ES2824456T3

ES2824456T3 - Dispositivo de desconexión para un supresor de transitorios y un conjunto de protección que comprende un supresor de transitorios conectado a dicho dispositivo de desconexión

Info

Publication number: ES2824456T3
Application number: ES16765961T
Authority: ES
Inventors: Ronald Boese; Nicola Gariboldi; Remo Mugwyler; Joel Antelo
Original assignee: ABB Power Grids Switzerland AG
Current assignee: Hitachi Energy Switzerland AG
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2036-09-13
Also published as: BR112019003993A8; BR112019003993B1; MX2019002366A; BR112019003993A2; CA3034870C; EP3513468B1; US10109399B2; US20180075953A1; CA3034870A1; PT3513468T; CN109690891A; RU2710540C1; KR102473003B1; WO2018050204A1; EP3513468A1; AU2016394894C1; CN109690891B; KR20190049839A; AU2016394894B1

Abstract

Un dispositivo de desconexión (10, 100) para un supresor de transitorios (140), comprendiendo el dispositivo de desconexión (10): - una carcasa (15) que encierra una cavidad (20); - una unidad de desconexión (25) provista dentro de la cavidad (20), que tiene un primer terminal (30) que se puede conectar al supresor de transitorios (140), un segundo terminal (35) que se puede conectar al potencial de tierra (37), un miembro (40, 41) provisto en el segundo terminal (35) y que se ajusta a la carcasa (15), y un cartucho de desconexión (26) provisto en la cavidad (20); caracterizado por que la carcasa (15) forma una carcasa interior (15) de una unidad de carcasa (14), comprendiendo la unidad de carcasa (14) además una carcasa exterior (16), y en el que la carcasa interior (15) comprende al menos una abertura de ventilación (65) que une la cavidad (20) con el exterior de la carcasa interior (15), y en el que la carcasa exterior (16) comprende al menos una abertura de ventilación adicional (66) que une el exterior de la carcasa interior (15) a la parte exterior del dispositivo de desconexión para liberar los gases del cartucho de desconexión activado (26), y en el que la al menos una abertura de ventilación (65) y la al menos una abertura de ventilación adicional (66) están desplazadas entre sí de modo que se crea un laberinto (67) con una vía de escape de gases para los gases del cartucho de desconexión activado (26).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de desconexión para un supresor de transitorios y un conjunto de protección que comprende un supresor de transitorios conectado a dicho dispositivo de desconexión

Los aspectos de la presente descripción se refieren a un dispositivo de desconexión para desconectar permanentemente el flujo de corriente en un supresor de transitorios en caso de una sobretensión temporal en la línea eléctrica que dure más de unas pocas décimas de milisegundos, por ejemplo, más de 100 ms extendidos a lo largo de unos pocos ciclos hasta varios segundos o más. Más particularmente, se refieren a un dispositivo de desconexión que proporciona protección contra el riesgo de incendio.

Antecedentes técnicos

Los supresores de transitorios de óxido metálico son dispositivos eléctricos instalados en redes eléctricas para proteger otros aparatos eléctricos de las consecuencias que surgen de sobretensiones destructivas. Tales consecuencias pueden resultar en daños al sistema eléctrico así como a sus componentes. El principio de funcionamiento se basa en una característica fuertemente no lineal de la resistividad de las resistencias de óxido metálico en función de la tensión aplicada. Esto permite que un supresor de transitorios limite los efectos dañinos de una sobretensión provocada por un rayo al conducir corrientes de muchos kA a tierra durante un breve período de tiempo. En comparación, un supresor de transitorios tiene, en condiciones normales de servicio, una corriente de fuga de partes de mA durante años de funcionamiento.

La tensión continua máxima U^cdefine la condición bajo la cual el supresor puede funcionar indefinidamente. Una tensión elevada superior a U^cse puede aplicar por un tiempo limitado, que es especificado por el fabricante. Exceder este tiempo especificado causará una sobrecarga, lo que hará que el supresor de transitorios de óxido metálico alcance un límite térmico y falle, lo que resultará en un cortocircuito y en un daño permanente del supresor de transitorios.

Este caso de fallo está reconocido por las normas internacionales IEC 60099-4 e IEEE C62.11a mediante la especificación de una prueba de cortocircuito. De acuerdo con el procedimiento de prueba, para evitar daños en el equipo instalado cerca del supresor de transitorios en la subestación, el supresor de transitorios debe proporcionar un modo de fallo sin que se rompa violentamente la carcasa y debe poder auto extinguir las llamas abiertas dentro de los 2 minutos posteriores al final de la prueba.

El problema de los conjuntos convencionales para proteger una línea de la red eléctrica contra sobretensiones temporales reside en que el supresor de transitorios sufre daños irreversibles en caso de una sobretensión temporal en la línea eléctrica que dure más de unas pocas décimas de milisegundos, por ejemplo, más de 100 ms y extendidos durante unos pocos ciclos hasta varios segundos o más, porque el supresor de transitorios sufre una sobrecarga térmica. La sobretensión temporal se denomina TOV en lo sucesivo, como se conoce en IEC 60099-4: 2014; edición 3.0, por ejemplo. La misma norma define tensiones de impulso con tiempos que duran menos de unos pocos milisegundos, por ejemplo menos de 100 ms.

En regiones con alto riesgo de incendio como Australia y algunas áreas áridas de los Estados Unidos, especificaciones técnicas adicionales han establecido requisitos más severos para reducir el riesgo de ignición de un incendio: Además de los requisitos normales establecidos por IEC o IEEE, un supresor de transitorios tiene que fallar sin esparcir partículas calientes que tengan energía suficiente para provocar un incendio en sus alrededores.

Esto se demuestra mediante la realización de una prueba de cortocircuito con el supresor montado a una altura definida del suelo, en la que el suelo se ha cubierto previamente con un material termo sensible y fácilmente inflamable. Por ejemplo, la norma de Australia AS 1307.2 especifica muchas capas delgadas de papel calibrado en el suelo, mientras que EE.UU (Cal fire) especifica un lecho de combustible que comprende pasto seco, preparado con combustible.

Las soluciones técnicas anteriores para la protección contra el desarrollo de incendios mediante un supresor de transitorios se basan principalmente en el concepto de limitar el efecto del arco eléctrico entre los terminales superior e inferior del supresor de transitorios en caso de una corriente de fallo. La consecuencia es que mientras el supresor de transitorios se sobrecarga durante la prueba (y más tarde en campo), la sobrecarga provoca un cortocircuito y, posteriormente, salta un arco entre los terminales del supresor de transitorios. Los terminales están equipados con electrodos especialmente desarrollados, que forzarán el movimiento del arco, limitando así el tamaño de las gotas de metal fundido que caigan al suelo.

Por ejemplo, el documento EP1566869 B1 describe un concepto de electrodo conformado para guía del arco en un supresor de transitorios.

Los documentos US 2008/068122 A1 y EP 0729209 B1 describen cada uno un dispositivo de desconexión para un supresor de transitorios, comprendiendo dicho dispositivo una carcasa con al menos una abertura de ventilación.

A la vista de los problemas anteriores, se debe mejorar la protección del medio ambiente contra incendios no intencionados causados por una sobrecarga de corriente.

Compendio de la invención

El problema se resuelve mediante un conjunto de protección de un supresor de transitorios de alta tensión y un dispositivo de desconexión, cuyo primer terminal está conectado eléctricamente al supresor de transitorios de alta tensión y cuyo segundo terminal está conectado eléctricamente al potencial de tierra. La prevención de incendios real se logra mediante el diseño del dispositivo de desconexión.

Un dispositivo de desconexión de acuerdo con las realizaciones proporciona una protección muy eficaz contra el peligro de incendio de los supresores de transitorios. En caso de una sobrecarga, una unidad de desconexión dentro de una carcasa se activa e interrumpe la corriente porque separa los dos terminales del dispositivo de la unidad de desconexión uno del otro de una manera rápida y fiable durante el funcionamiento mediante una alta aceleración de uno de los terminales.

En una realización básica, el dispositivo de desconexión de la invención comprende:

- una carcasa que aloja una cavidad;

- una unidad de desconexión proporcionada dentro de la cavidad, que tiene un primer terminal que se puede conectar al supresor de transitorios, un segundo terminal que se puede conectar al potencial de tierra y un miembro que se proporciona en el segundo terminal y se ajusta a la carcasa. Además, la unidad de desconexión tiene un cartucho de desconexión previsto en la cavidad para separar eléctricamente el primer terminal del segundo terminal.

El cartucho es una carga que comprende un elemento de varistor que está diseñado de tal manera que se sobrecalienta antes de que el supresor de transitorios específico, que forma otro varistor, se sobrecaliente de manera que alcance su límite térmico y falle. Expresado en términos simplificados, el dispositivo de desconexión actúa como un fusible para evitar que el supresor de transitorios sufra daños sustanciales por un TOV.

La carcasa antes mencionada forma una carcasa interior de una unidad de carcasa. La unidad de carcasa comprende además una carcasa exterior. La carcasa interior comprende al menos una abertura de ventilación que une la cavidad con el exterior de la carcasa interior. La carcasa exterior comprende al menos una abertura de ventilación adicional que une el exterior de la carcasa interior con el exterior del dispositivo de desconexión para liberar gases del cartucho de desconexión en la activación. La al menos una abertura de ventilación y la al menos una abertura de ventilación adicional se desplazan entre sí de manera que se forma un laberinto para los gases del cartucho de desconexión en la activación.

Dependiendo de la realización, la cavidad tiene una sección transversal circular o una sección transversal poligonal, en particular una sección transversal hexagonal según se ve en un sentido axial a lo largo de un eje longitudinal definido por la forma cilíndrica general de la cavidad y el sentido del movimiento del miembro móvil una vez que se activa la unidad de desconexión.

El efecto técnico del laberinto reside en que permite que el gas generado por el cartucho de desconexión escape al medio ambiente a través de una vía de escape de gas, pero al mismo tiempo evita que las chispas y las partículas calientes tengan suficiente energía para iniciar un fuego en el entorno/cercanía del dispositivo de desconexión para que no salga del laberinto y prenda fuego al entorno. En otras palabras, el laberinto sirve como medio de contención para toda la materia excepto el gas en un estado activado del dispositivo de desconexión.

Si se desea, el cartucho de desconexión y el miembro móvil, opcionalmente también el segundo terminal, se pueden proporcionar como parte integral.

El laberinto está diseñado de manera que ninguna partícula que se origine en la cavidad pueda salir de la cavidad hacia el exterior del dispositivo de desconexión sin impedimentos. El término sin impedimentos se entiende como sigue. El camino para el gas caliente que escapa de la cavidad pasa a través de la al menos una abertura de ventilación, el espacio entre la carcasa interior y la carcasa exterior y la al menos una abertura de ventilación adicional. Dado que dicho camino forma al mismo tiempo el único camino de viaje potencial de una partícula o chispa caliente potencialmente peligrosa, dicho camino no puede conducir en línea recta, es decir, linealmente desde la cavidad al entorno del dispositivo de desconexión, sino en zig-zag desde la cavidad al entorno del dispositivo de desconexión. De esa manera, una partícula o chispa caliente potencialmente peligrosa volará y golpeará las paredes del laberinto, es decir, será impedida por el laberinto hasta que se consuma toda su energía cinética y la chispa se extinga o la partícula caliente permanezca en el laberinto.

Dependiendo de la realización, dicho recorrido en zig-zag del laberinto puede estar formado por un desplazamiento de la al menos una abertura de ventilación y la al menos una abertura de ventilación adicional en un sentido circunferencial con respecto al sentido axial del eje longitudinal, por un desplazamiento de la al menos una abertura de ventilación y la al menos una abertura de ventilación adicional en un sentido axial con respecto al sentido axial del eje longitudinal, o por una combinación de un desplazamiento circunferencial y axial de la al menos una abertura de ventilación y la al menos una abertura de ventilación adicional.

El efecto de laberinto y, por tanto, el efecto de captación de partículas pueden mejorarse mediante estructuras de nervadura adicionales proporcionadas en la superficie de la pared interior de la carcasa exterior, en la superficie de la pared exterior de la carcasa interior o en ambas superficies de la pared, según sea necesario.

Como medida de protección adicional opcional, la al menos una abertura de ventilación adicional está diseñada de tal manera que ninguna partícula de tamaño peligroso que sea potencialmente capaz de iniciar un fuego pueda pasar a través de ella.

El dispositivo de desconexión de la invención se diferencia de los dispositivos de desconexión conocidos en que su miembro está dispuesto en la carcasa de manera móvil de manera que es guiado por la carcasa y propulsado desde una posición inicial a una posición final en un extremo de la cavidad por el gas desde el cartucho de desconexión en un estado de activación de la unidad de desconexión. Este movimiento implica una desconexión mecánica del supresor de transitorios del potencial de tierra y, eventualmente, una interrupción fiable de la ruta eléctrica entre la red y el potencial de tierra. Debido al movimiento lineal del miembro móvil, la cavidad tiene una forma general cilíndrica alargada. Se entiende por posición inicial la posición del segundo terminal antes de que el de desconexión entre en su estado de activación. Se entiende por posición final en un extremo de la cavidad la posición que tiene el segundo terminal una vez que el de desconexión ha concluido su estado de activación. El miembro móvil puede moverse dentro de la cavidad y está funcionando en la cavidad como un pistón en una carcasa de pistón o en un cilindro.

De esta manera es posible establecer una distancia de aislamiento entre el primero y el segundo terminal del dispositivo de desconexión que es varias veces mayor que en los dispositivos conocidos y así evitar una interrupción fiable de la corriente en caso de sobrecarga.

La cavidad, definida por la pared interior de la carcasa, puede tener diferentes secciones transversales, como un círculo, un triángulo, un cuadrado, un rectángulo, un pentágono, un hexágono, un heptágono, un octágono, en general denominado polígono en este documento. Las realizaciones del dispositivo de desconexión que tienen una sección transversal del miembro móvil y de la cavidad de forma poligonal son ventajosas porque se evita que el segundo terminal gire alrededor del eje longitudinal. Como resultado, tal configuración protege un cable de tierra conectado entre el potencial de tierra y el segundo terminal del dispositivo de desconexión de ser roto involuntariamente por torsión mecánica.

De ser necesario, se puede proporcionar un sello circunferencial (no mostrado) entre el miembro móvil y la pared interior de la carcasa interior para mejorar la estanqueidad al gas.

Debido a la alta velocidad y por tanto a la alta inercia del elemento móvil en el estado de activación de la unidad de desconexión, existe el peligro de que dicho elemento móvil golpee la unidad de carcasa en su posición final y rebote hacia su posición inicial. Tal comportamiento no es deseable ya que conlleva el riesgo de que la distancia de aislamiento entre el primero y el segundo terminal del dispositivo de desconexión sea tan pequeña que se forme un arco no deseado y un restablecimiento del camino eléctrico entre el primero y el segundo terminal del dispositivo de desconexión. Ese efecto no deseado puede evitarse mejor si la unidad de carcasa tiene una sección de retención para retener el miembro móvil en la sección de retención una vez que el miembro móvil ha sido propulsado hacia el extremo de la cavidad. De esa manera, los dos terminales separados del dispositivo permanecen separados entre sí de manera segura después de la activación del dispositivo de desconexión.

En una realización básica de la sección de retención de la unidad de carcasa, dicha sección de retención está formada porque la carcasa interior tiene al menos un saliente que sobresale en la cavidad. Dependiendo de la forma de realización del al menos un saliente, puede tener la forma de un lóbulo, una pluralidad de lóbulos, un reborde anular o segmentos de un reborde anular, por ejemplo. Estos medios de retención pueden formar una conexión de ajuste de forma o de ajuste forzado con una parte específica del miembro móvil.

Para cerrar la cavidad en el sentido axial con respecto al eje longitudinal, es ventajoso si la unidad de carcasa tiene una abertura en el extremo de la cavidad, donde el miembro móvil y la abertura se ajustan entre sí de manera que una parte del miembro móvil encaja en esa abertura y por lo tanto la cierra de modo que ninguna chispa ni partícula de tamaño peligroso que sean potencialmente capaces de iniciar un fuego generado en el estado de activación del cartucho de desconexión puedan salir de la cavidad a través de esa abertura. En otras palabras, es ventajoso que el miembro móvil selle el segundo extremo de la cavidad en el sentido axial. En una realización ventajosa, el miembro móvil se retiene en un estado de activación del dispositivo de desconexión en el estado desconectado del dispositivo de desconexión mediante medios de retención como se menciona en la sección anterior.

De ser necesario, el guiado del elemento móvil por la carcasa interior puede no ser realizado exclusivamente mediante una geometría de contacto del elemento móvil dentro de la pared de la carcasa interior que delimita la cavidad sino también mediante un medio de guiado adicional. En una realización de ejemplo, dichos medios de guiado adicionales se logran porque el miembro móvil tiene una sección tubular con un diámetro que se ajusta a la abertura de manera que un movimiento del miembro móvil durante la activación de la unidad de desconexión es guiado por la abertura.

Cuando sea deseable que un observador, por ejemplo un miembro del personal, pueda definir desde una distancia a la carcasa si la unidad de desconexión ya está activada o si todavía está en su estado original, podría ser útil la siguiente realización del dispositivo de desconexión. En un dispositivo de desconexión de este tipo, una parte del miembro móvil sobresale a través de la abertura y es visible desde el exterior de la carcasa después de la activación de la unidad de desconexión. El término estado original se entiende en lo sucesivo como el estado inicial del dispositivo de desconexión antes de la activación, es decir, antes de que el cartucho de desconexión entre en acción. Ese efecto se puede mejorar si la parte del miembro móvil que sobresale a través de la abertura está formada por la sección tubular.

La verificación del estado del dispositivo de desconexión para un observador se puede mejorar aún más, por ejemplo, el estado "funcionando", si la parte del miembro móvil que sobresale a través de la abertura después de la activación de la unidad de desconexión tiene un color de señalización para indicar visualmente mejor si la unidad de desconexión ya ha sido activada o si todavía está en su estado original.

Tener una sección tubular del miembro móvil de una cierta longitud sustancial también es ventajoso porque contribuye esencialmente a proteger un cable de tierra conectado al segundo terminal del dispositivo de desconexión contra el pandeo en el momento de activarse el dispositivo de desconexión en un estado de armado del dispositivo de desconexión. En una realización de ejemplo, la sección tubular mide aproximadamente 100 milímetros.

La prueba demostró que se pueden lograr laberintos satisfactorios si la al menos una abertura de ventilación no es solo una abertura única sino una pluralidad de aberturas en la carcasa interior. En consecuencia, lo mismo es válido para la al menos una abertura de ventilación adicional correspondiente.

En un ejemplo de realización, las aberturas de ventilación están distribuidas uniformemente en el sentido circunferencial en la carcasa interior.

En una realización de ejemplo del dispositivo de desconexión, la al menos una abertura de ventilación tiene una forma de ranura que se extiende en el sentido de un eje longitudinal definido por la forma general de la cavidad y un sentido del movimiento del elemento móvil, es decir, a lo largo del eje longitudinal. Tal configuración es ventajosa ya que la sección transversal de la abertura de ventilación es pequeña al comienzo del movimiento del miembro móvil desde su posición inicial. Como resultado, se dispone de la presión del gas para impulsar el miembro móvil desde la posición inicial hacia una posición final en el extremo de la cavidad. Cuanto más se acerque el miembro móvil en forma de pistón a la posición final en el extremo de la cavidad, mayor será la sección transversal total de la abertura de ventilación, de modo que la presión del gas ya no contribuye a impulsar el miembro móvil hacia el segundo extremo para una extensión como al comienzo de la operación.

Según se requiera, la forma de la al menos una abertura de ventilación así como la forma de la al menos una abertura de ventilación adicional pueden ajustarse para cumplir con los requisitos de velocidad específicos del miembro móvil.

Si el dispositivo de desconexión debe ser particularmente compacto en su tamaño total, es ventajoso que al menos una parte del miembro móvil tenga una porción en forma de copa, en la que la porción de copa abarque el cartucho de desconexión al menos parcialmente.

Dado que el primer terminal de la unidad de desconexión está destinado a fijarse mecánicamente a un soporte o al supresor de transitorios, es ventajoso que la unidad de carcasa esté unida mecánicamente al primer terminal de la unidad de desconexión de una manera sustancialmente rígida.

Según sea necesario, la al menos una abertura de ventilación adicional puede cubrirse con un material polimérico, preferiblemente con una lámina polimérica delgada, en un estado original del dispositivo de desconexión. Una vez que la unidad de desconexión funcione y la presión del gas en la cavidad se acumule rápidamente, la película delgada se romperá de manera que la abertura de ventilación adicional funcione como se esperaba. La lámina puede contribuir a una protección del interior del dispositivo de desconexión contra impactos ambientales como lluvia, polvo, insectos y similares que podrían afectar negativamente al funcionamiento correcto del dispositivo de desconexión.

Los efectos ventajosos antes mencionados se aplican igualmente a un conjunto de protección contra sobrecargas, que comprende un supresor de transitorios de alta tensión y un dispositivo de desconexión como se explicó anteriormente. En este caso, un primer terminal del supresor de transitorios se puede conectar eléctricamente a una red eléctrica, es decir, a una línea de la red eléctrica, mientras que el primer terminal del dispositivo de desconexión está conectado eléctricamente a un segundo terminal del supresor de transitorios de alta tensión, mientras que el segundo terminal del dispositivo de desconexión se puede conectar eléctricamente al potencial de tierra.

Se describen más aspectos en los dibujos adjuntos y en el siguiente resto de la descripción.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 muestra una vista esquemática en sección transversal de un dispositivo de desconexión de acuerdo con una primera realización en un estado original, es decir, antes de la activación;

La Figura 2 muestra el dispositivo de desconexión de la Figura 1 después de la activación;

La Figura 3 muestra una vista en sección transversal de un dispositivo de desconexión de acuerdo con la primera realización sin elementos de desconexión como el primer terminal, el segundo terminal, el cartucho de desconexión, el miembro móvil y similares;

La Figura 4 muestra un conjunto de protección contra sobrecargas con un supresor de transitorios y un dispositivo de desconexión de acuerdo con la primera realización;

La Figura 5 muestra una vista en sección transversal esquemática simplificada de un dispositivo de desconexión de acuerdo con una segunda realización en un estado original, es decir, antes de la activación; y

La Figura 6 muestra el dispositivo de desconexión de la Figura 5 después de la activación;

Descripción detallada de las figuras y realizaciones

La Figura 1 muestra junto con la Figura 3 una primera realización de un dispositivo de desconexión 10 para un supresor de transitorios. El dispositivo de desconexión 10 tiene una unidad de carcasa 14, que comprende una carcasa interior 15 y una carcasa exterior 16 que se extiende alrededor de la carcasa interior 15. Se proporciona un espacio entre la carcasa interior 15 y la carcasa exterior 16. La Figura 1 muestra solo una mitad de la unidad de carcasa 14. Las mitades de la unidad de carcasa 14 están unidas entre sí en una porción de brida 18 mediante una unión de pernotuerca, por fusión, remachado u otros medios de conexión adecuados. La unidad de carcasa está hecha de un material aislante, como un material polimérico.

La carcasa interior 15 delimita una cavidad 20 en la que se proporciona una unidad de desconexión 25. La unidad de desconexión 25 tiene un primer terminal 30, que sobresale de la unidad de carcasa 14. El primer terminal 30 está diseñado para fijarse a un supresor de transitorios (no mostrado). Un segundo terminal 35 de la unidad de desconexión se puede conectar al potencial de tierra 37, por ejemplo, mediante un cable eléctrico 36 que es ventajoso debido a su flexibilidad. Se proporciona un cartucho de desconexión 26 entre el primer terminal 30 y el segundo terminal 35 de la unidad de desconexión 25 en un estado original de la unidad de desconexión 25, es decir, antes de la activación del dispositivo de desconexión. Un miembro móvil 40 está unido al segundo terminal 35 de la unidad de desconexión 25. El miembro móvil se ajusta a la sección transversal de la cavidad 20 de manera que se guía como un pistón dentro de la cavidad cilíndrica 20. Esto se logra mediante un cerco 50 del miembro móvil 40 que coincide con la forma y el tamaño de la sección transversal de la cavidad 20 de manera que actúa como una geometría deslizante de modo que el miembro móvil 40 puede moverse libremente dentro de la cavidad 20 a lo largo de un eje longitudinal 19.

Cuando la unidad de desconexión 25 se activa en caso de una sobrecarga de corriente en la vía conductora entre el primer terminal 30 y el segundo terminal 35 conectado a tierra, el cartucho de desconexión 26 se calienta rápidamente y hace que la unidad de desconexión 25 se rompa debido al desarrollo del gas caliente, producido por el cartucho de desconexión 26 e interrumpa el camino de la corriente entre el primer terminal 30 y el segundo terminal 35. La tecnología de los cartuchos de desconexión es bien conocida. El cartucho de desconexión 26 es una carga que comprende un elemento de varistor formado por un bloque de SiC y un cartucho en blanco que está diseñado de tal manera que se sobrecalienta y funciona encendiendo el cartucho en blanco por temperatura antes que el supresor de transitorios específico 140 que forma un varistor se sobrecaliente además de modo que alcance su límite térmico y falle.

En consecuencia, el miembro móvil 40 junto con el segundo terminal 35 es impulsado dentro de la cavidad 20 por el gas desarrollado desde el cartucho 26 hacia un extremo inferior 45 de la cavidad 20 mostrada en la Figura 1.

La sección transversal del miembro móvil 40 y de la cavidad 20 es hexagonal vista en el sentido del eje longitudinal 19.

Contiguo al extremo 45 de la cavidad 20 existe una sección de retención 60 provista para retener el reborde 50 del miembro móvil 40 en su posición final en el extremo inferior 45 de la cavidad 20 formada por un saliente anular 48 en la pared interna de la carcasa interior. La sección transversal de dicho saliente anular 48 es ligeramente deformable y tiene un apoyo cónico 21 que permite que el reborde 50 del miembro móvil 40 se deslice sobre él desde la posición inicial 31 hasta la posición final 32 y un apoyo de tope 22 que de manera fiable y permanente impide que el cerco 50 del miembro móvil 40 se mueva de regreso a su posición inicial.

En la Figura 1, el camino de conducción eléctrica entre el primer terminal 30 y el segundo terminal 35 aún no está interrumpido y conduce a través del cartucho de desconexión eléctricamente conductor 26.

En la Figura 2, el estado del dispositivo de desconexión 10 conocido de la Figura 1 se muestra en un estado posterior a la activación del dispositivo de desconexión 10. El elemento móvil 40 ha sido impulsado por la presión del gas desarrollado desde la unidad de desconexión activada 25 junto con el segundo terminal 35 hacia el extremo 45 de la cavidad 20. El primer terminal 30 y el segundo terminal 35 están desplazados uno del otro una distancia de aislamiento pre determinable de manera que se interrumpe el camino de conducción eléctrica entre el primer terminal 30 y el segundo terminal 35. Dado que el cartucho de desconexión 26 ha desaparecido, es decir, su estructura se disolvió durante la activación de la unidad de desconexión 25.

En la Figura 2, el miembro móvil 40 está situado en el extremo 45 de la cavidad 20 y asegurado contra cualquier movimiento de regreso a su posición inicial por el apoyo de tope 22 del saliente 48. Al mismo tiempo, la cavidad 20 está efectivamente cerrada, con la excepción de las aberturas de ventilación que se describen más adelante. Por tanto, las partículas sólidas calientes de la unidad de desconexión activada 25 se mantienen dentro de la cavidad 20 y, por tanto, dentro de la carcasa 15.

La carcasa está diseñada para lograr diferentes funciones: define junto con el miembro móvil 40 un volumen variable confinado de la cavidad 20, que hace uso de la energía de explosión del cartucho de desconexión 26 para proporcionar una acumulación de presión, que es adecuada para provocar una velocidad de separación del primer terminal 30 (fijo) y el segundo terminal 35 (conectado al miembro móvil propulsado y al potencial de tierra 37) que es lo suficientemente alta como para interrumpir la corriente de sobrecarga. Además, mediante la retención del miembro móvil 40, se evita un reinicio posterior después de que la corriente sea cero. La distancia de aislamiento entre el primer terminal 30 y el segundo terminal 35 es suficiente para evitar un nuevo arco no deseado en caso de sobrecarga.

En las realizaciones, la carcasa 15 tiene una abertura 55 (véase la Figura 1) situada en el extremo 45 de la cavidad 20. El miembro móvil 40 y la abertura 55 se ajustan entre sí, de modo que después de la activación de la unidad de desconexión 25, una parte del miembro móvil 40 encaja en la abertura 55 y de ese modo la cierra. A modo de ejemplo, esto se muestra en la Figura 1 y en la Figura 2, mientras que en la última, se muestra el estado cerrado después de la activación de la unidad de desconexión. De ese modo, la parte del miembro móvil 40 que sobresale a través de la abertura 55 es visible desde el exterior de la carcasa 15 por un observador humano. Para hacer que el estado de "activación" sea más fácilmente detectable por un observador, al menos la parte del miembro móvil 40 que sobresale a través de la abertura 55 (véase Figura 2) puede tener un color de señalización, por ejemplo rojo o naranja. Sólo hay un pequeño espacio circunferencial entre la abertura 55 y la sección tubular 42, por ejemplo, que tiene un tamaño de 0,1 mm a 5 mm, más típicamente de 0,5 mm a 3,5 mm.

Como se muestra en la Figura 1 y en la Figura 2 junto con la Figura 3, la carcasa interior 15 tiene una pluralidad de aberturas de ventilación 65 que unen la cavidad 20 con el espacio exterior de la carcasa interior 15. La carcasa exterior 16 tiene una pluralidad de aberturas de ventilación adicionales 66 que unen la abertura con el exterior del dispositivo de desconexión 10. Las aberturas de ventilación 65 y las otras aberturas de ventilación 66 se desplazan entre sí de modo que se forma un laberinto 67 para los gases del cartucho de desconexión activado 26 en su salida de la cavidad 20, es decir, en su camino de escape del gas. La Figura 3 es una vista en sección transversal simplificada a través de la unidad de carcasa 14 sin el miembro móvil 40 de manera que la abertura 55 en la parte inferior de la unidad de carcasa 14 sea visible.

Las aberturas de ventilación 65 así como las otras aberturas de ventilación 66 son de un tipo de aberturas que tienen una forma similar a una ranura que se extiende en el sentido del eje longitudinal 19. El efecto de las aberturas de ventilación 65 es que se promueve la disminución de la presión del gas dentro de la cavidad 20, mientras que el miembro móvil 40 se mueve hacia el extremo 45 de la cavidad 20.

En las realizaciones representadas en las Figuras 1 y 2, el miembro móvil 40 tiene la forma de una copa con un reborde sobresaliente 50, que tiene una sección transversal hexagonal al menos en una parte con el diámetro más grande. La Figura 1 ilustra que el dispositivo de desconexión 10 abarca el cartucho de desconexión 26 al menos en parte. De esta manera, el volumen entre el primer terminal 30 y el miembro móvil 40 está diseñado de manera que forma una parte significativa absorbida por el cartucho de desconexión 26. Esto asegura una aceleración muy alta cuando el miembro móvil 40 se mueve.

En algunas realizaciones, el primer terminal 30 de la unidad de desconexión 25 está montado en la carcasa 15 mediante tornillos. Es decir, donde el primer terminal se extiende a través de la unidad de carcasa 14, la carcasa tiene una rosca interior que enrosca con una rosca exterior en el primer terminal 30.

La Figura 4 muestra un conjunto de protección de sobrecargas 11 con un dispositivo de desconexión 10 que está conectado eléctricamente a un supresor de transitorios 140. Un primer terminal 141 del supresor de transitorios 140 se puede conectar eléctricamente a una línea de red eléctrica 139. El primer terminal 30 del dispositivo de desconexión 10 está conectado eléctricamente a un segundo terminal 142 del supresor de transitorios 140. El segundo terminal 35 del dispositivo de desconexión 10 se puede conectar eléctricamente al potencial de tierra 37 a través de un cable de tierra flexible 36. Se proporciona un soporte 143 para sujetar mecánicamente el conjunto de protección de sobrecargas 11 a una estructura tal como un mástil o pilar de una manera aislada eléctricamente.

El conjunto de protección de sobrecargas 11 funciona de la siguiente manera. Cuando el supresor de transitorios 140 entra en su estado conductor una vez que se excede un umbral de corriente predeterminado debido a un fallo de sobretensión, la alta corriente resultante fluye desde la línea 139 de la red eléctrica a través del supresor 140 y el dispositivo de desconexión 10 hacia tierra. Mientras fluye a través de la unidad de desconexión 25 en un estado inicial de sobrecarga, el cartucho de desconexión 26 se activa después de un lapso de tiempo predeterminado que está determinado por la corriente que fluye y las características del cartucho de desconexión 26. A continuación, la unidad de desconexión 25 se activa, mientras produce un volumen de gas caliente, así como algunos residuos sólidos que suelen estar muy calientes. El rápido aumento resultante de la presión en la cavidad 20 impulsa el miembro móvil 40 hacia el extremo 45 de la cavidad. Al mismo tiempo, se interrumpe el flujo de corriente entre el supresor de transitorios 140 y la tierra conectada a través del segundo terminal 35 al dispositivo de desconexión 10. Al retener de forma segura el miembro móvil 40 en el extremo de la cavidad 20 y, por tanto, en una posición distante del primer terminal, se elimina el riesgo de ignición de un arco secundario no deseado y se elimina el problema de sobrecarga. Una vez que se ha activado el dispositivo de desconexión 10, debe ser reemplazado porque su cartucho de desconexión 26 se consumió en el estado activado.

Se muestra y se describe una segunda realización de un dispositivo de desconexión 100 con respecto a la Figura 5 y a la Figura 6. Dicha segunda realización de un dispositivo de desconexión 100 tiene básicamente el mismo principio de funcionamiento que el descrito con respecto a las Figuras 1 y 2. Por lo tanto, solo las diferencias de la segunda realización en comparación con la primera realización se describirán a continuación, mientras que los elementos idénticos o al menos funcionalmente idénticos se proporcionan con los mismos caracteres de referencia. La Figura 5 muestra el dispositivo de desconexión 100 en su estado original, es decir, antes de la activación, mientras que la Figura 6 lo muestra en su estado después de la activación.

Obsérvese que en la segunda realización del dispositivo de desconexión, la pantalla de la carcasa exterior 16 existe y está dispuesta de la misma manera que se muestra en la Figura 3 pero no se muestra en las Figuras 5 y 6 para mantener las figuras lo más simples posible.

En la segunda realización, la cavidad 20 en la carcasa interior 15 así como el miembro móvil 41 tienen una sección transversal circular. El reborde 50 del miembro móvil 41 es más largo en el sentido del eje longitudinal para facilitar el desplazamiento desde la primera posición hasta una posición final. El miembro móvil 41 tiene de nuevo forma de copa y abarca el cartucho de desconexión 26 lateral y axialmente hacia el extremo inferior 45 de la cavidad 20.

La sección tubular 42 tiene un diámetro menor que la porción en forma de copa del miembro móvil 41. El diámetro de la sección tubular 42 y el diámetro de la abertura 55 se ajustan entre sí de manera que la sección tubular 42 pueda moverse libremente en la abertura 55. De nuevo, sólo hay un pequeño espacio circunferencial entre la abertura 55 y la sección tubular 42, por ejemplo que tiene un tamaño de 0,1 mm a 5 mm, más típicamente de 0,5 mm a 3,5 mm. Una vez que el cartucho de desconexión 26 funciona y el miembro móvil 41 es propulsado hacia el extremo 45 de la cavidad 20, el movimiento del miembro móvil 41 es guiado dos veces, una vez por el reborde 50 y la pared interior de la carcasa interior 15 y una vez por el diámetro de la sección tubular 42 y la abertura 55.

En otro ejemplo no reivindicado del dispositivo de desconexión (no mostrado) que forma una variación de la segunda realización 100, la pared cilíndrica de la carcasa interior 15 no tiene aberturas de ventilación 65. La vía de escape del gas 68 conduce a través de un primer espacio anular entre reborde 50 del miembro móvil 41 y a través de un segundo espacio anular entre la sección tubular 42 del miembro móvil 41 y la abertura 55 de la unidad de carcasa 14. Así, las partículas calientes de la unidad de desconexión activada 25 se mantienen nuevamente dentro de la cavidad 20, y por lo tanto dentro de la unidad de carcasa 14 según el primer espacio anular y el segundo espacio anular forman el laberinto.

Esta descripción escrita utiliza ejemplos para describir la invención, incluido el mejor modo, y para permitir que cualquier persona experta en la técnica practique la invención, incluyendo la fabricación y uso de cualquier dispositivo o sistema y la realización de cualquier método incorporado. Aunque se han descrito varias realizaciones específicas en lo que antecede, los expertos en la técnica reconocerán que el alcance de las reivindicaciones permite modificaciones igualmente efectivas. Especialmente, las características mutuamente no excluyentes de las realizaciones descritas anteriormente pueden combinarse entre sí. El alcance patentable de la invención está definido por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se les ocurran a los expertos en la técnica. Estos otros ejemplos están destinados a encajar dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieran del lenguaje literal de las reivindicaciones, o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de desconexión (10, 100) para un supresor de transitorios (140), comprendiendo el dispositivo de desconexión (10):

- una carcasa (15) que encierra una cavidad (20);

- una unidad de desconexión (25) provista dentro de la cavidad (20), que tiene un primer terminal (30) que se puede conectar al supresor de transitorios (140), un segundo terminal (35) que se puede conectar al potencial de tierra (37), un miembro (40, 41) provisto en el segundo terminal (35) y que se ajusta a la carcasa (15), y un cartucho de desconexión (26) provisto en la cavidad (20);

caracterizado por que la carcasa (15) forma una carcasa interior (15) de una unidad de carcasa (14), comprendiendo la unidad de carcasa (14) además una carcasa exterior (16), y

en el que la carcasa interior (15) comprende al menos una abertura de ventilación (65) que une la cavidad (20) con el exterior de la carcasa interior (15), y

en el que la carcasa exterior (16) comprende al menos una abertura de ventilación adicional (66) que une el exterior de la carcasa interior (15) a la parte exterior del dispositivo de desconexión para liberar los gases del cartucho de desconexión activado (26), y

en el que la al menos una abertura de ventilación (65) y la al menos una abertura de ventilación adicional (66) están desplazadas entre sí de modo que se crea un laberinto (67) con una vía de escape de gases para los gases del cartucho de desconexión activado (26).

2. Dispositivo de desconexión (10, 100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el laberinto (67) está diseñado de tal manera que ninguna partícula que se origine en la cavidad (20) pueda salir de la cavidad (20) hacia el exterior del dispositivo de desconexión sin impedimento.

3. Dispositivo de desconexión (10, 100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la al menos una abertura de ventilación adicional (66) está diseñada de manera que no puedan pasar a través de ella partículas de tamaño dañino que sean potencialmente capaces de originar un fuego.

4. Dispositivo de desconexión (10, 100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el elemento móvil (40, 41) está dispuesto en la carcasa (15) de manera móvil de manera que es guiado por la carcasa interior (15) desde una posición inicial, (31) a una posición final (32) en un extremo (45) de la cavidad (20) por el gas del cartucho de desconexión (26) en un estado activado de la unidad de desconexión (25).

5. El dispositivo de desconexión (10, 100) de la reivindicación 4, en el que la unidad de carcasa (14) tiene una sección de retención (60) para retener el miembro móvil (40, 41) en la sección de retención (60) una vez que el miembro móvil (40, 41) ha sido propulsado hacia el extremo (45) de la cavidad (20).

6. El dispositivo de desconexión (10, 100) de la reivindicación 5, en el que la sección de retención (60) de la unidad de carcasa (14) está formada porque la carcasa interior (15) tiene al menos un saliente (48) que sobresale dentro de la cavidad (20).

7. El dispositivo de desconexión (10, 100) de cualquier reivindicación anterior, en el que la unidad de carcasa (14) tiene una abertura (55) en el extremo (45) de la cavidad (20), y en el que el miembro móvil (40, 41) y las aberturas (55) se ajustan entre sí de manera que una parte del miembro móvil (40, 41) encaja en esa abertura (55) y así la cierra.

8. El dispositivo de desconexión (100) de la reivindicación 7, en el que el miembro móvil (41) tiene una sección tubular (42) con un diámetro que se ajusta a la abertura (55) de manera que un movimiento del miembro móvil durante la activación de la unidad de desconexión (25) es guiado por la abertura (55).

9. El dispositivo de desconexión (10, 100) de la reivindicación 7, en el que después de la activación de la unidad de desconexión (25), una parte del elemento móvil (40, 41) sobresale a través de la abertura (55) de modo que sea visible desde el exterior de la carcasa (15) por un observador.

10. El dispositivo de desconexión (100) de la reivindicación 9, en el que la parte del miembro móvil (41) que sobresale a través de la abertura (55) está formada por la sección tubular (42).

11. El dispositivo de desconexión (100) de la reivindicación 9, en el que la sección tubular (42) del miembro móvil (41) es tan larga que protege del pandeo un cable de tierra (36) en el momento de la activación del dispositivo de desconexión una vez que el cable de tierra (36) está conectado al segundo terminal (35).

12. El dispositivo de desconexión (10, 100) de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que al menos la parte del miembro móvil (40, 41) que sobresale a través de la abertura (55) después de la activación de la unidad de desconexión (25) tiene un color de señalización para indicar si la unidad de desconexión ya ha sido activada o si aún se encuentra en su estado original.

13. El dispositivo de desconexión (10, 100) de cualquier reivindicación anterior, en el que la al menos una abertura de ventilación (65) está formada como una pluralidad de aberturas (65) en la carcasa interior (15).

14. El dispositivo de desconexión (10, 100) de cualquier reivindicación precedente, en el que la al menos una abertura de ventilación (65) tiene una forma de ranura que se extiende en el sentido de un eje longitudinal definido por la forma general de la cavidad (20) y un sentido de movimiento del miembro móvil (40, 41).

15. El dispositivo de desconexión (10, 100) de cualquier reivindicación anterior, en el que al menos una parte del elemento móvil (40, 41) tiene una parte en forma de copa, y en el que la porción de copa abarca el cartucho de desconexión (26) al menos parcialmente.

16. El dispositivo de desconexión (10, 100) de cualquier reivindicación anterior, en el que la unidad de carcasa (14) está unida mecánicamente al primer terminal (30) de la unidad de desconexión (25).

17. El dispositivo de desconexión de cualquier reivindicación anterior, en el que una sección transversal del miembro móvil (40, 41) y de la cavidad (20) tiene forma poligonal.

18. El dispositivo de desconexión de cualquier reivindicación anterior, en el que el laberinto (67) continúa existiendo después de una separación eléctrica del primer terminal (30) del segundo terminal (35).

19. El dispositivo de desconexión de cualquier reivindicación precedente, en el que la al menos una abertura de ventilación (65) de la carcasa interior (15) penetra a través de ella transversalmente en un sentido de un eje longitudinal de la unidad de desconexión definido por la forma general de la cavidad (20), y un sentido del movimiento del miembro móvil (40, 41).

20. Un conjunto de protección de sobrecargas (11) que comprende un supresor de transitorios (140) y un dispositivo de desconexión (10, 100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19,

en el que un primer terminal (141) del supresor de transitorios (140) se puede conectar eléctricamente a una línea de red eléctrica (139); y

en el que el primer terminal (30) del dispositivo de desconexión (10) está conectado eléctricamente a un segundo terminal (142) del supresor de transitorios de alta tensión (140); y

en el que el segundo terminal (35) del dispositivo de desconexión (10, 100) se puede conectar eléctricamente al potencial de tierra (37)