ITPC990038A1 - SECTIONING AND INTERRUPTION DEVICE, FOR ELECTRICAL CABINS. - Google Patents
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Abstract
Description
“DISPOSITIVO DI SEZIONAMENTO E INTERRUZIONE, PER CABINE ELETTRICHE” "DISCONNECTION AND INTERRUPTION DEVICE, FOR ELECTRIC CABINETS"
La presente invenzione propone un dispositivo di sezionamento e interruzione con interruttore di tipo migliorato, per cabine elettriche, in particolare cabine di media tensione. The present invention proposes a sectioning and breaking device with an improved type of switch, for electrical substations, in particular medium voltage substations.
Il dispositivo secondo l’invenzione comprende un sezionatore di sbarra, che si chiude alternativamente sulla linea e su un contatto di terra, ed un interruttore di linea sottovuoto, il tutto contenuto in un involucro in atmosfera di gas protettivo, in particolare in un involucro riempito di esafloruro di zolfo (SF6), leggermente in sovra pressione rispetto all’ambiente. The device according to the invention comprises a busbar disconnector, which closes alternatively on the line and on an earth contact, and a vacuum line switch, all contained in an enclosure in a protective gas atmosphere, in particular in a filled enclosure. of sulfur hexafloride (SF6), slightly overpressure with respect to the environment.
Si ottiene un complesso dall’ingombro decisamente ridotto rispetto alle analoghe apparecchiature note, ed in cui tutte quelle parti in movimento che al momento dell’azionamento generano un arco, sono poste sottovuoto, in modo che il gas protettivo non degradi per effetto della ionizzazione provocata dall’arco, con una conseguente maggiore durata del complesso. A unit with a decidedly reduced size compared to similar known equipment is obtained, and in which all those moving parts that generate an arc at the moment of actuation are placed under vacuum, so that the protective gas does not degrade due to the ionization caused. from the arch, resulting in a longer duration of the complex.
L’invenzione riguarda il settore delle apparecchiature per impianti elettrici ed in particolare il settore dei dispositivi di interruzione e sezionamento delle linea di alta e media tensione. The invention concerns the sector of equipment for electrical systems and in particular the sector of interruption and sectioning devices for high and medium voltage lines.
Normalmente i dispositivi di sezionamento ed interruzione presenti nelle cabine elettriche comprendono un interruttore, che ha il compito di sconnettere la linea diretta all'utilizzazione dalle sbarre che alimentano la tensione, un sezionatore di linea, il quale dopo che l’interruttore ha aperto il circuito consente di interrompere fisicamente la linea, ad esempio mediante un comando meccanico dall'esterno, per avere la certezza della separazione fisica delle barre dai dispositivi a valle e, infine, un sezionatore di terra, azionato sempre dall’esterno, il quale connette a terra la linea diretta ali’utilizzatore, per evitare possibili rischi dovuti ad esempio a scariche, a correnti indotte generate dalla vicinanza con linea ad alta tensione, ecc. Normally the disconnecting and breaking devices present in the electrical substations include a switch, which has the task of disconnecting the direct line to the user from the busbars that supply the voltage, a line disconnector, which after the switch has opened the circuit it allows you to physically interrupt the line, for example by means of a mechanical command from the outside, to have the certainty of the physical separation of the bars from the downstream devices and, finally, an earthing switch, always operated from the outside, which connects to the earth the direct line to the user, to avoid possible risks due for example to discharges, induced currents generated by the proximity to a high voltage line, etc.
Nei sistemi noti le parti mobili che disconnettono la linea sottotensione e che quindi all’azionamento danno luogo alla formazione di un arco, lavorano in ambiente protetto, ad esempio sottovuoto oppure, più spesso, in un ambiente di gas protettivo, in particolare esafloruro di zolfo. In known systems, the moving parts which disconnect the undervoltage line and which therefore give rise to the formation of an arc upon actuation, work in a protected environment, for example under vacuum or, more often, in a protective gas environment, in particular sulfur hexafloride. .
Nei sistemi noti tutte le parti, con l’eccezione del solo interruttore che lavora in ambiente protetto, operano con isolamento in aria e quindi sono soggetti ad ossidazione e degrado più o meno spinto a seconda delle caratteristiche ambientali e possono, in casi particolari, dare luogo ad archi. In known systems, all the parts, with the exception of the circuit-breaker which works in a protected environment, operate with air insulation and are therefore subject to oxidation and degradation more or less severe depending on the environmental characteristics and can, in particular cases, give arched place.
L’arco che si forma ogni qual volta si azionano questi dispositivi provoca usura del contatti degrado degli isolanti dovuto a fenomeni di ionizzazione, ecc., cosa che costringe a periodiche revisioni dell’intero complesso, con oneri di manutenzione, necessità di mettere fuori servizio il quadro e così via. The arc that forms every time these devices are activated causes wear on the contacts, degradation of the insulators due to ionization phenomena, etc., which forces periodic reviews of the entire complex, with maintenance costs, the need to put out of service the picture and so on.
Inoltre il complesso dei dispositivi, chiamato “quadro", nelle apparecchiature attuali presenta un ingombro non indifferente, con un’altezza di 1,7 - 2,5 metri, una profondità di poco superiori al metro ed una larghezza compresa fra circa 50 - 100 cm. Furthermore, the complex of devices, called "panel", in current equipment has a considerable size, with a height of 1.7 - 2.5 meters, a depth of just over a meter and a width between about 50 - 100 cm.
Per questa ragione è sentita, nel settore, l’esigenza di mezzi che permettano di ovviare a questi inconvenienti, evitando o comunque limitando l’usura delle parti. For this reason, the need for means is felt in the sector to overcome these drawbacks, avoiding or in any case limiting the wear of the parts.
Preferibilmente questi dispositivi dovranno poi avere un ingombro limitato. Questi ed altri problemi sono risolti dalla presente invenzione, la quale propone un dispositivo di sezionamento e interruzione per cabine elettriche, che comprende un sezionatore di sbarra, atto a connettere alternativamente la linea diretta al’utilizzatore con le sbarre di alimentazione e con un contatto di terra, ed un interruttore sottovuoto, in linea con detto sezionatore di sbarra, a valle di quest’ultimo. Preferably, these devices must then have a limited overall dimensions. These and other problems are solved by the present invention, which proposes a sectioning and breaking device for electrical substations, which comprises a busbar disconnector, adapted to alternatively connect the direct line to the user with the power busbars and with a contact earth, and a vacuum circuit-breaker, in line with said busbar disconnector, downstream of the latter.
Con questa soluzione tutte le parti mobili che danno luogo alla formazione di archi sono racchiuse in un involucro sottovuoto, mentre quelle parti mobili che vengono azionate una volta che è interrotta l’alimentazione, sono protette in atmosfera di gas. With this solution, all the moving parts that give rise to the formation of arcs are enclosed in a vacuum envelope, while those moving parts that are activated once the power supply is interrupted, are protected in a gas atmosphere.
Questo permette di eliminare i fenomeni di degrado dei conduttori e degli isolanti. This allows to eliminate the degradation phenomena of conductors and insulators.
Inoltre la configurazione adottata consente di eliminare il sezionatore di terra, poiché la stessa funzione viene implementata nel sezionatore di sbarra/interruttore, permettendo in questo modo di ridurre drasticamente le dimensioni dell’intero complesso. Furthermore, the adopted configuration allows to eliminate the earthing switch, since the same function is implemented in the busbar / switch disconnector, thus allowing to drastically reduce the size of the entire complex.
La presente invenzione sarà ora descritta dettagliatamente, a titolo di esempio non limitativo, con riferimento alle figure allegate in cui: The present invention will now be described in detail, by way of non-limiting example, with reference to the attached figures in which:
• le figure 1 e 2 illustrano, in sezione, un dispositivo di sezionamento secondo l’invenzione, rispettivamente nelle posizione di apertura e chiusura dei circuito; • Figures 1 and 2 illustrate, in section, a sectioning device according to the invention, respectively in the opening and closing positions of the circuit;
• la figura 3 è la sezione schematica del dispositivo di figura 1 , secondo un piano ortogonale al precedente. Figure 3 is the schematic section of the device of figure 1, according to a plane orthogonal to the previous one.
Secondo lo stato attuale della tecnica, un sistema di sezionamento e interruzione comprende un sezionatore di linea ed un interruttore di circuito collegati in serie con la linea di alimentazione, ed un sezionatore di terra, in grado di collegare a terra la linea diretta fra gli utilizzatori. According to the current state of the art, a sectioning and breaking system comprises a line disconnector and a circuit breaker connected in series with the power supply line, and an earthing switch, capable of grounding the direct line between the users. .
In questi sistemi il solo interruttore lavora sotto vuoto o in atmosfera di gas protettivo, ad esempio SFe- Il quadro comprende quindi tre dispositivi (due sezionatori ed un interruttore) con un ingombro notevole che richiederebbe l’uso di un quantitativo molto elevato di gas se si volessero proteggere tutti questi dispositivi. In these systems, the switch alone works under vacuum or in a protective gas atmosphere, for example SFe- The switchboard therefore includes three devices (two disconnectors and a switch) with a considerable size which would require the use of a very large quantity of gas if you wanted to protect all these devices.
Il sistema secondo l’invenzione risulta invece molto più compatto. The system according to the invention, on the other hand, is much more compact.
Il dispositivo comprende un involucro o contenitore 1 al cui interno sono collocati un sezionatore di sbarra e di terra 2 ed un interruttore del tipo sottovuoto, indicato con 3 e racchiuso all’interno di un contenitore 4, a tenuta ermetica e provvisto di opportuni contatti per il collegamento alle linee esterne. The device comprises a casing or container 1 inside which there are a busbar and earth disconnector 2 and a vacuum-type circuit breaker, indicated with 3 and enclosed inside a container 4, hermetically sealed and provided with suitable contacts for connection to external lines.
Il sezionatore di sbarra e di terra 2 è mobile fra una posizione nella quale collega l'interruttore 4 con un contatto 5 connesso alla linea di alimentazione 6 (a media o alta tensione) ed una posizione nella quale collega invece l’interruttore 4 con un contatto di terra 7. The busbar and earthing switch 2 is movable between a position in which it connects the switch 4 with a contact 5 connected to the power supply line 6 (medium or high voltage) and a position in which it instead connects the switch 4 with a earth contact 7.
L’uscita dell’interruttore è invece collegata con la linea 8 diretta agli utilizzatori. The switch output is instead connected with line 8 direct to users.
II sezionatore di sbarra e di terra 2 e l’interruttore sotto vuoto 3 sono azionabili dall’esterno per mezzo di comandi illustrati schematicamente ed indicati rispettivamente con i numeri 9 e 10, i quali possono essere costituiti sia da dispositivi di comando meccanici quali leve e molle, sia da dispositivi a magneti permanenti. The busbar and earthing switch 2 and the vacuum circuit-breaker 3 can be operated from the outside by means of commands schematically illustrated and indicated respectively with the numbers 9 and 10, which can consist of both mechanical control devices such as levers and springs, both by permanent magnet devices.
II funzionamento avviene come segue. Operation occurs as follows.
Con ii sezionatore 2 chiuso sul contatto di linea 5 e l’interruttore 3 in posizione di chiusura, la corrente, dalla linea 6, viene alimentata alla linea 8 diretta all’utilizzatore. With the disconnector 2 closed on the line contact 5 and the switch 3 in the closed position, the current from line 6 is fed to line 8 direct to the user.
Per disconnettere gli apparati allo scopo di eseguire interventi, riparazioni o manutenzioni, si aziona dapprima l'interruttore 3, il quale viene aperto, ad esempio azionando un comando manuale 10. To disconnect the devices in order to carry out interventions, repairs or maintenance, first the switch 3 is activated, which is opened, for example by activating a manual control 10.
Successivamente, solo dopo che l’interruttore è aperto, si può azionare il comando 9 per aprire il sezionatore sul contatto di linea e portarlo a chiudersi sul contatto di messa a terra 7. Subsequently, only after the switch is open, you can operate the command 9 to open the disconnector on the line contact and bring it to close on the ground contact 7.
A questo punto si chiude nuovamente l'interruttore 3 per collegare a terra la linea dell’utilìzzatore, dopo di che si può procedere con l’apertura del vano cavi. At this point, switch 3 is closed again to connect the user line to earth, after which the cable compartment can be opened.
Per ripristinare la linea si apre dapprima l'interruttore, poi si commuta il sezionatore di sbarra e terra 2 sul contatto di linea 5, dopo di che si chiude l’Interruttore 3. To restore the line, the switch is first opened, then the busbar and earth disconnector 2 is switched to line contact 5, after which Switch 3 closes.
In pratica, le posizioni del sezionatore dell'interruttore possono essere le seguenti: In practice, the positions of the switch disconnector can be the following:
- interruttore 3 chiuso con sezionatore di sbarra in posizione di chiusura sul contatto di sbarra 5: quadro in servizio; - circuit-breaker 3 closed with busbar disconnect switch in the closed position on busbar contact 5: switchboard in service;
- interruttore 3 aperto con sezionatore di sbarra 2 in posizione di chiusura sul contatto di terra 7: posizione intermedia; - circuit-breaker 3 open with busbar disconnect switch 2 in the closed position on the earth contact 7: intermediate position;
- interruttore chiuso con sezionatore di sbarra in posizione di chiusura sul contatto di terra 7: quadro fuori servizio, possibilità di accedere ai dispositivi interni. - circuit-breaker closed with busbar disconnect switch in the closed position on earth contact 7: switchboard out of service, possibility to access the internal devices.
Per garantire la sicurezza dell’operatore ed evitare possibili errori di manovra, sono poi previsti dispositivi di sicurezza di tipo noto, atti ad impedire qualsiasi manovra se non è stata completata la manovra precedente prevista dalla procedura. To ensure operator safety and avoid possible maneuver errors, safety devices of a known type are also provided, designed to prevent any maneuver if the previous maneuver required by the procedure has not been completed.
La soluzione proposta presenta notevoli vantaggi fra i quali in particolare: - un ingombro modesto, decisamente inferiore a quello dei quadri noti, dal momento che viene eliminato il sezionatore di terra - la cui funzione è svolta dal sezionatore di sbarra e terra 2 - ed i rimanenti dispositivi sono incorporati all’interno di un isolatore in atmosfera di gas protettivo e le parti mobili per l'interruzione del carico o del cortocircuito all’interno di un involucro a tenuta, sottovuoto; The proposed solution has considerable advantages, among which in particular: - a modest footprint, much smaller than that of known switchboards, since the earthing switch is eliminated - whose function is performed by the busbar and earthing switch 2 - and the the remaining devices are incorporated inside an isolator in a protective gas atmosphere and the moving parts for the interruption of the load or the short-circuit inside a sealed, vacuum-sealed enclosure;
- uso del gas protettivo, solo per isolamento elettrico, con il gas mantenuto in uno stato di leggera sovra pressione, ad esempio 0,1 bar, rispetto all’ambiente; - use of protective gas, only for electrical insulation, with the gas kept in a state of slight over pressure, for example 0.1 bar, with respect to the environment;
- interruzione delle correnti nominali o di corto circuito con interruttore sottovuoto; - interruption of rated or short-circuit currents with vacuum circuit-breaker;
potere di chiusura sul circuito di terra effettuato con interruttore sotto vuoto; making capacity on the earth circuit carried out with a vacuum circuit-breaker;
eliminazione del degrado del gas e dell'inquinamento dello stesso, in quanto non viene mai a contatto con l’arco elettrico; elimination of gas degradation and its pollution, as it never comes into contact with the electric arc;
azionamento dell'interruttore sia con comando a magneti permanenti che con tradizionale comando a molla con riserva di energia. activation of the switch both with permanent magnet control and with traditional spring control with energy reserve.
Un esperto dei ramo potrà poi prevedere diverse modifiche e varianti, che dovranno però ritenersi tutte comprese nell’ambito del presente trovato, come definito dalle rivendicazioni allegate. An expert in the art can then provide for various modifications and variations, which must however be considered all included within the scope of the present invention, as defined by the attached claims.
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