ES2217108T3 - Componente electrico protegido contra arcos luminosos perturbadores. - Google Patents

Componente electrico protegido contra arcos luminosos perturbadores.

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ES2217108T3 ES01810770T ES01810770T ES2217108T3 ES 2217108 T3 ES2217108 T3 ES 2217108T3 ES 01810770 T ES01810770 T ES 01810770T ES 01810770 T ES01810770 T ES 01810770T ES 2217108 T3 ES2217108 T3 ES 2217108T3
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Abstract

Componente eléctrico protegido contra arcos luminosos perturbadores con un aislador (1) configurado en forma de una columna, con un primer sistema conductor de corriente previsto en la cabeza del aislador y que se puede llevar a un primer potencial eléctrico, y con un segundo sistema conductor de corriente previsto en la pata del aislador y que se puede llevar a un segundo potencial eléctrico, en el que el primero y el segundo sistema conductor de corriente presentan, respectivamente, un electrodo de arco luminoso (4, 7) para la descarga de un arco luminoso perturbador que aparece en el caso de una descarga entre el primero y el segundo sistema conductor de corriente, caracterizado porque al menos uno de los dos electrodos de arco luminoso (4, 7) está configurado en forma de una copa y presenta un fondo de copa (12) fijado en una conexión de corriente (3, 6) del primero o del segundo sistema conductor de corriente, así como una pared de la copa (13), que se conecta en el fondo de la copa (12) y que se extiende predominantemente en la dirección del eje (2) de la columna, en cuya pared de la copa están formadas al menos dos escotaduras del material que se extienden desde el fondo de la copa (12) sobre el borde de la copa (9, 10) y que están guiadas predominantemente en la dirección circunferencial

Description

Componente eléctrico protegido contra arcos luminosos perturbadores.
Campo técnico
En la invención se parte de un componente eléctrico protegido contra arcos luminosos perturbadores de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente. Este componente presenta un aislador realizado como columna, en cuya cabeza está fijado un primer sistema conductor de corriente, que puede ser conectado a un primer potencial eléctrico, especialmente potencial de alta tensión. En el foco del aislador está fijado un segundo sistema conductor de corriente, que puede ser conectado a un segundo potencial eléctrico, especialmente potencial de toma de tierra. El primero y el segundo sistema conductor de corriente presentan, respectivamente, un electrodo de arco luminoso que, por su parte, contienen, respectivamente, una de dos secciones de electrodos configuradas en forma de anillo circular, distanciadas de una de la otra en la dirección del eje de la columna así como distanciadas del aislador en dirección radial. Un arco luminoso perturbador, formado en el caso de una descarga no deseada entre los dos sistemas conductores de corriente, se acumula sobre las secciones de los electrodos configuradas en forma de anillo circular. Bajo la acción del campo magnético de la corriente que fluye en las secciones de electrodos en forma de anillo circular se desplaza en rotación el arco luminoso perturbador configurado ahora con preferencia axialmente y luego se extingue, por ejemplo, en el paso por cero de la corriente.
Estado de la técnica
Con el preámbulo, la invención hace referencia a un estado de la técnica de componentes eléctricos protegidos contra arcos luminosos perturbadores, como se describe en el documento US 5.903.427 A. Un componente eléctrico protegido contra arcos luminosos perturbadores descrito en esta publicación de patente contiene dos sistemas conductores de corriente mantenidos aislados eléctricamente uno del otro por medio de un aislador de aire libre en forma de columna y que se encuentran en diferentes potenciales eléctricos. Cada uno de estos sistemas contiene, respectivamente, una sección de conductor realizada como bucle en forma de anillo abierto y conducida en la zona de la cabeza del aislador o bien de la pata del aislador a distancia alrededor del aislador. Si se produce durante el funcionamiento del componente en una instalación de alta tensión -tal vez condicionado por un rayo o por un proceso de conmutación- un arco luminoso perturbador no deseado en el componente, entonces se conecta el arco luminoso perturbador en una vía de corriente que contiene las secciones del conductor como electrodos de arco luminoso. El arco luminoso perturbador está alineado ahora con preferencia axialmente y se apoya sobre los dos electrodos de arco luminoso en forma de anillo, conducidos en la dirección circunferencial. En virtud de las fuerzas electromagnéticas, el arco luminoso perturbador gira, apoyándose sobre los electrodos de arco luminoso, alrededor del aislador del componente hasta que ase extingue, por ejemplo, en la transición por cero de la corriente del arco luminoso perturbador. El componente está protegido de esta manera contra la acción de erosión y corrosión del arco luminoso perturbador.
En el documento US 6.018.453 A se indica otro componente eléctrico protegido contra arcos luminosos perturbadores realizado como descargador de sobretensión. También en este componente se acumulan arcos luminosos perturbadores no deseados sobre dos electrodos de arcos luminosos distanciados entre sí en la dirección de un eje del componente, son forzados a rotación alrededor del eje y de esta manera se extinguen, por ejemplo en la transición por cero de la corriente. Sin embargo, a diferencia del estado de la técnica mencionado anteriormente, en este componente los dos electrodos de arco luminoso están configurados en cada caso como placa y en las placas están formadas, respectivamente, una pluralidad de entalladuras guiadas con preferencia radialmente.
Representación de la invención
La invención, como se define en las reivindicaciones de la patente, soluciona el cometido de indicar un componente eléctrico protegido contra arcos luminosos perturbadores, en el que se suprime de una manera especialmente eficaz la acción de erosión y de corrosión.
En el componente según la invención de acuerdo con la reivindicación 1, al menos uno de los dos electrodos de arco luminoso está configurado en forma de una copa y presenta un fondo de copa, fijado en una conexión de corriente del componente así como una pared de la copa, que se conecta en el fondo de la copa y que se extiende con preferencia en la dirección del eje del aislador, en la que están formadas al menos dos escotaduras de material que se extienden desde el fondo de la copa sobre la pared de la copa y que están guiadas predominantemente en la dirección circunferencial. Por medio de la configuración en forma de copa del electrodo de arco luminoso se favorece la migración de un arco luminoso perturbador, formado durante el funcionamiento del componente eléctrico según la invención en una instalación de alta tensión, desde el lugar de aparición en el componente hacia fuera sobre el borde de la copa. Puesto que la corriente del arco luminoso fluye en la pared de la copa en varios conductores parciales de corriente conducidos predominantemente en la dirección circunferencial y colocados parcialmente superpuestos axialmente a modo de una bobina y delimitados por las escotaduras del material, se forma en el punto de la pata del arco luminoso perturbador un campo magnético fuerte, dirigido con preferencia radialmente. Sobre el arco luminoso perturbador guiado predominantemente en la dirección axial actúa ahora una fuerza electrodinámica dirigida perpendicularmente al campo magnético y perpendicularmente al eje del arco luminoso, que induce al arco luminoso a la rotación rápida deseada alrededor del eje del componente. El arco luminoso perturbador se puede desplazar de esta manera prácticamente de forma independiente de su intensidad y posición muy rápidamente fuera de las zonas del componente según la invención que están amenazadas de erosión por el arco luminoso y de corrosión por el arco luminoso y se puede extinguir.
La configuración del electrodo de arco luminoso como copa es muy esencial para la estabilización del arco luminoso perturbador, puesto que el punto de la pata del arco luminoso está fijado en el borde de la copa en dirección axial y radial y se puede mover ahora de la manera deseada en la dirección circunferencial. Para mantener lo más reducida posible la erosión del material del electrodo de arco luminoso, se recomienda formar el borde de la copa de material resistente a la erosión.
Se consigue una configuración especialmente efectiva de la pared de la copa como bobina y, por lo tanto, una rotación especialmente rápida del arco luminoso perturbador cuando al menos una de las dos escotaduras del material está realizada como entalladura y presenta dos secciones de diferente anchura. En este caso, se conduce una sección de anchura grande de la entalladura, que se coloca junto al fondo de la copa, en la dirección circunferencial, en cambio se conduce una segunda sección de anchura menor de la entalladura, que se conecta a esta sección, en la dirección circunferencial y en la dirección axial.
En general, se consigue una protección suficientemente buena contra arcos luminosos perturbadores cuando la pared de la copa está dispuesta inclinada en un ángulo mayor que 10º y menor que 90º con respecto al fondo de la copa. Con un ángulo de inclinación de 30º a 60º, con preferencia aproximadamente 45º, se optimiza la protección.
Es esencial para una protección suficientemente buena del arco luminoso del componente según la invención que la altura del electrodo de arco luminoso, que se extiende en la dirección del eje de la columna, sea al menos 0,1 y como máximo 0,5 veces su diámetro. Una configuración de este tipo se puede conseguir a través de fundición o a través de conformación, por ejemplo engarce a presión, de una placa redonda circular, que contiene escotaduras preformadas del material, con un espesor de pared entre 2 y 25 mm.
En general, en el componente según la invención, el aislador está realizado hueco y está prevista una parte activa guiada axialmente a través del aislador. Los componentes especialmente preferidos son un orificio de paso de aire libre y un descargador de sobretensión, especialmente con una parte activa a base de óxido de metal.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se explica la invención con la ayuda de ejemplos de realización. En este caso:
La figura 1 muestra una vista lateral de un componente realizado como descargador de sobretensión de acuerdo con la invención con dos electrodos de arco luminoso y con dos campanas de cubierta representadas en sección.
La figura 2 muestra una vista lateral de uno de los dos electrodos de arco luminoso del descargador de la tensión según la figura 1, y
La figura 3 muestra una vista en proyección sobre el electrodo de arco luminoso según la figura 2.
Modos de realización de la invención
En las figuras, las partes iguales están identificadas con los mismos signos de referencia. El descargador de sobretensión representado en la figura 1 presenta un aislador de aire libre 1 realizado en forma de una columna y formado, por ejemplo, por un polímero, tal vez a base de epoxi o de silicona, o de una cerámica, como por ejemplo una porcelana. El aislador está configurado hueco y presenta una parte activa dispuesta a lo largo de un eje 2 (eje de la columna), que se deduce a partir de la figura, con al menos un elemento de resistencia no lineal, con preferencia a base de óxido de metal, como especialmente óxido de cinc.
En la cabeza del aislador está previsto un primer sistema conductor de corriente conectado sobre un primer potencial eléctrico, por ejemplo potencial de alta tensión. El primer sistema conductor de corriente está conectado de forma conductora de electricidad con el extremo de la cabeza de la parte activa y presenta una conexión de corriente 3 que se puede conectar con una línea de alta tensión y un electrodo de arco luminoso 4 configurado en forma de una copa, que está alineado abierto hacia abajo hacia la pata del aislador concéntricamente al eje 2. El electrodo de arco luminoso 4 está rodeado concéntricamente por una campana de cubierta 5 cerrada hacia arriba. En la pata del aislador está previsto un segundo sistema conductor de corriente, que está conectado con un segundo potencial eléctrico, por ejemplo potencial de toma de tierra. El segundo sistema conductor de corriente está conectado de forma conductora de electricidad con el extremo de la pata de la parte activa y presenta una conexión de corriente 6 que se puede conectar con un conductor de toma de tierra y un electrodo de arco luminoso 7 que está configurado en forma de una copa, que está alineado abierto hacia arriba hacia la cabeza del aislador concéntricamente al eje 2. El electrodo de arco luminoso 7 está rodeado concéntricamente por una campana de cubierta 8 cerrada hacia arriba. Los dos electrodos de arco luminoso 4 y 7 están constituidos por material buen conductor de electricidad, especialmente por cobre o por una aleación de cobre. El borde 9, que apunta hacia abajo, del electrodo del arco luminoso 4 o bien el borde 10, que apunta hacia arriba, del electrodo de arco luminoso 7 están fabricados, respectivamente, por material resistente a la erosión, por ejemplo por una aleación de cobre y cinc, de cobre y volframio o de cobre y cromo alto punto de fusión.
El descargador de sobretensión está retenido por medio de un aislador 11 fijado en la conexión de la corriente 6. Los dos electrodos de arco luminoso 4 y 7 están dispuestos simétricos en espejo entre sí.
La estructura del electrodo de arco luminoso 4 se deduce a partir de las figuras 2 y 3. A partir de estas figuras se puede deducir que el electrodo de arco luminoso 7 presenta un fondo de copa 12 así como una pared de copa 13 que se conecta en el fondo de la copa y que se extiende preferentemente en la dirección del eje 2 de la columna, en cuya pared de la copa están formadas cinco escotaduras del material que se extienden desde el fondo de la copa 12 sobre el borde de la copa 10 y que están guiadas predominantemente en la dirección circunferencial y que están realizadas como entalladuras 14. De forma centrada con respecto al eje 2 está formado en el fondo de la copa 12 un orificio 15, a través del cual está guiada una sección de la conexión de la corriente 6 que está representada solamente en la figura 1.
Cada una de las cinco entalladuras 14 presenta dos secciones 16, 17 de diferente anchura, una de cuyas secciones 16, que está dispuesta junto al fondo de la copa 12, presenta una anchura grande de la entalladura y está guiada en la dirección circunferencial. En cambio, una sección 17, que se conecta en la sección 16, presenta una anchura reducida de la entalladura y está conducida predominantemente en la dirección circunferencial y en la dirección axial sobre el borde de la copa 10. Dos entalladuras 14 adyacentes están separadas una de la otra por medio de una trayectoria de conductores de corriente 18 formada por el material de la pared de la copa. Esta trayectoria de conductores de corriente 18 está guiada con preferencia axialmente entre las secciones ranuradas 16 de las dos entalladuras 14 adyacentes y a continuación con preferencia en la dirección circunferencial entre la sección ranurada 17 de una de las entalladuras 14 y la sección ranurada 16 de la otra entalladura 14 hasta el borde de la copa 10.
El modo de actuación de este descargador de las tensiones ahora como se indica a continuación: Si se produce un arco luminoso perturbador no deseado durante el funcionamiento del descargador de sobretensión en una instalación de alta tensión entre las conexiones de la corriente 3 y 6 en la parte activa y/o en el aislador 1, entonces se conducen sus puntos de pata (ver la figura 3, en la que se representa uno de los dos conductos de pata provistos con el signo de referencia 19, junto con la corriente de alimentación I del arco luminoso perturbador) bajo la acción de su campo magnético propio, respectivamente, por uno de los dos electrodos de arco luminoso 4 y 7 y se conduce allí sobre el fondo de la copa 12 con preferencia radialmente hacia fuera. A través de una o varias de las trayectorias de conductores de corriente 18, que están dispuestas en la pared de la copa 3, se conduce el punto de parta 19 del arco luminoso perturbador finalmente sobre el borde de la copa 10. En la transición desde el fondo de la copa 12 a la pared de la copa 13 fluye la corriente I que alimenta el arco luminoso perturbador (figura 3) en una sección configurada curvada de la trayectoria del conductor de la corriente 18. A través de esta curvatura se intensifica el campo magnético de la corriente de alimentación I, que actúa sobre el punto de pata del arco luminoso perturbador y de esta manera se intensifica también una fuerza electrodinámica que conduce el arco luminoso perturbador hacia fuera hacia el borde de la copa 10. En las secciones exteriores guiadas de una manera predominante en la dirección circunferencial de las trayectorias de la corriente 18, el campo magnético de la corriente de alimentación I está dirigido en el lugar del punto de la pata del arco luminoso radialmente hacia fuera y de esta manera actúa sobre el arco luminoso perturbador una fuerza aerodinámica dirigida en la dirección circunferencial, que provoca su rotación hasta su extinción en el paso por cero de la
corriente.
A través de las dos secciones de un material aislante, como con preferencia de un polímero a base de silicona, epoxi, policarbonato o poliamida, al que se añaden con ventaja substancias de relleno, como especialmente substancias magras antiinflamables, se protegen los electrodos de arco luminoso 4, 7 contra contacto, por ejemplo por animales o por material caído. Al mismo tiempo, se protege también el entorno frente a la acción de material caliente, que es lanzado, dado el caso, fuera del componente bajo la acción del arco luminoso perturbador y que representa un riesgo considerable de incendio. Tales componentes protegidos se pueden emplear, por lo tanto, sin problemas en regiones secas con vegetación amenazada de incendio, como hierba o arbustos secos.
Se ha mostrado que el arco luminoso perturbador se puede conducir una seguridad especialmente grande fuera del aislador hacia el exterior, cuando la pared de la copa 13 está dispuesta inclinada con preferencia aproximadamente 45º con respecto al fondo de la copa y cuando la altura del electrodo del arco luminoso 4 y 7, respectivamente, que se extiende en la dirección del eje de la columna 2, es como mínimo 0,1 y como máximo 0,5 veces su diámetro.
Las escotaduras del material, previstas en los electrodos de arco luminoso 4 y 7, no tienen que estar realizadas necesariamente como entalladuras 14, sino que pueden estar realizadas también como ranuras. Además, en determinados componentes, puede ser suficiente que solamente uno de los dos electrodos de arco luminoso 4 ó 7 presenta forma de copa.
Lista de signos de referencia
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 1 \+ Aislador\cr  2 \+ Eje\cr  3, 6 \+ Conexiones de corriente\cr 
4, 7 \+ Electrodos de arco luminoso\cr  5, 8 \+ Campanas de
cubierta\cr  9, 10 \+ Bordes de la copa\cr  11 \+ Aislador\cr  12 \+
Fondo de la copa\cr  13 \+ Pared de la copa\cr  14 \+
Entalladuras\cr  15 \+ Abertura\cr  16, 17 \+ Secciones ranuradas\cr
 18 \+ Trayectorias de conductores de corriente\cr  19 \+ Punto de
pata de un arco luminoso\cr  \+ perturbador\cr  I \+ Corriente de
alimentación del arco luminoso\cr  \+
perturbador\cr}

Claims (9)

1. Componente eléctrico protegido contra arcos luminosos perturbadores con un aislador (1) configurado en forma de una columna, con un primer sistema conductor de corriente previsto en la cabeza del aislador y que se puede llevar a un primer potencial eléctrico, y con un segundo sistema conductor de corriente previsto en la pata del aislador y que se puede llevar a un segundo potencial eléctrico, en el que el primero y el segundo sistema conductor de corriente presentan, respectivamente, un electrodo de arco luminoso (4, 7) para la descarga de un arco luminoso perturbador que aparece en el caso de una descarga entre el primero y el segundo sistema conductor de corriente, caracterizado porque al menos uno de los dos electrodos de arco luminoso (4, 7) está configurado en forma de una copa y presenta un fondo de copa (12) fijado en una conexión de corriente (3, 6) del primero o del segundo sistema conductor de corriente, así como una pared de la copa (13), que se conecta en el fondo de la copa (12) y que se extiende predominantemente en la dirección del eje (2) de la columna, en cuya pared de la copa están formadas al menos dos escotaduras del material que se extienden desde el fondo de la copa (12) sobre el borde de la copa (9, 10) y que están guiadas predominantemente en la dirección circunferencial
2. Componente según la reivindicación 1, caracterizado porque el borde de la copa (9, 10) está formado por material resistente a la abrasión.
3. Componente según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque al menos una de las dos escotaduras de material está configurada como entalladura (14) y presenta dos secciones (16, 17) de diferente anchura, cuya primera sección (16) de anchura grande de la entalladura, que se coloca junto al fondo de la copa (12), está dirigida en la dirección circunferencial, y una segunda sección (17) de anchura menor de la entalladura, que se conecta a la primera sección (16), está dirigida predominantemente en la dirección circunferencial y en la dirección axial.
4. Componente según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la pared de la copa (13) está dispuesta inclinada en un ángulo de 30º a 60º con respecto al fondo de la copa (12).
5. Componente según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la altura de los electrodos de arcos luminosos (4, 7), que se extiende en la dirección del eje (2), es como mínimo 0,1 y como máximo 0,5 veces su diámetro.
6. Componente según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el electrodo de arco luminoso (4, 7) está formado por medio de fundición o por medio de conformación de una placa que contiene escotaduras preformadas en el material.
7. Componente según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el aislador (1) está realizado hueco y presenta una parte activa guiada axialmente.
8. Componente según la reivindicación 7, caracterizado porque el componente está realizado como orificio de paso de aire libre.
9. Componente según la reivindicación 7, caracterizado porque el componente está realizado como descargador de sobretensión con una parte activa a base de óxido de metal.
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