ES2224485T3 - Interruptor de corte en carga con camara de extincion. - Google Patents
Interruptor de corte en carga con camara de extincion.Info
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Abstract
INTERRUPTOR CON CAMARA EXTINTORA DE ARCO VOLTAICO (1), ESPECIALMENTE INTERRUPTOR DE SEPARACION DE CARGA-TENSION MEDIA PARA TENSIONES ENTRE 6 Y 36 KV, CON UNA CUCHILLA DE INTERRUPTOR (11) MOVIL, UNA CAMARA DE PRESION (3), UNA CAMARA DE EXPANSION (4) SEPARADA DE ELLA Y UNA ABERTURA (6), QUE PUEDE SER CERRADA AL MENOS PARCIALMENTE EN LA CAMARA DE EXPANSION (4).
Description
Interruptor de corte en carga con cámara de
extinción.
El invento se refiere a un interruptor con cámara
de extinción, especialmente a interruptores de corte en carga de
media tensión para tensiones entre 6 y 36 KV.
Para apagar el arco que se produce al abrir los
contactos de un interruptor lo mas rápidamente posible ya es
conocido el situar cámaras de extinción en una pista lateral en la
que solo durante corto tiempo, inmediatamente después de la apertura
del contacto principal, fluye corriente a través de un contacto
retrasado que normalmente se encuentra en posición conectado. Un
contacto o clavija o cuchilla de contacto móvil situada en la cámara
de extinción interrumpe el circuito de corriente secundario. El arco
eléctrico que se produce entonces se apaga en la cámara de
extinción.
La clavija de contacto o conexión en forma de
clavija o cuchilla está situada entre cuerpos que al calentarse
emiten gas (principio de gas duro). La clavija o cuchilla se mueve
entre esos cuerpos al conectar o al desconectar. Bajo la influencia
del calor que se genera por el arco eléctrico producido al
desconectar se crea, por un lado por calentamiento del aire que se
encuentra en la cámara de extinción, por otro lado por la producción
de gas, una presión que genera una corriente de gas que debe enfriar
y apagar el arco eléctrico lo mas rápidamente posible.
Las exigencias a los aparatos de media tensión
aumentan continuamente. Mientras que hasta ahora eran habituales en
el mercado los aparatos de maniobra que como "tiempo de vida"
podía soportar 20 desconexiones en carga ahora se piden 100
desconexiones en carga a tensiones entre 12 y 24 KV y una intensidad
de 630 A. Para poder desconectar cada vez mayor potencia más a
menudo es necesario construir cámaras de extinción mayores y mas
resistentes que están calculadas de manera que se debe disponer en
cantidad suficiente del gas de extinción necesario para la extinción
del arco eléctrico de desconexión y deben resistir la presión
producida durante la desconexión. Puesto que en las instalaciones de
media tensión el espacio está sin embargo muy limitado y las
dimensiones de la instalación vienen determinadas por el tamaño de
los interruptores no se deben aumentar de forma apreciable las
dimensiones de los aparatos de maniobra a pesar de las mayores
exigencias en la potencia de desconexión.
Por todo ello actualmente es habitual, por
motivos de espacio, construir cámaras de extinción diferentes para
cada nivel de tensión (10, 20, 30 KV) para poder construir el
interruptor del correspondiente nivel de tensión lo más pequeño
posible.
Se conocen cámaras de extinción, por ejemplo por
el documento alemán 195 40 552 o por el documento alemán 195 22
852, que fueron desarrolladas también bajo el aspecto de una
necesidad de espacio lo menor posible.
Así, el documento alemán 195 40 552 publica una
cámara de extinción integrada en un aislador de apoyo que se
encuentra entre cada aislador de apoyo de un polo. En la desconexión
la clavija de contacto que se encuentra en la cámara de extinción
será retirada de la cámara de extinción a lo largo de una pista de
movimiento recta. Este movimiento rectilíneo exige relativamente
mucho espacio puesto que por lo menos la longitud que la clavija
debe ser extraída de la cámara de extinción debe mantenerse libre
por fuera de la cámara de extinción en prolongación de ésta para los
movimientos de maniobra.
Para reducir este necesidad de espacio, los
documentos DE 95 22 852 y FR 2034 118 proponen una cámara de
extinción en forma tubular con una clavija de contacto que poseen
ambos la forma de un segmento circular. La clavija de contacto está
articulada mediante uniones a un punto de giro de tal manera que
realiza un movimiento situado sobre la trayectoria circular
predeterminada por su forma y la de la cámara de extinción. Para
extraer la clavija de contacto fuera de la cámara de extinción
desde su posición de contacto se precisa considerablemente menos
espacio que en la cámara de extinción anteriormente descrita.
Las cámaras de extinción descritas no satisfacen
los deseos actuales sobre aparatos de maniobra de media tensión
después de 100 desconexiones en carga bajo las condiciones de
potencia anteriormente mencionadas.
Ante estos argumentos el invento tiene como base
el problema de construir una cámara de extinción resistente a la
presión que aguante las potencias de desconexión exigidas, que
precise el menor espacio posible y en lo posible sea de aplicación
universal.
Para solucionar esta misión se propone una cámara
de extinción con las características expuestas en la reivindicación
principal. Otras formas constructivas ventajosas se desprenden de
las reivindicaciones subordinadas.
Con el dispositivo acorde con el invento es
posible introducir la cuchilla de contacto en la cámara de extinción
de tal manera que la cámara de extinción, para ser conforme con las
mayores exigencias de potencia, pueda ser diseñada de mayor tamaño
sin que la necesidad de espacio para la cuchilla de contacto más la
cámara de extinción en conjunto aumente, de manera que a pesar del
aumento de potencia se puedan mantener las medidas de bastidor
actuales de las celdas de maniobra. Los aparatos de maniobra de
media tensión actuales pueden ser provistos a posteriori sin
problemas con los aparatos acordes con el invento.
Además de esto la cámara de extinción puede ser
diseñada de manera que pueda ser utilizada para diferentes
tensiones, por ejemplo 12 y 24 KV. Por ello, porque una cámara de
extinción puede ser empleada para varios niveles de tensión existe
una considerable ventaja económica.
Dentro de la cámara de extinción están previstos
de forma propiamente conocida cuerpos de un material que al
calentarse emiten gas. Estos pueden poseer una forma de placa y en
estado conectado comprimirse contra la clavija de contacto o la
punta de la cuchilla de contacto. Es posible cualquier otra forma de
este cuerpo.
A continuación el invento será aclarado con más
detalle sobre la base de ejemplos constructivos representados en el
dibujo. Se muestra:
Fig. 1a una sección transversal a través de una
cámara de extinción en estado desconectada;
Fig. 1b una sección a través de una cámara de
extinción según la figura 1a a lo largo de la línea
A-A;
Fig. 2a una sección transversal a través de una
cámara de extinción según la figura 1a en la que la cuchilla de
contacto se encuentra en una posición intermedia entre los estados
conectado y desconectado;
Fig. 2b una sección a través de una cámara de
extinción según la figura 2a a lo largo de la línea
A-A;
Fig. 3a una sección transversal a través de una
cámara de extinción según la figura 1a en estado conectado;
Fig. 3b una vista de una cámara de extinción
según la figura 3a en la dirección A;
Fig. 4a una sección transversal a través de otro
ejemplo constructivo de una cámara de extinción en estado conectado;
y
Fig. 4b una vista de una cámara de extinción
según la figura 4a en la dirección A;
En la figura 1a está representada una cámara de
extinción 1 que se compone de una carcasa 2 que está dividida en una
cámara de presión 3 y una cámara de expansión 4, las cuales están
separadas una de otra mediante una pared 5 con una abertura 6. En la
cámara de presión 3, en el lado opuesto a la cámara de expansión 4,
se encuentra un contacto fijo 7.
La cámara de expansión 4 presenta en su lado
opuesto a la pared 5 una abertura 8 que se extiende también en la
zona inferior de la cámara de expansión 4 y forma allí una cuasi
abertura adicional 9.
Las aberturas 8 y 6 sirven para la salida de la
punta de contacto de una cuchilla de contacto 11 móvil de la pista
de corriente secundaria a través de las cámaras de presión 3 y de
expansión 4 hasta el contacto 7; la cuchilla de contacto queda
retenida en la posición conectada mediante un resalte 12 que la
retiene por detrás. La cuchilla de contacto 11 está representada en
la figura 1a solo parcialmente, exactamente solo con su punta de
contacto 11a que está unida mediante una correspondiente parte
arqueada 11b con el punto de giro B de manera que la cuchilla al
conectar y desconectar se mueve a lo largo de un camino
circular.
En la cámara de presión 3 existen placas de
extinción 10 de un material que al calentarse genera un gas, las
cuales están tensadas por muelles 21 de manera que están comprimidas
unas contra otras. Durante la conexión y la desconexión la cuchilla
de contacto 11 se mueve a través de ellas y se tocan.
La cuchilla de contacto o la de seccionamiento 11
tiene una forma plana, como muestra la vista en planta superior.
Para que la cámara de extinción puede cumplir con las exigencias
relativas al numero de desconexiones a las potencias mencionadas
(valores de tensión e intensidad) fue necesario aumentar el volumen
de la cámara de extinción, lo que con el invento fue
sorprendentemente fácil de conseguir manteniendo las dimensiones del
interruptor y conservando la dimensión del bastidor porque no solo
la punta de contacto 11a se introduce en la cámara de extinción sino
también, por lo menos parcialmente, el eje de la cuchilla de
contacto o de la cuchilla de seccionamiento 11b.
Esto será posible por medio de la parte 9 de la
abertura 8, o sea la abertura adicional acorde con el invento.
Durante la conexión, o sea cuando la cuchilla de contacto 11 se
mueve hacia el contacto fijo 7, en primer lugar la pieza de
retención 13 y después la punta de contacto 11a de la cuchilla de
contacto 11 pasan a través de la parte de la abertura 8 orientada
hacia atrás. Sin embargo, tan pronto como la cuchilla de contacto 11
ha alcanzado la posición mostrada en la figura 2a,b entra también en
la zona de la cámara su eje 11b, o sea la abertura adicional 9 de la
abertura 8 y esto tanto más lejos cuanto más se acerque al contacto
fijo 7.
Para que a pesar de la abertura adicional 9 en la
cámara de expansión 4 la cámara de extinción pueda cumplir con
fiabilidad su misión, o sea extinguir el arco eléctrico producido
durante la desconexión, la zona 9 de la abertura 8, es decir la
abertura adicional, en la posición desconectada representada en las
figuras 1a,b está cerrada por dos clapetas 14, que por ejemplo están
compuestas de un material aislante. Como se aprecia en la figura 1b
las clapetas 14 están sujetas a la parte inferior de la cámara de
extinción 1 de forma móvil exactamente por el punto C. Tienen la
forma de un segmento circular y en estado desconectado se solapan en
la zona de la abertura adicional 9 cerrándola. En un ejemplo
constructivo preferido están tensadas por un muelle de manera que
adoptan la situación representada en la figura 1b sin una fuerza que
desde el exterior actúe sobre ellas. En estado desconectado las
placas de extinción 10 están una sobre otra.
Tan pronto como el interruptor ha cerrado
mediante la cuchilla de contacto 11, se ha movido por tanto
alrededor del punto B sobre el contacto fijo 7 y por ello ha entrado
en la cámara de expansión como se ha descrito anteriormente, su eje
11b se encuentra en algún momento, como se muestra en las figuras
2a,b, con las clapetas 12 y las presiona en contra de la fuerza del
muelle que actúa sobre ellas, separándolas, de manera que la
abertura adicional 9 en principio cerrada se abre más y más y con
ello la cuchilla de contacto 11 en estado conectado sobresale
todavía más de la cámara de extinción a través de la abertura
adicional 9.
Este estado está representado en las figuras
3a,b. Las clapetas 14 están ahora totalmente abiertas de manera que
dejan libre la abertura adicional 9. Se quedan sujetas en esta
posición mediante el eje de la cuchilla de contacto 11a mientras que
la punta de contacto de la cuchilla de contacto 11a presiona
separando las placas de extinción 10
Al desconectar, es decir, cuando la cuchillas de
contacto 11 se separan del contacto 12 y con ello del contacto fijo
7 la cuchilla de contacto 11 y las clapetas 14 recorren el recorrido
inverso. Cuanto más se mueve la cuchilla de contacto 11 fuera de la
cámara de extinción 1, realiza así un movimiento giratorio en contra
de las agujas del reloj alrededor del punto B, tanto más se retira
de la abertura adicional 9 de manera que las clapetas 14 por la
fuerza ejercida sobre ellas por el muelle adoptan más y más la
posición de partida representada en las figuras 1a,b y cierran de
nuevo la parte abertura 9.
La abertura adicional permite a la cuchilla de
contacto 11 en forma de hoz que su trayectoria de movimiento se
encuentre en su mayor parte en la cámara de extinción 1 de manera
que con la misma necesidad de espacio para la cámara de extinción 1
acorde con el invento se obtiene un volumen de cámara
considerablemente mayor en comparación con las cámaras de extinción
conocidas.
Mediante las clapetas 14 que se mueven
dependiendo de la posición de la cuchilla de contacto 11 el proceso
de extinción de un arco eléctrico generado en una desconexión es
considerablemente más eficiente. En el momento del nacimiento del
arco eléctrico, es decir, exactamente cuando la cuchilla de contacto
11 comienza a separarse de su posición cerrada (véase figuras 3a,b)
del contacto 7 las clapetas 14 están abiertas de manera que puede
penetrar relativamente mucho oxigeno en la cámara de extinción 1,
especialmente también en la cámara de presión 3. Esto es bienvenido
al comienzo del proceso de extinción puesto que promueve el
nacimiento lo más rápidamente posible del arco eléctrico a partir de
la pequeña llama inicial, de manera que muy rápidamente se puede
iniciar el procedimiento de vaporización en las placas de extinción
promovido por el arco eléctrico y los gases producidos extinguen
ahora rápidamente y con total efectividad el arco eléctrico. Cuanto
más se mueve hacia fuera la cuchilla de contacto 11 de la cámara de
extinción tanto más se cierran las clapetas 13 e impiden de esta
forma por un lado otra entrada de oxigeno y por otro lado la salida
de los gases de la cámara de extinción hacia abajo, lo que podría
ocasionar la ionización de la zona entre las fases así como hacia
tierra y con ello a una descarga (cortocircuito). Mediante la
abertura de ranura 8 ajustada al proceso de extinción los gases de
extinción son controlados de manera que queda descartada una
ionización del tramo aislante.
Además la abertura adicional 9 en principio
relativamente grande y después cerrando por todas partes, influye
acelerando los gases de extinción generados en la cámara a presión
3, lo que provoca, especialmente en la fase de arranque de baja
intensidad mediante turbulencias una refrigeración más eficiente y
con ello una extinción más segura del arco eléctrico La velocidad de
cierre de la abertura adicional 9 puede variar y ser ajustada de
forma especial por la forma de las clapetas 14.
Las medidas acordes con el invento aumentan
también con ello de forma considerable la eficiencia de la cámara de
extinción.
En las figuras 4a, b está representado otro
ejemplo constructivo de una cámara de extinción acorde con el
invento en las que las piezas correspondientes al ejemplo
constructivo acorde con las figuras 1 a 3 están identificadas con
las mismas cifras de identificación. El ejemplo constructivo según
la figura 4a, b se diferencia del ejemplo constructivo anteriormente
descrito por otro mecanismo de cierre para la abertura adicional
9.
En lugar de las clapetas 14 se emplea aquí una
placa o una tira 15 de material aislante. Esta o aquella está sujeta
por 16 al extremo de contacto de la cámara de extinción 1 y en
estado desconectado del interruptor cierra por completo la abertura
adicional 9. Al cerrar la cuchilla de contacto 11 su eje presiona la
placa o la tira 15 en contra de la acción de un muelle 17 al
interior de la carcasa 2 en dirección al punto de fijación 16, con
lo que la abertura adicional 9 queda liberada. La forma de funcionar
de este ejemplo constructivo es la misma que la anteriormente
descrita. Correspondiendo con la posición de la cuchilla de contacto
11 la zona de abertura 9 adicional será abierta o cerrada mediante
la placa o la tira 15. De acuerdo con ello en la cámara de presión 3
están previstas placas de extinción 10 de un material que al
calentarse desprende un gas.
Claims (12)
1. Interruptor con cámara de extinción (1),
especialmente para interruptores de corte en carga de media tensión
para tensiones entre 6 y 36 KV, con
- una cuchilla de contacto (11) móvil,
- una cámara de presión (3),
- una cámara de expansión (4) y
- una abertura (8) parcialmente obturable en la
cámara de expansión (4),
caracterizado porque la abertura
parcialmente obturable se extiende por las partes lateral (8) e
inferior (9) de la cámara de expansión (4) y la parte obturable de
la abertura en la zona inferior de la cámara de expansión representa
una abertura adicional (9) que sirve para que atraviese el eje (11b)
de la cuchilla de separación, y porque la abertura adicional (9)
queda cerrada mediante por lo menos una clapeta (14) que puede girar
alrededor de un eje esencialmente perpendicular a la pared inferior
de la cámara de expansión (4) en la cual está practicada la abertura
adicional (9).
2. Interruptor según la reivindicación 1,
caracterizado porque la abertura adicional (9) tiene forma
de ranura.
3. Interruptor según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la anchura de la abertura (8, 9) se
corresponde con el espesor de la cuchilla de separación (11).
4. Interruptor según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado por dos clapetas (14) que se solapan al
cerrar.
5. Interruptor con cámara de extinción (1),
especialmente para interruptores de corte en carga de media tensión
para tensiones entre 6 y 36 KV, con
- una cuchilla de contacto (11) móvil,
- una cámara de presión (3),
- una cámara de expansión (4) y
- una abertura (8) parcialmente obturable en la
cámara de expansión (4),
caracterizado porque la abertura
parcialmente obturable se extiende por las partes lateral (8) e
inferior (9) de la cámara de expansión (4) y la parte obturable de
la abertura representa una abertura adicional (9) que sirve para que
atraviese el eje (11b) de la cuchilla de separación, y la abertura
adicional (9) es cerrada por una placa desplazable a lo largo de la
abertura adicional o una tira (15) desplazable.
6. Interruptor según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque las clapetas (14) así como la
placa o la tira (15) están hechas de material aislante.
7. Interruptor según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque las clapetas (14) así como la
placa o la tira (15) están cargadas con un muelle.
8. Interruptor según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque en estado conectado la abertura
adicional (9) está abierta.
9. Interruptor según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque en estado desconectado la
abertura adicional (9) está cerrada.
10. Interruptor según una de las reivindicaciones
1 a 9, caracterizado porque las clapetas (14) así como la
placa o la tira (15) son accionadas por la cuchilla de contacto
(11).
11. Interruptor según una de las reivindicaciones
1 a 10, caracterizado por una cuchilla de contacto (11) que
se mueve en una trayectoria circular.
12. Interruptor según una de las reivindicaciones
1 a 11, caracterizado por placas de extinción (10) en la
cámara de extinción (3) tensadas por un muelle.
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