ES2307506T3 - MAGNETICALLY ENCAPSULATED DRUG VACUUM SWITCH AND A COMPREHENSIVE CAP CONNECTOR. - Google Patents
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Abstract
Description
Interruptor de vacío accionado magnéticamente encapsulado y un conector de casquillo integral.Magnetically operated vacuum switch encapsulated and an integral socket connector.
La presente invención se refiere a combinaciones de interruptor y transformador usadas en sistemas de distribución de potencia y, más en concreto, a la combinación de un interruptor de vacío accionado magnéticamente y un transformador de distribución lleno de aceite, siendo el interruptor para controlar la potencia al transformador o la conexión de bucle a través del transformador.The present invention relates to combinations of switch and transformer used in distribution systems of power and, more specifically, to the combination of a switch magnetically operated vacuum and a transformer oil-filled distribution, being the switch to control the power to the transformer or the loop connection through the transformer.
Al interrumpir corriente a una carga inductiva, se puede formar un arco entre los contactos de interruptor separados. Durante muchos años, la práctica en la industria de distribución de potencia eléctrica ha sido el uso de conmutación por interrupción de carga donde el arco de contacto generado durante la interrupción de corriente tiene lugar físicamente en un fluido aislante contenido dentro de un recinto. Sin embargo, los fluidos históricamente en uso, tales como aceites minerales y de silicona, tienen limitadas capacidades de enfriamiento del arco. La existencia y el proceso de extinción del arco producen una ruptura del aislante medio. En general, cuando tiene lugar arco físicamente dentro del aceite aislante, se produce contaminación de los aceites debido a la formación de subproductos. Además, se genera gas que eleva la presión del sistema. Puede ser necesario ventilar la caja conteniendo aceite aislante. Tal ventilación aumenta la complejidad del diseño de la caja. Sin embargo, los líquidos son ventajosos a causa de su bajo costo, disponibilidad y facilidad de manejo y almacenamiento.When interrupting current at an inductive load, an arc can form between the switch contacts separated. For many years, practice in the industry of electric power distribution has been the use of switching by load interruption where the contact arc generated during the current interruption takes place physically in a fluid insulation contained within an enclosure. However, the fluids historically in use, such as mineral and silicone oils, They have limited arc cooling capabilities. The existence and the arc extinction process produce a break of the middle insulator. In general, when arc occurs physically inside the insulating oil, oil contamination occurs due to byproduct formation. In addition, gas is generated that Raise the system pressure. It may be necessary to ventilate the box containing insulating oil. Such ventilation increases complexity of the box design. However, liquids are advantageous to cause of its low cost, availability and ease of handling and storage.
A diferencia del aceite, no hay subproductos resultantes del arco en vacío o una caja conteniendo gas SF_{6}. Los subproductos formados como resultado de la forma de arco en gas SF_{6} tienen a recombinarse con el gas después de un período corto de enfriamiento. No quedan residuos nocivos en el sistema. No se pierde el aislamiento ni se precisa ventilación.Unlike oil, there are no by-products resulting from the empty arc or a box containing SF6 gas. By-products formed as a result of the gas arc shape SF6 have to recombine with the gas after a period short cooling. No harmful residues remain in the system. Do not insulation is lost or ventilation is required.
En consecuencia, se necesita un interruptor que tenga las características aislantes del aceite y que no sufra las desventajas resultantes de la formación de subproductos.Consequently, a switch is needed that It has the insulating characteristics of the oil and does not suffer the Disadvantages resulting from the formation of by-products.
FR-A-1 396 115 describe un aparato según el preámbulo de la reivindicación independiente 1, donde un depósito de transformador contiene un fluido aislante y está cerrado por una tapa. Una caja que contiene un interruptor está montada en la tapa. La caja contiene un fluido aislante y se ha previsto una junta estanca hecha de material aislante con el fin de separar este fluido aislante del contenido en el depósito del transformador.FR-A-1 396 115 describes an apparatus according to the preamble of the claim independent 1, where a transformer tank contains a insulating fluid and is closed by a lid. A box containing A switch is mounted on the lid. The box contains a fluid insulating and a seal made of material is provided insulator in order to separate this insulating fluid from the content in The transformer tank.
GB-A-1268401 describe una unidad de distribución eléctrica incluyendo un transformador y conmutadores de vacío primero y segundo. Los devanados del transformador y los conmutadores de vacío están sumergidos en el mismo líquido refrigerante aislante.GB-A-1268401 describes an electrical distribution unit including a first and second vacuum transformer and switches. The transformer windings and vacuum switches are immersed in the same insulating coolant.
US 5.661.280 describe un transformador de distribución asociado con un interruptor aislado por gas, donde el interruptor aislado por gas y sus conexiones eléctricas asociadas están situados dentro de un depósito conteniendo aceite aislante y refrigerante para el transformador.US 5,661,280 describes a transformer of distribution associated with a gas insulated switch, where the gas insulated switch and associated electrical connections they are located inside a tank containing insulating oil and refrigerant for the transformer.
Las desventajas anteriores de la degradación de fluidos durante la conmutación se superan con un aparato para interrumpir el flujo de corriente en un sistema de suministro de potencia, estando adaptado dicho aparato para uso con una caja conteniendo fluido aislante, incluyendo dicho aparato:The previous disadvantages of degradation of fluids during switching are overcome with an apparatus for interrupt the flow of current in a supply system power, said apparatus being adapted for use with a box containing insulating fluid, including said apparatus:
una caja;a box;
un interruptor que tiene extremos de entrada y salida eléctricas para interrumpir el flujo de corriente entre dichos extremos de entrada y salida en respuesta a accionamiento mecánico;a switch that has input ends and electrical output to interrupt the flow of current between said input and output ends in response to drive mechanic;
un accionador conectado mecánicamente a dicho interruptor para proporcionar dicho accionamiento mecánico;an actuator mechanically connected to said switch to provide said mechanical drive;
una pestaña formada a lo largo del exterior de dicha caja que tiene un lado de montaje adecuado para unión a dicha caja y un lado superior; caracterizado porque dicha caja se ha formado de material aislante y encapsula el interruptor y porque la pestaña está situada en dicha caja de modo que dicha caja se aleje de dicho lado de montaje y dicho lado superior; estando colocado dicho interruptor en dicha caja de modo que una porción de dicho interruptor esté dentro de la porción de dicha caja que se aleja de dicho lado de montaje, de modo que cuando dicha pestaña esté unida a dicha caja, la porción de dicha caja que se aleja de dicho lado de montaje y dicha porción del interruptor que está dentro de ella se extiendan al fluido aislante dentro de dicha caja.a tab formed along the outside of said box having a mounting side suitable for attachment to said box and top side; characterized in that said box has formed of insulating material and encapsulates the switch and because the tab is located in said box so that said box moves away of said mounting side and said upper side; being placed said switch in said box so that a portion of said switch is within the portion of said box that moves away from said mounting side, so that when said flange is attached to said box, the portion of said box that moves away from said side of assembly and said portion of the switch inside it is extend to the insulating fluid inside said box.
Preferiblemente, el interruptor es un interruptor de vacío o un interruptor lleno de un fluido aislante tal como gas SF_{6}. También se prefiere que el accionador sea un accionador magnético.Preferably, the switch is a vacuum switch or a switch filled with an insulating fluid such as SF6 gas. It is also preferred that the actuator be a magnetic actuator
En una realización la caja incluye un elemento de brazo y un elemento base, preferiblemente formados integralmente. Un conductor está conectado a la salida eléctrica del interruptor. Se prefiere especialmente que el elemento base esté moldeado alrededor de una porción del conductor. También se prefiere colocar un sensor de corriente, tal como un transformador de corriente, cerca del conductor para detectar la corriente que fluye a su través.In one embodiment the box includes an element of arm and a base element, preferably formed integrally. A conductor is connected to the electrical output of the switch. It is especially preferred that the base element is molded around a portion of the driver. It is also preferred to place a current sensor, such as a current transformer, near the driver to detect the current flowing to his through.
También se prefiere conectar eléctricamente un conductor flexible entre el extremo de salida del interruptor y el conductor. En tal realización, una varilla aislante está interconectada mecánicamente entre el accionador y el extremo de salida del interruptor.It is also preferred to electrically connect a flexible conductor between the output end of the switch and the driver. In such an embodiment, an insulating rod is mechanically interconnected between the actuator and the end of switch output
La presente invención se entenderá mejor, y sus numerosos objetos y ventajas serán evidentes por referencia a la descripción detallada siguiente de la invención tomada en unión con los dibujos siguientes, donde:The present invention will be better understood, and its numerous objects and advantages will be apparent by reference to the following detailed description of the invention taken in conjunction with the following drawings, where:
La figura 1 es una vista diagramática en perspectiva de un interruptor encapsulado accionado magnéticamente con conector de casquillo integral construido según la invención.Figure 1 is a diagrammatic view in perspective of a magnetically operated encapsulated switch with integral socket connector built according to the invention.
La figura 2 es una vista diagramática en perspectiva del interruptor encapsulado accionado magnéticamente con conector de casquillo integral representado en la figura 1, desde un ángulo diferente.Figure 2 is a diagrammatic view in perspective of the magnetically operated encapsulated switch with integral socket connector shown in figure 1, from a different angle.
La figura 3 es una vista diagramática en perspectiva del interruptor encapsulado accionado magnéticamente con conector de casquillo integral representado en la figura 1, desde un ángulo diferente.Figure 3 is a diagrammatic view in perspective of the magnetically operated encapsulated switch with integral socket connector shown in figure 1, from a different angle.
La figura 4 es una vista lateral diagramática de una realización alternativa del interruptor encapsulado accionado magnéticamente con conector de casquillo integral representado en la figura 1.Figure 4 is a diagrammatic side view of an alternative embodiment of the encapsulated switch operated magnetically with integral socket connector represented in the Figure 1.
Y la figura 5 es una vista diagramática en sección de una realización alternativa del interruptor encapsulado accionado magnéticamente con conector de casquillo integral representado en la figura 1.And Figure 5 is a diagrammatic view in section of an alternative embodiment of the encapsulated switch magnetically operated with integral socket connector represented in figure 1.
Las desventajas anteriores de la degradación de fluido durante la conmutación se moderan o eliminan en transformadores de distribución según la invención por un nuevo sistema de encerrar pequeños interruptores de vacío y sus interconexiones dentro de depósitos más grandes llenos de un aceite mineral aislante y refrigerante convencional. Esta combinación de dos sistemas aislantes obtiene los máximos beneficios de ambos minimizando al mismo tiempo los inconvenientes de ambos para sus aplicaciones específicas. Se conservan todas las ventajas de conmutación de carga en un vacío mientras que los casquillos y conductores estándar en la industria, y los módulos de conmutación propiamente dichos, son aislados y enfriados por los beneficios establecidos y la economía del aceite mineral líquido.The previous disadvantages of degradation of fluid during switching are moderated or eliminated in distribution transformers according to the invention by a new system of enclosing small vacuum switches and their interconnections within larger oil filled tanks insulating mineral and conventional refrigerant. This combination of two insulating systems get maximum benefits from both while minimizing the inconvenience of both for their specific applications All the advantages of load switching in a vacuum while the bushings and industry standard drivers, and switching modules proper, they are isolated and cooled by the benefits established and the economy of liquid mineral oil.
La invención también incluye un accionador movido magnéticamente para accionar los contactos del interruptor de vacío a "abierto" y "cerrado". El uso de un accionamiento magnético proporciona mejor fiabilidad (menos piezas) y la capacidad de emplear operación remota sin el uso de mecanismos caros de empuje por muelle, movidos por motor.The invention also includes an actuator. magnetically moved to operate the switch contacts from empty to "open" and "closed". the use of a Magnetic drive provides better reliability (fewer parts) and the ability to use remote operation without the use of mechanisms expensive thrust by spring, moved by motor.
Con referencia a las figuras 1, 2 y 3 se ilustra un dispositivo interruptor integrado 10. El dispositivo 10 se representa incluyendo un accionador magnético 12, acoplado mediante varilla aislante 14 al interruptor de vacío 16. El accionador magnético 12 mueve la disposición. Para ello, se indica que la posición de varilla 14 determinada por el estado de accionador 12 hará que el interruptor 16 esté en un estado abierto o cerrado. Se indica que no se necesita ningún interruptor concreto para llevar a la práctica la invención; sin embargo, es deseable que el interruptor 16 incluya un extremo de entrada eléctrica 16a y un extremo de salida eléctrica 16b. Cuando el interruptor 16 es accionado mecánicamente, por la operación del accionador magnético 12 y la varilla aislante 18, el flujo de corriente entre 16a y 16b será interrumpido o podrá circular. Típicamente, el extremo de salida 16b será una varilla conductora eléctrica que se extiende al interruptor 16 y por la operación del accionador 12 se hace que haga contacto o interrumpa el contacto con una segunda varilla que forma una porción de entrada eléctrica 16a.With reference to figures 1, 2 and 3 illustrated an integrated switch device 10. Device 10 is represents including a magnetic actuator 12, coupled by insulating rod 14 to vacuum switch 16. The actuator Magnetic 12 moves the arrangement. To do this, it is indicated that the rod position 14 determined by actuator state 12 will cause switch 16 to be in an open or closed state. Be indicates that no specific switch is needed to carry practice the invention; however, it is desirable that the switch 16 include an electrical input end 16a and a electrical outlet end 16b. When switch 16 is mechanically operated, by the operation of the magnetic actuator 12 and insulating rod 18, the current flow between 16a and 16b It will be interrupted or may circulate. Typically, the end of output 16b will be an electric conductive rod that extends to the switch 16 and by the operation of actuator 12 it is made that make contact or interrupt contact with a second rod that it forms an electrical input portion 16a.
A su vez, el estado abierto o cerrado del interruptor 16 permitirá o interrumpirá el flujo de corriente de una fuente (no representada). Cuando puede fluir corriente, el recorrido de corriente es desde el interruptor 16 a través del conductor flexible 30 y el conductor 19 al conector de casquillo 22. El conector flexible del recorrido de corriente 30, de diseño contemporáneo adecuado, se ha incluido para permitir el flujo de corriente en presencia del movimiento axial de la varilla 14, es decir, la flexibilidad del conector 30 permite su unión mecánica a la varilla 14 y su unión eléctrica al conductor (representado en las figuras 1, 2, 4 y 5) que se extiende desde el accionador 16.In turn, the open or closed state of the switch 16 will allow or interrupt the flow of current from a source (not shown). When current can flow, the current path is from switch 16 through the flexible conductor 30 and conductor 19 to bushing connector 22. Flexible connector of current path 30, design suitable contemporary, has been included to allow the flow of current in the presence of the axial movement of the rod 14, is that is, the flexibility of the connector 30 allows its mechanical attachment to the rod 14 and its electrical connection to the conductor (represented in the Figures 1, 2, 4 and 5) extending from the actuator 16.
El interruptor y accionador están encapsulados en el brazo 18 y la base 20, estando formado cada uno de material dieléctrico sólido, preferiblemente uretano, epoxi u otro material aislante eléctrico conocido. Como se ilustra en las figuras 1, 2 y 3, el brazo 18 y la base 20 están formados integralmente, preferiblemente moldeados. El conector de casquillo 22, también incluido dentro de la base 20, se construye preferiblemente de forma similar a los conectores descritos en la norma ANSI/IEEE 386-1985 (figura 3 para la interface 200A o la figura 10 para la interface 600A). Se indica que, dado que la varilla 14 exhibirá movimiento axial y dado que el conector flexible 30 se flexionará lateralmente, se han formado cámaras de un tamaño suficiente para permitir dicho movimiento en el brazo 18 y la base 20. Se ha formado una pestaña o adaptador de montaje 28 alrededor de una porción de base 20 y el brazo 18. Como se describe más adelante, la pestaña 28 sirve para montar el dispositivo 10 sobre otra estructura tal como un depósito lleno de aceite aislante.The switch and actuator are encapsulated on arm 18 and base 20, each being formed of material solid dielectric, preferably urethane, epoxy or other material known electrical insulator. As illustrated in figures 1, 2 and 3, arm 18 and base 20 are integrally formed, preferably molded. The socket connector 22, also included within the base 20, it is preferably constructed so similar to the connectors described in the ANSI / IEEE standard 386-1985 (Figure 3 for interface 200A or Figure 10 for interface 600A). It is indicated that, since the rod 14 will exhibit axial movement and since the connector flexible 30 will flex laterally, cameras have formed a sufficient size to allow said movement in arm 18 and the base 20. A flange or mounting adapter 28 has been formed around a base portion 20 and arm 18. As described later, the tab 28 serves to mount the device 10 on another structure such as a tank full of oil insulating.
El dispositivo 10 se monta en la pared lateral 26 de un transformador con el adaptador de montaje 28. La pared lateral 26 forma una parte de una caja conteniendo un fluido aislante tal como aceite mineral o de silicona. Tales materiales (aceites minerales y de silicona) son adecuados a efectos de aislamiento y enfriamiento. Sumergiendo una porción del interruptor 16 en dicho fluido, el arco que tenga lugar dentro del interruptor puede ser aislado y enfriado por el aceite. Además, llenando el interruptor 16 con un fluido aislante tal como gas SF_{6} o formando un vacío en él, se minimiza el riesgo de degradación nociva. De esta forma, se pueden utilizar los beneficios de cada medio.The device 10 is mounted on the side wall 26 of a transformer with mounting adapter 28. The wall side 26 forms a part of a box containing a fluid insulator such as mineral or silicone oil. Such materials (mineral and silicone oils) are suitable for the purpose of insulation and cooling. Submerging a portion of the switch 16 in said fluid, the arc that takes place inside the switch It can be insulated and cooled by oil. In addition, filling the switch 16 with an insulating fluid such as SF6 gas or forming a vacuum in it, the risk of degradation is minimized harmful. In this way, you can use the benefits of each means, medium.
La construcción de una sola pieza o moldeada de la base 20 también se representa incluyendo sensores de corriente y voltaje integrados, tal como el sensor de corriente 24, para detección de línea y autoalimentación (no se representa). Se ha dispuesto una toma de alimentación de bucle 32 en la construcción moldeada como una extensión del conductor 19 para una conexión de alimentación de bucle a través de pared 26 y al transformador.The one-piece or molded construction of base 20 is also represented including current sensors and integrated voltage, such as current sensor 24, for line detection and self-feeding (not shown). It has been arranged a loop power outlet 32 in the construction molded as an extension of conductor 19 for a connection of loop feed through wall 26 and to the transformer.
Aunque el accionador magnético 12 puede ser de cualquier forma particular, es deseable utilizar el accionador magnético descrito en US 5 912 604 presentada el 4 de febrero de 1997 titulada "Dispositivo de recierre de circuito automático de polo moldeado con accionador electromagnético biestable".Although the magnetic actuator 12 may be of In any particular way, it is desirable to use the actuator magnetic described in US 5 912 604 filed on February 4, 1997 entitled "Automatic circuit reclosing device of molded pole with bistable electromagnetic actuator ".
El dispositivo 10 también incluye puntos de conexión para dispositivos de control (muy probablemente en el compartimiento de aire).Device 10 also includes points of connection for control devices (most likely in the air compartment).
La figura 4 ilustra una realización alternativa del dispositivo 10, en la que se utiliza un accionador magnético diferente. En esta realización, el accionador magnético se contiene dentro del brazo 18. En la realización de la figura 1, el accionador 12 estaba montado en el extremo del brazo 18.Figure 4 illustrates an alternative embodiment. of device 10, in which a magnetic actuator is used different. In this embodiment, the magnetic actuator is contained inside arm 18. In the embodiment of Figure 1, the actuator 12 was mounted on the end of arm 18.
Con referencia ahora a la figura 5 se representa otra realización del dispositivo 10. En esta realización, el conector 30a está conectado a varillas conductoras 19a y 19b. Un sensor de corriente o voltaje 40 se coloca rodeando la varilla conductora 19b para detectar la corriente que pasa a su través.With reference now to figure 5, it is represented another embodiment of the device 10. In this embodiment, the Connector 30a is connected to conductive rods 19a and 19b. A 40 current or voltage sensor is placed around the rod conductive 19b to detect the current passing through it.
Las ventajas de este dispositivo son numerosas: 1) limpia interrupción eliminando la formación de arco en el aceite, 2) operación fiable mediante el uso de accionadores magnéticos que contienen un número mínimo de partes móviles, 3) flexibilidad (con la adición de dispositivos de control de grados de sofisticación variables el dispositivo puede realizar las tareas de un interruptor de carga, fusible reseteable, dispositivo de recierre y disyuntor de circuito) y 4) la integración del conector de casquillo 22 hace compacta la unidad y elimina conexiones manuales necesarias en las soluciones actuales.The advantages of this device are numerous: 1) clean interruption eliminating arc formation in the oil, 2) reliable operation by using actuators Magnetic containing a minimum number of moving parts, 3) flexibility (with the addition of degree control devices of variable sophistication the device can perform the tasks of a load switch, resettable fuse, reclosing device and circuit breaker) and 4) the connector integration of socket 22 makes the unit compact and eliminates manual connections necessary in current solutions.
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