Contacto para ampolla de vacío de media tensión de estructura reforzada, ampolla de vacío e disyuntor, tal como un disyuntor seccionador de alternador asociado.

Contacto (2, 3) eléctrico para ampolla (1) de vacío de media tensión que se extiende según un eje longitudinal Y y que comprende:

- una parte (20, 30) de conexión mecánica que se extiende según el eje longitudinal Y,

- un cuerpo (21, 31) de contacto que comprende:

• un primer cilindro (8) hueco que comprende unas ranuras (81) realizadas en espiral alrededor de su eje y que se abren al menos sobre su exterior, estando dicho primer cilindro hueco centrado sobre el eje longitudinal Y teniendo un extremo unido a la parte de conexión mecánica, estando desprovisto de materiales el hueco (80) del primer cilindro, constituyendo el primer cilindro un primer arrollamiento adaptado para generar un campo magnético,

• una placa (22, 32) circular del mismo diámetro que el exterior del primer cilindro hueco, estando igualmente

dicha placa (22, 32) centrada sobre el eje longitudinal Y, y unida al extremo del primer cilindro hueco opuesto al unido a la parte de conexión mecánica;

• al menos una pequeña columna (7) distinta del (de los) arrollamiento(s) y dispuesta, en el hueco del primer cilindro (8), como soporte entre la parte (20, 30) de conexión mecánica y la placa (22, 32) circular del cuerpo del contacto de manera que se evite el hundimiento de esta última durante una maniobra de cierre y en la posición de cierre de la ampolla de vacío, teniendo la(s) pequeña(s) columna(s) una gran resistividad eléctrica de modo que cuando circula una corriente dada en el contacto, la cantidad de corriente que circula en la(s) pequeña(s) columna(s) es despreciable con relación a la que circula en el (los) arrollamiento(s),

caracterizado porque en el contacto eléctrico, la(s) pequeña(s) columna(s) (7) está(n) constituida(s) por un tubo metálico relleno de material(es) cerámico(s).

Contacto para ampolla de vacío de media tensión de estructura reforzada, ampolla de vacío e disyuntor, tal como un disyuntor seccionador de alternador asociado

Campo técnico

La invención se refiere al campo de los interruptores de vacío de media tensión, normalmente denominados ampollas de vacío o incluso ampollas bajo vacío.

Trata más particularmente del refuerzo de la estructura de sus contactos.

La aplicación principal es aquella en la que se utiliza una ampolla de vacío en tanto que interruptor de corte en un disyuntor, tal como unos disyuntores seccionadores de alternadores a la salida de las centrales de producción de energía.

Técnica anterior

Las ampollas de vacío se utilizan desde hace numerosos años en el aparellaje eléctrico de distribución de media tensión para cortar unas corrientes de cortocircuito del orden de algunos kiloamperios, típicamente 25 kA, en algunos kllovoltlos, típicamente 36 kV. En este tipo de aparellaje de distribución, las ampollas de vacío deben soportar además el paso de una corriente permanente, típicamente del orden de 1250 A, sin sufrir un calentamiento excesivo. En efecto, su Implantación en la red de distribución hace que dichas ampollas de vacío estén en posición cerrada en el funcionamiento normal de la red y sean atravesadas por la corriente nominal en permanencia.

Es conocido que para cortar estas corrientes de cortocircuito, es necesario concebir los contactos de arco de tal manera que en su extremo que los relaciona entre sí, se generen unos intensos flujos magnéticos axiales (AMF) con el fin de realizar la extinción del arco durante la separación mutua de los contactos.

Cuanto más elevadas sean las corrientes de cortocircuito mayores deben ser igualmente los flujos magnéticos generados con un reparto óptimo entre contactos para obtener un corte efectivo del arco.

Por otro lado, desde hace algunos años, el Incremento de los rendimientos de las ampollas de vacío permite su utilización como interruptor de corte en la salida directa del generador de centrales de producción de energía eléctrica. Al ser así, las tensiones a las que se someten son del orden de 36 kV con unas corrientes de cortocircuito a cortar de algunos kiloamperios, típicamente de 63 KA, 80 kA hasta 160 kA. Las corrientes permanentes a la salida directa de los generadores pueden alcanzar igualmente unos valores considerables de 9,5 kA hasta 26 kA.

También, realizar una ampolla de vacío susceptible a la vez de soportar estas corrientes permanentes y de cortar estas corrientes de cortocircuito de muy elevado valor puede llegar a conferirle unas dimensiones inaceptables en términos de coste.

También, la solicitante ha propuesto ya en las solicitudes de patente WO 2007/110251 y WO 2007/082858 una solución cinemática que consiste en insertar un interruptor de corte en el circuito eléctrico únicamente durante un corte del arco del cortocircuito y por lo tanto, para aislarle del circuito eléctrico principal para evitar que lo atraviese la corriente permanente.

Otro problema puesto en evidencia por los presentes inventores es que para estas aplicaciones de elevada corriente a cortar, la concepción de ampollas de vacío, comprendida la realización de la solución cinemática anterior, puede implicar unos diámetros de contacto en consecuencia. Ahora bien, con diámetros de ese tipo, hay un riesgo de que el contacto se hunda, o dicho de otra manera se deprima durante una maniobra de cierre de los contactos o en esta posición. En efecto, con el fin de mantener la ampolla de vacío en su posición de cierre cuando la atraviesa una corriente de valor elevado, se ponen en juego unas fuerzas de compresión mutua entre contactos muy grandes, de más de 700 kg de fuerza. Además, durante la maniobra de cierre, aparece un pico de fuerza de compresión de más de 2 toneladas de fuerza.

El objetivo de la invención es proponer una concepción de ampolla de vacío incluso mejorada que permita a estos contactos resistir mecánicamente los esfuerzos de compresión puestos en juego durante una maniobra de cierre o en esta posición.

Un objetivo particular de la invención es proponer una concepción de ampolla de vacío que le permita además ser utilizada como disyuntor de salida directa de generador de centrales de producción de energía eléctrica.

El documento DE 101 58 576 A1 describe un contacto eléctrico según el preámbulo de la reivindicación 1.

Explicación de la invención

Para hacer esto, la invención se refiere a un contacto eléctrico para ampolla de vacío de media tensión que se extiende según un eje longitudinal Y, y que comprende:

- una parte de conexión mecánica que se extiende según el eje longitudinal Y,

- un cuerpo de contacto que comprende:

un primer cilindro hueco que comprende unas ranuras realizadas en espiral alrededor de su eje y que se abren al menos sobre su exterior, estando centrado dicho primer cilindro hueco sobre el eje longitudinal Y teniendo un extremo unido a la parte de conexión mecánica, estando el hueco del primer cilindro desprovisto de materiales, constituyendo el primer cilindro un primer arrollamiento adaptado para generar un campo

magnético,

una placa circular del mismo diámetro que el exterior del primer cilindro hueco, estando igualmente centrada dicha placa sobre el eje longitudinal Y, y unida al extremo del primer cilindro hueco opuesto al unido a la parte

de conexión mecánica.

Según la invención se prevé además al menos una pequeña columna distinta del (de los) arrollamiento(s) y dispuesta, en el hueco del primer cilindro, como soporte entre la parte de conexión mecánica y la placa circular del cuerpo de contacto de manera que se evite el hundimiento de esta última durante una maniobra de cierre y en la posición de cierre de la ampolla de vacío, teniendo la(s) pequeña(s) columna(s) una gran resistividad eléctrica de modo que cuando circula una corriente dada en el contacto, la cantidad de corriente que circula en la(s) pequeña(s) columna(s) es despreciable con relación a la que circula en el (los) arrollamiento(s) y la(s) pequeña(s) columna(s) está(n) constituida(s) por un tubo metálico relleno de material(es) cerámico(s).

Los presentes inventores han pensado acertadamente en utilizar como combinación una parte metálica por sus características de resistencia mecánica elevada y una parte cerámica por sus características de fuerte resistividad eléctrica. Los presentes inventores han llegado así a un compromiso eficaz: en efecto, con relación al problema técnico planteado por la invención, la solución ideal consiste en realizar, como pequeña columna, un soporte únicamente a base de cerámica debido al hecho de que este tipo de material no conduce en absoluto o de manera ínfima la corriente. Sin embargo, los presentes inventores han llegado a la conclusión de que un soporte exclusivamente cerámico, a pesar de sus características intrínsecas elevadas de rigidez y de resistencia a la compresión, presentan el riesgo de ser mellados durante un choque incluso no violento. Ahora bien, unas partículas de cerámica melladas conducirían a un deterioro significativo de los rendimientos eléctricos de la ampolla de vacío.

También, la solución según la invención consiste en una solución mixta de tubo exterior/envolvente exterior en metal relleno de cerámica. De ese modo, la envolvente exterior y el rellenado aseguran conjuntamente el refuerzo mecánico con el fin de evitar el hundimiento en particular en el centro del contacto, y la utilización de la cerámica como relleno permite incrementar grandemente la resistividad eléctrica de cada pequeña columna.

Según un modo de realización, el segundo arrollamiento está constituido por un segundo cilindro hueco eléctrico que comprende unas ranuras realizadas en espiral alrededor de su eje y que se abren al menos sobre su exterior, estando centrado el segundo cilindro hueco sobre el eje longitudinal Y, dispuesto concéntricamente al primer cilindro, teniendo un extremo unido a la parte de conexión mecánica y el otro extremo unido a la placa circular, estando desprovistos de material los huecos de estos cilindros.

Según otro modo de realización, el segundo arrollamiento está constituido por una pieza suplementaria maciza que comprende dos partes cilindricas y una corona anular no cerrada sobre sí misma y centrada sobre las dos partes cilindricas, estando unido cada extremo de la corona no cerrada sobre sí misma por medio de un brazo a una de las partes cilindricas. La disposición de esta pieza suplementaria es de tal modo que las dos partes cilindricas se centran sobre el eje longitudinal y la corona anular dispuesta... [Seguir leyendo]

1. Contacto (2, 3) eléctrico para ampolla (1) de vacio de media tensión que se extiende según un eje longitudinal Y y que comprende:

- una parte (20, 30) de conexión mecánica que se extiende según el eje longitudinal Y,

- un cuerpo (21, 31) de contacto que comprende:

un primer cilindro (8) hueco que comprende unas ranuras (81) realizadas en espiral alrededor de su eje y que se abren al menos sobre su exterior, estando dicho primer cilindro hueco centrado sobre el eje longitudinal Y teniendo un extremo unido a la parte de conexión mecánica, estando desprovisto de materiales el hueco (80) del primer cilindro, constituyendo el primer cilindro un primer arrollamiento adaptado para generar un campo magnético,

una placa (22, 32) circular del mismo diámetro que el exterior del primer cilindro hueco, estando igualmente dicha placa (22, 32) centrada sobre el eje longitudinal Y, y unida al extremo del primer cilindro hueco opuesto al unido a la parte de conexión mecánica;

al menos una pequeña columna (7) distinta del (de los) arrollamiento(s) y dispuesta, en el hueco del primer cilindro (8), como soporte entre la parte (20, 30) de conexión mecánica y la placa (22, 32) circular del cuerpo del contacto de manera que se evite el hundimiento de esta última durante una maniobra de cierre y en la posición de cierre de la ampolla de vacio, teniendo la(s) pequeña(s) columna(s) una gran resistividad eléctrica de modo que cuando circula una corriente dada en el contacto, la cantidad de corriente que circula en la(s) pequeña(s) columna(s) es despreciable con relación a la que circula en el (los) arrollamiento(s), caracterizado porque en el contacto eléctrico, la(s) pequeña(s) columna(s) (7) está(n) constituida(s) por un tubo metálico relleno de materlal(es) cerámlco(s).

2. Contacto (2, 3) eléctrico según la reivindicación 1, que comprende un segundo arrollamiento (10) dispuesto en el hueco del primer cilindro y adaptado para generar un campo magnético que se superpone al campo magnético generado por el primer arrollamiento (8).

3. Contacto (2, 3) eléctrico según la reivindicación 2 en el que el segundo arrollamiento está constituido por un segundo cilindro hueco que comprende unas ranuras realizadas en espiral alrededor de su eje y que se abren al menos sobre su exterior, estando centrado el segundo cilindro hueco sobre el eje longitudinal Y, dispuesto concéntricamente con el primer cilindro (8), teniendo un extremo unido a la parte de conexión mecánica y el otro extremo unido a la placa (22, 32) circular, estando desprovistos de materiales los huecos (80) de los cilindros.

4. Contacto eléctrico según la reivindicación 2, en el que el segundo arrollamiento está constituido por una pieza (10) suplementaria maciza que comprende dos partes (100a, 100b) cilindricas y una corona (102) anular no cerrada sobre sí misma y centrada sobre las dos partes (100a, 100b) cilindricas, estando unido cada extremo (1020, 1021) de la corona (102) no cerrada sobre sí misma por medio de un brazo (101, 103) a una de las partes (100a, 100b) cilindricas, siendo la disposición de esta pieza (10) suplementaria de tal modo que las dos partes (100a, 100b) cilindricas se centran sobre el eje longitudinal y la corona (102) anular dispuesta concéntricamente con el primer arrollamiento (8), estando una de las partes (100a) cilindricas unida a la parte (20) de conexión mecánica y estando otra de las partes (100b) cilindricas unida a la placa (22) circular de contacto, estando desprovistos de material el hueco (80) del primer arrollamiento (8) y el espacio entre la corona (102) anulary las partes (100a, 100b) cilindricas.

5. Contacto (2, 3) eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el diámetro exterior del primer arrollamiento y de la placa circular está comprendido entre 90 y 150 mm.

6. Contacto (2, 3) eléctrico según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende tres pequeñas columnas (7a, 7b, 7c) idénticas repartidas a 120° una de la otra sobre una misma circunferencia en el hueco del primer cilindro (8).

7. Contacto (2, 3) eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cuando circula una corriente dada en el contacto, la cantidad de corriente que circula en la(s) pequeña(s) columna(s) es inferior o igual al 1% de la cantidad total de corriente en el contacto.

8. Ampolla (1) de vacío de media tensión que comprende al menos un contacto (2, 3) eléctrico según una de las reivindicaciones precedentes.

9. Ampolla de vacío según la reivindicación 8, que comprende un par de contactos eléctricos con un contacto (2) fijo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 y un contacto (3) móvil según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

10. Disyuntor seccionador de alternador que comprende al menos una ampolla (1) de vacío según una cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9.

11. Utilización de un disyuntor seccionador de alternador según la reivindicación 10, según la que la ampolla de vacío es atravesada únicamente por una corriente de cortocircuito.