ES2268602T5 - Conjunto para protección de sobretensiones debidas a los rayos - Google Patents
Conjunto para protección de sobretensiones debidas a los rayos Download PDFInfo
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Description
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Conjunto para proteccion de sobretensiones debidas a los rayos
[0001] La presente invencion se refiere a los equipos electricos de seguridad de que estan dotadas mas particularmente las instalaciones alimentadas por la red de distribucion publica de baja tension, especialmente los equipos de proteccion contra las sobretensiones debidas a los rayos, y tiene por objeto un conjunto de proteccion destinado a este efecto.
[0002] La invencion propone mas especfficamente un conjunto que realiza la proteccion contra los cortocircuitos de los pararrayos mediante varistancias.
[0003] Actualmente, la proteccion contra las sobretensiones de una instalacion electrica se realiza frecuentemente mediante un pararrayos a base de varistancias. A esta proteccion se le asocia sistematicamente una proteccion contra los cortocircuitos y una proteccion termica. El conjunto de estas funciones se realiza mediante dispositivos llamados por lo comun desconectores, conforme a las normas en vigor. Estos desconectores pueden estar integrados al pararrayos o ser dispositivos externos a este ultimo. Ademas, una proteccion de la canalizacion en derivacion, contra las sobrecargas y los cortocircuitos, esta igualmente requerida por la normativa francesa en materia de instalacion.
[0004] Segun un modo tradicional de conexion empleado actualmente, los medios de proteccion conocidos se conectan entre conductores activos y tierras mediante un medio de proteccion contra los cortocircuitos y las sobrecargas y de proteccion de canalizacion sobre un conductor que procede, por ejemplo, de un disyuntor de acometida y por conexion en serie, entre este medio de proteccion y la tierra, de un medio pararrayos, desconector termico y de senalizacion, estando estos medios montados aguas arriba de la instalacion a proteger.
[0005] Asf, estos medios garantizan una tension maxima de proteccion de la instalacion Up bajo una capacidad de descarga In, siendo Up e In las prestaciones de este sistema.
[0006] En caso de una aceleracion termica debida al envejecimiento y al aumento de la corriente de fuga de la varistancia del medio pararrayos, una proteccion termica desconecta dicha varistancia. El medio que permite esta primera desconexion se incorpora a menudo al medio pararrayos y se realiza en forma de una soldadura de baja temperatura entre dos contactos bajo tension mecanica elastica. El aumento de la temperatura de la varistancia hace que se funda la soldadura y, debido a la tension elastica ejercida sobre uno de los contactos, la separacion de los contactos se efectua instantaneamente. Un medio de senalizacion visual esta generalmente acoplado mecanicamente o electricamente a este desconector termico para indicar el fin de vida de la varistancia y la necesidad de su sustitucion. Esta senalizacion visual puede ser reemplazada o estar acoplada a una senalizacion a distancia.
[0007] La proteccion contra los cortocircuitos protege el conjunto de la instalacion aguas abajo contra un fin de vida peligroso del pararrayos por un cortocircuito directo. En un caso asf, esta proteccion desconecta dicho pararrayos de la instalacion para asegurar la continuidad del servicio de esta. La desconexion asf realizada se obtiene mediante un fusible o un disyuntor. Actualmente, la desconexion mediante disyuntor tiende a generalizarse y este disyuntor protege igualmente la canalizacion en derivacion del pararrayos conforme a la norma de instalacion francesa en vigor.
[0008] Cuando la segunda desconexion se realiza a partir de un disyuntor, resulta un esquema electrico, en el cual la parte de proteccion de la instalacion a proteger pone en servicio un disyuntor que desempena las funciones de proteccion contra los cortocircuitos y las sobrecorrientes y un medio pararrayos, desconector termico y de senalizacion conectado entre la salida del disyuntor y la tierra.
[0009] Una instalacion como esta presenta el inconveniente de ser compleja, siendo por lo tanto fuente de posibles errores de cableado. Ademas, esta instalacion, al dar salida a corrientes de intensidad de pico muy considerable, a saber, del orden de 40 kA en onda 8/20 o mas, la inductancia de los cables ejerce una funcion importante en lo que se refiere a las prestaciones de proteccion de la instalacion. De ello resulta la necesidad de realizar el cableado de manera muy cuidadosa, segun unas reglas precisas, con tal de minimizar los efectos de inductancia. Ahora bien, los instaladores no siempre dominan estas reglas.
[0010] Ademas, en las instalaciones conocidas de este tipo, independientemente de la utilizacion de un fusible o de un disyuntor, la senalizacion depende del modo de fallo de la varistancia. Asf, si la varistancia entra en sobrecalentamiento, la senalizacion es efectuada por el pararrayos, al actuar el desconector termico. Si por el contrario la varistancia entra en cortocircuito directo, debido al paso de una corriente de un rayo, entonces el
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elemento de proteccion contra los cortocircuitos desconecta la varistancia provocando, o bien la fusion del fusible, o bien el disparo del disyuntor.
[0011] En el primer caso, el fusible se funde y no se efectua senalizacion alguna, a pesar de quedar la instalacion desprotegida. Serfa por lo tanto necesario en este caso anadir un dispositivo de proteccion suplementario, que volverfa la instalacion mas compleja y mas costosa.
[0012] En el segundo caso, el disparo del disyuntor esta unicamente senalado por la posicion de su palanca de rearme y aquf de nueva una senalizacion suplementaria volverfa la instalacion mas compleja y mas costosa. Ademas, la senalizacion por la posicion de la palanca no llama forzosamente la atencion de la vista, especialmente si el disyuntor no esta instalado en la proximidad inmediata del pararrayos.
[0013] Los inconvenientes citados anteriormente son debidos a dos redundancias de la instalacion, a saber que existen dos funciones de apertura del circuito que no estan ligadas y que existen igualmente dos funciones de senalizacion que tampoco estan ligadas, a saber la senalizacion del pararrayos y la de la palanca por el disyuntor.
[0014] La presente invencion tiene como objetivo mitigar estos inconvenientes mediante un conjunto de proteccion contra las sobretensiones debidas a rayos que permita realizar una desconexion termica y la proteccion contra los cortocircuitos, todo ello asegurando de una manera fiable la senalizacion de su estado de funcionamiento.
[0015] Con esta finalidad, el conjunto de proteccion contra las sobretensiones debidas a los rayos de la invencion es tal como se indica en la reivindicacion 1 o la reivindicacion 4.
[0016] El documento EP-A-0046545 describe un conjunto de proteccion segun el preambulo de la reivindicacion 1.
[0017] La invencion se entendera mejor, gracias a la descripcion siguiente, la cual se refiere a modos de realizacion preferidas, ofrecidos a tftulo de ejemplos no limitativos, y explicados con referencia a los dibujos esquematicos anexos, en los cuales:
la figura 1 es un esquema electrico de un conjunto de proteccion;
la figura 2 es una vista en perspectiva que representa un montaje del conjunto segun la figura 1; la figura 3 es una vista en planta de una variante de realizacion del conjunto segun la figura 2; la figura 4 es un esquema electrico analogo al de la figura 1 de una variante de realizacion del invento segun la invencion;
la figura 5 es una representacion analoga a la de la figura 2 del conjunto de la figura 4; la figura 6 es un esquema electrico de otra variante de realizacion de la invencion, y las figuras 7 y 8 representan otras dos variantes de realizacion segun el esquema electrico de la figura 6.
[0018] La figura 1 de los dibujos anexos representa, a tftulo de ejemplo, un conjunto de proteccion contra las sobretensiones debidas a los rayos, que esta constituido, segun la invencion, por una combinacion de un bloque pararrayos 1 y de un disyuntor 2 reunidos en un conjunto constructivo compacto.
[0019] El esquema segun la figura 1 representa un disyuntor 2 provisto de dos polos protegidos conectados a un pararrayos 1 bipolar. El conjunto esta montado aguas arriba de una instalacion a proteger 3 sobre conductos de alimentacion (L y N) procedentes, por ejemplo, de un disyuntor de conexion no representado. Por lo tanto, la representacion segun el esquema de la figura 1 conviene a una instalacion monofasica pero el principio segun la invencion es adaptable a instalaciones electricas que presentan otras caracterfsticas (regimen de neutros, monofasica, o trifasica).
[0020] El bloque pararrayos 1 comprende esencialmente un desconector termico 11, una varistancia 12 y un medio de senalizacion visual 14 dispuestos en un cartucho 15 ensartable electricamente y mecanicamente en la base del bloque 1.
[0021] La figura 2 de los dibujos anexos representa, en perspectiva, un montaje mecanico y electrico correspondiente al modo de realizacion segun el esquema de la figura 1. En este modo de realizacion, las conexiones electricas entre el bloque pararrayos 1 y el disyuntor 2 no se han representado, pero se realizan de manera comun mediante regletas de conexion o cables.
[0022] La figura 3 de los dibujos anexos representa una variante de realizacion del montaje segun la figura 2, en la cual el bloque pararrayos 1 esta ventajosamente provisto de un medio integrado de conexion electrica y mecanica que forma cuerpo con dicho bloque 1 y que presenta un rebajo 1' provisto de al menos un medio de conexion
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electrica y/o mecanica destinado a cooperar electricamente con una extremidad del disyuntor 2, dicho disyuntor 2 estando alojado en el rebajo 1' junto al bloque pararrayos 1.
[0023] La figura 4 de los dibujos anexos representa un modo de realizacion preferida de la invencion, en el cual el bloque pararrayos 1 comprende, ademas, un espinterometro 16 y esta acoplado a un disyuntor 2 que presenta un solo polo protegido. En este modo de realizacion la rama pararrayos neutro (N)-Tierra, que comprende el espinterometro 16, cuyo fin de vida no es un cortocircuito, no necesita ni desconector termico, ni desconector contra los cortocircuitos. El hecho de utilizar un polo no protegido al nivel del disyuntor 2 permite la obtencion de una mayor compacidad del conjunto segun la invencion.
[0024] Un montaje del conjunto que pone en aplicacion el esquema electrico segun la figura 4 se representa en la figura 5 de los dibujos anexos. En este modo de realizacion preferida, el bloque pararrayos 1 no comprende mas que un cartucho 15 que incorpora la varistancia y el desconector termico asociado, pudiendo el espinterometro, en el caso descrito en esta figura, estar alojado en el bloque 1. Esta posibilidad de alojar el espinterometro 16 en el bloque 1 es debida al hecho de que dicho bloque 1 ya no necesita una caja de conexion a tornillos en su lado de conexion electrica al disyuntor, por cooperacion de forma.
[0025] Ademas, el modo de realizacion segun las figuras 4 y 5 permite tambien asegurar una proteccion diferencial entre fase y neutro.
[0026] La figura 6 de los dibujos anexos representa otro modo de realizacion de la invencion, en el cual el conjunto de proteccion segun la invencion comprende dos funciones de abertura del circuito que estan ligadas, asf como dos funciones de senalizacion igualmente ligadas. Asf, es posible integrar en un mismo conjunto las funciones de desconexion termica y de cortocircuito, asf como una senalizacion, visual o a distancia, del fin de vida del pararrayos, dependiente a la vez de la funcion de desconexion termica y de la funcion de desconexion contra los cortocircuitos del pararrayos y de la canalizacion y una funcion de abertura del circuito, a saber de los contactos de la cerradura del disyuntor 2 u otro, dependiente a la vez de la funcion desconexion termica y de la funcion proteccion contra los cortocircuitos.
[0027] Las figuras 7 y 8 de los dibujos anexos representan dos esquemas electricos posibles de aplicacion del modo de realizacion segun el esquema de la figura 6.
[0028] Asf, en el modo de realizacion segun la figura 7, el elemento termico 21 o tira bimetalica del disyuntor 2 esta unida termicamente a la varistancia 12 del bloque pararrayos 1 por un enlace termico 100. Asf, aunque la tira bimetalica 21 del disyuntor 2 no sufre una desviacion suficiente cuando es atravesada por las corrientes que aparecen cuando hay sobrecalentamiento de la varistancia 12, el enlace termico entre dicha varistancia 12 y la tira bimetalica o elemento termico 21 origina una desviacion suficiente para provocar el disparo de la cerradura del disyuntor 2. La tira bimetalica del disyuntor 2 no transporta forzosamente una corriente, de manera que no implica ninguna restriccion particular sobre la realizacion lo cual no afecta a los costes correspondientes.
[0029] En el modo de realizacion preferida segun la figura 8, el desconector termico 11 del bloque pararrayos 1 esta conectado a la varistancia 12 mediante un enlace termico 100 y esta constituido por una soldadura de baja temperatura que coopera con un medio mecanico 22 en forma de una hoja elastica que dispara la cerradura del disyuntor 2 despues de la fusion del desconector termico 11.
[0030] La hoja elastica que constituye el medio mecanico 22 puede, por ejemplo, estar empotrada por una extremidad y estar soldada por su otra extremidad al desconector termico 11, de manera que, al fundirse este ultimo, la extremidad de la hoja liberada puede desplazarse elasticamente para golpear una espiga de disparo de cerradura del disyuntor 2. La fusion del desconector termico 11 puede realizarse por efecto del calor del sobrecalentamiento de la varistancia 12.
[0031] Mediante la invencion, es posible realizar un conjunto de proteccion contra las sobretensiones debidas a los rayos de construccion compacta y que permite obtener una senalizacion coherente, asegurando al mismo tiempo la continuidad del servicio y siendo de facil instalacion.
[0032] Por otro lado, la invencion permite una optimizacion de la utilizacion del disyuntor que puede ser especialmente concebida para realizar las funciones de proteccion termica contra los cortocircuitos y de desconexion termica, de manera que se mejoran las prestaciones del conjunto, especialmente en terminos de la tension residual, quedando sensiblemente reducida la longitud del cableado y siendo optimizada la cafda de tension durante el paso de una corriente originada por un rayo.
[0033] Por supuesto, la invencion no se limita a los modos de realizacion descritos y representados en los dibujos anexos. Hay mas modificaciones posibles, especialmente desde el punto de vista de la constitucion de los diversos
elementos o por sustitucion de equivalentes tecnicos, sin por ello salirse del alcance de la proteccion de las reivindicaciones.
Claims (7)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. Conjunto para proteccion de sobretensiones debidas a los rayos, constituido por una combinacion de un bloque pararrayos (1) y de un disyuntor (2) conectados para formar un conjunto constructivo compacto, comprendiendo el bloque pararrayos (1) esencialmente un desconector termico (11), una varistancia (12), un medio de senalizacion visual (14) y un espinterometro (16), caracterizado por el hecho de queel bloque pararrayos (1) esta acoplado al disyuntor (2) en un conjunto constructivo compacto, estando dispuestos el desconector termico (11), la varistancia (12) y el medio de senalizacion visual (14) en un cartucho (15) ensartable electricamente y mecanicamente en la base del bloque (1) y por el hecho de quedicho bloque pararrayos (1) esta provisto de un medio integrado de conexion electrica y mecanica que esta incorporado en dicho bloque (1) y presenta un rebajo (1') provisto de al menos un medio de empalme electrico y mecanico destinado a cooperar electricamente con una extremidad del disyuntor (2),estando alojado dicho disyuntor (2) en el rebajo (1') contra el bloque pararrayos (1), proporcionando dicho conjunto la proteccion contra los corta-circuitos de los pararrayos basada en la varistancia.
- 2. Conjunto, segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que el disyuntor (2) presenta un solo polo protegido.
- 3. Conjunto, segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que el bloque pararrayos (1) comprende un solo cartucho (15) que incorpora la varistancia (12) y el desconector termico asociado (11), estando alojado el espinterometro (16) en el bloque (1).
- 4. Conjunto para proteccion de sobretensiones debidas a los rayos, constituido por una combinacion de un bloque pararrayos (1) y de un disyuntor (2) conectados para formar un conjunto constructivo compacto,comprendiendo el bloque pararrayos (1) esencialmente un desconector termico (11), una varistancia (12), un medio de senalizacion visual (14) y un espinterometro (16), caracterizado por el hecho de queel bloque pararrayos (1) esta acoplado al disyuntor (2) en un conjunto constructivo compacto, estando dispuestos el desconector termico (11), la varistancia (12) y el medio de senalizacion visual (14) en un cartucho (15) ensartable electricamente y mecanicamente en la base del bloque (1) y por el hecho de quecomprende dos funciones de abertura del circuito que estan conectadas,a saber, en primer lugar, una funcion que proporciona proteccion contra los cortacircuitos que protege el conjunto de la instalacion aguas abajo contra un fin de vida peligroso del pararrayos en forma de un corta- circuito franco y que desconecta en tal caso dicho pararrayos de la instalacion para asegurar la continuidad del servicio de la misma y, en segundo lugar, una funcion de proteccion termica que desconecta la varistancia en caso de fuga termica debido al envejecimiento y al aumento de la corriente de fuga de la varistancia,asf como dos funciones de senalizacion igualmente conectadas.
- 5. Conjunto, segun la reivindicacion 4, caracterizado por el hecho de que integra las funciones de desconexion termica y de cortocircuito, asf como una senalizacion, visual o a distancia, de fin de vida del pararrayos, dependiente a la vez de la funcion de desconexion termica y de la funcion de proteccion contra los cortocircuitos del pararrayos y de la canalizacion y una funcion de apertura del circuito, a saber de los contactos de la cerradura del disyuntor (2) u otro, dependiente de la funcion de desconexion termica y de la funcion proteccion contra los cortocircuitos.
- 6. Conjunto, segun cualquiera de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado por el hecho de que un elemento termico (21) o una tira bimetalica del disyuntor (2) esta conectada termicamente a la varistancia (12) del bloque pararrayos (1) por un enlace termico (100).
- 7. Conjunto, segun cualquiera de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado por el hecho de que, el desconector termico (11) del bloque pararrayos (1) esta unido a la varistancia (12) mediante un enlace termico (100) y esta constituido por una soldadura de baja temperatura que coopera con un medio mecanico (22) en forma de una hoja elastica que dispara la cerradura (2) tras la fusion del desconector termico (11).
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