Aparamenta para redes de distribución eléctrica.

Aparamenta para redes de distribución eléctrica que comprende:

una envolvente (23)

unos medios de maniobra dispuestos entre al menos una barra (7) de un circuito principal y al menos una barra de derivación (8), comprendiendo dichos medios de maniobra al menos un interruptor (1a) y un seccionador(1b)(1d) conectados en serie;

un elemento de accionamiento mecánico (3) para cada medio de maniobra configurado para accionar los medios de maniobra de forma que puedan realizar funciones de corte y/o conexión y/o seccionamiento y/o puesta a tierra; y un mecanismo de maniobra para producir el accionamiento del elemento de accionamiento,

en el que el mecanismo de maniobra está configurado de forma que el elemento de accionamiento (3) acciona la apertura del interruptor (1a) antes que la apertura del seccionador (1b) (1d) en una maniobra de corte y/o seccionamiento, pero acciona el cierre del interruptor (1a) antes que el cierre del seccionador (1b) (1d) en una maniobra de conexión;

caracterizada porque el mecanismo de maniobra está configurado de forma que el elemento de accionamiento (3) acciona el interruptor (1a) y el seccionador (1b) (1d) automáticamente uno después del otro.

Aparamenta para redes de distribución eléctrica Objeto de la invención

La presente invención tiene su campo de aplicación en las instalaciones de distribución de energía eléctrica, como por ejemplo, centros de transformación eléctrica, centros de distribución, subestaciones, etc., para la protección y maniobra de circuitos eléctricos en general y, en particular, se refiere a una aparamenta integrada en el interior de una envolvente que comprende una serie de elementos, entre otros, unos medios de maniobra que permiten realizar las funciones de maniobra de corte y/o conexión y/o seccionamiento y/o puesta a tierra del circuito eléctrico, de forma que dicha aparamenta integrada en la citada envolvente permite configurar diferentes esquemas eléctricos.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, la aparamenta de maniobra empleada en redes de distribución de energía eléctrica se instala en unas envolventes habitualmente metálicas, denominadas celdas. Dicha aparamenta comprende unos medios de maniobra que desempeñan las funciones de corte - conexión - seccionamiento - puesta a tierra de la instalación. De este modo en los casos de existir por ejemplo un fallo en la línea de distribución, un corte debido a obras, mantenimiento u optimización del reparto de la carga, se pueden accionar tales medios de maniobra para obtener la distribución de energía eléctrica deseada, evitar que los consumidores queden sin tensión o garantizar la protección de personas y equipos eléctricos como, por ejemplo, los transformadores.

Convencionalmente, cada uno de dichos medios de maniobra dispone de su propio elemento de accionamiento, que puede accionarse mediante un mecanismo de maniobra, que puede ser activado manualmente o de forma automática por un mecanismo de disparo que responde a una corriente de fallo. Los mecanismos de maniobra son los que producen la fuerza de accionamiento para la ejecución de las funciones de corte - conexión - seccionamiento - puesta a tierra de la instalación.

Por una parte, se conocen medios de maniobra constituidos por vacuostatos, que consisten en una botella en cuyo interior está alojada una pareja de contactos eléctricos, uno fijo y otro móvil que se desplaza por el accionamiento de dicho interruptor, para desempeñar las funciones de corte - conexión - seccionamiento - puesta a tierra del circuito eléctrico correspondiente.

El problema de los conocidos vacuostatos es que la separación entre los contactos móvil y fijo en situación de circuito abierto no es aceptable, ya que no asegura la función de seccionamiento porque el medio dieléctrico donde actúan es el vacío de la botella. Una solución suele ser añadir en el exterior de la botella un seccionador que abre/cierra el circuito para ejecutar dicha función de seccionamiento de manera efectiva.

Por otra parte, también se utilizan seccionadores a los que habitualmente además se exigen funciones de puesta a tierra. Se sabe que los seccionadores se componen de dos contactos que pueden unirse para dejar pasar la corriente o dejar una separación física que determina la norma de seguridad o el fabricante para impedir el paso de la corriente. En caso de seccionadores con función de puesta a tierra incluida, éstos comprenden un contacto más, concretamente un contacto de puesta a tierra. Pero, dichos seccionadores no son capaces de desempeñar las funciones del interruptor, es decir, cortar la corriente cuando el circuito está en carga o en caso de fallo por sobreintensidad. En consecuencia, la aparamenta de maniobra tiene tanto interruptores como seccionadores con elementos de accionamiento independientes.

En la actualidad, el orden de actuación de los medios de maniobra en la ejecución de las funciones de corte - conexión - seccionamiento - puesta a tierra del circuito eléctrico, es que ante un fallo el interruptor corta la corriente y después el seccionador abre el circuito, quedando de esta manera el circuito en seccionamiento. Una vez realizado el seccionamiento, el seccionador de puesta a tierra procede a conectar el circuito eléctrico a tierra. En la maniobra de conexión, la filosofía que predomina en lo referente al orden de actuación de los medios de maniobra, es que primero el seccionador cierra el circuito (el seccionador cierra el circuito sin carga) y después cierra el interruptor, siendo este último el que soporta todos los esfuerzos térmicos y electrodinámicos originados debido al cortocircuito provocado en el cierre de los contactos, esfuerzos que son producidos por la intensidad de corriente y el campo magnético creado. Estos esfuerzos térmicos y electrodinámicos son muy peligrosos para los contactos del interruptor, pudiendo provocar daños irreparables sobre los citados contactos, si no son eliminados rápidamente.

En este sentido, se pueden mencionar algunos ejemplos de Patente en donde el orden de actuación de los medios de maniobra es el definido anteriormente. Por ejemplo, en la Solicitud de Patente W02006097457A1 se define una aparamenta eléctrica que comprende, por un lado, un interruptor automático que consiste en un vacuostato, el cual ejecuta las funciones de corte - conexión, mientras que las funciones de conexión - seccionamiento - puesta a tierra las realiza un seccionador de tres posiciones rotativo del tipo charnela. En cuanto al orden de ejecución de las maniobras, ante un fallo el interruptor es el que se encarga de realizar el corte, siendo el seccionador de tres posiciones el que acto seguido abre el circuito eléctrico para mantenerlo en seccionamiento y después referirlo a tierra. En la maniobra de conexión, primero el seccionador de tres posiciones cierra el circuito eléctrico sin carga alguna y después el interruptor ejecuta la conexión, soportando todos los esfuerzos térmicos y electrodinámicos

producidos. Tal y como se ha mencionado anteriormente, estos esfuerzos pueden provocar el deterioro de los contactos del interruptor e incluso pueden provocar que los contactos queden soldados debido a las altas temperaturas obtenidas en el cortocircuito. En los documentos de Patente EP1921646A2, W02007031040A1, W02007051436A1 y W02008006915A1 también se definen soluciones en donde el orden de ejecución de las maniobras es igual que en la Solicitud de Patente W02006097457A1.

Por tanto, es muy importante que los contactos del interruptor se encuentren en las mejores condiciones posibles para poder realizar el corte de la corriente en el caso de un fallo, así como evitar fenómenos indeseados, como por ejemplo el deterioro o la posibilidad de soldadura de los contactos del interruptor debido a un pre-arco formado durante el cierre del interruptor.

Por otro lado, a la hora de realizar el corte de la corriente, además del estado de los contactos del interruptor, es fundamental que la velocidad de apertura se encuentre adaptada a la frecuencia de la red.

Para minimizar el tiempo de corte, los elementos de accionamiento existentes en la actualidad, como por ejemplo los descritos en los registros de patente anteriormente citados, efectúan dicho corte a velocidades de apertura elevadas.

El principal inconveniente que presentan estos elementos de accionamiento, sobre todo desde un punto de vista de la seguridad, es que una vez llegado a la posición de corte posible se produce un efecto de rebote del contacto móvil del interruptor que se produce al final de la carrera de apertura como consecuencia de la elevada velocidad de corte (apertura) requerida con el objeto de que la apertura se realice a la velocidad de apertura adaptada a la frecuencia de la red. La consecuencia negativa del efecto de rebote es que se produce un acercamiento de los contactos, lo que incrementa considerablemente el riesgo de que se ocasione un recebado del arco eléctrico dada la reducción de la distancia entre los mismos, con las nefastas consecuencias que ello conlleva, tal y como el deterioro de los contactos y los aislamientos, incremento de la temperatura y la presión, etc.

Habitualmente esta aparamenta de maniobra se encuentra aislada en un medio dieléctrico, que suele ser aire o bien otro medio fluido, como por ejemplo hexafluoruro de azufre (SFe), aire seco, aceite, etc., con el objeto de reducir la distancia entre fases y conseguir de este modo una envolvente compacta e insensible a condiciones exteriores o ambientales como contaminación o humedad. En este sentido, en función del medio dieléctrico empleado, la envolvente puede ser estanca o no.

Asimismo, una aparamenta de maniobra estanca comprende un dispositivo de acoplamiento estanco por cada medio de maniobra que se disponga. Concretamente el dispositivo de acoplamiento está unido a un contacto móvil del medio de maniobra.

En el caso de que la aparamenta de maniobra se encuentre... [Seguir leyendo]

1Aparamenta para redes de distribución eléctrica que comprende: una envolvente (23)

unos medios de maniobra dispuestos entre al menos una barra (7) de un circuito principal y al menos una barra de derivación (8), comprendiendo dichos medios de maniobra al menos un interruptor (1a) y un seccionador (1 b)(1 d) conectados en serie;

un elemento de accionamiento mecánico (3) para cada medio de maniobra configurado para accionar los medios de maniobra de forma que puedan realizar funciones de corte y/o conexión y/o seccionamiento y/o puesta a tierra; y un mecanismo de maniobra para producir el accionamiento del elemento de accionamiento,

en el que el mecanismo de maniobra está configurado de forma que el elemento de accionamiento (3) acciona la apertura del interruptor (1a) antes que la apertura del seccionador (1b) (1d) en una maniobra de corte y/o seccionamiento, pero acciona el cierre del interruptor (1a) antes que el cierre del seccionador (1b) (1d) en una maniobra de conexión;

caracterizada porque el mecanismo de maniobra está configurado de forma que el elemento de accionamiento (3) acciona el interruptor (1a) y el seccionador (1b) (1d) automáticamente uno después del otro.

2.- Aparamenta según la reivindicación 1, en la cual el seccionador (1b) (1d) es un seccionador con capacidad de cierre contra un cortocircuito.

3.- Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual el interruptor (1a) comprende un vacuostato que aloja un contacto fijo (4) unido a la barra del circuito principal (7) y un contacto móvil (5) que puede desplazarse según una dirección de desplazamiento (2), estando el citado contacto móvil (5) unido a un contacto fijo (6) del seccionador (1b) (1d) mediante medios conductores (10).

4.- Aparamenta según la reivindicación 3, en la cual el contacto móvil (5) está asociado al elemento de accionamiento (3) a través de un primer elemento de transmisión del accionamiento (9) y porque el elemento de accionamiento (3) comprende un primer eje de ataque (11), transversal a la dirección de desplazamiento (2), que coopera con el elemento de transmisión del accionamiento (9) en las funciones de corte - conexión, y porque el elemento de transmisión del accionamiento (9) puede pivotar alrededor de un eje de giro (12) transversal a la dirección de desplazamiento (2), comprendiendo el elemento de accionamiento (3) una pieza de acoplamiento (13) entre el elemento de transmisión del accionamiento (9) y al menos un medio conductor (10), estando montada dicha pieza de acoplamiento (13) en el interior de al menos un medio conductor (10) y configurada dicha pieza de acoplamiento (13) para colaborar mediante su desplazamiento axial tanto en la separación de los contactos (4) y (5) como en la conexión de los mismos, siendo dicha pieza (13) guiada en este desplazamiento axial por el interior de al menos un medio conductor (10) mediante un casquillo (15) que comprende el elemento de accionamiento (3).

5.- Aparamenta según la reivindicación 4, en la cual el elemento de accionamiento (3) comprende al menos un elemento elástico (14), estando configurado dicho al menos un elemento elástico (14) para colaborar mediante su compresión y descompresión en la conexión y en la separación del contacto móvil (5) y el contacto fijo (4), así como en el mantenimiento de los contactos (5), (4) fijos en su posición de conexión, minimizando la oscilación y porque el elemento de accionamiento (3) comprende un espacio libre (16) entre la pieza de acoplamiento (13) y el contacto fijo (6) del seccionador (1b) (1d), que permite la liberación de la energía contenida en el elemento elástico (14) y que colabora a vencer la inercia inicial del interruptor (1a) en la separación de sus contactos (4) y (5).

6.- Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual el seccionador (1 d) es un seccionador/seccionadorde puesta atierra.

7.- Aparamenta según la reivindicación 6, caracterizada porque el seccionador (1 d) comprende un contacto fijo (6), un contacto móvil (26) y un contacto de puesta a tierra (29), encontrándose el contacto móvil (26) unido rígidamente a un segundo eje de ataque (27) correspondiente al elemento de accionamiento (3), estando configurado dicho segundo eje (27) para cooperar en la ejecución de las funciones de conexión - seccionamiento - puesta a tierra y porque el contacto móvil (26) se encuentra conectado a la barra de derivación (8) mediante un contacto giratorio.

8.- Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende adicionalmente un seccionador de puesta a tierra (1c).

9.- Aparamenta según la reivindicación 8, en la cual el seccionador (1 b) y el seccionador de puesta a tierra (1 c) son linealmente deslizantes, de acuerdo a la dirección de desplazamiento (2).

10.- Aparamenta según la reivindicación 9, caracterizada porque el seccionador (1b) comprende un contacto fijo (6) y un contacto móvil (19), encontrándose este contacto móvil (19) unido rígidamente a un contacto móvil (20) del seccionador de puesta a tierra (1c), de manera que el desplazamiento de uno de los dos contactos (19, 20) provoca el desplazamiento del otro contacto (19, 20).

11.- Aparamenta según la reivindicación 10, en la cual el contacto móvil (19) se encuentra asociado al elemento de accionamiento (3) a través de un segundo elemento de transmisión del accionamiento (21), comprendiendo el

elemento de accionamiento (3) un segundo eje de ataque (27), transversal a la dirección de desplazamiento (2), que coopera con el segundo elemento de transmisión del accionamiento (21) en la ejecución de las funciones de conexión - seccionamiento - puesta a tierra y porque el segundo eje de ataque (27) comprende al menos una rueda dentada (33) que engrana con el segundo elemento de transmisión del accionamiento (21), de manera que la 5 rotación del segundo eje de ataque (27) provoca el desplazamiento axial del segundo elemento de transmisión del accionamiento (21), y a su vez el desplazamiento axial del contacto móvil (19, 20) del seccionador (1b) o del seccionador de puesta a tierra (1c).

12.- Aparamenta para redes de distribución eléctrica según las reivindicaciones 10 o 11, caracterizada porque el contacto móvil (19) del seccionador (1b) y el contacto móvil (20) del seccionador de puesta a tierra (1c) se

encuentran conectados a la barra de derivación (8) a través de un mismo elemento de conexión (22).

13.- Aparamenta según las reivindicaciones 4 o 7, caracterizada porque el elemento de accionamiento (3) comprende un dispositivo de acoplamiento (31) entre el mecanismo de maniobra (32) y cada uno de los ejes de ataque (11,27).

14.- Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la envolvente (23) es estanca e 15 incorpora un fluido dieléctrico.

15.- Aparamenta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la barra del circuito principal (7) y la barra de derivación (8) comprenden elementos de conexión (24), (25) que son accesibles desde el exterior de la envolvente (23).