ES2709670T3

ES2709670T3 - Interruptor de una red trifásica

Info

Publication number: ES2709670T3
Application number: ES16162153T
Authority: ES
Inventors: Christophe Preve
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2019-04-17
Anticipated expiration: 2036-03-24
Also published as: FR3034251A1; FR3034251B1; EP3073504A1; CN106206147B; EP3073504B1; CN106206147A

Abstract

Interruptor (1) de una red trifásica, comprendiendo el interruptor, para dos fases de la red, un conductor (2, 3) equipado con un seccionador (5', 5'') y una cámara (7) de corte que permite extinguir unas corrientes de arco a través de dichas dos fases después de una desconexión realizada por dichos seccionadores y, para una tercera fase de la red, un conductor (4) equipado con un seccionador (5) y un dispositivo de corte, caracterizado porque dicho dispositivo, concebido para cortar arcos de corriente capacitiva, comprende una paleta (17, 22) conductora de la que se separa el seccionador (5), durante la desconexión, solamente en un estado del interruptor en el que las cámaras de corte han cortado las corrientes de arco.

Description

DESCRIPCION

Interruptor de una red trifasica

El objeto de la invencion es un interruptor de una red trifasica.

Los interruptores de los que se trata aqu se conciben para la alta y media tension, tfpicamente de 1 kV a 52 kV, y estan provistos normalmente, ademas de una funcion de seccionador que asegura la desconexion ffsica de los conductores, de camaras de corte que permiten apagar los arcos electricos, realizando asf una funcion de interruptor.

Las camaras de corte comprenden frecuentemente ampollas de vado. Entre los numerosos dispositivos existentes, se mencionaran los de los documentos EP 2182536 A, EP 2479769 A, WO2014/001029A, WO2013/110511A que ofrecen unas perspectivas de econoirna sobre el coste del interruptor, situando la ampolla de vado no sobre el conductor en sf, sino sobre una derivacion, generalmente sin corriente pasante, de modo que la ampolla de vado no esta en uso en servicio normal. Sin embargo cuando se decide una desconexion, el seccionador intercepta, en el curso de su carrera de desconexion, un extremo libre de la derivacion y la desplaza. La corriente electrica pasa progresivamente en la derivacion, no subsiste ningun arco en el circuito principal cuando el seccionador se separa de el, y la continuacion del movimiento de desconexion y del desplazamiento de la parte movil de la derivacion abre a continuacion la ampolla de vado y fuerza por tanto una interrupcion de la corriente y una extincion del arco. A continuacion del movimiento del seccionador, la parte libre de la derivacion puede soltarse para permitir el nuevo cierre de la ampolla de vado, pero sin paso de corriente electrica, puesto que el conductor permanece abierto. Los documentos divulgan unos dispositivos en los que el seccionador es una cuchilla giratoria, y el segundo divulga tambien unos dispositivos en los que el seccionador es una cuchilla movil en traslacion.

Estos dispositivos son eficaces, pero se puede lamentar que las ampollas de vado continuan siendo unos dispositivos caros, como subraya el primer documento citado anteriormente. El objeto de la invencion es obtener unos interruptores mas economicos en el caso de una red trifasica de neutro no distribuido, aprovechando una de sus propiedades, por la que, cuando se lleva a cabo la desconexion de dos fases, solo circula una corriente capacitiva, de reducida intensidad, en la tercera fase.

Para resumir, la invencion se refiere a un interruptor de una red trifasica, comprendiendo el interruptor, para dos fases de la red, un conductor equipado con un seccionador y una camara de corte que permite extinguir unas corrientes de arco a traves de los conductores de estas dos fases despues de una desconexion realizada por dichos seccionadores y, para una tercera fase de la red, un conductor equipado con un seccionador y un dispositivo de corte, caracterizado porque dicho dispositivo, concebido para cortar arcos de corriente capacitiva, comprende una paleta conductora de electricidad de la que se separa el seccionador, durante la desconexion, solamente en un estado del interruptor en el que las camaras de corte han cortado las corrientes de arco para las otras fases. En efecto, no es necesaria una ampolla de vado para la extincion del arco generado por la corriente capacitiva cuando las otras fases ya han interrumpido la corriente. Puede por tanto omitirse para la tercera fase, lo que simplifica el interruptor y lo hace netamente menos costoso.

En un modo particular de realizacion la paleta conductora es una derivacion continua conductora de la electricidad de un conductor de la tercera fase entre un extremo fijo unido a una prolongacion de dicho conductor, cuyo seccionador de la tercera fase se separa durante las desconexiones, y un extremo libre que dicho seccionador de la tercera fase alcanza durante las desconexiones y del que se separa despues de ser separado de dicha prolongacion de dicho conductor; y la paleta conductora puede comprender o bien un cable o bien una barra unida al extremo fijo, y una pata de conmutacion fija que se extiende hasta dicho extremo libre.

La invencion se describira ahora mas en detalle en sus diversos aspectos, caractensticas y ventajas por medio de las siguientes figuras:

- la figura 1 es una vista general de una red trifasica sobre la que se implanta la invencion;

- las figuras 2, 3, 4 y 5 ilustran una camara de corte conocida en el transcurso de la apertura del interruptor;

- las figuras 6 y 7 ilustran una realizacion del dispositivo de la fase sobre la que se implanta la invencion;

- las figuras 8 y 9 ilustran otra realizacion del dispositivo de la fase sobre la que se implanta la invencion;

- y la figura 10 otra variante del dispositivo de la fase sobre la que se implanta la invencion.

La figura 1 representa esquematicamente una red trifasica de neutro no distribuido provista de un interruptor 1 de acuerdo con la invencion. Cada uno de los conductores 2, 3 y 4 de la red puede ser interrumpido mediante un seccionador 5'', 5' o 5 respectivo que consiste en una cuchilla movil adecuada para separarse de una de las prolongaciones 2a, 3a o 4a del conductor 2, 3 y 4 respectivo. Los tres seccionadores 5'', 5', 5 se desplazan mediante un dispositivo 6 de mando comun que sincroniza sus movimientos. Los conductores 2 y 3 comprenden tambien una camara 7 de corte asociada a su seccionador 5' o 5'' y que permite extinguir los arcos electricos que permanecen despues de la desconexion. Sin embargo, se preve en la presente invencion que el tercer conductor 4 no este provisto de ella.

Una alternativa, no representada en las figuras, sena que cada seccionador 5'', 5', 5 pudiera desplazarse mediante un dispositivo de mando propio para cada fase, estando entonces sincronizados estos tres dispositivos de mando por unos medios electronicos del interruptor 1.

Se pasa a las figuras siguientes 2 a 5 para ilustrar un ejemplo de realizacion del interruptor para los conductores 2 y 3 de dos de las fases de la red. Estas figuras retoman algunas del segundo documento citado y no describen las partes originales de la invencion. El estado conectado de los conductores 2 y 3 se representa en la figura 2. La cuchilla del seccionador 5' o 5'' es movil en rotacion. La camara 7 de corte comprende una ampolla 8 de vado instalada sobre una derivacion de la prolongacion 2a o 3a del conductor 2 o 3, pasando esta derivacion por el contacto 9 fijo de la ampolla 8 de vado, una varilla 10 que atraviesa la envolvente de la ampolla 8 de vado y que lleva el contacto movil de la ampolla 8 de vado, y un balancm 11 articulado a la varilla 10 y que finaliza sobre un extremo 12 libre de la derivacion. En el estado conectado, el seccionador 5' o 5'' tiene su extremo articulado mediante un pivote 13 a la prolongacion 2b o 3b estableciendose un enlace mecanico y electrico, y esta en contacto por rozamiento con la prolongacion 2a o 3a complementaria de dicho conductor 2 o 3. El extremo 12 libre comprende una capa 14 conductora en una cara dirigida hacia el seccionador 5' o 5'' en el estado en el que se ha representado en la figura 2, y una capa 15 aislante en una cara opuesta. Finalmente, un resorte 16 repone el balancm 11 a un estado de cierre de la ampolla 8 de vado.

En etapas sucesivas de apertura del interruptor 1, el seccionador 5' o 5'' se desplaza hacia la izquierda de las figuras 2 a 5, y llega a tocar la capa 14 conductora mientras permanece conectado en un primer tiempo a la prolongacion 2a o 3a (figura 3). Una vez establecido el contacto con la capa 14 conductora, el seccionador 5' o 5'' y deja la prolongacion 2a o 3a; posteriormente hace vascular el balancm 11, tirando de la varilla 10 y abriendo la ampolla 8 de vado (figura 4); finalmente, el seccionador 5' o 5'' sobrepasa el extremo 12 libre, dejando que el balancm 11 vuelva a su sitio bajo la accion del resorte 16 (figura 5). La etapa de la figura 2 corresponde al funcionamiento normal de la red, estando cerrado el interruptor 1 e interrumpidos los conductores 2 y 3, la figura 3 al paso progresivo de la corriente por la derivacion, la figura 4 al corte de la corriente y a la extincion del arco en la ampolla 8 de vado, y la figura 5 al estado de apertura completa del interruptor 1 y de desconexion del conductor 2 o 3.

Cuando se realiza una reconexion, el seccionador 5' o 5'' que vuelve a la posicion de la figura 2 bascula el balancm 11 en el otro sentido deslizando sobre la capa 15 aislante, lo que impide una reconexion prematura de la derivacion a traves de la ampolla 8 de vado. Por el contrario, la reconexion se produce unicamente cuando el seccionador 5' o 5'' puede tocar la prolongacion 2a o 3a. La ampolla 8 de vado permanece asf en reposo mientras no haya otro movimiento de apertura.

Un modo de realizacion del dispositivo de interrupcion para la tercera fase se representa en las figuras 6 y 7. Dado que es generalmente ventajoso, incluso necesario, que los seccionadores 5, 5' y 5'' sean identicos con el fin de asegurar su mando sincronizado, el dispositivo puede presentar similitudes de dimensiones y de composicion con las de las otras dos fases, aunque se simplifique puesto que no hay ampolla de vado. Si se emplea el dispositivo de interrupcion de las figuras 2 a 5, el tercer conductor 4 puede comprender por ejemplo unas prolongaciones 4a y 4b de la misma disposicion que las de los otros conductores 2 y 3. La camara 7 de corte es sustituida por una paleta 17 conductora unitaria y fija. Mas precisamente, la paleta 17 conductora es, en este modo de realizacion, una derivacion del conductor 4 en la que la forma y la extension son analogas a las de las derivaciones de las camaras 7 de corte. Esta derivacion es sin embargo en este caso un conductor estatico que comprende una barra 18 en el emplazamiento de la ampolla 8 de vado de las otras fases, y una pata 19 de conmutacion en el emplazamiento del balancm 11. La barra 18, igualmente que la pata 19 de conmutacion, pueden ser de cobre o de aluminio. La barra 18 une la pata de conmutacion a la prolongacion 4a. Un extremo 20 libre de la pata 19 de conmutacion se pone delante del seccionador 5. La barra 18 y la pata 19 de conmutacion son ngidas. Durante su movimiento de desconexion, el seccionador 5 alcanza el extremo 20 libre, roza sobre el y desplaza como anteriormente la corriente progresivamente de la parte principal del conductor 4 a la derivacion formada por la paleta 17 conductora, se separa de la porcion principal, y posteriormente se separa tambien de la paleta 17 conductora en el estado de la figura 7, correspondiente al de la figura 5, cuando el seccionador 5 ha dejado el extremo 20 libre de la pata 19 de conmutacion. En ese instante, la corriente que pasa por el conductor 4 esta completamente cortada.

La explicacion es la siguiente. Durante el movimiento de desconexion, el dispositivo 6 de mando comun arrastra a los tres seccionadores 5, 5' y 5'' que llegan a tocar el extremo conductor de su derivacion respectiva (la ampolla 8 de vado y el balancm 11, o la paleta 17 conductora). Posteriormente los seccionadores de las dos primeras fases (5' y 5'') abren su ampolla 8 de vado, como se ha explicado anteriormente. Por supuesto, durante la apertura de las ampollas de vado, los tres seccionadores 5, 5' y 5'' estan siempre conectados a su derivacion respectiva. Una vez abiertas las ampollas 8 de vado de las dos primeras fases, los seccionadores 5, 5' y 5'' de las tres fases se desprenden de su derivacion respectiva de manera que se abra completamente el interruptor 1.

La disposicion de la paleta 17 conductora de derivacion de la tercera fase debe concebirse para permitir que la separacion entre la paleta 17 conductora y el seccionador 5 sobrevenga solamente en un estado del interruptor 1 en el que las camaras 7 de corte de las otras dos fases hayan cortado las corrientes de arco que aparecen en las ampollas 8 de vado, es decir despues de la apertura de estas ampollas 8 de vado y el paso por un cero de la corriente para extinguir el arco. En efecto, cuando los arcos en las camaras 7 de corte de las dos fases estan extinguidos, la corriente que pueda subsistir en el tercer conductor 4 es entonces una corriente capacitiva de reducida intensidad, del orden de 1 A/km para unos cables y 20 mA/km para lmeas aereas. Los cables considerados pueden tener algunos kilometros de prolongacion, y las lmeas aereas algunas decenas de kilometros, la corriente capacitiva sera del orden de algunos amperios. Sin embargo, la separacion entre el seccionador 5 y la prolongacion 4a del conductor 4 se producina, en ausencia de cualquier dispositivo de corte, mientras la corriente esta aun con su intensidad nominal, de 630 A por ejemplo, lo que dana un arco de gran energfa que hana imposible efectuar el corte. Esto es por lo que el tercer conductor 4 comprende una paleta 17 conductora para prolongar la duracion de conexion hasta que, estando cortada la corriente en los otros conductores 2 y 3 por la apertura de las ampollas 8 de vacm, la intensidad de la corriente ha disminuido en el tercer conductor 4, tendiendo hacia el valor de corriente capacitiva: el seccionador 5 puede separarse entonces de la paleta 17 conductora, puesto que el arco producido es de reducida potencia y se extingue por sf mismo.

La invencion es aplicable con numerosas variantes. Es inicialmente posible que los conductores 2 y 3 esten provistos de camaras de corte de un genero diferente que aquel que se ha representado en las figuras 2 a 5. El gas en el que se sumerge el interruptor 1 puede ser cualquiera. La paleta conductora empleada para el tercer conductor 4 puede ser tambien de cualquier genero, con la condicion de que permita prolongar la conexion durante un tiempo suficiente para ayudar al debilitamiento de la corriente residual en el conductor 4, despues de la extincion de los arcos de los otros conductores 2 y 3; tal como se ha mencionado, puede preferirse un dispositivo de desconexion que se asemeje a las camaras 7 de corte, sustituyendo la ampolla 8 de vacm (y los medios de mando) por un simple conductor, tal como la barra 18 o un cable, que puede ser de cobre, aluminio u otro. La invencion puede implementarse tambien con unos seccionadores 5, 5' y 5'' que se presenten bajo la forma de cuchillas moviles en traslacion en lugar de rotativas.

Una realizacion bastante diferente de aspecto a la precedente, aunque de igual funcionamiento, se representa asf en las figuras 8 y 9, que corresponden respectivamente a las figuras 6 y 7 de la realizacion anterior. La paleta 17 conductora de la tercera fase, compuesta antes por una derivacion del tercer conductor 4, es sustituida aqrn por una paleta 22 conductora en la forma de pata que se alarga lateralmente a partir de la punta de la prolongacion 4a, oblicuamente o en arco de cfrculo, en el sentido del movimiento del seccionador 5 para abrir el interruptor. La corriente electrica pasa por toda la prolongacion 4a, y pasa tambien en la paleta 22 conductora al inicio de la apertura del interruptor, puesto que el extremo del seccionador 5 roza sobre ella. Esta simple realizacion presenta la ventaja de no necesitar de derivacion para la tercera fase.

El estado de apertura completa del interruptor con extincion de las corriente residuales, se obtiene cuando las corrientes de arco de la primera y de la segunda fase se han extinguido y el seccionador 5 se ha separado de la paleta 22 conductora.

Otra variante de la tercera fase se representa igualmente en la figura 10. Su funcionamiento es similar al de las realizaciones mostradas en las figuras 6 a 9, pero esta variante presenta la ventaja de tener una estructura proxima a unas estructuras de las otras dos fases presentadas en las figuras 2 a 5. En efecto en esta variante, la paleta conductora de la tercera fase comprende una derivacion que incluye un balancm 11a articulado a una varilla 10a y que finaliza en un extremo 12 libre de la derivacion. Contrariamente a las figuras 2 a 5, la varilla 10a esta unida por supuesto a una ampolla de vacm pero fija y unida directamente al conductor 4a. El extremo 12 libre comprende una capa 14 conductora sobre una cara dirigida hacia el seccionador 5 y una capa 15 aislante sobre una cara opuesta. Durante el movimiento de apertura, el seccionador 5 llega a tocar la capa 14 conductora mientras permanece conectado en un primer tiempo a la prolongacion 4a. Una vez establecido el contacto con la capa 14 conductora, el seccionador 5 deja la prolongacion 4a. Posteriormente, el seccionador 5 hace vascular el balancm 11a y finalmente sobrepasa el extremo 12 libre, dejando que el balancm 11a vuelva a su lugar bajo la accion de un resorte. Este movimiento del seccionador 5 se sincroniza con los movimientos de los seccionadores 5' y 5'' de las otras dos fases, lo que hace que, cuando el seccionador 5 deja el extremo 12 libre de la derivacion, las ampollas 8 de vacm de las otras dos fases ya estaran abiertas y estaran extinguidos los arcos correspondientes.

En el modo de realizacion alternativo en el que cada uno de los tres seccionadores 5'', 5', 5 es mandado por un dispositivo de mando propio, estando controlados y sincronizados estos tres dispositivos de mando por unos medios electronicos, la invencion preve que dichos medios electronicos sean capaces de retardar el orden de apertura del seccionador 5 de la tercera fase desprovista de ampolla de vacm con relacion al orden de apertura de los seccionadores 5'' y 5' de las dos primeras fases. De ese modo, no se mandara la apertura de la tercera fase mas que despues del momento en el que las camaras 7 de corte de las otras dos fases hayan cortado ya las corrientes de arco que aparecen en las ampollas 8 de vacm.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Interruptor (1) de una red trifasica, comprendiendo el interruptor, para dos fases de la red, un conductor (2, 3) equipado con un seccionador (5', 5'') y una camara (7) de corte que permite extinguir unas corrientes de arco a traves de dichas dos fases despues de una desconexion realizada por dichos seccionadores y, para una tercera fase de la red, un conductor (4) equipado con un seccionador (5) y un dispositivo de corte, caracterizado porque dicho dispositivo, concebido para cortar arcos de corriente capacitiva, comprende una paleta (17, 22) conductora de la que se separa el seccionador (5), durante la desconexion, solamente en un estado del interruptor en el que las camaras de corte han cortado las corrientes de arco.

2. Interruptor de una red trifasica segun la reivindicacion 1, caracterizado porque cada una de las camaras de corte de dichas fases comprende una ampolla (8) de vado, y el dispositivo de corte de dicha tercera fase esta desprovisto de la ampolla de vado.

3. Interruptor de una red trifasica segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la paleta (17) conductora es una derivacion continua conductora de la electricidad de un conductor de la tercera fase entre un extremo fijo unido a una prolongacion (4a) de dicho conductor, cuyo seccionador (5) de la tercera fase se separa durante las desconexiones, y un extremo (20) libre que dicho seccionador (5) de la tercera fase alcanza durante las desconexiones y del que se separa despues de ser separado de dicha prolongacion (4a) de dicho conductor (4).

4. Interruptor de una red trifasica segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la paleta (22) conductora comprende una pata que se extiende lateralmente al conductor (4) en el sentido del movimiento del seccionador (5) durante las desconexiones, y sobre la que se desplaza el seccionador (5).

5. Interruptor de una red trifasica segun la reivindicacion 2, caracterizado porque cada una de las camaras de corte de dichas dos fases comprende una derivacion conductora de la electricidad entre un extremo fijo unido a la prolongacion del conductor de una de dichas dos fases, cuyo seccionador se separa durante la desconexion, y un extremo (12) libre que el seccionador alcanza durante la desconexion y del que se separa despues de ser separado de dicha prolongacion, comprendiendo dicha derivacion la ampolla (8) de vado, y siendo movil una porcion (11) de dicha derivacion, entre la ampolla de vado y el extremo libre, de manera que abra la ampolla de vado cuando el seccionador alcanza el extremo libre.

6. Interruptor de una red trifasica segun la reivindicacion 5, caracterizado porque la paleta conductora comprende tambien una derivacion conductora de la electricidad entre un extremo fijo unido a una prolongacion (4a) de un conductor de dicha tercera fase, cuyo seccionador se separa durante la desconexion, y un extremo (12) libre que el seccionador alcanza durante la desconexion y del que se separa despues de ser separado de dicha prolongacion, comprendiendo dicha derivacion una porcion (11a) movil que comprende el extremo (12) libre y articulada a una varilla (10a) fija unida directamente al conductor (4a) de la tercera fase.

7. Interruptor de una red trifasica segun la reivindicacion 3, caracterizado porque la paleta (17) conductora comprende o bien un cable o bien una barra (18) unida al extremo fijo, y una pata (19) de conmutacion fija que se extiende hasta dicho extremo (20) libre.

8. Interruptor de una red trifasica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los seccionadores (5) comprenden un cuchillo giratorio.

9. Interruptor de una red trifasica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los seccionadores comprenden un cuchillo movil en traslacion.

10. Interruptor de una red trifasica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la red esta a una tension comprendida entre 1 kV y 52 kV.