Aparamenta modular de distribución eléctrica.

La aparamenta está constituida a partir de al menos una celda (12) que comprende al menos un embarrado (1,

2) trifásico, al menos un seccionador de dos posiciones adaptado para realizar las funciones de seccionamiento y/o conmutación del respectivo embarrado (1, 2), un elemento de corte y conexión (7) y al menos un elemento de puesta a tierra (8), comprendiendo una pluralidad de compartimentos estancos unidos entre sí, entre ellos:

- un compartimento de barras (3), que aloja cada embarrado (1, 2), estando sus respectivas barras aisladas eléctricamente y segregadas respecto del resto de barras,

- al menos un compartimento de seccionamiento y/o conmutación (5, 6) de barras que aloja el seccionador de dos posiciones, conectado sin puesta a tierra,

- un compartimento de corte-conexión y puesta a tierra (4) que aloja el elemento de corte y conexión (7) y el elemento de puesta a tierra (8)

Aparamenta modular de distribución eléctrica.

Objeto de la invención

La invención que se describe tiene su campo de aplicación en la configuración de instalaciones de distribución de energía eléctrica y la disposición de los equipos eléctricos comprendidos en dichas instalaciones, en especial para la distribución primaria, en la que los equipos eléctricos fundamentalmente están destinados a las subestaciones de alta tensión/media tensión de las compañías eléctricas y/o de grandes industrias, donde es inadmisible la interrupción del suministro eléctrico.

La presente invención se refiere a una aparamenta eléctrica con una estructura modular concebida para permitir configurar diversos esquemas eléctricos en las instalaciones de distribución eléctrica primaria, que comprende una pluralidad de compartimentos independientes unidos entre sí para alojar los elementos eléctricos, mecánicos y de maniobra capaces de configurar y proteger la red eléctrica de distribución ante situaciones accidentales provocadas por cortocircuitos en equipos, en cables, faltas a tierra, etc., así como de garantizar la seguridad de las personas que operan dichos equipos eléctricos.

Antecedentes de la invención

La aparamenta eléctrica de la red normalmente va instalada en equipos prefabricados y probados en fábrica, habitualmente denominados como celdas. Estas celdas pueden disponer de diferentes compartimentos: compartimento de barras, compartimento del interruptor, compartimento de conexiones, compartimento de baja tensión, etc.

El compartimento de barras está generalmente formado por una envolvente metálica que contiene un juego de barras o embarrado del circuito principal, que alimenta la red de distribución eléctrica. En una configuración trifásica cada embarrado o juego de barras está constituido por al menos tres barras.

Se conocen varias formas de alimentar una instalación eléctrica, que dan lugar a diferentes configuraciones de barras, como son:

Particularmente en aquellas instalaciones con configuración de doble barra, cada juego de barras o embarrado se encuentra ubicado en un compartimento independiente, en vistas a reducir la extensión de cualquier incidente interno. Estos compartimentos de barras suelen estar situados en la parte superior trasera de la celda, normalmente en posición horizontal y en dirección transversal a la cara de maniobra de la celda (la cara frontal), pudiendo estar montados por ejemplo uno encima del otro o uno detrás del otro, e incorporan un elemento de maniobra apropiado (por ejemplo, un seccionador) para realizar la conmutación entre los dos embarrados y para la puesta a tierra.

El elemento de maniobra va alojado en un compartimento independiente de forma que, en una configuración de doble barra, en ocasiones existen dos compartimentos independientes, cada uno con un elemento de maniobra, con las funciones de seccionamiento y conmutación de los embarrados, y en ocasiones también con la función de puesta a tierra. Este compartimento puede denominarse pues compartimento de seccionamiento y/o conmutación de barras.

Un problema que presenta este tipo de disposición de los embarrados (transversal a la cara de maniobra), es que en una configuración de doble barra, ocasionalmente se requieren dos compartimentos de seccionamiento y/o conmutación de barras, un primer compartimento queda dispuesto en la cara de maniobra de la celda, mientras que un segundo compartimento queda dispuesto en la cara trasera, opuesta a la cara de maniobra, dificultando el acceso a este segundo compartimento.

Dichos compartimentos pueden utilizar como medio aislante el aire u otro tipo de gas, como por ejemplo el SF₆, aire seco, nitrógeno, etc., con el objetivo de reducir la distancia entre barras del embarrado y, en una configuración de doble barra, entre las barras del primer y segundo embarrado, consiguiendo así una envolvente más compacta e inmune a las condiciones exteriores de humedad, contaminación, etc.

Un ejemplo de este tipo de aparamenta con dos juegos de barras es el que aparece en la Patente EP1463174, en donde cada juego de barras va acompañado de un seccionador en el mismo compartimento. El problema que no resuelve esta Patente EP1463174 surge en caso de ocurrir un fallo de aislamiento entre barras, pues al ubicar el seccionador en el mismo compartimento que las barras éste también queda afectado, por lo que sería necesario la sustitución del módulo completo (seccionador incluido), con el consiguiente encarecimiento del mantenimiento de la instalación.

Para evitar este problema, se define un compartimento del seccionador, aislado en gas, separado del compartimento de barras, como por ejemplo en WO0215352, WO2006000443, EP0796514 y US20020008084. Pero en estas invenciones cabe el riesgo de que el arco interno en barras pueda producirse entre una fase y partes conductoras puestas a tierra o incluso entre fases, siendo este último defecto debido a que las barras no disponen de aislamiento propio, lo que incrementa la probabilidad de que ocurra un defecto interno.

Los elementos de maniobra asociados a las barras pueden consistir por ejemplo en un seccionador de tres posiciones (conectado - seccionado - puesta a tierra) y un seccionador de dos posiciones (conectado - seccionado), como en el ejemplo de WO2006000443, o bien, dos seccionadores de tres posiciones (conectado - seccionado - puesta a tierra), que es el caso de WO0215352, US20020008084 y EP1463174. También es habitual disponer los seccionadores instalados en el compartimento del interruptor automático, tal y como muestran las Patentes EP0796502, EP0796514 y EP0803141.

Así, según el tipo y la ubicación de tales elementos de maniobra, se pueden obtener diferentes configuraciones de celdas (véanse las Figuras 1, 2 y 3), cada una con sus ventajas e inconvenientes.

En la Figura 1 se representa una celda para instalaciones de doble barra, es decir, con dos circuitos de alimentación, que dispone de compartimentos independientes (3a, 3b) para los dos embarrados (1, 2) y separados de dos compartimentos (5, 6) que albergan respectivamente:

Otra de las funciones que debe desempeñar al menos uno de dichos elementos de maniobra (13a, 13b) es la puesta a tierra aguas abajo de la instalación. La puesta a tierra de la instalación ilustrada en la Figura 1 supone un inconveniente cuando la instalación esté siendo alimentada por el circuito de alimentación que dispone el seccionador de dos posiciones, ya que entonces se debe realizar la conmutación de barras para poder realizar la puesta a tierra a través del seccionador de tres posiciones, involucrando todo ello un mayor número de operaciones de maniobra y el aumento del tiempo de su ejecución.

Con la intención de salvar este inconveniente, se configuran celdas en los que ambos elementos de maniobra (13a, 13b) son seccionadores de tres posiciones, como en la Figuras 2 y 3. Pero ello supone la necesidad de disponer de unos accionamientos más complejos y un incremento del coste de la instalación.

Asimismo, al conectar dichos elementos de maniobra (13a, 13b) en serie con un elemento de corte y conexión (7), siendo un interruptor automático o un interruptor de corte en carga, tal y como se realiza en los ejemplos ya mencionados WO2006000443,...

1. Aparamenta modular de distribución eléctrica constituida a partir de al menos una celda (12.) que comprende una pluralidad de compartimentos estancos unidos entre sí, comprendiendo:

al menos un embarrado (1, 2) trifásico, estando cada embarrado constituido por al menos tres barras,

al menos un elemento de maniobra (13a, 13b) adaptado para realizar las funciones de seccionamiento y/o conmutación del, al menos un, embarrado (1, 2),

un elemento de corte y conexión (7) y

al menos un elemento de puesta a tierra (8),

caracterizada porque comprende:

- un compartimento de barras (3), que aloja dicho, al menos un, embarrado (1, 2), estando cada una de sus barras aislada eléctricamente y segregada respecto del resto de barras,

- al menos un compartimento de seccionamiento y/o conmutación (5, 6) de barras que aloja el elemento de maniobra (13a, 13b), siendo dicho elemento de maniobra (13a, 13b) de dos posiciones, seccionado y conectado, sin puesta a tierra,

- un compartimento de corte-conexión y puesta a tierra (4) que aloja el elemento de corte y conexión (7) y el, al menos un, elemento de puesta a tierra (8),

estando el compartimento de barras (3) situado en una parte superior de la celda (12), con el, al menos un, embarrado (1, 2) dispuesto en horizontal y en paralelo a una cara de maniobra de la celda (12) y conectado eléctricamente con el, al menos un, compartimento de seccionamiento y/o conmutación (5, 6) de barras por una parte superior de dicho, al menos un, compartimento de seccionamiento y/o conmutación (5, 6) de barras,

quedando el, al menos un, compartimento de seccionamiento y/o conmutación (5, 6) accesible por la cara de maniobra de la celda (12),

y estando el compartimento de corte-conexión y puesta a tierra (4) situado debajo del, al menos un, compartimento de seccionamiento y/o conmutación (5, 6) de barras.

2. Aparamenta según reivindicación 1, caracterizada porque la celda (12) adicionalmente comprende un compartimento de cables (9) que incorpora medios de conexión entre la aparamenta y unos cables de red (16) para la distribución de energía eléctrica.

3. Aparamenta según reivindicación 2, caracterizada porque los medios de conexión comprenden al menos un pasatapas (21) que une eléctricamente el compartimento de corte-conexión y puesta a tierra (4) con el compartimento de cables (9), y al menos una borna (18) que conecta el pasatapas (21) con los cables de red (16).

4. Aparamenta según reivindicación 3, caracterizada porque conectado al pasatapas (21) se instala un elemento de medida (19) de un parámetro eléctrico que se selecciona entre intensidad y tensión.

5. Aparamenta según reivindicación 4, caracterizada porque el elemento de medida (19) consiste en un transformador toroidal instalado alrededor del pasatapas (21).

6. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada porque el compartimento de cables (9) está situado en una parte inferior de la celda (12) y debajo del compartimento de corte-conexión y puesta a tierra (4), y porque dicho compartimento de cables (9) es accesible desde la cara de maniobra de dicha celda (12).

7. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la celda (12) adicionalmente comprende un compartimento de maniobra (10) situado en una parte central de dicha (12) y accesible por la cara de maniobra de la celda (12), que incluye un sinóptico del elemento de maniobra (13a, 13b), el elemento de corte y conexión (7) y el elemento de puesta a tierra (8), e incluye unos elementos de accionamiento de dichos elemento de maniobra (13a, 13b), elemento de corte y conexión (7) y elemento de puesta a tierra (8).

8. Aparamenta según reivindicación 7, caracterizada porque el compartimento de maniobra {10) tiene una ranura para acceder con una palanca de carga de resortes.

9. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones 7 ó 8, caracterizada porque el compartimento de maniobra (10) dispone de unos indicadores de estado del elemento de maniobra (13a, 13b), el elemento de corte y conexión (7) y del elemento de puesta a tierra (8).

10. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la celda (12) adicionalmente comprende un compartimento de control (11) dispuesto en la parte superior y accesible por la cara de maniobra de la celda (12), donde se alojan unos equipos de medida, relés de protección, un bornero de señales de medida y control, y unos equipos de comunicaciones.

11. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la celda (12) adicionalmente comprende una unidad de evacuación de gases (20) que cuenta. con unos conductos para la conducción de los gases originados en el compartimento de barras (3), el compartimento de corte-conexión y puesta a tierra (4) y el compartimento de seccionamiento y/o conmutación de barras (5, 6).

12. Aparamenta según reivindicación 11, caracterizada porque la unidad de evacuación de gases (20) está situado en una parte posterior de la celda (12).

13. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento de maniobra (13a, 13b) es un seccionador de dos posiciones que realiza una transición entre un primer embarrado (1) y un segundo embarrado (2) de modo ininterrumpido respecto a la distribución de energía eléctrica.

14. Aparamenta según reivindicación 13, caracterizada porque el seccionador de dos posiciones es un seccionador deslizante lineal.

15. Aparamenta según reivindicación 13, caracterizada porque el seccionador de dos posiciones es un seccionador rotativo.

16. Aparamenta según reivindicación 15, caracterizada porque el seccionador rotativo es de un tipo que se selecciona entre tipo charnela y tipo de doble contacto.

17. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento de corte y conexión (7) consiste en un interruptor que se selecciona entre un interruptor de corte en carga y un interruptor automático.

18. Aparamenta según reivindicación 17, caracterizada porque el elemento de corte y conexión (7) se constituye por una botella de vacío.

19. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento de puesta a tierra (8) consiste en un seccionador de puesta a tierra de dos posiciones.

20. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento de maniobra (13a, 13b), el elemento de corte y conexión (7) y el elemento de puesta a tierra (8) están adaptados para ser accionados mediante un dispositivo PLC asociado a unos elementos de accionamiento motorizados de dichos elemento de maniobra (13a, 13b), elemento de corte y conexión (7) y elemento de puesta a tierra (8) respectivamente.

21. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento de maniobra (13a, 13b), el elemento de corte y conexión (7) y el elemento de puesta a tierra (8) están adaptados para ser accionados mediante unos relés basculantes asociados a dichos elemento de maniobra (13a, 13b), elemento de corte y conexión (7) y elemento de puesta a tierra (8) respectivamente.

22. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento de maniobra (13a, 13b), el elemento de corte y conexión (7) y el elemento de puesta a tierra (8) están adaptados para ser accionados por medio de al menos una palanca mediante unos elementos de accionamiento mecánicos de dichos elemento de maniobra (13a, 13b), elemento de corte y conexión (7) y elemento de puesta a tierra (8) respectivamente.

23. Aparamenta según reivindicaciones 7 y 22, caracterizada porque el acceso a los elementos de accionamiento está situado en el interior del compartimento de maniobra (10).

24. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el compartimento de corte-conexión y puesta a tierra (4) está unido eléctricamente con al menos un compartimento de seccionamiento y/o conmutación (5, 6) de barras por medio de al menos un pasabarras (17).

25. Aparamenta según reivindicación 24, caracterizada porque un primer compartimento de seccionamiento y conmutación (5) de barras está unido eléctricamente con un segundo compartimento de seccionamiento y conmutación (6) de barras por medio de un pasabarras común (14).

26. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el compartimento de corte-conexión y puesta a tierra (4) y el, al menos un, compartimento de seccionamiento y/o conmutación (5, 6) de barras están aislados mediante un fluido dieléctrico.

27. Aparamenta según reivindicación 26, caracterizada porque el fluido dieléctrico es SF₆.

28. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el compartimento de barras (3) está unido eléctricamente con cada compartimento de seccionamiento y/o conmutación (5, 6) de barras mediante al menos un pasatapas superior (15).

29. Aparamenta según reivindicación 28, caracterizada porque el pasatapas superior (15) está situado en una parte superior del compartimento de seccionamiento y/o conmutación (5, 6) de barras.

30. Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la celda (12) se une a una celda contigua (12') mediante unos elementos de conexión situados en la parte superior de dicha celda (12) y de la celda contigua (12'), realizando la conexión entre los embarrados (1, 2) de las celdas (12, 12') por la parte superior de dichas celdas (12, 12').

31. Aparamenta según reivindicaciones 29 y 30, caracterizada porque los elementos de conexión consisten en unas bornas (23, 24), que se seleccionan entre bornas en T (23) y bornas en X (24), que conectan el embarrado (1, 2) con el pasatapas superior (15).

32. Aparamenta según reivindicación 31, caracterizada porque las bornas (23, 24) están acopladas por un extremo abierto a un transformador de medida de tensión (25).

33. Aparamenta según reivindicación 31, caracterizada porque las bornas (23, 24) están acopladas por un extremo abierto a un tapón de cierre (22).