BRPI0708214A2 - dispositivo de chaveamento elétrico - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO DE CHAVEAMENTO ELéTRICO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de chaveamento elétrico que tem uma primeira unidade interruptora para desconectar e conectar uma linha elétrica, em particular um interruptor isolado a ar. Além disso, a invenção refere-se a um método para chavear um interruptor isolado a ar, em que não é produzido nenhum arco devido a um centelhamento de voltagem no interruptor isolado a ar. A invenção prove que uma segunda unidade interruptora, que é conectada em paralelo com a primeira unidade interruptora, pode ser chaveada de tal forma que o centelhamento resultante de um arco durante o chaveamento acontece somente na segunda unidade interruptora.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVODE CHAVEAMENTO ELÉTRICO".
Descrição
A presente invenção refere-se a um dispositivo de chaveamentoelétrico que tem uma primeira unidade interruptora para desconexão e cone-xão de uma linha elétrica, em particular um interruptor de aterramento isola-do a ar. A invenção se refere também a um método para chavear um inter-ruptor de aterramento isolado a ar, em que nenhum arco é formado no inter-ruptor de aterramento isolado a ar como resultado de um centelhamento devoltagem ou desconexão de contato.
Interruptores de aterramento convencionais isolados a ar são naforma de dispositivos de aterramento pivotantes ou dispositivos de aterra-mento de movimento linear/pivotante. Quando uma linha ou um conjunto dechaveamento é conectado ao potencial de terra ou é desconectado do po-tencial de terra, estes processos de conexão produzem um corrente capaci-tiva e/ou indutiva que pode levar a um arco quando os contatos principais dointerruptor estão a uma distância específica um do outro. Já que interrupto-res de aterramento são geralmente operados em instalações ao ar livre, estearco aberto representa um perigo para as pessoas e equipamento elétricolocalizado na instalação. Até agora, este problema foi resolvido chaveandoum contato auxiliar com uma função de avanço ou retardo em relação aocontato principal. Qualquer arco que é formado é golpeado exclusivamenteno contato auxiliar. Isto protege os contatos principais do interruptor de ater-ramento isolado a ar contra a influência de arco. Isto tem a desvantagem deque o arco que ocorre neste caso continua a existir no espaço livre e portan-to representa um risco de segurança.
O objetivo da presente invenção é o de assegurar o chaveamen-to livre de arco de um interruptor principal.
O objetivo é alcançado pelas características da reivindicação 1 ereivindicação 11. A invenção prove pelo menos uma segunda encapsuladaunidade interruptora seja disposta em paralelo com a primeira unidade inter-ruptora no dispositivo de chaveamento elétrico, e que os centelhamentos devoltagem que acontecem na conexão ou desconexão da linha elétrica acon-teçam como arcos na segunda unidade interruptora, com a segunda unidadeinterruptora sendo chaveável antes da primeira unidade interruptora na co-nexão da linha elétrica, e sendo chaveável depois da primeira unidade inter-ruptora na desconexão da linha elétrica. O conjunto de chaveamento de a-cordo com a invenção assegura que qualquer arco possível aconteça exclu-sivamente na segunda unidade interruptora, e deste modo que a primeiraunidade interruptora seja chaveável sem quaisquer arcos. Em particular co-mo um primeira unidade interruptora para interruptores isolados a ar, istoresulta na vantagem de que qualquer arco possível não aconteça nos conta-tos principais do interruptor de aterramento isolado a ar, prolongando entãoa vida do conjunto de chaveamento. Ao mesmo tempo, isto minimiza o riscode segurança resultante da ocorrência de um arco no interruptor de aterra-mento isolado a ar como a primeira unidade interruptora ao ar livre.
Em um refinamento vantajoso do conjunto de chaveamento elé-trico, a segunda unidade interruptora é um disjuntor de circuito e/ou umachave interruptora de carga e/ou um interruptor de isolamento e/ou um câ-mara interruptora de vácuo e/ou um pára-raios de surto de energia, por e-xemplo, um intervalo de centelha e/ou um limitador de voltagem. Particular-mente quando usando interruptores encapsulados como a segunda unidadeinterruptora, o arco acontece exclusivamente na câmara fechada da segun-da unidade interruptora, e é portanto protegida desde fora.
De acordo com a invenção, um interruptor de isolamento é dis-posto entre a primeira unidade interruptora e a segunda unidade interruptora.Particularmente na situação em que a corrente de curto circuito correntenominal para a primeira unidade interruptora é maior do que a corrente decurto circuito para a segunda unidade interruptora, a segunda unidade inter-ruptora deve ser isolada da primeira unidade interruptora conectada. Esteisolamento elétrico é assegurado pelo interruptor de isolamento.
Se a corrente de curto circuito nominal da segunda unidade in-terruptora encapsulada é igual ou maior do que aquela da primeira unidadeinterruptora, as duas unidade interruptoras podem ser dispostas em série.De acordo com a presente invenção, a segunda unidade inter-ruptora é disposta no lado de potencial de voltagem no dispositivo de chave-amento, em particular o lado de potencial de alta voltagem. Pelo menos umaunidade interruptora adicional para dissipação de centelhamentos de volta-gem é disposta em paralelo e/ou em série com a segunda unidade interrup-tora. Em particular, a terceira unidade interruptora é um pára-raios de surtode energia, um intervalo de centelha, aberto ou encapsulado, ou algum outrolimitador de voltagem.
A pára-raios de surto de energia permite à voltagem nominal dasegunda unidade interruptora ser escolhida menor do que a voltagem nomi-nal da primeira câmara de chaveamento.
Em um refinamento vantajoso do conjunto de chaveamento deacordo com a invenção, a segunda unidade interruptora é integrada em umcontato fixo em um interruptor de aterramento isolado a ar como a primeiraunidade interruptora. Isto resulta na vantagem de que os conjuntos de cha-veamento existentes possam ser atualizados com uma correspondente se-gunda unidade interruptora.
Uma primeira parte (que está localizada sobre um contato prin-cipal móvel) do interruptor de isolamento faz um contato, por meio de umaparelho de retenção, com a segunda parte do interruptor de isolamento. Ouso do movimento do contato principal móvel do interruptor como a primeiraunidade interruptora permite o acoplamento mecânico/elétrico por meio deuma primeira parte do interruptor de isolamento. Um "dedo" apropriadamen-te projetado engata no aparelho de retenção e faz uma conexão na conexãoe na desconexão em virtude do processo de movimento do contato principalmóvel.
O movimento do contato principal móvel por meio da primeiraparte do interruptor de isolamento resulta no aparelho de retenção execu-tando um movimento rotativo. Logo antes de alcançar a posição final para oestado chaveado, o contato principal móvel executa um movimento lineardentro do contato principal fixo. Este processo de movimento do contatoprincipal móvel é usado para interromper a conexão elétrica existente entreas duas partes do interruptor de isolamento novamente no estado conecta-do. A câmara interruptora de vácuo será previamente chaveada pelo movi-mento rotativo e linear. Quando o contato principal móvel estiver na posiçãofinal no estado chaveado, a segunda unidade interruptora está então eletri-camente isolada do caminho de corrente principal novamente pelo interrup-tor de isolamento aberto.
Reciprocamente, durante o movimento de desconexão, o movi-mento de abaixamento do contato principal móvel relativamente ao contatoprincipal fixo resulta na primeira parte do interruptor de isolamento sendotrazido em contato, via o aparelho de retenção, com a segunda parte do in-terruptor de isolamento, deste modo fazendo uma conexão elétrica via, oponto de isolamento,em primeiro lugar. A segunda unidade interruptora éentão chaveada. Enquanto o movimento do contato principal móvel progridee a distância do contato principal fixo aumenta, a conexão entre o contatofixo e o contato principal móvel é desconectado sem qualquer arco. A primei-ra parte do interruptor de isolamento é projetada de tal forma que, quandoexistir um intervalo de isolamento adequado entre os contatos principais, oaparelho de retenção então faz uso do movimento rotativo para abrir a se-gunda unidade interruptora, por exemplo um câmara interruptora de vácuo.Qualquer arco que é criado durante este processo permanece na câmara dasegunda unidade interruptora. Uma vez que os contatos da segunda unidadeinterruptora estiverem adequadamente separados e o arco tenha sido extin-to, o interruptor de isolamento pode ser igualmente aberto sem nenhum fluxode corrente. Este processo de movimento é assegurado pela geometria econfiguração combinada do contato principal móvel, o comprimento e dispo-sição da primeira parte do interruptor de isolamento, e o projeto do aparelhode retenção.
A segunda unidade interruptora é vantajosamente conectada emparalelo ou em série com a primeira unidade interruptora. Quando a primeiraunidade interruptora estiver eletricamente conectada em série com a segun-da unidade interruptora como um circuito em série, deve ser tomado cuidadopara assegurar que cada uma das correntes de resistência das duas unida-des interruptoras sejam projetadas para as correntes máximas. Se a segun-da unidade interruptora é disposta em paralelo com a primeira unidade inter-ruptora, a corrente de resistência da segunda unidade interruptora pode serescolhida ser menor do que aquela da primeira unidade interruptora. Nestecaso, é então vantajoso usar um interruptor de isolamento entre a primeira ea segunda unidade interruptora.
A invenção propõe igualmente um método para chavear um in-terruptor de aterramento isolado a ar, com o interruptor de aterramento iso-lado a ar sendo conectado a uma segunda unidade interruptora, que é dis-posta em paralelo com o interruptor de aterramento isolado a ar, com a se-gunda unidade interruptora sendo fechada antes do interruptor de aterra-mento isolado a ar na conexão da linha elétrica, e com o interruptor de ater-ramento isolado a ar sendo desconectado da linha elétrica em primeiro lugar,e somente então seguido pela segunda unidade interruptora, na desconexãoda linha elétrica.
Quando usando um ponto de isolamento como a conexão entreo interruptor de aterramento isolado a ar e a segunda unidade interruptora, oponto de isolamento é fechado primeiro durante o processo de conexão, de-pois do que a segunda unidade interruptora é fechada, seguido pelo interrup-tor de aterramento isolado a ar, e o ponto de isolamento é novamente abertoquando a conexão de linha tenha sido feita. O ponto de isolamento aberto éfechado em primeiro lugar durante o processo de desconexão, depois doque o interruptor de aterramento isolado a ar é aberto, seguindo o que a se-gunda unidade interruptora é aberta, durante cujo processo pode ser produ-zido um arco, e o ponto de isolamento é novamente aberto depois de com-pleta a desconexão da linha elétrica.
Refinamentos vantajosos adicionais se tornarão evidentes dasreivindicações dependentes. Várias versões exemplificativas serão explica-das com referência às figuras, em que:
A figura 1 mostra uma vista lateral esquemática de uma parte do conjuntode chaveamento de acordo com a invenção;
A figura 2 mostra um processo de movimento de acordo com a invençãopara conexão livre de arco de um interruptor de aterramento iso-lado a ar;
A figura 3 mostra um processo de movimento de acordo com a invenção,para desconexão livre de arco de um interruptor de aterramentoisolado a ar; e
A figura 4 mostra um diagrama de circuito do conjunto de chaveamento deacordo com a invenção, com um pára-raios de surto de energiadisposto em paralelo com a segunda unidade interruptora, comoa terceira unidade interruptora.
A figura 1 mostra uma vista lateral esquemática de um interrup-tor de aterramento isolado a ar 2 como um primeira unidade interruptora,como um componente de um dispositivo de chaveamento elétrico (não ilus-trado).
Uma câmara interruptora de vácuo 3 é integrada como a segun-da unidade interruptora no contato principal fixo 4a do interruptor de aterra-mento isolado a ar 2. No fechamento dos contatos principais 4a, 4b do inter-ruptor 2 como a conexão do caminho de corrente de terra para o lado dopotencial de voltagem, a energia de movimento do contato principal móvel4b do caminho de corrente de terra é usado para fechar um ponto de isola-mento 5a, 5b que está igualmente localizado no contato principal fixo 4a dointerruptor de aterramento isolado a ar 2.
Um braço 5a no contato principal móvel 4b prende no aparelhode retenção 6 durante o movimento rotativo do contato principal móvel 4bdurante o processo de conexão, e deste modo faz uma conexão elétrica viao ponto de isolamento 5a, 5b. A câmara interruptora de vácuo 3 é então i-gualmente fechada pelo movimento rotativo adicional, seguido por um mo-vimento linear, do contato principal móvel 4b. Qualquer arco que é criadodurante este processo pode ser extinto dentro da câmara interruptora de vá-cuo 3. Enquanto o movimento do contato principal móvel 4b progride, umaconexão elétrica é então feita, sem qualquer arco, entre o contato principalfixo 4a do interruptor de aterramento isolado a ar 2 e o contato principal mó-vel 4b. Ao mesmo tempo que o contato principal móvel 4b prende no contatoprincipal fixo 4a do interruptor de aterramento isolado a ar 2 como resultadode um movimento vertical seguindo o movimento rotativo do contato principalmóvel 4b, o ponto de isolamento 5a, 5b é novamente aberto pelo 5a moven-do para fora de 5b, de forma que o caminho de corrente principal passa ex-clusivamente via o interruptor de aterramento isolado a ar 2. O ponto de iso-lamento 5a, 5b isola a câmara interruptora de vácuo 3 do caminho de corren-te de terra.
Durante o processo de desconexão, a cinemática do contatoprincipal móvel 4b uma vez mais resulta no ponto de isolamento 5a, 5b sen-do fechada em primeiro lugar, como resultado do movimento de abaixamen-to do contato principal móvel 4b. Como a distância entre o contato principalmóvel 4b e o contato principal fixo 4a do interruptor isolado a ar aumenta, ocontato elétrico agora passa exclusivamente via a câmara interruptora devácuo 3. A câmara interruptora de vácuo 3 agora abre também o contato eextingue o arco que é criado durante este processo exclusivamente dentroda câmara interruptora de vácuo 3. Como a distância entre o contato princi-pal móvel 4b e o contato principal fixo 4a do interruptor isolado a ar 2 au-menta, nenhum arco pode agora ser criado entre os contatos principais 4a,4b, de forma que o interruptor de aterramento isolado a ar 2 pode ser fecha-do e aberto sem qualquer arco. Uma vez que nenhuma corrente está fluindoatravés do interruptor de aterramento isolado a ar 2 e a câmara interruptorade vácuo 3, o ponto de isolamento 5a, 5b é igualmente aberto pelo contatoprincipal móvel 4b saindo, de forma que a câmara interruptora de vácuo 3 eo interruptor de aterramento isolado a ar 2 são agora completamente isola-dos, sem corrente fluindo.
A figura 2 mostra um processo de movimento de acordo com ainvenção para conexão livre de arco de um interruptor de aterramento isola-do a ar 2 usando um ponto de isolamento adicional 5a, 5b. As figuras indivi-duais mostram o processo de movimento de acordo com a invenção parachaveamento livre de arco do interruptor de aterramento isolado a ar 2. Noestado desconectado, o interruptor de aterramento isolado a ar 2 e a segun-da unidade interruptora 3, como um chaveamento de vácuo, bem como tam-bém um ponto de isolamento 5a, 5b que está disposto entre o interruptor deaterramento isolado a ar 2 e a câmara interruptora de vácuo 3, são abertos.Durante o processo de conexão, o ponto de isolamento 5a, 5b é agora fe-chado em primeiro lugar e uma conexão elétrica é então feita com a linha 7via a câmara interruptora de vácuo 3. Qualquer arco que pode ser criadodurante este processo é extinto dentro da câmara interruptora de vácuo 3. Ocontato principal fixo 4a do interruptor de aterramento isolado a ar 2 é entãofechado, e nenhum arco pode agora ser criado durante este processo. Coma conexão elétrica dos contatos principais 4a, 4b do interruptor de aterra-mento isolado a ar 2, a câmara interruptora de vácuo 3 é então isolada dalinha elétrica 7 por meio do ponto de isolamento 5a, 5b.
A figura 3 mostra um processo de desconexão de acordo com ainvenção para chaveamento livre de arco de um interruptor de aterramentoisolado a ar 2 junto com um câmara interruptora de vácuo 3 como a segundaunidade interruptora, e um ponto de isolamento 5a, 5b. Uma vez o ponto deisolamento 5a, 5b, tendo sido aberto no estado inicial, fechou, o contatoprincipal móvel 4b do interruptor de aterramento isolado a ar 2 é então movi-do para fora do contato principal fixo 4a. A conexão elétrica durante esta fa-se é feita exclusivamente via a câmara interruptora de vácuo 3 como a se-gunda unidade interruptora. Os contatos da câmara interruptora de vácuo 3são então igualmente abertos, de forma que qualquer arco que possa sercriado é atua exclusivamente na câmara interruptora de vácuo 3. Enquanto otempo passa, o contato principal fixo 4a do interruptor de aterramento isola-do a ar 2 está agora em uma tal distância do contato principal móvel 4b quenão é mais possível para qualquer arco acontecer no ar entre os contatosprincipais 4a, 4b, por causa da largura do intervalo de isolamento. Uma vezque a câmara interruptora de vácuo 3 e os contatos principais 4a, 4b do in-terruptor de aterramento isolado a ar 2 foram agora desconectados, o pontode isolamento 5a, 5b é também aberto, de tal forma que a conexão elétrica éagora desconectada.
Neste caso, é vantajoso usar a cinemática no caminho de cor-rente principal para executar o correspondente processo de chaveamento. Omovimento do contato principal móvel 4b é usado para a força ser aplicadapara fechar ou abrir o ponto de isolamento 5a, 5b e a câmara interruptora devácuo 3 como a segunda unidade interruptora. Neste caso, a câmara inter-ruptora de vácuo 3 não requer seu próprio suprimento de potência, e nãoexiste igualmente nenhuma necessidade para qualquer caminho de correnteauxiliar em paralelo com o caminho de corrente do dispositivo de aterramen-to.
A figura 4 mostra um diagrama de circuito do conjunto de chave-amento 1 de acordo com a invenção com uma pára-raio de surto de energiadisposto em paralelo com a segunda unidade interruptora 3, como o terceiraunidade interruptora 8. A câmara interruptora de vácuo 3 que é disposta co-mo a segunda unidade interruptora em paralelo com o interruptor 2 como aprimeira unidade interruptora, é protegida adicionalmente pela terceira uni-dade interruptora 8 como um intervalo de centelha, com a voltagem sendolimitada. Isto permite à voltagem de resistência e a corrente de resistênciada câmara de vácuo 3 serem menores do que aquelas do interruptor de ater-ramento 2. Unidades interruptoras adicionais (não ilustradas) podem ser adi-cionalmente dispostas em paralelo e/ou em série com a câmara interruptorade vácuo 3 no conjunto de chaveamento elétrico 1.
Claims (12)
1. Dispositivo de chaveamento elétrico (1) tendo uma unidadeinterruptora (2) para desconexão e conexão de uma linha elétrica (7), carac-terizado pelo fato de que, no dispositivo de chaveamento elétrico (1), pelomenos uma segunda unidade interruptora (3), virtualmente fechada, é co-nectada à primeira unidade interruptora (2), e o centelhamento de voltagemque acontece na conexão ou desconexão da linha elétrica (7) acontece co-mo arcos na segunda unidade interruptora (3), com a segunda unidade inter-ruptora (3) sendo chaveável antes da primeira unidade interruptora (2) naconexão da linha elétrica (7), e sendo chaveável depois da primeira unidadeinterruptora (2) na desconexão da linha elétrica (7).
2. Dispositivo de chaveamento elétrico (1) de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira unidade interruptora(2) é um interruptor isolado a ar.
3. Dispositivo de chaveamento elétrico (1) de acordo com a rei-vindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a segunda unidade inter-ruptora (3) é um disjuntor de circuito e/ou um interruptor de carga e/ou uminterruptor de isolamento e/ou uma câmara interruptora de vácuo e/ou umpára-raios de surto de energia.
4. Dispositivo de chaveamento elétrico (1) de acordo com umadas reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que um interruptor deisolamento (5a, 5b) é disposto entre a primeira unidade interruptora (2) e asegunda unidade interruptora (3).
5. Dispositivo de chaveamento elétrico (1) de acordo com umadas reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a segunda unidadeinterruptora (3) é disposta no lado de potencial de voltagem no dispositivo dechaveamento (1), em particular o lado de potencial alta voltagem.
6. Dispositivo de chaveamento elétrico (1) de acordo com umadas reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos umaunidade interruptora (8) adicional para dissipação de sobre voltagens é dis-posta em paralelo e/ou em série com a segunda unidade interruptora (3).
7. Dispositivo de chaveamento elétrico (1) de acordo com a rei-vindicação 6, caracterizado pelo fato de que a terceira unidade interruptora(8) é um pára-raios de surto de energia.
8. Dispositivo de chaveamento elétrico (1) de acordo com umadas reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a segunda unidadeinterruptora (3) é integrada em um contato fixo (4a) de um interruptor de a-terramento (2) como a primeira unidade interruptora.
9. Dispositivo de chaveamento elétrico (1) de acordo com umadas reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que uma primeira parte(que está localizada em um contato principal móvel (4b)) do interruptor deisolamento (5a) faz um contato, por meio de um aparelho de retenção (6),com a segunda parte do interruptor de isolamento (5b).
10. Dispositivo de chaveamento elétrico (1) de acordo com umadas reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a segunda unidadeinterruptora (3) é conectada em paralelo e/ou em série com a primeira uni-dade interruptora (2).
11. Método para chaveamento de um interruptor de aterramentoisolado a ar (2) de uma linha elétrica (7), que é conectada ao interruptor deaterramento isolado a ar, tendo um segunda unidade interruptora (3) que édisposta em paralelo com o interruptor de aterramento isolado a ar (2), coma segunda unidade interruptora (3) sendo fechada antes do interruptor deaterramento isolado a ar (2) na conexão da linha elétrica (7), e com o inter-ruptor de aterramento isolado a ar (2) sendo desconectado da linha elétrica(7) em primeiro lugar, e só então seguido pela segunda unidade interruptora(3), na desconexão da linha elétrica (7).
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pe-lo fato de que, quando usando um ponto de isolamento (5a, 5b) como a co-nexão entre o interruptor de aterramento isolado a ar (2) e a segunda unida-de interruptora (3), o ponto de isolamento (5a, 5b) é fechado primeiro duran-te o processo de conexão, depois do que a segunda unidade interruptora (3)é fechada seguida pelo interruptor de aterramento isolado a ar (2), e o pontode isolamento (5a, 5b) é novamente aberto quando a conexão de linha tenhasido feita, e o ponto de isolamento aberto (5a, 5b) é fechado em primeirolugar durante o processo de desconexão processo, depois do que o interrup-tor de aterramento isolado a ar (2) é aberto, seguindo o que a segunda uni-dade interruptora (3) é aberta, durante cujo processo pode ser produzido umarco, e o ponto de isolamento (5a, 5b) é novamente aberto depois da com-pleta desconexão da linha elétrica (7).
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