serie. Esta conexión en serie facilita la conexión del aparato eléctrico con la red de alimentación y hace posible la extracción del aparato si fuera necesario.

Además, el uso de tal sistema de protección permite proteger el aparato eléctrico frente a defectos de aislamiento cuando se somete a corrientes de alta intensidad.

Preferiblemente, el sistema de conexión es un interruptor seccionador trifásico.

Los aparatos eléctricos, y más particularmente los transformadores, generalmente tienen tres fases. Por lo tanto, el uso de un interruptor seccionador trifásico permite conectar cada fase del aparato directamente a tierra.

De acuerdo con una realización preferida:

el medio de detección activa el sistema de conexión cuando la presión relativa en el interior del depósito excede un primer valor umbral, preferiblemente sustancialmente igual a 0, 4 bar. el medio de detección comprende una célula estanca cuya compresión causa la activación del sistema de conexión, y el sistema de conexión comprende un miembro para bloquear en posición un equipo móvil sometido a un resorte de retorno.

Se apreciará que la aparición de un arco eléctrico se traduce en un aumento den la presión en el interior del depósito 45 debido a la descomposición por el arco del líquido dieléctrico y una importante formación de gas.

Además, el uso de una célula estanca cuya compresión, más allá del valor umbral, activa el sistema de conexión, permite librar al dispositivo de protección de una solución que realice un intercambio con el exterior. De hecho, la célula estanca se comprime por sí misma como resultado de la sobrepresión, esta célula no requiere energía 50 procedente del exterior.

Esta realización también permite obtener una buena rapidez de reacción del dispositivo, debido a la simplicidad de la cadena cinemática y el corto periodo de cierre del interruptor seccionador.

Finalmente, la simplicidad del dispositivo en su totalidad limita el impacto económico sobre el precio del aparato.

De acuerdo con otra realización:

el medio de detección activa el sistema de conexión cuando la presión en el interior del depósito excede un

primer valor umbral y la velocidad del cambio de presión es superior a un segundo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de protección de un aparato eléctrico (10, 110) , en particular un transformador eléctrico polifásico (10, 110) , conectado en serie a una red de alimentación (14, 114) por medio, para cada fase del aparato eléctrico (10, 110) , de dos pasatapas (20a, 20b) conectados por una conexión eléctrica (22, 122) , estando dicho aparato eléctrico (10, 110) diseñado para sumergirse en un líquido dieléctrico contenido en un depósito (12, 112) conectado a tierra, consistiendo el procedimiento en poner en contacto la conexión eléctrica (22, 122) y la toma de tierra del aparato eléctrico (17) cuando aparece un arco eléctrico en depósito (12, 112) , caracterizado por que la detección del arco eléctrico se produce cuando la presión relativa en el interior del (12, 112) excede un primer valor umbral y la velocidad de variación de la presión es superior a un segundo valor umbral.

2. Procedimiento de protección de un aparato eléctrico (10, 110) de acuerdo con una de las realizaciones anteriores, caracterizado por que incluye adicionalmente una función de protección y desconexión (15) de las fases de la parte activa del aparato eléctrico (10, 110) localizadas corriente abajo de la conexión eléctrica (22, 122) .

3. Dispositivo de protección contra los efectos de fallos eléctricos en un aparato eléctrico (10, 110) , en particular un transformador eléctrico polifásico (10, 110) , conectado en serie a una red de alimentación (14, 114) por medio, para cada fase del aparato eléctrico (10, 110) , de dos pasatapas (20a, 20b) conectados mediante una conexión eléctrica (22, 122) , estando dicho aparato eléctrico (10, 110) diseñado para sumergirse en un líquido dieléctrico contenido en un depósito (12, 112) conectado a tierra, comprendiendo dicho dispositivo de protección al menos un medio de detección (24) de un arco eléctrico, estando el medio de detección (24) acoplado a medios para controlar un sistema de conexión (26) de la conexión eléctrica (22, 122) con la toma de tierra del aparato eléctrico (17) , caracterizado por que el medio de detección (24) activa el sistema de conexión (26) cuando la presión en el interior del depósito (12, 112) excede un primer valor umbral et que la velocidad de variación de la presión es superior a un segundo valor umbral.

4. Dispositivo de protección de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el sistema de conexión (26) es un seccionador polifásico.

5. Dispositivo de protección de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, caracterizado por que el primer valor umbral es sustancialmente igual a 0, 4 bar.

6. Dispositivo de protección de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que el medio de detección (24) comprende un miembro de bloqueo (40) conectado a una cabeza de pistón (54) insertada en una cámara cilíndrica (50) en la que se aloja una célula estanca (44) , teniendo la cabeza de pistón (54) un orificio calibrado (56) que asegura una combinación entre el baño de líquido dieléctrico y el interior de la cámara cilíndrica (50) .

7. Dispositivo de protección de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que el diámetro del orificio calibrado (56) está comprendido entre 0, 5 y 1 mm para una cámara cilíndrica (50) de 100 cm3.

8. Dispositivo de protección de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado por que incluye adicionalmente un medio de protección y desconexión (15) de las fases de la parte activa del aparato eléctrico (10, 110) corriente abajo de la conexión eléctrica (22, 122) .

9. Dispositivo de protección de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado por que integra al menos un aparato de maniobra (170) situado en la conexión eléctrica (122) para cortar la alimentación

(114) del aparato eléctrico (110) y/o crear un corte de la red de alimentación (114) , así como un segundo sistema de conexión (126) que puede activarse por un segundo medio de detección (124) , estando los dos sistemas de conexión (26, 126) situados en cualquier lado del aparato de maniobra (170) .

10. Dispositivo de protección de acuerdo con la reivindicación 9 caracterizado por que los dos sistemas de conexión también pueden activarse manualmente.

11. Transformador de distribución (10, 110) de la energía eléctrica diseñado para sumergirse en un líquido dieléctrico contenido en un depósito (12, 112) , incluyendo el transformador (10, 110) un dispositivo de protección contra los efectos de fallos eléctricos de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 10.

 

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