MX2013000616A - Mejora para tubo auxiliar de eslabón fusible. - Google Patents

Mejora para tubo auxiliar de eslabón fusible.

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Abstract

Un tubo auxiliar de eslabón fusible comprende al menos una capa interna de papel, al menos una capa de película de polímero sobre la al menos una capa interna de papel, y al menos una capa externa de papel sobre la al menos una capa de película de polímero. La al menos una capa interna de papel, la al menos una capa de película de polímero, y la al menos una capa externa de papel, se enrollan en forma de tubo. Una capa de acrilato o de acetato sobre la al menos una capa externa de papel, se pueden usar para reforzar estructuralmente el tubo auxiliar de eslabón fusible. El papel puede ser papel Kraft de alta resistencia dieléctrica, papel pescado, etc. La película de polímero puede ser película de poliéster, ej., MYLAR (R).

Description

MEJORA PARA TUBO AUXILIAR DE ESLABÓN FUSIBLE SOLICITUD DE PATENTE RELACIONADA Esta solicitud reclama prioridad a la Solicitud de Patente Provisional Estadounidense de propiedad común con Número de Serie 61/365,892; presentada el 20 de Julio de 2010; titulada "Mejora Para Tubo Auxiliar de Eslabón Fusible", por Gary Lee Goedde; y se incorpora en este documento mediante referencia para todos los fines.
CAMPO TÉCNICO La presente invención se relaciona de manera general con dispositivos de interrupción de sobre corriente de circuito eléctrico, y más en particular, con eslabones fusible de alto voltaje usados en los cortes que han mejorado las capacidades de interrupción de los arcos de baja corriente.
ANTECEDENTES Los cortes de fusibles de expulsión de alto voltaje y los cortes de fusibles interruptores de carga se usan generalmente en aplicaciones de distribución de corriente eléctrica exterior. Estos cortes de fusibles de expulsión están generalmente montados en postes de servicios de energía eléctrica en una instalación que permite que los cortes de fusibles de expulsión se usen para abrir y cerrar los circuitos de corriente y se quiten y reemplacen con un poste aislado largo que tiene un gancho en un extremo y que se opera desde la tierra o desde un camión grúa. Los cortes de fusibles de expulsión se usan principalmente para proteger los transformadores de distribución, los condensadores de corrección del factor de energía, o las líneas de distribución de energía de cortos circuitos y sobrecargas a las mismas.
Un corte de fusible de expulsión comprende un soporte de aislador y un tubo/puerta de fusible. Los contactos eléctricos estáticos están fijos en dos lados del soporte de aislador y los contactos eléctricos móviles están ubicados en ambos extremos de un tubo de fusible aislado. El tubo de fusible comprende un revestimiento interno ablativo de arco con un filamento enrollado sobre envoltura para alto rendimiento de interrupción de corriente. La puerta del fusible está comprendida de contactos eléctricos en cada extremo, un tubo auxiliar de eslabón fusible dentro del tubo de fusible exterior, y al menos un elemento de fusible eléctricamente conductor conectado en serie dentro del tubo auxiliar del eslabón fusible. El eslabón fusible conecta eléctricamente los contactos en cada extremo del tubo de fusible. El tubo auxiliar del eslabón fusible reviste el eslabón fusible y se usa para mejorar la extinción de arco de falla de baja corriente. El eslabón fusible y el tubo auxiliar también se pueden usar en un montaje de fusible multifase que tiene puertas de corte de fusible.
Los eslabones fusibles se usan junto con los cortes de fusibles para interrumpir la sobrecarga y las corrientes de falla en sistemas de distribución eléctrica de alto voltaje, ej . , sistemas de distribución de clase de 15, 27 y 38 kV. La combinación de corte/eslabón fusible se requiere por las normas de ANSI para interrumpir cinco niveles de corriente al enfriar el arco y proporcionar un espacio dieléctrico después de que el eslabón fusible se derrite. La puerta del corte de fusible tiene un revestimiento para las interrupciones de falla a miles de amperes .
Los tubos auxiliares de eslabones fusibles ayudan en las interrupciones de baja corriente, ej . , menos de 1000 amperes, en los cortes de fusible de clase de distribución. Están hechos típicamente con un revestimiento interno de papel pescado, que es un material ablativo que ayuda en la interrupción de un arco eléctrico a bajas corrientes, ej . , menos de 100 amperes. Históricamente, el papel pescado fue hecho de fibras de dril (algodón) y el rendimiento fue adecuado hasta a 38 kV. Sin embargo, hoy en día, el papel pescado está hecho principalmente de pulpa de lana y su rendimiento es susceptible a las condiciones de atmósfera seca. El uso de fibras de pulpa de lana ha comprometido el rendimiento de la interrupción de arco de corriente bajo consistente de los cortes de fusible de tipo distribución, ej . , 15, 27 y 38 kV, debido a que el rendimiento de extinción del arco eléctrico de estos tubos auxiliares de fibra de pulpa de lana es más susceptible a las condiciones de humedad atmosférica. Cuando la humedad es baja, la fibra de pulpa de lana del tubo auxiliar está seca (carece de contenido de humedad) . El tener suficiente contenido de humedad en el tubo auxiliar es importante ya que la humedad, durante una falla de bajo nivel, se convertirá en vapor que ayuda a extinguir un arco eléctrico más rápidamente, ej . , en menos ciclos. Cuando el tubo auxiliar' carece de suficiente contenido de humedad, el eslabón fusible se arqueará para ciclos de fase adicionales durante una falla de corriente baja, resultando en una baja interrupción y rendimiento de supresión de arco.
El rendimiento del tubo auxiliar de papel de la tecnología actual depende de las condiciones de humedad cuando los eslabones fusibles son fabricados y de su exposición a la humedad antes de probarlos. Por lo tanto, el rendimiento podria ser ajustado únicamente artificialmente al controlar el entorno (humedad y temperatura). Además, la resistencia (fuga de baja corriente) de alta calidad del papel pescado en general, tenia que ser mejorada mediante lavados y subsecuente remoción de contaminantes iónicos (tal como sodio).
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, lo que se necesita es una manera de reducir los efectos de 'las condiciones de humedad atmosférica en el rendimiento de la falla de corriente de un tubo auxiliar de eslabón fusible. A diferencia de los materiales usados actualmente para los tubos auxiliares de eslabón fusible en donde las condiciones secas significan rendimiento reducido, los materiales y métodos de construcción del tubo auxiliar de eslabón fusible aquí divulgados muestran un rendimiento mejorado bajo condiciones secas, de poca humedad. Por lo tanto, un beneficio adicional del tubo auxiliar de eslabón fusible aquí divulgado, proporciona estabilidad de rendimiento sobre todos los niveles de condiciones de humedad ambiental .
De acuerdo con las enseñanzas de esta divulgación, un laminado de hoja (papel) de fibra Kraft y una película de polímero (específicamente una película de poliéster) se usan para hacer el tubo auxiliar de eslabón fusible. La inclusión de película de poliéster facilita tanto la mitigación del arco como la mejora de la resistencia mecánica del tubo. El uso de este tubo auxiliar de eslabón fusible teniendo una estructura de emparedado comprendida de una primera capa de papel Kraft, una capa de película de poliéster, y una segunda capa de papel Kraft, proporciona un excelente rendimiento de interrupción para las pruebas de Serie 5, Tabla 5 de ANSI C37. 1-20008, incorporada por referencia en este documento para todos los fines. La descomposición de la capa de película de poliéster puede incluir la liberación de humedad que enfría el arco eléctrico y ayuda en la interrupción de corriente, así como la generación de presión de gas para ayudar en la mitigación del arco eléctrico. La capa de película también proporciona resistencia mecánica adicional a toda la matriz del tubo. Está contemplado y dentro del alcance de esta divulgación, que cualquier película que pueda liberar humedad en la forma de vapor en la presencia de un arco eléctrico y que proporciona resistencia mecánica adicional a toda la matriz del tubo, se puede usar como aquí se describe .
Otra modalidad puede comprender capas internas y externas de papel pescado y una capa de película de polímero entre las mismas. El diámetro exterior (OD) de este tubo auxiliar de eslabón fusible puede estar envuelto con acetato si se requiere resistencia al estallido incrementada para cumplir con los requerimientos de rendimiento de interrupción de las Series 3 y 4 de ANSI.
De acuerdo con las enseñanzas de esta divulgación, un tubo auxiliar de eslabón fusible puede comprender al menos una capa interna de papel, al menos una capa de película de polímero sobre la al menos una capa interna de papel, y al menos una capa externa de papel sobre la al menos una capa de película de polímero. Una capa de acrilato o acetato sobre la al menos una capa externa de papel, se puede usar para reforzar la estructura de tubo auxiliar de eslabón fusible. El papel puede ser, por ejemplo, pero no está limitado a, papel Kraft de alta resistencia dieléctrica, papel pescado, etc. La película de polímero puede ser, por ejemplo, pero no está limitada a, película de poliéster, ej . , MYLAR (R) .
El tubo auxiliar de eslabón fusible puede estar formado sobre un mandril al envolver diagonalmente múltiples capas a la vez sobre el mandril para producir una longitud continua de tubo. Esta longitud continua de tubo se puede cortar a las longitudes deseadas durante la fabricación y/o capas subsecuentes se pueden añadir para fabricar la pared del tubo a un espesor y resistencia requeridos para pasar las pruebas de interrupción de arco. El enrollado radial de estas capas en el mandril también está contemplado y dentro del alcance de esta divulgación, asi como la sobre-envoltura de filamento y el sobre-moldeado de las capas iniciales de Kraft-Mylar-Kraft.
De acuerdo con una modalidad ejemplar especifica de esta divulgación, un tubo auxiliar de eslabón fusible comprende: al menos una capa interna de papel; al menos una capa de película de polímero sobre la al menos una capa interna de papel; y al menos una capa externa de papel sobre la al menos una capa de película de polímero, en donde la al menos una capa de papel, la al menos una capa de película de polímero, y la al menos una capa externa de papel, se enrollan en forma de tubo.
De acuerdo con otra modalidad ejemplar específica de esta divulgación, un método para la formación de un tubo auxiliar de eslabón fusible comprende los pasos de: la formación de al menos una capa interna de papel en forma de tubo; la formación de al menos una capa de película de polímero sobre la al menos una capa interna de papel; y la formación de al menos una capa externa de papel sobre la al menos una capa de película de polímero.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para un entendimiento más completo de la presente invención y sus ventaja, se hará ahora referencia a la siguiente descripción, junto con las figuras que se acompañan brevemente descritas como sigue.
Las Figuras 1A y IB ilustran un eslabón fusible típico que tiene un tubo auxiliar, de acuerdo con las enseñanzas de la divulgación; La Figura 2 ilustra un solo corte de fusible de expulsión montado en un poste exterior, de acuerdo con las enseñanzas de esta divulgación; La Figura 3 ilustra una vista de extremo de corte de un tubo auxiliar de eslabón fusible, de acuerdo con una modalidad específica de esta divulgación.
Mientras que la presente divulgación es susceptible a varias modificaciones y formas alternativas, sus modalidades ejemplares específicas se han mostrado en los dibujos y se describen a continuación a mayor detalle. Deberá entenderse, sin embargo, que esta descripción de modalidades ejemplares no pretende limitar la divulgación a las formas particulares aquí divulgadas, sino que al contrario, esta divulgación va a amparar todas las modificaciones y eguivalentes como se define por las reivindicaciones adjuntas.
DESCRIPCIÓN DETALLADA Haciendo referencia ahora a los dibujos, se ilustran esquemáticamente los detalles de una modalidad ejemplar especifica de la presente invención. Los elementos iguales en los dibujos serán representados por números iguales, y los elementos similares serán representados por números iguales con un sufijo de letra minúscula diferente.
Haciendo referencia a la Figura 1, se ilustra un eslabón fusible típico que tiene un tubo auxiliar, de acuerdo con las enseñanzas de esta divulgación. Un eslabón fusible ("eslabón de Edison o Kearney") representado generalmente por el numeral (100), comprende un tubo auxiliar de eslabón fusible (102) y un cable guía flexible (104) como se muestra en la Figura 1A. La Figura IB ilustra una vista en corte de un eslabón fusible típico (100) que comprende un elemento de fusible (106), un cable tensor (108), un casquillo (110), una cabeza esférica (112) y una arandela imperdible (114). El cable tensor (108) proporciona liberación de tensión para el elemento de fusible (106), y el casquillo (110) proporciona la conexión eléctrica y mecánica del elemento de fusible (106) y el cable tensor (108) al cable guía (104). El tubo auxiliar del eslabón fusible (102) se desliza sobre el cable guía (104) y se mantiene en su lugar por un ajuste de interferencia mecánica en el extremo de cabeza esférica (112) . El tubo auxiliar de eslabón fusible (102) rodea el elemento de fusible (106) y generará una liberación de gas/vapor durante una falla de baja corriente para ayudar a extinguir el arco plasmático que se da cuando el elemento de fusible (106) se derrite durante la sobrecarga de corriente .
Haciendo referencia a la Figura 2, se ilustra un solo corte de fusible de expulsión montado en un poste exterior, de acuerdo con las enseñanzas de esta divulgación. El eslabón fusible (100) está contenido dentro de un cuerpo de fusible (328) . El cuerpo de fusible (328) tiene extremos conductores que coinciden con un contacto fijo (334) y un contacto móvil (332) sostenido rígidamente aparte en los extremos de un aislador (326) . Un ojal en contrafase (330) también está en el mismo extremo del cuerpo de fusible (328) que el contacto móvil (332) y se usa para conectar y desconectar el cuerpo de fusible (328) de los contactos (332 y 334) . El aislador (326), los contactos (332 y 334), y el cuerpo de fusible (328) se pueden fijar a un brazo cruzado del poste eléctrico (322) con un puntal de montaje (324) . Se hace una conexión de línea en un punto de conexión (338) y una conexión de carga se hace en el punto de conexión (336) .
Haciendo referencia a la Figura 3, se ilustra una vista de extremo de corte de un tubo auxiliar de eslabón fusible, de acuerdo con una modalidad ejemplar especifica de esta divulgación. El tubo auxiliar de eslabón fusible (102) comprende una primera capa interna de papel (440), una capa de película de poliéster (442) envuelta sobre la primera capa de papel (440), y una segunda capa de papel (444) envuelta sobre la capa de película de poliéster (442) . Opcionalmente, al menos una tercera capa de papel adicional (446) y/o una capa de acetato externa (448) se pueden envolver sobre la segunda capa de papel (444) . Si no se usa una tercera capa de papel (446), entonces la capa externa (448) es envuelta sobre la segunda capa de papel (444) . Si se usa la tercera capa de papel (446), entonces la capa externa (448) se envuelve sobre la tercera capa de papel (446) .
Un laminado de hoja (papel) de fibra Kraft y película de polímero, preferentemente una película de poliéster, se usan para hacer el tubo auxiliar de eslabón fusible (102) . La inclusión de la capa de película de poliéster (442) facilita tanto la mitigación de arco como la mejora de la resistencia mecánica del tubo auxiliar de eslabón fusible (102) . El uso de este tubo auxiliar de eslabón fusible (102) que tiene una estructura de .emparedado comprendida de una primera capa de papel Kraft (440), una capa de película de poliéster (442), y una segunda capa de papel Kraft (444), proporciona un excelente rendimiento de interrupción para las pruebas de Serie 5, Tabla 5 de ANSI C37.41-20008 , incorporada por referencia en este documento para todos los fines. La descomposición de la capa de película de poliéster (442) puede incluir la liberación de humedad que enfría el arco eléctrico y ayuda en la interrupción de corriente, así como la generación de presión de gas para ayudar en la mitigación del arco eléctrico. La capa de película de poliéster (442) también proporciona resistencia mecánica adicional a toda la matriz estructural del tubo auxiliar de eslabón fusible (102) .
El papel Kraft es un papel producido de la pulpa química de la madera blanda procesada por el proceso kraft. Es fuerte y relativamente áspero. El gramaje es normalmente desde alrededor de 50 - 135 g/cm2. El papel Kraft es generalmente de color café, pero puede ser blanqueado para producir papel blanco. Se usa para bolsas de supermercado de papel, sacos multipliego, sobres y otros empaques (www.Wikipedia.org) . Preferentemente, el papel Kraft usado es papel Kraft de alta resistencia dieléctrica.
Un emparedado de papel Kraft, poliéster y papel Kraft usado como las capas del tubo auxiliar (102), proporciona excelente rendimiento de interrupción a 15.5, 27 y 38 kV, y no es susceptible a condiciones atmosféricas secas. Los poliésteres tales como MYLAR (R) (una marca registrada de E. I. Du Pont De Nemours and Company Corporation, Delaware 1007, Market Street, ilmington, Delaware 19898), proporcionará mejoras en el rendimiento de interrupción de baja corriente, asi como al enfriar el arco y permitir que la corriente sea interrumpida. Los espesores del emparedado de rajt-poliéster- ra-t pueden ser, por ejemplo, pero no están limitados a, alrededor de 0.0508 milímetros para cada una de las capas de papel Kraft (440 y 444), y alrededor de 0.0254 ó 0.0508 milímetros para la capa de película de poliéster (442).
Otra modalidad puede comprender papel pescado para la primera y la segunda capa de papel (440 y 444) con una capa de película de poliéster (442) entre estas. El diámetro exterior (OD) de este tubo auxiliar de eslabón fusible (102) se puede envolver con acetato si se requiere resistencia al estallido incrementada para cumplir con los requerimientos de rendimiento de interrupción de las Series 3 y 4 de ANSI. Preferentemente, el papel pescado usado es papel pescado de alta resistencia dieléctrica.
El tubo auxiliar de eslabón fusible (102) puede estar formado sobre un mandril (no mostrado) al envolver diagonalmente una o más capas a la vez sobre el mandril para producir una longitud requerida del tubo auxiliar de eslabón fusible (102) . Las capas subsecuentes pueden ser después envueltas diagonalmente sobre la una o más capas después de que se aplica adhesivo entre las misas, ej . , aplicado a cualquiera o ambas capas para que se unan a la vez. El tubo auxiliar de eslabón fusible (102) también puede estar formado sobre un mandril (no mostrado) al envolver diagonalmente múltiples capas a la vez sobre el mandril para producir una longitud continua de tubo. Esta longitud continua de tubo puede ser cortada a las longitudes deseadas durante la fabricación y/o las capas subsecuentes se pueden añadir para hacer la pared del tubo a un espesor y resistencia requeridos para pasar las pruebas de interrupción de arco. El enrollado radial de estas capas en el mandril también está contemplado y dentro del alcance de esta divulgación, así como la sobre-envoltura de filamento y el sobre-moldeado de las capas iniciales de Kraft-Mylar-Kraft .
Los adhesivos usados entre las capas de papel y de película de polímero, pueden ser, por ejemplo, pero no están limitados a, acetato de polivinilo (PVA), emulsiones de resina, adhesivos de PVA reticulados y similares.
Aunque se han descrito anteriormente a detalle modalidades ejemplares específicas de la invención, la descripción es meramente para fines ilustrativos. Deberá apreciarse, por lo tanto, que muchos aspectos de la invención fueron descritos anteriormente a manera de ejemplo únicamente, y no se pretenden como elementos requeridos o esenciales de la invención, a menos que se cite específicamente lo contrario. Varias modificaciones de, y pasos equivalentes correspondientes a, los aspectos divulgados de las modalidades ejemplares, además de aquellos descritos anteriormente, pueden ser hechos por una persona de conocimientos ordinarios en la materia que tenga el beneficio de esta divulgación, sin apartarse del espíritu y alcance de la invención definidos en las siguientes reivindicaciones, cuyo alcance será acordado a su más amplia interpretación para abarcar dichas modificaciones y estructuras equivalentes.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Un tubo auxiliar de eslabón fusible, que comprende : al menos una capa interna de papel; al menos una capa de película de polímero sobre la al menos una capa de papel; y al menos una capa externa de papel sobre la al menos una capa de película de polímero, caracterizado porque la al menos una capa interna de papel, la al menos una capa de película de polímero, y la al menos una capa externa de papel, se enrollan en forma de tubo.
2. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el papel es papel pescado.
3. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el papel es papel Kraft.
4. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la película de polímero es película de poliéster.
5. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 1, comprendiendo, además, una capa de acrilato sobre la al menos una capa externa de papel, en donde la capa de acrilato refuerza estructuralmente el tubo auxiliar de eslabón fusible.
6. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las capas internas y externas de papel son cada una de alrededor de 0.0508 milímetros de espesor.
7. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la película de polímero es de alrededor de 0.0254 a alrededor de 0.0508 milímetros de espesor.
8. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la película de polímero es de alrededor de 0.0254 milímetros de espesor.
9. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la al menos una capa interna de papel, la al menos una capa de película de polímero, y la al menos una capa externa de papel, están enrolladas en espiral en una forma de tubo.
10. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la al menos una capa interna de papel, la al menos una capa de película de polímero, y la al menos una capa externa de papel están enrolladas en espiral sobre un mandril en una forma de tubo.
11. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la al menos una capa interna de papel, la al menos una capa de película de polímero, y la al menos una capa externa de papel tienen adhesivo aplicado entre ellas cuando son enrolladas en forma de tubo.
12. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el adhesivo se selecciona del grupo que consiste de acetato de polivinilo (PVA), emulsiones de resina y adhesivos reticulados de PVA.
13. El tubo auxiliar de eslabón fusible de conformidad con la reivindicación 1, comprendiendo, además, al menos una capa de acetato sobre la al menos una capa exterior de papel.
14. Un método para la formación de un tubo auxiliar de eslabón fusible, comprendiendo los pasos de: formar al menos una capa interna de papel en forma de tubo; formar al menos una capa de película de polímero sobre la al menos una capa interna de papel; y formar al menos una capa externa de papel sobre la al menos una capa de película de polímero.
15. El método de conformidad con la reivindicación 14, comprendiendo, además, el paso de formar al menos una capa de acetato sobre la al menos una capa externa de papel.
16. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el paso de formar la al menos una capa interna de papel en forma de tubo, comprende el paso de envolver la al menos una capa interna de papel sobre un mandril.
17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el paso de envolver comprende el paso de enrollar diagonalmente la al menos una capa interna de papel sobre el mandril.
18. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el paso de envolver comprende el paso de enrollar radialmente la al menos una capa interna de papel sobre el mandril.
19. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la al menos una capa1 interna de papel, la al menos una capa de película de polímero y la al menos una capa externa de papel, están enrolladas diagonalmente sobre un mandril concurrentemente.
20. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la al menos una capa interna de papel, la al menos una capa de película de polímero y la al menos una capa externa de papel, están enrolladas radialmente sobre un mandril concurrentemente.
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