ES2261110T3 - Conmutador destinado al uso en equipos de conmutacion de media tension de sf6. - Google Patents

Conmutador destinado al uso en equipos de conmutacion de media tension de sf6.

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ES2261110T3 ES00101480T ES00101480T ES2261110T3 ES 2261110 T3 ES2261110 T3 ES 2261110T3 ES 00101480 T ES00101480 T ES 00101480T ES 00101480 T ES00101480 T ES 00101480T ES 2261110 T3 ES2261110 T3 ES 2261110T3
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Albert Dipl.-Ing. Bogner
Rolf Dirks
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    • H01H1/12Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
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    • H01H1/42Knife-and-clip contacts

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Abstract

Conmutador destinado al uso en equipos de conmutación de media tensión de SF6, formado por un contacto de conmutación accionable con al menos una cuchilla de conmutador (1), por un contacto fijo y por un dispositivo de extinción de arco voltaico, presentando la cuchilla de conmutador (1) un vástago (7) alojado de forma giratoria y una superficie de contacto (8) para el contacto fijo, realizada en un plano sustancialmente perpendicular respecto al eje de giro (S), caracterizado porque la superficie de contacto (8) está realizada en un cabezal de contacto (10) considerablemente más grueso en comparación con el vástago (7) y porque en la parte (11, 20, 21) solicitada térmicamente por un arco voltaico (LB) que se forma durante la conmutación, el cabezal de contacto (10) se compone de un material resistente a altas temperaturas.

Description

Conmutador destinado al uso en equipos de conmutación de media tensión de SF_{6}.
La invención se refiere a un conmutador con contactos de conmutación móviles, realizados como cuchillas de conmutador, destinados al uso en equipos de conmutación de media tensión de SF_{6}, especialmente a un conmutador de potencia de tres posiciones, a cuyas fases está asignada respectivamente una bobina de soplado como dispositivo de extinción de arco voltaico.
Un conmutador de potencia de tres posiciones con las posiciones ENCENDIDO-APAGADO-PUESTO A TIERRA tiene que ser capaz, con su sistema de contacto, de llevar de forma segura corrientes nominales y corrientes de cortocircuito y conmutarlas sin que los contactos se suelden o que fallen mecánicamente. La capacidad de conmutación queda garantizada, entre otras cosas, porque el arco voltaico originado durante la conmutación entre el contacto fijo y el contacto de conmutación móvil de la fase correspondiente se mantiene lo más corto posible siendo extinguido rápidamente por el dispositivo de extinción de arco voltaico, de modo que se mantenga reducida la carga térmica en los contactos. Para la conmutación de los contactos de conmutación móviles de un conmutador de potencia de tres posiciones se requieren considerables fuerzas.
La erosión eléctrica en los contactos, causada por una alta carga térmica, se contrarresta de manera conocida empleando contactos compuestos de un material resistente a la erosión eléctrica. Así, por el documento AT228318 se conoce un contacto eléctrico para conmutadores de alta tensión, que se elabora como pieza sinterizada. Para ello, se mezcla polvo de wolframio con una fase aglutinante metálica de hierro-níquel o cobre-níquel y se sinteriza en atmósfera reductora, situándose la parte de wolframio entre 85 y 95%. Por el documento CH497034 se conoce un contacto eléctrico que se fabrica por impregnación de un cuerpo de esqueleto de wolframio con una aleación de cobre y cromo. Durante el proceso de impregnación, la aleación de cobre y cromo penetra en el cuerpo de esqueleto poroso de wolframio. En los documentos DE4040902C2 y DE-PS2353627 se describen seccionadores de potencia de tubo basculante, en los que el contacto fijo se compone de una aleación de impregnación de wolframio y cobre con 30% en
cobre.
La invención tiene el objetivo de proporcionar un conmutador con contactos de conmutación móviles, realizados como cuchillas de conmutador, destinados al uso en equipos de conmutación de media tensión de SF_{6} según el preámbulo de la reivindicación 1, que se pueda conmutar más fácilmente y cuya resistencia a la erosión eléctrica sea mayor, quedando garantizada la capacidad permanente de llevar corriente.
Este objetivo se consigue en un conmutador según el preámbulo de la reivindicación 1 por sus propiedades caracterizadoras. Algunas configuraciones se indican en las reivindicaciones subordinadas.
De una manera conocida, tal como se describe en el documento FR2048151, el conmutador genérico está formado por al menos un contacto de conmutación realizado con al menos una cuchilla de conmutador, que puede ser accionada a través de un eje de conmutación, por un contacto fijo y por un dispositivo de extinción de arco voltaico. La invención consiste en que la cuchilla de conmutador que presenta un vástago alojado de forma giratoria y una superficie de contacto para el contacto fijo, realizada sustancialmente en un plano perpendicular al eje de giro, está realizada de tal forma que la superficie de contacto esté realizada en un cabezal de contacto considerablemente más grueso que el vástago, componiéndose éste, para un arco voltaico originado durante la conmutación, en parte de una aleación de wolframio y cobre resistente a la erosión eléctrica y estable a altas temperaturas.
Esta configuración de la cuchilla de conmutador permite reducir considerablemente la masa del contacto de conmutación y reducir así la energía de accionamiento para su movimiento de conmutación. La capacidad permanente de llevar corriente queda garantizada porque la superficie de contacto para el contacto fijo está realizada en la parte del cabezal de contacto que está compuesta por cobre. La parte del cabezal de contacto, compuesta por la aleación de wolframio y cobre aumenta la resistencia térmica del contacto de conmutación en la zona solicitada con arco voltaico y evita una erosión eléctrica en el contacto de conmutación.
Es conveniente formar de una aleación de wolframio y cobre también el contacto fijo en la zona solicitada con arco voltaico que se realiza durante la conmutación, para aumentar su resistencia térmica y evitar de esta manera que los contactos se suelden entre sí. Como aleación de wolframio y cobre se puede emplear una aleación de impregnación conocida con un 30% de cobre, en cuyo caso las partes del cabezal de contacto y del contacto fijo, compuestas por dicha aleación, se fabrican por separado y se unen por soldadura blanda a la parte restante del cabezal.
En el lado del contacto fijo, el cabezal de contacto está realizado de forma abombada para que pueda producirse el paso de la corriente entre la zona de cobre del cabezal de contacto y la superficie de contacto de cobre del contacto fijo, y la cuchilla del conmutador puede estar hendida centralmente al menos en la zona del cabezal de contacto para dividir la corriente que ha de llevar.
Dado que el arco voltaico tiene un punto de pie situado en el lado del contacto de conmutación y un punto de pie situado en el lado del contacto fijo, conviene realizar, sustancialmente de forma rectangular respecto al arco voltaico, una superficie que recibe el punto de pie correspondiente en el contacto correspondiente.
Para amortiguar el choque del contacto de conmutación durante un movimiento del contacto de conmutación a la posición final correspondiente, resulta ventajoso disponer amortiguadores en las posiciones finales definidas.
A continuación, la invención se describe con la ayuda de ejemplos de realización. En los dibujos correspondientes, muestran esquemáticamente:
La figura 1 una fase de un conmutador de potencia de tres posiciones con una bobina de soplado en la posición de conmutador ENCENDIDO,
la figura 2 una fase de movimiento del contacto de conmutación móvil entre las posiciones de conmutador ENCENDIDO y APAGADO,
la figura 3 la fase en la posición de conmutador PUESTO A TIERRA,
la figura 4 el contacto de conmutación situado en la posición de conmutador ENCENDIDO, visto desde la posición APAGADA
las figuras 5a a c: la punta del contacto de conmutador en diferentes posiciones respecto al contacto fijo,
las figuras 6a y 6b: una cuchilla de conmutador en dos vistas y
las figuras 7a y b: otras variantes de una cuchilla de conmutador.
En la figura 1 está representado un conmutador de potencia de tres posiciones con un contacto de conmutación accionable, formado por dos cuchillas de conmutador 1 (también figura 4) de cobre, dispuestas paralelamente, con un contacto fijo 2 y con una bobina de soplado 3. Las cuchillas de conmutador 1 que forman el contacto de conmutador están dispuestas de forma giratoria alrededor de un eje de giro S siendo accionables juntas a través de una biela motriz 4 y de una corredera oscilante 6 fijada de forma no giratoria con el eje de conmutación 5. Presentan, respectivamente, un vástago 7 y una superficie de contacto 8 que se corresponde con el contacto fijo 2 y que, al igual que dos superficies de contacto 9 opuestas del contacto fijo 2, está realizada en un plano perpendicular respecto al eje de giro S. La figura 4 muestra que ésta está realizada en un cabezal de contacto 10 considerablemente más grueso que el vástago 7. El grosor del cabezal de contacto mide entre una vez y media y dos veces más que el grosor del vástago. El cabezal de contacto 10 se compone de cobre y presenta una punta 11 de una aleación de impregnación de wolframio y cobre, resistente a las altas temperaturas, con un 30% de cobre, que se ve sometida a altas cargas térmicas por un arco voltaico que se realiza durante la conmutación. En el lado del contacto fijo, el cabezal de contacto 10 está realizado de forma abombada, quedando presionado contra el contacto fijo 2 por una fuerza elástica F. Éste se compone de cobre y, en la zona que se corresponde con la punta 11 del cabezal de contacto 10, presenta asimismo una punta 12 compuesta por la citada aleación de impregnación de wolframio y cobre resistente a altas temperaturas. La punta 11 está en contacto con un amortiguador
13.
En la figura 2, el conmutador está representado en una fase de movimiento entre las posiciones de conmutador ENCENDIDO y APAGADO. Entre las puntas 11 y 12 de los dos contactos de conmutador 1 y 2 está realizado un arco voltaico LB que tiene sus superficies 14 y 15, realizadas sustancialmente de forma perpendicular respecto al arco voltaico, en la punta 11 ó 12 correspondiente.
La figura 3 muestra el contacto de conmutación 1 que en la posición de conmutador PUESTO A TIERRA está en contacto con un contacto de puesta a tierra 16 y con un amortiguador 17. La punta 11 de la cuchilla de conmutador 1 visible se corresponde con una zona 18 realizada en el contacto de puesta a tierra.
En las figuras 6a y 6b está representada una cuchilla de conmutador 1 en un alzado lateral y en una vista en planta desde arriba. En esta última, se puede ver una hendidura 19 realizada centralmente en el sentido longitudinal en la zona del cabezal de contacto 10, que sirve para dividir la corriente. Las figuras 7a y 7b muestran otras formas de realización alternativas de una cuchilla de conmutador 1 que se distinguen por la configuración de la punta de wolframio y cobre. En la figura 7a, en comparación con la forma de realización descrita anteriormente, se puede ver una punta 20 reducida al canto frontal del cabezal de contacto 10, y en la figura 7b se ve una punta 21 media.
Si ahora el contacto de conmutación se mueve de la posición de conmutador ENCENDIDO (figura 1, figura 5a) en dirección a la posición de conmutador APAGADO, pasa por la fase de movimiento según la figura 5b, en la que las puntas 11 y 12 se separan entre sí y las puntas 11 se mueven una hacia otra en la cantidad f por la fuerza elástica F aplicada. Durante ello se produce un arco voltaico LB entre la punta 12 y las puntas 11, que en sus puntos de pie se extiende respectivamente de forma perpendicular con respecto a las superficies realizadas en las puntas (figura 2, figura 5c). Una erosión eléctrica en los contactos 1 y 2 se evita por las puntas 11 (20, 21) y 12 compuestas por la aleación de impregnación de wolframio y cobre, resistente a altas temperaturas, con un 30% de cobre.
Lista de las referencias utilizadas
1
Cuchilla de conmutador
2
Contacto fijo
3
Bobina de soplado
4
Biela motriz
5
Eje de conmutación
6
Corredera oscilante
7
Vástago
8
Superficie de contacto
9
Superficie de contacto
10
Cabezal de contacto
11
Punta
12
Punta
13
Amortiguador
14
Superficie
15
Superficie
16
Contacto de puesta a tierra
17
Amortiguador
18
Zona
19
Hendidura
20
Punta
21
Punta
LB
Arco Voltaico
S
Eje de giro

Claims (7)

1. Conmutador destinado al uso en equipos de conmutación de media tensión de SF_{6}, formado por un contacto de conmutación accionable con al menos una cuchilla de conmutador (1), por un contacto fijo y por un dispositivo de extinción de arco voltaico, presentando la cuchilla de conmutador (1) un vástago (7) alojado de forma giratoria y una superficie de contacto (8) para el contacto fijo, realizada en un plano sustancialmente perpendicular respecto al eje de giro (S), caracterizado porque la superficie de contacto (8) está realizada en un cabezal de contacto (10) considerablemente más grueso en comparación con el vástago (7) y porque en la parte (11, 20, 21) solicitada térmicamente por un arco voltaico (LB) que se forma durante la conmutación, el cabezal de contacto (10) se compone de un material resistente a altas temperaturas.
2. Conmutador según la reivindicación 1, caracterizado porque el contacto fijo (2) en la parte (12) solicitada térmicamente por el arco voltaico (LB) se compone de un material resistente a altas temperaturas.
3. Conmutador según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el material resistente a altas temperaturas es una aleación de impregnación de wolframio y cobre con un 30% en cobre.
4. Conmutador según la reivindicación 1, caracterizado porque el cabezal de contacto (10) está realizado de forma abombada en el lado del contacto fijo.
5. Conmutador según la reivindicación 1, caracterizado porque la cuchilla de conmutador (1) está hendida centralmente en el sentido longitudinal, al menos en la zona del cabezal de contacto (10).
6. Conmutador según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la parte (11, 12, 20, 21) compuesta por el material resistente a altas temperaturas está configurada de tal forma que presente una superficie (14, 15) realizada sustancialmente de forma perpendicular respecto al arco voltaico (LB), para el punto de pie correspondiente del arco voltaico (LB).
7. Conmutador según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en las posiciones finales definidas (ENCENDIDO, PUESTO A TIERRA) del contacto de conmutación están dispuestos amortiguadores (13, 17) para el cabezal de contacto (10).
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