BR102013001242A2

BR102013001242A2 - AUTOMATED ELECTROMECHANICAL DRIVING SYSTEM FOR CLOSING OPERATIONS APPLIED TO GN3E SECTIONALIZERS

Info

Publication number: BR102013001242A2
Application number: BR102013001242A
Authority: BR
Inventors: Sousa Rocha Joao Paulo De; Ramos Frederico Ribeiro; Adilson Vieira
Original assignee: Companhia Energetica De Pernambuco Celpe; Lupa Tecnologia E Sist S Ltda
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2013-10-29

Abstract

SISTEMA AUTOMOTIZADO DE ACIONAMENTO ELETROMECÂNICO PARA OPERAÇÕES DE FECHAMENTO APLICADO EM SECCIONALIZADORES GN3E. É descrita a patente de invenção pertencente ao campo dos equipamentos eletromecânicos para comando do acionamento eletromecânico para operações de fechamento aplicado em seccionalizadores GN3E compreendido por um sistema eletromecânico que consiste basicamente na criação de um eixo (1) que opera como se fosse um prolongamento do eixo (2) do selecionador (3) que se deseja acionar, sendo que todo o mecanismo que descrito gira em torno deste eixo (1), que está apoiado sobre mancais (4) e (5), fixados em uma caixa hermética (6), aparafusado no seccionalizador (3) através do braço (7).AUTOMATED ELECTROMECHANICAL DRIVING SYSTEM FOR CLOSING OPERATIONS APPLIED TO GN3E SECTIONALS. The invention relates to the field of electromechanical drive control equipment for closing operations applied to GN3E sectionalizers comprising an electromechanical system consisting basically of the creation of an axis (1) which operates as an extension of the axis. (2) of the selector (3) to be actuated, and the whole mechanism described revolves around this axis (1), which is supported on bearings (4) and (5), fixed in an airtight box (6) , screwed into the sectionalizer (3) through the arm (7).

Description

"SISTEMA AUTOMATIZADO DE ACIONAMENTO ELETROMECÂNICO PARA OPERAÇÕES DE FECHAMENTO APLICADO EM SECCIONALIZADORES GN3E""AUTOMATED ELECTROMECHANICAL DRIVING SYSTEM FOR CLOSING OPERATIONS APPLIED TO GN3E SECTIONALS"

Trata o presente relatório descritivo da patente de invenção de um inédito sistema automatizado de acionamento eletromecânico para operações de fechamento aplicado em seccionalizadores GN3E, de concepção inovadora e dotado de importantes melhoramentos tecnológicos e funcionais, segundo os mais modernos conceitos de engenharia e de acordo com as normas e especificações exigidas, revestindo-se de características próprias e dotadas com requisitos fundamentais de novidade e atividade inventiva, fazendo resultar uma série de reais e extraordinárias vantagens técnicas, práticas e econômicas.This report describes the patent for an unprecedented automated electromechanical drive system for closing operations applied on GN3E sectionalizers, of innovative design and with important technological and functional improvements, according to the latest engineering concepts and in accordance with the standards and specifications, having their own characteristics and endowed with fundamental requirements of novelty and inventive activity, resulting in a series of real and extraordinary technical, practical and economic advantages.

Seccionalizador é um equipamento utilizado para proteção de sistemas elétricos de potência, associado a um religador. Ao ser sensibilizado, normalmente por uma sobrecorrente, o seccionalizador prepara-se para contar a quantidade de desligamentos do circuito elétrico. Quando esta contagem atingir o valor pré-programado o equipamento abre, interrompendo o circuito. A segunda função, e não menos importante, quando ocorre um fio caído ou curto circuito na rede, ele faz a mesma função acima, começa a contar os desligamentos do religador da subestação e isola, interrompendo a energia elétrica do trecho.Sectionalizer is equipment used to protect electrical power systems, associated with a recloser. When sensitized, usually by an overcurrent, the sectionalizer prepares to count the number of electrical circuit disconnects. When this count reaches the preprogrammed value the equipment opens, interrupting the circuit. The second function, and not least, when a dropped wire or short circuit occurs in the network, it performs the same function as above, starts counting the substation recloser shutdowns and isolates, interrupting the electrical power of the section.

Existem atualmente no mercado alguns modelos de dispositivos de proteção de sistemas elétricos de potência. Todavia, como é do conhecimento dos técnicos no assunto, não são nem automatizados, nem tampouco têm acionamento eletromecânico. Essa tarefa é realizada manualmente.There are currently on the market some models of protection devices of electric power systems. However, as is known to those skilled in the art, they are neither automated nor electromechanically actuated. This task is performed manually.

Outra desvantagem pode ser elencada na medida em que observa-se atualmente um alto custo operacional do equipamento, risco na execução das operações de abertura e fechamento do seccionalizador GN3E, que não permite operação remota.Another disadvantage can be listed as there is currently a high operating cost of the equipment, risk in performing the opening and closing operations of the GN3E sectionalizer, which does not allow remote operation.

Neste sentido alguns inventores idealizaram os produtos objeto dos documentos de patentes abaixo indicadas, porém não atentaram para o detalhe da automatização.In this sense, some inventors idealized the products object of the patent documents below, but did not pay attention to the detail of automation.

ESTADO DA TÉCNICATECHNICAL STATE

O documento de patente PI9602239-6 depositado em 13/05/1996 intitulado mecanismo de acionamento em um seccionalizador eletronico ensina um mecanismo de acionamento interno reajustável, utilizado num seccionalizador eletrônico tendo um tubo de montagem móvel entre uma posição fechada e uma posição aberta, o qual inclui um elemento de engate eletromecânico montado no conjunto de tubo enviesados para se deslocar para uma posição estendida e móveis para uma posição retraída em resposta a recepção de um sinal elétrico. Um elemento de atuação espaçado do elemento de fixação e montadas no conjunto de tubo e sendo pressionado para mover a partir de uma posição não acionada para uma posição de acionamento, e uma alavanca de ligação montada no conjunto de tubo entre o elemento de travamento e o elemento de atuação e enviesada para mover-se de modo articulado numa posição fechada para uma posição destrancada. A alavanca de ligação possui extremidades opostas, respectivamente, com retenção para o elemento de engate e o membro de atuação, quando a alavanca de ligação está na posição travada e o elemento de travamento está na posição estendida, para assim segurar o membro de atuação na posição não acionada. As extremidades opostas da alavanca de ligação, respectivamente, destrava a partir do elemento de fixação e do elemento de atuação, em resposta ao elemento de engate de ser movido para a posição retraída, para desse modo libertar a alavanca de ligação para mover para a posição de desbloqueamento e do elemento de atuação para mover para o posição de atuação.Patent Document PI9602239-6 filed 05/13/1996 entitled Drive mechanism in an electronic sectionalizer teaches a resettable internal drive mechanism used in an electronic sectionalizer having a movable mounting tube between a closed position and an open position, the which includes an electromechanical coupling element mounted to the biased tube assembly to move to an extended position and movable to a retracted position in response to reception of an electrical signal. A spaced actuation element of the fastener is mounted on the pipe assembly and being pressed to move from an unengaged position to a drive position, and a coupling lever mounted on the pipe assembly between the locking element and the actuating element is biased to pivotably move in a closed position to an unlocked position. The coupling lever has opposite ends, respectively, with retention for the coupling element and the actuating member, when the coupling lever is in the locked position and the locking element is in the extended position, thereby holding the actuating member in place. position not triggered. The opposite ends of the coupling lever respectively unlock from the fastener and the actuating member in response to the coupling member being moved to the retracted position, thereby releasing the coupling lever to move to the position. release and actuating element to move to the actuating position.

O documento de patente PI9501706-2Patent Document PI9501706-2

depositado em 18/04/1995 intitulado seccionador para uma instalação de comutação de alta tensão, com isolamento de gás, encapsulada em metal ensina um seccionador previsto para uma instalação de comutação de alta tensão, isolada a gás, encapsulada em metal. Ele apresenta dois suportes de contato dispostos em uma carcaça, cheia de gás isolante, apresentando um eixo longitudinal, com uma distância projetada como trecho de separação entre superfícies dispostas em frente uma à outra dos dois suportes de contato. O seccionador é provido com uma disposição de contato móvel ao longo de um eixo de ativação, a qual, no estado ligado do seccionador, transpõe de forma eletricamente condutora a distância. Deve ser provido um seccionador para uma instalação de comutação de alta tensão, isolada a gás, encapsulada em metal, cujas dimensões na direção axial são comparativamente pequenas. Isto é alcançado pelo fato de que o eixo longitudinal e o eixo de ativação formam entre si um primeiro ângulo, e que as superfícies dos dois suportes de contato, na área do trecho de separação, transcorrem paralelamente entre si e são inclinadas com relação ao eixo longitudinal por um segundo ângulo (β).filed on 18/04/1995 entitled a switchgear for a metal-encapsulated, gas-insulated high-voltage switching system teaches a switchgear intended for a metal-encapsulated, gas-insulated, high-voltage switching system. It has two contact brackets arranged in an insulating gas-filled housing having a longitudinal axis with a projected distance as a separation portion between surfaces disposed opposite each other of the two contact brackets. The disconnector is provided with a movable contact arrangement along an activating axis which, in the connected state of the disconnector, electrically conducts the distance remotely. A disconnector shall be provided for a metal-encapsulated, gas-insulated, high-voltage switching installation whose dimensions in the axial direction are comparatively small. This is achieved by the fact that the longitudinal axis and the activation axis form a first angle with each other, and that the surfaces of the two contact supports in the area of the separation section run parallel to each other and are inclined with respect to the axis. longitudinal by a second angle (β).

O documento de patente PI0513642-3Patent Document PI0513642-3

depositado em 11/05/2005 intitulado método de seccionamento com seccionador de linha de distribuição de energia elétrica de média tensão que exibe distúrbio, seccionador de linhas de distribuição de energia elétrica de média tensão a ele aplicado e circuito eletrônico para detectar corrente defeituosa compreendido no mencionado seccionador ensina um método de seccionamento de linha de média tensão que apresenta distúrbio, que compreende: (a) avaliação de corrente com bobina de detecção; (b) conversão da intensidade em diferença de potencial, transferindo as informações para microprocessador; (c) análise do perfil da onda gerada pela corrente por meio algoritmo para análise de harmônicos por meio de Séries de Fourier; e (d) determinação do comportamento do seccionador a partir do resultado obtido em (c). A etapa (d) compreende: não efetuar contagem para desconexão se (i) a corrente não exceder valor previamente determinado como corrente defeituosa; (ii) o perfil de onda corresponder a corrente "in-rush"; ou (iii) efetuar contagem para desconexão se o perfil de onda corresponder a curto-circuito que excede o valor previamente determinado como corrente defeituosa. Dado o caso de (d) (ii), o método compreende (e>: (i> não acionar o mecanismo de desconexão no caso de falha transitória; ou (ii) efetuar a desconexão ao atingir-se número de contagens previamente determinado. O método pode ainda, simultaneamente com (e) (ii), compreender (f) envio de sinal de RF a outro(s) seccionador(es) conectado(s) em paralelo em um ponto da linha de distribuição, para que sejam desconectados em conjunto. Seccionador de linhas de distribuição de energia elétrica para ramais auxiliares, em que a linha principal é protegida por disjuntor de reposição automática, que compreende circuito eletrônico com microprocessador capaz de identificar corrente defeituosa permanente de transitória, imunizando o seccionador contra as correntes "in-rush"; e o mencionado circuito eletrônico.filed 05/11/2005 entitled Disconnection method with medium voltage distribution line disconnector showing disturbance, medium voltage distribution line disconnector applied to it and electronic circuit to detect faulty current comprised in said disconnector teaches a disturbing medium voltage line sectioning method comprising: (a) current evaluation with detection coil; (b) conversion of intensity to potential difference by transferring the information to the microprocessor; (c) analysis of the wave profile generated by the current by algorithm for harmonic analysis by Fourier series; and (d) determining the behavior of the disconnector from the result obtained in (c). Step (d) comprises: not counting for disconnection if (i) the current does not exceed a value previously determined as a faulty current; (ii) the wave profile corresponds to the in-rush current; or (iii) count for disconnection if the wave profile corresponds to a short circuit that exceeds the value previously determined as faulty current. Given the case of (d) (ii), the method comprises (e>: (i> not triggering the disconnect mechanism in the event of transient failure; or (ii) disconnecting upon reaching a predetermined number of counts). The method may further, simultaneously with (e) (ii), comprise (f) sending RF signal to other disconnect (s) connected in parallel at a point of the distribution line, so that they are disconnected. Power line disconnector for auxiliary branches, where the main line is protected by an automatic reset circuit breaker, which includes a microprocessor electronic circuit capable of identifying transient permanent fault current, immunizing the disconnector against currents " in-rush "; and the aforementioned electronic circuit.

Analisando os documentos acima citados e conhecidos do estado da técnica, como poderá ser observado, nenhum apresenta integralmente as características construtivas do sistema automatizado de acionamento eletromecânico para operações de fechamento aplicado em seccionalizadores GN3E objeto da presente patente.Analyzing the aforementioned documents known from the prior art, as can be seen, none fully presents the constructive characteristics of the automated electromechanical drive system for closing operations applied to GN3E sectionalizers object of the present patent.

Em vista disso, ao longo do tempo foramIn view of this, over time,

procedidos estudos visando eliminar esses problemas e, como resultado, foi desenvolvido este sistema que possibilita uma concepção automatizada de acionamento eletromecânico, através do qual surge a possibilidade de realizar operações de fechamentos automatizados para seccionalizadores GN3E, obtendo-se então um sistema integrado com reais possibilidades de uma econômica industrialização, minimizando custos, tempo de montagem e despesas de mão-de-obra, além de um efeito preciso de montagem, com melhores resultados e elevado padrão de segurança. É, pois, um dos objetivos da presente patenteStudies were carried out to eliminate these problems and, as a result, this system was developed which enables an automated electromechanical drive design, through which the possibility of performing automatic closing operations for GN3E sectionalizers arises, thus obtaining an integrated system with real possibilities. economical industrialization, minimizing costs, assembly time and labor costs, as well as a precise assembly effect, with better results and high safety standard. It is therefore one of the purposes of this patent

prover um sistema de acionamento que permite a operação remota de controle de seccionalizadores.provide a drive system that allows remote control operation of sectionalizers.

Outro objetivo da presente patente é alcançado na medida em que diminui o custo operacional do sistema, inclusive diminuindo o risco na execução das operações de abertura e fechamento do seccionalizador GN3E.Another objective of the present patent is achieved by decreasing the operating cost of the system, including reducing the risk of performing the opening and closing operations of the GN3E sectionalizer.

Estes e outros objetivos são alcançados com um sistema eletromecânico que consiste basicamente na criação de um eixo (1) que opera como se fosse um prolongamento do eixo (2) do seccionalizador (3) que se deseja acionar, sendo que todo o mecanismo que descrito gira em torno deste eixo (1), que está apoiado sobre mancais (4) e (5), fixados em uma caixa hermética (6), aparafusada no seccionalizador (3) através do braço (7), de acordo com as 1, 4, 5 e 6. A alavanca (8) em uma de suas extremidades está fixa no eixo (1), sendo por meio desta alavanca transmitido pelo eixo (1) o movimento que aciona a alavanca (9), executando o fechamento do seccionalizador (3). Dita alavanca (8) ao movimentar- se através de seu eixo no sentido horário, encontra-se com a alavanca (9) em sua parte inferior levando-a até ao máximo de seu curso, suficiente para proceder o fechamento do seccionalizador, de acordo com a figura 1.These and other objectives are achieved with an electromechanical system that basically consists in the creation of an axis (1) that operates as if it were an extension of the axis (2) of the sectionalizer (3) to be actuated, and the whole mechanism described revolves about this axis (1), which is supported on bearings (4) and (5), fixed in an airtight housing (6), screwed into the sectionalizer (3) through the arm (7), according to 1, 4, 5 and 6. The lever (8) at one end is fixed to the shaft (1), and through this lever is transmitted by the shaft (1) the movement that drives the lever (9), performing the closing of the sectionalizer. (3). Said lever (8) when moving through its axis in a clockwise direction, is with the lever (9) in its inferior part taking it until the maximum of its course, enough to close the sectionalizer, according to with figure 1.

Para acionar a alavanca (8) é provida a engrenagem (10), a qual está fixa na outra extremidade do eixo (1) pelo flange (11). Esta engrenagem possui movimentos livres, podendo girar em torno de seu centro no sentido horário ou anti-horário, indo da posição (12) microswitch "baixo" para a posição (13) microswitch "alto", recebendo o comando para movimentar-se através da engrenagem (14) que é operada pelo moto-redutor (15), de acordo com a posições da engrenagem (10) ilustrada nas figuras 1, 2 e 3.To engage the lever (8) the gear (10) is provided, which is fixed at the other end of the shaft (1) by the flange (11). This gear has free movement and can rotate around its center clockwise or counterclockwise from position (12) "low" microswitch to position (13) "high" microswitch, being commanded to move through of gear (14) which is operated by gearmotor (15) according to the positions of gear (10) shown in figures 1, 2 and 3.

De acordo com as figuras 1, 2 e 3, a engrenagem (10) tem a principal função neste sistema; nela estão fixadas duas peças (16) e (17) que acionam respectivamente os microswitchs (12) e (13), conforme os movimentos originários do moto-redutor (15).According to figures 1, 2 and 3, the gear 10 has the main function in this system; Two parts (16) and (17) are fixed therein which drive the microswitches (12) and (13) respectively, according to the motions originating from the gearmotor (15).

A operação ligar em automático é descrita a fim de regulamentar como opera o sistema eletromecânico, de maneira que, quando acionado o fechamento do seccionalizador e considerando que a engrenagem (10) está na posição (12) (microswitch baixo) e a alavanca (9) do seccionalizador está desligada, logo a alavanca (9) está também na posição "baixa"; ao ligar o moto-redutor (15), a engrenagem (14) movimenta-se, fazendo girar a engrenagem (10) no sentido horário, indo da posição (12) (microswitch baixo) para a posição (13) (microswitch alto), neste percurso, a alavanca (8) encontra-se com a alavanca (9) e a "arrasta" até a posição (13) ligando o sistema. Faltando apenas alguns milímetros para a alavanca (9) tocar no parafuso (18) que é o limitador do curso desta alavanca e que faz parte da tampa do seccionalizador, a peça (17) toca no microswitch (13) desligando o moto-redutor (15) e invertendo imediatamente a rotação do mesmo, obrigando a engrenagem (10) a retornar à posição inicial, ficando "pronta" para uma nova operação de fechamento. Convém lembrar que a peça (16) fixada na engrenagem (10), neste movimento anti-horário, ao completar o seu curso, toca no microswitch (12) desligando o moto- redutor (15), de acordo com as figuras: 5, 6 e 7.Automatic start-up operation is described in order to regulate how the electromechanical system operates, so that when the sectionalizer lock is engaged and the gear (10) is in position (12) (low microswitch) and lever (9) ) of the sectionalizer is switched off, so the lever (9) is also in the "low" position; When starting the gearmotor (15), the gear (14) moves by turning the gear (10) clockwise from position (12) (low microswitch) to position (13) (high microswitch) , in this course, lever (8) meets lever (9) and "drags" it to position (13) turning the system on. With only a few millimeters left for the lever (9) to touch the screw (18) which is the limiting stroke of this lever and which is part of the sectionalizer cover, the part (17) touches the microswitch (13) by disconnecting the gearmotor ( 15) and immediately reversing its rotation, forcing the gear (10) to return to the initial position, being "ready" for a new closing operation. Remember that the part (16) fixed to the gear (10), in this counterclockwise movement, when completing its stroke, touches the microswitch (12), turning off the gearmotor (15), according to figures: 5, 6 and 7.

Para complementar a presente descrição, de modo a obter uma melhor compreensão das características da presente patente, e de acordo com uma preferencial realização prática da mesma, acompanha a descrição, em anexo, um conjunto de desenhos, onde de maneira exemplificada embora não limitativa, se representa o seguinte:In addition to the present description, in order to gain a better understanding of the features of the present invention, and according to a preferred practical embodiment thereof, accompanying the accompanying description is a set of drawings, where by way of example but not limitation, represents the following:

A figura 1 ilustra uma vista em perspectiva do sistema objeto da presente patente;Figure 1 illustrates a perspective view of the system object of the present invention;

A figura 2 ilustra a vista em elevação do sistema objeto da presente patente;Figure 2 illustrates the elevation view of the system object of the present invention;

A figura 3 ilustra outra vista em elevação do sistema objeto da presente patente; A figura 4 ilustra o sistema objeto da presenteFigure 3 illustrates another elevation view of the system object of the present invention; Figure 4 illustrates the system object of this

patente instalado em um seccionalizador;patent installed on a sectionalizer;

A figura 5 ilustra um seccionalizador em perspectiva sem o sistema objeto da presente patente instalado, porém em destaque a alavanca (9); A figura 6 ilustra a vista em elevação de um seccionalizador sem o sistema objeto da presente patente instalado, porém em destaque a alavanca (9);Figure 5 illustrates a perspective sectionalizer without the system object of the present invention installed, but the lever (9) in prominence; Figure 6 illustrates the elevation view of a sectionalizer without the system object of the present invention installed, but the lever (9) in prominence;

A figura 7 ilustra a vista em elevação de um seccionalizador com o sistema objeto da presente patente instalado.Figure 7 illustrates the elevation view of a sectionalizer with the system object of the present invention installed.

Não se tem conhecimento de um sistema automatizado de acionamento eletromecânico para operações de fechamento aplicado em seccionalizadores GN3E que reúna conjuntamente, todas as características construtivas e funcionais acima relatadas, e que direta ou indiretamente, é ou foi tão efetivo quanto o sistema objeto da presente patente.It is not known that an automated electromechanical drive system for closing operations applied on GN3E sectionalizers that together gathers all the above described constructive and functional characteristics, which is directly or indirectly as effective as the system object of this patent. .

Tendo sido descrita e ilustrada a presente invenção, é para ser compreendido que a mesma pode sofrer inúmeras modificações e variações em sua forma de realização, desde que tais modificações e variações não se afastem a partir do espírito e escopo da invenção, tal como definido no quadro reivindicatório.Having described and illustrated the present invention, it is to be understood that it may undergo numerous modifications and variations in its embodiment, provided that such modifications and variations do not depart from the spirit and scope of the invention as defined in claim framework.

Claims

1 .

"AUTOMATED ELECTROMECHANICAL DRIVING SYSTEM FOR CLOSING OPERATIONS APPLIED TO GN3E SECTIONALIZERS", characterized by

It is basically constituted by an axis (1) that operates as if it were an extension of the axis (2) of the sectionalizer (3) that is desired to be operated, and the whole mechanism described here revolves around this axis (1), which is supported on bearings (4) and (5), fixed in an airtight box (6), screwed into the sectionalizer

(3) through the arm (7); the lever (8) at one end is fixed to the shaft (1), and through this lever is transmitted by the shaft (1) the movement that drives the lever (9), closing the sectionalizer (3); said lever (8) when moving its axis clockwise, meets the

lever (9) at its bottom leading it to its maximum stroke sufficient to close the sectionalizer; To operate the lever (8) the gear (10) is provided, which is fixed at the other end of the shaft (1) by the flange (11), and this gear has free movements and can rotate around its center in the direction. clockwise or counterclockwise, moving from position (12) "low" microswitch to position (13) "high" microswitch, being commanded to move through gear (14) operated by gearmotor (15) , according to the positions of the gear (10), which has the main function in this system; in her

two pieces (16) and (17) are fixed which drive the microswitches (12) and (13) respectively, according to the motions originating from the gearmotor (15); automatic start-up operation is described in order to regulate how the electromechanical system operates, so that when the sectionalizer closure is triggered and considering

that the gear (10) is in position (12) (low microswitch) and the sectionalizer lever (9) is off, so the lever (9) is also in the "low" position; when starting the gearmotor (15), the gear (14) moves, turning the gear (10) in the

clockwise, moving from position (12) (low microswitch) to position (13) (high microswitch), in this path, lever (8) meets lever (9) and "drags" it to position ( 13) turning on the system; just a few millimeters to the lever (9) to touch the screw (18) which is the limiting stroke of this lever and which is part of the sectionalizer cover, the part (17) touches the microswitch (13) by turning off the gearmotor ( 15) and immediately reversing its rotation, causing the gear (10) to return to the initial position, being "ready" for a new closing operation, and the part (16) is fixed to the gear (10) in this movement. counterclockwise, when completing his course, touches the microswitch (12) by turning off the gearmotor (15).