ES2432291T3 - Medium and high voltage linear electrical switch-disconnector with resistance - Google Patents
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Abstract
Description
Interruptor-seccionador eléctrico lineal de media y alta tensión con resistencia Medium and high voltage linear electrical switch-disconnector with resistance
Campo de la invención Field of the Invention
La invención se refiere al campo de la distribución de energía eléctrica en media y alta tensión y, en particular, a dispositivos interruptores-seccionadores utilizados en líneas de transporte de energía eléctrica de media tensión. The invention relates to the field of distribution of electrical energy in medium and high voltage and, in particular, to switch-disconnector devices used in medium-voltage electrical power transmission lines.
Estado de la técnica y problemas State of the art and problems
En la actualidad, hay diferentes tipos de interruptores-seccionadores en el mercado. Se diferencian, entre otras cosas, por su principio de corte de corriente eléctrica. Currently, there are different types of switch-disconnectors in the market. They differ, among other things, by their principle of power failure.
Un primer tipo de interruptor-seccionador opera en un entorno de hexafluoruro de azufre SF6, donde, la mayoría de las veces, las funciones de interrupción o de seccionamiento de la corriente eléctrica se producen simultáneamente por la separación mecánica de contactos móviles entre sí, a una distancia suficiente para garantizar el seccionamiento. En general, las celdas en las que se instalan estos interruptores son de poca anchura, por ejemplo, 375 mm para 24 kV. A first type of switch-disconnector operates in an environment of sulfur hexafluoride SF6, where, most of the time, the interruption or sectioning functions of the electric current are produced simultaneously by the mechanical separation of moving contacts from each other, to a sufficient distance to guarantee the sectioning. In general, the cells in which these switches are installed are of small width, for example, 375 mm for 24 kV.
Otra tecnología consiste en operar la interrupción de la corriente en el aire ambiental. Una vez más, las funciones de interrupción o de seccionamiento de la corriente eléctrica se producen simultáneamente por la separación mecánica de los contactos. En esta tecnología, las celdas en las que se instalan estos interruptores tienen una gran anchura, por ejemplo de 600 a 700 mm para 24 kV. Another technology consists in operating the interruption of the current in the ambient air. Once again, the functions of interruption or sectioning of the electric current are produced simultaneously by the mechanical separation of the contacts. In this technology, the cells in which these switches are installed have a large width, for example from 600 to 700 mm for 24 kV.
Otra técnica consiste en operar la interrupción de la corriente eléctrica en vacío, por ejemplo, mediante un interruptor de vacío en serie con un seccionador dispuesto sobre la línea de transmisión de corriente eléctrica. Esta solución es cara y no es muy utilizada. Another technique consists in operating the interruption of the electric current in a vacuum, for example, by means of a series vacuum switch with a disconnector arranged on the electric current transmission line. This solution is expensive and not widely used.
Otra tecnología consiste en operar la interrupción de la corriente eléctrica en aceite. Este es el caso de los dispositivos de generaciones más antiguas. Another technology consists in operating the interruption of the electric current in oil. This is the case of the devices of older generations.
Otras tecnologías consisten en operar la interrupción de la corriente eléctrica en otros gases, tales como N2, CO2. Las funciones de interrupción y de seccionamiento de la corriente se realizan simultáneamente mediante la separación mecánica del contacto. Debe tenerse en cuenta que estos dispositivos tienen un impacto sobre el efecto de emisiones mucho más pequeño que los que funcionan con SF6. Other technologies consist in operating the interruption of the electric current in other gases, such as N2, CO2. The functions of interruption and sectioning of the current are performed simultaneously by mechanical separation of the contact. It should be taken into account that these devices have an impact on the effect of emissions much smaller than those operating with SF6.
Sin embargo, estas diferentes tecnologías presentan inconvenientes. However, these different technologies have drawbacks.
Los interruptores-seccionadores que funcionan en SF6, en media tensión, pueden interrumpir corrientes eléctricas del orden de 600 a 800 amperios. Más allá de 800 amperios, y especialmente para el valor de 1.250 amperios, los interruptores realizados tienen unos costes mucho más altos que otros interruptores-seccionadores. Switch-disconnectors operating in SF6, in medium voltage, can interrupt electrical currents of the order of 600 to 800 amps. Beyond 800 amps, and especially for the value of 1,250 amps, the switches made have much higher costs than other switch-disconnectors.
Las celdas de corte de corriente eléctrica que funcionan en el aire son grandes y generalmente tienen un rendimiento de corte inferior al obtenido con los dispositivos que utilizan SF6. The power cut-off cells that work in the air are large and generally have a lower cutting performance than that obtained with devices using SF6.
Por otro lado, las celdas que comprenden un interruptor y un seccionador sin gas SF6 ahora son un 30% más caras que las equivalentes que trabajan con gas SF6. Sin embargo, siempre están en el orden del día, teniendo en cuenta el conocimiento del impacto del gas SF6 en el calentamiento climático del globo terrestre. On the other hand, the cells that comprise a switch and a disconnector without SF6 gas are now 30% more expensive than the equivalents that work with SF6 gas. However, they are always on the agenda, taking into account the knowledge of the impact of SF6 gas on the global warming of the globe.
Muchas investigaciones se han llevado a cabo por distintos fabricantes para reemplazar el SF6 por un gas que tenga un bajo impacto sobre el efecto invernadero. Los resultados proporcionan, por el momento, pocas evidencias, debido a que es más difícil de cortar una corriente de intensidad superior a 400 amperios, sobre todo cuando la corriente es inductiva o capacitiva, es decir, con un factor de potencia cercano a 0, además de la reciente utilización de CF3I, es decir, trifluoroyodometano. Many investigations have been carried out by different manufacturers to replace the SF6 with a gas that has a low impact on the greenhouse effect. The results provide, for the moment, little evidence, because it is more difficult to cut a current of intensity greater than 400 amps, especially when the current is inductive or capacitive, that is, with a power factor close to 0, in addition to the recent use of CF3I, that is, trifluoroiodomethane.
Con independencia del tipo de tecnología utilizada, con o sin gas o bien en vacío, el corte de la corriente nominal se hace siempre por la separación de los contactos sin buscarlo, mediante cualquier procedimiento, en la fase de apertura de los contactos, reduciendo el valor de la intensidad de la corriente y el valor del factor de potencia. En efecto, es más fácil cortar una corriente en fase con la tensión. Regardless of the type of technology used, with or without gas or in a vacuum, the cut-off of the nominal current is always done by separating the contacts without looking for it, by any procedure, in the phase of opening the contacts, reducing the value of the current intensity and the value of the power factor. Indeed, it is easier to cut a current in phase with the voltage.
Además, en el campo del mismo tipo de instalaciones pero adaptadas para el tratamiento de baja tensión, y para aplicaciones muy específicas, tales como el cierre de un banco de condensadores, donde la intensidad de la corriente puede ser muy alta, es conocido insertar una resistencia en los circuitos para el objetivo de reducir el valor de picos de corriente. Para este fin, se cita la patente europea EP 1 973 133 en la que un elemento resistivo 646 se inserta en el centro de la varilla central 642 del contacto fijo. In addition, in the field of the same type of facilities but adapted for low voltage treatment, and for very specific applications, such as the closing of a capacitor bank, where the current intensity can be very high, it is known to insert a resistance in the circuits for the purpose of reducing the value of current peaks. For this purpose, European patent EP 1 973 133 is cited in which a resistive element 646 is inserted in the center of the central rod 642 of the fixed contact.
El objeto de la invención es proponer otra tecnología de interruptor de corriente de media y alta tensión utilizando una o más resistencias que pueda a la vez operar en gas SF6 y sin el uso del mismo, sin presentar un alto coste de The object of the invention is to propose another medium and high voltage current switch technology using one or more resistors that can simultaneously operate on SF6 gas and without the use thereof, without presenting a high cost of
fabricación y que tenga un bajo impacto sobre el efecto de emisiones. manufacturing and having a low impact on the effect of emissions.
Sumario de la invención Summary of the invention
Para este fin, el objeto principal de la invención es un interruptor-seccionador eléctrico según la reivindicación 1. For this purpose, the main object of the invention is an electrical switch-disconnector according to claim 1.
De acuerdo con la invención, el contacto móvil es capaz de desplazarse linealmente para garantizar el paso y el corte de la corriente por las dos posiciones respectivas, la primera posición de paso de corriente en la que el contacto móvil está en contacto con el contacto fijo y la segunda posición de corte de corriente en la que el contacto móvil está separado del contacto fijo. Por otra parte, un primer tipo de contacto elegido entre los dos contactos fijo o móvil se completa en la dirección de movimiento lineal del contacto móvil por la al menos una resistencia eléctrica cuyo contacto se extiende linealmente a lo largo de la trayectoria del contacto móvil, para variar gradualmente el valor de la resistencia del conjunto a medida que se desplazan los respectivos contactos fijo y móvil. Por lo tanto, la resistencia, durante una operación de corte de corriente, permite reducir la corriente y la tensión en los terminales de los cables y aumentar el factor de potencia. According to the invention, the mobile contact is capable of moving linearly to guarantee the passage and cutting of the current through the two respective positions, the first current passage position in which the mobile contact is in contact with the fixed contact and the second current cut-off position in which the mobile contact is separated from the fixed contact. On the other hand, a first type of contact chosen between the two fixed or mobile contacts is completed in the direction of linear movement of the mobile contact by the at least one electrical resistance whose contact extends linearly along the path of the mobile contact, to gradually vary the resistance value of the assembly as the respective fixed and mobile contacts move. Therefore, the resistance, during a power cut operation, reduces the current and voltage at the cable terminals and increases the power factor.
En una primera realización de la invención, la resistencia es única. In a first embodiment of the invention, the resistance is unique.
En una primera variante, esta última está fijada al contacto fijo y tiene una superficie longitudinal sobre la que se desliza el contacto móvil. In a first variant, the latter is fixed to the fixed contact and has a longitudinal surface on which the mobile contact slides.
En una segunda variante de esta primera realización, la resistencia única está fijada al contacto móvil y tiene una superficie longitudinal que se desliza sobre el contacto fijo. In a second variant of this first embodiment, the single resistor is fixed to the mobile contact and has a longitudinal surface that slides over the fixed contact.
En la invención, se utilizan varias resistencias fijadas al contacto fijo y que tienen una pluralidad de contactos conductores interpuestos en regiones aislantes que constituyen una barra lineal que tiene una superficie longitudinal sobre la que se desliza el contacto móvil. In the invention, several resistors fixed to the fixed contact and having a plurality of conductive contacts interposed in insulating regions that constitute a linear bar having a longitudinal surface on which the mobile contact slides are used are used.
Las resistencias se sacan al exterior de la cámara de corte del interruptor-seccionador para facilitar la disipación térmica del conjunto. The resistors are taken out of the cut-off chamber of the switch-disconnector to facilitate thermal dissipation of the assembly.
Lista de figuras List of figures
La invención y sus características técnicas se comprenderán mejor con la lectura de la siguiente descripción de varias realizaciones de la invención y acompañada de varias figuras que representan respectivamente: The invention and its technical characteristics will be better understood by reading the following description of various embodiments of the invention and accompanied by several figures representing respectively:
- --
- Las figuras 1A y 1B son diagramas relativos a la primera realización de la invención en una primera variante; Figures 1A and 1B are diagrams relating to the first embodiment of the invention in a first variant;
- --
- Las figuras 2A y 2B son diagramas relativos a la primera realización de la invención en una segunda variante; y Figures 2A and 2B are diagrams relating to the first embodiment of the invention in a second variant; Y
- --
- Las figuras 3A y 3B son diagramas relativos a la segunda realización de la invención. Figures 3A and 3B are diagrams relating to the second embodiment of the invention.
Descripción detallada de varias realizaciones de la invención Detailed description of various embodiments of the invention
Haciendo referencia a la figura 1A, la primera realización de la invención es, por lo tanto, un interruptor-seccionador que comprende un contacto fijo 1 al que llega la corriente eléctrica, como muestra la flecha vertical y un contacto móvil 2, representado en contacto con el contacto fijo 1 en esta figura. Debe tenerse en cuenta que el contacto fijo 1 tiene una resistencia 3 constituida por una barra resistiva que se extiende desde el contacto fijo 1. El contacto móvil 2, que se desplaza linealmente, por ejemplo horizontalmente, como se muestra mediante la flecha horizontal en esta figura 1A. Además, tiene al menos un lado en contacto con una superficie longitudinal 4 de la barra resistiva que constituye la resistencia 3. Referring to Figure 1A, the first embodiment of the invention is, therefore, a switch-disconnector comprising a fixed contact 1 to which the electric current arrives, as shown by the vertical arrow and a mobile contact 2, represented in contact with the fixed contact 1 in this figure. It should be noted that the fixed contact 1 has a resistance 3 constituted by a resistive bar that extends from the fixed contact 1. The mobile contact 2, which moves linearly, for example horizontally, as shown by the horizontal arrow in this figure 1A. In addition, it has at least one side in contact with a longitudinal surface 4 of the resistive bar constituting the resistance 3.
Como se muestra en la figura 1B, después del desplazamiento, el contacto móvil 2 se desliza sobre la superficie longitudinal 4 y la resistencia 3 para alejarse del contacto fijo 1 y realizar el corte de la corriente. As shown in Figure 1B, after displacement, the movable contact 2 slides over the longitudinal surface 4 and the resistor 3 to move away from the fixed contact 1 and to cut the current.
Este desplazamiento se realiza durante unos pocos milisegundos durante los cuales una parte de la energía eléctrica que fluye entre el contacto fijo 1 y el contacto móvil 2 se disipa por la resistencia 3, cuyo valor aumenta progresivamente con el desplazamiento del contacto móvil 2. Como ejemplo, en una tensión de 12.000 voltios, se puede dimensionar la barra que constituye la resistencia 3 para dividir el valor de la corriente eléctrica por 2 aproximadamente. Por lo tanto, mediante la inserción de una resistencia de 13 ohmios, puede hacerse pasar una corriente de 630 amperios con un coseno φ (en relación con el factor de potencia) de 0,7 a una corriente de 313 amperios con un coseno φ de 0,93. Tal resistencia 3 se puede realizar en una barra de cerámica hecha de nitruro de boro, carburo, aunque este procedimiento es caro. También puede estar constituida por un apilado de arandelas a base de carbono. This displacement is carried out during a few milliseconds during which a part of the electrical energy flowing between the fixed contact 1 and the mobile contact 2 is dissipated by the resistance 3, whose value increases progressively with the displacement of the mobile contact 2. As an example , at a voltage of 12,000 volts, the bar constituting the resistance 3 can be sized to divide the value of the electric current by approximately 2. Therefore, by inserting a 13 ohm resistor, a current of 630 amps with a cosine φ (in relation to the power factor) of 0.7 can be passed to a current of 313 amps with a cosine φ of 0.93. Such resistance 3 can be performed on a ceramic rod made of boron nitride, carbide, although this procedure is expensive. It may also consist of a stack of carbon-based washers.
Se entiende que la resistencia instantánea del conjunto aumenta progresivamente con el desplazamiento del contacto móvil 2 hasta caer a cero cuando éste abandona el contacto fijo 1. It is understood that the instantaneous resistance of the assembly increases progressively with the displacement of the mobile contact 2 until it falls to zero when it leaves the fixed contact 1.
Haciendo referencia a la figura 2A, una segunda variante de esta primera realización consiste en fijar una resistencia 13 similar a la de las figuras 1A y 1B, no al contacto fijo 11, sino al contacto móvil 12. En esta figura 2A, la posición del interruptor-seccionador es la posición del paso de corriente, es decir, los contactos fijo 11 y móvil 12 están en contacto entre sí. Como se muestra con la flecha horizontal, cuando se desea realizar una operación de corte de corriente, se mueve el contacto móvil 12, acompañado por su resistencia 13. Una superficie longitudinal 14 de la Referring to Figure 2A, a second variant of this first embodiment consists in fixing a resistor 13 similar to that of Figures 1A and 1B, not to the fixed contact 11, but to the mobile contact 12. In this figure 2A, the position of the switch-disconnector is the position of the current passage, that is, the fixed and mobile contacts 12 are in contact with each other. As shown with the horizontal arrow, when it is desired to perform a power cut operation, the movable contact 12 is moved, accompanied by its resistance 13. A longitudinal surface 14 of the
5 resistencia 13 se mantiene en contacto con una superficie del contacto fijo 11 deslizándose sobre el mismo. 5 resistor 13 remains in contact with a surface of the fixed contact 11 sliding on it.
La figura 2B muestra el momento en que la superficie longitudinal 14 de la resistencia 13 ya no está en contacto con el contacto fijo 11, moviéndose linealmente el contacto móvil 12 para separarse del contacto fijo 11. Figure 2B shows the moment when the longitudinal surface 14 of the resistor 13 is no longer in contact with the fixed contact 11, the moving contact 12 moving linearly to separate from the fixed contact 11.
Se consiguen las mismas ventajas y características eléctricas con esta segunda variante que con la primera, que se muestra en las figuras 1A y 1B. The same advantages and electrical characteristics are achieved with this second variant as with the first, shown in Figures 1A and 1B.
10 Con referencia a la figura 3A, una segunda realización de la invención consiste en reemplazar las resistencias 3 y 13 de las primeras realizaciones por un conjunto de resistencias 23 conectadas en serie. El conjunto se completa por una pluralidad de contactos conductores 25 que están intercalados con porciones aislantes 26, teniendo esta alternancia la forma de una barra lineal 27, similar a la forma de la barra que constituye las resistencias 3 y 13 de las primeras realizaciones. En esta figura 3A, los contactos conductores 25 se transmiten al conjunto de resistencias 23, With reference to Figure 3A, a second embodiment of the invention consists in replacing resistors 3 and 13 of the first embodiments with a set of resistors 23 connected in series. The assembly is completed by a plurality of conductive contacts 25 that are interspersed with insulating portions 26, this alternation having the form of a linear bar 27, similar to the shape of the bar constituting resistors 3 and 13 of the first embodiments. In this figure 3A, the conductive contacts 25 are transmitted to the resistor assembly 23,
15 entre las mismas, mediante los conductores 28. Por lo tanto, cuando el contacto móvil 22 se aleja del contacto fijo 21 deslizándose sobre la superficie superior 24 de la barra lineal 27, entra en contacto sucesivamente con los contactos conductores 25, y por lo tanto con las resistencias 23 conectadas en serie, aumentando progresivamente la resistencia del conjunto con el desplazamiento del contacto móvil 22. La figura 3B muestra el momento en el que el contacto móvil 22 ya no está en contacto con la barra lineal 27. 15 between them, through conductors 28. Therefore, when the movable contact 22 moves away from the fixed contact 21 sliding on the upper surface 24 of the linear bar 27, it successively contacts the conductive contacts 25, and therefore both with the resistors 23 connected in series, progressively increasing the resistance of the assembly with the displacement of the mobile contact 22. Figure 3B shows the moment when the mobile contact 22 is no longer in contact with the linear bar 27.
20 Esta solución permite colocar las resistencias 23 fuera de la cámara de corte del interruptor-seccionador, para mejorar la disipación térmica de las mismas. 20 This solution allows the resistances 23 to be placed outside the cut-off chamber of the switch-disconnector, to improve their thermal dissipation.
Claims (4)
- --
- un contacto fijo (1, 11, 21) conectado a un conductor eléctrico; y a fixed contact (1, 11, 21) connected to an electrical conductor; Y
- --
- un contacto móvil (2, 12, 22) que se desplaza según una dirección predeterminada para garantizar el paso a mobile contact (2, 12, 22) that moves according to a predetermined direction to guarantee the passage
- --
- al menos una resistencia (3, 13, 23) colocada en serie en el circuito eléctrico del conjunto para disipar una 10 parte de la potencia eléctrica durante las operaciones de apertura y cierre de la corriente, at least one resistor (3, 13, 23) placed in series in the electrical circuit of the assembly to dissipate a part of the electrical power during the opening and closing operations of the current,
- 3. 3.
- Interruptor -seccionador eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la resistencia (13) es única y está fijada al contacto móvil (12) y tiene una superficie longitudinal (14) que se desliza sobre el contacto fijo (11), al desplazarse el contacto móvil (12). Electric switch-disconnector according to claim 1, characterized in that the resistance (13) is unique and is fixed to the mobile contact (12) and has a longitudinal surface (14) that slides over the fixed contact (11), when moving the mobile contact (12).
- 4. Four.
- Interruptor -seccionador eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las resistencias (23) Electric switch-disconnector according to claim 1, characterized in that the resistors (23)
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