Detecta negativo
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DETECTA NEGATIVO: SISTEMA DE DETECCION DE CORTES EN CONDUCTORES DE NEGATIVO Y CORRIENTES DE FUGA
(SDDNCF)
OBJETO
El sistema SDDNCF efectúa la detección de los defectos en la conexión de los conductores de retorno y de las corrientes de fuga en los conductores de negativo en instalaciones eléctricas de una red de transporte ferroviario (7). Concretamente, este sistema comprende: al menos un transductor de intensidad (3) destinado a ser instalado en al menos uno de los cables conductores de 10 negativo (8) del pozo de negativos de la instalación eléctrica, en donde dicho transductor de intensidad (3) está vinculado con una unidad de control (4) que a su vez está vinculada con una unidad de alerta (5). De modo que cuando se produce un corte o una corrientes de fuga dicho cable conductor de negativo (8), es detectado y notificado a un operario.
HISTORIA
El sistema SDDNCF fue desarrollado por: Juan Antonio Martín Amaya (Ing. Informática), Diego Manuel Rodríguez Tabernero (Diplom. Ciencias Físicas), Luciano Avendaño Lago (Superv. Electrif), José María Teso Alonso (Superv. Electrif), Jesús Carrero García (Superv. Electrif), Félix García Núñez (Superv. Electrif), Jesús Martin León (Superv. Electrif), Azucena Concejo Liste (Superv. Document), personal técnico de Electrificación del sector ferroviario.
El sistema fue instalado el día 2 de Marzo del 2015 en la Subestación de tracción de Sector 3 de Getafe (Madrid), para las pruebas de funcionalidad, parametrización y puesta en servicio del sistema, obteniéndose resultados óptimos de funcionalidad y supervisión. Siendo premiado en el VIII Concurso de Participación y Creación de Valor del 2015 en el área Técnica de "Resultados Clave". El 23 de Febrero de 2018 obtuvo la patente internacional WO 2018/154170 A1, siendo publicada su resolución el 30 de Agosto de 2018, obteniendo la calificación tipo A.
ESTADO DE LA TÉCNICA
En la actualidad, en el proceso normal de explotación de la infraestructura en los ferrocarriles de corriente continua, no son detectados los cortes o desconexiones de los conductores de retorno en el circuito de tracción, provocados principalmente por las tareas de mantenimiento (maquinarias de vía) o robos en vía de los conductores, no existiendo ningún tipo de sistema de detección automatizado de verificación constante y directa del estado de cada conexión de retorno, siendo efectuada la supervisión del defecto mediante medidas indirectas ET 03.359.120.7_2.9, señalizando alarma cuando es detectada la desconexión de un porcentaje indeterminado de las conexiones o mediante revisiones oculares por personal especializado.
EFECTOS PROVOCADOS POR LOS DEFECTOS DE CONEXION DE LOS RETORNOS
- Desequilibrio de cargas: La disminución de la sección de los retorno, produce un desequilibrio de cargas entre subestaciones, lo que provoca que la Subestación más lejana al defecto asuma el desequilibrio, sobrepasando la potencia nominal contratada. Esto implica un mayor coste económico y la sobre explotación de la instalación, pudiendo desembocar en averías en las instalaciones.
- Calentamiento de los cables (Efecto Joule): La reducción de la sección de los retornos causa el sobre calentamiento de los conductores de retorno, pudiendo dar lugar a conatos de incendios en las zonas próximas a la vía, así como la fatiga en los materiales al perder las propiedades mecánicas de los conductores, dando lugar al deterioro y/o rotura de estos.
- Corrientes de fuga: El retorno por Tierra de los sistemas electrificados en corriente continua, es el responsable de las llamadas corrientes de fuga, las cuales dependen del grado de aislamiento de la infraestructura con respecto a tierra y a la sección del cable de retorno. Por tanto, una disminución en la sección, da lugar a este tipo de corrientes que penetran en las instalaciones a través de canalizaciones o estructuras metálicas y que en contacto con el terreno, provocan:
a) Corrosión Electrolítica.- degradación de las estructuras metálicas de los viaductos, fugas de líquidos en conducciones soterradas, explosión de gases y daños en instalaciones eléctricas o de telecomunicaciones ajenas a la línea ferroviaria.
b) Diferencia de potencial.- El riesgo de contacto para las personas.
c) Interferencias electromagnéticas:
- Deterioro de Juntas Inductivas: La falta del retorno-negativo provoca que en condiciones normales de explotación de la circulación ferroviaria, el retorno cierre el circuito por el carril de señalización. En consecuencia, las juntas inductivas preparadas para soportar un paso de intensidad limitada (entorno a 1000 A), sufren su deterioro o avería por sobre-intensidad, causando el bloqueo y/o avería de los circuitos de señalización de vía.
- Retrasos en la detección del defecto: En la actualidad los defectos de conexión de los retornos hasta que son detectados dan lugar a sobrecoste en la facturación de la compañía por sobrepasar la potencia nominal contratada (Real Decreto 1164/2001, de 26 de octubre) o en el caso más extremo de falta total de las conexiones de retorno da lugar a la “parada o retrasos de los trenes” (Robo de Cable en Nules CASTELLÓN).
d) Incumplimiento de la Norma UNE-EN-50122
DESARROLLO DEL SISTEMA
La lógica programable del controlador para la vigilancia del defecto de retorno-negativo SDDNCF es de tipo lazo abierto. La medida se toma directamente sobre los conductores que se quieren verificar, utilizando una metodología en la disposición y número de los captadores de señal a controlar preestablecida. Siempre con la premisa de “identificar la falta de conexión de hasta un conductor” y de “optimizar los recursos al máximo”, obteniendo como resultado un ahorro en captadores de hasta un 60%. La precisión en la medida no representa un factor crítico para el ajuste del sistema, siendo la lógica de control utilizada, la comparación entre las relaciones en los puntos de medida. Este es el parámetro que determina la falta en la conexión, el desequilibrio en las relaciones entre los sensores de medida parametrizados, los cuales dependen de la configuración de los traductores, del número de conductores así como la naturaleza física de estos.
El sistema una vez instalado y realizadas las parametrizaciones de la puesta en marcha, no precisa un mantenimiento preventivo, sobre los conductores de retorno, debido a que el mismo se auto-chequea, generando alarma de incidencia en la falta de alguna conexión. Con el sistema se obtiene una variable de control del estado de las conexiones de los conductores de retorno, con el resultado de alcanzar un mantenimiento predictivo para estos, generando ahorros económicos de mantenimiento.
Otra técnica para el control de los retorno a negativo utiliza los sistemas de control de lazo cerrado, en donde la medida de los niveles de retorno por tierra se realiza a través del paso de corriente entre negativo y tierra, mediante un traductor o Shunt en el pozo de negativos. Dichas medidas tienen un alto grado de fluctuación debido a la gran variedad de agentes externos que intervienen: condiciones climatológicas (las cuales favorecen o perjudican la calidad de la tierra), inducciones externas, incidencias intermitentes en las instalaciones, defectos de sección en los retornos por desconexiones de estos, etc. Este control por sus características, hace uso de una realimentación de la señal de salida y la toma como referencia para corregir la entrada al controlador; tratando las diferencias existentes entre la variable de proceso y la consigna establecida. Esta medida se utiliza para calcular el TIGGERS de disparo, dependiendo de la parametrización establecida en la instalación que provoca la desconexión de la instalación cuando es sobrepasada esa medida.
SOLUCIONES QUE APORTA EL SISTEMA SDDNCF
El sistema efectúa una verificación constante del estado de las conexiones de los conductores de retorno, supervisando continuamente la correcta conexión de los mismos, siendo capaz de realizar la trazabilidad y señalización de la falta de hasta un conductor, así como de la comprobación del estado del aislamiento de las instalaciones, tomando las medidas del consumo del Fedeers (Positivo) y su retorno (Negativo), en el normal funcionamiento de las circulaciones. El control de los conductores de retorno-negativo bajo las condiciones particulares de las instalaciones ferroviarias, se efectúa mediante los desequilibrios en las relaciones de medida, calculados por el algoritmo de control definido en la patente WO2018154170 de las corrientes de retorno al circuito de tracción o por las corrientes inducidas al sistema, por la proximidad de Líneas de Alta Tensión. El sistema detecta la ausencia de conexión de hasta uno de las conexiones, sin la utilización de ningún tipo de generador de señal propio; consiguiendo el ahorro y eficiencia energética del sistema y respetando el medio ambiente.
REFERENCIAS
- Incumplimiento de la Norma UNE-EN-50122
- Real Decreto 1164/2001, de 26 de octubre
- Real Decreto 223/2008
- Patente WO 2018/154170 A1
ENLACES EXTERNOS
- Cartelera de Productos Tecnológicos de Innovación Diciembre 2020 (Pag34)
- Robo de cable en Nules Castellón
- Desequilibrio de cargas:
- Calentamiento de los cables (Efecto Joule):
- Corrientes de fuga:
- La Corrosión Electrolítica.-
- Interferencias electromagnéticas:
- Traductor o Shunt
- Corrientes inducidas al sistema, por la proximidad de Líneas de Alta Tensión