ES2873323T3 - Caja de bornes con mayor resistencia a cortocircuitos para máquinas eléctricas - Google Patents
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Abstract
Máquina de alta tensión con una caja de bornes dispuesta sobre o en ella con mayor resistencia a cortocircuitos para el montaje en o sobre la superficie de la carcasa de la máquina (2), estando dispuestos en la caja de bornes (1) uno o varios ejes de la caja de bornes (4) abiertos o que se abren automáticamente, caracterizada por que en la salida del eje de la caja de bornes (4) está dispuesto un fuelle sobrepuesto de la caja de bornes (15).
Description
DESCRIPCIÓN
Caja de bornes con mayor resistencia a cortocircuitos para máquinas eléctricas
La invención se refiere a una máquina de alta tensión con una caja de bornes dispuesta sobre o en ella según el preámbulo de la reivindicación 1, en particular para máquinas de alta tensión superior a 1 kV.
Debido al aumento de las potencias de cortocircuito de las redes eléctricas, se producen arcos eléctricos como consecuencia de cortocircuitos en las cajas de bornes de las máquinas eléctricas de alta tensión. Estos pueden provocar una explosión y, con ello, un peligro para los transeúntes si, a este respecto, se produce una destrucción incontrolada de la caja de bornes. Otras instalaciones o equipamientos técnicos que están dispuestos en las proximidades también pueden sufrir daños considerables como resultado. Puesto que no se puede descartar por completo la posibilidad de un cortocircuito en la caja de bornes, la protección contra las consecuencias de una destrucción incontrolada similar a una explosión hacia el exterior o los efectos de una explosión en el interior de la caja de bornes se debe realizar por medio de una construcción adecuada de la caja de bornes. Sin embargo, las soluciones técnicas conocidas presentan deficiencias muy diferentes o su efecto es insuficiente.
Por el estado de la técnica se conoce una pluralidad de soluciones técnicas diferentes, en las cuales las cajas de bornes están configuradas constructivamente con una serie de puntos de rotura controlada. Por regla general, están incorporadas las correspondientes costuras de material delgadas, las cuales revientan en el caso de un cortocircuito en el interior de la caja de bornes y conducen la energía de explosión hacia un lado, hacia arriba o hacia abajo. No obstante, en el caso de una serie de soluciones, existe el riesgo de que las piezas de la caja de bornes separadas por explosión o voladas se muevan alejándose de la caja de bornes a una velocidad considerable y, de este modo, puedan originar daños considerables. Por el documento DE 2448378 AS se conoce una caja de bornes de alta tensión para máquinas eléctricas, donde al menos una pared de la caja de bornes se compone de un material más fino que la carcasa de la caja de bornes restante. Esta pared más fina se puede componer, por ejemplo, de acero con menor resistencia que la carcasa de la caja de bornes restante, o incluso de una lámina metálica. Esta lámina metálica también puede estar configurada de manera perforada, dado el caso, en determinados puntos. Por el documento DE-PS 842 363 se conocen en particular cajas de bornes, en las cuales están configuradas costuras de separación especiales, las cuales ya están fundidas o posteriormente quemadas con el material de la caja de bornes.
Por el documento DE 2937074 C2 se conoce una caja de bornes adicional protegida contra explosión, en la que una abertura de la carcasa de la caja de bornes en la pared de la carcasa está cerrada con una chapa. La abertura de alivio está cubierta con una trampilla de alivio de presión adaptada a la respectiva forma geométrica seleccionada de la abertura de la carcasa. Esta está conectada mecánicamente de forma fija y permanente a la pared de la carcasa de la caja de bornes por medio de un alma estrecha.
El documento DE 20 2013 101 980 U1 describe una disposición de armario con un armario que contiene aparatos eléctricos y está configurada con un medio de alivio de presión controlable para la evacuación controlada del exceso de presión del armario. En el armario está dispuesta una caja de toma de corriente, la cual contiene cables de alimentación. Si en la caja de toma de corriente se produce un exceso de presión, esta se evacúa en el armario, abriéndose la abertura de alivio de presión, la cual está cerrada con una trampilla intermedia. La trampilla intermedia se compone de un material fácilmente rompible. Con ello, se relaja el exceso de presión en el armario. En la parte superior del armario también está dispuesta una trampilla de exceso de presión, la cual se abre hacia arriba en el caso de un exceso de presión en el armario al romperlo asimismo o levantarlo hacia arriba. La carcasa sellada y la disposición del armario con las aberturas de paso de este tipo solo son adecuadas de forma limitada para máquinas eléctricas de alta tensión.
La solución técnica en el documento DE 10 2007 011 386 B3, que describe un armario de distribución para una instalación de media tensión suspendida en la pared en la que la corriente de gas de explosión se debería desviar 90° o 180° sobre o bien en una pared posterior de doble pared. A este respecto, la corriente de gas de explosión se escapa a la habitación inmediatamente adyacente del armario de distribución después de pasar a través de un filtro de malla metálica posiblemente incorporado. Con ello, se puede poner en riesgo a las personas que se encuentren en las inmediaciones del armario de distribución en la habitación. Esta construcción solo es parcialmente adecuada para máquinas de alta tensión. Aparte de eso, el documento JPS55134761U revela una máquina de alta tensión con una caja de bornes y el documento DE4312621 A1 revela una instalación de conmutación con un recipiente de expansión.
La invención se basa en el objetivo de crear una máquina de alta tensión con una caja de bornes dispuesta sobre o en ella, con mayor resistencia al cortocircuito, la cual evite el riesgo de piezas separadas por explosión o voladas, esté estructurada de manera constructivamente sencilla, se pueda adosar posteriormente sin grandes gastos a máquinas eléctricas que ya están en funcionamiento, y ofrezca una mayor seguridad ambiental.
De acuerdo con la invención, el objetivo se resuelve con las características del preámbulo y de la parte caracterizadora de la primera reivindicación de patente. Configuraciones ventajosas adicionales están descritas en las reivindicaciones secundarias reflexivas dependientes. Como es de conocimiento general, la caja de bornes con mayor resistencia a cortocircuitos está adosada directamente en la superficie de la carcasa de la máquina 2, o a través de una pieza intermedia en esta. A este respecto, en la caja de bornes 1 están dispuestos, sobre la carcasa de la caja de bornes 3,
uno o varios ejes de la caja de bornes 4 adicionales abiertos o que se abren automáticamente. A este respecto, este eje de la caja de bornes 4 o bien los ejes de la caja de bornes 4 pueden estar dirigidos en diferentes direcciones, preferentemente hacia arriba, lateralmente o incluso hacia abajo. Estos se han realizado significativamente más largos de lo habitual hasta ahora.
Esto da como resultado que la resistencia al cortocircuito y la seguridad del arco voltaico se pueden aumentar en la caja de bornes 1. Por una parte, se mejora la seguridad ambiental general en la ubicación y en el área de operación de la máquina de alta tensión en cuestión; por otra parte, se reduce considerablemente el riesgo de accidentes para el personal operativo. Una ventaja adicional esencial y, en particular, económica es la reducción de daños en la máquina de alta tensión. En caso de avería, todas las conexiones a tierra de la máquina de alta tensión, incluyendo la caja de bornes 1, siguen siendo eléctricamente efectivas.
En una variante en conjunto preferente, en lugar de varios, solo está dispuesto de manera sobrepuesta un eje de la caja de bornes 4 en la parte superior de la caja de bornes 1 con mayor resistencia a cortocircuitos para máquinas eléctricas de alta tensión y está dirigido perpendicularmente hacia arriba. A este respecto, este eje de la caja de bornes 4 se extiende al menos hasta una altura de 2200 mm, medida desde la superficie transitable 5 por el personal. Sin embargo, también puede estar configurado aún más alto.
También es posible que, directamente en la caja de bornes 1 con mayor resistencia a cortocircuitos, en una pared lateral de la caja de bornes 6 esté dispuesta una pieza acodada de la caja de bornes 7, y sobre esta esté dispuesto entonces el eje de la caja de bornes 4.
Esto es espacialmente ventajoso en el caso de espacios reducidos en determinados casos de aplicación, por ejemplo, si la corriente de gas de explosión se debiera dirigir en una determinada dirección sin poder causar daños.
Adicionalmente, por razones de mayor seguridad, alrededor de la caja de bornes 1 con mayor resistencia a cortocircuitos para máquinas eléctricas de alta tensión puede estar dispuesta una carcasa envolvente de la caja de bornes 8 separada hecha de chapa de acero u otro material no inflamable y resistente al calor.
Para ralentizar la energía de explosión que se produce en la caja de bornes 1 como consecuencia de un cortocircuito en el que se produce un arco voltaico en la abertura de salida del eje de la caja de bornes 4 o para dirigirla en una determinada dirección, un laberinto de aire de escape 9 está dispuesto dentro del eje de la caja de bornes 4.
Preferentemente, en el interior del eje de la caja de bornes 4 o en la parte superior del eje de la caja de bornes 4 en puntos adecuados están dispuestas varias placas deflectoras como un laberinto de aire de escape 9. Además, en el eje de la caja de bornes 4 puede estar dispuesta adicionalmente una pieza de desviación de la caja de bornes 10 dirigida en una determinada dirección para dirigir la mezcla de gas de explosión que escapa a alta velocidad en la dirección deseada. En este espacio libre, la mezcla se puede enfriar y relajar y no puede causar ningún daño en el área transitable de la máquina eléctrica.
Para determinados lugares de uso de las correspondientes máquinas eléctricas de alta tensión, también es posible disponer, en el eje de la caja de bornes 4, uno o varios insertos de material 14 como un medio para amortiguar la energía de explosión. Estos pueden ser, por ejemplo, un inserto de malla metálica, un inserto de lana metálica o un inserto de lana mineral o una combinación de estos en el punto correspondiente. Preferentemente, esta disposición solamente se realiza inmediatamente delante de la abertura de salida del eje de la caja de bornes 4. En general, también es posible disponer estos insertos de material 14 en un punto diferente, simplemente o múltiples veces, o incluso en combinación entre sí en el eje de la caja de bornes 4 15.
Igualmente, en el caso del nuevo tipo de caja de bornes 1 con mayor resistencia a cortocircuitos, resulta ventajoso si en el eje de la caja de bornes 4 están dispuestos materiales autoextinguibles para la asfixia de los gases en combustión. Los materiales de extinción adecuados para instalaciones eléctricas tales como, por ejemplo, polvo o arena, también pueden estar posicionados de manera que estos materiales se introduzcan en la caja de bornes a modo de explosión y, de este modo, obliguen a una extinción del arco voltaico.
En la salida del propio eje de la caja de bornes 4 está dispuesto el fuelle sobrepuesto de la caja de bornes 15. A través de este fuelle sobrepuesto de la caja de bornes 15, la caja de bornes 1 puede estar acoplada a los ejes de descarga u otras conexiones de pared. El fuelle sobrepuesto de la caja de bornes 15 normalmente está plegado y, cuando se produce un cortocircuito en la caja de bornes 1, solamente se despliega por la mezcla de gas de explosión que se escapa, prolonga la distancia recorrida y atenúa la energía de explosión. A este respecto, debería tener un tamaño tan grande que posea un volumen suficiente y la emisión de gas relacionada con la explosión se pueda relajar en su mayor parte en él.
Para reducir aún más la velocidad de salida de la mezcla de gas de explosión, pueden estar dispuestos medios técnicos adicionales, tales como cepillos abatibles o rejillas amortiguadoras abatibles, sobre o en el eje de la caja de bornes 4, los cuales disminuyen de manera escalonada la energía en el interior o en el extremo del eje de la caja de bornes 4.
En principio, la caja de bornes 1 con mayor resistencia a cortocircuitos para máquinas eléctricas de alta tensión
también puede estar configurada de manera que el eje de la caja de bornes 4 se haya guiado hacia el exterior al aire libre a través de una pared, o a través del techo, o dentro de una habitación dispuesta por separado o hacia abajo dentro de un respiradero de sótano o bien sala de sótano. En este caso, la explosión se mantiene completamente alejada de la habitación en la que se encuentra la máquina eléctrica.
La invención se explicará con más detalle a continuación en un ejemplo de realización por medio de las tres figuras. El ejemplo de realización descrito a continuación hace referencia a una máquina de alta tensión superior a 1 kV con una caja de bornes 1 dispuesta sobre o en ella.
La figura 1 muestra una vista oblicua de un nuevo tipo de caja de bornes 1 con el eje de la caja de bornes 4 dispuesto hacia arriba
La figura 2 muestra una vista oblicua de un nuevo tipo de caja de bornes 1, girada 90°, con una pieza acodada de la caja de bornes 7 y un eje de la caja de bornes 4 dispuesto hacia arriba con un fuelle sobrepuesto de la caja de bornes 15
La figura 3 muestra una vista oblicua de un nuevo tipo de caja de bornes con un eje dispuesto en ambos lados
En la figura 1 está ilustrada una vista oblicua donde se ha mostrado que la caja de bornes 1 está dispuesta lateralmente en el exterior sobre una superficie de la carcasa de la máquina 2. La carcasa de la caja de bornes 3 está cerrada hacia abajo con un fondo de la caja de bornes 12 y hacia delante con una tapa de la caja de bornes 13. Directamente en la parte superior de la caja de bornes 1 está instalada una membrana de alivio de presión 11, que cierra en primer lugar la caja de bornes. En el caso de la ignición de un arco voltaico provocada por un cortocircuito en la caja de bornes 1, la membrana de alivio de presión 11 se abre para que la mezcla de gas de explosión se pueda relajar hacia arriba en el eje de la caja de bornes 4.
Sin embargo, esta membrana de alivio de presión 11 también se puede disponer en otro punto más arriba. Con ello, se aumenta el volumen en el que la mezcla de gas de explosión se puede relajar antes de que llegue al exterior. Cuanto mayor sea el volumen disponible, menor será la velocidad de expansión de la mezcla de gas de explosión que escapa. En la parte superior de la caja de bornes 1, la carcasa de la caja de bornes 3 está configurada como un eje de la caja de bornes 4, que en este caso se puede extender perpendicularmente hacia arriba hasta el borde superior de la carcasa de la máquina. La superficie transitable 5 en el área de la caja de bornes 1 puede estar restringida si, por razones de seguridad, está dispuesta adicionalmente una carcasa envolvente de la caja de bornes 8 alrededor de la caja de bornes 1. En este caso, está mostrada una parte de una carcasa envolvente de la caja de bornes 8. La carcasa envolvente de la caja de bornes 8 también puede estar realizada más pequeña o bien adjuntarse más estrechamente. La pared lateral de la caja de bornes 6 está realizada de una sola pieza en este ejemplo de realización. Sin embargo, en el caso de máquinas eléctricas más grandes, la pared lateral de la caja de bornes 6 también se puede componer de varias piezas. En la figura 1, en la parte superior del eje de la caja de bornes 4 está dispuesto un laberinto de aire de escape 9, el cual desvía múltiples veces la mezcla de gas de explosión y la ralentiza. A este respecto, para respaldarlo, en el laberinto de aire de escape 9 también está integrado un inserto de material 14, que reduce asimismo la velocidad de la mezcla de gas de explosión.
En la figura 2 está ilustrada una vista oblicua de un nuevo tipo de caja de bornes 1, girada 90°, con una pieza acodada de la caja de bornes 7 dispuesta lateralmente sobre la misma y un eje de la caja de bornes 4 contiguo a la misma configurado hacia arriba. En el interior del eje de la caja de bornes 4 están dispuestos, en este caso, por encima un laberinto de aire de escape 9 y por debajo un inserto de material 14. Por encima del eje de la caja de bornes 4 también está dispuesto un fuelle sobrepuesto de la caja de bornes 15. Este también puede estar cerrado opcionalmente por medio de materiales adecuados, los cuales se desgarran solamente a partir de una determinada presión y liberan la abertura hacia el exterior.
Por la vista oblicua de acuerdo con la figura 3 es evidente una disposición en la que en cada caso un eje de la caja de bornes 4 está dispuesto a ambos lados lateralmente en la carcasa de la caja de bornes 3 en las paredes laterales de la caja de bornes 6 en el nuevo tipo de caja de bornes 1, la cual está fijada directamente a una pared lateral de la carcasa de la máquina 2.
La caja de bornes 1 está cerrada con una tapa de la caja de bornes 13 y con un fondo de la caja de bornes 12. Las paredes laterales de la caja de bornes 6 están agujereadas. Las aberturas desembocan en los ejes de la caja de bornes 4 dirigidos hacia arriba. Estos ejes de la caja de bornes 4 también pueden estar realizados en cada caso más pequeños en la sección transversal. Adicionalmente, en el interior también pueden estar dispuestas chapas deflectoras (no representadas en el dibujo) para guiar y desviar la mezcla de gas de explosión. En el eje de la caja de bornes 4 está dispuesto en cada caso un laberinto de aire de escape 9, que reduce la mezcla de gas de explosión hacia arriba hasta tal punto que no se puede producir ningún daño en el espacio por encima de la superficie transitable 5. En principio, también se pueden disponer tres ejes de la caja de bornes 4, los cuales también pueden estar dimensionados de manera diferente. Por ello, la mezcla de gas de explosión, la cual se produce con la ignición de un arco voltaico en el caso de un cortocircuito, se puede desviar de manera focalizada. El dimensionamiento se debería realizar de manera que, a este respecto, ya en el interior de los ejes de la caja de bornes se realice una relajación en su mayor parte de la corriente de gas de explosión.
Lista de referencias
1 Caja de bornes
2 Superficie de la carcasa de la máquina 3 Carcasa de la caja de bornes
4 Eje de la caja de bornes
5 Superficie transitable
6 Pared lateral de la caja de bornes
7 Pieza acodada de la caja de bornes 8 Carcasa envolvente de la caja de bornes 9 Laberinto de aire de escape
Pieza de desviación de la caja de bornes
11 Membrana de alivio de presión
12 Fondo de la caja de bornes
13 Tapa de la caja de bornes
14 Inserto de material
15 Fuelle sobrepuesto de la caja de bornes
Claims (10)
1. Máquina de alta tensión con una caja de bornes dispuesta sobre o en ella con mayor resistencia a cortocircuitos para el montaje en o sobre la superficie de la carcasa de la máquina (2), estando dispuestos en la caja de bornes (1) uno o varios ejes de la caja de bornes (4) abiertos o que se abren automáticamente, caracterizada por que en la salida del eje de la caja de bornes (4) está dispuesto un fuelle sobrepuesto de la caja de bornes (15).
2. Máquina de alta tensión según la reivindicación 1,
caracterizada por que
el o los eje(s) de la caja de bornes (4) está(n) orientado(s) hacia arriba y está(n) realizado(s) al menos a 2200 mm de altura, a partir de una superficie transitable (5), de manera que se haya descartado un peligro para las personas.
3. Máquina de alta tensión según la reivindicación 1,
caracterizada por que
en una pared lateral de la caja de bornes (6) está dispuesta una pieza acodada de la caja de bornes (7) y sobre esta está dispuesto el eje de la caja de bornes (4).
4. Máquina de alta tensión según la reivindicación 1,
caracterizada por que
alrededor de la caja de bornes (1) está dispuesta una carcasa envolvente de la caja de bornes (8) de chapa de acero u otro material no inflamable y resistente al calor.
5. Máquina de alta tensión según la reivindicación 1,
caracterizada por que
dentro del eje de la caja de bornes (4) (15) están dispuestas varias placas deflectoras como un laberinto de aire de escape (9).
6. Máquina de alta tensión según la reivindicación 1,
caracterizada por que
en la parte superior del eje de la caja de bornes (4) está dispuesta una pieza de desviación de la caja de bornes que apunta en una dirección determinada.
7. Máquina de alta tensión según la reivindicación 1,
caracterizada por que
un inserto de material (14), tal como un inserto de malla metálica, un inserto de lana metálica o un inserto de lana mineral, está dispuesto dentro del eje de la caja de bornes (4) como un medio para unir la energía de explosión.
8. Máquina de alta tensión según la reivindicación 1,
caracterizada por que
dentro del eje de la caja de bornes (4) están dispuestos materiales autoextinguibles para la asfixia de gases en combustión o materiales extintores de arco voltaico.
9. Máquina de alta tensión según la reivindicación 1,
caracterizada por que
sobre o en el eje de la caja de bornes (4) están dispuestos medios para reducir la energía de explosión, tales como cepillos abatibles o rejillas abatibles.
10. Máquina de alta tensión según la reivindicación 1,
caracterizada por que
el eje de la caja de bornes (4) se ha guiado hacia el exterior al aire libre a través de una pared, o a través del techo, o dentro de una habitación dispuesta por separado o hacia abajo dentro de un respiradero de sótano o sala de sótano.
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