Objeto de Ia invención.

La invención describe el método de actuación de unos elementos eléctricos que garantizando el funcionamiento de protecciones eléctricas permiten de forma segura energizar un aerogenerador. Dicho aerogenerador se encuentra en todo momento desatendido (sin presencia física de personal).

Antecedentes de Ia invención.

Los aerogeneradores son instalaciones desatendidas y, en caso de falta de tensión de red, los aerogeneradores quedan totalmente parados y sin ningún tipo de energía; listos para ser energizados con Ia vuelta de tensión de red. En estas situaciones Ia energización del aerogenerador se realiza sin ninguna verificación previa. Defectos en Ia instalación eléctrica que se hayan podido producir en ausencia de tensión no son detectables antes de Ia vuelta de tensión, Io que constituye un problema a resolver.

Es deseable disponer de mecanismos permitan energizar instalaciones desatendidas de manera segura. Para ello se necesitan equipos que permitan verificar automáticamente Ia instalación antes de Ia energización y garantizar Ia actuación inmediata de las protecciones eléctricas durante y después de Ia energización.

Los equipos de protección funcionan básicamente con tres tecnologías: a. Equipos electromecánicos que no requieren tensión auxiliar. Generalmente son protecciones utilizadas en baja tensión. Sobreintensidades en cualquiera de las fases hacen actuar al equipo. b. Equipos autoalimentados. La alimentación se realiza a partir de un cierto nivel de intensidad de alguna fase. Por debajo de ese umbral el equipo no está operativo.

HOJA DE REEMPLAZO (Regía 23) c . Equipos que requieren alimentación externa. Son los que ofrecen las prestaciones más sofisticadas. Están operativos siempre que no les falte tensión.

Los equipos del primer grupo son efectivos incluso en Ia energización de instalaciones. Son utilizados en baja tensión. Los fusibles pueden ser incluidos en este grupo y también pueden trabajar en media tensión.

Las protecciones pertenecientes al segundo grupo son operativos cuando Ia instalación está consumiendo un mínimo de intensidad. La energización de una instalación con protecciones de este tipo tiene varios problemas. Entre ellos caben destacar: a) tiempo de arranque de Ia electrónica cuando se energiza sobre falta, b) no arranque de equipo cuando

Ia energización se realiza sobre una falta en una fase diferente a Ia que utiliza el equipo para autoalimentarse y c) energización sobre faltas de alta impedancia donde no se genera Ia intensidad suficiente como para autoalimentar al equipo.

La actuación de los equipos del tercer grupo está garantizada siempre y cuando estén alimentados. A este grupo pertenecen los equipos que ofrecen prestaciones más sofisticadas. Un SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida) permite mantener estable Ia tensión requerida por los equipos de protección aún en ausencia de tensión de red. Para mantener Ia alimentación durante largos periodos de ausencia de tensión de red, se requieren grandes capacidades de baterías en el SAI que permitan largas autonomías. Debe tomarse en cuenta que dependiendo de Ia tecnología utilizada, las baterías pueden requerir de sustituciones periódicas. Estos dos puntos incrementa el coste inicial y de mantenimiento de Ia máquina.

Un caso real de desconexión de red puede tener una duración de 24 horas y un SAI (como los utilizados habitualmente en los aerogeneradores) no suele llegar a autonomías de 1 hora. Si el SAI está en funcionamiento durante todo el periodo de desconexión, se detendrá antes del retorno de Ia

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 2S) tensión de red. Por ello debería trabajar solamente a partir de que Ia tensión de Ia red se haya restablecido.

Existen otras patentes que utilizan el SAI para suplir las faltas de tensión de Ia red o para reactivar los aerogeneradores después de una desconexión. Así, Ia patente WO 03/058789 utiliza un SAI para alimentar un sistema de control dentro de un aerogenerador durante fallos de tensión de red de corta duración. Es el sistema de control el que alimenta el generador a través de una serie de impedancias dispuestas entre el generador y Ia red. Si bien no trata de energizar Ia máquina de forma segura como en el caso que nos ocupa.

Descripción de Ia invención.

Es un objeto de Ia invención Ia activación de las protecciones eléctricas para Ia detección de posibles defectos en Ia instalación eléctrica de un aerogenerador antes de Ia energización que sigue a un periodo desconexión a Ia red.

Es otro objeto de Ia invención seguir un procedimiento específico para dotar de tensión de alimentación tanto a los equipos de protección como al interruptor de conexión a red.

Para lograr Io anteriormente mencionado, es otro objeto de Ia invención utilizar un SAI que se activa con el retorno de Ia tensión de red y se utiliza para Ia alimentación del sistema de control de conexión a red.

Otro objeto de Ia invención es activar el SAI únicamente cuando sea necesario. Con ello se evita el uso de baterías de capacidades grandes y por tanto, permite utilizar las tecnologías de baterías más adecuadas para Ia aplicación ya que Ia inversión económica no es tan grande. La selección de Ia tecnología de baterías a utilizar, tiene que tener en cuenta que Ia capacidad de las baterías puede verse afectada por los prolongados

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periodos de inactividad y por Ia temperatura ambiente. Estos dos factores comienzan a presentarse entre Ia adquisición del equipo y el montaje en máquina, y son más acusados cuando el sistema se encuentra operativo en Ia máquina.

Normalmente ante Ia falta de tensión de red, un aerogenerador no se desconecta eléctricamente de Ia red. Con el presente método al detectarse Ia falta de tensión el aerogenerador se desconecta de Ia red y cuando se restablece Ia tensión de red el aerogenerador se conecta de nuevo.

Breve descripción de los dibujos.

La figura 1 muestra un circuito con Ia conexión entre los distintos elementos utilizados para Ia energización de Ia máquina.

Descripción de una realización preferencial.

Tal y como se muestra en Ia figura 1 , cuando Ia red (1 ) se queda sin tensión, V _re d=0, y después de transcurrido un tiempo (que depende de Ia calidad del punto de conexión) el sistema de control de conexión a red (4) ordena aislar eléctricamente el aerogenerador abriendo el interruptor de red (2). Si se quisiera dejar alimentados los sistemas de protección y/o control para que a Ia vuelta de Ia tensión las protecciones eléctricas estuviesen alimentadas, Io habitual sería que un SAI comenzase a funcionar utilizando Ia energía de sus baterías. En esta invención esto no ocurre así. Tras Ia desconexión del aerogenerador de Ia red (1) y después de un tiempo requerido para acciones previas a Ia desenergización del sistema de control de conexión a red (4), se detienen el SAI (3) que alimenta al sistema de control de conexión a red (4), al interruptor de red (2) y que puede también alimentar al resto de los servicios esenciales del aerogenerador (10).

El tiempo que tarda el SAI en desactivarse tras Ia caída de tensión en Ia red, es un tiempo tal que permita parar Ia máquina de forma controlada y

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 2S) que permita permanecer conectado en caso de restablecimiento rápido de Ia tensión de red. Dentro de este tiempo se contempla también que después de que se haya abierto el interruptor de red (2), el SAI tiene que alimentar Ia carga de muelles de dicho interruptor para dejarlo listo para Ia siguiente orden de cierre.

El sistema de control de conexión a red (4) está compuesto como mínimo de equipos de protección eléctricas del aerogenerador (7) y un sistema de control (8) que gestiona las secuencias de funcionamiento de los elementos que intervienen en Ia conexión segura a Ia red.

Las protecciones eléctricas (7) son como mínimo aquellas que protegen eléctricamente el aerogenerador durante y después de su energización. Estas pueden estar situadas aguas arriba del transformador (6) que adapta Ia tensión de red a Ia tensión del aerogenerador o también aguas abajo de dicho transformador (6). Las protecciones eléctricas (7) pueden ser tan simples o complicadas como requiera Ia aplicación, permitiendo por ejemplo, realizar un chequeo previo del aislamiento de Ia instalación

Un sistema de comunicaciones (9) puede también formar parte del sistema de control de conexión a red (4). Este, permite añadir al permiso de cierre del interruptor de red (2) una dependencia remota, como por ejemplo Ia conexión secuencial de aerogeneradores en un parque.

A Ia vuelta de Ia tensión en Ia red (1) un sistema de detección de tensión de red que no necesita tensión auxiliar (5) instalado en Ia acometida, detecta Ia vuelta de tensión y da Ia orden de arranque al SAI (3), que alimenta al sistema de control de conexión a red (7) y al interruptor de red (2). El sistema de control (8) puede supervisar el correcto arranque de las protecciones eléctricas (7) y del sistema de comunicaciones (9). Si todo está correcto, dará Ia orden de cierre al interruptor de red (2).

El hecho de disponer de un SAI (3) que únicamente se activará

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 28) cuando Ia tensión en Ia red esté restablecida, permite el uso de capacidades bajas de baterías y por tanto, utilizar tecnologías más caras como ion de litio o NiCd ₁ de menor mantenimiento, mayor rango de temperatura de funcionamiento y mayor duración frente a las baterías convencionales.

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