ES2816000T3 - Seccionador de ruptura de carga de media o baja tensión con aislamiento de gas - Google Patents

Abstract

Seccionador (1) de ruptura de carga de baja o media tensión con aislamiento de gas, que comprende - un alojamiento (2) que define un volumen de alojamiento para contener un gas de aislamiento a una presión ambiental p0; - un primer contacto (10) de arco y un segundo contacto (20) de arco dispuestos dentro del volumen de alojamiento, pudiendo moverse los contactos de arco primero y segundo uno en relación con el otro a lo largo de un eje del seccionador (1) de ruptura de carga y definiendo una región (52) de enfriamiento en la que se forma un arco (50) durante una operación de interrupción de corriente; - un sistema (40) de presurización que tiene una cámara (42) de presurización dispuesta dentro del volumen de alojamiento para presurizar un gas de enfriamiento a una presión de enfriamiento penfriamiento durante la operación de interrupción de corriente, en donde la presión de enfriamiento penfriamiento y la presión ambiental p0 cumplen la relación p0 < penfriamiento; y - un sistema (30) de boquillas dispuesto dentro del volumen de alojamiento para soplar el gas de enfriamiento presurizado, - el sistema (30) de boquillas comprende al menos una boquilla (33) dispuesta para soplar el gas de enfriamiento desde una posición fuera del eje predominantemente radialmente hacia adentro sobre la región (52) de enfriamiento, y caracterizado porque el sistema (30) de boquillas está dispuesto para soplar el gas de enfriamiento presurizado en un patrón de flujo subsónico desde la cámara (42) de presurización sobre el arco (50) formado en la región (52) de enfriamiento durante la operación de interrupción de corriente, en donde el seccionador (1) de ruptura de carga está diseñado para mantener el patrón de flujo subsónico durante todo tipo de operaciones de interrupción de corriente, - el gas de aislamiento comprende un gas de fondo en una mezcla con un compuesto organofluorado seleccionado del grupo que consiste en: fluoroéter, oxirano, fluoroamina, fluorocetona, fluoroolefina, fluoronitrilo y mezclas y/o productos de descomposición de los mismos.

Description

DESCRIPCIÓN

Seccionador de ruptura de carga de media o baja tensión con aislamiento de gas

Campo técnico

Los aspectos de la presente invención se refieren generalmente a un seccionador de ruptura de carga (LBS) de baja tensión o media tensión con aislamiento de gas con capacidad de extinción de arco, a una red de distribución, una unidad principal en anillo (RMU) o aparamenta de distribución secundaria con aislamiento de gas que tiene un seccionador de ruptura de carga de este tipo, al uso de un seccionador de ruptura de carga de este tipo en una red de distribución, y a un método para interrumpir una corriente de carga utilizando el seccionador de ruptura de carga.

Técnica anterior

Los seccionadores de ruptura de carga (LBS) constituyen una parte integral de las unidades principales en anillo con aislamiento de gas a las que se asigna la tarea de seccionar corrientes de carga en un rango de 400 A - 2000 A (rms). Cuando se secciona una corriente, el seccionador se abre mediante el movimiento relativo de los contactos (enchufe y tulipa) alejándose uno con respecto a otro, por lo que puede formarse un arco entre los contactos que se separan.

Un seccionador de ruptura de carga tradicional generalmente usa un interruptor de cuchilla o, en diseños más avanzados, un mecanismo (por ejemplo, un mecanismo de soplado) para enfriar y extinguir el arco. En los seccionadores de ruptura de carga con mecanismo de soplado, el gas de enfriamiento se comprime en un volumen de compresión (soplador) y se libera, a través del centro de la tulipa, hacia el arco para extinguir el arco. Un ejemplo de este flujo se muestra en la Figura 4 y se describe con más detalle a continuación.

Normalmente, se usa SF6 como gas de enfriamiento debido a sus excelentes propiedades dieléctricas y de enfriamiento. Una baja corriente de interrupción, junto con las eficientes propiedades de enfriamiento de SF6 permiten una acumulación de presión relativamente baja para interrumpir el arco en LBS, lo que permite una solución de bajo coste para el accionamiento y el diseño general del disyuntor de carga tradicional.

El documento WO 2013/153110 A1 da a conocer un disyuntor de gas de alta tensión, que está diseñado para interrumpir corrientes de cortocircuito en un rango de decenas de kiloamperios a voltajes altos por encima de 52 kV, para este propósito, el disyuntor cuenta con un sistema de presurización de gas de extinción, que incluye un cámara de presurización accionada por pistón y/o una cámara de calentamiento de sobrecarga automática que está o están conectados fluidamente a través de un canal de calentamiento a un sistema de boquilla que proporciona una constricción de boquilla o un cuello de boquilla para limitar el gas de soplado de arco y acelerarlo por encima de la velocidad de sonido. Tales disyuntores se utilizan en sistemas de transmisión de alta tensión y, en particular, en subestaciones de alta tensión (conjuntos de aparamenta con aislamiento de aire o gas dieléctrico).

Los disyuntores contrastan con los seccionadores de ruptura de carga porque, por ejemplo, forman parte de unidades principales en anillo (RMU, denominados equipos secundarios de media tensión), que están diseñadas para distribuir energía eléctrica a corrientes nominales relativamente bajas de varias 100 A y a tensiones nominales relativamente bajas de hasta, por ejemplo, 36 kV o hasta 24 kV o hasta 12 kV. El seccionador de ruptura de carga puede desconectar solo corrientes de carga nominales y solo hasta, habitualmente, 2 kiloamperios como máximo.

El documento EP 2958 124 A1 da a conocer una moldura de material aislante extintor de arco y un disyuntor de gas que lo usa.

El documento EP 1916684 A1 da a conocer un disyuntor de alta tensión con aislamiento de gas que tiene una boquilla con una primera garganta y una segunda garganta para proporcionar un flujo subsónico local, seguido por una parte difusora de boquilla para proporcionar una fuerte expansión supersónica de gas.

El documento WO 84/04201 da a conocer un seccionador de ruptura de carga de gas SF6 para distribución de tensiones, que tiene un sistema de pistón y boquilla para soplado de arco. En este caso, el movimiento rápido del pistón genera un soplado de gas de aislamiento a través de los orificios del pistón para dirigir el gas alrededor de los primeros extremos de las varillas de contacto y a través de la boquilla para enfriar el arco. Debido al funcionamiento a alta velocidad del accionamiento del seccionador y, por lo tanto, el movimiento del pistón, debido al sellado hermético y debido al pequeño diámetro del seccionador de ruptura de carga de gas SF6, se generan altas presiones de gas y, por lo tanto, condiciones de flujo supersónico.

Compendio de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un seccionador de ruptura de carga de tensión baja o media con aislamiento de gas mejorado, que permita una extinción del arco fiable incluso en condiciones difíciles, al tiempo que mantiene al menos en cierta medida un coste relativamente bajo y un diseño compacto.

En vista de lo anterior, se proporciona un seccionador de ruptura de carga de baja o media tensión con aislamiento de gas según la reivindicación 1, una red de distribución, una unidad principal en anillo de aparamenta con aislamiento de gas de distribución secundaria (GIS) según la reivindicación 17 que comprende un seccionador de ruptura de carga de este tipo, un método para interrumpir una corriente de carga según la reivindicación 18, y un uso de tal seccionador de ruptura de carga según la reivindicación 22.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un seccionador de ruptura de carga de baja o media tensión con aislamiento de gas. Como se define en este documento, un seccionador de ruptura de carga tiene la capacidad de seccionar corrientes de carga, pero no tiene la capacidad de interrupción de corriente de cortocircuito. Las corrientes de carga también se denominan corrientes de régimen o corrientes nominales y pueden ser, por ejemplo, de hasta 2000 A, preferiblemente de hasta 1250 A o más preferiblemente de hasta 1000 A, que son corrientes nominales típicas utilizadas en redes de distribución, unidades principales en anillo, y aparamenta con aislamiento de gas de distribución secundaria (GIS). Por otro lado, las corrientes nominales pueden ser de más de 1 A, más preferiblemente de más de 100 A, más preferiblemente de más de 400 A. En el caso de un disyuntor de carga de CA, la corriente nominal se indica en el presente documento en términos de la corriente de rms.

En el presente documento, una tensión baja o media se define como una tensión de hasta 52 kV como máximo. Por lo tanto, el seccionador de ruptura de carga de baja o media tensión tiene una tensión nominal de 52 kV como máximo. La tensión nominal puede ser, en particular, de como máximo 52 kV, o preferiblemente de como máximo 36 kV, o más preferiblemente de como máximo 24 kV, o lo más preferiblemente de como máximo 12 kV. La tensión nominal puede ser de al menos 1 kV.

El seccionador de ruptura de carga comprende un alojamiento (alojamiento de gas) que define un volumen de alojamiento para mantener un gas de aislamiento a una presión ambiental p⁰ (presión de funcionamiento nominal del seccionador de ruptura de carga, es decir, presión ambiental presente dentro del seccionador de ruptura de carga en condiciones de estado estacionario); un primer contacto de arco (por ejemplo, un contacto de clavija) y un segundo contacto de arco (por ejemplo, un contacto de tulipa) dispuestos dentro del volumen de alojamiento, siendo los contactos de arco primero y segundo móviles uno en relación con el otro a lo largo de un eje del seccionador de ruptura de carga y definiendo una región de enfriamiento en la que se forma un arco durante una operación de interrupción de corriente; un sistema de presurización (por ejemplo, un sistema de soplado) que tiene una cámara de presurización dispuesta dentro del volumen de alojamiento para presurizar un gas de enfriamiento (que puede ser solo gas de aislamiento presurizado) a una presión de enfriamiento p^ensamiento durante la operación de interrupción de corriente, en donde la presión de enfriamiento p^ensamiento satisface la condición p⁰ < p^enfriamiento, y en particular p^enfriamiento < 1,8*p^ü , en donde p⁰ es una presión ambiental; y un sistema de boquilla dispuesto dentro del volumen de alojamiento para soplar el gas de enfriamiento presurizado en un patrón de flujo subsónico desde la cámara de presurización sobre el arco formado en la región de enfriamiento durante la operación de interrupción de corriente. Si el patrón de flujo es supersónico o subsónico depende de la diferencia de presión entre la presión de enfriamiento p^enfriamiento y la presión ambiental p⁰. Como se define en el presente documento, un patrón de flujo subsónico está presente, en particular bajo la condición de que p^enfriamiento < 1,8*p^a

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método para interrumpir una corriente de carga utilizando el seccionador de ruptura de carga descrito en este documento. El método comprende mover el primer contacto de arco y el segundo contacto de arco relativamente alejados uno con respecto a otro a lo largo del eje del seccionador de ruptura de carga, por lo que se forma un arco en la región de enfriamiento; presurizar el gas de enfriamiento a la presión de enfriamiento p^enfriamiento satisfaciendo la condición p⁰ < p^enfriamiento en donde p⁰ es una presión ambiental; y soplar, mediante el sistema de boquilla, el gas de enfriamiento presurizado en un patrón de flujo subsónico desde la cámara de presurización sobre el arco formado en la región de enfriamiento, soplando de ese modo el gas de enfriamiento desde una posición fuera del eje predominantemente de manera radial hacia adentro sobre la región de enfriamiento.

En realizaciones del método, el patrón de flujo subsónico se mantiene durante toda la operación de interrupción de corriente; y/o el patrón de flujo subsónico se mantiene durante todo tipo de operaciones de interrupción de corriente; y/o el patrón de flujo subsónico se mantiene dentro del seccionador de ruptura de carga, en particular dentro del sistema de boquillas o dentro de la al menos una boquilla; y/o se evitan condiciones de flujo sónico en cualquier instante de la operación de interrupción de corriente y para cada operación de interrupción de corriente que va a realizarse por el seccionador de ruptura de carga.

Otras ventajas, características, aspectos y detalles pueden combinarse con las realizaciones descritas en este documento y se dan a conocer en las reivindicaciones dependientes y combinaciones de reivindicaciones, en la descripción y en los dibujos.

Breve descripción de los dibujos

La invención se explicará con mayor detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que

Las Figuras 1a-1c muestran una vista en sección transversal de un seccionador de ruptura de carga según una realización de la invención en varios estados durante una operación de interrupción de corriente,

La Figura 2 muestra con más detalle el patrón de flujo del gas de enfriamiento durante una operación de interrupción de corriente del seccionador de ruptura de carga de las Figuras 1 a-1 c,

La Figura 3 muestra una vista en sección transversal de un seccionador de ruptura carga según una realización adicional de la invención,

La Figura 4 muestra una vista en sección transversal de un seccionador de ruptura de carga según un ejemplo comparativo, y

Las Figuras 5 a 9 muestran vistas esquemáticas en sección transversal de seccionadores de ruptura de carga según otras realizaciones adicionales de la invención.

Descripción de las realizaciones preferidas

Según un aspecto de la invención, el sistema de boquillas comprende al menos una boquilla dispuesta para soplar el gas de enfriamiento desde una posición fuera del eje predominantemente de manera radial hacia adentro sobre la región de enfriamiento. La posición fuera del eje de la al menos una (o de cada) boquilla está a una distancia predeterminada del eje, siendo la distancia predeterminada, por ejemplo, de al menos el diámetro interior del segundo contacto (tulipa). La al menos una boquilla puede estar dispuesta radialmente fuera del primer contacto (clavija) o el segundo contacto (tulipa).

En un aspecto de la invención, el sistema de boquillas define un patrón de flujo para el gas de enfriamiento, incluyendo el patrón de flujo un punto de estancamiento en el que el flujo de gas de enfriamiento se detiene sustancialmente, una región aguas arriba (es decir, aguas arriba del punto de estancamiento en una dirección de flujo del gas de enfriamiento) de flujo predominantemente radialmente hacia adentro hacia el punto de estancamiento, y una región aguas abajo (es decir, aguas abajo del punto de estancamiento en una dirección de flujo del gas de enfriamiento) de flujo de aceleración en una dirección predominantemente axial alejada del punto de estancamiento. En este documento, un flujo predominantemente radialmente hacia adentro es un flujo que proviene de una salida de boquilla, que está desviado con respecto a un eje central del seccionador, es decir, de manera que la abertura de salida de boquilla no tiene (o todas las aberturas de salida de la boquilla no tienen) ningún solapado con el eje. En un aspecto, la al menos una boquilla está dispuesta para soplar el gas de enfriamiento desde una posición fuera del eje sobre la región de enfriamiento (en particular hacia el eje central) en un ángulo de incidencia de más de 45°, por ejemplo, de 60° a 120°, preferiblemente de 70° a 110°, más preferiblemente de 75° a 105° desde la dirección axial. La dirección del flujo está definida por el flujo principal o promedio en la salida de boquilla.

Asimismo, la dirección predominantemente axial del flujo alejándose del punto de estancamiento está definida por un flujo principal o medio dirigido sustancialmente a lo largo del eje, con un ángulo de menos de 45°, preferiblemente de menos de 30° con respecto al eje.

En un aspecto de la invención, el sistema de presurización es un sistema de soplado. En ese caso, la cámara de presurización es una cámara de soplado, por ejemplo, con un pistón dispuesto para comprimir el gas de enfriamiento dentro de la cámara de soplado durante la operación de interrupción de corriente. Por tanto, según un aspecto relacionado de la invención, el sistema de boquillas es un sistema de boquillas de tipo de soplado sin efecto de sobrecarga automática. Opcionalmente, el contacto de arco primero o segundo es móvil, y el pistón puede moverse junto con el contacto de arco primero o segundo, mientras que otra parte (restante) de la cámara de soplado es estacionaria, para comprimir la cámara de soplado durante una operación de interrupción de corriente.

En un aspecto de la invención, el gas de aislamiento tiene un potencial de calentamiento global menor que el de SF⁶ (por ejemplo, durante un intervalo de 100 años). El gas de aislamiento puede comprender, por ejemplo, al menos un componente de gas de fondo seleccionado del grupo que consiste en CO² , O² , N² , H² , aire, N²O, en una mezcla con un hidrocarburo o un compuesto organofluorado. Por ejemplo, el medio de aislamiento dieléctrico puede comprender aire seco o aire técnico. El medio de aislamiento dieléctrico puede comprender en particular un compuesto organofluorado seleccionado del grupo que consiste en: un fluoroéter, un oxirano, una fluoramina, una fluorocetona, una fluoroolefina, un fluoronitrilo y mezclas y/o productos de descomposición de los mismos. En particular, el gas de aislamiento puede comprender como hidrocarburo al menos CH⁴ , un compuesto organofluorado perfluorado y/o parcialmente hidrogenado, y mezclas de los mismos. El compuesto organofluorado se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en: un fluorocarburo, un fluoroéter, una fluoroamina, un fluoronitrilo y una fluorocetona; y preferiblemente es una fluorocetona y/o un fluoroéter, más preferiblemente una perfluorocetona y/o un hidrofluoroéter, más preferiblemente una perfluorocetona que tiene de 4 a 12 átomos de carbono e incluso más preferiblemente una perfluorocetona que tiene 4, 5 o 6 átomos de carbono. En particular, la perfluorocetona es o comprende al menos uno de: C² F^aC(O)CF(CF³)² o dodecafluoro-2-metilpentan-3-ona y CF³C(O)CF(CF³)² o decafluoro-3-metilbutan-2-ona. El gas de aislamiento comprende preferiblemente la fluorocetona mezclada con aire o un componente de aire como N² , O² y/o CO².

En casos específicos, el fluoronitrilo mencionado anteriormente es un perfluoronitrilo, en particular un perfluoronitrilo que contiene dos átomos de carbono y/o tres átomos de carbono y/o cuatro átomos de carbono. Más particularmente, el fluoronitrilo puede ser un perfluoroalquilnitrilo, específicamente perfluoro-acetonitrilo, perfluoropropionitrilo (C² F⁵CN) y/o perfluorobutironitrilo (C³ F⁷CN). Más particularmente, el fluoronitrilo puede ser perfluoroisobutironitrilo (según la fórmula (CF³)²CFCN) y/o perfluoro-2-metoxipropanonitrilo (según la fórmula CF³CF(OCF³)CN). De estos, el perfluoroisobutironitrilo es particularmente preferido debido a su baja toxicidad.

En un aspecto de la invención, la tensión nominal del seccionador es como máximo de 52 kV. Esta tensión nominal también puede reflejarse en un régimen de presión y dimensiones del seccionador, tales como los valores proporcionados a continuación.

En un aspecto de la invención, el sistema de presurización está configurado para presurizar el gas de enfriamiento durante la operación de interrupción de corriente a una presión de enfriamiento p^enfriamiento que cumple al menos una de las siguientes cuatro condiciones (i. ii. iii. iv.):

i. p^enfriamiento < 1,8*p⁰ , más preferiblemente p^ensamiento < 1,5*p⁰ , más preferiblemente p^ens ^amiento < 1,3*p⁰ ;

ii. p^enfriamiento > 1,01 *p^ü , en particular p^enfriamiento > 1,1 *p^ü ;

iii. p^enfriamiento <p⁰ + 800 mbar, en particular p^enfriamiento <p⁰ + 500 mbar, más preferiblemente p^enfriamiento <p⁰ + 300 mbar, y más preferiblemente p^enfriamiento <p⁰ + 100 mbar,

iv. p^enfriamiento > p⁰ + 10 bares.

Se enfatiza que cada una de estas cuatro condiciones por sí sola es favorable en sí misma, pero puede cumplirse ventajosamente en varias combinaciones (por ejemplo, i e ii., o i. e iii., o ii. e iii. e iv., o todas juntas) para mejorar u optimizar el patrón de flujo de gas subsónico en el seccionador de ruptura de carga.

Una diferencia de presión por debajo de los límites de la condición i y iii permite no solo un patrón de flujo subsónico del gas de enfriamiento, sino que también mantiene bajos los requisitos y, por lo tanto, el coste del accionamiento del seccionador. No obstante, los límites de las condiciones i-iii todavía permiten propiedades razonables de extinción de arco dentro de las clasificaciones de un seccionador de ruptura de carga bajo o medio, siempre y cuando se utilice el diseño de boquilla descrito en este documento. Normalmente, la presión ambiental p0 en el seccionador de ruptura de carga es p0 <= 3 bares, preferiblemente p0 <= 1,5 bares, más preferiblemente p0 <= 1,3 bares.

En un aspecto de la invención, el seccionador tiene una o más de las siguientes dimensiones:

- La boquilla tiene un diámetro en un rango de 5 mm a 15 mm;

- El volumen de presurización o cámara de presurización tiene un diámetro (radial) en un rango de 40 mm a 80 mm, y una longitud máxima (axial) en un rango de 40 mm a 200 mm;

- Los contactos de arco primero y segundo tienen una separación de contacto máxima de hasta 150 mm, preferiblemente de hasta 110 mm y/o de al menos 10 mm; y en particular tienen una separación de contacto máxima en un rango de 25 mm a 75 mm.

En un aspecto de la invención, la boquilla comprende una parte de boquilla exterior aislante, por ejemplo, en una punta distante de la boquilla.

En un aspecto de la invención, al menos uno del primer contacto y el segundo contacto tiene una sección hueca respectiva dispuesta de manera que una parte del gas de enfriamiento que se ha soplado sobre la región de enfriamiento fluye desde la región de enfriamiento hacia la sección hueca. El contacto respectivo puede tener, por ejemplo, una topología en forma de tubo, y la sección hueca es entonces el volumen del tubo interior. En un aspecto, la sección hueca tiene una salida en un lado de salida de la sección hueca, por ejemplo, en una parte de tubo alejada del volumen de enfriamiento. La salida puede estar conectada a un volumen total (región de presión ambiental) del volumen de alojamiento. De ese modo, la sección hueca puede permitir que el gas de enfriamiento que ha entrado en la sección hueca fluya por la salida hacia la región de presión ambiental. Preferiblemente, tanto el primer contacto como el segundo tienen tal geometría, respectivamente. De este modo, el arco puede disiparse de forma especialmente eficaz con poca entrada de energía. Según otro aspecto de la invención, tanto el primer contacto como el segundo (contacto de clavija y tulipa) tienen uno o más orificios en su lado que sirven como salida, estando el uno o más orificios conectados preferiblemente al volumen total.

Según otro aspecto de la invención, el seccionador de ruptura de carga es del tipo de un solo movimiento, siendo móvil solamente uno de los contactos primero y segundo. El contacto móvil se acciona por una unidad de accionamiento. Según otro aspecto de la invención, el primer contacto (por ejemplo, contacto de clavija) es fijo y el segundo contacto (por ejemplo, contacto de tulipa) es móvil.

Según otro aspecto de la invención, el sistema de boquillas está unido de forma fija al contacto móvil y/o puede moverse conjuntamente con el contacto móvil y/o puede accionarse por la unidad de accionamiento que acciona el contacto móvil.

Según otro aspecto de la invención, uno de los contactos primero y segundo es un contacto de tulipa, y la (o cada) boquilla del sistema de boquillas se dispone radialmente fuera del contacto de tulipa. Según otro aspecto de la invención, el lado interior de la boquilla está formado por un lado exterior de la tulipa. Según otro aspecto de la invención, el lado exterior de la boquilla tiene una parte aislante, siendo la parte aislante preferiblemente una parte de la punta de la boquilla.

Según otro aspecto de la invención, el seccionador de ruptura de carga comprende además al menos uno de elementos de control de campo primero y segundo para apantallar eléctricamente el contacto primero y/o segundo, respectivamente. Los elementos de control de campo son diferentes del sistema de boquilla y preferiblemente están dispuestos separados de la boquilla, por ejemplo, axialmente distales de la boquilla y/o radialmente fuera de la boquilla.

Según otro aspecto, el segundo contacto de arco incluye una tubería hueca con un inserto unido al interior de la tubería, en el que el sistema de boquillas comprende un canal que se extiende desde el sistema de presurización hasta la boquilla y, en particular, está definido por el espacio entre el inserto y la tubería hueca, y en el que opcionalmente el sistema de presurización está dispuesto en el exterior de la tubería hueca, y en el que opcionalmente la tubería hueca comprende una abertura que permite que el gas de enfriamiento pase del sistema de presurización al canal. Según un aspecto adicional de la invención, se proporciona una red de distribución, unidad principal en anillo o aparamenta de distribución secundaria con aislamiento de gas, que tiene un seccionador de ruptura de carga tal como se describe en el presente documento. En realizaciones del mismo, el seccionador de ruptura de carga está dispuesto en combinación con un disyuntor, en particular en combinación con un disyuntor de vacío.

Según otro aspecto de la invención, se reivindica el uso del seccionador de ruptura de carga dado a conocer en este documento en una red de distribución, unidad principal en anillo o aparamenta de distribución secundaria con aislamiento de gas. Las realizaciones de uso comprenden: usar el seccionador de ruptura de carga para interrumpir las corrientes de carga en la red de distribución, la unidad principal en anillo (RMU) o la aparamenta de distribución secundaria (GIS) con aislamiento de gas; y/o para seccionar corrientes de carga, pero no para interrumpir corrientes de cortocircuito; y/o utilizar el seccionador de ruptura de carga en combinación con un disyuntor, en particular con un disyuntor de vacío, que es diferente del seccionador de ruptura de carga. Como otra realización y que debe mencionarse para completar, también es posible que dentro de una unidad principal en anillo (específica) exista un seccionador de ruptura de carga dispuesto sin disyuntor adicional.

Descripción detallada de los dibujos

En la siguiente descripción de las realizaciones mostradas en los dibujos, los mismos números de referencia se refieren a los mismos componentes o a componentes similares. Generalmente, solo se describen las diferencias con respecto a las realizaciones individuales. A menos que se especifique lo contrario, la descripción de una parte o aspecto en una realización también se aplica a una parte o aspecto correspondiente en otra realización.

Las Figuras 1a-1c muestran una vista en sección transversal de un seccionador 1 de ruptura de carga de media tensión según una realización de la invención. En la Figura 1a, el seccionador se muestra en un estado cerrado, en la Figura 1b en un primer estado durante la operación de interrupción de corriente con un arco encendido, y en la Figura 1 c en un segundo estado posterior durante la operación de interrupción de corriente.

El seccionador 1 tiene un alojamiento estanco al gas (no mostrado) que está lleno de un gas eléctricamente aislante a una presión ambiental p0. Los componentes mostrados están dispuestos dentro del volumen de alojamiento llenado con el gas. En otras palabras, la presión ambiental p0 significa la presión de fondo que se llena y está presente dentro del seccionador 1 de ruptura carga.

El seccionador 1 tiene un contacto 10 de clavija estacionaria (primer contacto de arco) y un contacto 20 de tulipa móvil (segundo contacto de arco). El contacto 10 fijo es macizo, mientras que el contacto 20 móvil tiene una geometría en forma de tubo con una parte 24 de tubo y un volumen interior o sección 26 hueca. El contacto 20 móvil puede moverse a lo largo del eje 12 alejándose del contacto 10 fijo para abrir el seccionador 1.

El seccionador 1 tiene además un sistema 40 de presurización de tipo soplador con una cámara 42 de presurización que tiene un gas de enfriamiento contenido en su interior. El gas de enfriamiento es una parte del gas de aislamiento contenido en el volumen del alojamiento del seccionador 1. La cámara 42 de presurización está delimitada por una pared 44 de cámara y un pistón 46 para comprimir el gas de enfriamiento dentro de la cámara 42 de soplado durante la operación de interrupción de corriente.

El seccionador 1 tiene además un sistema 30 de boquillas. El sistema 30 de boquillas comprende una boquilla 33 conectada a la cámara 42 de presurización por un canal 32 de boquilla. La boquilla 33 está dispuesta fuera del eje con respecto al eje 12 central (y, en otras palabras, se dispone coaxialmente con el eje 12 central), y más específicamente se dispone axialmente fuera del contacto 20 de tulipa. En la realización de las Figuras 1a-1c, existen varias boquillas dispuestas a intervalos angulares regulares (o posiciones azimutales) a lo largo de un círculo alrededor del eje 12; el término “boquilla” se refiere en el presente documento a cualquiera de estas boquillas, y preferiblemente a cada una de las boquillas.

Durante una operación de seccionado, como se muestra en la Figura 1b, el contacto 20 móvil se mueve mediante un accionamiento (no mostrado) a lo largo del eje 12 alejándose del contacto 10 fijo (a la derecha en la Figura 1b). De ese modo, los contactos 10 y 20 de arco se separan uno con respecto a otro, y se forma un arco 50 en la región 52 de extinción entre ambos contactos 10 y 20.

El sistema 30 de boquillas y el pistón 46 se mueven mediante un accionamiento (no mostrado), durante la operación de seccionado, junto con el contacto 20 de tulipa alejándose del contacto 10 de clavija. Las otras paredes 44 de cámara del volumen 42 de presurización son estacionarias. Por tanto, el volumen 42 de presurización se comprime y el gas de enfriamiento contenido en el mismo se lleva a una presión de enfriamiento p^ens^amiento, que se define como la presión total máxima (global, es decir, despreciando la acumulación de presión localizada) dentro de la cámara 42 de presurización.

A continuación, el sistema 30 de boquillas sopla el gas de enfriamiento presurizado desde la cámara 42 de presurización sobre el arco 50, como se indica mediante las flechas en la Figura 1 b. Con este fin, el gas de enfriamiento de la cámara 42 de presurización se libera y se sopla a través del canal 32 y la boquilla 33 hacia la zona 52 de arco. La boquilla 33 define el patrón de flujo del gas de enfriamiento, indicado en las Figuras 1b y 1c: el gas de enfriamiento fluye desde una posición fuera del eje (la salida de la boquilla de las boquillas 33) predominantemente radialmente hacia adentro sobre la región 52 de enfriamiento y por lo tanto sobre el arco 50.

El flujo dirigido hacia adentro predominantemente radialmente, como se define por la al menos una boquilla 33, puede describirse en un aspecto preferido como que la boquilla 33 está dispuesta para soplar el gas de enfriamiento desde una posición fuera del eje sobre la región 52 de enfriamiento en un ángulo de incidencia de entre 75° y 105° desde la dirección axial.

La Figura 2 muestra el patrón de flujo del gas de enfriamiento con más detalle. El patrón de flujo incluye un punto 64 de estancamiento, en el que el flujo de gas de enfriamiento esencialmente se detiene. Más precisamente, el punto 64 de estancamiento se define como la región en la que el patrón de flujo del gas de enfriamiento tiene una velocidad esencialmente de desaparición. En términos cuantitativos, la velocidad del gas se desvanece esencialmente, si la magnitud v^gas de la velocidad del gas satisface la desigualdad

VgaS < C y/2Ap/p

en donde Ap = pensamiento - po es la diferencia de presión del gas presurizado (de enfriamiento) (presión máxima p^ens ^amiento en el volumen 42 de presurización) y el gas ambiental (presión total po); p es la densidad de gas del gas presurizado (de enfriamiento) en el volumen de compresión (a máxima compresión), y c es un coeficiente constante predeterminado seleccionado preferiblemente en un rango c <0,2, por ejemplo c = 0,01, preferiblemente c = 0,1.

En este documento, el punto 64 de estancamiento se define como la región en la que se cumple la desigualdad anterior durante el flujo de estado estable del gas de enfriamiento durante una operación sin arco, por ejemplo, durante un movimiento de apertura del seccionador sin corriente (funcionamiento sin carga). La desigualdad anterior se define preferiblemente en ausencia de un arco (en particular sin una corriente generadora de arco).

El punto 64 de estancamiento describe de este modo una región. Además, el punto 64 de estancamiento también puede referirse a cualquier punto dentro de esta región, y en particular se refiere a un centro de esta región.

El patrón de flujo incluye además una región 62 aguas arriba de flujo (predominantemente radial hacia adentro) hacia el punto 64 de estancamiento, es decir, aguas arriba del punto 64 de estancamiento, y una región 66 aguas abajo de flujo de aceleración en una dirección predominantemente axial alejada del punto 64 de estancamiento, es decir, aguas abajo del punto 64 de estancamiento. En el presente documento, “aguas arriba” y “aguas abajo” no implican necesariamente que el gas se haya desplazado a través del punto 64 de estancamiento.

Preferiblemente, el punto 64 de estancamiento se solapa con la región 52 de arco, y más preferiblemente está ubicado dentro de la región 52 de arco.

Por tanto, el gas de enfriamiento fluye (en la región 62 aguas arriba) hacia la zona 52 de arco desde una dirección predominantemente radial, por lo que desacelera. Desde la zona 52 de arco, el gas fluye (en la región 66 aguas abajo) en una dirección predominantemente axial alejándose de la zona de arco, por lo que acelera axialmente. Este patrón de flujo tiene la ventaja de crear un perfil de presión mediante el cual la sección transversal y el diámetro del arco 50 se limitan y se mantienen pequeños. Esto, y el soplado axial sobre el arco 50, conllevan un mejor enfriamiento y extinción del arco 50.

En la realización mostrada en las Figuras 1a-1c y 2, el gas acelera, aguas abajo del punto 62 de estancamiento, en dos direcciones opuestas a lo largo del eje 12: el sistema de boquillas define dos regiones 66 aguas abajo en lados opuestos del punto 64 de estancamiento a lo largo del eje 12. Este doble flujo del arco 50 se permite por un volumen hueco o sección 26 hueca del segundo contacto 20. La sección 26 hueca está dispuesta de manera que una parte del gas de enfriamiento que se ha soplado sobre la región 52 de enfriamiento pueda fluir desde la región 52 de enfriamiento hacia la sección 26 hueca, y desde allí a través de una salida de la sección 26 hueca (en las Figuras 1a-1c en el lado derecho de la sección 26 hueca) en el volumen de alojamiento total del seccionador 1 de ruptura de carga.

El seccionador 1 de ruptura de carga también comprende otras partes tales como contactos nominales, un accionamiento, un controlador y similares, que se han omitido en las figuras y no se describen en este documento. Estas partes se proporcionan de forma análoga a los seccionadores de ruptura de carga convencionales de baja o media tensión.

El seccionador de ruptura de carga puede proporcionarse como parte de una unidad principal en anillo con aislamiento de gas, y puede estar clasificado para seccionar una corriente de carga en el rango de hasta 400 A, o incluso de hasta 2000 A (rms).

Algunas aplicaciones posibles para el seccionador de ruptura de carga son un seccionador de ruptura de carga de baja o media tensión y/o un interruptor de combinación interruptor-fusible; o un desconector de media tensión en un entorno en el que no puede excluirse un arco. La tensión nominal para estas aplicaciones es de 52 kV como máximo.

Al aplicar el patrón de flujo descrito en este documento a un seccionador de ruptura de carga de tensión baja o media, su rendimiento de interrupción térmica puede mejorar significativamente. Esto permite, por ejemplo, el uso con un gas de aislamiento diferente a SF⁶. SF⁶ tiene excelentes propiedades dieléctricas y de extinción de arco y, por lo tanto, se ha utilizado convencionalmente en aparamentas con aislamiento de gas. Sin embargo, debido a su alto potencial de calentamiento global, se han realizado grandes esfuerzos para reducir la emisión y eventualmente detener el uso de dichos gases de efecto invernadero, y encontrar de este modo gases alternativos, por lo que SF⁶ puede ser reemplazado.

Estos gases alternativos ya se han propuesto para otros tipos de seccionadores. Por ejemplo, el documento internacional WO 2014/154292 A1 da a conocer un seccionador sin SF⁶ con un gas de aislamiento alternativo. La sustitución de SF⁶ por estos gases alternativos es un desafío tecnológico, ya que SF⁶ tiene propiedades de seccionado y aislamiento extremadamente buenas, debido a su capacidad intrínseca para enfriar el arco.

La presente configuración permite el uso de un gas alternativo de este tipo que tiene un potencial de calentamiento global menor que el de SF⁶ en un seccionador de ruptura de carga, incluso si el gas alternativo no coincide completamente con el rendimiento de interrupción de SF⁶.

El gas de aislamiento tiene preferiblemente un potencial de calentamiento global menor que el de SF⁶ durante un intervalo de 100 años. El gas de aislamiento comprende preferiblemente al menos un componente de gas seleccionado del grupo que consiste en CO² , O² , N², H² , aire, N²O, un hidrocarburo, en particular CH⁴ , un compuesto organofluorado perfluorado o parcialmente hidrogenado, y mezclas de los mismos.

El compuesto organofluorado se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en: un fluorocarburo, un fluoroéter, una fluoroamina, un fluoronitrilo, una fluorocetona y una mezcla y/o producto de descomposición de los mismos, y preferiblemente es una fluorocetona y/o un fluoroéter, más preferiblemente una perfluorocetona y/o un hidrofluoroéter, lo más preferiblemente una perfluorocetona que tiene de 4 a 12 átomos de carbono. El gas de aislamiento comprende preferiblemente la fluorcetona mezclada con aire o un componente de aire como N² , O² , CO².

En algunas realizaciones, debido al perfil de flujo que permite que el arco se enfríe de manera muy efectiva, esta mejora puede lograrse sin aumentar la acumulación de presión del gas de enfriamiento en la boquilla (sin aumentar la presión de la cámara de soplado) y, por lo tanto, sin un aumento de la demanda/coste para el accionamiento del seccionador. En algunas realizaciones, la acumulación de presión puede incluso reducirse.

Por tanto, en un aspecto de la invención, el sistema 40 de presurización puede configurarse para presurizar el gas de enfriamiento durante la operación de interrupción de corriente a una presión de enfriamiento p^enfriamiento < 1,8*p^ü , en donde p⁰ es la presión ambiental (de equilibrio) del gas de aislamiento en el volumen total del alojamiento, y p^enfriamiento es la presión (máxima global) del gas de aislamiento presurizado, también denominado gas de enfriamiento, durante la operación de interrupción de corriente en la cámara de presurización. Esta condición de la presión de enfriamiento asegura que el flujo de gas de enfriamiento sea subsónico y, al mismo tiempo, limita el requisito del accionamiento, que generalmente produce el trabajo de presurizar el gas de enfriamiento.

Más preferiblemente, la presión de enfriamiento cumple p^enfriamiento < 1,5*p⁰ o p^enfriamiento < 1,3*p⁰ o incluso p^enfriamiento < 1,1 *p^a Por otro lado, la presión de enfriamiento preferiblemente cumple p^enfriamiento > 1,01 *p⁰, de modo que la acumulación de presión sea suficiente para extinguir el arco.

En otro aspecto, la presión de enfriamiento cumple p^enfriamiento <p⁰ + 800 mbar, preferiblemente p^enfriamiento <p⁰ + 500 mbar, más preferiblemente p^enfriamiento <p⁰ + 300 mbar, y aún más preferiblemente p^enfriamiento <p⁰ + 100 mbar. Por otro lado, la presión de enfriamiento preferiblemente cumple p^enfriamiento > p⁰ + 10 mbar.

En realizaciones, la presión ambiental del gas de aislamiento (total) en el alojamiento p⁰ es <= 3 bares, más preferiblemente p⁰ <= 1,5 bares, y aún más preferiblemente p⁰ <= 1,3 bares.

Estas condiciones de presión son muy diferentes de las condiciones de flujo típicas en los disyuntores de alta tensión (tensión nominal muy superior a 52 kV). En estos disyuntores de alta tensión (tipo de soplado y de sobrecarga automática), las condiciones de flujo son supersónicas para maximizar el enfriamiento del arco. Por lo tanto, una presión mucho mayor acumulada, p^enfriamiento considerablemente por encima de 1,8*p⁰ (y considerablemente por encima de p⁰ + 800 mbar), es necesaria. Esto impone fuertes requisitos para el accionamiento de estos disyuntores de alta tensión, que son desventajosos o incluso prohibitivos, desde el punto de vista del coste, para los seccionadores de carga baja y media considerados en el presente documento. Estos seccionadores de carga baja y media son un tipo de seccionador completamente diferente para aplicaciones, diseño y mercado completamente diferentes a los disyuntores.

En contraste, la presente solicitud está dirigida a un seccionador de ruptura de carga de tensión baja o media, que típicamente está clasificado para tensiones de 52 kV como máximo y no está clasificado o es incapaz de seccionar tensiones más altas, y que está clasificado para corrientes de como máximo 2000 A o incluso de como máximo 1250 A y no está clasificado o es incapaz de seccionar corrientes más altas. En particular, un seccionador de ruptura de carga no está clasificado o es incapaz de seccionar una corriente de falla. Específicamente, el seccionador de ruptura de carga no está clasificado o es incapaz de seccionar una corriente de cortocircuito.

A continuación, con referencia a la Figura 3, se describe un seccionador de ruptura de carga según una realización adicional de la invención. La realización difiere de la de las Figuras 1a-1c porque la sección 26 hueca del segundo contacto 20 está bloqueada por un elemento 27 de bloqueo. Como resultado, la sección 26 hueca no permite un flujo de gas de enfriamiento a su través. Por lo tanto, en la realización de la Figura 3, el gas de enfriamiento se acelera, aguas abajo del punto 64 de estancamiento (en la región 52 de enfriamiento), en una sola dirección a lo largo del eje 12, es decir, hacia el otro contacto (primer contacto, no mostrado en la Figura 3), es decir, a la izquierda en la Figura 3. No obstante, debido a la entrada predominantemente axial del gas de enfriamiento hacia la región 52 de enfriamiento, el flujo de gas todavía presenta un punto 64 de estancamiento.

Los otros aspectos de la realización de la Figura 3 son análogos a los de las Figuras 1a-1c y 2, y la descripción anterior de los mismos se aplica del mismo modo a la realización de la Figura 3.

Con referencia a la Figura 4, se describe un seccionador de ruptura de carga convencional según un ejemplo comparativo. En ese caso, el gas de enfriamiento se sopla, a través de un canal 32’ que se extiende a lo largo del eje 12 y a través de una boquilla dispuesta axialmente (el centro de la tulipa que constituye el segundo contacto 20), sobre la región 52 de arco en una dirección axial. Este patrón de flujo define un flujo predominantemente axial sin un punto de estancamiento. En esta realización de la Figura 4, esto se logra conectando el canal 32’ axial con el volumen 42 de presurización y bloqueando cualquier canal no axial, por ejemplo, por un elemento 37 de bloqueo.

En la trayectoria comparativa de la Figura 4, el gas de enfriamiento se sopla sobre el arco desde una dirección predominantemente axial, en particular desde el centro de la tulipa 20 (segundo contacto). En consecuencia, se hace que el arco se mueva hacia afuera de la boquilla 33 a través del escape (en este caso en el lado izquierdo en la Figura 4). Esta topología de flujo convencional de la Figura 4, también denominada flujo axial, se ha utilizado en seccionadores de ruptura de carga de la técnica anterior. Es sencillo y económico de implementar y produce un rendimiento aceptable de extinción de arco con gas SF6 y 100 mbar - 200 mbar de acumulación de presión.

El rendimiento de los diferentes diseños de las Figuras 1a a 4 se ha comparado experimentalmente. Es decir, se aplicó una corriente de carga a través de los contactos 10 y 20 primero y segundo, y el enchufe (primer contacto 10) se movió relativamente con respecto a y se separó del segundo contacto 30, por lo que se encendió un arco. Al mismo tiempo, el gas de enfriamiento se presurizó y se liberó del volumen 42 de presurización para que fluyera a la región 52 de arco para extinguir el arco 50, como se describió anteriormente para las Figuras 1b-1c, 2, 3 y 4 respectivas.

Como resultado, se encontró que para extinguir el mismo nivel de corriente de interrupción, las realizaciones de la invención (figuras 1a-3) requerían una presión mucho menor (sobrepresión en el volumen de presurización) en comparación con el diseño convencional de la Figura 4.

De manera similar, se encontró que con una acumulación de presión dada como para el seccionador convencional (figura 4) usando SF6 como gas de enfriamiento, el perfil de flujo de las Figuras 1a-3 todavía permite interrumpir térmicamente la corriente, incluso si se utiliza un gas alternativo que tiene un potencial de enfriamiento de arco reducido como gas de enfriamiento. Como observación, está claro, por tanto, que el seccionador de ruptura de carga descrito en el presente documento también puede utilizarse con SF6 como gas de enfriamiento.

Estos resultados muestran claramente las ventajas provocadas por el cambio en el diseño de la boquilla y el patrón de flujo del gas de enfriamiento según la presente invención. Este diseño optimizado de la boquilla permite una eficiencia de atemperado y enfriamiento del arco mucho más eficiente en comparación con el diseño convencional y, por lo tanto, permite interrumpir térmicamente las corrientes de carga para una amplia gama de posibles clasificaciones de seccionadores de ruptura de carga (por ejemplo, para corrientes nominales de hasta tensiones de, por ejemplo, 12 kV, hasta 24 kV, hasta 36 kV, o incluso hasta 52 kV) mediante un gas de enfriamiento alternativo tal como se menciona en el presente documento.

A continuación, se describe un seccionador de ruptura de carga según otra realización de la invención. De nuevo, la descripción de cualquier otra realización también puede aplicarse a esta realización, a menos que se especifique lo contrario. En esta realización, el primer contacto es una clavija, y el segundo contacto (móvil) es un contacto tipo tulipa que incluye una tubería hueca con un inserto unido al interior de la tubería. El sistema de boquillas comprende una boquilla y un canal de boquilla definido entre la tubería y el inserto. La boquilla está dispuesta para soplar el gas de enfriamiento desde una posición fuera del eje predominantemente radialmente hacia adentro sobre la región de enfriamiento, como ya se describió con respecto a las Figuras 1a-1c y 2. A diferencia de estas figuras, el volumen de presurización está radialmente fuera del canal de boquilla y/o de una tubería que define una entrada desde el volumen de presurización al canal de la boquilla. Los orificios en el lado del canal de la boquilla o la tubería definen una entrada desde el volumen de presurización al canal de la boquilla.

Con esta realización, la operación de interrupción de corriente se realiza de forma análoga a la Figura 1a-1c: el segundo contacto y el pistón se mueven, mediante un accionamiento, lejos del primer contacto, y el gas en el volumen de presurización se comprime por el pistón para fluir a la región de arco desde una posición fuera del eje predominantemente radialmente hacia adentro hacia el arco. Después de haber alcanzado la región de arco, el gas de enfriamiento fluye en dos direcciones (flujo doble), como se describió anteriormente con respecto a las Figuras 1a-1c y 2.

Esta realización permite que el patrón de flujo ventajoso se realice con un número mínimo de partes y un aumento mínimo en el coste y el peso del contacto móvil, simplemente proporcionando el inserto adicional.

La invención no se limita a las realizaciones mostradas anteriormente, sino que pueden modificarse de varias formas dentro del alcance definido por las reivindicaciones. Por ejemplo, las Figuras 5 a 9 muestran variaciones adicionales de seccionadores de ruptura de carga según realizaciones adicionales de la invención. En el presente documento, solo se muestran las mitades superiores (por encima del eje 12) de los seccionadores respectivos; pero, en general, los seccionadores son esencialmente simétricos de rotación. En estas figuras, los signos de referencia corresponden de nuevo a los de las figuras anteriores, y su descripción también se aplica a las Figuras 5 a 9 a menos que se especifique o muestre lo contrario. Estas Figuras 5 a 9 ilustran aspectos generales que también pueden utilizarse junto con otras realizaciones.

La Figura 5 ilustra que puede utilizarse un enchufe 10 hueco como primer contacto 10, de modo que se define un canal 16 de escape axial dentro del enchufe 10 hueco. Este diseño permite un flujo más eficiente del gas de enfriamiento en la región aguas abajo. Este diseño también permite el uso de boquillas 33 largas (que se extienden en una dirección axial) sin perjudicar la eficacia de enfriamiento del arco. Este diseño puede aplicarse tanto a un seccionador de tipo de flujo doble (ver las Figuras 1a-1c y 2) como se muestra en la Figura 5, como a un seccionador de único flujo como se muestra en la Figura 2.

La Figura 6 ilustra que el pistón 44 del sistema de presurización (sistema de soplado) y/o el sistema 30 de boquillas pueden moverse conjuntamente con el segundo contacto 20 de arco, y en particular que el pistón 44 puede unirse al sistema 30 de boquillas, y específicamente a la boquilla 33. Con este aspecto, el segundo contacto 20 de arco (tulipa), el sistema 30 de boquillas y el pistón 44 pueden moverse en conjunto.

Según un aspecto general, el pistón 44 y el volumen 46 de presurización están dispuestos en una posición fuera del eje del seccionador. Sin embargo, la Figura 7 ilustra que, en un aspecto alternativo, el pistón 44 y el volumen 46 de presurización también pueden disponerse en el eje 12 del seccionador. Entonces, el canal 32 del sistema 30 de boquillas se extiende desde el volumen 46 de presurización hasta la posición fuera del eje de la boquilla 33.

La Figura 7 ilustra además que una salida 48 de la sección 26 hueca puede extenderse predominantemente radialmente desde la sección 26 hueca en el eje hasta el volumen total del alojamiento de seccionador.

La Figura 8 ilustra en una realización que el segundo contacto 20 de arco puede ser estacionario, mientras que el primer contacto 10 de arco es móvil; el sistema 30 de boquillas es estacionario (unido al segundo contacto 20 de arco); el pistón puede moverse conjuntamente con el primer contacto 10 de arco; el resto del sistema 44, 46 de presurización puede ser estacionario. Esta disposición puede conllevar una configuración con una masa en movimiento particularmente baja.

La Figura 9 ilustra en una realización que ambos contactos 10 y 20 de arco pueden ser enchufes, haciendo tope entre sí en una configuración de enchufe-enchufe. Como otro aspecto, en lugar de estar estacionario, el primer contacto 10 de arco puede montarse en un resorte. El segundo contacto 20 de arco puede moverse junto con el sistema 30 de boquillas, pero alternativamente es posible otra configuración según cualquiera de los aspectos descritos en este documento.

En realizaciones, el seccionador 1 de ruptura de carga es un seccionador de cuchilla; o en general el seccionador 1 de ruptura de carga tiene un sistema de contacto con un contacto rotatorio. En una realización alternativa, el seccionador 1 de ruptura de carga tiene un contacto móvil axialmente (tipo de movimiento único). Según una realización adicional de esto, el sistema 30 de boquillas está unido de manera fija al contacto móvil y/o puede moverse conjuntamente con el contacto móvil y/o se acciona por la unidad de accionamiento que acciona el contacto móvil.

En realizaciones, el seccionador 1 de ruptura de carga comprende contactos nominales, no mostrados en las figuras. Normalmente, los contactos nominales están presentes radialmente fuera del primer contacto 10 de arco y del segundo contacto 20 de arco, en particular también radialmente fuera de la boquilla 33.

En realizaciones, el seccionador 1 de ruptura de carga tiene un controlador, en particular teniendo el controlador una interfaz de red para conectarse a una red de datos, de manera que el seccionador (1) de ruptura de carga se conecta operativamente a la interfaz de red para al menos uno de: enviar información de estado del dispositivo a la red de datos y ejecutar un comando recibido de la red de datos, en particular, siendo la red de datos al menos una de: LAN, WAN o Internet (loT). Por consiguiente, también se da a conocer un uso del seccionador de ruptura de carga que tiene controlador de este tipo.

En realizaciones, el seccionador 1 de ruptura de carga, en particular el sistema 30 de boquillas, está diseñado para mantener el patrón de flujo subsónico durante toda la operación de interrupción de corriente; y/o el seccionador 1 de ruptura de carga, en particular el sistema 30 de boquillas, está diseñado para mantener el patrón de flujo subsónico durante todo tipo de operaciones de interrupción de corriente; y/o el seccionador 1 de ruptura de carga, en particular el sistema 30 de boquillas, está diseñado para mantener el patrón de flujo subsónico dentro del seccionador 1 de ruptura de carga, en particular dentro del sistema 30 de boquillas o dentro de la al menos una boquilla 33; y/o el seccionador 1 de ruptura de carga, en particular el sistema 30 de boquillas, está diseñado para evitar condiciones de flujo sónico en cualquier instante de la operación de interrupción de corriente y para que cada operación de interrupción de corriente se realice por el seccionador 1 de ruptura de carga (es decir, excluyendo la interrupción de corrientes de falla o corrientes de cortocircuito).

En realizaciones, el sistema 30 de boquillas comprende un canal 32 de boquilla que conecta la cámara 42 de presurización a la boquilla 33; en particular, en el que el canal 32 de boquilla está dispuesto radialmente fuera del contacto de arco primero o segundo, y/o el canal 32 de boquilla está dispuesto en una posición fuera del eje en el seccionador 1 de ruptura de carga.

Como se describe en el presente documento, el seccionador 1 de ruptura de carga no es un disyuntor, en particular no es un disyuntor para tensiones altas por encima de 52 kV; y/o el sistema 40 de presurización está desprovisto de una cámara de calentamiento para proporcionar un efecto de sobrecarga automática; y/o el seccionador 1 de ruptura de carga está diseñado para estar dispuesto en combinación con un disyuntor, en particular con un disyuntor de vacío.

Claims (23)

REIVINDICACIONES

1. Seccionador (1) de ruptura de carga de baja o media tensión con aislamiento de gas, que comprende

- un alojamiento (2) que define un volumen de alojamiento para contener un gas de aislamiento a una presión ambiental po;

- un primer contacto (10) de arco y un segundo contacto (20) de arco dispuestos dentro del volumen de alojamiento, pudiendo moverse los contactos de arco primero y segundo uno en relación con el otro a lo largo de un eje del seccionador (1) de ruptura de carga y definiendo una región (52) de enfriamiento en la que se forma un arco (50) durante una operación de interrupción de corriente;

- un sistema (40) de presurización que tiene una cámara (42) de presurización dispuesta dentro del volumen de alojamiento para presurizar un gas de enfriamiento a una presión de enfriamiento p^ensamiento durante la operación de interrupción de corriente, en donde la presión de enfriamiento p^ens ^amiento y la presión ambiental po cumplen la relación po < p^{enfriamiento,’} y

- un sistema (30) de boquillas dispuesto dentro del volumen de alojamiento para soplar el gas de enfriamiento presurizado,

- el sistema (30) de boquillas comprende al menos una boquilla (33) dispuesta para soplar el gas de enfriamiento desde una posición fuera del eje predominantemente radialmente hacia adentro sobre la región (52) de enfriamiento, y caracterizado porque el sistema (30) de boquillas está dispuesto para soplar el gas de enfriamiento presurizado en un patrón de flujo subsónico desde la cámara (42) de presurización sobre el arco (50) formado en la región (52) de enfriamiento durante la operación de interrupción de corriente, en donde el seccionador (1) de ruptura de carga está diseñado para mantener el patrón de flujo subsónico durante todo tipo de operaciones de interrupción de corriente,

- el gas de aislamiento comprende un gas de fondo en una mezcla con un compuesto organofluorado seleccionado del grupo que consiste en: fluoroéter, oxirano, fluoroamina, fluorocetona, fluoroolefina, fluoronitrilo y mezclas y/o productos de descomposición de los mismos.

2. Seccionador (1) de ruptura de carga según la reivindicación 1, que tiene una tensión nominal de como máximo 52 kV, preferiblemente de como máximo 36 kV, más preferiblemente de como máximo 24 kV y lo más preferiblemente de como máximo 12 kV; y/o el seccionador (1) de ruptura de carga está clasificado para seccionar corrientes nominales en un rango de hasta 2000 A, preferiblemente hasta 1250 A y más preferiblemente hasta 1000 A.

3. Seccionador (1) de ruptura de carga según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el seccionador (1) de ruptura de carga es un seccionador de cuchilla o en el que el seccionador (1) de ruptura de carga tiene un contacto móvil axialmente, en particular estando el sistema (30) de boquillas unido de forma fija o siendo móvil conjuntamente con el contacto móvil.

4. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el seccionador (1) de ruptura de carga, en particular el sistema (30) de boquillas, está diseñado para mantener el patrón de flujo subsónico durante toda la operación de interrupción de corriente; y/o

en el que el sistema (30) de boquillas está diseñado para mantener el patrón de flujo subsónico durante todo tipo de operaciones de interrupción de corriente; y/o

en el que el seccionador (1) de ruptura de carga, en particular el sistema (30) de boquillas, está diseñado para mantener el patrón de flujo subsónico dentro del seccionador (1) de ruptura de carga, en particular dentro del sistema (30) de boquillas o dentro de la al menos una boquilla (33); y/o

en el que el seccionador (1) de ruptura de carga, en particular el sistema (30) de boquillas, está diseñado para evitar condiciones de flujo sónico en cualquier instante de la operación de interrupción de corriente y para que cada operación de interrupción de corriente se realice por el seccionador (1) de ruptura de carga.

5. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema (30) de boquillas comprende un canal (32) de boquilla que conecta la cámara (42) de presurización a la boquilla (33); en particular en el que el canal (32) de boquilla está dispuesto radialmente fuera del contacto de arco primero o segundo, y/o el canal (32) de boquilla está dispuesto en una posición fuera del eje en el seccionador (1) de ruptura de carga.

6. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando diseñado para interrumpir corrientes de carga en una red de distribución, unidad principal en anillo (RMU) o aparamenta de distribución secundaria con aislamiento de gas (GIS); y/o el seccionador (1) de ruptura de carga tiene la capacidad de seccionar corrientes de carga, pero no tiene la capacidad de interrumpir corrientes de cortocircuito; en particular en el que el seccionador (1) de ruptura de carga comprende contactos nominales.

7. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema (30) de boquillas define un patrón de flujo para el gas de enfriamiento, incluyendo el patrón de flujo

- un punto (64) de estancamiento en el que el flujo de gas de enfriamiento esencialmente se detiene,

- una región (62) aguas arriba de flujo predominantemente radial hacia adentro hacia el punto (64) de estancamiento, y

- una región (66) aguas abajo de flujo de aceleración en una dirección predominantemente axial alejada del punto (64) de estancamiento.

8. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema (40) de presurización es un sistema de soplado y la cámara (42) de presurización es una cámara de soplado con un pistón (46) dispuesto para comprimir el gas de enfriamiento dentro de la cámara (42) de soplado durante la operación de interrupción de corriente.

9. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una boquilla (33) está dispuesta para soplar el gas de enfriamiento desde una posición fuera del eje sobre la región (52) de enfriamiento en un ángulo de incidencia de entre 45° a 120°, preferiblemente de 60° a 120°, más preferiblemente de 70° a 110° y lo más preferiblemente de 75° y 105° desde la dirección axial.

10. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el gas de aislamiento tiene un potencial de calentamiento global menor que el de SF⁶ durante un intervalo de 100 años, y en el que el gas de aislamiento comprende al menos un componente de gas seleccionado del grupo que consiste en: CO² , O² , N² , H² , aire, N²O, un hidrocarburo, en particular CH⁴ , un compuesto organofluorado perfluorado o parcialmente hidrogenado, y mezclas de los mismos; y/o en el que el gas de fondo se selecciona del grupo que consiste en CO² , O² , N² , H² , aire, en una mezcla con el compuesto organofluorado.

11. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema (40) de presurización está configurado para presurizar el gas de enfriamiento durante la operación de interrupción de corriente a una presión de enfriamiento. p^ensamiento que cumple al menos una de las siguientes condiciones:

i. p^ensamiento < 1,8 ■ po, más preferiblemente p^enfriamiento < 1,5 • Po, más preferiblemente p^enfriamiento < 1,3 ■ po.

ii. p^enfriamiento > 1,01 ■ po, en particular p^enfriamiento > 1,1 *p^ü ;

iii. p^enfriamiento <po + 800 mbar, más preferiblemente p^enfriamiento < po + 500 mbar, más preferiblemente p^enfriamiento <po + 300 mbar, y lo más preferiblemente p^enfriamiento < po + 100 mbar,

iv. p^enfriamiento > po + 10 bares.

12. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una tensión nominal de al menos 1 kV; y/o el seccionador (1) de ruptura de carga está clasificado para corrientes de más de 1 A, preferiblemente más de 100 A, y más preferiblemente más de 400 A; y/o la presión ambiental p0 en el seccionador (1) de ruptura de carga es p0 <= 3 bares, preferiblemente p0 <= 1,5 bares, más preferiblemente p0 <= 1,3 bares.

13. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la boquilla (33) comprende una parte de boquilla exterior aislante; y/o

en el que el seccionador (1) de ruptura de carga tiene una o más de las siguientes dimensiones:

- la boquilla (33) tiene un diámetro en un rango entre 5 mm y 15 mm,

- la cámara (42) de presurización tiene un diámetro radial en un rango entre 40 mm y 80 mm, y una longitud axial máxima en un rango entre 40 mm y 200 mm;

- el primer contacto (10) de arco y el segundo contacto (20) de arco tienen una separación de contacto máxima de hasta 150 mm o hasta 110 mm y/o de al menos 10 mm, y en particular tienen una separación de contacto máxima en un rango entre 25 mm y 75 mm.

14. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos uno del primer contacto (10) y el segundo contacto (20) tiene una sección (26) hueca respectiva dispuesta de manera que una parte del gas de enfriamiento que se ha soplado sobre la región (52) de enfriamiento fluye desde la región de enfriamiento a la sección (26) hueca, en particular en el que la sección (26) hueca tiene una salida para permitir que el gas de enfriamiento que ha fluido hacia la sección (26) hueca fluya por un lado de salida de la sección (26) hueca hacia una región de presión ambiental del volumen de alojamiento del seccionador (1) de ruptura de carga.

15. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el seccionador (1) de ruptura de carga tiene un controlador, en particular teniendo el controlador una interfaz de red para conectarse a una red de datos, de manera que el seccionador (1) de ruptura de carga está conectado operativamente a la interfaz de red para al menos uno de: enviar información de estado del dispositivo a la red de datos y ejecutar un comando recibido de la red de datos, en particular, siendo la red de datos al menos una de: LAN, WAN o Internet (loT).

16. Seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el seccionador (1) de ruptura de carga no es un disyuntor, en particular no es un disyuntor para altas tensiones por encima de 52 kV; y/o el sistema (40) de presurización está desprovisto de una cámara de calentamiento para proporcionar un efecto de sobrecarga automática; y/o el seccionador (1) de ruptura de carga está diseñado para estar dispuesto en combinación con un disyuntor, en particular en combinación con un disyuntor de vacío.

17. Red de distribución, unidad principal en anillo o aparamenta de distribución secundaria con aislamiento de gas que tienen un seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en particular estando el seccionador (1) de ruptura de carga dispuesto en combinación con un disyuntor y específicamente en combinación con un disyuntor de vacío.

18. Método de interrupción de una corriente de carga utilizando el seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 16, comprendiendo el método

- mover el primer contacto (10) de arco y el segundo contacto (20) de arco relativamente lejos uno del otro a lo largo del eje (12) del seccionador de ruptura de carga, por lo que se forma un arco (50) en la región (52) de enfriamiento; - presurizar el gas de enfriamiento a la presión de enfriamiento p^ens ^amiento cumpliendo la condición po < p^{ensam iento}, en donde po es una presión ambiental dentro del seccionador (1) de ruptura de carga; y

- soplar, a través del sistema (30) de boquillas, el gas de enfriamiento presurizado en un patrón de flujo subsónico desde la cámara (42) de presurización sobre el arco (50) formado en la región (52) de enfriamiento, en donde el patrón de flujo subsónico se mantiene durante todo tipo de operaciones de interrupción de corriente, soplando de ese modo el gas de enfriamiento desde una posición fuera del eje predominantemente radialmente hacia adentro sobre la región de enfriamiento.

19. El método según la reivindicación 18, en el que un patrón de flujo para el gas de enfriamiento está definido por el sistema (30) de boquillas, incluyendo el patrón de flujo la formación de

- un punto (64) de estancamiento en el que el flujo de gas de enfriamiento esencialmente se detiene,

- una región (62) aguas arriba de flujo predominantemente radialmente hacia adentro hacia el punto (64) de estancamiento, y

- una región (66) aguas abajo de flujo de aceleración en una dirección predominantemente axial alejada del punto (64) de estancamiento.

20. El método según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 19, en el que el gas de enfriamiento se presuriza durante la operación de interrupción de corriente a una presión de enfriamiento. p^enfriamiento de manera que se cumpla al menos una de las cuatro condiciones siguientes:

i. p^enfriamiento < 1,8 • po, más preferiblemente p^enfriamiento < 1,5 • po, más preferiblemente p^enfriamiento < 1,3 • po.

ii. p^enfriamiento > 1,01 ■ po, en particular p^enfriamiento > 1,1 *p^ü ;

iii. p^enfriamiento <po + 800 mbar, más preferiblemente p^enfriamiento < po + 500 mbar, más preferiblemente p^enfriamiento <po + 300 mbar, y lo más preferiblemente p^enfriamiento < po + 100 mbar,

iv. p^enfriamiento > po + 10 bares.

21. El método según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, en el que el patrón de flujo subsónico se mantiene durante toda la operación de interrupción de corriente; y/o

en el que el patrón de flujo subsónico se mantiene dentro del seccionador (1) de ruptura de carga, en particular dentro del sistema (30) de boquillas o dentro de la al menos una boquilla (33); y/o

en el que las condiciones de flujo sónico se evitan en cualquier instante de la operación de interrupción de corriente y para cada operación de interrupción de corriente que va a realizarse por el seccionador (1) de ruptura de carga.

22. Uso de un seccionador (1) de ruptura de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 16 en una red de distribución, unidad principal en anillo o aparamenta de distribución secundaria con aislamiento de gas; en particular para seccionar corrientes de carga en la red de distribución, la unidad principal en anillo (RMU) o la aparamenta de distribución secundaria con aislamiento de gas (GIS).

23. Uso según la reivindicación 22 para seccionar corrientes de carga, pero no para interrumpir corrientes de cortocircuito; y/o uso según la reivindicación 22, estando dispuesto el seccionador (1) de ruptura de carga en combinación con un disyuntor, en particular en combinación con un disyuntor de vacío; y/o uso según la reivindicación 22, en el que el seccionador (1) de ruptura de carga tiene un controlador, en particular teniendo el controlador una interfaz de red para conectarse a una red de datos, de manera que el seccionador (1) de ruptura de carga está conectado operativamente a la interfaz de red para al menos uno de: enviar información de estado del dispositivo a la red de datos y ejecutar un comando recibido de la red de datos, en particular, siendo la red de datos al menos una de: LAN, WAN o Internet (IoT).