ES2859903T3 - Dispositivo para cortocircuitar una instalación eléctrica y sistema de extinción de un arco eléctrico que puede producirse en dicha instalación - Google Patents

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Denis Giraud
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Abstract

Dispositivo (30; 330) para cortocircuitar una instalación eléctrica (10; 300) que tiene al menos dos conductores eléctricos (12), comprendiendo el dispositivo: - al menos dos terminales de conexión (42), cada uno de los cuales es adecuado para ser conectado a un conductor eléctrico respectivo (12), - un bloque electromecánico (44) adecuado para establecer un cortocircuito entre los terminales de conexión (42), - al menos un elemento resistivo (46; 346) adecuado para conectar uno de los terminales de conexión (42) al correspondiente conductor eléctrico (12), comprendiendo el o cada elemento resistivo (46; 346) un primer extremo de conexión (54) conectado al correspondiente terminal de conexión (42) y un segundo extremo de conexión (56) adecuado para ser conectado al correspondiente conductor eléctrico, caracterizado porque el elemento resistivo (46; 346) tiene una impedancia, y la variación en el valor de la impedancia es inferior a 1 mΩ para una temperatura del elemento resistivo entre 0°C y 200°C.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo para cortocircuitar una instalación eléctrica y sistema de extinción de un arco eléctrico que puede producirse en dicha instalación
La presente invención se refiere a un dispositivo para cortocircuitar una instalación eléctrica y a un sistema para extinguir un arco eléctrico que puede producirse en dicha instalación.
En el campo de la protección de una instalación eléctrica, un reto persistente es proteger la instalación eléctrica contra un arco eléctrico que puede producirse como resultado de un fallo interno en la instalación. El arco eléctrico suele producirse entre los conductores de fase de la instalación.
El arco eléctrico va acompañado de la liberación de una gran cantidad de energía en un tiempo muy corto. La energía se libera especialmente en forma de calor y en forma de explosión generando una onda de choque en el aire. Así, la aparición de un arco eléctrico es tanto destructiva para la instalación como peligrosa para las personas que se encuentran en las proximidades.
Para proteger la instalación eléctrica y a las personas que se encuentran en las proximidades, el objetivo principal es eliminar el arco eléctrico rápidamente, es decir, en menos de 2 milisegundos (ms), por ejemplo. Por lo tanto, es conocido el uso de un dispositivo de puesta en cortocircuito para crear un cortocircuito aguas arriba del arco, en relación con una fuente de alimentación de energía eléctrica de la instalación. El dispositivo de puesta en cortocircuito también se coloca aguas abajo de un disyuntor que conecta la fuente de alimentación y los conductores eléctricos de la instalación. Así, cuando se detecta un arco eléctrico, el dispositivo de puesta en cortocircuito cortocircuita los conductores eléctricos, una corriente eléctrica correspondiente al arco eléctrico fluye entonces a través del dispositivo de puesta en cortocircuito, y el arco eléctrico desaparece. Sin embargo, esta operación de puesta en cortocircuito hace que fluya una corriente de cortocircuito en una parte de la instalación comprendida entre el dispositivo de puesta en cortocircuito y la fuente de alimentación hasta que se abra el disyuntor. La corriente de cortocircuito hace que se apliquen fuerzas importantes a esta parte de la instalación hasta que el disyuntor se abre, lo que reduce la vida útil de la instalación.
Para minimizar las tensiones en la instalación eléctrica, cuando se produce el arco eléctrico y el dispositivo de puesta en cortocircuito establece un cortocircuito en la instalación, se sabe por el documento DE-A-10 931 647 que hay que conectar un dispositivo limitador de corriente entre el dispositivo de puesta en cortocircuito y los conductores eléctricos. Este dispositivo limitador de corriente es comparable a los interruptores que se mantienen en posición cerrada y que se abren, tras la detección del arco eléctrico, sólo cuando el arco eléctrico ha atravesado el dispositivo de puesta en cortocircuito y ha desaparecido, es decir, cuando una tensión medida en los conductores eléctricos es inferior a un umbral predeterminado.
Sin embargo, tal solución es compleja de implementar y mientras la tensión medida en los conductores eléctricos sea superior al umbral predeterminado, se aplican fuerzas significativas a la instalación. Así, dicho dispositivo no reduce eficazmente las fuerzas aplicadas a la instalación, por lo que ésta se ve sometida en ocasiones a fuerzas importantes que la hacen envejecer y deteriorarse.
El documento US 6538554 B1 describe un elemento resistivo diseñado para su uso en el campo de la alta potencia en un amplio rango de temperaturas.
El objetivo de la invención es, por tanto, proponer un dispositivo de puesta en cortocircuito que permita extinguir el arco eléctrico muy rápidamente, limitando al mismo tiempo las fuerzas sufridas por la instalación como consecuencia de la puesta en cortocircuito de la misma.
A tal fin, la invención se refiere a un dispositivo para cortocircuitar una instalación eléctrica que comprende al menos dos conductores eléctricos, comprendiendo el dispositivo al menos dos terminales de conexión, cada uno de ellos adecuado para ser conectado a un conductor eléctrico respectivo, un bloque electromecánico adecuado para establecer un cortocircuito entre los terminales de conexión, al menos un elemento resistivo adecuado para conectar uno de los terminales de conexión al conductor eléctrico correspondiente, comprendiendo el o cada elemento resistivo un primer extremo de conexión conectado al terminal de conexión correspondiente y un segundo extremo de conexión adecuado para ser conectado al conductor eléctrico correspondiente. De acuerdo con la invención, el elemento resistivo tiene una impedancia, y la variación del valor de la impedancia es inferior a 1 mQ para una temperatura del elemento resistivo comprendida entre 0°C y 200°C.
Gracias a la invención, el (los) elemento(s) resistivo(s) permite(n) reducir en gran medida las fuerzas sufridas por la instalación permitiendo al mismo tiempo la extinción del arco eléctrico. En efecto, el o los elementos resistivos permiten reducir el valor de pico, así como el valor medio, de la corriente que circula por los conductores eléctricos. Más concretamente, en el momento en que el bloque electromecánico establece un cortocircuito entre los terminales de conexión, y por tanto entre los conductores eléctricos, las fuerzas sufridas por la instalación son generalmente muy importantes, y la utilización del elemento o elementos resistivos permite limitar la corriente de cortocircuito que circula por los conductores eléctricos, con el fin de limitar las fuerzas sufridas por la instalación, sin aumentar significativamente el tiempo de extinción del arco eléctrico.
Según otros aspectos ventajosos de la invención, el dispositivo de puesta en cortocircuito comprende una o más de las siguientes características, tomadas solas o en cualquier combinación técnicamente admisible:
• el valor de la impedancia del elemento resistivo está comprendido entre 0,3 mQ y 1 mQ, preferentemente entre 0,5 mQ y 0,6 mQ, para una temperatura del elemento resistivo comprendida entre 0°C y 100°C, • el bloque electromecánico comprende un miembro móvil adecuado para conmutar entre una posición de reposo en la que los terminales de conexión están aislados eléctricamente entre sí, y una posición de cortocircuito en la que los terminales de conexión están conectados entre sí,
• el dispositivo comprende una pluralidad de elementos resistivos, estando cada terminal de conexión conectado al primer extremo de conexión de un elemento resistivo respectivo, mientras que los elementos resistivos están aislados eléctricamente entre sí,
• el o cada elemento resistivo es de acero inoxidable,
• el o cada elemento resistivo comprende un borde que conecta el primer extremo de conexión y el segundo extremo de conexión, mientras que el o cada elemento resistivo tiene una sección transversal, perpendicular al borde correspondiente, mayor o igual a 400 mm2,
• al menos un terminal de conexión está desplazado por una altura de elevación con respecto al otro u otros terminales de conexión, siendo la altura de elevación de entre 2 cm y 4 cm,
• el o cada elemento resistivo tiene la forma de un bustrofedon.
La invención tiene también por objeto un sistema de extinción de un arco eléctrico susceptible de producirse en una instalación eléctrica, comprendiendo la instalación al menos dos conductores eléctricos, comprendiendo el sistema, al menos un aparato de detección del arco eléctrico en cada conductor, al menos un disyuntor de aislamiento eléctrico conectado a los conductores eléctricos entre la instalación eléctrica y una fuente de alimentación de esta instalación eléctrica, un dispositivo de puesta en cortocircuito conectado a los conductores eléctricos, una unidad de control electrónico para el dispositivo de puesta en cortocircuito, adecuada para controlar el dispositivo de puesta en cortocircuito en un estado de establecer un cortocircuito entre los conductores eléctricos cuando el arco eléctrico es detectado por el aparato de detección, y un miembro de disparo para el(los) disyuntor(es) eléctrico(s) cuando el arco eléctrico es detectado por el aparato de detección. De acuerdo con la invención, el dispositivo de puesta en cortocircuito es como se ha descrito anteriormente.
Según otro aspecto ventajoso del sistema de extinción es que el dispositivo de puesta en cortocircuito está colocado aguas abajo de los disyuntores de aislamiento eléctrico con respecto a la fuente de alimentación eléctrica.
La invención se entenderá mejor y otras ventajas de la invención aparecerán más claramente a la luz de la siguiente descripción, dada sólo como un ejemplo no limitativo, y hecha con referencia a los dibujos en los que:
• La figura 1 es una representación esquemática de una instalación eléctrica que comprende tres conductores eléctricos y está dotada de un sistema de extinción de arco eléctrico conforme a un primer modo de realización de la invención, comprendiendo el sistema de extinción un dispositivo de puesta en cortocircuito eléctrico;
• La figura 2 es una vista en perspectiva del dispositivo de puesta en cortocircuito de la figura 1;
• La figura 3 es un conjunto de tres curvas que representan una corriente que fluye en cada uno de los conductores eléctricos de la figura 1 cuando se establece un cortocircuito entre los conductores eléctricos por el dispositivo de puesta en cortocircuito;
• La figura 4 es una curva que representa una fuerza sufrida por uno de los conductores eléctricos de la figura 1, cuando el dispositivo de puesta en cortocircuito establece un cortocircuito entre los conductores eléctricos;
• La figura 5 es una representación análoga a la de la figura 1 según un segundo modo de realización de la invención;
• La figura 6 es una vista análoga a la de la figura 2 según un tercer modo de realización de la invención; • La figura 7 es un conjunto de tres curvas, similares a las de la figura 3, para una instalación eléctrica equipada con un sistema de extinción del estado de la técnica; y
• La figura 8 es una curva similar a la de la figura 4, para una instalación eléctrica equipada con un sistema de extinción del estado de la técnica.
En la figura 1, una instalación eléctrica trifásica 10 consta de tres conductores eléctricos 12, cada uno correspondiente a una fase, con los conductores 12 conectados a una fuente de alimentación trifásica 14.
Los conductores 12 están conectados a una carga eléctrica 16 a la que suministran energía eléctrica y a un sistema 18 de extinción de un arco eléctrico A, ya que el arco A puede producirse en la instalación 10 entre los conductores eléctricos 12.
La fuente de alimentación 14 incluye un transformador eléctrico 20 para su conexión a una red eléctrica 22.
El sistema de extinción 18 consta de un sensor de corriente 24 para cada conductor 12 y de un sensor óptico 26 que puede detectar un destello o flash de luz producido por el arco eléctrico A cuando aparece entre los conductores eléctricos 12. El sistema de extinción 18 incluye un disyuntor trifásico 28 entre la fuente de alimentación 14 y la carga 16, que puede aislar eléctricamente la fuente de alimentación 14 de la instalación 10 en caso de fallo eléctrico. El sistema de extinción 18 también incluye un dispositivo 30 para cortocircuitar los conductores eléctricos 12 y una unidad de procesamiento 32 para controlar el dispositivo de puesta en cortocircuito 30 y el disyuntor 28 y para procesar los datos transmitidos por los sensores de corriente 24 y del sensor óptico 26.
El transformador eléctrico 20 es adecuado para transformar la corriente eléctrica suministrada por la red 22 y que tiene una primera tensión alterna en otra corriente eléctrica que tiene una segunda tensión alterna.
La red eléctrica 22 es una red alterna, como una red trifásica. La red eléctrica 22 es preferentemente una red de media tensión, es decir, una red con una tensión superior a 1000 voltios e inferior a 50.000 voltios. La primera tensión alterna es entonces una media tensión y la segunda tensión alterna es, por ejemplo, una baja tensión, es decir, una tensión inferior a 1000 voltios. El transformador eléctrico 22 divide así el sistema eléctrico trifásico 10 en un lado de media tensión y otro de baja tensión.
Los sensores de corriente 24 están colocados alrededor de cada conductor eléctrico 12 y situados entre la fuente de alimentación 14 y tanto el dispositivo de puesta en cortocircuito 30 como el disyuntor 28. Cada sensor de corriente 24 tiene, por ejemplo, un toroide Rogowski dispuesto alrededor del correspondiente conductor eléctrico 12.
El sensor óptico 26 es adecuado para detectar un destello o flash de luz producido por el arco eléctrico A en los conductores 12, sabiendo que el arco A se produce aguas abajo del dispositivo de puesta en cortocircuito 30 en relación con la fuente de alimentación situada aguas arriba 14. El sensor óptico 26 es, por ejemplo, el descrito en la solicitud EP-A1-0575932 en la página 3, líneas 18 a 23 y en la página 5, líneas 9 a 18.
El disyuntor trifásico 28 es adecuado para aislar eléctricamente la fuente de alimentación 14 de la instalación 10 cortando la alimentación de los conductores 12. Como se muestra en la figura 1, el disyuntor 28 es similar a tres interruptores 34 conectados a los conductores 12 y un actuador 36 para controlar los interruptores 34. El disyuntor 28 es movible entre dos posiciones, a saber, una posición abierta en la que los interruptores 34 están en posición abierta e interrumpen el flujo de corriente a través de los conductores eléctricos 12, y una posición cerrada en la que los interruptores 34 están en posición cerrada y permiten el flujo de corriente a través de los conductores eléctricos 12.
El dispositivo de puesta en cortocircuito 30 comprende tres terminales de conexión 42, cada uno de los cuales es adecuado para ser conectado a un conductor eléctrico 12 respectivo, y un bloque electromecánico paralelepipédico 44 adecuado para establecer un cortocircuito entre los terminales de conexión 42.
El dispositivo de puesta en cortocircuito 30 también incluye, para cada terminal de conexión 42, un elemento resistivo 46 para conectar el correspondiente terminal de conexión 42 al correspondiente conductor eléctrico 12. Se indica con X, un eje longitudinal del bloque electromecánico 44 y del dispositivo de puesta en cortocircuito 30. Se indica con Y, un eje transversal del bloque electromecánico 44 y del dispositivo de cortocircuito 30, perpendicular al eje longitudinal X, y según el cual cada elemento resistivo 46 conecta el correspondiente terminal de conexión 42 y el correspondiente conductor eléctrico 12.
Se indica con Z, un eje vertical perpendicular al eje longitudinal X y al eje transversal Y.
La unidad de procesamiento 32 incluye un software 48 para detectar el arco eléctrico A, una unidad electrónica 50 para controlar el dispositivo de puesta en cortocircuito 30, y más concretamente el bloque electromecánico 44, y una unidad de disparo 52 para abrir el disyuntor eléctrico trifásico 28.
El actuador 36 es adecuado para ser controlado a través de la unidad de disparo 52 para mover los interruptores 34 a su posición abierta, por la cual el flujo de corriente a través de los conductores eléctricos 12 es interrumpido. Cada terminal de conexión 42 es adecuado para ser conectado a través del correspondiente elemento resistivo 46 al correspondiente conductor eléctrico 12. En la figura 2, uno de los terminales de conexión 42 está desplazado por una altura de elevación H1 con respecto a los otros terminales de conexión 42. La altura de la elevación H1 se mide a lo largo del eje transversal Y y está comprendida entre 2cm y 4cm.
El bloque electromecánico 44 es adecuado para establecer un cortocircuito entre los terminales de conexión 42 conectándolos entre sí. El bloque electromecánico 44 comprende un miembro 53 móvil, a lo largo del eje longitudinal X, entre una posición de reposo en la que los terminales de conexión 42 están aislados eléctricamente entre sí y una posición de cortocircuito en la que los terminales de conexión 42 están conectados eléctricamente entre sí.
El bloque electromecánico 44 se ajusta preferentemente a lo descrito en la solicitud de patente FR-A1-2980301 en la página 8, línea 15 a la página 11, línea 31. El bloque electromecánico 44 se extiende a lo largo del eje longitudinal X.
Cada elemento resistivo 46 es adecuado para conectar el correspondiente terminal de conexión 42 al correspondiente conductor eléctrico 12. Más concretamente, cada elemento resistivo 46 comprende un primer extremo de conexión 54 conectado al correspondiente terminal de conexión 42 y un segundo extremo de conexión 56 adecuado para ser conectado al correspondiente conductor eléctrico 12. Como se muestra en la figura 2, los elementos resistivos 46 están aislados eléctricamente entre sí por elementos dieléctricos 58, estando los elementos dieléctricos 58 dispuestos entre dos elementos resistivos 46 sucesivos. Los elementos resistivos 46 están así aislados eléctricamente entre sí cuando el miembro móvil 53 está en posición de reposo y conectados eléctricamente entre sí cuando el miembro móvil 53 está en posición de cortocircuito.
Cada elemento resistivo 46 tiene una impedancia cuya variación de valor es inferior a 1 mQ para una temperatura del elemento resistivo 46 comprendida entre 0°C y 200°C.
El valor de la impedancia de cada elemento resistivo 46 está, por ejemplo, comprendido entre 0,3 mQ y 1 mQ, preferentemente entre 0,5 mQ y 0,6 mQ, para una temperatura del elemento resistivo 46 comprendida entre 0°C y 100°C.
En la figura 2, cada elemento resistivo tiene forma de bustrofedon. Los elementos resistivos 46 son de acero inoxidable.
Cada elemento resistivo 46 tiene un borde 60 que se extiende entre el primer extremo de conexión 54 y el segundo extremo de conexión 56 a lo largo de una longitud curvilínea L60 superior a 200 mm. Asimismo, la sección transversal de los elementos resistivos 46, medida perpendicularmente al borde 60, es superior a 400mm2 Cada elemento resistivo 46 es, por ejemplo, de acero inoxidable AISI 316L cuya una resistividad a 20°C igual a 75 |jQ.cm. Cada elemento resistivo 46 tiene, por ejemplo, su longitud curvilínea L60 igual a 340 mm y su sección transversal, medida perpendicularmente al borde 60, igual a 500 mm2. Los elementos resistivos 46 están dimensionados para que su temperatura máxima sea inferior a 500°C para una corriente que los atraviesa igual a 100 kiloAmperios (kA) durante 50 milisegundos. Así, cada elemento resistivo 46 tiene un volumen V1 preferentemente superior a 80 cm3 (80.000 mm3).
Alternativamente, el material que constituye los elementos resistivos 46 es diferente del acero inoxidable, y las características de este material y las dimensiones de los elementos resistivos 46 son tales que cada elemento resistivo 46 tiene una impedancia cuyo valor está comprendido entre 0,3 mQ y 1 mQ, preferiblemente entre 0,5 mQ y 0,6 mQ, para una temperatura del elemento resistivo 46 comprendida entre 0°C y 100°C. En esta variante, el material que constituye los elementos resistivos es, por ejemplo, una aleación de níquel-cromo o una aleación de hierro-cromo con alta resistividad eléctrica.
Cada elemento resistivo 46 está conectado al correspondiente terminal de conexión 42 a través de dos conexiones roscadas 64.
El software de detección 48 es adecuado, en función de los datos medidos por el sensor óptico 26 y los sensores de corriente 24, para detectar la aparición del arco eléctrico A entre los conductores eléctricos 12.
El software de detección 48, el sensor de corriente 24 y el sensor óptico 26 son similares a un dispositivo eléctrico de detección de arco eléctrico A.
La unidad de control 50 es adecuada para controlar el dispositivo de puesta en cortocircuito 30 en un estado de establecimiento de un cortocircuito entre los conductores eléctricos 12, cuando el arco A es detectado por el software de detección 48. Más concretamente, la unidad electrónica de control 50 es adecuada para actuar sobre el bloque electromecánico 44 para controlar el movimiento del miembro móvil 53 a su posición de cortocircuito cuando se detecta el arco eléctrico A.
La unidad de disparo 52 es adecuada para controlar el actuador 36 para mover el disyuntor 28 a la posición de abierto cuando el software de detección 48 detecta el arco eléctrico A.
El tiempo de desplazamiento del disyuntor 28 a su posición de apertura, tras la detección del arco eléctrico A por el software de detección 48, es generalmente inferior a 50 ms. Así, el tiempo de eliminación del cortocircuito creado por el dispositivo de puesta en cortocircuito 30 es inferior a 50 ms para la instalación 10. Cada primer extremo de conexión 54 incluye, a lo largo del eje transversal Y, dos orificios pasantes, no visibles en las distintas figuras.
Cada conexión roscada 64 comprende una varilla roscada pasante 66 colocada, a lo largo del eje transversal Y, a través del bloque electromecánico 44 y el correspondiente orificio pasante y dos pernos 68 atornillados a la varilla roscada 66 para mantener la posición de cada elemento resistivo 46 con respecto al bloque electromecánico 44. En la figura 3, una primera 202, una segunda 204 y una tercera 206 curvas representan el pico de corriente que fluye en cada uno de los tres conductores eléctricos 12 para los elementos resistivos 46 que tienen una impedancia igual a 0,6 mQ, respectivamente, y cuando el bloque electromecánico 44 se mueve desde su posición de reposo hasta su posición de cortocircuito. Las curvas primera 202, segunda 204 y tercera 206 mostradas se obtienen para una corriente trifásica entregada por el transformador 20 a los conductores eléctricos 12 cuyo valor eficaz es igual a 100 kA, tras el desplazamiento del bloque electromecánico 44 a su posición de cortocircuito y para una tensión entre los conductores eléctricos 12 cuyo valor es igual a 415V antes del desplazamiento del bloque electromecánico 44 a su posición de cortocircuito.
De forma conocida, si la corriente que circula por los conductores eléctricos 12 es una corriente alterna, cuando el bloque electromecánico 44 pasa por su posición de cortocircuito, el valor de la corriente es igual a:
l(t) = I (s¡n((j0t+a-cp) -sin(a-cp).e'!R/L),t),
con $ representando el desplazamiento de fase entre la corriente y la tensión para cada conductor eléctrico 12, expresado en radianes (rad),
a representa el ángulo de conexión expresado en radianes, es decir, el ángulo medido en relación con la tensión que fluye por el conductor correspondiente, para el cual el bloque electromecánico 44 pasa a la posición de cortocircuito,
u> representa la frecuencia angular en rad/s,
t representa el tiempo en segundos y
l representa el valor eficaz de la corriente en amperios.
Así, la corriente tiene una componente sinusoidal de estado estable l*sin(wt+a-$) y una componente aperiódica transitoria l*sin(a-$).e-(R/L),t. La componente aperiódica disminuye a medida que aumenta el tiempo t y, por tanto, tiene una amplitud máxima durante, por ejemplo, los primeros 20 milisegundos después de que el bloque electromecánico 44 haya pasado por la posición de cortocircuito.
La primera curva 202 tiene una amplitud máxima mayor que las curvas segunda 204 y tercera 206. La primera curva 202 es fuertemente asimétrica, es decir, no es sinusoidal. Esto se debe a la componente aperiódica no nula, que tiene una gran amplitud durante al menos los primeros 20 milisegundos después de que el bloque electromecánico 44 se haya pasado a la posición de cortocircuito. Para la segunda 204 y tercera 206 curvas, la componente de corriente asimétrica tiene una amplitud menor que la de la componente de corriente asimétrica de la primera curva 202.
El alto valor de la amplitud de la corriente, generalmente superior a 100 kA de pico, que fluye en los conductores eléctricos 12, genera fuerzas significativas entre los conductores eléctricos 12, como se muestra en la Figura 4. De hecho, la Figura 4 muestra en una cuarta curva 208 una primera fuerza lateral E1, expresada en decaNewton (daN), aplicada al conductor eléctrico 12 por el que fluye la corriente correspondiente a la primera curva 202. La cuarta curva 208 se obtiene para una longitud de los conductores eléctricos 12 igual a 200 mm y una distancia entre cada conductor eléctrico 12 consecutivo, medida a lo largo del eje transversal Y, igual a 70 mm. La primera fuerza lateral E1 medida es máxima en el momento en que la intensidad de la corriente que circula por dicho conductor eléctrico 12 es máxima, es decir, durante un tiempo t del orden de 8 ms. De forma más general, las corrientes que circulan por cada conductor eléctrico 12 influyen en la primera fuerza lateral E1 que sufre el conductor eléctrico 12 por el que circula la corriente correspondiente a la primera curva 202.
Las observaciones hechas para la primera fuerza lateral E1 son también válidas para las fuerzas laterales aplicadas a los otros conductores eléctricos 12. Así, cuanto mayor sea la amplitud de la corriente que circula por los conductores eléctricos 12, mayores serán las fuerzas sufridas por la instalación 10 que se aplican entre los conductores eléctricos 12.
La figura 5 corresponde a un segundo modo de realización de la invención para el que los elementos similares a los del primer modo de realización tienen las mismas referencias y no se describen de nuevo.
En la Figura 5, una instalación 300 incluye un primer disyuntor trifásico 302 y un segundo disyuntor trifásico 304 similares al disyuntor trifásico 28. El primer disyuntor trifásico 302 está conectado aguas abajo del dispositivo de puesta en cortocircuito 30 con respecto a la red eléctrica 22 situada aguas arriba, y el segundo disyuntor trifásico 304 está conectado aguas arriba del dispositivo de puesta en cortocircuito 30. Más concretamente, el segundo disyuntor 304 está situado entre el transformador eléctrico 20 y la red eléctrica 22.
Así, la instalación 300 incluye un sistema de extinción de arco eléctrico 318 y conductores eléctricos 12 conectados al transformador 20.
El sistema de extinción 318 incluye el segundo disyuntor trifásico 304. El segundo disyuntor 304 suele estar situado en el lado de media tensión, mientras que el primer disyuntor 302 está situado en el lado de baja tensión.
La unidad de disparo 52 es adecuada para activar la apertura del segundo disyuntor 304 cuando el software de detección 48 detecta la aparición de un arco eléctrico A. El funcionamiento del segundo modo de realización es similar al del primer modo de realización, excepto que en el primer modo de realización, el disyuntor 28 abre sus interruptores 34, que están dispuestos en el lado de baja tensión, mientras que en el segundo modo de realización, el segundo disyuntor 304 abre sus interruptores 34, que están dispuestos en el lado de media tensión. Además, en el segundo modo de realización, los sensores de corriente 24 están situados aguas abajo del segundo disyuntor trifásico 304.
El tiempo de desplazamiento del segundo disyuntor 304 hasta su posición de apertura, tras la detección del arco eléctrico A por el software de detección 48, es generalmente de unos 100 ms. Así, el tiempo de eliminación del cortocircuito creado por el dispositivo de puesta en cortocircuito 30 es del orden de 100 ms para la instalación 300. La forma de las corrientes que fluyen en los conductores eléctricos es idéntica para el primer y el segundo modo de realización de la invención.
La figura 6 muestra un dispositivo de puesta en cortocircuito 330. El dispositivo de puesta en cortocircuito 330 es similar al dispositivo de puesta en cortocircuito 30 según el primer modo de realización, con la diferencia de que comprende elementos resistivos 346 que tienen, en un plano paralelo al eje longitudinal X y al eje transversal Y, una forma generalmente en L que se extiende desde su primer extremo de conexión 54 hasta su segundo extremo de conexión 56. Los 346 elementos resistivos están hechos de un material como el acero inoxidable.
Cada elemento resistivo 346 tiene una longitud curvilínea L360, medida a lo largo de un borde 360 que conecta sustancialmente el primer extremo de conexión 54 con el segundo extremo de conexión 56, superior a 200 mm. Cada elemento resistivo 346 tiene también, perpendicularmente al borde 360, una sección transversal mayor o igual a 400 mm2.
Más generalmente, las dimensiones de los elementos resistivos 346 y el material que constituye los elementos resistivos 346 son tales que cada elemento resistivo 346 tiene una impedancia cuyo valor está comprendido entre 0,3 mQ y 1 mQ, preferentemente entre 0,5 mQ y 0,6 mQ, para una temperatura del elemento resistivo 346 comprendida entre 0°C y 100°C.
En la Fig. 7, las curvas quinta 402, sexta 404 y séptima 406 corresponden a la corriente, valor pico, que fluye, respectivamente, en cada uno de los tres conductores eléctricos cuando se establece un cortocircuito entre los conductores eléctricos mediante un sistema de extinción de arco eléctrico del estado de la técnica, es decir, sin elementos resistivos 46, 346. Las curvas quinta 402, sexta 404 y séptima 406 se obtienen en condiciones equivalentes a las elegidas para las curvas primera 202, segunda 204 y tercera 206. En comparación con las curvas primera 202, segunda 204 y tercera 206, parece que el valor pico de la corriente es mayor para las curvas quinta 402, sexta 404 y séptima 406.
En la figura 8, una octava curva 408 muestra una segunda fuerza lateral E2 sufrida por el conductor eléctrico a través del cual fluye la corriente correspondiente a la quinta curva 402. Parece que la segunda fuerza lateral E2 es mayor que la primera fuerza lateral E1. En efecto, la amplitud de las corrientes visible en las curvas quinta 402, sexta 404 y séptima 406 es mayor que la visible en las curvas primera 202, segunda 204 y tercera 206, lo que da lugar a mayores fuerzas en los conductores eléctricos en un sistema de extinción del estado de la técnica que en los sistemas de extinción 18, 318 de acuerdo con los modos de realización primero, segundo y tercero.
Gracias a la invención, una fuerza máxima aplicada al conductor eléctrico 12 por el que circula la corriente correspondiente a la primera curva 202 se reduce globalmente en aproximadamente un 40%. El sistema de extinción 18 permite así reducir en gran medida las fuerzas ejercidas sobre los conductores eléctricos 12 cuando el bloque electromecánico 44 pasa a su posición de cortocircuito. En efecto, los elementos resistivos 46, 346 permiten reducir la amplitud de la componente aperiódica de la corriente para cada conductor eléctrico 12, modificando la resistencia global de la instalación 10, 300, con el fin de modificar el desfase entre la corriente y la tensión que circula por cada conductor eléctrico 12. La modificación del desfase reduce el valor del factor de potencia y la componente aperiódica para cada conductor eléctrico 12. La componente aperiódica tiene una influencia muy negativa en la instalación 10, 300 y es adecuada para aumentar el valor de pico de la corriente que circula por el correspondiente conductor eléctrico 12 en un factor de 1,5, por ejemplo.
El dispositivo de puesta en cortocircuito 30, 330 permite reducir la componente transitoria aperiódica, y por lo tanto el valor de pico de la corriente transitoria que fluye sobre el conductor eléctrico 12 correspondiente, con el fin de reducir las fuerzas sobre la instalación eléctrica 10, 300 y más precisamente sobre los conductores eléctricos 12. Esta reducción de la componente aperiódica y esta reducción de fuerzas se obtienen sin aumentar significativamente el tiempo de conmutación del arco eléctrico A. El tiempo de conmutación corresponde al tiempo necesario para que el arco eléctrico A, que aparece entre los conductores eléctricos 12, pase por el dispositivo de puesta en cortocircuito 30, 330.
En efecto, el tiempo de conmutación del arco es preferiblemente entre 0,1 ms y 2 ms.
Además, el gran volumen de los elementos resistivos 46, 346 permite limitar la temperatura de los elementos resistivos a un valor inferior a 500°C para una corriente que pasa por ellos igual a 100 kA durante 50 ms.
Finalmente, gracias al sistema de extinción 18, 318 según la invención, las fuerzas sufridas por la instalación 300 son limitadas durante el periodo transitorio, entonces después de un tiempo de respuesta predeterminado, el disyuntor aísla eléctricamente la fuente de alimentación 14, y más generalmente la red eléctrica 22 de los conductores eléctricos 12.
Los elementos resistivos 46, 346 permiten reducir el factor de potencia de la instalación 10, reducir el valor pico de la corriente pero también su valor medio, limitar el calentamiento en la instalación 10 y no obstaculizar la extinción del arco por la conmutación en el dispositivo de puesta en cortocircuito 30, 330. La conmutación corresponde al paso del arco eléctrico por el dispositivo de puesta en cortocircuito 30.
La tensión entre los conductores eléctricos 12 suele ser inferior a 690 V cuando el bloque electromecánico 44 está en posición de reposo.
Alternativamente, la instalación eléctrica 10 es una instalación monofásica o bifásica que comprenden un conductor de fase y un conductor neutro o dos conductores de fase respectivamente.
Según otra variante, la corriente que fluye en los conductores eléctricos 12 es una corriente continua y la tensión entregada en los conductores eléctricos 12 es inferior a 400V.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (30; 330) para cortocircuitar una instalación eléctrica (10; 300) que tiene al menos dos conductores eléctricos (12), comprendiendo el dispositivo:
    - al menos dos terminales de conexión (42), cada uno de los cuales es adecuado para ser conectado a un conductor eléctrico respectivo (12),
    - un bloque electromecánico (44) adecuado para establecer un cortocircuito entre los terminales de conexión (42),
    - al menos un elemento resistivo (46; 346) adecuado para conectar uno de los terminales de conexión (42) al correspondiente conductor eléctrico (12), comprendiendo el o cada elemento resistivo (46; 346) un primer extremo de conexión (54) conectado al correspondiente terminal de conexión (42) y un segundo extremo de conexión (56) adecuado para ser conectado al correspondiente conductor eléctrico, caracterizado porque el elemento resistivo (46; 346) tiene una impedancia, y la variación en el valor de la impedancia es inferior a 1 mQ para una temperatura del elemento resistivo entre 0°C y 200°C.
    2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el valor de la impedancia del elemento resistivo (46; 346) está comprendido entre 0,3 mQ y 1 mQ, preferentemente entre 0,5 mQ y 0,6 mQ, para una temperatura del elemento resistivo comprendida entre 0°C y 100°C.
    3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el bloque electromecánico (44) comprende un miembro móvil (53) adecuado para conmutar entre una posición de reposo en la que los terminales de conexión (42) están aislados eléctricamente entre sí, y una posición de cortocircuito en la que los terminales de conexión (42) están conectados entre sí.
    4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una pluralidad de elementos resistivos (46; 346), estando cada terminal de conexión (42) conectado al primer extremo de conexión (54) de un elemento resistivo respectivo (46; 346), y porque los elementos resistivos (46; 346) están aislados eléctricamente entre sí.
    5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el o cada elemento resistivo (46; 346) es de acero inoxidable.
    6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el o cada elemento resistivo (46; 346) comprende un borde (60; 360) que conecta el primer extremo de conexión (54) y el segundo extremo de conexión (56), y porque el o cada elemento resistivo (46; 346) tiene una sección transversal, perpendicular al borde correspondiente (60; 360), mayor o igual a 400 mm2
    7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un terminal de conexión (42) está desplazado por una altura de elevación (H1) con respecto al otro u otros terminales de conexión (42), estando la altura de elevación (H1) comprendida entre 2 cm y 4 cm.
    8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el o cada elemento resistivo (46; 346) tienen forma de bustrofedon.
    9. Un sistema de extinción (18; 318) de un arco eléctrico (A) que puede producirse en una instalación eléctrica (10;
    300), comprendiendo la instalación al menos dos conductores eléctricos (12), comprendiendo el sistema:
    - al menos un aparato (24, 26, 48) para detectar el arco eléctrico (A) en cada conductor (12),
    - al menos un disyuntor de aislamiento eléctrico (28; 304) conectado a los conductores eléctricos (12) entre la instalación eléctrica (10; 300) y una fuente de alimentación (14) de dicha instalación eléctrica, - un dispositivo de puesta en cortocircuito (30; 330) conectado a los conductores eléctricos (12),
    - una unidad de control electrónico (32, 50) del dispositivo de puesta en cortocircuito (18; 318), adecuada para controlar el dispositivo de puesta en cortocircuito (18; 318) en un estado de establecimiento de un cortocircuito entre los conductores eléctricos (12) cuando el arco eléctrico (A) es detectado por el aparato de detección, y
    - un miembro de disparo (32, 52) del o de los disyuntores eléctricos (28; 304) cuando el arco eléctrico es detectado por el aparato de detección (24, 26, 48),
    caracterizado porque el dispositivo de puesta en cortocircuito (30; 330) está de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.
    10. Un sistema según la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo de puesta en cortocircuito (30; 330) está colocado aguas abajo del disyuntor o disyuntores (28; 304) para el aislamiento eléctrico de la fuente de alimentación (14).
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