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Title:
PHASE AND ZERO-SEQUENCE CURRENT SENSING MODULES MOUNTED TOGETHER ON A CABLE BUSHING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/078207
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a current sensing modular system, which allows sensing the phase current and/or the ground-fault or zero-sequence current, having to that end at least a first module (7) comprising at least one phase current sensor (5) embedded therein and a second module (8) comprising a zero-sequence current sensor (6) embedded therein. According to the invention the first module (7) is independent of the second module (8), both modules (7, 8) being installed directly in the connection elements, i.e., in the connection point between at least one bushing (2) and at least one connector (4) of at least one grid cable (3).

Inventors:
RANEDO TORRES, Luis (ORMAZABAL Y CIA, S.L.U.Bº Basaunt, 2 IGORRE, 48140, ES)
ÁLVAREZ ESCALONA, Miguel (ORMAZABAL PROTECTION & AUTOMATION, S.L.U.Bº Basaunt, 2 IGORRE, 48140, ES)
SABAS FERNANDEZ, José Luis (ORMAZABAL Y CIA, S.L.U.Bº Basaunt, 2 IGORRE, 48140, ES)
SANCHEZ RUIZ, Juan Antonio (ORMAZABAL PROTECTION & AUTOMATION, S.L.U.Bº Basaunt, 2 IGORRE, 48140, ES)
Application Number:
ES2017/070717
Publication Date:
May 03, 2018
Filing Date:
October 26, 2017
Export Citation:
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Assignee:
ORMAZABAL PROTECTION & AUTOMATION, S.L.U. (Bº Basauntz 2, IGORRE, 48140, ES)
ORMAZABAL Y CIA., S.L.U. (Bº Basauntz 2, IGORRE, 48140, ES)
International Classes:
H01F27/40; H01R13/53; H01F27/04; H01F38/30; H02B13/00; H02B13/035
Domestic Patent References:
WO2015064118A12015-05-07
WO2004040728A12004-05-13
WO2015064118A12015-05-07
Foreign References:
EP2402769A12012-01-04
CN103578724A2014-02-12
CN203895829U2014-10-22
CN203895829U2014-10-22
ES436863A11977-01-01
DE102015104204A12015-09-24
KR101269617B12013-06-05
Attorney, Agent or Firm:
CARPINTERO LOPEZ, Mario (Herrero & Asociados, S.L.Cedacero, 1 2814 MADRID, 2814, ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. - Sistema modular de captación de intensidad de fase y/u homopolar, de aplicación en aparamenta eléctrica de alta tensión que comprende al menos un compartimento de cables (1) dotado de al menos un pasatapas (2) en donde se puede conectar al menos un cable (3) mediante al menos un conector (4), caracterizado por que el sistema modular comprende al menos un captador de intensidad de fase (5) para la captación de la intensidad de fase, estando dicho captador de intensidad de fase (5) encapsulado en al menos un primer módulo (7); y/o al menos un captador de intensidad homopolar (6) para la captación de la intensidad homopolar, estando dicho captador de intensidad homopolar (6) encapsulado en al menos un segundo módulo (8); donde en caso de incluir ambos módulos primero y segundo (7, 8), el primer módulo (7) es independiente del segundo módulo (8); y donde el primer módulo (7) y el segundo módulo (8) están montados directamente en un punto de conexión entre el pasatapas (2) y el conector (4).

2. - Sistema modular según reivindicación 1 , caracterizado por que el primer módulo (7) y/o el segundo módulo (8) están montados sobre un soporte (1 1) dispuesto en el punto de conexión entre el pasatapas (2) y el conector (4).

3. - Sistema modular según reivindicación 2, caracterizado por que el primer módulo (7) es monofásico, estando instalado al menos un primer módulo (7) por cada fase (10).

4. - Sistema modular según reivindicación 2, caracterizado por que el primer módulo (7) es trifásico.

5. - Sistema modular según reivindicación 3, caracterizado por que el primer módulo (7) tiene una salida lateral (9) de la señal de intensidad de fase captada.

6. - Sistema modular según cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado por que el captador de intensidad homopolar (6) del segundo módulo (8) abarca todas las fases (10).

7. - Sistema modular según reivindicación 5, caracterizado por que el segundo módulo (8) tiene una forma anular e inclinada y está dispuesto alrededor del al menos un conector (4).

8. - Sistema modular según reivindicación 4, caracterizado por que el primer módulo (7) tiene una forma de paralelogramo.

9. - Sistema modular según reivindicación 8, caracterizado por que los captadores de intensidad de fase (5) comprenden al menos un núcleo (12) laminado de chapas dispuestas en forma de "C"; estando los núcleos (12) ensamblados entre ellos.

10. - Sistema modular según reivindicación 8, caracterizado por que los captadores de intensidad de fase (5) tienen núcleos (12) independientes.

1 1. - Sistema modular según una cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado por que el conector (4) que está acoplado en el pasatapas (2) es del tipo atornillable.

12. - Sistema modular según una cualquiera de las reivindicaciones 8-10, caracterizado por que el conector (4) que está acoplado en el pasatapas (2) es del tipo enchufable.

13. - Sistema modular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 2-12, caracterizado por que el soporte (11) se encuentra conectado al potencial de tierra de los pasatapas (2).

14. - Sistema modular según cualquiera de las reivindicaciones 2-12, caracterizado por que el soporte (11) se encuentra aislado del potencial de tierra de los pasatapas (2).

15. - Sistema modular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer módulo (7) y el segundo módulo (8) son carcasas que tienen al menos un captador de intensidad (5, 6) encapsulado en su interior en material aislante.

Description:
MÓDULOS DE CAPTACIÓN DE INTENSIDAD DE FASE Y/U

HOMOPOLAR MONTADOS CONJUNTAMENTE EN UN PASATAPAS DE CABLES

DESCRIPCIÓN

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención trata sobre un sistema de captación de intensidad de fase y/u homopolar, de aplicación en aparamenta eléctrica de alta tensión, con la característica de que el sistema de captación comprende módulos independientes entre sí, que se instalan en el punto de conexión entre al menos un pasatapas y un conector.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la aparamenta eléctrica de alta tensión se pueden encontrar equipos eléctricos, denominados también como celdas, que están dotados de diferentes compartimentos, como por ejemplo el compartimento de barras, del interruptor, de cables, etc. Al compartimento de cables llegan los cables de red y en el mismo compartimento se conectan al equipo eléctrico o celda, estableciendo una conexión aislada y apantallada, en concreto se realiza una conexión entre al menos un pasatapas de la celda y al menos un conector del cable de red. Asimismo, en el compartimento de cables habitualmente se instalan captadores de intensidad y/o tensión, que proporcionan valores de intensidad y tensión de baja señal proporcionales a la amplitud de los valores de intensidad y tensión de la parte de alta tensión. Estos valores de intensidad y tensión son acondicionados y procesados en un sistema de adquisición de datos electrónico para protección, medida y/o control.

Generalmente, la captación de intensidad en el compartimento de cables se lleva a cabo mediante captadores toroidales inductivos. De este modo, se pueden captar la intensidad de fase y la intensidad de falta a tierra u homopolar. Los captadores de intensidad de fase se encuentran integrados directamente en los elementos de conexión, es decir, los captadores se instalan abarcando cada una de las fases en el punto de conexión entre los pasatapas de la celda y los conectores de los cables de red.

En este sentido, se pueden citar algunos documentos como por ejemplo CN203895829U, WO2004040728A1 y ES436863A1 , en donde se definen soluciones con captadores de intensidad de fase instalados sobre los elementos de conexión.

La intensidad de falta a tierra u homopolar se obtiene a partir de un captador instalado también en el compartimento de cables, exactamente se instala sobre los cables de red, abarcando mediante un captador todas las fases (tal y como se muestra en el ejemplo de la figura 1 correspondiente al estado de la técnica). Esto supone el inconveniente de que los captadores de intensidad homopolar tienen que ser instalados y probados en campo para evitar cualquier error de instalación.

Además, en caso de tener que sustituir el captador de intensidad homopolar, es necesaria primeramente la desinstalación del conector del cable, y posteriormente volver a instalarlo después una vez haya sido sustituido dicho captador de intensidad. Esto supone un consumo de tiempo elevado hasta el restablecimiento del suministro eléctrico a los consumidores, empeoramiento en la calidad de suministro, costes para la compañía suministradora, molestias a los clientes, etc.

En ocasiones, no es posible instalar el captador de intensidad homopolar en el mismo punto que los captadores de intensidad de fase, ya que estos últimos requieren un espacio determinado, no dejando espacio libre para la instalación del captador de intensidad homopolar. En este sentido se puede citar el documento DE102015104204A1 , en donde se puede observar que los tres captadores de intensidad de fase no quedan montados en el mismo plano, quedando al menos un captador adelantado respecto al plano de montaje de los otros dos captadores, por lo que el espacio que ocupa el conjunto de los tres captadores de intensidad de fase es suficientemente grande como para no dejar hueco alguno para el montaje del captador de intensidad homopolar, teniendo que ser instalado éste último sobre los mismos cables de red tal y como se muestra en la figura 1 del estado de la técnica. Existen soluciones en los que el captador de intensidad homopolar puede ser instalado junto con los captadores de intensidad de fase. De esta forma se puede citar la solución definida en el documento KR101269617B1 en donde los pasatapas se disponen a tresbolillo, pudiendo montar así los tres captadores de intensidad de fase en el mismo plano de montaje y por tanto quedando suficiente espacio como para poder instalar en el mismo punto un captador de intensidad homopolar.

Otro ejemplo del estado de la técnica se define en el documento WO2015064118A1 , el cual describe un soporte o módulo en donde se pueden incorporar los captadores de intensidad de fase y el captador de intensidad homopolar, quedando tanto los captadores como el mismo módulo integrados en un material aislante como una única pieza, y por tanto pudiendo instalar el módulo en el punto de conexión entre los pasatapas de la celda y los conectores de los cables de red. Este último ejemplo tiene el inconveniente de que tanto los captadores de intensidad de fase como el captador de intensidad homopolar se encuentran integrados en un mismo módulo, lo que supone tener que sustituir el módulo completo debido al mal estado de uno de los dos captadores, así como la imposibilidad de instalar los diferentes captadores en diferentes momentos.

Los conectores de los cables de red pueden ser del tipo atornillable o enchufable. En el caso de los conectores enchufables, estos necesitan un elemento de fijación que comprende al menos una horquilla que se acopla en un soporte que al mismo tiempo va unido a la pared de la celda. Dicha horquilla debe pasar por el interior del captador de intensidad de fase, lo cual obliga a que el captador de intensidad de fase toroidal tenga mayor diámetro interior, y por tanto sea necesario un espacio mayor para la instalación de los captadores de intensidad de fase, lo cual complica aún más la instalación del captador de intensidad homopolar en ese mismo punto.

Asimismo, la escasez de espacio conlleva el inconveniente de que los captadores de intensidad sean menos precisos, es decir, la relación de transformación, el rango de medida, la potencia de precisión y la intensidad de saturación están supeditados al espacio disponible para el montaje de los captadores de intensidad y, por lo tanto, en los diseños actuales las prestaciones de los captadores de intensidad están limitadas.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El sistema modular de captación de intensidad está previsto para ser instalado en la conexión de los cables de red con la celda, de forma aislada y apantallada, en concreto en el punto de conexión entre al menos un pasatapas y al menos un conector de al menos un cable de red, resolviendo los inconvenientes anteriormente citados.

El sistema modular de la presente invención suministra valores de intensidad de fase y/o de falta a tierra u homopolar. Para ello, el sistema comprende al menos un primer módulo que incorpora encapsulado en un material aislante al menos un captador de intensidad para la captación de la intensidad de fase, que puede comprender al menos una salida lateral de la señal de intensidad de fase captada, pudiendo ser dicho primer módulo monofásico o trifásico, es decir, se puede disponer de un módulo por cada fase o un solo módulo para las tres fases, disponiendo el módulo en este último caso, tres captadores de intensidad y segregadas las fases unas de otras.

Este sistema modular también puede suministrar valores de intensidad de falta a tierra u homopolar, comprendiendo para ello al menos un segundo módulo, independiente del primer módulo, que incorpora encapsulado en un material aislante al menos un captador de intensidad homopolar, y que abarca todas las fases para la captación de la intensidad homopolar. Dado que, en caso de incluir ambos módulos, el primer y segundo módulos son independientes uno del otro, esta independencia entre módulos permite que no sea necesario reemplazar el sistema modular por completo, si las circunstancias exigieran tener que sustituir, añadir o quitar alguno de ellos.

El primer módulo y/o el segundo módulo se instalan directamente en los elementos de conexión, es decir, en el punto de conexión entre al menos un pasatapas y al menos un conector de al menos un cable de red. Para la instalación de los módulos el sistema de la presente invención comprende un soporte en dicho punto de conexión, que puede estar conectado al potencial de tierra de los pasatapas o aislado de dicho potencial de tierra. El sistema modular de la presente invención se instala, ajusta y comprueba en fábrica, de manera que se eliminan las labores de montaje y conexionado en campo, eliminando los errores de instalación y reduciendo el tiempo y el coste de la mano de obra de la instalación. El primer módulo puede ser monofásico, de forma que se dispone de un módulo por cada fase para la captación de la intensidad de fase. El sistema también puede comprender un segundo módulo para la captación de la intensidad homopolar, abarcando mediante este segundo módulo todas las fases. En este caso, el segundo módulo comprende una forma anular e inclinada y está dispuesto alrededor del al menos un conector, permitiendo así su instalación junto al primer módulo. Los conectores de cable de red que se pueden utilizar en este caso son atornillables. El primer módulo puede ser trifásico, de forma que se puede disponer de un único módulo que comprende una forma de paralelogramo, como por ejemplo rectangular, donde cada una de las fases se encuentra segregada una de la otra. Este primer módulo trifásico puede comprender encapsulados tres captadores de intensidad de fase, los cuales pueden comprender núcleos independientes o núcleos laminados de chapas dispuestas en forma de C, quedando los tres núcleos ensamblados uno al otro en este último caso. Todos los captadores de intensidad de fase quedan integrados en el interior del primer módulo por lo que todos ellos quedan montados en el mismo plano, no quedando ningún captador adelantado o retrasado respecto del resto, minimizando así el espacio necesario para su instalación y, por tanto, pudiendo instalar junto al primer módulo un segundo módulo que comprende encapsulado un captador de intensidad homopolar que abarca todas las fases.

En el caso particular de los captadores de intensidad de fase que comprenden un núcleo laminado de chapas, la relación de transformación y la clase de precisión se pueden ajusfar en base al número de chapas y la altura del captador (longitud de las chapas), con lo que el bobinado del núcleo puede ser mayor o menor. Asimismo, mediante la disposición de las chapas en C también se facilitan las labores de bobinado del núcleo, de forma que cada uno de los captadores se puede bobinar por separado primero y después llevar a cabo el ensamblado entre captadores.

En definitiva, el sistema modular de la presente invención permite mejorar considerablemente la relación de transformación, el rango de medida, la potencia de precisión y la intensidad de saturación con respecto a los diseños convencionales ocupando el mismo espacio útil en la celda o equipo eléctrico. En la realización en el que el primer módulo es trifásico, el sistema modular se puede utilizar tanto con conectores de cable atornillables como con enchufables, ya que la forma de paralelogramo del primer módulo permite el paso del elemento de fijación en el caso de conectores enchufables.

Finalmente, se ha previsto que el primer y segundo módulo que comprenden integrados los captadores de intensidad, puedan consistir en carcasas que comprenden encapsulados en su interior los captadores de intensidad en un material aislante, como por ejemplo resina epoxi.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de la instalación de un captador de intensidad homopolar según el actual estado de la técnica.

Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva del sistema modular objeto de la presente invención según una primera realización, donde los conectores de cable de red son atornillables.

Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva del sistema modular objeto de la presente invención según una segunda realización, donde los conectores de cable de red son atornillables.

Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva del sistema modular de la figura 3, sin incluir el segundo módulo, donde los conectores de cable de red son enchufables.

Figura 5.- Muestra una vista en perspectiva del primer módulo y sus respectivos captadores de intensidad de fase según la segunda realización de las figuras 3 y 4.

Figura 6.- Muestra una vista en perspectiva del segundo módulo, donde se aprecia el captador de intensidad homopolar según la segunda realización de las figuras 3 y 4. Figura 7.- Muestra una vista en perspectiva del sistema modular objeto de la presente invención según una tercera realización, donde los conectores de cable de red son atornillables.

Figura 8.- Muestra una vista en perspectiva del sistema modular de la figura 7, sin incluir el segundo módulo, donde los conectores de cable de red son enchufables.

Figura 9.- Muestra una vista en perspectiva de los captadores de intensidad de fase según la tercera realización de las figuras 7 y 8. Figura 10.- Muestra una vista lateral esquemática del sistema modular según la primera realización de la figura 2, donde se aprecia una particular inclinación del segundo módulo. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Se describen a continuación varios ejemplos de realización preferente haciendo mención a las figuras arriba citadas, sin que ello limite o reduzca el ámbito de protección de la presente invención.

En las figuras 2-4 y 7-8 se muestran diferentes ejemplos de realización del sistema modular de captación de intensidad objeto de la presente invención.

En la figura 2 se muestra una primera realización en donde el sistema modular comprende al menos un captador de intensidad de fase (5) para la captación de la intensidad de fase encapsulado en al menos un primer módulo (7) y un captador de intensidad homopolar (6) para la captación de la intensidad homopolar encapsulado en un segundo módulo (8). Según esta primera realización, el primer módulo (7) es monofásico y comprende encapsulado un captador de intensidad de fase (5), por lo que se instala al menos un módulo (7) por cada fase (10). Este primer módulo (7) puede comprender una salida lateral (9) para extraer la señal de intensidad de fase captada. Junto a este primer módulo (7) se encuentra instalado un segundo módulo (8), independiente al primer módulo (7), que comprende encapsulado un captador de intensidad homopolar (6) y que abarca todas las fases (10) para la captación de la intensidad homopolar.

Así, se ha previsto que dicho segundo módulo (8) presente una forma anular e inclinada y esté dispuesto alrededor del al menos un conector (4), de forma que ambos módulos (7, 8) puedan ser montados directamente en el punto de conexión entre al menos un pasatapas (2) de un compartimento (1) de cables de red (3) y al menos un conector (4) de al menos un cable (3). Esta inclinación del segundo módulo (8), mostrada más claramente en la figura 10, donde el tramo superior se encuentra en posición más externa, o si se prefiere, más adelantada, con respecto al tramo inferior, formando un ángulo (a) con respecto a un eje vertical imaginario, no es una característica trivial o aleatoria, sino que persigue un objetivo concreto bien determinado, permitir un óptimo acople y montaje entre ambos módulos (7, 8). Más en particular, en la figura 2 puede apreciarse que la ubicación del primer módulo (7) situado en posición central respecto de los otros dos primeros módulos (7), requiere una adecuación e inclinación del segundo módulo (8).

Por otro lado, tal y como se muestra en la figura 2, el primer módulo (7) y el segundo módulo (8) se montan sobre un soporte (11) dispuesto en el punto de conexión entre el pasatapas (2) y el conector (4) del tipo atornillable.

De acuerdo con una segunda realización posible, representada en las figuras 3 y 4, el primer módulo (7) es trifásico, y tiene encapsulados en una misma pieza o bloque tres captadores de intensidad de fase (5) para la captación de la intensidad de cada fase (10). El primer módulo (7) puede presentar una forma de paralelogramo, concretamente en los ejemplos de las figuras 3 y 4 se muestra el primer módulo (7) de forma rectangular.

De esta manera, los tres captadores de intensidad de fase (5) quedan encapsulados dentro del primer módulo (7) y por tanto todos los captadores se encuentran montados en el mismo plano, a diferencia de la primera realización arriba descrita.

Estos captadores de intensidad de fase (5) comprenden un núcleo (12) laminado en chapas dispuestas en C, tal y como se muestra en la figura 5, por lo que cada uno de los captadores de intensidad de fase (5) se puede bobinar por separado y después realizar el ensamblado entre ellos. Junto al primer módulo (7) se encuentra montado un segundo módulo (8), mostrado en las figuras 3 y 6, que comprende encapsulado un captador de intensidad homopolar (6) que abarca todas las fases (10) para la captación de la intensidad homopolar. Ambos módulos (7, 8) se montan sobre un soporte (1 1) dispuesto en el punto de conexión entre los pasatapas (2) y los conectores (4), conectores (4) del tipo atornillable en caso de la figura 3 y del tipo enchufable en el caso de la figura 4. Cabe indicar aquí que en la figura 4 no se ha representado el segundo módulo (8), en aras de representar mejor la especial configuración rectangular del primer módulo (7). Según una tercera realización posible, mostrada en las figuras 7 y 8, el primer módulo (7) es trifásico, y tiene encapsulados en una misma pieza o bloque tres captadores de intensidad de fase (5) para la captación de la intensidad de cada fase (10). El primer módulo (7) puede tener una forma de paralelogramo, concretamente en los ejemplos de las figuras 7 y 8 se muestra el primer módulo (7) con forma rectangular. Los tres captadores de intensidad de fase (5) quedan encapsulados en el primer módulo (7) y por tanto todos los captadores se encuentran montados en el mismo plano. Dichos captadores de intensidad de fase (5) comprenden núcleos (12) independientes, tal y como se aprecia en la figura 9. Junto al primer módulo (7) se encuentra montado un segundo módulo (8) que comprende encapsulado un captador de intensidad homopolar (6) que abarca todas las fases (10) para la captación de la intensidad homopolar. Ambos módulos (7, 8) se montan sobre un soporte (11) dispuesto en el punto de conexión entre los pasatapas (2) y los conectores (4), conectores (4) del tipo atornillable en caso de la figura 7, y conectores (4) del tipo enchufable en el caso de la figura 8. De forma análoga, cabe señalar que en la figura 8 no se ha representado el segundo módulo (8) para poder mostrar mejor la particular configuración del primer módulo (7).

En todas las realizaciones posibles, el soporte (11) donde van montados el primer módulo (7) y el segundo módulo (8) se encuentra dispuesto en el punto de conexión entre los pasatapas (2) y los conectores (4) de cables de red. Este soporte (11) puede estar conectado al mismo potencial de tierra de los pasatapas (2) o puede estar aislado de dicho potencial de tierra.

Por último, en todas las realizaciones posibles de la invención, los módulos (7, 8) son carcasas que comprenden encapsulados en su interior al menos un captador de intensidad (5, 6) en un material aislante, como puede ser resina epoxi.