CA2041234C - Disjoncteur a haute tension a arc serie - Google Patents

Disjoncteur a haute tension a arc serie

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    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
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Abstract

Disjoncteur à haute tension à gaz diélectrique à soufflage d'arc du type comportant des contacts d'arc secondaire permettant de développer à l'intérieur d'un volume une pression favorisant l'ouverture, les contacts électrique étant disposés à l'extérieur dudit volume.

Description

- 1 2~ 234 DISJONCq~h'UR A HAUTE TENSION A ARC SERIE
La présente invention est relative à un disjoncteur à gaz dielectrique à autosoufflage, du type comprenant des contacts supplémentaires permettant de générer, lors d'une manoeuvre d'ouverture, un arc secondaire en série avec l'arc principal, l'énergie de cet arc secondaire etant utilisée pour la manoeuvre de l'appareil.
Un disjoncteur de ce type a par exemple eté decrit dans le brevet français n 2 610 763.
Un but de la presente invention est de realiser un disjoncteur du type precite de réalisation simple, notamment dans la partie génératrice de l'arc secondaire.
Un autre but de l'invention est de réaliser un disjoncteur ne comportant pas de contacts coulissants dans la zone de l'arc secondaire; cette zone, en effet, est polluée par les produits de décomposition du gaz dielectrique, ce qui peut provoquer une dégradation de la qualité des contacts coulissants.
Un autre but de l'invention est de réaliser un disjoncteur ne comportant aucun piston isolant, dont la réalisation est onéreuse et qui est sujet à usure necessitant un remplacement fréquent.
Un autre but de l'invention est de réaliser un disjoncteur dont l'équipage mobile est leger, de sorte qu'il ne nécessite pour son fonctionnement qu'une faible énergie de manoeuvre.
L'invention a pour objet un disjoncteur à haute tension à gaz diélectrique sous pression, comprenant pour chaque phase au moins une chambre de coupure comportant une enveloppe isolante remplie dudit gaz à l'intérieur de laq~elle sont disposés:
- un ensemble comprenant un contact principal fixe et un contact d'arc fixe relies electriquement à une première prise de courant, - un ensemble mobile comprenant un organe de manoeuvre solidaire d'une pièce formee d'un premier tube
- 2 - 2~

constituant le contact d'arc mobile, d'un second tube, coaxial audit premier tube, dont une première extrémité
constitue le contact mobile permanent et portant une buse de soufflage, lesdits premier et second tubes délimitant S un volume de soufflage ferme par une couronne percée reliant lesdits tubes et par un piston fixe de soufflage, - deux contacts d'arc secondaire disposés dans un second volume situe du côté oppose au volume de soufflage par rapport au piston de soufflage, caractérise en ce que le dit piston de soufflage est maintenu par un troisieme tube metallique coaxial au premier tube et delimitant, avec ce dernier et un second piston solidaire dudit premier tube, ledit second volume, ledit troisième tube étant fixe par une portion tubulaire isolante à un quatrième tube relié électriquement à une seconde prise de courant du disjoncteur, ledit second tube ayant un seconde extrémité en contact électrique, d'une part avec ledit troisième tube a l'extérieur de ce dernier et d'autre part, avec des doigts relies électriquement audit quatrième tube, l'un desdits contacts auxiliaire etant fixe audit troisieme tube, l'autre étant fixé audit quatrième tube, lesdits contacts auxiliaires venant en contact avec un tube solidaire de 1'ensemble mobile et comprenant une portion isolante et une portion métallique, la position et la longueur respective de ces deux portions tubulaires étant choisies pour qu'en position enclenchée, l'un au moins des contacts auxiliaires soit en contact avec la portion isolante et pour qu'au cours d'une manoeuvre d'ouverture, les deux contacts auxiliaires viennent d'abord simultanément en contact avec la portion métallique, l'un au moins des contacts auxiliaires quittant ensuite cette portion métallique.
Dans une forme particulière de réalisation, la seconde extrémité dudit second tube est conformee en bourrelet portant une portion cylindrique exterieure sur laquelle s'appuient lesdits doigts et une portion cylindrique intérieure portant des contacts glissants cooperant avec ledit quatrième tube.
Le piston de soufflage peut être muni d'un clapet unidirectionnel tare laissant passer le gaz de l'interieur S vers l'exterieur du volume de soufflage.
Le piston de soufflage peut aussi etre m~ni d'un clapet unidirectionnel n'autorisant le passage du gaz que de l'extérieur vers l'interieur du volume de soufflage.
Enfin, le second piston peut etre muni d' un clapet unidirectionnel n'autorisant le passage du gaz que de l'exterieur vers l'intérieur du second volume.
L'invention sera bien comprise par la description donne ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention, en reférence au dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 est une vue schématique partielle en demi-coupe axials d'une chambre de coupure d'un disjoncteur selon l'invention, représente en position enclenchée, - la figure 2 est une vue schématique partielle en demi-coupe axiale de la même chambre, representee en debut de déclenchement, - la figure 3 est une vue schématique partielle de la même chambre, représentée dans une phase postérieure de la manoeuvre de declenchement.
Dans ce qui suit, on decrira une chambre de coupure;
il est bien entendu qu'un disjoncteur à haute tension peut comporter, pour chaque phase, plusieurs chambres de coupure du type qui va être décrit maintenant.
Dans les figures, la référence 1 designe une enveloppe isolante, de preférence en porcelaine, délimitant une chambre 2 remplie d'un gaz à bonnes propribtés dielectrique, par exemple 1'hexafluorure de soufre sous une pression de quelques bars.
L'ensemble ~ixe comprend un contact d'arc 3, constitue d'un tube metallique dont l'extremite 3A est realisee en un matériau résistant aux effets de l'arc, par A

f ~

exemple un alliage à base de tungstène. L'ensemble fixe comprend egalement un contact permanent 4 constitué de doigts protégés par un capot pare-effluves 5. Le contact d'arc et le contact fixe sont reliés électriquement à une première prise de courant, non représentée.
L'équipage mobile comprend une pièce de manoeuvre 6, constituee d'un tube en materiau isolant traversant la chambre 2 de maniere étanche et relié à un mécanisme non representé.
A la pièce fixe est relié un ensemble métallique comprenant deux tubes 7 et 8, coaxiaux et reliés par une couronne métallique 9. Ces tubes et cette couronne sont de préférence réalisés en une seule pièce venue d'usinage.
Le tube 7 constitue le contact d'arc permanent; son extrémite 7A est réalisée en matériau résistant aux ef~ets de l'arc et coopère avec le contact 3-3A.
Le tube 8 possède une première extremité 8A, de diamètre réduit,et portant une buse de soufflage lO en materiau isolant.
La portion tubulaire 8A constitue le contact permanent fixe du disjoncteur et coopère, lorsque le disjoncteur est en position enclenchée, comme le montre la figure 1, avec les doigts 4.
Un tube fixe métallique 11, relié electriquement à
une seconde prise de courant du disjoncteur, non représentée, porte une couronne 12 servant de support à
des doigts métalliques 13, venant en contact electrique, lorsque le disjoncteur est en position enclenchée, avec une extrémite 8B du tube 8, réalisee sous la forme d'un bourrelet plus épais que le tube. Le contact s'effectue par une portion de surface cylindrique extérieure du bourrelet 8B.
Là encore, on doit comprendre que le bourrelet 8B
forme de preférence une seule et même pièce avec les tubes 7 et 8 et la couronne 9.

_ 5 _ 2~23~

Un tube metallique 14, de préference de diametre voisin de celui du tube ll, et fixe à ce dernier par une portion tubulaire 15 en materiau isolant, est relié
mecaniquement à un piston metallique 16, pouvant coulisser dans le volume annulaire V1 délimité par les tubes 7 et 8 et la couronne 9. On a compris que les tubes 14 et 15, les contacts 13 ainsi que le piston 16, sont des éléments fixes du disjoncteurs puisqu'ils sont tous fixés au tube fixe 11.
Le piston comprend des joints d'étanchéité 17; il est muni d'un clapet taré 18 pour limiter la pression à
1'intérieur du volume V1; ce clapet servira, comme on le verra, lors de la coupure des courants de faible intensité. Le piston comprend enfin un clapet unidirectionnel 19, n'autorisant le passage du gaz que de l'extérieur vers l'interieur du volume V1; ce clapet est une simple rondelle s'appliquant sur des trous 20 traversant le piston.
Pour permettre le passage du gaz à travers la buse 10, la couronne 9 est percée de trous 9A.
Le bourrelet 8B porte, sur une surface intérieure cylindrique, des contacts électriques glissants 22 en appui sur le tube 14. Le bourrelet 8B est perce de trous 23 destines a l'alléger et à faciliter la circulation du gaz.
Le tube 14 et le tube 11 portent, de part et d'autre de la portion isolante 15 deux éléments du 25 et 26 du contact d'arc secondaire. Ces elements sont constitués de portions de tube dont les extrémités sont réalisés en un alliage résistant aux effets de l'arc.
Les contacts 25 et 26 coopèrent avec un tube de commutation fixé au tube 7, donc mobile avec lui, et comprenant une portion isolante 28 et une portion métallique 29 dont l'extrémite est réalisée en matériau résistant aux effets de l'arc.

2 ~ 3 4 -- 6 ~

Le disjoncteur comprend en outre un piston metallique 30, solidaire du tube de manoeuvre 6, muni d'un joint d'etancheite 31 et d'un clapet unidirectionnel 32 n'autorisant le passage du gaz que de l'extérieur vers l'intérieur du volume V2 constitué par les tubes 7 et 14, et les pistons 16 et 30.
Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant:
- en position enclenchée, (figure 1), le courant traverse les doigts 4, le tube 8A-8-8B, les doigts 13, la couronne 12 et le tube 11.
Cou~ure des courants de forte intensité
Il s'agit des courants de court-circuit.
Le tube de manoeuvre est actionné et se déplace vers la droite de la figure.
Les contacts permanents 4 et 8A se séparent (figure 2) et le courant est commuté sur les contacts d'arc 3 et 7A; les doigts 13 quittent le bourrelet aA, mais les contacts 25 et 26 viennent en contact avec la portion metallique du tube de commutation; de la sorte, le courant emprunte le chemin suivant: le tube 3, le tube 7, la couronne 9, le tube 8, le bourrelet 8B, les contacts 22, le tube 1~, le contact 25, le tube 29, le contact 26 et le tube 11.
Lorsque les contacts d'arc 3A-7A se separent (figure 3), un arc primaire 50 jaillit entre eux; à peu près en même temps, les contacts 25 et 29 se séparent, et un arc secondaire 51 jaillit dans le volume V2. Cet arc secondaire echauffe le gaz du volume V2, ce qui produit une augmentation de pression qui, d'une part vient aider a la manoeuvre d'ouverture en apportant de l'énergie au tube de manoeuvre par aCtiQn sur le piston 30 et, d'autre part vient contribuer au soufflage de l'arc primaire en verrouillant le clapet limiteur 18, ce qui fait que tout le gaz du volume Vl est soufflé.
Coupure_des courants de faible intensite 2 3 ~

Il s'agit des courants inférieurs ou égaux au courant nominal de l'installation.
Le fonctionnement est voisin de celui qui a été
decrit precédemment mais cettè fois-ci, le courant a couper est faible, de sorte que l'arc secondaire 51 apporte une energie insuffisante pour fermer le clapet 18 contre la pression régnant dans le volume Vl. La pression dans le volume Vl est limitée par le clapet tare 18.
Il n'y a pas de dépression dans le volume V2, car le clapet 32 s'ouvre et remplit de gaz le volume V2.
Fermeture du disjoncteur La fermeture du disjoncteur est provoquée par le déplacement vers la gauche des figures du tube de manoeuvre 6. Les clapets 19 s'ouvre au cours de cette manoeuvre, de sorte qu'il n'y a à vaincre ni dépression, ni surpression; la manoeuvre de fermeture ne nécessite egalement qu'un~ faible energie de manoeuvre.
Le disjoncteur de l'invention possède une structure simple, donc économique, compacte, donc robuste et rigide, sans contacts electriques dans les zones d'arc, donc d'entretien plus réduit.
L'invention s'applique a la realisation de disjoncteur à haute tension.

~0

Claims (5)

1. Disjoncteur à haute tension à gaz diélectrique sous pression, comprenant pour chaque phase au moins une chambre de coupure comportant une enveloppe isolante remplie dudit gaz à l'intérieur de laquelle sont disposés:
- un ensemble comprenant un contact principal fixe et un contact d'arc fixe reliés électriquement à une première prise de courant, - un ensemble moble comprenant un organe de manoeuvre solidaire d'une pièce formée d'un premier tube constituant le contact d'arc mobile, d'un second tube, coaxial audit premier tube, dont une première extrémité
constitue le contact mobile permanent et portant une buse de soufflage, lesdits premier et second tubes délimitant un volume de soufflage fermé par une couronne percée reliant lesdits tubes et par un piston fixe de soufflage, - deux contacts d'arc secondaire disposés dans un second volume situé du côté opposé au volume de soufflage par rapport au piston de soufflage, caractérisé en ce que ledit piston de souffflage est maintenu par un troisième tube métallique coaxial au premier tube et délimitant, avec ce dernier et un second piston solidaire dudit premier tube, ledit second volume, ledit troisième tube étant fixé par une portion tubulaire isolante à un quatrième tube relié électriquement à une seconde prise de courant du disjoncteur, ledit second tube ayant une seconde extrémité en contact électrique, d'une part avec ledit troisième tube à l'extérieur de ce dernier et d'autre part, avec des doigts reliés électriquement audit quatrième tube, l'un desdits contacts auxiliaire étant fixé audit troisième tube, l'autre étant fixé audit quatrième tube, lesdits contacts auxiliaires venant en contact avec un tube solidaire de l'ensemble mobile et comprenant une portion isolante et une portion métallique, la position et la longueur respective de ces deux portions tubulaires étant choisies pour qu'en position enclenchée, l'un au moins des contacts auxiliaires soit en contact avec la portion isolante et pour qu'au cours d'une manoeuvre d'ouverture, les deux contacts auxiliaires viennent d'abord simultanément en contact avec la portion métallique, l'un au moins desdits contacts auxiliaires quittant ensuite cette portion métallique.
2. Disjoncteur selon la revendication 1, caracté-risé en ce que la seconde extrémité dudit second tube est conformée en bourrelet portant une portion cylindrique extérieure sur laquelle s'appuient lesdits doigts et une portion cylindrique intérieure portant des contacts glissants coopérant avec ledit quatrième tube.
3. Disjoncteur selon la revendication 1, carac-térisé en ce que le piston de soufflage est muni d'un clapet unidirectionnel taré laissant passer le gaz de l'intérieur vers l'extérieur du volume de soufflage.
4. Disjoncteur selon la revendication 1, carac-térisé en ce que ledit piston de soufflage est muni d'un clapet unidirectionnel n'autorisant le passage du gaz que de l'extérieur vers l'intérieur du volume de soufflage.
5. Disjoncteur selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le second piston est muni d'un clapet unidirectionnel n'autorisant le passage du gaz que de l'extérieur vers l'intérieur du second volume.
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