ES1280434U - Base tripolar automatizada con dispositivo de maniobra y protección para cuadro de baja tensión y cuadro de baja tensión que incorpora dicha base tripolar automatizada - Google Patents

Abstract

Base tripolar automatizada (18) con dispositivo de maniobra y protección (1), para un cuadro de baja tensión (6), donde el dispositivo (1) comprende: - un interruptor automático (2) de al menos dos posiciones de maniobra, susceptible de cortar tanto corrientes debidas a sobrecargas y cortocircuitos como corrientes nominales o de carga; - un elemento de protección (7) frente a sobrecargas y corrientes de cortocircuito; - un primer medio de accionamiento (3) del interruptor automático (2); y - una carcasa (4) en la que en su interior se encuentran incorporados el interruptor automático (2) y el primer medio de accionamiento (3) caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) además comprende un seccionador (5) de al menos dos posiciones de maniobra, con capacidad para aislar o conectar el cuadro de baja tensión (6) de la parte de la red de baja tensión (16) que queda aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección (1), donde el seccionador (5) se encuentra conectado eléctricamente en serie con el interruptor (2) y el elemento de protección (7), estando dicho seccionador (5) incorporado en el interior de la carcasa (4) junto con el interruptor automático (2) y el primer medio de accionamiento (3).

Description

DESCRIPCIÓN

Base tripolar automatizada con dispositivo de maniobra y protección para cuadro de baja tensión y cuadro de baja tensión que incorpora dicha base tripolar automatizada

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una base tripolar automatizada con al menos un dispositivo de maniobra y protección que se instala en cuadros de baja tensión, donde dichos cuadros son los encargados de, una vez transformada la energía al rango de baja tensión, distribuir a los diferentes consumidores la energía eléctrica.

La base tripolar automatizada con al menos un dispositivo de maniobra y protección de la invención puede sustituir en los cuadros de baja tensión a la conocida base porta-fusibles empleada como medio de protección. El dispositivo de maniobra y protección comprende tanto la función de protección como la de aislar el cuadro de baja tensión de la parte de la red de baja tensión que queda aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección, así como la función de puesta a tierra de dicha red de baja tensión que queda aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Básicamente, un cuadro de baja tensión comprende una envolvente metálica o aislante en cuyo interior se instalan los diferentes componentes eléctricos como son el juego de barras de acometida del cuadro, el embarrado de distribución, las bases porta-fusibles, el medio de maniobra que comprende la función de aislar el cuadro de baja tensión de la alimentación eléctrica (parte de la red que queda aguas arriba del cuadro de baja tensión) y/o la función de puesta a tierra del juego de barras de distribución, así como la salida de circuitos auxiliares y medida.

El juego de barras de acometida tiene la misión de conectar eléctricamente los conductores procedentes del transformador de media tensión/baja tensión con el embarrado de distribución, siendo la misión de este último la de pasar la energía procedente del juego de barras de acometida a las diferentes bases porta-fusibles.

La base porta-fusibles tiene la función de proteger la línea eléctrica que cuelga de la misma de sobrecargas y corrientes de cortocircuito, es decir, su función principal es la de abrir el circuito cuando existe una falta eléctrica bien por sobrecarga o bien por cortocircuito. Por tanto, debido a una falta eléctrica por sobrecarga o cortocircuito el fusible funde y queda el circuito abierto, quedando la línea que cuelga de dicha base porta-fusibles sin tensión. No obstante, aunque el fusible es un medio de protección efectivo frente a sobrecargas y cortocircuitos, este medio de protección cuenta con el inconveniente relativo al tiempo necesario para reponer la tensión en la línea afectada por la falta, lo que supone la necesidad de enviar un operario cualificado a la instalación donde se encuentra el cuadro de baja tensión y sustituir el fusible o fusibles fundidos.

Las labores de mantenimiento, reparación, sustitución o ampliación del cuadro de baja tensión se llevan a cabo interrumpiendo antes, por seguridad, el servicio del propio cuadro al completo, es decir, dejando fuera de servicio dicho cuadro de baja tensión, ya que es necesario acceder a partes del cuadro que en servicio se encuentran en tensión, como por ejemplo al juego de barras en una operación de ampliación, para realizar la interconexión entre dicho juego de barras y las barras del cuadro de ampliación. Para dejar fuera de servicio el cuadro de baja tensión es necesario realizar varias maniobras en la instalación donde se encuentra dicho cuadro de baja tensión. Habitualmente, cuando en la instalación se dispone de un solo cuadro de baja tensión, en primer lugar, se debe dejar sin tensión el transformador de media tensión/baja tensión, después realizar el seccionamiento tanto aguas arriba del cuadro como aguas abajo del mismo, dejando así el cuadro sin alimentación, y después se debe realizar la puesta a tierra del juego de barras.

Además, los cuadros de baja tensión comprenden una acometida auxiliar o de socorro, que permite la conexión de una fuente de alimentación auxiliar externa, como por ejemplo un grupo electrógeno, comúnmente utilizado cuando hay déficit en la generación de energía eléctrica de algún lugar o cuando ocurre un corte en el suministro eléctrico, y así poder suministrar energía eléctrica a los consumidores. En algunos cuadros de baja tensión la acometida auxiliar se encuentra integrada en la propia envolvente del cuadro y en otros casos se encuentra integrada en el medio de maniobra que comprende la función de aislar el cuadro de baja tensión de la alimentación eléctrica.

Así, en ocasiones es necesario conectar la fuente de alimentación auxiliar externa al cuadro de baja tensión, por ejemplo, debido a que existe un déficit en el suministro de energía, a una transferencia de carga, a la necesidad de sustituir el transformador de media tensión / baja tensión o a la necesidad de realizar labores de mantenimiento o reparación en las instalaciones en donde se encuentra el cuadro de baja tensión. En dichas ocasiones, dicha conexión se realiza con el cuadro fuera de servicio, es decir, antes de la conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa se deja fuera de servicio el cuadro de baja tensión, por lo que se hace necesario un medio capaz de aislar el cuadro de baja tensión de la red de suministro.

En relación con la función de aislar el cuadro de baja tensión de la alimentación eléctrica (parte de la red que queda aguas arriba del cuadro de baja tensión) y/o la función de puesta a tierra del juego de barras de distribución se lleva a cabo mediante una base de seccionamiento que se instala en la cabecera del cuadro de baja tensión como un elemento adicional a las bases portafusibles. La base de seccionamiento puede estar ensamblada por módulos unipolares, de forma que la base de seccionamiento puede ser bipolar, tripolar o tetrapolar. Cada módulo unipolar está compuesto generalmente por una carcasa que aloja parcialmente en su interior una o varias pletinas de entrada y una o varias pletinas de salida que, a través de sus extremos libres se conectan respectivamente a la alimentación eléctrica y a los embarrados de distribución del cuadro de baja tensión. En el interior de la carcasa se alojan también unos medios de acoplamiento o desacoplamiento, habitualmente unas cuchillas metálicas, que se acoplan (seccionador cerrado) o se desacoplan (seccionador abierto) respecto al otro extremo (en el interior de la carcasa) de las pletinas de entrada y salida para aislar (seccionador abierto) o conectar (seccionador cerrado) el cuadro de baja tensión de la alimentación eléctrica.

Como ejemplo del estado de la técnica se puede citar la patente ES2277729B1. Esta base de seccionamiento se refiere a una base tetrapolar vertical con acometida superior o inferior, y forma una unidad intercambiable para su ensamblado en los cuadros de baja tensión. En concreto, esta base de seccionamiento incorpora una carcasa aislante en cuyo interior se aloja un seccionador tetrapolar vertical cuyas pletinas de entrada están constituidas por unas barras conductoras que se prolongan hasta sobresalir por la parte superior o inferior de la carcasa para su conexión a la alimentación del cuadro de baja tensión.

Sin embargo, en dicho estado de la técnica la base de seccionamiento que se instala en la cabecera del cuadro de baja tensión solamente puede dejar aislado el cuadro de baja tensión respecto de la alimentación eléctrica, es decir, respecto de la parte de la red que queda aguas arriba del cuadro de baja tensión, pero no de la red de baja tensión que queda aguas abajo del cuadro de baja tensión. Asimismo, tampoco se dispone de medios específicos de puesta a tierra de la red de baja tensión que queda aguas abajo del cuadro de baja tensión, por lo que, a la hora de realizar las labores de mantenimiento, reparación, sustitución, etc., en el cuadro de baja tensión o en las líneas de salida del cuadro de baja tensión se corre el riesgo de que pueda haber un posible retorno de tensión desde aguas abajo hacia el cuadro de baja tensión, lo cual supone realizar las labores de forma no segura con riesgo de electrocución para los operarios. En este sentido, se puede citar también el documento ES1243729U, que carece de las funciones de aislamiento y puesta a tierra de la red de baja tensión que queda aguas abajo del cuadro de baja tensión.

Existen, no obstante, ejemplos del estado de la técnica que incluyen la posibilidad de aislar el cuadro de baja tensión respecto de la red de baja tensión que queda aguas abajo del cuadro de baja tensión, como por ejemplo los descritos en las solicitudes de patente ES2763627A1 y WO2020109640A1. Para ello, en ambos ejemplos se utiliza un interruptor automático de vacío de tres posiciones, es decir, que comprende las funciones de conexión, corte y/o seccionamiento y puesta a tierra. Asimismo, en ambos ejemplos es necesario el uso de un medio selector de al menos dos posiciones, que permite seleccionar una primera posición o una segunda posición, estando este medio selector asociado con un medio de accionamiento que comprende un actuador dotado de una primera posición funcional y de una segunda posición funcional. De esta forma, partiendo del medio de accionamiento de dos posiciones mediante el medio selector se consiguen las tres posiciones de maniobra o funciones (conexión, corte y/o seccionamiento y puesta a tierra) del interruptor automático de vacío. Estos ejemplos tienen el inconveniente de que es necesario el uso de interruptores automáticos de vacío de mayores prestaciones, de mayor coste y de mayores dimensiones, debido a sus tres posiciones de maniobra, así como la necesidad de utilizar un medio selector para poder obtener mediante un solo medio de accionamiento de dos posiciones las tres posiciones de maniobra del interruptor automático de vacío, lo cual supone que el medio de maniobra y protección adquiera mayores dimensiones y en consecuencia sea más complicado reemplazar en los cuadros de baja tensión actuales la conocida base porta-fusibles sin tener que modificar ninguna parte del cuadro de baja tensión. Este problema de dimensiones se agrava en la solución descrita en la solicitud de patente WO2020109640A1 debido a que se incluye además un elemento de protección, como por ejemplo un fusible, como protección de respaldo frente a cortocircuitos o faltas eléctricas de nivel elevado. Por otra parte, un problema de los conocidos interruptores de vacío es que la separación entre los contactos móvil y fijo en situación de circuito abierto (en posición de maniobra de seccionamiento) no es aceptable, ya que no asegura la función de seccionamiento porque el medio dieléctrico donde actúan es el vacío de la botella.

Además, de forma general, para que los cuadros de baja tensión tengan un grado de protección contra contactos accidentales a partes en tensión y sean seguros para los operarios, es necesaria la aplicación de medidas adicionales, como son la colocación de barreras intermedias, puertas con cerraduras, enclavamientos mecánicos y eléctricos, medios indicadores de estado, etc., para evitar un acceso directo a las barras de acometida y distribución, al seccionador, a las pletinas de entrada, evitar realizar secuencias de maniobra incorrectas, etc.

Finalmente, la aparamenta eléctrica de baja tensión protegida con fusibles es una solución conocida, cuya fiabilidad ha sido demostrada durante muchos años. Sin embargo, la implementación de las redes inteligentes (Smart Grid) exige una aparamenta eléctrica de baja tensión inteligente que permita la automatización de la red de baja tensión, asegurando la seguridad de las personas y los equipos y aumentando la calidad de servicio de los clientes finales mediante la monitorización, protección y automatización de la red de baja tensión, manteniendo la coordinación de las protecciones y la fiabilidad, sin aumentar la necesidad de mantenimiento.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La base tripolar automatizada con al menos un dispositivo de maniobra y protección objeto de la invención pretende resolver todos y cada uno de los problemas mencionados anteriormente. Dicha base tripolar automatizada con al menos un dispositivo de maniobra y protección es de aplicación en cuadros de baja tensión que comprenden, al menos, un juego de barras de acometida, un embarrado de distribución, una acometida auxiliar, salidas de circuitos auxiliares y medida, etc.

El dispositivo de maniobra y protección comprende la función de protección frente a faltas eléctricas debidas a sobrecargas y cortocircuitos, así como la función de aislar el cuadro de baja tensión de la red de baja tensión que queda aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección y/o la función de puesta a tierra de dicha red de baja tensión que queda aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección. De esta forma, mediante un solo elemento, es decir, mediante el dispositivo de maniobra y protección, se permite realizar varias funciones en vez de emplear un elemento para desempeñar cada una de las funciones, obteniendo así un cuadro de baja tensión más compacto y evitar problemas de espacio para su instalación.

En este sentido, el dispositivo de maniobra y protección comprende al menos un interruptor de al menos dos posiciones (conexión y corte), dotado de un contacto fijo y un contacto móvil. Este interruptor puede ser un interruptor automático de vacío de dos posiciones que puede ser de maniobra local y/o remota, de forma manual (por ejemplo, por un botón) o motorizada (por ejemplo, mediante bobina de cierre y apertura), y que tiene la capacidad de cortar corrientes eléctricas debidas a sobrecargas y cortocircuitos, así como abrir corrientes nominales o de carga, tal y como se establece en la norma IEC 60947-2:2006 en su PARTE 2: INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS. Asimismo, este interruptor automático de vacío comprende capacidad de reenganche rápido (sin necesidad de esperar un tiempo entre diferentes maniobras de corte, es decir, no hay efecto térmico como por ejemplo en los interruptores magneto-térmicos), puede ser de reenganche manual o automático, para la eliminación de faltas transitorias, el cual será programado dependiendo del tiempo y tipo de falta, y realizado desde una unidad de control de la instalación. El dispositivo de maniobra y protección comprende también al menos un primer medio de accionamiento del interruptor automático de vacío, como por ejemplo un actuador mecánico, de forma que acciona al interruptor automático de vacío para provocar el paso de dicho interruptor de un estado cerrado a un estado abierto y viceversa, cumpliendo así las funciones de protección, cortando corrientes eléctricas debidas a sobrecargas y cortocircuitos, así como corrientes nominales o de carga, sin necesidad de disponer de alimentación auxiliar. El dispositivo de maniobra y protección también puede comprender:

- al menos un elemento de protección frente a sobrecargas y corrientes de cortocircuito, como puede ser por ejemplo un fusible, conectado eléctricamente en serie con el interruptor automático de vacío, y

- al menos un seccionador de al menos dos posiciones de maniobra, con capacidad de aislar (seccionador abierto) o conectar (seccionador cerrado) el cuadro de baja tensión de la parte de la red de baja tensión que queda aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección, estando este seccionador conectado eléctricamente en serie con el interruptor automático de vacío y el elemento de protección.

El interruptor automático del dispositivo de maniobra y protección objeto de la invención, como por ejemplo un interruptor automático de vacío, puede sustituir a los fusibles empleados en el estado de la técnica y por tanto se evita la necesidad de sustituir los fusibles fundidos cada vez que haya una falta eléctrica debida a una sobrecarga o cortocircuito. Además, debido a la posibilidad de que el dispositivo de maniobra y protección de la invención puede ser maniobrado de forma remota se evita la necesidad de enviar un operario cualificado a la instalación donde se encuentra el cuadro de baja tensión para reponer el servicio después de despejar una falta eléctrica. Sin embargo, con objeto de mantener la misma fiabilidad y coordinación entre las protecciones de alta tensión y protecciones de baja tensión de la red eléctrica actual se mantiene una protección de respaldo mediante el elemento de protección (como por ejemplo un fusible) en serie con el interruptor automático. En este caso, el elemento de protección actuará (en caso de ser un fusible se fundirá) cuando el nivel de cortocircuito sea lo suficientemente elevado como para no permitir un reenganche automático rápido, ya que ante niveles de falta eléctrica elevados se recomienda inspeccionar la instalación in situ por razones de seguridad. De esta forma, el interruptor es un interruptor automático de vacío de menores prestaciones, capaz de cortar corrientes hasta un cierto nivel y dejando cortar corrientes superiores al elemento de protección.

Se ha contemplado la posibilidad de que el dispositivo de maniobra y protección comprenda un enclavamiento antibombeo, de forma que, si la señal de apertura y la de cierre del interruptor automático de vacío están presentes al mismo tiempo, prevalezca la apertura, bloqueándose el cierre hasta que desaparezcan las órdenes de maniobra.

El seccionador comprende unos contactos linealmente deslizantes, pudiendo comprender el dispositivo de maniobra y protección un segundo medio de accionamiento que actúa sobre los contactos del seccionador para provocar el paso de dicho seccionador de un estado cerrado a un estado abierto y viceversa. El segundo medio de accionamiento puede comprender un mecanismo de cremallera, dotado por ejemplo de al menos un piñón y una barra dentada, de forma que un giro aplicado al piñón causa el desplazamiento lineal de la barra dentada y a su vez el desplazamiento lineal del contacto móvil respecto del contacto fijo del seccionador. La actuación del segundo medio de accionamiento puede ser producido por ejemplo mediante una palanca de apertura/cierre, de forma manual o motorizada.

El seccionador también puede comprender un medio de puesta a tierra, de forma que una vez obtenida la posición de maniobra de apertura del seccionador, la parte que queda aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección, concretamente la parte que queda aguas abajo del seccionador, puede ser puesta a tierra frente a un posible retorno de tensión desde aguas abajo hacia el cuadro de baja tensión, garantizando así la seguridad de los operarios mientras realizan las labores de mantenimiento, reparación o sustitución en dicha parte aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección. El seccionador también puede comprender un punto para poder verificar de forma segura la presencia de tensión y poder conectar a tierra de protección la conexión aguas abajo, como por ejemplo para labores de mantenimiento en condiciones seguras, como podría ser la comprobación de la cadena de disparo y protección del interruptor automático sin afectar a las líneas conectadas / desconectadas.

El dispositivo de maniobra y protección comprende una carcasa que puede incorporar en su interior el interruptor automático de vacío de dos posiciones, el primer medio de accionamiento, el seccionador y el segundo medio de accionamiento, pudiendo quedar el elemento de protección montado por el exterior de la carcasa en un hueco habilitado para tal fin, de forma que el elemento de protección pueda ser accesible desde el exterior de la carcasa y fácilmente reemplazable en servicio (sin necesidad de dejar fuera de servicio el cuadro de baja tensión). De esta forma se dispone de un dispositivo de maniobra y protección compacto, que incluye varias funciones en vez de emplear un elemento para desempeñar cada una de las funciones.

La carcasa comprende al menos un asidero de inserción (manual o automatizado) del dispositivo de maniobra y protección en una envolvente tripolar o de extracción (manual o automatizado) de dicho dispositivo de una envolvente tripolar, pudiendo comprender dicha envolvente tripolar hasta tres dispositivos de maniobra y protección, uno por cada fase. A su vez, esta envolvente tripolar puede ser montada sobre un soporte o zócalo (que permite conectar un embarrado de distribución del cuadro de baja tensión con conductores de derivación de la salida del cuadro), obteniendo así una base tripolar automatizada dotada de tres dispositivos de maniobra y protección, uno por cada fase. Se trata de un dispositivo de maniobra y protección unipolar, que puede actuar o puede ser maniobrado independientemente del resto de dispositivos de maniobra y protección que comprende una base tripolar automatizada, siguiendo con su funcionamiento normal el resto de dispositivos de maniobra y protección, manteniendo el suministro eléctrico del resto de líneas no afectadas, con el fin de afectar lo mínimo posible a los clientes finales en caso de necesidad de operación o protección de alguna de las líneas eléctricas de salida del cuadro de baja tensión.

Al hilo de lo anterior, las bases tripolares porta-fusibles del estado de la técnica de un cuadro de baja tensión instalado en campo y en servicio pueden ser sustituidas en su totalidad o parcialmente por bases tripolares automatizadas con dispositivos de maniobra y protección como la de la presente invención, permitiendo la convivencia de ambos sistemas de protección en un mismo cuadro de baja tensión en servicio. Esta readaptación de las bases es posible debido a que la nueva base tripolar automatizada con al menos un dispositivo de maniobra y protección comprende unas dimensiones y características técnicas tales que puede ser instalada en el mismo hueco que una base porta-fusibles sin tener que modificar ninguna parte del cuadro de baja tensión.

Asimismo, mediante el dispositivo de maniobra y protección de la invención y la base de seccionamiento (44) que se instala en la cabecera del cuadro de baja tensión se puede dejar fuera de servicio el cuadro de baja tensión de una manera fácil, rápida y segura para los casos en los que haya que realizar labores de mantenimiento, reparación, sustitución o ampliación del cuadro de baja tensión, o cuando sea necesario conectar una fuente de alimentación auxiliar externa debido a que existe un déficit en el suministro de energía, a una transferencia de carga, a la necesidad de sustituir el transformador de media tensión / baja tensión o a la necesidad de realizar labores de mantenimiento o reparación en las instalaciones en donde se encuentra el cuadro de baja tensión o en las líneas aguas abajo del cuadro de baja tensión.

El dispositivo de maniobra y protección puede además ser extraído de la envolvente tripolar en condiciones de seguridad para operaciones de mantenimiento, verificación y/o sustitución del elemento de protección, como por ejemplo un fusible, así como sustitución del interruptor automático. El dispositivo de maniobra y protección puede ser extraído de la envolvente tripolar con el cuadro de baja tensión en servicio, sin que ello suponga una interferencia en el servicio del resto de líneas o bases tripolares, manteniendo la seguridad y el grado de protección.

Por otro lado, el dispositivo de maniobra y protección comprende al menos un borne de entrada y un borne de salida al menos parcialmente incorporados en la carcasa, pudiendo ser dichos bornes conectados eléctricamente por uno de sus extremos con un embarrado de distribución del cuadro de baja tensión y con unos conductores de derivación (de las líneas aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección) externamente a la carcasa, y pudiendo ser dichos bornes conectados eléctricamente por el otro extremo con el elemento de protección y el seccionador. La conexión eléctrica entre el borne de entrada y el embarrado de distribución y la conexión eléctrica entre el borne de salida y los conductores de derivación puede ser del tipo enchufable, atornillable o de cualquier otro tipo.

Con objeto de garantizar la protección de los operarios a la hora de realizar maniobras previas a labores de mantenimiento, reparación o sustitución de elementos en el cuadro de baja tensión o con objeto de evitar operaciones no deseadas, el dispositivo de maniobra y protección de la invención comprende unos enclavamientos mecánicos y eléctricos, pudiendo ser estos enclavamientos los siguientes:

- un primer enclavamiento que solo permite la extracción del dispositivo de maniobra y protección de la envolvente tripolar cuando el interruptor automático se encuentra en la posición de maniobra de apertura o que solo permite la apertura del seccionador cuando el interruptor automático se encuentra en la posición de maniobra de apertura. - un segundo enclavamiento para enclavar, por ejemplo por candado, la maniobra manual por botón del interruptor automático.

- un tercer enclavamiento que permite la puesta a tierra del dispositivo de maniobra y protección solo cuando el seccionador se encuentra en su posición de maniobra de apertura.

- un cuarto enclavamiento para enclavar, por ejemplo por candado, la carga manual de muelles del primer medio de accionamiento para la maniobra del interruptor automático.

Varias señalizaciones permiten visualizar el estado del dispositivo de maniobra y protección, así como de los elementos que comprende, comprendiendo para ello unos medios indicadores que por ejemplo pueden ser los siguientes:

- un primer medio indicador visual de posición de maniobra abierto o cerrado del interruptor automático.

- un segundo medio indicador visual de posición de maniobra abierto o cerrado del seccionador.

- un tercer medio indicador visual del estado del elemento de protección.

- un cuarto medio indicador visual del estado del primer medio de accionamiento, como por ejemplo indicación de muelles cargados del actuador mecánico.

El dispositivo de maniobra y protección también comprende al menos una interface que permite conectar los sensores de control, operación y estado de cada uno de los elementos del dispositivo de maniobra y protección con un relé de protección electrónico para funciones de supervisión, control y protección que puede estar instalado en la misma base tripolar automatizada donde se encuentra instalado el dispositivo de maniobra y protección. La interface también podría estar conectada directamente con una unidad de control de la instalación o del cuadro de baja tensión en vez de estar conectada con el relé de protección.

Cada relé de protección de cada base tripolar automatizada adquiere diferentes tipos de información para propósitos de supervisión: valores instantáneos de tensión, corriente y potencia (activa/reactiva) en cada fase; datos en tiempo real, medias de valores obtenidos durante un periodo definido; tensión, corriente y perfiles de energía; registros de oscilografía de tensión y corriente de cada fase durante eventos específicos; etc. Además, como la aparamenta de baja tensión está preparada con varios sensores de temperatura por cada fase, el relé de protección lee esta información y ayuda a identificar los puntos calientes para el mantenimiento preventivo y prevenir posibles faltas con anticipación. Toda esta información es transmitida por el relé de protección a la unidad de control, como por ejemplo vía Ethernet, con objeto de almacenar la información o enviarla a un sistema remoto de gestión y/o protección del cliente. Esta información es de gran ayuda para monitorizar y controlar la red de baja tensión.

El relé de protección también puede saber el estado de los diferentes elementos (como por ejemplo del interruptor automático y del seccionador) e incluso enviar/recibir órdenes de apertura/cierre/reenganche de forma remota para cada una de las fases (o para cada dispositivo de maniobra y protección individualmente) de cada base tripolar automatizada o línea eléctrica.

Asimismo, el relé de protección comprende la posibilidad de configuración y/o selección de curvas estándares o personalizadas para protección contra sobrecargas y cortocircuitos.

Por último, es también objeto de la invención un cuadro de baja tensión que incorpora al menos una base tripolar automatizada con al menos un dispositivo de maniobra y protección como el anteriormente descrito, en donde el cuadro de baja tensión además comprende al menos un juego de barras de acometida, un embarrado de distribución, al menos un medio de medida, al menos una acometida auxiliar y al menos una salida de circuitos auxiliares, así como al menos un soporte sobre el que se instala el medio de medida, una envolvente tripolar dotada de al menos un dispositivo de maniobra y protección y el relé de protección electrónico. De esta forma, la base tripolar automatizada comprende el soporte, el medio de medida, la envolvente tripolar con dispositivos de maniobra y protección y el relé de protección electrónico. El soporte comprende unos anclajes para la fijación mecánica de la envolvente tripolar dotada de al menos un dispositivo de maniobra y protección. La envolvente tripolar comprende una protección mecánica que evita el contacto con partes activas en tensión (como por ejemplo el embarrado de distribución o los conductores de derivación) una vez extraído el dispositivo de maniobra y protección de dicha envolvente tripolar, proporcionando así la protección a las personas contra el acceso a partes peligrosas y la protección del material contra los efectos nocivos de los impactos mecánicos.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1.- Muestra un diagrama esquemático de la instalación de un cuadro de baja tensión, en donde se muestra al menos una base tripolar automatizada dotada de al menos un dispositivo de maniobra y protección y un relé de protección, así como la unidad de control del cuadro de baja tensión.

Figura 2.- Muestra una vista en sección del dispositivo de maniobra y protección de la presente invención.

Figura 3.- Muestra una primera vista en perspectiva del dispositivo de maniobra y protección de la presente invención, en donde no se ha representado parte de la carcasa para una mejor visualización.

Figura 4.- Muestra una segunda vista en perspectiva del dispositivo de maniobra y protección con su carcasa.

Figura 5.- Muestra una tercera vista en perspectiva de una parte del dispositivo de maniobra y protección en donde se muestran la interface y los bornes de entrada y salida.

Figura 6a.- Muestra una vista en perspectiva de la base tripolar automatizada.

Figura 6b.- Muestra una vista explosionada de la base tripolar automatizada, en donde se muestra la relación o el orden de ensamblaje del conjunto de elementos que forman la base tripolar automatizada.

Figura 7.- Muestra una vista frontal del dispositivo de maniobra y protección, en donde se muestran los enclavamientos mecánicos y eléctricos, así como las señalizaciones que permiten visualizar el estado del dispositivo de maniobra y protección.

Figura 8.- Muestra una vista en perspectiva del cuadro de baja tensión con al menos una base tripolar automatizada dotada de dispositivos de maniobra y protección, así como al menos una base tripolar porta-fusibles del estado de la técnica.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Se describe a continuación un ejemplo de realización preferente haciendo mención a las figuras arriba citadas, sin que ello limite o reduzca el ámbito de protección de la presente invención.

La base tripolar automatizada (18) con al menos un dispositivo de maniobra y protección (1) de las figuras 1 a 8 corresponde a una realización de la invención, en donde dicho dispositivo de maniobra y protección (1) comprende al menos un interruptor automático (2) de dos posiciones, conexión y corte, como por ejemplo un interruptor automático de vacío, dotado de un contacto fijo (14) y un contacto móvil (13). El interruptor automático (2) puede ser de maniobra local y/o remota, de forma manual mediante unos botones (45, 46) o motorizada (por ejemplo, mediante bobina de cierre y apertura), y tiene la capacidad de cortar corrientes eléctricas debidas a sobrecargas y cortocircuitos, así como abrir corrientes nominales o de carga. Además, este interruptor automático de vacío (2) tiene capacidad de reenganche rápido, manual o automático, para la eliminación de faltas transitorias, y puede ser programado dependiendo del tiempo y tipo de falta, y realizado desde una unidad de control (43) de la instalación. Asimismo, el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende al menos un primer medio de accionamiento (3), como por ejemplo un actuador mecánico, de forma que acciona al interruptor automático de vacío (2) para provocar el paso de dicho interruptor (2) de un estado cerrado a un estado abierto y viceversa.

Tal y como se muestra en las figuras 1 a 4, el dispositivo de maniobra y protección (1) también comprende al menos un elemento de protección (7), como puede ser por ejemplo un fusible, frente a sobrecargas y corrientes de cortocircuito y que se encuentra conectado eléctricamente en serie con el interruptor automático de vacío (2). Y tal y como se muestra en dichas figuras 1 a 4, también comprende al menos un seccionador (5) de al menos dos posiciones de maniobra, con capacidad de aislar (seccionador abierto) o conectar (seccionador cerrado) el cuadro de baja tensión (6) de la parte de la red de baja tensión (16) que queda aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección (1), estando este seccionador (5) conectado eléctricamente en serie con el interruptor automático de vacío (2) y el elemento de protección (7). El contacto fijo (14) del interruptor automático de vacío (2) se encuentra conectado eléctricamente con el seccionador (5) y el contacto móvil (13) del interruptor automático de vacío (2) se encuentra conectado eléctricamente con el elemento de protección (7) mediante un conductor flexible (24), tal y como se muestra en la figura 2.

El seccionador (5) comprende unos contactos (8, 9) linealmente deslizantes, tal y como se puede observar en la figura 2, comprendiendo el dispositivo de maniobra y protección (1) un segundo medio de accionamiento (10) que actúa sobre los contactos (8, 9) del seccionador (5) para provocar el paso de dicho seccionador (5) de un estado cerrado a un estado abierto y viceversa. El segundo medio de accionamiento (10) comprende un mecanismo de cremallera que comprende al menos un piñón (11) y una barra dentada (12), de forma que un giro aplicado al piñón (11) causa el desplazamiento lineal de la barra dentada (12) y a su vez el desplazamiento lineal del contacto móvil (9) respecto del contacto fijo (8) del seccionador (5). La actuación del segundo medio de accionamiento (10) puede ser producido por ejemplo mediante una palanca (21) de apertura/cierre, tal y como se puede observar en la figura 3, de forma manual o motorizada. El seccionador (5) también puede comprender un medio de puesta a tierra (17), tal y como se muestra en la figura 4, de forma que una vez obtenida la posición de maniobra de apertura del seccionador (5), la parte de la red de baja tensión (16) que queda aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección (1), concretamente la parte de la red de baja tensión (16) que queda aguas abajo del seccionador (5), puede ser puesta a tierra frente a un posible retorno de tensión desde aguas abajo hacia el cuadro de baja tensión (6). En este sentido, el seccionador (5) también comprende un punto de chequeo (42) para poder verificar de forma segura la presencia de tensión y poder conectar a tierra de protección la parte de la red de baja tensión (16) de conexión aguas abajo, como por ejemplo para labores de mantenimiento en condiciones seguras.

En las figuras 4 y 6b se muestra como el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende una carcasa (4) que puede incorporar en su interior el interruptor automático de vacío (2) de dos posiciones, el primer medio de accionamiento (3), el seccionador (5) y el segundo medio de accionamiento (10), quedando el elemento de protección (7) montado por el exterior de la carcasa (4) en un hueco habilitado para tal fin, de forma que el elemento de protección (7) pueda ser accesible desde el exterior de la carcasa (4) y fácilmente reemplazable manteniendo en todo momento el cuadro de baja tensión en servicio.

La carcasa (4) comprende al menos un asidero (20) de inserción o extracción (manual o automatizada) del dispositivo de maniobra y protección (1) en una envolvente tripolar (15), pudiendo comprender dicha envolvente tripolar (15) hasta tres dispositivos de maniobra y protección (1), uno por cada fase (37), tal y como se puede ver en las figuras 1 ,6a, 6b y 8. A su vez, esta envolvente tripolar (15) se encuentra montada sobre un soporte (19).

En las figuras 2 a 5 y en la figura 6b y 8 se observa que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende al menos un borne de entrada (25) y un borne de salida (26) al menos parcialmente incorporados en la carcasa (4), siendo dichos bornes (25, 26) conectados eléctricamente por uno de sus extremos con un embarrado de distribución (27) del cuadro de baja tensión (6) y con unos conductores de derivación (28) externamente a la carcasa (4), siendo dichos bornes (25, 26) conectados eléctricamente por el otro extremo con el elemento de protección (7) y el seccionador (5). La conexión eléctrica entre el borne de entrada (25) y el embarrado de distribución (27) y la conexión eléctrica entre el borne de salida (26) y los conductores de derivación (28) puede ser del tipo enchufable, atornillable o de cualquier otro tipo.

El dispositivo de maniobra y protección (1) también comprende al menos una interface (22), tal y como se muestra en la figura 5, que permite conectar los sensores de control, operación y estado de cada uno de los elementos del dispositivo de maniobra y protección (1) con un relé de protección (23) electrónico para funciones de supervisión, control y protección, tal y como se muestra en la figura 1, estando el relé de protección (23) instalado en la misma base tripolar automatizada (18) donde se encuentra instalado el dispositivo de maniobra y protección (1), tal y como se muestra en las figuras 6a, 6b y 8. La interface (22) también podría estar conectada directamente con una unidad de control (43) de la instalación o del cuadro de baja tensión (6) en vez de estar conectada con el relé de protección (23) electrónico.

Cada relé de protección (23) de cada base tripolar automatizada (18) adquiere diferentes tipos de información para propósitos de supervisión. Toda esta información es transmitida por cada relé de protección (23) a la unidad de control (43), como por ejemplo, tal y como se muestra esquemáticamente en la figura 1, vía Ethernet, con objeto de almacenar la información o enviarla a un sistema remoto de gestión y/o protección del cliente. Esta información es de gran ayuda para monitorizar y controlar la red de baja tensión. El relé de protección (23) también puede saber el estado de los diferentes elementos, como por ejemplo del interruptor automático de vacío (2) y del seccionador (5), e incluso enviar/recibir órdenes de apertura/cierre/reenganche de forma remota para cada una de las fases (37) o para cada dispositivo de maniobra y protección (1) individualmente de cada base tripolar automatizada (18). Asimismo, el relé de protección (23) comprende la posibilidad de configuración y/o selección de curvas estándares o personalizadas para protección contra sobrecargas y cortocircuitos.

Tal y como se muestra en las figuras 6a y 6b, la base tripolar automatizada (18) está constituida por el soporte (19), un medio de medida (39), la envolvente tripolar (15) con los dispositivos de maniobra y protección (1) y el relé de protección (23). De esta forma, tal y como se muestra en la figura 8, unas bases tripolares porta-fusibles (29) del estado de la técnica de un cuadro de baja tensión (6) instalado en campo y en servicio pueden ser sustituidas en su totalidad o parcialmente por bases tripolares automatizadas (18) con dispositivos de maniobra y protección (1), pudiendo convivir ambos sistemas de protección en un mismo cuadro de baja tensión (6) en servicio, tal y como se muestra en la figura 8.

Por otro lado, tal y como se muestra en las figuras 4 y 7, el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende unos enclavamientos mecánicos y eléctricos para garantizar la protección de los operarios a la hora de realizar maniobras previas a labores de mantenimiento, reparación o sustitución de elementos en el cuadro de baja tensión o con objeto de evitar operaciones no deseadas. Los enclavamientos mecánicos y eléctricos que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende son:

- un primer enclavamiento (30) que solo permite la extracción del dispositivo de maniobra y protección (1) de la envolvente tripolar (15) cuando el interruptor automático de vacío (2) se encuentra en la posición de maniobra de apertura o que solo permite la apertura del seccionador (5) cuando el interruptor automático (2) se encuentra en la posición de maniobra de apertura.

- un segundo enclavamiento (31) para enclavar, por ejemplo por candado, la maniobra manual por botón (45, 46) del interruptor automático de vacío (2).

- un tercer enclavamiento (32) que permite el seccionamiento o la puesta a tierra del dispositivo de maniobra y protección (1) solo cuando el seccionador (5) se encuentra en su posición de maniobra de apertura.

- un cuarto enclavamiento (47) para enclavar, por ejemplo por candado, la carga manual de muelles del primer medio de accionamiento (3) para la maniobra del interruptor automático de vacío (2).

El dispositivo de maniobra y protección (1) comprende varias señalizaciones, tal y como se muestra en la figura 7, que permiten visualizar el estado del mismo dispositivo de maniobra y protección (1), así como de los elementos que comprende, comprendiendo para ello los siguientes medios indicadores:

- un primer medio indicador (33) visual de posición de maniobra abierto o cerrado del interruptor automático de vacío (2).

- un segundo medio indicador (34) visual de posición de maniobra abierto o cerrado del seccionador (5).

- un tercer medio indicador (35) visual del estado del elemento de protección (7).

- un cuarto medio indicador (36) visual del estado del primer medio de accionamiento (3), como por ejemplo la indicación de muelles cargados del actuador mecánico.

La base tripolar automatizada (18) con al menos un dispositivo de maniobra y protección (1) es de aplicación en cuadros de baja tensión (6). En la figura 8 se muestra un cuadro de baja tensión (6) que comprende al menos una base tripolar automatizada (18) con al menos un dispositivo de maniobra y protección (1), en donde el cuadro de baja tensión (6) además comprende al menos un juego de barras de acometida (38), un embarrado de distribución (27), al menos un medio de medida (39), al menos una acometida auxiliar (40) y al menos una salida de circuitos auxiliares (41), así como al menos un soporte (19) sobre el que se instala el medio de medida (39), una envolvente tripolar (15) dotada de al menos un dispositivo de maniobra y protección (1) y el relé de protección (23) electrónico. De esta forma, la base tripolar automatizada (18) comprende el soporte (19), el medio de medida (39), la envolvente tripolar (15) con dispositivos de maniobra y protección (1) y el relé de protección (23) electrónico. El soporte (19) comprende unos anclajes para la fijación mecánica de la envolvente tripolar (15) dotada de al menos un dispositivo de maniobra y protección (1). La envolvente tripolar (15) comprende una protección mecánica que evita el contacto con partes activas en tensión, como por ejemplo el embarrado de distribución (27) o los conductores de derivación (28) una vez extraído el dispositivo de maniobra y protección (1) de dicha envolvente tripolar (15), proporcionando así la protección a las personas contra el acceso a partes peligrosas y la protección del material contra los efectos nocivos de los impactos mecánicos.

Claims (24)

REIVINDICACIONES

1. - Base tripolar automatizada (18) con dispositivo de maniobra y protección (1), para un cuadro de baja tensión (6), donde el dispositivo (1) comprende:

- un interruptor automático (2) de al menos dos posiciones de maniobra, susceptible de cortar tanto corrientes debidas a sobrecargas y cortocircuitos como corrientes nominales o de carga;

- un elemento de protección (7) frente a sobrecargas y corrientes de cortocircuito;

- un primer medio de accionamiento (3) del interruptor automático (2); y

- una carcasa (4) en la que en su interior se encuentran incorporados el interruptor automático (2) y el primer medio de accionamiento (3)

caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) además comprende un seccionador (5) de al menos dos posiciones de maniobra, con capacidad para aislar o conectar el cuadro de baja tensión (6) de la parte de la red de baja tensión (16) que queda aguas abajo del dispositivo de maniobra y protección (1), donde el seccionador (5) se encuentra conectado eléctricamente en serie con el interruptor (2) y el elemento de protección (7), estando dicho seccionador (5) incorporado en el interior de la carcasa (4) junto con el interruptor automático (2) y el primer medio de accionamiento (3).

2. - Base tripolar automatizada (18) según la reivindicación 1, caracterizado por que el seccionador (5) comprende unos contactos (8, 9) linealmente deslizantes.

3. - Base tripolar automatizada (18) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende un segundo medio de accionamiento (10) del seccionador (5), estando dicho segundo medio de accionamiento (10) incorporado en el interior de la carcasa (4) junto con el interruptor automático (2), el primer medio de accionamiento (3) y el seccionador (5).

4. - Base tripolar automatizada (18) según la reivindicación 3, caracterizado porque el segundo medio de accionamiento (10) comprende un mecanismo de cremallera dotado de al menos un piñón (11) y una barra dentada (12), de forma que un giro aplicado al piñón (11) causa el desplazamiento lineal de la barra dentada (12) y a su vez el desplazamiento lineal del contacto móvil (9) del seccionador (5).

5. - Base tripolar automatizada (18) según la reivindicación 3 o 4, caracterizado por que el segundo medio de accionamiento (10) comprende una palanca (21) de apertura/cierre del seccionador (5).

6. - Base tripolar automatizada (18) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el seccionador (5) comprende un medio de puesta a tierra (17).

7. - Base tripolar automatizada (18) según la reivindicación 1, caracterizado por que el interruptor automático (2) es un interruptor automático de vacío, con capacidad de reenganche rápido automático o manual, que comprende un contacto móvil (13) y un contacto fijo (14).

8. - Base tripolar automatizada (18) según la reivindicación 7, caracterizado porque el contacto fijo (14) del interruptor automático de vacío (2) se encuentra conectado eléctricamente con el seccionador (5) y el contacto móvil (13) del interruptor automático de vacío (2) se encuentra conectado eléctricamente con el elemento de protección (7) mediante un conductor flexible (24).

9. - Base tripolar automatizada (18) según la reivindicación 8, caracterizado porque el contacto móvil (13) del interruptor automático de vacío (2) se encuentra conectado mecánicamente con el primer medio de accionamiento (3).

10. - Base tripolar automatizada (18) según reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende, al menos parcialmente incorporados en la carcasa (4), al menos un borne de entrada (25) con un extremo para su conexión a un embarrado de distribución (27) y por el otro con el elemento de protección (7) y al menos un borne de salida (26) con un extremo para su conexión a unos conductores de derivación (28) y por el otro con el seccionador (5).

11. - Base tripolar automatizada (18) según la reivindicación 10, caracterizado por que la conexión eléctrica entre el borne de entrada (25) y el embarrado de distribución (27) y la conexión eléctrica entre el borne de salida (26) y los conductores de derivación (28) es del tipo enchufable o atornillable.

12. - Base tripolar automatizada (18) según la reivindicación 1, caracterizado por que la carcasa (4) comprende al menos un asidero (20) de inserción del dispositivo (1) en una envolvente tripolar (15) o de extracción del dispositivo (1) de una envolvente tripolar (15), y donde la envolvente tripolar (15) comprende un dispositivo de maniobra y protección (1) por cada fase (37).

13. - Base tripolar automatizada (18) según la reivindicación 6, caracterizado por que el seccionador (5) comprende un punto de chequeo (42) de presencia de tensión.

14. - Base tripolar automatizada (18) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende un primer enclavamiento (30) que solo permite la extracción del dispositivo de maniobra y protección (1) de la envolvente tripolar (15) cuando el interruptor automático (2) se encuentra en la posición de maniobra de apertura o que solo permite la apertura del seccionador (5) cuando el interruptor automático (2) se encuentra en la posición de maniobra de apertura.

15. - Base tripolar automatizada (18) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende un segundo enclavamiento (31) para enclavar la maniobra manual por botón (45, 46) del interruptor automático (2).

16. - Base tripolar automatizada (18) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende un tercer enclavamiento (32) que permite la puesta a tierra del dispositivo de maniobra y protección (1) solo cuando el seccionador (5) se encuentra en su posición de maniobra de apertura.

17. - Base tripolar automatizada (18) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende un cuarto enclavamiento (47) para enclavar la carga manual de muelles del primer medio de accionamiento (3) para la maniobra del interruptor automático (2).

18. - Base tripolar automatizada (18) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende una interface (22) para conectar unos sensores de control, operación y estado de cada uno de los elementos del dispositivo (1) con un relé de protección (23) para funciones de supervisión, control y protección.

19. - Base tripolar automatizada (18) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende un primer medio indicador (33) visual de posición de maniobra abierto o cerrado del interruptor (2).

20. - Base tripolar automatizada (18) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende un segundo medio indicador (34) visual de posición de maniobra abierto o cerrado del seccionador (5).

21. - Base tripolar automatizada (18) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende un tercer medio indicador (35) visual del estado del elemento de protección (7).

22. Base tripolar automatizada (18) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de maniobra y protección (1) comprende un cuarto medio indicador (36) visual del estado del primer medio de accionamiento (3).

23. - Cuadro de baja tensión que comprende al menos una base tripolar automatizada (18) como la descrita en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende al menos un juego de barras de acometida (38), un embarrado de distribución (27), al menos un medio de medida (39), al menos una acometida auxiliar (40), al menos una salida de circuitos auxiliares (41) y al menos una base de seccionamiento (44), caracterizado por que además comprende al menos un soporte (19) sobre el que se instala el medio de medida (39), una envolvente tripolar (15) dotada de al menos un dispositivo de maniobra y protección (1) y el relé de protección (23), de manera que el conjunto formado por el soporte (19), el medio de medida (39), la envolvente tripolar (15) con dispositivos de maniobra y protección (1) y el relé de protección (23) constituye una base tripolar automatizada (18).

24. - Cuadro de baja tensión según la reivindicación 23, caracterizado por que la envolvente tripolar (15) comprende al menos una protección mecánica que evita el contacto con partes activas en tensión una vez extraído el dispositivo de maniobra y protección (1) de dicha envolvente tripolar (15).