EP0094858A1 - Dispositif de commande des pôles d'un disjoncteur multipolaire haute tension - Google Patents

Dispositif de commande des pôles d'un disjoncteur multipolaire haute tension Download PDF

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EP0094858A1
EP0094858A1 EP83400873A EP83400873A EP0094858A1 EP 0094858 A1 EP0094858 A1 EP 0094858A1 EP 83400873 A EP83400873 A EP 83400873A EP 83400873 A EP83400873 A EP 83400873A EP 0094858 A1 EP0094858 A1 EP 0094858A1
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control
casing
sections
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Diego Canovas
Alain Delahousse
Jean-François Desfonds
Jean-Paul Ravet
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Merlin Gerin SA
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/022—Details particular to three-phase circuit breakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H2009/0094—Details of rotatable shafts which are subdivided; details of the coupling means thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/008—Pedestal mounted switch gear combinations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/56—Gas reservoirs
    • H01H33/565—Gas-tight sealings for moving parts penetrating into the reservoir

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling an electrical appliance, in particular a multipole high-voltage circuit breaker with spaced poles arranged in line on a chassis, each pole having an enclosure filled with a gas of high dielectric strength and a contact control rod, the contact rods of all the poles being connected to a common control shaft actuated by a control member.
  • Circuit breakers of the type mentioned generally have three column-shaped poles arranged in line on a frame, the center distance being determined by the dielectric strength of the surrounding medium.
  • the simultaneous control of the three poles is achieved by a rod connecting the contact rods of the different poles, this rod being actuated by a control member common to the three poles.
  • the pole support chassis constitutes a sealed casing connecting the enclosures of the different poles and containing the control rod, which travels through the wall of the casing in a sealed manner to cooperate with the control member arranged outside the housing.
  • This known assembly is bulky and complicated to manufacture and does not allow any adaptation to the conditions of use, for example a modification of the center distance of the poles.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks and to allow the production of a simple and modular control device.
  • control device is characterized in that said control shaft is a rotary shaft housed inside a sealed casing connecting said poles and communicating with the speakers of the poles, one of the ends of the 'shaft sealingly passes through the wall of the casing to be connected to the control member disnosed outside the housing.
  • the control shaft only performs a rotational movement and in the general case of a circular section shaft the diameter of the casing is only slightly greater than that of the rotary shaft.
  • the rotary shaft and the casing are advantageously produced in several aligned sections which extend in the center distance of the different poles. From standard elements it is possible to make circuit breakers having any number of poles. The subdivision of the control shaft into several sections also allows compensation for misalignment of the different poles.
  • the successive sections of the rotary shaft are coupled by being rolled up in the hubs of the cranks for controlling the pole contact rods.
  • the nested ends are grooved to achieve a rigid coupling and efficient transmission of the control force.
  • Each pole has at its base a housing for housing the control crank, this casing having flanges for connecting the casing sections sheathing the control shaft.
  • the assembly formed by the pole enclosures and the casing is sealed by static seals at the connection flanges and by a single dynamic seal at the crossing of the control shaft.
  • This mechanism can be an electrical, mechanical, hydraulic or pneumatic control, and in a preferred embodiment it includes a closing spring capable of arming the opening or triggering spring during the closing operation of the poles. .
  • poles 10, 12, 14 in the form of columns are carried by a beam 16 in the form of a box resting on two legs 18, 20.
  • the legs 18, 20 and the beam 16 constitute a frame on which are fixed with a center distance determined by the dielectric rigidity of the air, the poles 10, 12, 14.
  • the poles 10, 12, 14 each include a sealed enclosure filled with sulfur hexafluoride in which the contacts connected to a rod are housed control and a self-blowing device, for example with pistonable volume.
  • the base of each pole 10, 12; 14 is formed into a housing 22 for housing a crank 24, on which the end of the contact rod 26 is articulated.
  • the casings 22 are housed inside the beam 16, and the cranks 24 are struggling in planes perpendicular to the longitudinal direction of the beam 16.
  • the splined ends 40 of the sections 30, 32, 34, 36 are fitted into the hubs 42 of the cranks 24, which constitute rigid connecting sleeves between the successive sections.
  • the rotary shaft 28 is rotatably mounted in bearings 44 carried by the housings 22 and it is easy to see that the assembly constitutes a rigid shaft carrying three cranks 24 spaced apart to control the pole contacts 10, 12, 14, and an actuating crank 38.
  • the rotary shaft 28 extends inside a casing formed on the one hand by the casings 22 and on the other hand by casing sections 46, 48 extending in the center distance of the poles 10, 12, 14.
  • the sections 46, 48 carry flanges at their ends of connection 50 fixed with interposition of seals 52 to flanges 54, 56 of the casings 22.
  • the casings 22 of the poles 12, 14 are identical, the casing 22 of the pole 10 having an extension 58 for housing a dynamic seal 60 surrounding the section 30 of the rotary shaft 28.
  • all of the casings 22 could be identical, the extension 58 being in this case produced by a part attached to the housing 22 of the pole 10.
  • the housing On the side opposite to the sealed passage of the shaft 28 the housing is closed by a cover 62 bolted to the flange 56 of the casing 22 of the pole 14.
  • the three enclosures of the poles 10, 12, 14 communicate with each other by the housing sections 46, 48, and the filling of these enclosures with sulfur hexafluoride can be achieved by a single closable orifice.
  • the sections 46, 48 are advantageously of circular section and their internal diameter is only slightly greater than the diameter of the shaft 28.
  • the sections 46, 48 extend inside the beam 16 and they allow control of the three poles by a single shaft with a single dynamic seal.
  • the control crank 38 disposed outside the casing, is attacked on the one hand by a trigger spring 64 and on the other hand by a rod 66 of a control member 68, schematically represented by a box on the Figures 1 and 2.
  • the control member 68 may be a hydraulic, pneumatic, electric or mechanical control, and it will not be described in detail below.
  • this control 68 is a mechanical control of the type described in French patent n ° 1586 097.
  • This command includes a closing spring capable of arming the triggering or opening spring 64 during the closing operation of the poles 10, 12, 14.
  • the command 68 includes hooks in the open and closed position allowing an interlocking and tripping command, in particular remotely, in a manner well known to specialists.
  • the assembly constitutes a modular system largely using standard elements, in particular shaft sections 32, 34 and casings 46, 48.
  • the realization of a quadrupole circuit breaker is obtained by simple addition of an additional pole on the side opposite the crank 38, this additional pole being connected to the adjacent pole 14 by a shaft section and a casing section similar to 34, 48 extending in the center distance of the poles 12, 14 or 10, 12.
  • the center distance of different poles can be increased or reduced by using different lengths of shaft and housing.
  • the rotary movement of the shaft 28 allows a significant reduction in the size of the housing. while maintaining a rigid connection between the different poles.
  • the modular system according to the invention facilitates assembly which can be carried out on site.
  • the poles are factory mounted, the attachment to the beam 16 and the connection by bar sections 32, 34 and casing sections 46, 48 being carried out on site by simple fitting of the bar sections into the hubs. 42 and connection of the casing sections 46, 48 by the connection flanges 50.
  • the same circuit breaker can be equipped at the request of the user with different control members by simply replacing the box 68.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

L'invention est relative à un dispositif de commande par un arbre rotatif (28) des différents pôles (10, 12, 14) d'un disjoncteur électrique haute tension. L'arbre 28 est subdivisé en différents tronçons (30, 32, 34) s'étendant dans l'entraxe des pôles (10, 12, 14) et gainé par des tronçons de carter (46, 48) reliant d'une manière étanche les enceintes des différents pôles. L'arbre rotatif de commande (28) traverse d'une manière étanche le carter et est commandé par un organe de commande disposé à l'extérieur de ce carter.

Description

  • L'invention est relative à un dispositif de commande d'un appareil électrique, notamment d'un disjoncteur multipolaire haute tension à pôles espacés disposés en ligne sur un châssis, chaque pôle ayant une enceinte remplie d'un gaz à rigidité diélectrique élevée et une tige de commande des contacts, les tiges de contact de l'ensemble des pôles étant reliées à un arbre commun de commande actionné par un organe de commande.
  • Les disjoncteurs du genre mentionné comportent généralement trois pôles en forme de colonne disposés en ligne sur un châssis, l'entraxe étant déterminé par la rigidité diélectrique du milieu environnant. La commande simultanée des trois pôles est réalisée par une tringle reliant les tiges de contacts des différents pôles, cette tringle étant actionnée par un organe de commande commun aux trois pôles. Dans un dispositif connu, le châssis de support des pôles constitue un carter étanche reliant les enceintes des différents pôles et contenant la tringle de commande, qui tra- %erse la paroi du carter d'une manière étanche pour coopérer avec l'organe de commande disposé à l'extérieur du carter. Cet ensemble connu est volumineux et d'une fabrication compliquée et ne permet aucune adaptation aux conditions d'utilisation, par exemple une modification de l'entraxe des pôles.
  • La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation d'un dispositif de commande simple et modulaire.
  • Le dispositif de commande selon l'invention est caractérisé par le fait que ledit arbre de commande est un arbre rotatif logé à l'intérieur d'un carter étanche reliant lesdits pôles et communiquant avec les enceintes des pôles, l'une des extrémités de l'arbre traversant d'une manière étanche la paroi du carter pour être reliée à l'organe de commande disnosé à l'extérieur du carter.
  • L'arbre de commande effectue uniquement un mouvement de rotation et dans le cas général d'un arbre de section circulaire le diamètre du carter n'est que faiblement supérieur à celui de l'arbre rotatif. L'arbre rotatif et le carter sont avantageusement réalisés en plusieurs tronçons alignés qui s'étendent dans l'entraxe des différents pôles. A partir d'éléments standards il est possible de réaliser des disjoncteurs ayant un nombre quelconque de pôles. La subdivision de l'arbre de commande en plusieurs tronçons permet d'autre part une compensation des défauts d'alignement des différents pôles.
  • Selon un développement de l'invention, les tronçons successifs de l'arbre rotatif sont accouplés en étant embol- tés dans les moyeux des manivelles de commande des tiges de contact des pôles. Les extrémités emboîtées sont cannelées pour réaliser un accouplement rigide et une transmission efficace de l'effort de commande. Chaque pôle présente à sa base un carter de logement de la manivelle de commande, ce carter présentant des brides de raccordement des tronçons de carter gainant l'arbre de commande. L'étanchéité de l'ensemble constitué par les enceintes des pôles et le carter est assurée par des joints statiques au niveau des brides de raccordement et par un joint dynamique unique au droit de la traversée de l'arbre de commande. Sur l'extrémité externe de l'arbre de commande est clavetée une manivelle attaquée d'une part par un ressort de déclenchement, et d'autre part par un mécanisme de commande. Ce mécanisme peut être une commande électrique, mécanique, hydraulique ou pneumatique, et dans un mode de mise en oeuvre préféré il comporte un ressort de fermeture capable d'armer le ressort d'ouverture ou de déclenchement au cours de la manoeuvre de fermeture des pôles.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un disjoncteur tripolaire, équipé d'un dispositif de commande selon l'invention;
    • la figure 2 est une vue de droite de la figure 1;
    • la figure 3 est une vue à échelle agrandie et en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1, le châssis de support n'étant pas représenté.
  • Sur les figures, trois pôles 10, 12, 14 en forme de colonnes, sont portés par une poutre 16 en forme de caisson reposant sur deux pieds 18, 20. Les pieds 18, 20 et la poutre 16 constituent un châssis sur lequel sont fixés avec un entraxe déterminé par la rigidité diélectrique de l'air, les pôles 10, 12, 14. Les pôles 10, 12, 14 comportent chacun une enceinte étanche remplie d'hexafluorure de soufre dans laquelle sont logés les contacts reliés à une tige de commande et un dispositif d'autosoufflage, par exemple à volume pistonnable. La base de chaque pôle 10, 12; 14 est conformée en un carter 22 de logement d'une manivelle 24, sur laquelle est articulée l'extrémité de la tige de contact 26. Les carters 22 sont logés à l'intérieur de la poutre 16, et les manivelles 24 se débattent dans des plans perpendiculaires à la direction longitudinale de la poutre 16. Un arbre rotatif de commande 28 en quatre tronçons 30, 32, 34, 36 alignés, relie d'une part les manivelles 24 des pôles entre elles, et d'autre part ces manivelles 24 avec une manivelle de commande 38. Les extrémités cannelées 40 des tronçons 30, 32, 34, 36 sont emboîtées dans les moyeux 42 des manivelles 24, qui constituent des manchons de liaison rigide entre les tronçons successifs. L'arbre rotatif 28 est monté à rotation dans des roulements 44 portés par les carters 22 et il est facile de voir que l'ensemble constitue un arbre rigide portant trois manivelles 24 espacées de commande des contacts des pôles 10, 12, 14, et une manivelle d'actionnement 38. L'arbre rotatif 28 s'étend à l'intérieur d'un carter constitué d'une part par les carters 22 et d'autre part par des tronçons de carter 46, 48 s'étendant dans l'entraxe des pôles 10, 12, 14. Les tronçons 46, 48 portent à leurs extrémités des brides de raccordement 50 fixées avec interposition de joints d'étanchéité 52 à des brides 54, 56 des carters 22. Dans l'exemple illustré par la figure 3, les carters 22 des pôles 12, 14 sont identiques, le carter 22 du pôle 10 présentant un prolongement 58 de logement d'un joint dynamique d'étanchéité 60 entourant le tronçon 30 de l'arbre rotatif 28. Il est clair que l'ensemble des carters 22 pourrait être identique, le prolongement 58 étant dans ce cas réalisé par une pièce rapportée au carter 22 du pôle 10. Du côté opposé à la traversée étanche de l'arbre 28 le carter est obturé par un couvercle 62 boulonné sur la bride 56 du carter 22 du pôle 14.
  • Les trois enceintes des pôles 10, 12, 14 communiquent entre elles par les tronçons de carter 46, 48, et le remplissage de ces enceintes en hexafluorure de soufre peut être réalisé par un orifice obturable unique . Les tronçons 46, 48 sont avantageusement de section circulaire et leur diamètre interne n'est que faiblement supérieur au diamètre de l'arbre 28. Les tronçons 46, 48 s'étendent à l'intérieur de la poutre 16 et ils permettent une commande des trois pôles par un seul arbre avec une seule étanchéité dynamique.
  • La manivelle de commande 38, disposée à l'extérieur du carter, est attaquée d'une part par un ressort de déclenchement 64 et d'autre part par une biellette 66 d'un organe de commande 68, schématiquement représentés par un coffret sur les figures 1 et 2. L'organe de commande 68 peut être une commande hydraulique, pneumatique, électrique ou mécanique, et elle ne sera pas décrite en détail par la suite.
  • Dans un exemple de réalisation cette commande 68 est une commande mécanique du type décrit dans le brevet français n° 1586 097 . Cette commande comporte un ressort de fermeture capable d'armer le ressort de déclenchement ou d'ouverture 64 au cours de la manoeuvre de fermeture des pôles 10, 12, 14. La commande 68 comporte des accrochages en position d'ouverture et de fermeture permettant une commande d'enclenchement et de déclenchement, notamment à distance, d'une manière bien connue des spécialistes.
  • Le fonctionnement du mécanisme ressort de l'exposé précédant. Une commande d'ouverture ou de fermeture par l'organe de commande 68 provoque la rotation de l'arbre 28 dans un sens ou dans l'autre, cette rotation étant transmise par les manivelles 24 aux tiges de contact 26 des trois pôles 10, 12, 14. Il convient de noter que l'effort est transmis du tronçon 30 vers le tronçon 32 par l'intermédiaire du moyeu 42 de la manivelle 24 dont la résistance doit bien entendu être fixée en conséquence. D'une manière analogue l'effort entre les tronçons 32, 34 est transmis par le moyeu de la manivelle 24 du pôle 12. La liaison entre les tronçons 30 à34 et les moyeux 42 peut être réalisée d'une manière différente, par exemple par clavetage, la liaison décrite par cannelures présentant l'avantage d'une répartition uniforme des contraintes.
  • L'ensemble constitue un système modulaire faisant largement appel à des éléments standards, notamment des tronçons d'arbre 32, 34 et de carters 46, 48. La réalisation d'un disjoncteur quadripolaire est obtenue par simple addition d'un pôle additionnel du côté opposé à la manivelle 38, ce pôle additionnel étant relié au pôle adjacent 14 par un tronçon d'arbre et un tronçon de carter analogues aux 34, 48 s'étendant dans l'entraxe des pôles 12, 14 ou 10, 12. L'entraxe des différents pôles peut être augmenté ou réduit en utilisant des tronçons d'arbre et de carter de longueur différente. Le mouvement rotatif de l'arbre 28 permet une réduction notable de l'encombrement du carter tout en conservant une liaison rigide entre les différents pôles. Le système modulaire selon l'invention facilite le montage qui peut être réalisé sur le site. Dans ce cas les pôles sont montés en usine, la fixation sur la poutre 16 et la liaison par des tronçons de barre 32, 34 et des tronçons de carter 46, 48 s'effectuant sur place par simple emboîtement des tronçons de barre dans les moyeux 42 et raccordement des tronçons de carter 46, 48 par les brides de raccordement 50. Un même disjoncteur peut être équipé à la demande de l'utilisateur de différents organes de commande par simple remplacement du coffret 68.
  • L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de réalisation plus particulièrement décrit.

Claims (10)

1. Dispositif de commande d'un appareil électrique, notamment d'un disjoncteur multipolaire haute tension à pôles !10, 12, 14) espacés disposés en ligne sur un châssis (16), chaque pôle ayant une enceinte remplie d'un gaz à rigidité diélectrique élevée et une tige (26) de commande des con- tacts, les tiges (26) de contact de l'ensemble des pôles étant reliées à un arbre (28) commun de commande actionné par un organe de commande (68), caractérisé en ce que ledit arbre de commande (28) est un arbre rotatif logé à l'intérieur d'un carter étanche (46, 48) reliant lesdits pôles et communiquant avec les enceintes des pôles, l'une (30) des extrémités de l'arbre (28) traversant d'une manière étanche la paroi du carter pour être reliée à l'organe de commande (68) disposé à l'extérieur du carter.
2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit arbre rotatif (28) comporte des tron- çons alignés (32, 34) s'étendant dans l'entraxe de deux pôles (10, 12, 14) en étant solidarisé au tronçon suivant par une manivelle (24) d'actionnement de la tige de contact (26) du pôle correspondant.
3. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que les extrémités cannelées aboutées des tronçons successifs (30-36) des tronçons de l'arbre rotatif (28) sont emboîtées dans le moyeu (42) de la manivelle (24) constituant un manchon de liaison rigide desdits tronçons.
4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit carter comporte des tronçons alignés (46, 48) s'étendant dans l'entraxe de deux pôles (10, 12, 14) et se raccordant d'une manière étanche à l'enceinte du pôle conformée à sa base en carter (22) de logement de la manivelle (24) d'actionnement de la tige de contact (26).
5. Dispositif selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que le carter comporte un orifice obturable de remplissage de gaz du volume constitué par le carter et les enceintes des pôles.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdits tronçons (46, 48) de carter de section circulaire entourent coaxialement avec jeu l'arbre rotatif de commande (28).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un ressort (64) extérieur de déclenchement attaque l'extrémité externe de l'arbre de commande (28), ledit ressort étant armé lors de la manoeuvre d'enclenchement de l'arbre de commande par l'organe de commande (68).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe de commande (68) comporte un ressort de fermeture coopérant avec un mécanisme de commande à accrochage en positions de déclenchement et d'enclenchement.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pôles (10, 12, 14) en forme de colonne sont montés sur un châssis (16) allongé en caisson, à l'intérieur duquel s'étend ledit carter.
10. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes,_caractérisé en ce qu'il constitue un ensemble modulaire formé de tronçons standard d'arbre de commande (32, 34) et de carter (46, 48) pour relier un nombre quelconque de pôles (10, 12, 14).
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FR8208210 1982-05-10

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