Interruptor de corte en gas.

La invención se refiere a un interruptor de corte en gas (5), susceptible de ser integrado en el interior de una celda aislada en un gas dieléctrico, comprendiendo dicho interruptor (5) una cámara de corte (1) en cuyo interior se disponen un contacto fijo (3) y un contacto móvil (4).

La integración de los contactos (3, 4) dentro de al menos una carcasa (19, 20) correspondiente a Iba cámara de corte (1) permite la reducción de las distancias entre fases, además de evitar la repercusión de cualquier incidencia en una fase sobre el resto de fases, y en definitiva se obtienen equipos eléctricos más compactos. Asimismo, el interruptor (5) comprende al menos un medio de generación (6) de al menos un gas, al menos un medio de soplado/aspirado (7) de al menos un gas extintor y al menos un medio de generación (2) de campo magnético, de manera que mediante la combinación de dichos medios (6, 7, 2) se permite la extinción del arco eléctrico generado entre los contactos (3, 4) del interruptor (5).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/ES2010/070363.

Solicitante: ORMAZABAL Y CIA S.L.U.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: SAINZ DE LA MAZA ESCOBAL,NORBERTO, INCHAUSTI SANCHO,JOSE MANUEL, CASADO CARTON,Juan,Maria , Torres Novalbos,José María.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01H33/12 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01H INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS DE PROTECCION DE EMERGENCIA (cables de contacto H01B 7/10; pararrayos resistivos H01G 9/18; circuitos de protección, de seguridad H02H; conmutación por medios electrónicos sin cierre de contactos H03K 17/00). › H01H 33/00 Interruptores para alta tensión o fuertes corrientes con medios de extinción o prevención de arcos. › Contactos auxiliares sobre los cuales el arco es transferido desde los contactos principales (utilizando pararrayos de cuernos H01H 33/20).
  • H01H33/18 H01H 33/00 […] › utilizando imanes de soplado.
  • H01H33/76 H01H 33/00 […] › en los que un gas extintor de arco es soltado desde órganos fijos; Empleo de materiales específicos en este fin.
  • H01H33/91 H01H 33/00 […] › siendo el fluido extintor del arco el aire o un gas.

PDF original: ES-2509223_T3.pdf

 

Ilustración 1 de Interruptor de corte en gas.
Ilustración 2 de Interruptor de corte en gas.
Ilustración 3 de Interruptor de corte en gas.
Ilustración 4 de Interruptor de corte en gas.
Ilustración 5 de Interruptor de corte en gas.
Interruptor de corte en gas.

Fragmento de la descripción:

Interruptor de corte en gas Objeto de la invención La invención trata sobre un interruptor de corte en gas, de aplicación en aparamenta eléctrica de alta tensión, como por ejemplo en dispositivos de conmutación, en donde se emplea un gas o mezcla de gases de elevada rigidez dieléctrica como medio de extinción y aislamiento.

El interruptor objeto de la presente invención comprende una cámara de corte dotada de al menos un medio de generación para generar al menos un gas, de al menos un medio de soplado/aspirado de al menos un gas y de al menos un medio de generación para generar un campo magnético, de manera que mediante la combinación de dichos medios pueda ser extinguido el arco eléctrico generado entre los contactos del interruptor.

Antecedentes de la invención Los interruptores eléctricos de media o alta tensión en ocasiones se encuentran instalados en el interior de equipos eléctricos, tales como por ejemplo dispositivos de conmutación, en donde dichos interruptores se encuentran incorporados en su debido compartimento. El compartimento del interruptor requiere la utilización de un medio aislante, que puede ser aire o bien otro medio gaseoso, como por ejemplo hexafluoruro de azufre (SF6) , aire seco, nitrógeno, etc., con el objeto de reducir la distancia entre fases y conseguir de este modo una envolvente compacta e invariable a condiciones exteriores o ambientales como contaminación o humedad.

Como es conocido, los interruptores eléctricos de media o alta tensión están previstos para interrumpir/cortar la corriente que en un momento determinado circula por la línea y pueda llegar al valor de interrupción/corte del aparato, produciéndose en el momento de la separación de los contactos del interruptor un arco eléctrico que puede llegar a dañarlos. Este es un fenómeno indeseado que tiene que ser extinguido lo antes posible, dado que el arco puede destruir los aislamientos y los contactos, así como producir un incremento brusco de temperatura y presión que pueden llegar a producir explosiones que provoquen daños materiales, la formación de gases tóxicos o incluso daños personales. Por lo tanto el tiempo de apertura/corte resulta fundamental.

Otra de las situaciones que pueden producirse son los cierres contra cortocircuitos, es decir aquellos casos en los que al cerrar el circuito se genera una falta. En este caso se produce un incremento de la corriente que pasa por los contactos, llegando a varios kA y además se produce una erosión en los contactos debida al pre-arco.

Con el fin de limitar al máximo el desgaste de los contactos interesa que la maniobra de apertura del interruptor sea lo más rápida posible, para que la separación de los contactos se realice también de forma rápida. Para ello los interruptores eléctricos utilizan accionamientos mecánicos, hidráulicos o eléctricos, así como medios de extinción del arco generado en el momento de la apertura del interruptor, como por ejemplo sistemas de soplado magnético, sistemas de laminación y enfriamiento del arco estático, sistemas de soplado de gas por aletas, sistemas de soplado por pistón, sistemas de detonación de cargas explosivas, sistemas de ablación de un material que puede emitir un gas para la ayuda de la extinción del arco, etc.

En los sistemas de soplado por pistón mencionados, el interruptor está asociado al pistón de un cilindro en cuyo interior se encuentra un gas, de tal manera que cuando el interruptor se abre su movimiento provoca el desplazamiento del pistón que comprime el gas contenido en la cámara del cilindro, o también denominado como cámara de compresión, y lo proyecta sobre el arco generado en el momento de apertura del interruptor, provocando su extinción.

Estos sistemas de extinción de arco mediante soplado por pistón presentan el inconveniente de que al efectuar la maniobra de cierre del interruptor el pistón debe ejercer una fuerza importante para su retracción, puesto que su movimiento depende de la velocidad de llenado de la cámara de compresión y éste llenado se efectúa lentamente por cuanto se realiza aspirando gas a través de los pequeños orificios de la cámara. Esto provoca que la retracción del pistón sea muy lenta y el arco que se genera durante el cierre del interruptor pueda erosionar los contactos del mismo. Asimismo, el gas que penetra en la cámara es gas contaminado, que puede provocar consecuencias indeseadas en la siguiente maniobra de apertura del interruptor.

En relación con este tipo de sistemas de soplado por pistón que suponen los problemas anteriormente mencionados, se pueden citar ejemplos de Patentes como US5723840 y US5902978.

La solución definida en la Patente US5723840 se refiere a un interruptor que comprende un sistema de soplado por pistón, pistón éste que es estático e independiente al contacto móvil, de forma que el desplazamiento del contacto móvil provoca la compresión de gas contra el pistón estático y en consecuencia la expulsión de dicho gas a través de un conducto de salida hacia la cámara de arco. Además, en la maniobra de cierre del interruptor la cámara de compresión es rellenada con gas procedente de una cámara de succión, dándose el paso del gas de una cámara a

otra a través de una válvula de una sola dirección comprendida en el mismo pistón. En dicha renovación del medio dieléctrico el gas procedente de la cámara de succión es un gas contaminado, ya que en la maniobra de apertura los gases son evacuados a dicha cámara de succión, donde se mezclan con gas no contaminado del exterior, por lo que dicha mezcla de gases con impurezas supone un perjuicio para la siguiente maniobra de apertura.

La Patente US5902978 se refiere a un interruptor que comprende un sistema de soplado por pistón dotado de más de un pistón. El movimiento de estos pistones depende del desplazamiento del contacto móvil del interruptor, de forma que dichos pistones se encuentran asociados al contacto móvil mediante una transmisión mecánica tal como una rueda dentada que se encuentra engranada con el contacto móvil. El empleo de la citada transmisión mecánica supone la realización de un diseño complejo conformado por varios elementos, como por ejemplo rudas dentadas, elementos de transmisión del accionamiento, etc., que a su vez, suponen el inconveniente de un aumento del tamaño del interruptor, con lo que los dispositivos de conmutación en donde se instala dicho interruptor comprenden un mayor volumen que repercute en problemas de espacio en las instalaciones. Asimismo, el empleo de dicha transmisión mecánica compleja supone una mayor probabilidad de fallo en su operación.

Por otro lado, en cuanto al problema que comprenden los sistemas de soplado por pistón referente a la velocidad de retracción de los pistones en la maniobra de cierre de los interruptores, el empleo de más de un pistón, tal y como sucede en la Patente US5902978, repercute aún más en la velocidad de desplazamiento del contacto móvil del interruptor al realizar su maniobra de cierre, siendo este desplazamiento más lento, por lo que el arco generado entre los contactos del interruptor dispone de mayor tiempo para la erosión de los contactos.

A los problemas técnicos planteados anteriormente en relación con la Patente US5902978 se debe añadir la insuficiencia de medios en la evacuación de los gases en la realización de las maniobras del interruptor. La Patente US5902978 solo está dotada de una salida de gases, en donde se incorpora un deflector del flujo de los mismos. En este sentido, además de comprender solamente una única vía de evacuación de gases, el deflector de gases puede ejercer de tapón obstaculizando la salida de los mismos. En consecuencia, después de una maniobra del interruptor la cámara de arco queda contaminada para la siguiente maniobra. Por otra parte, esta solución definida en la Patente US5902978 no comprende ningún sistema de regeneración de gas, por lo que el gas empleado en la siguiente maniobra será un gas lleno de impurezas que probablemente no ayude en la extinción del arco eléctrico.

Otro problema técnico que comprenden los sistemas de soplado por pistón existentes, como por ejemplo los sistemas de soplado definidos en los ejemplos de Patente anteriormente mencionados, se refiere a la zona por donde se le ataca al arco eléctrico mediante el soplado, es decir, por ejemplo en las Patentes US5723840 y US5902978 el gas comprimido es soplado sobre el arco a través de un conducto de salida que dirige el gas sobre dicho arco sin que exista ningún punto de ataque definido sobre el mismo arco. Mediante este soplado indefinido sin ningún punto de ataque sobre el arco, los gases contaminados y el plasma generado durante la maniobra del interruptor pueden no ser encaminados... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Interruptor de corte en gas que comprende una cámara de corte (1) , por cada fase, comprendiendo en el interior de dicha cámara de corte (1) al menos parcialmente, un contacto fijo (3) y un contacto móvil (4) , y una cámara de arco (11) en cuyo interior puede producirse un arco eléctrico en la apertura y cierre del interruptor (5) , estando todo el conjunto aislado en al menos un gas dieléctrico, en el interior de un dispositivo de conmutación de aparamenta eléctrica, en la cual el interruptor (5) comprende un medio de generación (6) para generar al menos un primer gas extintor caracterizado porque dicho medio de generación (6) define una zona de estricción (8) en la cámara de arco (11) , a lo largo de la cual puede desplazarse el contacto móvil (4) en la apertura y cierre del interruptor (5) , y porque al menos una parte del medio de generación (6) para generar el primer gas extintor se encuentra unida a, y se desplaza solidaria con, el contacto móvil (4) de tal forma que el desplazamiento del contacto móvil (4) por la zona de estricción (8) obliga al arco eléctrico a estirarse y mantenerse en contacto continuo con el medio de generación (6) para generar el primer gas extintor debido al paso del contacto móvil (4) por la zona de estricción (8) , provocando la generación del citado primer gas extintor que permite la extinción de dicho arco eléctrico.

2. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 1, en el cual el contacto fijo (3) y el contacto móvil (4) comprenden cada uno al menos un contacto de arco (9, 9â?) , formándose el arco eléctrico entre los citados contactos de arco (9, 9â?)

3. Interruptor de corte en gas según las reivindicaciones 1 o 2, que comprende al menos un medio de soplado/aspirado (7) de al menos un segundo gas extintor, configurado para dirigir el citado segundo gas extintor sobre el arco eléctrico, permitiendo la extinción del arco eléctrico en la apertura del interruptor (5) y la renovación del gas en la cámara de corte (1) en el cierre del interruptor (5) .

4. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 3, en el cual el medio de soplado/aspirado (7) comprende al menos un pistón solidario al contacto móvil (4) , de forma que en la apertura del interruptor (5) se comprime el gas ubicado en al menos una cámara de compresión (10) y lo empuja hacia la cámara de arco (11) para el soplado al arco eléctrico.

5. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 4, en el cual la cámara de compresión (10) se encuentra comunicada mediante al menos un orificio (12) con al menos un conducto de salida (13) por el que se dirige el gas comprimido hacia la cámara de arco (11) .

6. Interruptor de corte en gas según las reivindicaciones 3, 4 o 5, en el cual el soplado sobre el arco eléctrico se realiza tanto por una parte delantera (21) como por una parte trasera (22) de al menos un contacto de arco (9) en la cámara de arco (11) .

7. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 3, según el cual en la maniobra de cierre del interruptor (5) el pistón (7) provoca una depresión en la cámara de compresión (10) , provocando la entrada de nuevo gas a través de al menos una entrada (14) que comunica el interior de la cámara de corte (1) con el exterior.

8. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 7, en el cual al menos una entrada (14) comprende al menos un medio de cierre (15) que impide la salida de gas en la maniobra de apertura del interruptor (5) y permite la entrada de nuevo gas a la cámara de compresión (10) en la maniobra de cierre del interruptor (5) .

9. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 1, en el cual la cámara de corte (1) , de cada fase, está configurada en al menos dos piezas (19, 20) , de forma que una primera pieza (19) incorpora, al menos parcialmente, al contacto fijo (3) y una segunda pieza (20) el contacto móvil (4) , quedando protegidas y aisladas así cada una de las fases del resto de fases ante cualquier incidente indeseado.

10. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 1, en el cual el contacto fijo (3) y/o el contacto móvil (4) , así como el medio de generación (6) tienen una configuración interior hueca, que a través de su parte interior hueca permiten la evacuación de gases y plasma producidos por el arco eléctrico durante la apertura/cierre del interruptor (5) , facilitando así en todo momento la evacuación del gas contaminado de la cámara de arco (11) .

11. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 10 que comprende una espiral de soplado (24) , situada bajo el contacto de arco (9) configurada para conducir los gases generados por el arco eléctrico, hacia el interior del contacto fijo (3) y del contacto móvil (4) .

12. Interruptor de corte en gas según las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque la parte interior hueca del contacto fijo (3) se encuentra comunicada con al menos una zona de evacuación de gases (17) por medio de al menos un orificio (18) que comprende el contacto fijo (3) , de forma que se consigue un mayor barrido de gases y plasma producidos en la apertura/cierre del interruptor (5) .

13. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 1, que comprende al menos un medio de generación (2) para generar un campo magnético que permite el desplazamiento del arco eléctrico sobre los contactos (3, 4) .

14. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 13, en el cual el contacto fijo (3) comprende al menos una bobina electromagnética (2) que genera el citado campo magnético que provoca el desplazamiento del arco 5 eléctrico.

15. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 1, en el cual el medio de generación (6) para generar gas extintor comprende polioximetileno.

16. Interruptor de corte en gas según la reivindicación 1, en el cual el interruptor de corte en gas (5) es un interruptor trifásico.


 

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