ES2245051T3 - Cortacircuitador, especialmente para un dispositivo de proteccion contra arcos voltaicos parasitos para su empleo en instalaciones de distribucion de energia electrica. - Google Patents
Cortacircuitador, especialmente para un dispositivo de proteccion contra arcos voltaicos parasitos para su empleo en instalaciones de distribucion de energia electrica.Info
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Abstract
Cortocircuitador (1) para un dispositivo de protección contra arcos voltaicos parásitos para su uso en instalaciones de distribución de energía eléctrica, que comprende un generador de gas (11) y un elemento cortocircuitante (25) accionado directamente por el generador de gas (11), caracterizado porque el cortocircuitador (1) consiste en un paquete tipo sandwich formado por carriles de corriente (41, 42, 43, 51, 52,53, 55, 56) y al menos una delgada lámina aislante (31), siendo cortocircuitados los carriles de corriente (41,42, 43, 51, 52, 53, 55, 56) al producirse un encendido por el elemento cortocircuitante (25) después de un troquelado o perforación de la lámina aislante (31).
Description
Cortocircuitador, especialmente para un
dispositivo de protección contra arcos voltaicos parásitos para su
empleo en instalaciones de distribución de energía eléctrica.
La invención concierne a un cortocircuitador
según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un cortocircuitador de esta clase es conocido por
el documento US-A-3 269 987.
Se ha dado a conocer por el documento WO 95/22167
otro cortocircuitador que se utiliza como producto de serie en
instalaciones de distribución de baja tensión y que ha dado buenos
resultados en su utilización práctica. Debido al pequeño
intersticio de vacío, la utilización se limita hasta ahora solamente
a la baja tensión.
Se conoce por el documento DE 94 19 141 U1 un
cortocircuitador sin acumulador de energía eléctrica ni tiristores
de potencia que está construido como un cartucho cilíndrico
siguiendo el modelo del documento WO 95/22167, pero con una carga
explosiva integrada.
En el cortocircuitador se genera una presión de
gas según la reivindicación 8, la cual mueve un bulón para generar
un cortocircuito metálico.
Para la separación del potencial se ha previsto
un anillo aislante con una delgada membrana. No se muestra con
detalle la conexión de al menos dos cartuchos a un sistema de
barras colectoras. El bulón tiene que superar el trayecto del
extremo aislante hasta que se genere un cortocircuito.
Se conoce por el documento DD 226 441 A1 un
cortocircuitador con una membrana, un pistón móvil y elementos
cónicos.
Se conocen cortocircuitadores con un generador de
gas por los documentos DE 196 01 639 A1 y DE 42 36 623 A1.
El cometido de la invención es crear un
cortocircuitador empleando un generador de gas según el preámbulo
de la reivindicación 1, que pueda fabricarse como producto de serie
barato, conste de pocos componentes, sea pequeño, relativamente
ligero, pobre en mantenimiento y fácilmente conectable y resulte
adecuado para altas intensidades y tensiones.
El problema de la invención se resuelve con las
particularidades caracterizantes de la reivindicación 1, mientras
que en las reivindicaciones subordinadas se caracterizan
perfeccionamientos especialmente ventajosos de la invención.
Con ayuda del dibujo, en el que se ha
representado un ejemplo de ejecución, se describirán y explicarán
con más detalle la invención, otras ejecuciones y mejoras de la
misma y otras ventajas.
Muestran:
La Figura 1, una representación en perspectiva de
una primera forma de ejecución del cortocircuitador terminado de
conectar,
La Figura 2, una representación en sección de una
primera forma de ejecución de la unidad de cortocircuitador,
La Figura 3, una ampliación de un detalle de la
unidad de cortocircuitador mostrada en la Figura
2,
2,
La Figura 4, una representación en sección de la
primera forma de ejecución de la unidad de cortocircuitador en
estado disparado,
La Figura 5, una representación en sección de una
segunda forma de ejecución de la unidad de cortocircuitador,
La Figura 6, una representación en sección de una
tercera forma de ejecución de la unidad de cortocircuitador,
La Figura 7, una representación en sección de una
cuarta forma de ejecución de la unidad de cortocircuitador,
La Figura 8, una representación en sección de una
quuinta forma de ejecución de l unidad de cortocircuitador y
La Figura 9, una representación en sección del
montaje de la unidad de cortocircuitador según la Figura 2,
La Figura 10, una representación de principio del
montaje del pistón del cortocircuitador y
La Figura 11, una representación de principio del
pistón del cortocircuitador en la posición disparada según la
Figura 4.
La Figura 1 muestra el cortocircuitador 1
terminado de conectar con tres carriles de conexión 2, 3, 4
dispuestos de plano uno junto a otro en forma de carriles planos
con taladros de conexión correspondientes 5 como los que son
usuales en la construcción de instalaciones de baja tensión.
El carril de conexión central 3 está unido
eléctricamente por un extremo o por el extremo opuesto de los
taladros de conexión 5 con un carril de corriente transversal 6,
estando el carril de corriente transversal 6 aislado de los
carriles de conexión 2, 4 en el estado no disparado. La disposición
de los carriles es en forma de E.
En los extremos de los carriles de conexión 2 y 4
están dispuestas dos unidades de cortocircuitador 7, 8, cada una
con un accionamiento de generador de gas a base de nitrocelulosa,
tal como el que se emplea en airbags o tensores de cinturones.
Los carriles de conexión 2, 3, 4, el carril de
corriente transversal 6 y otras piezas aislantes descritas más
adelante se sujetan constituyendo un paquete de forma de E con un
total de doce uniones de tornillo-tuerca 9 y
arandelas elásticas 10.
En el encendido de las unidades de
cortocircuitador 7 y 8 se origina un cortocircuito tripolar que
apaga un arco voltaico parásito en el espacio de un
milisegundo.
Las unidades de cortocircuitador 7 y 8 son
activadas por una electrónica de evaluación que está provista de
sensores rápidos de intensidad y de luz para el reconocimiento de
arcos voltaicos parásitos. La activación puede efectuarse con
cualquier clase de sensores. Asimismo, el cortocircuitador puede
utilizarse para la protección de consumidores y medios de servicio
en caso de cortocircuito.
En la Figura 2 se muestra una representación en
sección de una primera forma de ejecución de la unidad de
cortocircuitador, mostrando la Figura 3 una ampliación.
La unidad de cortocircuitador 7 consta de un
generador de gas 11 y un encapsulado 12 de metal para el generador
de gas 11 con una primera parte de cápsula 13 formada como una
tuerca de capuchón que se atornilla sobre una segunda parte de
cápsula 14. La segunda parte de cápsula 14 presenta arriba y abajo
una rosca exterior y en el centro una parte 15 de forma de tuerca,
estando prevista la rosca exterior inferior para el atornillamiento
de una primera placa aislante superior 16.
El generador de gas 11 está incrustado
herméticamente a los gases en el encapsulado de tal manera que la
primera parte 13 de la cápsula presiona el generador de gas en
superficies de junta 17-20 contra la segunda parte
14 de la cápsula y la presión del gas puede repercutir tan sólo
hacia abajo. La primera parte 13 de la cápsula está provista de una
abertura de encendido 21 para una línea de encendido.
La unidad de cortocircuitador 7 presenta un
primer recinto de presión 22 y un segundo recinto de presión 23,
estando dispuesto el generador de gas 11 en el primer recinto de
presión 22 y estando presente en el lado opuesto del generador de
gas 11 una membrana de presión 24 que separa los recintos de presión
primero y segundo 22, 23 y que se rompe al sobrepasarse una presión
definida. En el segundo recinto de presión 23 está dispuesto a
manera de pistón el elemento cortocircuitante 25. Al encenderse el
accionamiento, el elemento cortocircuitante 25 se mueve de golpe en
tiempos situados dentro de un mili-
segundo.
segundo.
En el primer recinto de presión 22 puede
originarse una alta presión de 70-100 bares,
preferiblemente 90 bares, ya que la membrana de presión 24, antes de
su rotura, mantiene el volumen casi constante. Después de la
rotura, el gas llega al segundo recinto de presión 23. La presión
punta después de la rotura de la membrana de presión 24 es de 600 a
900 bares, preferiblemente 800 bares.
El elemento cortocircuitante 25 es un bulón de
cortocircuitador que consta de un tramo cilíndrico superior 26, un
tramo cónico 27 con cono Morse 2 y un tramo cilíndrico inferior 67,
estando el tramo cilíndrico 26 situado casi a haces, es decir, con
ajuste de holgura, en la guía del pistón y estando el tramo
cilíndrico inferior provisto de un ajuste de holgura con respecto al
taladro 33.
En el encapsulado 12 está presente un casquillo
aislante 28 de forma de H en sección transversal, hecho de material
aislante, en el que está dispuesto en un lado el generador de gas
11 en forma hermética a los gases y eléctricamente aislada respecto
del bulón del cortocircuitador, y en el otro lado va guiado el
bulón del cortocircuitador a manera de pistón, siendo la parte
transversal la membrana de presión 24.
La membrana de presión 24 está provista también
de sitios de rotura nominal.
El casquillo aislante 28 está provisto, en el
lado del pistón, de un collar 29 que está aprisionado entre la
primera placa aislante 16 y el carril de conexión 2 y que, además,
actúa con efecto eléctricamente
aislante.
aislante.
El pistón del cortocircuitador o el elemento 25
está provisto de un anillo tórico 30. Puede estar provisto también
de dos o más anillos tóricos dispuestos a distancia uno de
otro.
El anillo tórico está dispuesto en el pistón del
cortocircuitador en un alojamiento a manera de ranura y está
construido como una junta a manera de goma.
El cortocircuitador 1 está constituido por un
paquete tipo sándwich formado por los carriles de corriente,
transversales o de conexión 2, 4, 6, las placas aislantes 16, 34 y
al menos una delgada lámina aislante 31 que actúa como
membrana.
En los carriles transversales y de conexión 2, 6
están presentes unos taladros 32, 33 alineados uno sobre otro,
siendo el taladro superior 32 ligeramente cónico en correspondencia
con la forma del pistón del cortocircuitador. Este se fabrica con
un MK2, es decir, un cono Morse 2 o 2,60º, con lo que evita
un
rebote.
rebote.
El taladro inferior no está construido en forma
cónica, sino cilíndrica, y está provisto de un ajuste de holgura
frente al pistón del cortocircuitador, tal como muestra la Figura
11. La holgura 64 es de unas pocas centésimas de milímetro,
preferiblemente 0,01 a
0,02 mm.
0,02 mm.
Aunque está presente un pequeño entrehierro
durante la transmisión de corriente, pueden circular de manera
sorprendente 100 kA durante media hora. A pesar del aire, no se
origina arcos voltaicos durante la conexión. El ajuste de holgura es
de manera sorprendente más ventajoso que el ajuste de presión, en
el que se produce una deformación.
La zona superior 65 del taladro inferior 33 es de
forma de embudo, lo que mejora el proceso de disparo. El ensamble
del pistón del cortocircuitador, lo cual se materializa a través de
la zona 65, es más importante que un troquelado más limpio de la
membrana, por ejemplo con un canto en ángulo recto.
Los carriles de corriente se pone en
cortocircuito al producirse un encendido por el elemento
cortocircuitante 25 después de un troquelado o perforación de la
lámina aislante.
El paquete constituido por los carriles de
corriente, la lámina aislante 31 y las placas aislantes se afianza
con tornillos aislados.
Alrededor de los tornillos 37, en la zona de las
unidades de cortocircuitador 7, 8, que establecen también las
uniones de tornillo-tuerca 9, están presentes
casquillos aislantes de tornillo 35 con collares aislantes
correspondientes 36 y con la longitud de casquillo necesaria.
Debido al collar aislante 36, la longitud del
casquillo, la lámina aislante 31, que es mayor que el carril
transversal 6 o que está dispuesta en forma solapada, y el collar
29 se mantienen los trayectos de aire y de corriente de fuga de
conformidad con las nor-
mas.
mas.
El generador de gas 11, que está sujeto en un
encapsulado 12 o una carcasa de presión, se atornilla con una rosca
interior 38 en la placa aislante 16.
Al producirse un encendido, el pistón del
cortocircuitador se mueve a alta presión entre los carriles de
corriente y pone éstos en cortocircuito, perforando dicho pistón la
lámina aislante 31.
La parte troquelada 39 puede caerse en una
abertura de una segunda placa aislante inferior 34 y puede actuar
como indicador de soplado. Esta parte 39 está provista de un
agujero 40.
En la Figura 5 se ha representado otra forma de
ejecución. Se trata aquí de un cortocircuitador tripolar como en el
ejemplo precedente, pero con un único generador de gas y tres
carriles de corriente 41, 42, 43 dispuestos en paquete uno sobre
otro, los cuales están provistos de taladros dispuestos uno sobre
otro, estando presentes dos láminas aislantes 44, 45. Al producirse
un encendido del generador de gas, el bulón del cortocircuitador
pone los tres carriles de corriente en cortocircuito. Se perforan
entonces ambas láminas aislantes.
En otro ejemplo de ejecución se disponen delgados
carriles de corriente 46, 47, 48, pero sin taladros, a modo de
paquete o de sándwich con láminas aislantes intercaladas 49, 50,
como muestra la Figura 6. El bulón del cortocircuitador troquela
todo el paquete constituido por los carriles de corriente y las
láminas aislantes. La ventaja de esta disposición (Figura 6 y 7)
radica en la construcción mejorada en sus toleran-
cias.
cias.
La Figura 7 muestra otra disposición que está
construida en principio como la disposición de la Figura 6, pero con
carriles de corriente 51, 52, 53 a manera de cordones y con un
bulón de cortocircuitador que presenta puntas de contacto 54 de
forma de flecha que atraviesan y cortocircuitan el material de los
cordones. El cordón se impregna con un líquido conductor eléctrico
con un alto punto de ebullición o con una aleación metálica
líquida. El término de carril de corriente comprende aquí también el
término de cordón.
En una última forma de ejecución, que se muestra
en la Figura 8, están dispuestos en un plano en forma de estrella
tres carriles de corriente, de los cuales solamente se muestran dos
carriles de corriente 55, 56. El bulón del cortocircuitador está
dispuesto en el punto neutro de los carriles de corriente sin hacer
contacto con éstos. Por debajo de los carriles de corriente está
dispuesta una lámina aislante 57 a perforar, la cual está situada
sobre un depósito 58 de un líquido conductor eléctrico o metálico.
Después de un encendido, se destruye la membrana 61 como antes,
desalojando el pistón del cortocircuitador el líquido hacia dentro
del entrehierro 60, con lo que se origina un corto-
circuito.
circuito.
El depósito 58 se materializa por medio de un
avellanado de una placa aislante inferior 59.
En el montaje de los primeros ejemplos se centran
los taladros 32, 33 por medio de dos cilindros de ajuste 61, 62 y
un pasador de ajuste 63 que une ambos cilindros de ajuste 61, 62.
La membrana o la lámina aislante 31 presenta para ello un agujero
40 de guiado del pasador de ajuste. Después del centrado, se fija
la lámina con los carriles de corriente mediante una lámina adhesiva
o almohadilla adhesiva que pega por ambas caras.
Como muestra la Figura 10, el bulón del
cortocircuitador, que presenta para ello un taladro de agujero
ciego de ajuste 66, puede centrarse también exactamente con ayuda
del pasador de ajuste 63 y del cilindro de ajuste 62.
La invención se destina prioritariamente a su
utilización como órgano de protección central en instalaciones de
distribución de energía variables en su emplazamiento y
estacionarias, tanto en distribuidores puntuales, por ejemplo
distribuidores principales, como en distribuidores lineales, por
ejemplo distribuidores de carriles en la técnica de baja, media y
alta tensión. La invención puede utilizarse también como órgano de
protección descentralizado, por ejemplo en instalaciones de
baterías, corriente de emergencia, compensación y ferrocarril.
El principio básico se fundamenta en que un
generador de gas que sea activado por una corriente de encendido
definida suministra un volumen de gas definido en un tiempo muy
breve. El espacio en el que se ha desarrollado el volumen de gas es
suficientemente hermético y resistente, de modo que se establece una
presión de hasta 900 bares. La presión se utiliza como
accionamiento para un proceso de cierre. Los conductores están
diseñados para una corriente de cortocircuito de más de 100 kA
durante un período de tiempo de al menos 500 ms.
| Cortocircuitador 1 |
| Carriles de conexión 2, 3, 4 |
| Taladros de conexión 5 |
| Carril de corriente transversal 6 |
| Unidades de cortocircuitador 7, 8 |
| Uniones de tornillo-tuerca 9 |
| Arandelas elásticas 10 |
| Generador de gas 11 |
| Encapsulado 12 |
| Primera parte de cápsula 13 |
| Segunda parte de cápsula 14 |
| Parte de forma de tuerca 15 |
| Primera placa aislante superior 16 |
| Superficies de junta 17-20 |
| Abertura de encendido 21 |
| Recinto de presión 22 |
| Recinto de presión 23 |
| Membrana de presión 24 |
| Elemento cortocircuitante 25 |
| Tramo cilíndrico 26 |
| Tramo cónico 27 |
| Casquillo aislante 28 |
| Collar 29 |
| Anillo tórico 30 |
| Lámina aislante 31 |
| Taladros 32, 33 |
| Segunda placa aislante 34 |
| Casquillos aislantes de tornillo 35 |
| Collar aislante 36 |
| Tornillos 37 |
| Rosca interior 38 |
| Parte 39 |
| Agujero 40 |
| Carriles de corriente 41, 42, 43 |
| Láminas aislantes 44, 45 |
| Carriles de corriente 46, 47, 48 |
| Láminas aislantes 49, 50 |
| Carriles de corriente 51, 52, 53 |
| Puntas de contacto 54 |
| Carriles de corriente 55, 56 |
| Lámina aislante 57 |
| Depósito 58 |
| Lámina aislante 59 |
| Entrehierro 60 |
| Cilindros de ajuste 61, 62 |
| Pasador de ajuste 63 |
| Espiga 64 |
| Zona 65 |
| Taladro de agujero ciego de ajuste 66 |
| Tramo cilíndrico inferior 67 |
Claims (6)
1. Cortocircuitador (1) para un dispositivo de
protección contra arcos voltaicos parásitos para su uso en
instalaciones de distribución de energía eléctrica, que comprende
un generador de gas (11) y un elemento cortocircuitante (25)
accionado directamente por el generador de gas (11),
caracterizado porque el cortocircuitador (1) consiste en un
paquete tipo sándwich formado por carriles de corriente (41, 42,
43, 51, 52, 53, 55, 56) y al menos una delgada lámina aislante
(31), siendo cortocircuitados los carriles de corriente (41, 42, 43,
51, 52, 53, 55, 56) al producirse un encendido por el elemento
cortocircuitante (25) después de un troquelado o perforación de la
lámina aislante (31).
2. Cortocircuitador según la reivindicación 1,
caracterizado porque el paquete consta de carriles de
corriente (41, 42, 43, 51, 52, 53, 55, 56), al menos una lámina
aislante (31) y placas aislantes (16, 34).
3. Cortocircuitador según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque el paquete formado por carriles de
corriente (41, 42, 43, 51, 52, 53, 55, 56), al menos una lámina
aislante (31) y placas aislantes (16, 43) se afianza con tornillos
(37) aislados respecto de los carriles de corriente (41, 42, 43, 51,
52, 53, 55, 56).
4. Cortocircuitador según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
carriles de corriente (41, 42, 43, 51, 52, 53, 55, 56) son al mismo
tiempo carriles de conexión (2, 4).
5. Cortocircuitador según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
generador de gas (11) está sujeto en un encapsulado (12) o en una
carcasa de presión y va fijado sobre una placa aislante (16).
6. Uso del cortocircuitador (1) según una de las
reivindicaciones precedentes para la protección contra
cortocircuitos.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE19746564A DE19746564A1 (de) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | Kurzschließer, insbesondere für eine Störlichtbogen-Schutzvorrichtung zur Verwendung in Anlagen und zur Verteilung elektrischer Energie |
| DE19746564 | 1997-10-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2245051T3 true ES2245051T3 (es) | 2005-12-16 |
Family
ID=7846232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES98959726T Expired - Lifetime ES2245051T3 (es) | 1997-10-22 | 1998-10-15 | Cortacircuitador, especialmente para un dispositivo de proteccion contra arcos voltaicos parasitos para su empleo en instalaciones de distribucion de energia electrica. |
Country Status (7)
| Country | Link |
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| ES (1) | ES2245051T3 (es) |
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