ES2218664T3 - Descargadores de sobretension de campanas meteorologicas polimericas. - Google Patents

Abstract

UNA CARCASA (20) PARA LIMITADOR DE TENSIONES PICO ELASTOMERICA INCLUYE UN MANGUITO QUE TIENE UN NUCLEO TUBULAR (30) Y UNAS CAMPANAS RADIALES (36). EL MANGUITO ESTA MOLDEADO EN UNA PRIMERA CONFIGURACION Y, CUANDO EL NUCLEO (30) ES ESTIRADO RADIALMENTE, ASUME UNA SEGUNDA CONFIGURACION EN LA CUAL LAS CAMPANAS (36) ASUMEN UNA CONFIGURACION EXTENDIDA HACIA ABAJO. LAS CAMPANAS (36), EN LA SEGUNDA CONFIGURACION, INCLUYEN UNA SUPERFICIE SUPERIOR QUE TIENE UNA FORMA GENERICAMENTE TRONCOCONICA. LA CARCASA (20) PODRA FABRICARSE USANDO TECNICAS DE MOLDEO CONVENCIONALES PERO REQUIERE SUSTANCIALMENTE MENOS MATERIAL QUE SI LA CARCASA (20) FUESE MOLDEADA DIRECTAMENTE PARA DAR LA SEGUNDA CONFIGURACION.

Description

Descagadores de sobretensión de campanas meteorológicas poliméricas.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere generalmente a un equipo de distribución de energía eléctrica. Más particularmente, la invención se refiere a descargadores de sobretensión. Todavía más particularmente, la invención se refiere a descargadores de sobretensión que emplean campanas meteorológicas poliméricas.

Bajo condiciones normales de funcionamiento, un equipo de distribución y transmisión eléctrica es sometido a voltajes dentro de un intervalo relativamente estrecho. Debido a impactos de rayos, subidas de conmutación u otras alteraciones del sistema, porciones de la red eléctrica pueden experimentar niveles de voltaje transitorios o momentáneos que exceden enormemente de los niveles experimentados por el equipo durante condiciones normales de funcionamiento. Dejado desprotegido, equipo costoso y crítico tal como transformadores, aparatos de conmutación, equipos de ordenador y maquinaria eléctrica, puede ser dañado o destruido por tales sobrevoltajes y las resultantes subidas de corriente. De acuerdo con esto, es una práctica rutinaria proteger tales aparatos de sobrevoltajes peligrosos a través del uso de descargadores de sobretensión.

Un descargador de sobretensión es un dispositivo protector que está comúnmente conectado en paralelo con una pieza comparativamente cara de equipo eléctrico de modo que deriva o desvía de forma segura alrededor del equipo las subidas de corriente inducidas por sobrevoltaje, protegiendo por ello de daños el equipo y su sistema de circuitos interno. Cuando se hace funcionar, un descargador de sobretensión forma una trayectoria de corriente a tierra que tiene una impedancia muy baja con relación a la impedancia del equipo que está protegiendo. De este modo, subidas de corriente que serían de otro modo conducidas a través del equipo son en cambio desviadas a través del descargador a tierra.

Descargadores de sobretensión convencionales incluyen típicamente un alojamiento exterior alargado hecho de un material aislante eléctricamente, un par de terminales eléctricos en extremos opuestos del alojamiento para conectar el descargador entre un conductor de potencial de línea y tierra y una matriz de componentes eléctricos en el alojamiento que forma una trayectoria en serie entre los terminales. Estos componentes incluyen típicamente una pila de elementos resistivos no lineales, dependientes de voltaje. Estas resistencias o "varistancias" no lineales están caracterizadas por tener una resistencia relativamente alta en el voltaje normal de régimen permanente y una resistencia mucho más baja cuando el descargador es sometido a sobrevoltajes transitorios. Dependiendo del tipo de descargador, puede incluir también uno o más electrodos, disipadores de calor o montajes de espinterómetro alojados dentro del alojamiento aislante y eléctricamente en serie con las varistancias.

Para asegurar el funcionamiento apropiado del descargador, las varistancias y otros componentes internos deben estar aislados de la humedad y sustancias polutas medioambientales. El alojamiento de descargador sirve para sellar los componentes del entorno ambiental. Adicionalmente, la mayoría de alojamientos de descargador de sobretensión incluyen "faldas" o "campanas meteorológicas" separadas a lo largo de la longitud del alojamiento. Un descargador, una vez instalado al aire libre, estará expuesto a contaminantes o sustancias polutas medioambientales que se depositan en la superficie del alojamiento por lluvia, viento y otras condiciones. Estos contaminantes, con el tiempo, pueden acumularse hasta tal grado que formen una trayectoria para la corriente. Tal acumulación reduce efectivamente la distancia entre componentes de potencial de línea o excitados y tierra. De esta manera, la resistividad de superficie del alojamiento de descargador decrecerá hasta un punto en el que puede ocurrir una descarga y un resultado de corto circuito. De acuerdo con esto, se han incluido tradicionalmente campanas meteorológicas en un alojamiento de descargador para extender o alargar la superficie de alojamiento e incrementar la distancia efectiva entre el terminal de descargador excitado y tierra. Adicionalmente, se han diseñado campanas meteorológicas para perfeccionar la capacidad del descargador de resistir o minimizar el grado hasta el que pueden acumularse polvo y contaminantes medioambientales en la superficie exterior del alojamiento. Tales diseños han incluido variar los radios de campanas adyacentes, usando materiales particularmente diseñados que resisten los efectos de la contaminación y variando el número y el tamaño de las campanas en el alojamiento.

Alojamientos de descargador de sobretensión hechos de porcelana fueron una vez el estándar de industria. Por desgracia, tales alojamientos de descargador eran frágiles y frecuentemente eran objeto de vandalismo. Adicionalmente, el alojamiento de porcelana era pesado, requiriendo unos medios sustanciales de soporte para montar el descargador. Además, cuando un descargador de porcelana alojado fallaba, no era poco común que el alojamiento explotase, mandando fragmentos de porcelana a gran velocidad en todas direcciones. Tales fallos presentaban el obvio potencial de peligro para el personal y de daño para el equipo.

Presentemente, al menos en descargadores de sobretensión de clase de distribución, un alojamiento polimérico se ha convertido en característica estándar. Un alojamiento polimérico es menos caro de fabricar, no se puede fragmentar y es menos susceptible de daño durante el envío, la instalación y el uso comparado con alojamientos de porcelana de técnica anterior. Adicionalmente, un alojamiento polimérico es sustancialmente más ligero, permitiendo una instalación más simple y menos costosa.

El alojamiento de descargador polimérico está típicamente moldeado de caucho de silicona u otro material elastómero. El alojamiento incluye un núcleo central y campanas o faldas de radiación que están moldeadas integralmente con el núcleo central. El núcleo central incluye una cámara o vano interno que tiene sustancialmente el mismo diámetro que las varistancias y otros componentes de descargador que han de ser alojados en él. Cuando se desea una orientación o forma particular de las campanas, se fabrica el molde para el alojamiento de modo que proporciona esa configuración deseada.

Técnicas presentes de moldeo limitan efectivamente la configuración y la disposición de campanas en un alojamiento de descargador polimérico. Además, por las limitaciones en el proceso de moldeo, fabricar alojamientos con ciertas orientaciones de campana meteorológica es costoso y difícil. También, los métodos presentes de obtener un buen enlace entre la superficie interior del alojamiento y los componentes internos son caros y generan una cantidad sustancial de material de desecho.

De acuerdo con esto, permanece una necesidad en la técnica de que un alojamiento descargador polimérico tenga un diseño perfeccionado de campana meteorológica que resistirá la acumulación de sustancias polutas medioambientales y que, al mismo tiempo, sea relativamente simple de fabricar usando técnicas de moldeo convencionales. Sería ventajoso adicionalmente si el alojamiento proporcionase un enlace superior entre la cara interior del alojamiento y los componentes eléctricos internos. Dado el presente coste de caucho de silicona y otros materiales elastómeros conocidos para ser empleados en alojamientos de descargador, sería ventajoso adicionalmente si la campana meteorológica se pudiera fabricar usando menos material del empleado presentemente para alojamientos similares.

En el documento US-A-5214249 se muestra un alojamiento elastómero para un descargador de sobretensión, que comprende:

un manguito acampanado deformable que tiene un eje central y que comprende una porción tubular de núcleo con un vano central y una pluralidad de campanas separadas axialmente que se extienden desde dicho núcleo,

en el que dicho manguito tiene una primera configuración cuando dicho núcleo no está estirado y una segunda configuración cuando dicho núcleo está estirado radialmente hacia fuera.

De acuerdo con la presente invención, el alojamiento elastómero está caracterizado porque dichas campanas se extienden desde dicho núcleo a un primer ángulo con relación a dicho eje cuando dicho manguito está en dicha primera configuración y se extienden desde dicho núcleo a un segundo ángulo con relación a dicho eje cuando dicho manguito está en dicha segunda configuración;

en el que dichas campanas se extienden sustancialmente de forma perpendicular desde dicho núcleo cuando dicho manguito está en dicha primera configuración y en el que dicho manguito asume dicha segunda configuración cuando dicho núcleo está estirado radialmente hacia fuera;

en el que, cuando dicho manguito está en dicha primera configuración, dichas campanas incluyen una superficie superior que une dicho núcleo en un primer reborde que tiene un radio de curvatura R_{1} y una superficie inferior que une dicho núcleo en un segundo reborde que tiene un radio de curvatura R_{2} y en el que R_{1} es mayor que R_{2}.

Cuando el núcleo está estirado radialmente, las campanas asumen una nueva configuración en la que la superficie superior es generalmente troncocónica y en la que los extremos de las campanas se mueven axialmente desde su configuración inicial; sin embargo, los extremos de las campanas permanecen en la misma posición radial predeterminada tanto en la primera como en la segunda configuración. Se prefiere que las campanas se extiendan hacia abajo desde el núcleo a un ángulo dentro del rango de aproximadamente 10 a 60º, y más preferiblemente de 10 a 45º, cuando el manguito está en la configuración estirada.

El alojamiento elastómero está hecho preferiblemente de un caucho de silicio y está moldeado en la primera configuración no estirada. Adicionalmente, en la primera configuración, la superficie superior de la campana incluye un primer punto de transición donde se unen dos segmentos troncocónicos de superficie. También, en la primera configuración, la superficie inferior de la campana incluye un segundo punto de transición en la intersección de un par de segmentos troncocónicos de superficie. Los segmentos troncocónicos de superficie en la superficie superior se estrechan hacia abajo mientras que los segmentos troncocónicos de superficie en la superficie inferior se estrechan hacia arriba. Las campanas están configuradas de tal manera que el segundo punto de transición está más cerca del eje del alojamiento que el primer punto de transición. Además, el ángulo descendente en el lado superior es preferiblemente mayor o igual que el ángulo ascendente en el lado inferior.

La presente invención permite que un alojamiento elastómero de descargador sea creado con campanas que se extienden hacia abajo configuradas apropiadamente, pero deja que el alojamiento sea moldeado con campanas que son sustancialmente perpendiculares al eje del alojamiento. Esto proporciona ventajas de fabricación significativas porque es un proceso mucho más simple moldear un alojamiento elastómero que tiene campanas que se extienden sustancialmente perpendiculares al eje de alojamiento. Adicionalmente, la invención permite un alojamiento elastómero que se puede estirar o deformar de modo que tenga una configuración particularmente ventajosa de campanas que se extienden hacia abajo cuando el alojamiento es fabricado usando significativamente menos volumen de material elastómero que si el alojamiento fuera moldeado en la configuración deseada en último caso usando técnicas convencionales. Estas y otras diversas características y ventajas de la presente invención serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica tras leer la siguiente descripción detallada haciendo referencia a los dibujos que se acompañan.

Para una introducción a la descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención, se hará referencia ahora a los dibujos que se acompañan, en los que:

La figura 1 es un vista en alzado, parcialmente separada y parcialmente en corte transversal, que muestra el descargador de sobretensión y el alojamiento de descargador de la presente invención;

La figura 2 es una vista en corte transversal del alojamiento de descargador mostrado en la figura 1;

La figura 3 es una vista en corte transversal del alojamiento mostrado en la figura 2 en su configuración de moldeo y no estirada;

La figura 4 es una vista a escala ampliada de una porción del alojamiento moldeado y no estirado mostrado en la figura 3;

La figura 5 es una vista similar a la mostrada en la figura 4 que muestra una vista en corte transversal de una porción de la campana meteorológica tanto antes como después de que haya sido estirada para acomodar y alojar los componentes de descargador mostrados en la figura 1.

Se entenderá que los siguientes componentes son representativos de los contextos en los que la presente invención se puede usar y no están destinados a ser una identificación exhaustiva de los mismos. Haciendo referencia primero a la figura 1, se muestran un descargador 10 de sobretensión y un alojamiento 20 de descargador de la presente invención. El descargador 10 generalmente comprende un colgadero 12, espárragos terminales superior e inferior 14, 16, un desconectador 18 de cable de tierra y un alojamiento elastómero 20. El descargador 10 está soportado por el colgadero 12 de descargador que, a su vez, está montado en un poste de la luz u otro miembro de soporte (no mostrado). El alojamiento 20 encierra una matriz 22 de componentes de descargador que están mantenidos en disposición apilada extremo con extremo mediante medios aislantes 28 de retención de componente. Los medios 28 de retención pueden comprender, por ejemplo, un forro aislante tal como el mostrado en la patente de Estados Unidos nº 4930039 o bobinado de filamentos tal como se divulga en las patentes de Estados Unidos n^{os} 5138517, 4656555 ó 5043838. Se prefiere, sin embargo, que los medios aislantes 28 de retención de componente estén hechos en forma de revestimiento resinoso endurecido, reforzado con fibras de vidrio y que tiene un coeficiente de expansión térmica que es mayor que el coeficiente de expansión térmica de los componentes eléctricos en la matriz 22 de modo que proporciona una carga axial en los componentes una vez curado y enfriado.

La matriz 22 incluye electrodos 25, varistancias de óxido metálico (MOV) 26 y terminales 24 de extremo en cada extremo. Los espárragos superior e inferior 14, 16 de conducción se aplican de forma roscada a vanos centrales roscados (no mostrados) en los extremos de los terminales 24 de modo que proporcionan unos medios para conectar potencial de línea y conductores de cable de tierra (no mostrados) hasta el descargador 10. Un desconectador o aislador convencional 18 de cable de tierra está dispuesto alrededor del espárrago 16 de terminal para proporcionar unos medios para desconectar explosivamente el cable de tierra en caso de fallo del descargador. Los MOV 26 están apilados dentro de la matriz 20 en una relación extremo con extremo con los electrodos 25 dispuestos entre superficies enfrentadas de adyacentes MOV 26. Los MOV 26 pueden estar en forma de cualquier varistancia de óxido metálico convencionalmente disponible. Aunque no se muestra en la figura 1, la matriz 22 puede incluir también una diversidad de otros componentes eléctricos, incluyendo elementos de disipadores de calor o de espaciador o montajes de espinterómetro que pueden en sí mismos incluir materiales cerámicos, tales como anillos de carburo de silicio que tienen un resistencias dependientes de voltaje.

El alojamiento 20 se muestra mejor en la figura 2. El alojamiento 20, como se muestra, tiene particular utilidad cuando es empleado en un descargador de sobretensión de clase de distribución. Aunque los principios de la presente invención se pueden emplear en descargadores de sobretensión que tienen otras dimensiones físicas y potencias, la invención se entenderá y se describirá aquí con referencia al descargador de clase de distribución de 10KV (8,4 KV MCOV) de gran intensidad de 10KA mostrado en la figura 1.

Haciendo referencia todavía a la figura 2, el alojamiento 20 generalmente comprende un manguito que tiene un núcleo tubular central 30 y campanas 36 que se extienden hacia abajo unidas al núcleo 30 en relación axialmente espaciada entre sí. El alojamiento 20 se puede describir por lo tanto como un manguito acampanado. El núcleo 30 incluye un vano central 31, una superficie cilíndrica interior 32 y una superficie cilíndrica exterior 34. Las campanas 36, que están moldeadas integralmente con el núcleo 30, se extienden desde la superficie exterior 34 e incluyen una superficie superior 38, una superficie inferior 40 y un borde exterior 42. Las superficies superior e inferior 38, 40 son generalmente de forma troncocónica aunque, como se describe de forma más completa posteriormente con referencia a la figura 5, cada una de las superficies 38 y 40 incluyen ciertos segmentos 61, 63 que son cóncavos y otros segmentos 62 que son convexos. Las campanas 36 se extienden radialmente hacia fuera desde el núcleo 30 y están inclinadas preferiblemente entre aproximadamente 10 y 60º, y más preferiblemente entre 20 y 45º, desde un plano perpendicular al eje central del alojamiento 20. Este ángulo de inclinación indica el ángulo de la superficie mayor 38 de campana superior.

La forma inclinada de campana tiene varias ventajas. El ángulo inclinado asegura que una porción de la campana esté protegida tanto de la contaminación como del mojado de tal manera que mantiene una alta resistividad de superficie. La superficie restante puede llegar a contaminarse con sales y polvo y tendrá una resistividad de superficie mucho más baja cuando se moja, pero la inclinación tenderá a eliminar por lavado mucha de la contaminación.

Haciendo referencia todavía a la figura 2 en su configuración de uso, el núcleo 30 incluye un diámetro interior D_{1} medido desde lados opuestos de la superficie cilíndrica interior 32 y un diámetro exterior global D_{2} según se mide desde extremos opuestos 42 de campana como se muestra en la figura 2. En esta realización, D_{1} es sustancialmente igual a 43,18 mm. (1,7 pulgadas) y D_{2} sustancialmente igual a 91,44 mm. (3,6 pulgadas). El alojamiento 20 está moldeado a partir de un material elastómero para posibilitar que el alojamiento sea estirado como se describe de forma más completa posteriormente. Preferiblemente, el alojamiento 20 está hecho de material polimérico, tal como caucho de silicona. Para permitir el estiramiento y la deformación requeridos, el alojamiento 20 debería estar hecho de un caucho de silicona. Aunque se pueden usar otros componentes elastómeros, se prefiere la silicona por su resistencia natural a la radiación UV. Aunque se pueden formular otros componentes para resistir la degradación UV, todavía se producirá algún daño de superficie, incrementando el riesgo de propagación de rasgadura desde sitios defectuosos de superficie. La ventaja de usar silicona para formar el alojamiento se encuentra en la capacidad de la silicona para repeler el agua. Cuando el agua llena de contaminantes gotea en la superficie, la resistividad de superficie es mucho mayor que si el agua estuviera presente como una película de mojado de superficie. Otros materiales han proporcionado una calidad hidrófoba cuando son nuevos, pero pierden este rasgo a medida que envejecen. Materiales adecuados para el alojamiento 20 son los suministrados por Dow Corning STI, General Electric Silicones, Wacker Silicones, DuPont y Uniroyal, y que tienen un alargamiento en rotura según ASTM D412 mayor que los niveles de alargamiento estirado y que también exhiben un buen rendimiento eléctrico y físico para su entorno de funcionamiento según estándares de industria bien conocidos. El sistema preferido de polímero es un sistema de silicona altamente rellenado que contiene sílice vaporizado tratado en superficie con trihidrato de aluminio ("ATH") y cargas opcionales de extensión tales como harina de sílice. Este sistema tiene preferiblemente un alargamiento en rotura de más de 300%, un durómetro (shore A) de menos de 50 y un rendimiento de Wet Arc Track de 180 minutos a 6 kV cuando la muestra es ensayada a nivel estirado aproximadamente 125% del nivel en la aplicación.

Un criterio adicional deseable es que el modo de fallo después del Wet Arc Track Testing sea de naturaleza de resistividad superficial estabilizada, es decir, debido a la erosión de material, y tal que no haya evidencia de propagación de rasgadura en el sitio de fallo. Si se reúnen estas condiciones, el alojamiento continuará aguantando el voltaje y extendiendo la vida de producto, incluso después de que haya ocurrido un fallo localizado de material.

Haciendo referencia ahora a la figura 3, el alojamiento 20 se muestra en su configuración de moldeo, antes de ser estirado y deformado en su configuración de uso de modo que acomoda los MOV 26 y los otros componentes de descargador la matriz 22. En esta configuración no estirada, las campanas 36 están axialmente espaciadas entre sí aproximadamente 34,93 mm. (1,375 pulgadas) y el núcleo 30 tiene un diámetro interior de D_{1}' y un diámetro exterior D_{2}'. En su configuración no estirada, D_{1}' es aproximadamente 30,48 mm. (1,2 pulgadas), o 60 a 90% de D_{1}. Lo importante, sin embargo, es que el diámetro exterior D_{2}' del alojamiento 20 no estirado es sustancialmente el mismo que el diámetro global D_{2} del alojamiento 20 cuando está estirado. Para conseguir la configuración deseada del alojamiento 20 como se muestra en la figura 2 cuando el diámetro interior D_{1}' es incrementado hasta D_{1}, es importante que el alojamiento 20 y, particularmente, las campanas 36 estén moldeados para tener inclinaciones y radios de curvatura y grados de estrechamiento particulares. Más específicamente, y haciendo referencia ahora a la figura 4, la superficie superior 38 de la campana 36 se une a la superficie exterior 34 del núcleo 30 en una superficie arqueada superior 46. Los términos "superior" e "inferior" se usan en lo sucesivo para referirse a relativas posiciones y orientaciones como se muestran en las figuras. La superficie arqueada superior 46 tiene un radio de curvatura designado como R_{1} que, en la realización mostrada es sustancialmente igual a 9,53 mm. (0,375 pulgadas). Similarmente, la superficie inferior 40 de la campana 36 interseca la superficie exterior 34 de núcleo en una superficie arqueada inferior 48 que tiene un radio de curvatura igual a R_{2}. En esta realización, R_{2} es sustancialmente igual a 2,36 mm. (0,093 pulgadas). Sin tener en cuenta los radios precisos, para conseguir el cambio de inclinación y la forma deseados de las campanas meteorológicas 36 desde las mostradas en la figura 3 hasta las mostradas en la figura 2, R_{1} es mayor que R_{2} y es preferiblemente al menos dos veces mayor que R_{2}. Además, el ángulo descendente en el lado superior es preferiblemente mayor o igual que el ángulo ascendente en el lado inferior.

Haciendo referencia todavía a la figura 4, las superficies superior e inferior 38, 40 incluyen cada una un par de segmentos troncocónicos que tienen grados variables de inclinación o declinación según se miden desde un plano que es sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del alojamiento 20. Estos segmentos troncocónicos se describen mejor con referencia a unos puntos 51-54 de transición. Moldeada, la campana 36 incluye una superficie superior que comprende unos segmentos troncocónicos superiores primero y segundo 55, 56 y una superficie inferior 40 que comprende unos segmentos troncocónicos inferiores primero y segundo 57, 58. El primer segmento troncocónico superior 55 de superficie se extiende entre el punto 51 de transición y el punto 52 de transición y está en pendiente hacia abajo en una inclinación desde la horizontal igual a \alpha_{1}. El segundo segmento troncocónico superior 56 de superficie se extiende desde el punto 52 de transición hasta un reborde 59 adyacente al borde exterior 42 y se estrecha hacia abajo a un ángulo desde la horizontal igual a \alpha_{2}. El primer segmento troncocónico inferior 57 de superficie se extiende entre los puntos 53 y 54 de transición y se inclina hacia arriba desde la horizontal a un ángulo igual a \alpha_{3}. El segundo segmento troncocónico inferior 58 de superficie se extiende entre el punto 54 de transición y el borde exterior 42 y está inclinado hacia arriba desde la horizontal a un ángulo igual a \alpha_{4}. \alpha_{1-}\alpha_{4} variarán dependiendo del tamaño del alojamiento 20 y la deseada orientación funcional precisa de las campanas 36; sin embargo, para la realización mostrada en la figura 1, por ejemplo, \alpha_{1-}\alpha_{4} tendrán los siguientes valores.

Ángulo	Grados
\alpha_{1}	10º
\alpha_{2}	1º
\alpha_{3}	0,50º
\alpha_{4}	0,50º

Sin tener en cuenta los valores precisos de \alpha_{1-}\alpha_{4}, de acuerdo con la invención, el punto 51 de transición debería estar a un radio mayor del eje 21 del alojamiento 20 que el punto 53 de transición y el punto 52 de transición debería estar a un radio mayor que el punto 54 de transición. En la realización específica descrita aquí, el punto 52 de transición está situado a una distancia radial sustancialmente igual a 37,26 mm. (1,467 pulgadas), mientras que el punto 54 de transición está situado a una distancia radial sustancialmente igual a 34,09 mm. (1,342 pulgadas). También en esta realización, el punto 51 de transición está situado a una distancia radial sustancialmente igual a 9,40 mm. (0,37 pulgadas) y un punto 53 de transición está situado a una distancia radial sustancialmente igual a 2,29 mm. (0,09 pulgadas).

En algunos casos (no mostrados), se puede preferir usar sólo una única sección troncocónica para la superficie inferior 40. Esta superficie se extiende desde un único punto de transición, estando ese único punto de transición entre los dos puntos 51, 52 de transición en la superficie superior 38.

En su configuración no estirada como se muestra en las figuras 3 y 4, el núcleo 30 de alojamiento tiene un grosor de pared de sustancialmente 2,79 mm. (0,109 pulgadas) y el borde exterior 42 es aproximadamente de 27,69 mm. (1,090 pulgadas) desde la superficie exterior 34 del núcleo 30 de modo que D_{2}' es igual aproximadamente a 91,80 mm. (3,614 pulgadas). D_{1}' es sustancialmente igual a 30,89 mm. (1,216 pulgadas).

Tras el montaje del descargador 10, los MOV 26 y los terminales 24 se aseguran en un submontaje mediante medios 28 de retención. Para instalar el submontaje dentro del alojamiento 20, una ojiva roma con forma cónica (no mostrada) se coloca encima de un terminal 24. La ojiva incluye una porción de base sustancialmente del mismo diámetro que el terminal 24 y un extremo estrechado o cónico espaciado del extremo de base y que se extiende lejos de la matriz 22. El extremo estrechado de la ojiva tiene un término que es menor en diámetro que D_{1}'. Un extremo del alojamiento 20 no estirado (mostrado en la figura 3) se dispone alrededor del extremo estrechado de la ojiva y entonces el alojamiento 20 es arrastrado sobre la matriz 22. A medida que el alojamiento 20 es arrastrado sobre la matriz 22, es estirado de modo que acomoda la matriz 22 y asume la configuración mostrada en la figura 2. Cuando se estira para acomodar la matriz 22, el alojamiento 20 se contrae en longitud alrededor de 8% cuando se compara con su longitud antes de que se estire radialmente para acomodar la matriz 22. Una vez que el alojamiento 20 es estirado alrededor de los componentes de descargador, los pasos restantes en el proceso de montaje del descargador 20 se llevan a cabo en el siguiente orden.

El módulo de descargador es cebado con un RTV de silicona de curado neutral de baja viscosidad. El curado de cebador es acelerado a una temperatura de entre 100 y 200ºC. Antes de que se aplique el alojamiento, se aplica una película lubricante de RTV de curado neutral que pega el alojamiento al módulo de descargador. El RTV se puede curar a una temperatura de aceleración, aunque esto no es necesario. Los pasos restantes de montaje son comparables a los conocidos en la técnica de descargadores de sobretensión.

Haciendo referencia ahora a la figura 5, la campana 36 se muestra en perfil tanto en la configuración no estirada de moldeo, denominada generalmente mediante el número de referencia 66, como en su configuración pos-estirada 68. Como se ha hecho observar previamente, los extremos 42 de la campana 36 permanecen sustancialmente en la misma posición radial con referencia al eje 21 de alojamiento incluso aunque las superficies interior y exterior 32, 34 del núcleo 30 son movidas radialmente hacia fuera distancias sustanciales. En la configuración estirada 68, la superficie superior 38 comprende generalmente tres superficies curvadas interconectadas 61-63, siendo las superficies curvadas 61 y 63 generalmente cóncavas mientras que la superficie curvada 62, que es intermedia entre las superficies 61 y 63, es generalmente convexa. La configuración estirada es una función de volúmenes relativos de las porciones superior e inferior no estiradas de cada campana.

El presente alojamiento elastómero acampanado proporciona un rendimiento superior y cuesta menos de fabricar que muchos alojamientos conocidos previamente. Se realizan ahorros de coste porque las campanas perpendiculares de la presente invención son mucho más fáciles de desmoldar durante el proceso de fabricación. La facilidad de desmoldeo permite que las campanas en el presente alojamiento sean significativamente más delgadas, requiriendo el uso de menos material. La calidad también se mejora tanto en el propio alojamiento como en su rendimiento. La calidad de alojamiento se mejora porque la forma moldeada más simple resulta en un porcentaje menor de defecto en partes moldeadas.

El rendimiento se mejora porque el alojamiento elastómero puede adaptarse a irregularidades en la matriz, particularmente si se usa en combinación con un material de tratamiento de superficie de silano y/o de RTV de silicona. El material de tratamiento de superficie de silano y/o de RTV de silicona actúa para pegar el presente alojamiento a la matriz de modo que impide el ingreso de humedad entre ellos y también funciona como un lubricante y un compuesto de relleno de vacío durante la inserción del módulo de descargador. El presente método es ventajoso sobre métodos convencionales de moldeo de un alojamiento sobre una matriz, ya que este proceso de moldeo requiere compuestos de siliconas menos deseables de viscosidad menor de modo que evitan el desplazamiento de la matriz debido a altas fuerzas que se imponen durante el moldeo. Otros agentes de pegadura adecuados incluyen cebadores de silano, grasa de silicona, pulverización de silicona y sustancias similares pero se prefiere usar sustancias que proporcionen una interfaz pegada.

La capacidad para rendir bajo condiciones de funcionamiento está afectada por la calidad de la interfaz entre el alojamiento y la matriz. Una buena medida de rendimiento se puede hacer usando técnicas de multitensión comúnmente aplicadas en aislantes poliméricos y descargadores, tales como el procedimiento DY1009 de utilidad nacional italiana (ENEL) o el procedimiento IEC IEC1109 (1992). Se ha conseguido un rendimiento adecuado según el procedimiento ENEL debido solamente a la presión ejercida en la interfaz debido al nivel de estiramiento, siempre que la interfaz esté sustancialmente libre de aire o que las bolsas de aire sean suficientemente grandes y estén posicionadas de forma controlada de modo que eviten crear tensiones dieléctricas localizadas altas inaceptables. El grado de flexibilidad del alojamiento depende del material seleccionado y del nivel anticipado de montaje. Se ha demostrado un rendimiento adecuado en un producto de descargador que tiene una jaula de fibra de vidrio de tejido abierto rellena de aire similar a la descrita en la patente de Estados Unidos nº 5043838. También se ha demostrado buen rendimiento en productos de descargador que usan una interfaz de desplazamiento de aire sustancialmente de grasa de silicona en descargadores construidos como se describe en la patente de Estados Unidos nº 4656555. Se ha conseguido una pegadura adecuada usando un componente de silicona de RTV de curado neutral en la interfaz entre el alojamiento y la matriz. Como se discutió anteriormente, este material también lubrica el alojamiento durante la colocación del alojamiento sobre la matriz. Se han observado mejoras adicionales cuando los módulos revestidos de resina han sido cebados bien con un cebador de base de silano o bien con un revestimiento de RTV curado pulverizado similar a los usados comúnmente para revestir aislantes de cerámica de alto voltaje.

Las realizaciones descritas aquí son sólo ejemplares y no son limitantes. Muchas variaciones y modificaciones de la invención y los aparatos divulgados aquí son posibles y están dentro del alcance de la invención. De acuerdo con esto, el alcance de protección no está limitado por la descripción expuesta anteriormente, sino que sólo está limitado por las reivindicaciones que siguen.

Claims (27)

1. Un alojamiento elastómero (20) para un descargador de sobretensión, que comprende: un manguito acampanado deformable (20) que tiene un eje central (21) y que comprende una porción tubular (30) de núcleo con un vano central (31) y una pluralidad de campanas espaciadas axialmente (36) que se extienden desde dicho núcleo (30); en el que dicho manguito (20) tiene una primera configuración cuando dicho núcleo (30) no está estirado y una segunda configuración cuando dicho núcleo (30) está estirado radialmente hacia fuera; y caracterizado porque:

dichas campanas (36) se extienden desde dicho núcleo (30) a un primer ángulo con relación a dicho eje cuando dicho manguito (20) está en dicha primera configuración y se extienden desde dicho núcleo (30) a un segundo ángulo con relación a dicho eje cuando dicho manguito (20) está en dicha segunda configuración; en el que dichas campanas (36) se extienden sustancialmente de forma perpendicular desde dicho núcleo (30) cuando dicho manguito (20) está en dicha primera configuración y en el que dicho manguito (20) asume dicha segunda configuración cuando dicho núcleo (30) está estirado radialmente hacia fuera; en el que, cuando dicho manguito (20) está en dicha primera configuración, dichas campanas (36) están dispuestas, en uso, para incluir una superficie superior (38) que une dicho núcleo (30) en un primer reborde que tiene un radio de curvatura R_{1} y una superficie inferior (40) que une dicho núcleo (30) en un segundo reborde que tiene un radio de curvatura R_{2} y en el que R_{1} es mayor que R_{2}.

2. El alojamiento elastómero (20) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, cuando dicho manguito (20) está en dicha segunda configuración, dichas campanas (36) se extienden hacia abajo desde dicho núcleo (30) a un ángulo dentro del intervalo de aproximadamente 10 a 45º según se mide desde un plano que es perpendicular a dicho eje.

3. El alojamiento elastómero (20) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que R_{1} es al menos dos veces más grande que R_{2} cuando dicho manguito (20) está en dicha primera configuración.

4. El alojamiento elastómero (20) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho manguito (20) tiene sustancialmente el mismo diámetro global en dichas configuraciones primera y segunda.

5. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 4, en el que, en dicha primera configuración, dicho vano central (31) tiene un diámetro igual a D_{1} y en el que, en dicha segunda configuración, dicho vano (31) tiene un diámetro igual a D_{2}, donde D_{2} es mayor que D_{1}.

6. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dichas campanas (36) incluyen un primer extremo (42) dispuesto en una posición radial predeterminada con relación a dicho eje y un segundo extremo unido a dicha porción de núcleo, y en el que cuando dicho manguito está en dicha segunda configuración, dichas campanas (36) incluyen una superficie superior generalmente troncocónica y una porción convexa en dicha superficie superior entre dichos extremos primero y segundo.

7. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichas campanas (36) incluyen un extremo (42) dispuesto en posiciones axial y radial predeterminadas cuando dicho manguito está en dicha primera configuración y en el que cuando dicha campana (36) está deformada en dicha segunda configuración, dichos extremos (42) de campana están dispuestos en dirección axial lejos de dicha primera posición predeterminada pero permanecen en dicha primera posición radial predeterminada.

8. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichas campanas (36) tienen extremos dispuestos a una distancia radial predeterminada desde dicho eje; y en el que la superficie superior (38) comprende un primer segmento troncocónico (55) de superficie unido a dicha porción de núcleo en un reborde superior que tiene un radio de curvatura R_{1} y un segundo segmento troncocónico (56) de superficie unido a dicho primer segmento troncocónico (55) de superficie en un primer punto T_{1} (52) de transición; y en el que la superficie inferior (40) comprende un tercer segmento troncocónico (57) de superficie unido a dicha porción de núcleo (30) en un reborde inferior que tiene un radio de curvatura R_{2} que es menor que R_{1} y un cuarto segmento troncocónico (58) de superficie unido a dicho tercer segmento troncocónico (57) de superficie en un segundo punto T_{2} (54) de transición que está más cerca radialmente de dicho eje (21) que el punto T_{1} (52).

9. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicho primer segmento troncocónico (55) de superficie se estrecha hacia abajo desde dicho reborde superior hasta dicho primer punto (52) de transición a un ángulo \alpha_{1} y en el que dicho segundo segmento troncocónico (56) de superficie se estrecha hacia abajo desde dicho primer punto (52) de transición hacia dicho extremo de dicha campana (36) a un ángulo \alpha_{2}, en el que \alpha_{2} es menor que \alpha_{1}.

10. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho tercer segmento troncocónico (57) de superficie se estrecha hacia arriba desde dicho reborde inferior hasta dicho segundo punto (54) de transición a un ángulo \alpha_{3} y en el que dicho cuarto segmento troncocónico (58) de superficie se estrecha hacia arriba desde dicho segundo punto (54) de transición hasta dicho extremo de dicha campana (36) a un ángulo \alpha_{4} que es menor que \alpha_{3}.

11. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 10, en el que \alpha_{1} es al menos dos veces más grande que \alpha_{2}.

12. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 10, en el que \alpha_{1} es al menos cuatro veces más grande que \alpha_{2}.

13. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 10, en el que \alpha_{3} es sustancialmente igual que \alpha_{4}.

14. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 10, en el que \alpha_{2} es al menos dos veces más grande que \alpha_{4}.

15. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el primer segmento troncocónico (55) de superficie interseca dicho reborde superior en un tercer punto (51) de transición y dicho tercer segmento troncocónico (57) de superficie interseca dicho reborde inferior en un cuarto punto (53) de transición, y en el que dicho cuarto punto (53) de transición está más cerca radialmente de dicho eje (21) que dicho tercer punto (51) de transición.

16. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicho manguito (20) es deformable desde una primera configuración cuando dicho núcleo (30) no está estirado hasta una segunda configuración cuando dicho núcleo (30) está estirado radialmente hacia fuera, estando más bajos dichos extremos (42) de dichas campanas (36) cuando dicho manguito está en dicha segunda configuración comparado con la primera configuración.

17. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 16, en el que cuando dicho manguito (20) está en dicha segunda configuración, dichos extremos (42) de dichas campanas (36) permanecen a dicha distancia radial predeterminada desde dicho eje (21).

18. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha porción (30) de núcleo en dicha segunda configuración tiene un diámetro interior incrementado en comparación con la primera configuración, por lo que dichas campanas (36) en dicha segunda configuración están deformadas para asumir una posición de extensión hacia abajo y dicha superficie superior (38) de dichas campanas (36) es generalmente troncocónica.

19. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 18, en el que cuando dicho manguito (20) está en dicha primera configuración, cada una de dichas superficies superior (38) e inferior (40) incluye al menos una porción troncocónica.

20. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 19, en el que cuando dicho manguito (20) está en dicha primera configuración, dicha primera porción troncocónica interseca un plano perpendicular a dicho eje (21) a un ángulo de aproximadamente 2,5º.

21. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 19, en el que cada una de dichas superficies superior (38) e inferior (40) incluye dos porciones troncocónicas concéntricas.

22. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 21, en el que cuando dicho manguito (20) está en su primera configuración, dicha segunda porción troncocónica interseca un plano perpendicular a dicho eje (21) a un ángulo de menos de aproximadamente 2,5º.

23. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 22, en el que cada una de dichas superficies superior (38) e inferior (40) incluye una primera porción troncocónica (55), intersecando dicha primera porción superior troncocónica dicho primer reborde en un primer punto superior de transición e intersecando dicha primera porción inferior troncocónica (57) dicho segundo reborde en un primer punto inferior de transición, estando dicho primer punto superior de transición a una distancia radial mayor desde dicho eje que dicho primer punto inferior de transición.

24. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 23, en el que cada una de dichas superficies superior (38) e inferior (40) incluye adicionalmente una segunda porción troncocónica, intersecando dicha segunda porción superior troncocónica (56) dicha primera porción troncocónica en un segundo punto superior de transición e intersecando dicha segunda porción inferior troncocónica (58) dicha primera porción inferior troncocónica en un segundo punto inferior de transición, estando dicho punto superior de transición a una distancia radial mayor desde dicho eje que dicho segundo punto inferior de transición.

25. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 18, en el que cada campana (36) tiene una superficie superior (38) y una superficie inferior (40), y en el que cuando dicho manguito está en dicha segunda configuración, dicha superficie superior incluye porciones primera y segunda cóncavas circunferencialmente (61, 63) y una primera porción convexa circunferencialmente (62) entre ellas.

26. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dichas campanas (36) comprenden miembros que se extienden radialmente que tienen bordes exteriores, decreciendo en grosor hacia sus bordes exteriores dichos miembros que se extienden radialmente.

27. El alojamiento elastómero de acuerdo con la reivindicación 26, en el que tanto en dicha primera como en dicha segunda configuración, dichos bordes exteriores de dichas campanas (36) permanecen sustancialmente en la misma posición radial con relación a dicho eje (21).