ITMI20060421A1

ITMI20060421A1 - CURRENT MANEUVER-SELECTOR SWITCH CONTINUOUSLY CONTINUES FOR TRACTION LINES

Info

Publication number: ITMI20060421A1
Authority: IT
Inventors: Fabrizio Maggioni; Emanuele Vigano'
Original assignee: Mont Ele S R L
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2007-09-10
Also published as: EP1833068A2; EP1833068A3

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato riguarda un interruttore di manovra-sezionatore 750-1500-3000 Vcc (nel seguito definito con la definizione 3kV) in corrente continua, particolarmente per linee di trazione. Più particolarmente, il trovato riguarda un interruttore di manovra sezionatore per linee di trazione a 3kV, adatto per montaggio in cella metallica prefabbricata. The present invention relates to a 750-1500-3000 Vdc switch-disconnector (hereinafter defined as 3kV) in direct current, particularly for traction lines. More particularly, the invention relates to a switch disconnector for 3kV traction lines, suitable for assembly in a prefabricated metal cell.

Come è noto, l'apertura/chiusura della corrente di trazione e il sezionamento della linea di contatto negli impianti di trazione elettrica a 3kV è normalmente effettuata con interruttori di manovra-sezionatori unipolari a corna montati su pali all'esterno di una sottostazione o lungo la linea. As is known, the opening / closing of the traction current and the disconnection of the contact line in 3kV electrical traction systems is normally carried out with single-pole horn switch-disconnectors mounted on poles outside a substation or along the line.

L'interr di manovra-sezionatore a corno è composto da un contatto di potenza in grado di portare la corrente continuativa della linea, e da un contatto di interruzione elettricamente in parallelo al primo avente elettrodi divergenti a forma di corna atti ad allungare verso l'alto fino all'estinzione per l'effetto combinato del campo magnetico e della temperatura, l'arco che, all'apertura del contatto, si forma tra gli stessi elettrodi. The horn switch-disconnector is composed of a power contact capable of carrying the continuous current of the line, and an interruption contact electrically parallel to the first one having diverging horn-shaped electrodes able to stretch towards the high up to extinction due to the combined effect of the magnetic field and temperature, the arc that, when the contact opens, is formed between the same electrodes.

In fase di chiusura il contatto a corna precede il contatto di potenza, in pertura invece il contatto di potenza precede il contatto a corna . In the closing phase, the horn contact precedes the power contact, while in opening the power contact precedes the horn contact.

Lo spazio aperto in cui sono normalmente disposti l'interruttore di manovra-sezionatore ed il ricambio naturale del mezzo dielettrico assicura il raffreddamento dell'arco durante l'allungamento, e la deionizzazione dell'aria circostante al termine del processo di apertura. Si nota che il montaggio di questi sezionatori su palo, se è vantaggioso per la visibilità del sezionamento è svantaggioso per la trasmissione del movimento e la manutenzione. The open space in which the switch-disconnector and the natural exchange of the dielectric medium are normally arranged ensures the cooling of the arc during the elongation, and the deionization of the surrounding air at the end of the opening process. It is noted that the mounting of these disconnectors on a pole, if it is advantageous for the visibility of the sectioning, is disadvantageous for the transmission of movement and maintenance.

Nel caso di montaggio del sezionatore in una cella chiusa, le condizioni sopra esposte vengono a mancare a causa della ristrettezza dello spazio disponibile. If the disconnector is mounted in a closed compartment, the above conditions are lacking due to the limited space available.

E' pure noto che l'apertura della corrente di guasto, a causa degli elevati valori della rampa della corrente di cortocircuito, viene invece effettuata in interruttori che privilegiano la rapidità dell'interruzione in modo che la stessa prima del raggiungimento del valore di regime. L'estinzione corrente è ottenuta deviando l'arco, mediante soffio magnetico, dal contatto ad una camera (caminetto) dove sono disposti segmenti metallici i quali, frazionando l'arco in una serie di archi elementari. eventualmente configurati a spirale ne provocano l'allungamento e il raffreddamento fine all'estinzione. It is also known that the opening of the fault current, due to the high values of the short-circuit current ramp, is instead carried out in circuit-breakers which privilege the rapidity of the interruption so that it occurs before the steady state value is reached. The current extinction is obtained by deflecting the arc, by means of a magnetic blow, from the contact to a chamber (fireplace) where metal segments are arranged which, by splitting the arc into a series of elementary arcs. eventually configured in a spiral, they cause elongation and cooling to the point of extinction.

Gli apparecchi sopra descritti possono essere montati in cella chiusa purché si provveda a opportuni sfoghi del gas ionizzato nel caso di corti circuiti di elevata intensità. The devices described above can be mounted in a closed cell as long as appropriate venting of the ionized gas is provided in the case of high intensity short circuits.

La brev della interruzione richiede massa e corsa ridotte per il contatto mobi e quindi limitata tenuta dielettrica a contatto aperto in modo tale che questi apparecchi non sono adatti per il sezionamento della linea dopo l'interruzione. The patent of the interruption requires reduced mass and stroke for the mobile contact and therefore limited dielectric withstand in open contact so that these devices are not suitable for sectioning the line after the interruption.

E' quindi necessario, per l'interruttore di manovra-sezionatore in questione, ridurre al minimo la ionizzazione del mezzo, cioè la durata del processo di interruzione, mantenendo, a sezionatore aperto, una distanza fra i contatti tale da assicurare la tenuta dielettrica richiesta e, a sezionatore chiuso, una superficie del contatto tale da mantenere la temperatura entro i limiti consentiti. It is therefore necessary, for the switch-disconnector in question, to reduce the ionization of the medium to a minimum, i.e. the duration of the interruption process, maintaining, with the disconnector open, a distance between the contacts such as to ensure the required dielectric withstand. and, with the disconnector closed, a contact surface such as to maintain the temperature within the permitted limits.

Compito precipuo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore di manovra-sezionatore in corrente continua, che abbia prestazioni termini di tenuta dielettrica a contatti aperti, corrente continuativa a contatti chiusi, corrente dinamica, corrente di chiusura sotto corto circuito e tempi di manovra, analoghe o superiori a quelle degli interruttori di manovra-sezionatori per esterno a corna noti, di sezionatori per esterno a corna noti. The aim of the present invention is to provide a direct current switch-disconnector, which has performances in terms of dielectric withstand with open contacts, continuous current with closed contacts, dynamic current, closing current under short circuit and operating times, analogous to or superior to those of known horn switch-disconnectors for outdoor use, of known horn switch-disconnectors for outdoor use.

Nell’ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è di realizzare un interruttore di manovra-sezionatore che abbia energia di arco e ionizzazione ridotte, in modo da renderlo compatibile con installazione in celle metalliche disposte sia all'interno che all'esterno e di conseguenza, non venga richiesto ad un operatore di lavorare ad altezze considerevoli per operazioni di manutenzione, e neppure si richieda un complesso sistema di trasmissione del movimento. Within this aim, an object of the present invention is to provide a switch-disconnector which has low arc and ionization energy, so as to make it compatible with installation in metal compartments arranged both inside and outside and consequently, an operator is not required to work at considerable heights for maintenance operations, nor is a complex movement transmission system required.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore di manovra-sezionatore che consenta di ridurre l'energia di comando in gioco. Another object of the present invention is to provide a switch-disconnector which allows to reduce the control energy involved.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore di manovra-sezionatore che sia di elevata affidabilità, di relativamente semplice manutenzione e costi sostenibili. Not least object of the present invention is to provide a switch-disconnector which is highly reliable, relatively simple to maintain and affordable.

Questo nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un interruttore di manovra-sezionatore in corrente contnua, con due tratti di interruzione in serie, comprendente: due contatti fissi; This, as well as these and other purposes which will become clearer in the following, are achieved by a direct current switch-disconnector, with two breaking sections in series, comprising: two fixed contacts;

un cont tto mobile doppio atto ad impegnarsi e disimpegnarsi con/dai contatti fissi: a double mobile contact able to engage and disengage with / from fixed contacts:

mezzi azionamento di detto contatto mobile doppio, atti a muovere detto cont mobile in impegno ed in disimpegno con/dai detti contatti fissi, caratterizzato dal fatto che actuation means of said double movable contact, adapted to move said movable counter into engagement and disengagement with / from said fixed contacts, characterized in that

ciascun contatto fisso e il corrispondente contatto mobile è dotato di un corno rompiarco ; una bobina dotata di nucleo magnetico essendo collegata elettricamente tra il corno rompiarco (isolato) e il rispettivo contatto fisso stesso, una o più camere di estinzione dell'arco essendo disposte in posizione sovrastante il tratto di interruzione formato dalle corna rompiarco. each fixed contact and the corresponding moving contact is equipped with an arc-breaking horn; a coil equipped with a magnetic core being electrically connected between the (insulated) arc-breaking horn and the respective fixed contact itself, one or more arc-extinguishing chambers being arranged above the interruption section formed by the arc-breaking horns.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, dell'interruttore di manovra-sezionatore secondo il trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of preferred but not exclusive embodiments of the switch-disconnector according to the invention, illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which

la figura 1 illustra in vista in sezione trasversale l'interruttore di manovra-sezionatore secondo il presente trovato; Figure 1 is a cross-sectional view of the switch-disconnector according to the present invention;

la figura 2 illustra in vista in pianta dall'alto (con alcune parti rimosse) il secondo il trovato. Figure 2 is a top plan view (with some parts removed) of the according to the invention.

Con alle figure, l'interruttore di manovra-sezionatore secondo il globalmente indicato dal numero di riferimento 1, comprende una coppia di sbarre 2, sostenute da isolatori 4, terminanti ciascuna con contatto fisso di tipo a pinza 5, un corno rompi-arco 6, rigidamente alla sbarra 2, ma da essa isolato mediante un elemento isol 7, e da un contatto mobile 8, doppio, solidale con un isolatore 9, che lo collega ad un meccanismo di azionamento. Il contatto mobile 8 è anch'esso munito di corna rompi-arco 10 con molle di pressione 11, e di una del corno 10a, entrambe elettricamente collegate al contatto 8. With the figures, the switch-disconnector according to the globally indicated by the reference number 1, comprises a pair of busbars 2, supported by insulators 4, each terminating with a fixed pincer-type contact 5, an arc-breaking horn 6 rigidly to the busbar 2, but insulated from it by means of an isol element 7, and by a double movable contact 8, integral with an insulator 9, which connects it to an actuation mechanism. The movable contact 8 is also provided with arc-breaking horns 10 with pressure springs 11, and with one of the horn 10a, both electrically connected to the contact 8.

Due bobine di soffio con nuclei magnetici appropriati, 12 e 13 sono collegate ciascuna ad una sbarra 2, e al relativo corno fisso 6. Two puff coils with appropriate magnetic cores, 12 and 13 are each connected to a bar 2, and to the relative fixed horn 6.

Almeno una e preferibilmente due camere di estinzione a segmenti metallici, 14 e 16, sono rispettivamente disposte sopra ciascun tratto di interruzione le camere racchiudono le corna rompi-arco 6 e 10a dei contatti fissi e mobili mentre le bobine di soffio con nuclei magnetici 12 e 13 sono segregate da pareti isolanti. At least one and preferably two extinguishing chambers with metal segments, 14 and 16, are respectively arranged above each interruption section; the chambers enclose the arc-breaking horns 6 and 10a of the fixed and movable contacts while the blowing coils with magnetic cores 12 and 13 are segregated by insulating walls.

In sostanza quindi viene realizzata una doppia interruzione contemporanea con soffio magnetico essendo i due contatti mobili elettricamente e meccanicamente solidali. Basically, therefore, a double simultaneous interruption with a magnetic blow is realized, since the two mobile contacts are electrically and mechanically integral.

Il di azionamento del sezionatore è costituito da una guida 20, solidale con la struttura fissa, sulla quale scorre, con movimento lineare, un 21 con l' isolatore 9 e il contatto mobile 8. The switch actuator consists of a guide 20, integral with the fixed structure, on which a 21 with the insulator 9 and the mobile contact 8 slides with linear movement.

Tra le estremità delle aste 20 e il ponticello 21 sono disposte molle di chiusura 15 indicate dal numero di riferimento 22, mentre tra la struttura e il ponticello 21 sono disposte molle di apertura 15. Closing springs 15 indicated by the reference number 22 are arranged between the ends of the rods 20 and the bridge 21, while opening springs 15 are arranged between the structure and the bridge 21.

Le molle di apertura 15 e le molle di chiusura 22 sono precaricate in modo che la forza prodotta sia poco dipendente dalla corsa. The opening springs 15 and the closing springs 22 are preloaded so that the force produced is not very dependent on the stroke.

Il carico delle molle 15 e 11 è tale da accelerare il contatto mobile e completare la corsa di apertura nei tempi richiesti. The load of the springs 15 and 11 is such as to accelerate the moving contact and complete the opening stroke in the required times.

La precarica delle molle 15 a sezionatore aperto per un intero ciclo chiusura / apertura è effettuata mediante un motoriduttore 30 e mezzi a leva 31. Il motoriduttore e i mezzi a leva sono collegati al basamento fisso 32, solidale con gli isolanti 4. The preloading of the springs 15 with the disconnector open for an entire closing / opening cycle is carried out by means of a gearmotor 30 and lever means 31. The gearmotor and the lever means are connected to the fixed base 32, integral with the insulators 4.

Il funzionamento dell'interruttore di manovra-sezionatore secondo il trovato è come segue: The operation of the switch-disconnector according to the invention is as follows:

A sezionatore aperto l'eccitazione di un elettromagnete di chiusura o di un cricco non rappresentati libera la molla 22, il ponticello 21 e il contatto mobile 8. With the disconnector open, the excitation of a closing electromagnet or a ratchet not shown releases the spring 22, the jumper 21 and the moving contact 8.

La senza rimbalzo dei contatti a corna, 10 con carico delle relative molle 11, precede l'introduzione del contatto mobile 8 nelle pinze 5 del contatto fisso 2. The non-rebounding of the horned contacts 10 with the load of the relative springs 11 precedes the introduction of the movable contact 8 into the pincers 5 of the fixed contact 2.

Il movimento di chiusura del contatto mobile avviene, guardando ad esempio la figura 1 con movimento verso sinistra del contatto mobile 8, mentre l'apertura avviene con movimento verso destra del contatto mobile 8. The closing movement of the movable contact takes place, looking for example at Figure 1 with movement to the left of the movable contact 8, while the opening takes place with movement to the right of the movable contact 8.

A sezionatore chiuso, l'eccitazione di un elettromagnete di apertura o di un cricco, non rappresentati, libera la molla 15 che trascina il ponticello 21 e il contatto mobile 8. With the disconnector closed, the excitation of an opening electromagnet or a ratchet, not shown, frees the spring 15 which drives the jumper 21 and the mobile contact 8.

Durante la prima parte della corsa di apertura la continuità metallica del circuito viene mantenuta attraverso il contatto a corna 10, le bobine di soffio 12 e 13 e il contatto mobile. Il circuito magnetico in ferro è quindi sede di un flusso magnetico proporzionale alla corrente di linea che investe, i contatti rompiarco e le loro estensioni e, parzialmente le camere di spegnimento 14 e 16. During the first part of the opening stroke, the metallic continuity of the circuit is maintained through the horn contact 10, the blow coils 12 and 13 and the moving contact. The iron magnetic circuit is therefore the seat of a magnetic flux proportional to the line current that strikes, the arc-breaking contacts and their extensions and, partially, the extinguishing chambers 14 and 16.

La componente radiale di questo flusso interagisce con la corrente dell'arco che si forma dopo l'apertura dei contatti a corna, spingendo l'arco lungo le espansioni delle corna 6, 10 bis verso le camere di spegnimento 14 e 16. The radial component of this flux interacts with the arc current that forms after the horn contacts open, pushing the arc along the expansions of the horns 6, 10 bis towards the extinguishing chambers 14 and 16.

di queste, configurate a spirale, la componente assiale del campo prodotto dalla spirale e quella assiale del campo prodotto dalle bobine si sommano, accelerando l'estinzione dell'arco e affrettando la deionizzazione del mezzo che avviene così in tempi paragonabili a quelli di un interruttore extrarapido. of these, configured in a spiral, the axial component of the field produced by the spiral and the axial component of the field produced by the coils add up, accelerating the extinction of the arc and hastening the deionization of the medium which thus takes place in times comparable to those of a switch extra-fast.

L'interruttore di manovra - sezionatore secondo il trovato può essere quindi impiegato in un ambiente chiuso quale una cella metallica prefabbricata potendo estinguere l'arco in tempi rapidi con dispersione di energia ridotta, senza richiedere spazi ampi per il contenimento dell'arco. The switch-disconnector according to the invention can therefore be used in a closed environment such as a prefabricated metal cell, being able to extinguish the arc quickly with reduced energy dispersion, without requiring large spaces for containing the arc.

Si è in pratica constatato come l'interruttore di manovra sezionatore secondo il trovato assolva pienamente il compito nonché gli scopi prefissati, in quanto pur mantenendo tensioni di prova a 50Hz tra i contatti aperti oltre i 20kV può essere installato entro una struttura chiusa, invece di richiedere spazi aperti come i sezionatori a corna di tipo noto. In practice it has been found that the switch disconnector according to the invention fully achieves the intended aim and objects, since while maintaining test voltages at 50Hz between the open contacts over 20kV it can be installed inside a closed structure, instead of require open spaces such as known horn disconnectors.

L'interruttore di manovra-sezionatore secondo il trovato esegue infatti una doppia interruzione in serie tra il contatto fisso ed il contatto con riduzione della corsa del contatto mobile a pari distanza di isolamento, a vantaggio delle dimensioni del apparecchio e dei tempi di intervento. The switch-disconnector according to the invention in fact performs a double interruption in series between the fixed contact and the contact with a reduction in the stroke of the movable contact at the same insulation distance, to the advantage of the dimensions of the apparatus and of the intervention times.

L'interruttore di manovra-sezionatore così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo The switch-disconnector thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept

Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.

In pratica. i materiali impiegati, nonché le dimensioni e le forme contingenti essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. Practically. the materials used, as well as the contingent shapes and dimensions may be any according to the requirements and the state of the art.

Claims

CLAIMS 1. DC switch-disconnector particularly for traction lines, with two interruption sections in series comprising: two fixed contacts; a double movable contact adapted to engage and disengage with / from said fixed contacts; means for actuating said movable contact, adapted to move said movable contact into engagement and disengagement with / from said fixed contacts; characterized by the fact that each fixed contact and the corresponding moving contact are equipped with an arc-breaking horn; a coil equipped with a magnetic core being electrically connected between the (insulated) arc-breaking horn and the fixed contact itself, one or more arc extinguishing chambers being also arranged in a position above the interruption section forming arc-breaking horns.

2. Switch-disconnector according to claim 1, characterized in that it comprises a pair of busbars each provided at one end with one of said fixed contacts.

3. Switch-disconnector according to claim 1, characterized in that it comprises a pair of chambers for extinguishing the electric arc.

4. Switch-disconnector according to one or more of the preceding claims, characterized in that the blowing coils are electrically connected between a busbar and the relative arc-breaking horn 5. of the switch-disconnector according to one or more of the preceding claims, characterized by the fact that said bars are connected to a fixed base by means of an insulating support, 6. Switch-disconnector according to one or more of the preceding ones, characterized in that it comprises a guide connecting: a to said fixed base on which said double movable contact slides, operated by said operating means of said movable contact; switch-disconnector according to one or more of the preceding claims, characterized in that said fixed contacts are of the clamp type. 8. Switch-disconnector according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises closing springs for said movable contact on said fixed contact and movable contact opening springs, said closing and opening springs being arranged around rods parallel to the guide of the moving contact. 9. Switch-disconnector according to one or more of the previous ones, characterized in that it comprises a gearmotor and lever means for charging the disconnector opening springs 10. switch-disconnector according to one or more of the preceding ones, characterized in that said movable contact p is connected to said actuation means by means of an insulator. 11 of the switch-disconnector according to one or more of the preceding ones, characterized in that said horns of said fixed contacts are mechanically connected to the relative busbar through the interposition of insulating elements.