DESCARGADOR DE SOBRETENSIÓN.

Descargador de sobretension con: un nucleo (1, 3, 9, 25), que comprende una pila de bloques varistores (1),

dos armaduras extremas (3), entre las cuales se sostiene la pila de bloques varistores (1), una pluralidad de elementos de refuerzo, que se extiende entre las armaduras extremas (3) y estan fijados a la mismas, en el que los elementos de refuerzo rodean la pila de bloques de varistores (1), y al menos un disco de estabilizacion (25), que esta dispuesto entre dos bloques de varistores (1) en la pila y guia al menos al elemento de refuerzo; y con una carcasa externa (5) con pantallas (7), en la que esta alojado, al menos parcialmente, el nucleo; caracterizado porque la carcasa externa (5) aloja al nucleo sin ningun volumen de fluido o cavidades en el mismo, en el que el disco de estabilizacion (25) esta dispuesto en la region de una de las pantallas (7)

La invención se refiere a un descargador de sobretensión con un diseño de jaula, tal como se conoce, por ejemplo, del documento JP 63-312602. Los descargadores de sobretensión se encuentran conectados entre líneas vivas y la tierra en sistemas de suministro de energía para que, en el caso de sobretensión en la línea, se disipe dicha sobretensión a la tierra y así proteger otros componentes de la red eléctrica. Un descargador de sobretensión de este tipo contiene una pila de bloques de varistores, la cual se encuentra sostenida entre dos elementos de conexión. Esta disposición está ubicada en una carcasa externa.

Los descargadores de sobretensión pueden disipar de modo efectivo sobretensiones que ocurran dentro del rango para el cual fueron diseñados y con la frecuencia que sea necesaria a la tierra. Los bloques de varistores, convencionalmente elementos de cerámica de óxido de cinc, poseen la propiedad de que su resistencia eléctrica es dependiente de la tensión. Esto significa que los bloques de varistores son buenos aislantes por debajo de un umbral de tensión. Sin embargo, por encima de este voltaje, son buenos conductores eléctricos.

De todas las maneras, en caso de impacto de rayo cerca de un descargador o desperfecto en la línea en el caso de una línea de alta tensión, puede suceder que un descargador de tensión sea sometido a una carga mucho mayor al de su rango diseñado. Esto da como resultado una descarga eléctrica en estado sólido a través de los bloques de varistores y un daño irreversible al descargador de sobretensión. En tal caso, se libera una gran cantidad de energía en el descargador de sobretensión, la cual está asociada con un aumento muy severo en la temperatura y presión. Sin embargo, aún en dicho caso, para lograr una operación segura, es necesario que no se desprendan fragmentos grandes, ni de la carcasa exterior ni del material de los bloques de varistores.

Actualmente, son convencionales dos conceptos diferentes en relación con la carcasa externa. Por una parte, existen descargadores de sobretensión con un “diseño tubular”, en los cuales los componentes activos están dispuestos en un tubo, por ejemplo de cerámica o de un plástico dimensionalmente estable. En este caso, un volumen de gas permanece en el interior de la carcasa externa. La carcasa externa de estos descargadores de sobretensión está provista, además, de una abertura de salida de gas, a través de la cual puede emerger el plasma caliente en el caso de una sobrecarga, como resultado del cual se impide un aumento en la presión en el interior de la carcasa externa. En el caso de descargadores de sobretensión de este tipo, la carcasa externa generalmente permanece ilesa aún en el caso de sobrecarga.

Por otra parte, existen descargadores de sobretensión en los cuales la carcasa externa es moldeada o moldeada por inyección directamente alrededor de los componentes activos. Con este fin se usa un plástico de alta calidad, generalmente silicona, tal como se describe, por ejemplo, en la patente EP-0 963 590 B1.

Para asegurar que los bloques de varistores estén en buen contacto entre sí aún en el caso de cargas mecánicas, es necesario en ambos casos mantener junta la pila de los bloques de varistores bajo presión. Una posibilidad para este caso, la cual es utilizada tanto en descargadores de sobretensión con un diseño tubular y en los que se usan con una carcasa externa unida por moldeo por inyección, es suministrar elementos de refuerzo, generalmente barras o sogas, preferentemente barras de plástico de fibra de vidrio reforzadas (barras de GFRP), las cuales están sostenidas con tracción en el extremo de las armaduras. Ocasionalmente, estos descargadores de sobretensión también se denominan descargadores de sobretensión con un “diseño de tipo jaula”. En el documento de patente DE 10 2005 024 206 B4 se da a conocer un ejemplo de un descargador de sobretensión de este tipo.

Del documento WO 94/14171 o del documento DE 101 04 393 C1 se conoce la inserción de placas de soporte o discos estabilizadores entre los bloques de varistores que sostienen las barras de la jaula en su posición. Los descargadores de sobretensión que se muestran en ambos documentos son descargadores de sobretensión con un diseño tubular en términos de la configuración de la carcasa externa.

Una desventaja de los descargadores de sobretensión con un diseño tubular consiste en el hecho de que las descargas pueden darse a través del volumen de gas entre el núcleo y la carcasa externa. Para evitar esto, se debería impedir el ingreso de humedad en el volumen de gas. A veces, se utiliza un gas con mejores propiedades aislantes que el aire. También es necesario evitar que ocurra un intercambio de gas con el aire ambiente o un ingreso de humedad. Los descargadores de sobretensión con un diseño tubular son, por lo tanto, relativamente caros de producir. A pesar de estas desventajas, los descargadores de sobretensión con un diseño tubular son de uso corriente, en particular en tensión extremadamente alta de varios cientos de miles de voltios, para que los descargadores de sobretensión con una altura física de varios metros sean entonces accesibles.

Por el contrario, los descargadores de sobretensión con una carcasa externa que los encapsula directamente por medio de moldeo por inyección no poseen un volumen de gas cerrado, lo que simplifica la construcción. En el caso

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de estos descargadores de sobretensión, el plasma caliente destruirá localmente la carcasa externa en el caso de sobrecarga y así se liberará al exterior. Para que esto tenga lugar sin ningún aumento notable de presión en el interior del descargador de sobretensión, es necesario que la carcasa externa sea diseñada con paredes lo más delgadas posible. Además, una parte sustancial de los costos en la producción del descargador de sobretensión de este diseño es causada por el material de la carcasa externa, el cual es relativamente caro. Por lo tanto, el objetivo de un experto en la técnica es diseñar la carcasa externa con la menor cantidad de material posible. Los descargadores de sobretensión de este diseño se han restringido hasta ahora a una tensión relativamente baja, es decir, unas decenas de miles de voltios. Para voltajes mayores se han conectado en serie una pluralidad de descargadores de sobretensión.

En los últimos años se han realizado intentos para construir descargadores de sobretensión aún más grandes con una carcasa externa que los encapsule directamente mediante moldeo por inyección, con longitudes de 2 m o más. En particular, en el caso de descargadores de sobretensión grandes de este tipo, sin embargo, se produce la flexión de las barras de la jaula y el deterioro de la estabilidad mecánica. Las medidas de estabilización, tales como barras más gruesas, fueron desventajosas ya que necesariamente dieron como resultado mayor grosor de las paredes para la carcasa externa, lo cual no es deseado, como se ha mencionado anteriormente.

El objeto de la invención es, por lo tanto, proporcionar un descargador de sobretensión con un diseño tipo jaula y una carcasa externa de plástico que lo encapsula directamente por medio de moldeo por inyección, que presente una estabilidad mejorada sin necesidad de usar el material de carcasa externo adicional.

El objeto se logra de acuerdo con la invención mediante un descargador de sobretensión de acuerdo con la reivindicación 1.

Otras configuraciones ventajosas de la invención se encuentran detalladas en las reivindicaciones dependientes.

La invención se describirá en detalle a continuación haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:

A continuación se describirá la invención con respecto a los dibujos adjuntos de forma detallada.

La Figura 1 muestra una vista en corte parcial de un descargador de sobretensión de acuerdo con la invención;

La Figura 2 muestra una primera mitad de un molde para producir la carcasa del descargador de sobretensión de acuerdo con la invención;

La Figura 3 muestra una segunda mitad del molde para producir la carcasa del descargador de sobretensión de acuerdo con la invención;

La Figura 4 muestra una vista detallada de la Figura 1; y

La Figura 5 muestra una vista en detalle de un disco de estabilización.

El descargador de sobretensión que se muestra en la Figura 1 comprende dos bloques de conexión o armaduras... [Seguir leyendo]

1. Descargador de sobretensión con:

un núcleo (1, 3, 9, 25), que comprende una pila de bloques varistores (1), dos armaduras extremas (3), entre las cuales se sostiene la pila de bloques varistores (1), una pluralidad de elementos de refuerzo, que se extiende entre las armaduras extremas (3) y están fijados a la mismas, en el que los elementos de refuerzo rodean la pila de bloques de varistores (1), y al menos un disco de estabilización (25), que está dispuesto entre dos bloques de varistores (1) en la pila y guía al menos al elemento de refuerzo; y con

una carcasa externa (5) con pantallas (7), en la que está alojado, al menos parcialmente, el núcleo;

caracterizado porque

la carcasa externa (5) aloja al núcleo sin ningún volumen de fluido o cavidades en el mismo,

en el que el disco de estabilización (25) está dispuesto en la región de una de las pantallas (7).

2. Descargador de sobretensión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el diámetro del descargador de sobretensión en la región entre dos pantallas (7) es más pequeño que en la región de un bloque de conexión (3).

3. Descargador de sobretensión de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en la pila de bloques de varistores (1) están distribuidos varios discos de estabilización (25)

4. Descargador de sobretensión de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el disco de estabilización (25) presenta una pluralidad de orificios pasantes (27), a través de los cuales discurren los elementos de refuerzo.

5. Descargador de sobretensión de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el disco de estabilización (25) es de aluminio y presenta un grosor de 3 a 10 mm.

6. Descargador de sobretensión de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque el borde de los orificios pasantes (27) está separado del borde del disco de estabilización (25) al menos de 2 a 4 mm.

7. Descargador de sobretensión de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa externa (5) está conformada de silicona, encapsulando el núcleo por moldeo por inyección o moldeo en un molde.

8. Descargador de sobretensión de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de refuerzo están fijados en los discos de estabilización (25) por medio de engarce.