BR102019005876A2 - Chave seccionadora de média tensão - Google Patents

Abstract

chave seccionadora de média tensão trata-se de chave seccionadora usada em linhas de distribuição de energia elétrica de média tensão, tipicamente 13.800, 23.100 ou 34.500 volts, que permite visualizar diretamente a situação “abertos ou fechados” de seus contatos, e compreende “mecanismo de funcionamento da chave seccionadora” e “mecanismo de extinção do arco elétrico”, e dito “mecanismo de funcionamento da chave seccionadora” possui motor (101) com rosca sem-fim no prolongamento do seu eixo, que acopla em roda dentada (102), engrenada em cada eixo (203) das facas (107 e 108), e cada eixo (203) possui rolamento (104) do eixo (203) das facas e possui roletes (106) do contato giratório de uma das facas (107) com o terminal de saída (303) e possui uma das facas (108) conectada com um terminal de entrada (305) através de garra (306) e a passagem da corrente elétrica da faca (108) para a faca (107) é através do “mecanismo de extinção do arco elétrico” que compreende uma câmara (214) que possui a ponta (207) do eixo (103) fixada no gatilho (206) que dispara a came (204), e a dita came (204) traciona, por uma das extremidades, um êmbolo formado pelo contato móvel metálico (208) e pelo contato móvel isolante (209), e na outra extremidade do êmbolo tem uma mola (210) com força de compressão alinhada com o eixo do êmbolo, e o dito “mecanismo de extinção do arco elétrico” possui tulipa metálica de entrada (212) e tulipa metálica de saída (213) constituídas por dois contatos elétricos que envolvem o êmbolo formado pelo contato móvel metálico (208) e pelo contato móvel isolante (209), alinhados axialmente.

Description

CHAVE SECCIONADORA DE MÉDIA TENSÃO

[001] Trata-se de chave seccionadoras usadas em linhas de distribuição de energia elétrica de média tensão, tipicamente 13.800, 23.100 ou 34.500 Volts, empregadas nas redes de distribuição de energia elétrica em cidades e no campo. Tais equipamentos podem ser trifásicos, bifásicos ou monofásicos.

[002] Particularmente este pedido de patente se refere a chave seccionadora de média tensão provida de câmara de extinção capaz de interromper o arco elétrico que se forma ao se interromper, sob carga, uma corrente elétrica possibilitando a fácil e segura observação e identificação de seus contatos ‘‘abertos ou fechados”. Este equipamento pode receber uma motorização e também pode ser conectado a um modem que permite seu comando remoto a partir de uma central distante.

[003] Atualmente vários dispositivos são utilizados para realizar estas manobras de interrupção ou ligação da corrente nos vários ramais de uma rede de distribuição elétrica, como, por exemplo, os religadores de média tensão. Tais equipamentos de manobra usam câmaras de extinção por ampolas de vácuo ou SF6 que, pela sua característica construtiva, não permitem a visualização direta da situação ‘‘abertos ou fechados” dos seus contatos elétricos. Esta falta de visualização resulta em falta de segurança nas interferências do pessoal de manutenção da linha.

[004] O atual estado da técnica contém documentos de patente que mostram equipamentos diversos e em especial os que utilizam câmaras de vácuo ou SF6, tais como:

[005] EP2879146 (A1) - 03/06/2015 - A Linkage for Actuating Disconect Swith Blade for Syncronising Asb with Disconnect Switch of RMU - O presente invento divulga uma ligação para acionar uma linha de comutador seccional, pela articulação de pino deslizante com auxílio de came dentro da chave seccionadora, para fornecer um curso ampliado da lâmina do interruptor seccionador no interruptor fechado e na troca de operações de abertura.

[006] CA2610007 (A1) — 10/05/2008 - Three-Pole Apparatus for a Medium or High Voltage Cubicle and Associated Cubicle Comprising Such a Three-Pole Apparatus - Descreve um equipamento de três polos a ser instalado em um cubículo de uma subestação elétrica, compreendendo: i) um seccionador tripolar isolado de três pontos que desempenha funções de isolar uma linha elétrica que sai do cubículo, e ii) um disjuntor tripolar que executa funções de proteção da linha, caracterizadas por: a) o aparelho de três polos compreende ainda um invólucro que é feito de material isolante e abriga internamente, pelo menos parcialmente, o referido disjuntor tripolar, em que o dito invólucro não é vedado e contém ar; b) o disjuntor compreende três módulos de disjuntor a vácuo e o seccionador compreende três dispositivos secionadores unipolares, em que cada um dos dispositivos seccionadores unipolares, por sua vez, compreende um contato móvel linearmente de uma posição de serviço para uma posição de desconexão; c) em que cada um dos contatos, quando está na sua posição de serviço, projeta-se pelo menos parcialmente a partir do invólucro; e d) o aparelho de três polos é configurado para cooperar com um seccionador de aterramento. que não é colocado dentro do referido revestimento.

[007] US2018197709 (A1) — 12/07/2018 - 3-Way Disconnector and Earth Switch for Gas Insulated Switchgear - é uma secionadora de 3 vias e um comutador de terra para um comutador isolado a gás que inclui uma parte móvel de seccionadora e uma porção móvel de comutador de terra.

[008] CN104810211 (A) — 29/07/2015 - Disconnector Mechanism for Solid Insulating Ring Main Cabinet - Possui conjunto de operação de ligar e o conjunto de operação de desligamento, que com o suporte, formam uma estrutura modular que pode ser montada integralmente no gabinete principal de anel isolante sólido e usada para ligar e desligar o tubo de vácuo do gabinete principal do anel.

[009] As ampolas a vácuo, caso tenham problema e devessem ser descartadas e substituídas por uma nova, não é possível sua manutenção. As ampolas a SF6 requerem alta tecnologia para manipulação do gás SF6 considerado o mais poluidor dentre os gases existentes no mundo, atualmente.

[0010] A ‘‘Chave Seccionadora De Média Tensão”, revelada neste relatório, permite visualizar diretamente a situação "abertos ou fechados” de seus contatos. Compreende movimento giratório do conjunto formado pela faca e pela unidade de extinção do arco. A câmara de extinção do arco possui o ar, na pressão e temperatura ambientes. Esta solução resulta em equipamentos mais simples do que as câmaras a Vácuo e SF6 usadas nos equipamentos existentes no mercado internacional e possibilitam a manutenção de todos seus componentes ao ar livre. A vantagem deste tipo de equipamento aqui descrito é, portanto, o aumento da segurança de operação e a possibilidade de manutenção do sistema de interrupção do arco e de todos os equipamentos eletromecânicos. A interrupção da linha fica visível para os técnicos de manutenção.

[0011] As figuras anexas e o descritivo abaixo apresentam as características detalhadas desta invenção. Os desenhos em anexo e a descrição detalhada que segue são meramente apresentadas a título de exemplo, pois o dito objeto pode ser concebido por outras soluções de engenharia conhecidas. Portanto, detalhes estruturais e funcionais específicos aqui divulgados não devem ser interpretados como uma limitação, mas apenas como uma base para as reivindicações da invenção; atua como uma base representativa para o ensino de um perito na arte de empregar e colocar em prática o desenvolvimento da chave seccionadora descrita neste relatório, com base na disposição construtiva doravante detalhada.

[0012] A Figura 1 é uma perspectiva da chave seccionadora e mostra uma vista externa com os Contatos Fechados.

[0013] A Figura 2 é uma perspectiva da chave seccionadora e mostra uma vista externa com os Contatos Abertos.

[0014] A Figura 3 mostra de forma esquemática a chave seccionadora com o motor (101) e a roda dentada (102) que faz a abertura da faca de entrada (108) em relação ao terminal de entrada (305).

[0015] A Figura 4 mostra de forma esquemática o motor (101) e a roda dentada (102) acionando o mecanismo de extinção do arco elétrico.

[0016] A figura 5 mostra de forma esquemática, em corte, o motor (101) e a roda dentada (102) acionando abertura da faca de entrada (108) através do eixo (203) das facas (107 e 108) e acionando do eixo (103) da came (204) de comando do gatilho.

[0017] A figura 6 é uma vista superior em corte do mecanismo de extinção do arco elétrico na posição de ‘‘circuito fechado”.

[0018] A figura 7 é uma vista superior em corte do mecanismo de extinção do arco elétrico na posição de ‘‘circuito aberto”.

[0019] A Chave Seccionadora de Média Tensão, revelada neste relatório, compreende o ‘‘mecanismo de funcionamento da chave seccionadora” e o ‘‘mecanismo de extinção do arco elétrico”

[0020] Conforme mostrado na Figura 3, a chave seccionadora possui o motor (101), a roda dentada (102), o isolador de saída (302), o terminal de saída (303), isolador de entrada (304), terminal de entrada (305), a faca de entrada (108), a faca de saída (107), a ponta do eixo (203) da came, a tulipa metálica de entrada (212) e a tulipa metálica de saída (213).

[0021] Conforme mostrado nas Figuras 4 e 6, a chave seccionadora possui além da roda dentada (102), que aciona dois eixos (103 e 203) concêntricos, possui o isolador de saída (302), o terminal de saída (303), isolador de entrada (304), terminal de entrada (305), a faca de entrada (108), a faca de saída (107), possui ainda a garra (306), a câmara (214) de extinção da faísca, a mola (210), a tulipa metálica de entrada (212) e a tulipa metálica de saída (213), e a carcaça (215) da câmara (214) de extinção. A tulipa metálica de entrada (212) e a tulipa metálica de saída (213) compreendem dois contatos elétricos que envolvem um êmbolo formado pelo contato móvel metálico (208) e pelo contato móvel isolante (209) alinhados axialmente.

[0022] Conforme mostrado nas figuras 5 e 6, o ‘‘mecanismo de funcionamento da chave seccionadora” possui motor (101) com rosca sem-fim no prolongamento do seu eixo, que acopla em roda dentada (102), engrenada em cada eixo (203) das facas (107 e 108), que possui rolamento (104) do eixo (203) das facas e possui roletes (106) do contato giratório de uma das facas (107) com o terminal de saída (303) e possui uma das facas (108) conectada com o terminal de entrada (305) através da garra (306) e a passagem da corrente elétrica da faca (108) para a faca (107) ser através do "mecanismo de extinção do arco elétrico”

[0023] O ‘‘mecanismo de extinção do arco elétrico” compreende uma câmara (214) que possui a ponta (207) do eixo (103) fixada no gatilho (206), da came (204). O gatilho (206) e a came (204) estão no interior da câmara (214) de extinção do arco elétrico. A câmara (214) de extinção do arco constitui um ambiente fechado em carcaça (215) e possui ar, na pressão e temperatura ambientes. O gatilho (206) dispara a came (204), e a dita came (204) traciona, por uma das extremidades, o êmbolo formado pelo contato móvel metálico (208) e pelo contato móvel isolante (209), e a outra extremidade do êmbolo possui uma mola (210) com força de compressão alinhada com o eixo do êmbolo. A câmara (214) de extinção possui tulipa metálica de entrada (212) e tulipa metálica de saída (213). A tulipa metálica de entrada (212) e a tulipa metálica de saída (213) compreendem dois contatos elétricos que envolvem o êmbolo formado pelo contato móvel metálico (208) e pelo contato móvel isolante (209) alinhados axialmente.

[0024] A figura 6 é uma vista superior em corte do mecanismo de extinção do arco elétrico na posição de ‘‘circuito fechado” e mostra o gatilho (206) engatado na came (204). O contato móvel metálico (208) está conectado tanto na tulipa metálica de entrada (212) como na tulipa metálica de saída (213). Mostra ainda a mola (210) comprimida pelo contato móvel isolante (209) contra o bujão (211) fixo na carcaça (215). O contato móvel isolante (209) possui flange ajustado na parede interna da câmara (214) de extinção; quando em movimento funciona como um pistão/cilindro soprador do ar da câmara (214) contra as tulipas (212 e 213).

[0025] A figura 7 é uma vista superior em corte do mecanismo de extinção do arco elétrico na posição de ‘‘circuito aberto” e mostra o gatilho (206) desengatado da came (204). O contato móvel isolante (209) é quem está conectado tanto na tulipa metálica de entrada (212) como com a tulipa metálica de saída (213), interrompendo a passagem da corrente elétrica. Mostra ainda a mola (210) expandida e empurrando axialmente o contato móvel isolante (209) até alcançar as tulipas.

[0026] Quando a chave seccionadora está na posição de ‘‘circuito fechado”, mostrada na figura 6, a corrente elétrica passa do terminal de entrada (305) para o terminal de saída (303) através da garra (306) que se conecta com a faca de entrada (108); com auxílio da tulipa metálica de entrada (212) transfere a corrente elétrica para o contato móvel metálico (208); com auxílio da tulipa metálica de saída (213) a corrente alcança a faca de saída (107); a faca de saída (107) está em permanente contato com o terminal de saída (303) através dos roletes (106) do contato giratório. Na posição de ‘‘circuito fechado” a came (204) com auxílio do balancim (205) mantém o conjunto formado pelo contato móvel metálico (208) e o contato móvel isolante (209) pressionado pela mola (210) espiral. O conjunto móvel permanece travado pela ação do gatilho (206) que evita a rotação da came (204). Na posição de ‘‘circuito fechado”, a mola (210) se encontra comprimida e o gatilho (206) impede que ela dispare e se expanda. A mola (210) fica comprimida por um lado pelo bujão (211) aparafusado na carcaça (215) da câmara e pelo outro lado pela base do contato móvel isolante (209). O contato móvel isolante (209) não pode se deslocar axialmente pois está contido pelo gatilho (206). A corrente elétrica passa livremente da tulipa metálica de entrada (212) para a tulipa metálica de saída (213) através do contato móvel metálico (208).

[0027] A abertura da chave seccionadora ocorre pelo comando e ação do motor (101) que com auxílio de um eixo com rosca sem fim (fuso) aciona cada uma das rodas dentadas (102), acionando o mecanismo de extinção do arco elétrico. A came (204) é acionada pelo disparo do gatilho (206) acoplado no eixo (203), então a mola (210) se expande e pressiona o contato móvel isolante (209) e consequentemente pressiona o contato móvel metálico (208). O contato móvel metálico (208) se desloca axialmente em alta velocidade. Um arco elétrico vai aparecer entre a extremidade da tulipa metálica de entrada (212) e a periferia do contato móvel metálico (208), e simultaneamente o arco elétrico fica contido na câmara (214) envolvendo o contato móvel isolante (209). A extremidade do contato móvel isolante (209) possui flange ajustado na parede interna da câmara (214) de extinção; quando em movimento funciona como um pistão/cilindro soprador do ar da câmara (214) contra as tulipas (212 e 213). O soprador e o contato móvel isolante (209) são fabricados em material ablativo, destinados a esfriar o arco elétrico por transferência de calor. Com a diminuição da temperatura e seu contato com o material ablativo, o arco elétrico se extingue. O pistão, parte integrante do contato móvel isolante (209), sopra um forte jato de ar sobre o arco elétrico. A combinação entre a separação rápida do contato metálico e o sopro de ar vai extinguir o arco elétrico que se forma entre materiais ablativos do soprador e do contato móvel isolante (209).

[0028] Após o acionamento do mecanismo de extinção do arco elétrico, o motor (101), com auxílio de um eixo com rosca sem fim (fuso) aciona cada uma das rodas dentadas (102), acionando o eixo (203) do mecanismo que faz a abertura da faca de entrada (108) em relação ao terminal de entrada (305).

Claims (9)

1. CHAVE SECCIONADORA DE MÉDIA TENSÃO é chave seccionadora usada em linhas de distribuição de energia elétrica de média tensão, tipicamente 13.800, 23.100 ou 34.500 Volts, empregada nas redes de distribuição de energia elétrica que podem ser trifásicos, bifásicos ou monofásicos, e permite visualizar diretamente a situação ‘‘abertos ou fechados” de seus contatos, caracterizado por compreender "mecanismo de funcionamento da chave seccionadora” e ‘‘mecanismo de extinção do arco elétrico”, e dito ‘‘mecanismo de funcionamento da chave seccionadora” possuir motor (101) com rosca sem-fim no prolongamento do seu eixo, que acopla em roda dentada (102), engrenada em cada eixo (203) das facas (107 e 108), e cada eixo (203) possui rolamento (104) do eixo (203) das facas e possui roletes (106) do contato giratório de uma das facas (107) com o terminal de saída (303) e possui uma das facas (108) conectada com um terminal de entrada (305) através de garra (306) e a passagem da corrente elétrica da faca (108) para a faca (107) ser através do ‘‘mecanismo de extinção do arco elétrico” e o dito ‘‘mecanismo de extinção do arco elétrico” compreender uma câmara (214) que possui a ponta (207) do eixo (103) fixada no gatilho (206) que dispara a came (204), e a dita came (204) tracionar, por uma das extremidades, um êmbolo formado pelo contato móvel metálico (208) e pelo contato móvel isolante (209), e na outra extremidade do êmbolo haver uma mola (210) com força de compressão alinhada com o eixo do êmbolo, e o dito ‘‘mecanismo de extinção do arco elétrico” possuir tulipa metálica de entrada (212) e tulipa metálica de saída (213) e as ditas ‘‘tulipa metálica de entrada (212) e tulipa metálica de saída (213)” compreenderem dois contatos elétricos que envolvem o êmbolo formado pelo contato móvel metálico (208) e pelo contato móvel isolante (209), alinhados axialmente.
2. CHAVE SECCIONADORA DE MÉDIA TENSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela câmara (214) de extinção do arco possuir ar, na pressão e temperatura ambientes.
3. CHAVE SECCIONADORA DE MÉDIA TENSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo contato móvel isolante (209) possuir na extremidade flange ajustado na parede interna da câmara (214) de extinção.
4. CHAVE SECCIONADORA DE MÉDIA TENSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela a mola (210) ser uma mola espiral.
5. CHAVE SECCIONADORA DE MÉDIA TENSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela abertura ou fechamento do circuito elétrico da chave seccionadora ser pelo movimento giratório do conjunto formado pela faca (108) e pela unidade de extinção do arco.
6. CHAVE SECCIONADORA DE MÉDIA TENSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela faca de saída (107) estar em permanente contato com o terminal de saída (303) através dos roletes (106) de contato giratório.
7. CHAVE SECCIONADORA DE MÉDIA TENSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo mecanismo de extinção do arco elétrico na posição de ‘‘circuito fechado” compreender o gatilho (206) estar engatado na came (204), e o contato móvel metálico (208) estar conectado tanto na tulipa metálica de entrada (212) como na tulipa metálica de saída (213), e a mola (210) estar comprimida pelo contato móvel isolante (209) contra o bujão (211) fixo na carcaça (215).
8. CHAVE SECCIONADORA DE MÉDIA TENSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo mecanismo de extinção do arco elétrico na posição de ‘‘circuito aberto” compreender o gatilho (206) estar desengatado da came (204), e o contato móvel isolante (209) estar conectado tanto na tulipa metálica de entrada (212) como com a tulipa metálica de saída (213), e a mola (210) estar expandida e empurrando axialmente o contato móvel isolante (209) até alcançar as tulipas.
9. CHAVE SECCIONADORA DE MÉDIA TENSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo contato móvel isolante (209), que possui na extremidade flange ajustado na parede interna da câmara (214) de extinção, soprar um forte jato de ar sobre o arco elétrico.

Images