ES2268602T3 - Equipos de proteccion contra las sobretensiones debidas a los rayos. - Google Patents
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Abstract
Conjunto para protección de sobretensiones debidas a los rayos, constituido por una combinación de un bloque pararrayos (1) y de un disyuntor (2) conectados para formar un conjunto constructivo compacto, en el cual el bloque pararrayos (1), que comprende, por una parte, una varistancia (12) dispuesta en un cartucho (15) ensartable eléctricamente y mecánicamente en la base del bloque (1) y, por otra parte, un espinterómetro (16), está acoplado al disyuntor (2), caracterizado por el hecho de que el bloque pararrayos (1) está provisto, además, de un desconector térmico (11) y de un medio de señalización visual (14).
Description
Equipos de protección contra las sobretensiones
debidas a los rayos.
La presente invención se refiere a los equipos
eléctricos de seguridad de que están dotadas más particularmente
las instalaciones alimentadas por la red de distribución pública de
baja tensión, especialmente los equipos de protección contra las
sobretensiones debidas a los rayos, y tiene por objeto un conjunto
de protección destinado a este efecto.
La invención propone más específicamente un
conjunto que realiza la protección contra los cortocircuitos de los
pararrayos mediante varistancias.
Actualmente, la protección contra las
sobretensiones de una instalación eléctrica se realiza
frecuentemente mediante un pararrayos a base de varistancias. A
esta protección se le asocia sistemáticamente una protección contra
los cortocircuitos y una protección térmica. El conjunto de estas
funciones se realiza mediante dispositivos llamados por lo común
desconectores, conforme a las normas en vigor. Estos desconectores
pueden estar integrados al pararrayos o ser dispositivos externos a
este último. Además, una protección de la canalización en
derivación, contra las sobrecargas y los cortocircuitos, está
igualmente requerida por la normativa francesa en materia de
instalación.
Según un modo tradicional de conexión empleado
actualmente, los medios de protección conocidos se conectan entre
conductores activos y tierras mediante un medio de protección contra
los cortocircuitos y las sobrecargas y de protección de
canalización sobre un conductor que procede, por ejemplo, de un
disyuntor de acometida y por conexión en serie, entre este medio de
protección y la tierra, de un medio pararrayos, desconector térmico
y de señalización, estando estos medios montados aguas arriba de la
instalación a proteger.
Así, estos medios garantizan una tensión máxima
de protección de la instalación Up bajo una capacidad de
descarga In, siendo Up e In las prestaciones de
este sistema.
En caso de una aceleración térmica debida al
envejecimiento y al aumento de la corriente de fuga de la
varistancia del medio pararrayos, una protección térmica desconecta
dicha varistancia. El medio que permite esta primera desconexión se
incorpora a menudo al medio pararrayos y se realiza en forma de una
soldadura de baja temperatura entre dos contactos bajo tensión
mecánica elástica. El aumento de la temperatura de la varistancia
hace que se funda la soldadura y, debido a la tensión elástica
ejercida sobre uno de los contactos, la separación de los contactos
se efectúa instantáneamente. Un medio de señalización visual está
generalmente acoplado mecánicamente o eléctricamente a este
desconector térmico para indicar el fin de vida de la varistancia y
la necesidad de su sustitución. Esta señalización visual puede ser
reemplazada o estar acoplada a una señalización a distancia.
La protección contra los cortocircuitos protege
el conjunto de la instalación aguas abajo contra un fin de vida
peligroso del pararrayos por un cortocircuito directo. En un caso
así, esta protección desconecta dicho pararrayos de la instalación
para asegurar la continuidad del servicio de esta. La desconexión
así realizada se obtiene mediante un fusible o un disyuntor.
Actualmente, la desconexión mediante disyuntor tiende a
generalizarse y este disyuntor protege igualmente la canalización
en derivación del pararrayos conforme a la norma de instalación
francesa en vigor.
Cuando la segunda desconexión se realiza a
partir de un disyuntor, resulta un esquema eléctrico, en el cual la
parte de protección de la instalación a proteger pone en servicio un
disyuntor que desempeña las funciones de protección contra los
cortocircuitos y las sobrecorrientes y un medio pararrayos,
desconector térmico y de señalización conectado entre la salida del
disyuntor y la tierra.
Una instalación como esta presenta el
inconveniente de ser compleja, siendo por lo tanto fuente de
posibles errores de cableado. Además, esta instalación, al dar
salida a corrientes de intensidad de pico muy considerable, a
saber, del orden de 40 kA en onda 8/20 o más, la inductancia de los
cables ejerce una función importante en lo que se refiere a las
prestaciones de protección de la instalación. De ello resulta la
necesidad de realizar el cableado de manera muy cuidadosa, según
unas reglas precisas, con tal de minimizar los efectos de
inductancia. Ahora bien, los instaladores no siempre dominan estas
reglas.
Además, en las instalaciones conocidas de este
tipo, independientemente de la utilización de un fusible o de un
disyuntor, la señalización depende del modo de fallo de la
varistancia. Así, si la varistancia entra en sobrecalentamiento, la
señalización es efectuada por el pararrayos, al actuar el
desconector térmico. Si por el contrario la varistancia entra en
cortocircuito directo, debido al paso de una corriente de un rayo,
entonces el elemento de protección contra los cortocircuitos
desconecta la varistancia provocando, o bien la fusión del fusible,
o bien el disparo del disyuntor.
En el primer caso, el fusible se funde y no se
efectúa señalización alguna, a pesar de quedar la instalación
desprotegida. Sería por lo tanto necesario en este caso añadir un
dispositivo de protección suplementario, que volvería la
instalación más compleja y más costosa.
En el segundo caso, el disparo del disyuntor
está únicamente señalado por la posición de su palanca de rearme y
aquí de nueva una señalización suplementaria volvería la instalación
más compleja y más costosa. Además, la señalización por la posición
de la palanca no llama forzosamente la atención de la vista,
especialmente si el disyuntor no está instalado en la proximidad
inmediata del pararrayos.
Los inconvenientes citados anteriormente son
debidos a dos redundancias de la instalación, a saber que existen
dos funciones de apertura del circuito que no están ligadas y que
existen igualmente dos funciones de señalización que tampoco están
ligadas, a saber la señalización del pararrayos y la de la palanca
por el disyuntor.
La presente invención tiene como objetivo
mitigar estos inconvenientes mediante un conjunto de protección
contra las sobretensiones debidas a rayos que permita realizar una
desconexión térmica y la protección contra los cortocircuitos, todo
ello asegurando de una manera fiable la señalización de su estado de
funcionamiento.
Con esta finalidad, el conjunto de protección
contra las sobretensiones debidas a los rayos de la invención es
tal como se indica en la reivindicación 1.
El documento
EP-A-0046545 describe un conjunto de
protección según el preámbulo de la reivindicación 1.
La invención se entenderá mejor, gracias a la
descripción siguiente, la cual se refiere a modos de realización
preferidas, ofrecidos a título de ejemplos no limitativos, y
explicados con referencia a los dibujos esquemáticos anexos, en los
cuales:
la figura 1 es un esquema eléctrico de un
conjunto de protección;
la figura 2 es una vista en perspectiva que
representa un montaje del conjunto según la figura 1;
la figura 3 es una vista en planta de una
variante de realización del conjunto según la figura 2;
la figura 4 es un esquema eléctrico análogo al
de la figura 1 de una variante de realización del invento según la
invención;
la figura 5 es una representación análoga a la
de la figura 2 del conjunto de la figura 4;
la figura 6 es un esquema eléctrico de otra
variante de realización de la invención, y
las figuras 7 y 8 representan otras dos
variantes de realización según el esquema eléctrico de la figura
6.
La figura 1 de los dibujos anexos representa, a
título de ejemplo, un conjunto de protección contra las
sobretensiones debidas a los rayos, que está constituido, según la
invención, por una combinación de un bloque pararrayos 1 y de un
disyuntor 2 reunidos en un conjunto constructivo compacto.
El esquema según la figura 1 representa un
disyuntor 2 provisto de dos polos protegidos conectados a un
pararrayos 1 bipolar. El conjunto está montado aguas arriba de una
instalación a proteger 3 sobre conductos de alimentación (L y N)
procedentes, por ejemplo, de un disyuntor de conexión no
representado. Por lo tanto, la representación según el esquema de
la figura 1 conviene a una instalación monofásica pero el principio
según la invención es adaptable a instalaciones eléctricas que
presentan otras características (régimen de neutros, monofásica, o
trifásica).
El bloque pararrayos 1 comprende esencialmente
un desconector térmico 11, una varistancia 12 y un medio de
señalización visual 14 dispuestos en un cartucho 15 ensartable
eléctricamente y mecánicamente en la base del bloque 1.
La figura 2 de los dibujos anexos representa, en
perspectiva, un montaje mecánico y eléctrico correspondiente al
modo de realización según el esquema de la figura 1. En este modo de
realización, las conexiones eléctricas entre el bloque pararrayos 1
y el disyuntor 2 no se han representado, pero se realizan de manera
común mediante regletas de conexión o cables.
La figura 3 de los dibujos anexos representa una
variante de realización del montaje según la figura 2, en la cual
el bloque pararrayos 1 esta ventajosamente provisto de un medio
integrado de conexión eléctrica y mecánica que forma cuerpo con
dicho bloque 1 y que presenta un rebajo 1' provisto de al menos un
medio de conexión eléctrica y/o mecánica destinado a cooperar
eléctricamente con una extremidad del disyuntor 2, dicho disyuntor
2 estando alojado en el rebajo 1' junto al bloque pararrayos 1.
La figura 4 de los dibujos anexos representa un
modo de realización preferida de la invención, en el cual el bloque
pararrayos 1 comprende, además, un espinterómetro 16 y está acoplado
a un disyuntor 2 que presenta un solo polo protegido. En este modo
de realización la rama pararrayos neutro (N)-Tierra,
que comprende el espinterómetro 16, cuyo fin de vida no es un
cortocircuito, no necesita ni desconector térmico, ni desconector
contra los cortocircuitos. El hecho de utilizar un polo no protegido
al nivel del disyuntor 2 permite la obtención de una mayor
compacidad del conjunto según la invención.
Un montaje del conjunto que pone en aplicación
el esquema eléctrico según la figura 4 se representa en la figura 5
de los dibujos anexos. En este modo de realización preferida, el
bloque pararrayos 1 no comprende más que un cartucho 15 que
incorpora la varistancia y el desconector térmico asociado, pudiendo
el espinterómetro, en el caso descrito en esta figura, estar
alojado en el bloque 1. Esta posibilidad de alojar el espinterómetro
16 en el bloque 1 es debida al hecho de que dicho bloque 1 ya no
necesita una caja de conexión a tornillos en su lado de conexión
eléctrica al disyuntor, por cooperación de forma.
Además, el modo de realización según las figuras
4 y 5 permite también asegurar una protección diferencial entre
fase y neutro.
La figura 6 de los dibujos anexos representa
otro modo de realización de la invención, en el cual el conjunto de
protección según la invención comprende dos funciones de abertura
del circuito que están ligadas, así como dos funciones de
señalización igualmente ligadas. Así, es posible integrar en un
mismo conjunto las funciones de desconexión térmica y de
cortocircuito, así como una señalización, visual o a distancia, del
fin de vida del pararrayos, dependiente a la vez de la función de
desconexión térmica y de la función de desconexión contra los
cortocircuitos del pararrayos y de la canalización y una función de
abertura del circuito, a saber de los contactos de la cerradura del
disyuntor 2 u otro, dependiente a la vez de la función desconexión
térmica y de la función protección contra los cortocircuitos.
Las figuras 7 y 8 de los dibujos anexos
representan dos esquemas eléctricos posibles de aplicación del modo
de realización según el esquema de la figura 6.
Así, en el modo de realización según la figura
7, el elemento térmico 21 o tira bimetálica del disyuntor 2 está
unida térmicamente a la varistancia 12 del bloque pararrayos 1 por
un enlace térmico 100. Así, aunque la tira bimetálica 21 del
disyuntor 2 no sufre una desviación suficiente cuando es atravesada
por las corrientes que aparecen cuando hay sobrecalentamiento de la
varistancia 12, el enlace térmico entre dicha varistancia 12 y la
tira bimetálica o elemento térmico 21 origina una desviación
suficiente para provocar el disparo de la cerradura del disyuntor
2. La tira bimetálica del disyuntor 2 no transporta forzosamente una
corriente, de manera que no implica ninguna restricción particular
sobre la realización lo cual no afecta a los costes
correspondientes.
En el modo de realización preferida según la
figura 8, el desconector térmico 11 del bloque pararrayos 1 está
conectado a la varistancia 12 mediante un enlace térmico 100 y está
constituido por una soldadura de baja temperatura que coopera con
un medio mecánico 22 en forma de una hoja elástica que dispara la
cerradura del disyuntor 2 después de la fusión del desconector
térmico 11.
La hoja elástica que constituye el medio
mecánico 22 puede, por ejemplo, estar empotrada por una extremidad
y estar soldada por su otra extremidad al desconector térmico 11, de
manera que, al fundirse este último, la extremidad de la hoja
liberada puede desplazarse elásticamente para golpear una espiga de
disparo de cerradura del disyuntor 2. La fusión del desconector
térmico 11 puede realizarse por efecto del calor del
sobrecalentamiento de la varistancia 12.
Según otra variante de realización de la
invención, no representada en los dibujos anexos, el bloque
pararrayos 1 y el disyuntor 2 pueden estar igualmente constituidos
en forma de un bloque único que contenga todas las funciones del
disyuntor y del pararrayos y que comprenda un cartucho
intercambiable para las funciones de desconector térmico,
varistancia y señalización de la parte pararrayos.
Mediante la invención, es posible realizar un
conjunto de protección contra las sobretensiones debidas a los
rayos de construcción compacta y que permite obtener una
señalización coherente, asegurando al mismo tiempo la continuidad
del servicio y siendo de fácil instalación.
Por otro lado, la invención permite una
optimización de la utilización del disyuntor que puede ser
especialmente concebida para realizar las funciones de protección
térmica contra los cortocircuitos y de desconexión térmica, de
manera que se mejoran las prestaciones del conjunto, especialmente
en términos de la tensión residual, quedando sensiblemente reducida
la longitud del cableado y siendo optimizada la caída de tensión
durante el paso de una corriente originada por un rayo.
Por supuesto, la invención no se limita a los
modos de realización descritos y representados en los dibujos
anexos. Hay más modificaciones posibles, especialmente desde el
punto de vista de la constitución de los diversos elementos o por
sustitución de equivalentes técnicos, sin por ello salirse del
alcance de la protección de las reivindicaciones.
Claims (9)
1. Conjunto para protección de sobretensiones
debidas a los rayos, constituido por una combinación de un bloque
pararrayos (1) y de un disyuntor (2) conectados para formar un
conjunto constructivo compacto, en el cual el bloque pararrayos (1),
que comprende, por una parte, una varistancia (12) dispuesta en un
cartucho (15) ensartable eléctricamente y mecánicamente en la base
del bloque (1) y, por otra parte, un espinterómetro (16), está
acoplado al disyuntor (2), caracterizado por el hecho de que
el bloque pararrayos (1) está provisto, además, de un desconector
térmico (11) y de un medio de señalización visual (14).
2. Conjunto, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el bloque pararrayos (1)
está provisto de un medio integrado de conexión eléctrica y mecánica
que forma bloque con dicho bloque (1) y presenta un rebajo (1')
provisto de al menos un medio de empalme eléctrico y/o mecánico
destinado a cooperar eléctricamente con una extremidad del disyuntor
(2), estando alojado dicho disyuntor (2) en el rebajo (1') junto al
bloque pararrayos.
3. Conjunto, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el disyuntor (2) presenta
un solo polo protegido.
4. Conjunto, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el bloque pararrayos (1)
comprende un solo cartucho (15) que incorpora la varistancia (12) y
el desconector térmico asociado (11), estando alojado el
espinterómetro (16) en el bloque (1).
5. Conjunto, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que comprende dos funciones de
abertura del circuito que están ligadas, así como dos funciones de
señalización igualmente ligadas.
6. Conjunto, según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que integra las funciones de
desconexión térmica y de cortocircuito, así como una señalización,
visual o a distancia, de fin de vida del pararrayos, dependiente a
la vez de la función de desconexión térmica y de la función de
protección contra los cortocircuitos del pararrayos y de la
canalización y una función de apertura del circuito, a saber de los
contactos de la cerradura del disyuntor (2) u otro, dependiente de
la función de desconexión térmica y de la función protección contra
los cortocircuitos.
7. Conjunto, según cualquiera de las
reivindicaciones 5 o 6, caracterizado por el hecho de que un
elemento térmico (21) o una tira bimetálica del disyuntor (2) está
conectada térmicamente a la varistancia (12) del bloque pararrayos
(1) por un enlace térmico (100).
8. Conjunto, según cualquiera de las
reivindicaciones 5 o 6, caracterizado por el hecho de que, el
desconector térmico (11) del bloque pararrayos (1) está unido a la
varistancia (12) mediante un enlace térmico (100) y está constituido
por una soldadura de baja temperatura que coopera con un medio
mecánico (22) en forma de una hoja elástica que dispara la cerradura
(2) tras la fusión del desconector térmico (11).
9. Conjunto, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el bloque pararrayos (1) y
el disyuntor (2) pueden también estar constituidos como un bloque
único que contiene todas las funciones del disyuntor y del
pararrayos y que comprende un cartucho intercambiable para las
funciones de desconector térmico, varistancia y señalización de la
parte pararrayos.
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