Conmutador de alta tensión con una carcasa (10) rellena de gas de aislamiento,

que delimita una cámaracolectora (11) para el gas de aislamiento, con una disposición de contacto retenida en la carcasa con dos piezas deconmutación (20, 30) desplazables a lo largo de un eje (A) relativamente entre sí, cuya primera pieza deconmutación (20) móvil por un accionamiento (D) del conmutador presenta en disposición coaxial un contacto dearco voltaico hueco (21) y un contacto de corriente nominal hueco (22), que rodea el contacto de arco voltaico hueco(21), con una primera salida de gas (21 b) conformada en la pared de un soporte de contacto (21a) en forma de tubodel contacto de arco voltaico hueco (21), con una cámara de escape (43) configurada de forma anular, que estáguiada alrededor de una sección, que contiene la primera salida de gas (21b), del soporte de contacto (21a) enforma de tubo y se comunica a través de un orificio de escape (47) guiado radialmente hacia fuera con la cámaracolectora (11), con un dispositivo de compresión de cilindro y pistón (50) que puede ser activado por elaccionamiento (D) con una cámara de compresión (52) configurada en forma de anillo para el alojamiento de gas deextinción, y con un volumen intermedio (44) dispuesto entre la cámara de compresión (52) y la cámara de escape(43), que está separado de la cámara de escape (43) por medio de una pared intermedia (42), se comunica a travésde un orificio de aspiración (48) guiado radialmente hacia fuera con la cámara colectora (11) y está conectado con lacámara de compresión (52) durante la conexión a través de una válvula de retención (58), caracterizado porque lapared intermedia (42) forma parte de un cuerpo fundido de metal hueco (40) que delimita la cámara de escape (43) yel volumen intermedio (44) radialmente hacia fuera y que contiene el orificio de escape (47) y el orificio de aspiración(48), porque el pistón (51) del dispositivo de compresión de cilindro y pistón (50) está fijado en un lado frontal delcuerpo fundido de metal (40) y delimita axialmente el volumen intermedio (44), y porque en la posición de conexióndel conmutador, el contenido espacial del volumen intermedio (44), determinado por la distancia axial de la paredintermedia (42) con respecto al pistón (51) es mayor que el contenido espacial de la cámara de compresión (52).

Conmutador de alta tensión

Campo técnico

La presente invención se refiere a conmutadores de alta tensión de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente.

Los conmutadores del tipo mencionado anteriormente son, en general, conmutadores de potencia, que predominan en el intervalo de la tensión desde por encima de 70 kV de corrientes de desconexión de más de 10 kA. Tales conmutadores presentan una carcasa de conmutador, que está llena con un gas de aislamiento, que presenta propiedades de extinción del arco voltaico, por ejemplo a base de hexafluoruro de azufre y/o nitrógeno y/o dióxido de carbono, en general de hasta algunos bares de presión. En el caso de desconexión de corrientes pequeñas, una cantidad de gas de extinción generada por el arco voltaico de conmutación no es, en general, suficiente para conseguir a través de soplado térmico del arco voltaico de conmutación un trayecto de conmutación consolidado dieléctricamente y, por lo tanto, una interrupción de la corriente a desconectar. Por consiguiente, los conmutadores presentan una ayuda de soplado, configurada como dispositivo de compresión de cilindro y pistón, para la generación del gas de extinción. La cámara de compresión de esta ayuda de soplado se llena, durante la reconexión rápida, con gas desde la carcasa del conmutador, que se comprime durante el proceso de desconexión siguiente a través de compresión en gas de extinción. No obstante, inmediatamente antes de la reconexión rápida, sales gases de escape problemáticos desde el punto de vista dieléctrico desde una cámara de extinción de los conmutadores a una cámara colectora delimitada por la carcasa del conmutador, desde la que se aspira gas de aislamiento, durante la reconexión rápida, en la cámara de compresión.

Estado de la técnica

Conmutadores de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente se describen en los documentos US

5.478.980 A y EPO 970 498 B1. Estos conmutadores presentan, respectivamente, una carcasa rellena con gas de aislamiento, que delimita radialmente hacia fuera una cámara colectora para el gas de aislamiento. En la carcasa está retenida en cada caso una disposición de contacto con dos piezas de conmutación desplazables a lo largo de un eje relativamente entre sí. La primera de las dos piezas de conmutación móvil por un accionamiento de los conmutadores presenta en disposición coaxial un contacto de arco voltaico hueco y un contacto de corriente nominal hueco que rodea el contacto de arco voltaico hueco. En la pared de un soporte de contacto en forma de tubo del contacto de arco voltaico hueco está conformada una salida de gas. Una cámara de escape configurada en forma de anillo está guiada alrededor de una sección del soporte de contacto en forma de tubo y se comunica través de un orificio de escape guiado radialmente hacia fuera con la cámara colectora. Los conmutadores contienen, además, respectivamente, un dispositivo de compresión de cilindro y pistón que puede ser activado por el accionamiento con una cámara de compresión configurada en forma de anillo para el alojamiento de gas de extinción, y un volumen intermedio dispuesto entre la cámara de compresión y la cámara de escape. Este volumen intermedio está separado de la cámara de escape en cada caso por una pared intermedia y se comunica radialmente hacia fuera con la cámara colectora. Durante la conexión, está conectado a través de una válvula de retención con la cámara de compresión.

En estos conmutadores, durante la desconexión, los gases de escape calientes llegan a través del volumen de escape separado del volumen intermedio a la cámara colectora y en el caso de reconexión rápida se aspira gas de aislamiento que se encuentra en la cámara colectado a través del volumen intermedio hasta la cámara de compresión. De esta manera se mejora la calidad del gas conducido durante la reconexión hasta la cámara de compresión.

En el conmutador descrito en el documento US 5.478.980 A, la segunda pieza de conmutación presenta un contacto de arco voltaico en forma de clavija, que se mueve durante un proceso de desconexión, a través de una tobera de aislamiento fijada en la primera pieza de conmutación y un engranaje de desviación retenido fijo estacionario en sentido contrario al contacto de arco voltaico hueco de la primera pieza de conmutación. En este caso, la fuerza de accionamiento necesaria para el movimiento es introducida a través de un cuerpo anular fijado de forma rígida en el extremo de soplado de la tobera de aislamiento en el engranaje de desviación. En virtud de la alta velocidad de separación alcanzada de esta manera e consigue también con un volumen intermedio pequeño una buena capacidad de conmutación.

El documento FR 2 694 987 A1 muestra un conmutador de pistón de soplado, en el que el pistón de soplado separa dos volúmenes VC y V2 uno del otro. La subida de la presión en el volumen VC es suficiente para interrumpir con éxito una corriente, en la que se forma un arco voltaico de conmutación poco antes del punto de anulación. En el caso de un arco voltaico de conmutación formado más largo antes del punto de anulación, el segundo volumen V2 incrementa, en cambio, el volumen VC y entonces asegura que también entonces se puede interrumpir con éxito la corriente.

En el caso de un conmutador de pistón de soplado descrito en el documento EP 0 591 039 A1, el pistón de soplado alojado en un cilindro de soplado está fijado, cuando la disposición de contacto está cerrada, frente a la fuerza de un muelle de compresión. Durante la desconexión, se desbloquea el pistón de soplado y genera –independientemente del accionamiento del conmutador – gas de extinción comprimido bajo la acción del muelle que se expande.

Representación de la invención La invención, como se indica en las reivindicaciones de patente, tiene el cometido de crear un conmutador del tipo mencionado al principio, que se puede fabricar fácil y económicamente, se caracteriza por una buena capacidad de conmutación y solamente necesita un accionamiento dimensionado débil.

En el conmutador de acuerdo con la invención, configurado de acuerdo con la reivindicación 1 de la patente, la pared intermedia forma parte de un cuerpo fundido de metal hueco, que delimita la cámara de escape y el volumen intermedio radialmente hacia fuera y que contiene el orificio de escape y el orificio de aspiración, el pistón está fijado en un lado frontal del cuerpo fundido de metal y delimita axialmente el volumen intermedio, y en la posición de conexión del conmutador, el contenido espacial del volumen intermedio, determinado por la distancia axial de la pared intermedia con respecto al pistón es mayor que el contenido espacial de la cámara de compresión.

A través de integración de la pared intermedia en el cuerpo fundido de metal se simplifica la estructura y la fabricación del conmutador. Con un componente a fabricar de manera económica en un proceso de fundición se consiguen ahora la guía mecánica de la pieza de conmutación movida por el accionamiento, el soporte de la carcasa del conmutador, la guía de la corriente del conmutador, la transmisión de la corriente del conmutador a la pieza de conmutación accionada y la separación hermética al gas de la cámara de escape y del volumen intermedio. Puesto que el pistón está fijado en un lado frontal del cuerpo fundido de metal, resultan funciones adicionales, como la limitación axial y el dimensionado adecuado del volumen intermedio de una manera sencilla desde el punto de vista de la técnica de fabricación, a través de componentes de todos modos necesarios. Además, el contenido espacial del volumen intermedio está dimensionado ahora de tal manera que en el caso de una reconexión rápida de la cámara de compresión, independientemente de la calidad del gas de aislamiento presente en el volumen acumulador, se alimenta con gas de aislamiento fresco, de manera que para el proceso de conmutación de partida, que sigue a la reconexión rápida, está disponible tanto gas de extinción de alta calidad como para el proceso de desconexión realizado antes de la reconexión rápida. El contenido espacial de la cámara de compresión se puede mantener pequeño debido a la buena calidad del gas de extinción, de manera que se ahorra energía de accionamiento de una manera correspondiente.

Una cantidad de gas de extinción de alta calidad suficiente con gran seguridad está disponible cuando el contenido espacial del volumen intermedio es al menos 1,... [Seguir leyendo]

1. Conmutador de alta tensión con una carcasa (10) rellena de gas de aislamiento, que delimita una cámara colectora (11) para el gas de aislamiento, con una disposición de contacto retenida en la carcasa con dos piezas de conmutación (20, 30) desplazables a lo largo de un eje (A) relativamente entre sí, cuya primera pieza de conmutación (20) móvil por un accionamiento (D) del conmutador presenta en disposición coaxial un contacto de arco voltaico hueco (21) y un contacto de corriente nominal hueco (22) , que rodea el contacto de arco voltaico hueco (21) , con una primera salida de gas (21 b) conformada en la pared de un soporte de contacto (21a) en forma de tubo del contacto de arco voltaico hueco (21) , con una cámara de escape (43) configurada de forma anular, que está guiada alrededor de una sección, que contiene la primera salida de gas (21b) , del soporte de contacto (21a) en forma de tubo y se comunica a través de un orificio de escape (47) guiado radialmente hacia fuera con la cámara colectora (11) , con un dispositivo de compresión de cilindro y pistón (50) que puede ser activado por el accionamiento (D) con una cámara de compresión (52) configurada en forma de anillo para el alojamiento de gas de extinción, y con un volumen intermedio (44) dispuesto entre la cámara de compresión (52) y la cámara de escape (43) , que está separado de la cámara de escape (43) por medio de una pared intermedia (42) , se comunica a través de un orificio de aspiración (48) guiado radialmente hacia fuera con la cámara colectora (11) y está conectado con la cámara de compresión (52) durante la conexión a través de una válvula de retención (58) , caracterizado porque la pared intermedia (42) forma parte de un cuerpo fundido de metal hueco (40) que delimita la cámara de escape (43) y el volumen intermedio (44) radialmente hacia fuera y que contiene el orificio de escape (47) y el orificio de aspiración (48) , porque el pistón (51) del dispositivo de compresión de cilindro y pistón (50) está fijado en un lado frontal del cuerpo fundido de metal (40) y delimita axialmente el volumen intermedio (44) , y porque en la posición de conexión del conmutador, el contenido espacial del volumen intermedio (44) , determinado por la distancia axial de la pared intermedia (42) con respecto al pistón (51) es mayor que el contenido espacial de la cámara de compresión (52) .

2. Conmutador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido espacial del volumen intermedio (44) es al menos 1, 2 veces el contenido espacial de la cámara de compresión (52) .

3. Conmutador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque en la pared intermedia (42) está conformada una primera sección (45) de una trayectoria de guía de una guía deslizante del contacto de arco voltaico hueco (21) y en la superficie exterior del cuerpo fundido de metal (40) está conformada una primera sección (46) de una trayectoria de guía de una guía deslizante del contacto de corriente nominal hueco (22) .

4. Conmutador de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el cuerpo fundido de metal (40) está constituido de aluminio o de una aleación de aluminio.

5. Conmutador de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque una primera sección del cuerpo fundido de metal (40) , que contiene la primera sección de la trayectoria de guía (46) de la guía deslizante del contacto de corriente nominal hueco (22) , presenta un espesor de pared mayor que una segunda sección que se conecta a continuación y que termina en un lado frontal del cuerpo fundido de metal (40) .

6. Conmutador de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el pistón (51) lleva una segunda sección de trayectoria de guía de la guía deslizante del contacto de arco voltaico hueco (21) y de la guía deslizante del contacto de corriente nominal hueco (22) .

7. Conmutador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la segunda pieza de conmutación (30) presenta un contacto de arco voltaico (31) en forma de clavija que se mueve durante un proceso de desconexión, a través de una tobera de aislamiento (60) fijada en la primera pieza de conmutación (20) y un engranaje de desviación (70) retenido fijo estacionario en sentido contrario al contacto de arco voltaico hueco (21) de la primera pieza de conmutación (20) , en el que la fuerza de accionamiento necesaria para el movimiento es introducida a través de un cuerpo anular (62) fijado de forma rígida en el extremo de soplado de la tobera de aislamiento (60) en el engranaje de desviación (70) , caracterizado porque el cuerpo anular (62) está guiado de forma hermética al gas en un cilindro (63) retenido fijo estacionario, y porque el cilindro (63) delimita u volumen de control (73) que recibe gases de soplado desde la tobera de aislamiento (60) , cuyo contenido espacial está determinado en dirección axial por el cuerpo anular (62) y por una pared (74) fija estacionaria que contiene la segunda salida de gas (75) .

8. Conmutador de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el contenido espacial del volumen de control (73) y la sección transversal de la circulación de la segunda salida de gases (75) están determinados de tal manera que por encima de un valor límite de la presión del gas de extinción, que predomina en la cámara de compresión (52) , la presión de los gases de soplado en el volumen de control (73) es tan alta que una primera fuerza provocada en la cámara de compresión (52) a través de la presión del gas de extinción y que actúa sobre el accionamiento del conmutador (D) y una segunda fuerza provocada a través de la presión de los gases de soplado en el volumen de control (73) y que actúa en contra de la primera fuerza sobre el accionamiento del conmutador (D) se compensan entre sí.