FR2999331A1

FR2999331A1 - Appareillage de coupure de courant ameliore

Info

Publication number: FR2999331A1
Application number: FR1261956A
Authority: FR
Inventors: Didier Rodrigues; Denis Frigiere; Jean Marc Willieme; Frank Jacquier
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-13
Anticipated expiration: 2032-12-12
Also published as: EP2932520A1; US20150318124A1; FR2999331B1; WO2014090887A1

Abstract

L'invention concerne un appareillage de coupure de courant comportant un jeu de contacts d'arc (32), un jeu de contacts de sectionnement (42) et un jeu de contacts permanents (52), une première branche (71) comportant le jeu de contacts d'arc (32) et le jeu de contacts de sectionnement (42) connectés en série, une deuxième branche (72) comportant le jeu de contacts permanents (52), la deuxième branche (72) étant connectée en parallèle de la première branche (71), comportant une première commande (61) et une deuxième commande (62), la première commande (61) permettant de déclencher simultanément le basculement du jeu de contacts d'arc (32) et du jeu de contacts permanents (52), la deuxième commande (62) permettant de faire basculer le jeu de contacts de sectionnement (42) entre ses deux positions, ce dernier (42) ne pouvant basculer vers sa position ouverte que lorsque le jeu de contacts d'arc (32) et le jeu de contacts permanents (52) se trouvent dans leur position ouverte.

Description

APPAREILLAGE DE COUPURE DE COURANT AMÉLIORE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte aux circuits électriques sous haute tension. Plus particulièrement, l'invention concerne un appareil amélioré de coupure de courant. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les circuits haute tension peuvent 10 comporter, parmi d'autres, deux types d'appareil de coupure de courant : les disjoncteurs et les sectionneurs. Un sectionneur comporte un seul jeu de contacts, appelés contacts permanents. Les contacts 15 permanents d'un sectionneur peuvent être dans l'air. Lorsqu'il est fermé, le sectionneur laisse passer le courant par les contacts permanents. Lorsqu'il est ouvert, les contacts permanents d'un sectionneur sont séparés d'une distance offrant une rigidité (ou tenue) 20 diélectrique déterminée. Un disjoncteur comporte un jeu de contacts principaux, également appelés contacts permanents, et un jeu de contacts d'arc. De façon connue, ces deux jeux de contacts sont disposés dans un volume clos 25 contenant un gaz favorable à l'extinction de l'arc électrique, et donc à la coupure du courant. Lorsqu'il est fermé, le disjoncteur laisse passer le courant par les contacts permanents. Lors de sa manoeuvre d'ouverture, les contacts permanents puis les contacts d'arc se séparent. Un disjoncteur et un sectionneur sont généralement utilisés en série pour combiner les caractéristiques et avantages de chaque appareil : le pouvoir de coupure du disjoncteur et la rigidité diélectrique du sectionneur. Une telle architecture en série comporte deux commandes distinctes : la commande du disjoncteur, et la commande du sectionneur.

La figure 1 illustre un tel branchement en série d'un disjoncteur 11 et d'un sectionneur 21. Le disjoncteur 11 présente un jeu de contacts permanents 12 et un jeu de contacts d'arc 13. Le sectionneur 21 présente un jeu de contacts permanents 22. Ici, tous les jeux de contacts 12, 13 et 22 sont représentés dans leur position ouverte. Dans un tel branchement, le courant est amené à traverser deux jeux de contacts permanents, ce qui donne lieu à des pertes importantes de puissance par effet Joule. On connait par ailleurs la demande de brevet française FR 2 763 171 qui décrit un disjoncteur sectionneur combiné. L'appareil décrit par ce document présente un disjoncteur ayant plusieurs tubes concentriques externes formant les contacts principaux, et des contacts d'arc, internes aux tubes. Un sectionneur est intégré au disjoncteur, à l'intérieur des tubes et aligné longitudinalement avec les contacts d'arc.

Cet appareil a la particularité d'avoir une commande mécanique sous la forme d'un moyeu contenu dans un arbre. L'arbre présente un levier relié à un tube du disjoncteur coulissant. Le moyeu présente un levier relié à une tige formant contact d'arc mobile. Le moyeu comporte encore une bielle reliée à un contact coulissant du sectionneur. L'entrainement en rotation de l'arbre permet successivement la séparation des contacts principaux du disjoncteur, des contacts d'arc, et enfin des contacts du sectionneur.

Cette architecture présente l'inconvénient d'utiliser une commande complexe pour mettre en mouvement les différents éléments. De plus, le mouvement de l'ensemble des éléments est réalisé par une commande unique, ce qui 15 diffère du mode de fonctionnement du branchement en série classique du disjoncteur et du sectionneur. L'invention vise à proposer une alternative aux combinaisons disjoncteur-sectionneur existantes qui soit simple, offre une grande flexibilité d'utilisation 20 et économique. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention porte ainsi sur un appareillage de coupure de courant comportant un jeu de contacts d'arc, un jeu de contacts de sectionnement et un jeu de 25 contacts permanents, une première branche comportant le jeu de contacts d'arc et le jeu de contacts de sectionnement connectés en série, une deuxième branche comportant le jeu de contacts permanents, la deuxième branche étant connectée en parallèle de la première 30 branche, chaque jeu de contacts admettant une position ouverte respective et une position fermée respective.

L'appareillage de coupure de courant selon l'invention comporte une première commande et une deuxième commande, la première commande permettant de déclencher simultanément le basculement du jeu de contacts d'arc 5 et du jeu de contacts permanents d'une position à l'autre, la deuxième commande permettant de faire basculer le jeu de contacts de sectionnement entre ses deux positions, le jeu de contacts de sectionnement ne pouvant basculer vers sa position ouverte que lorsque 10 le jeu de contacts d'arc et le jeu de contacts permanents se trouvent dans leur position ouverte. Ainsi, avantageusement, dans l'appareillage de coupure selon l'invention, le courant passe quasiment exclusivement par un unique jeu de contacts, 15 ceux de la deuxième branche, d'où leur dénomination de contacts permanents, lorsque le circuit est fermé, limitant les pertes par effet Joule. La manipulation de l'appareillage de coupure se fait de manière aisée, c'est-à-dire que la 20 présence d'une commande séparée pour la fonction diélectrique permet une manipulation indépendante et précise des contacts de sectionnement contrairement au brevet FR 2 763 171 dans lequel le sectionneur est actionné automatiquement aussitôt la coupure accomplie. 25 Selon une caractéristique avantageuse, la première commande est configurée pour faire basculer le jeu de contacts d'arc et le jeu de contacts permanents vers leur position ouverte lors d'un ordre d'ouverture. Selon une caractéristique avantageuse de 30 l'invention, la deuxième commande comporte un moteur électrique et des moyens d'actionnement de ce moteur.

L'appareillage de coupure permet ainsi une manoeuvre de séparation diélectrique très simple pour l'opérateur. Selon une caractéristique avantageuse de 5 l'invention, la deuxième commande comporte une commande mécanique uniquement. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la deuxième commande comporte une manivelle. 10 L'appareillage de coupure permet ainsi une manoeuvre de séparation diélectrique précise. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le jeu de contacts d'arc est isolé indépendamment du jeu de contacts permanents dans un 15 volume étanche aux gaz contenant de l'hexafluorure de soufre (SF6). Ce gaz isolant présentant de très bonnes propriétés d'isolation et de résorption d'arc, l'invention permet avantageusement de limiter le volume 20 de la chambre de coupure. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le jeu de contacts permanents est isolé indépendamment du jeu de contacts d'arc et du jeu de contacts de sectionnement. 25 L'invention porte également sur un procédé de coupure de courant mettant en oeuvre un appareillage de coupure comportant un jeu de contacts d'arc, un jeu de contacts de sectionnement et un jeu de contacts permanents, une première branche comportant le jeu de 30 contacts d'arc et le jeu de contacts de sectionnement connectés en série, une deuxième branche comportant le jeu de contacts permanents, la deuxième branche étant connectée en parallèle de la première branche, chaque jeu de contacts admettant une position ouverte respective et une position fermée respective, l'appareillage de coupure comportant en outre une première commande et une deuxième commande, la première commande permettant de déclencher simultanément le basculement du jeu de contacts d'arc et du jeu de contacts permanents d'une position à l'autre, la deuxième commande permettant de faire basculer le jeu de contacts de sectionnement entre ses deux positions, comportant les étapes suivantes : - ouverture par basculement vers leur position ouverte du jeu de contacts d'arc et du jeu de 15 contacts permanents par la première commande lors d'un ordre d'ouverture. - séparation diélectrique par la deuxième commande des contacts de sectionnement, ceux-ci ne pouvant être séparés l'un de l'autre que lorsque le jeu 20 de contacts d'arc et le jeu de contacts permanents se trouvent dans leur position ouverte. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la deuxième commande mise en oeuvre dans le procédé de coupure est un bouton d'actionnement relié à 25 un moteur électrique. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la deuxième commande mise en oeuvre dans le procédé de coupure est une manivelle.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, des modes de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans 5 lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique connue d'un appareillage de coupure de courant comportant un disjoncteur et un sectionneur branchés en série ; 10 - la figure 2 est une représentation schématique d'un nouvel appareillage de coupure de courant. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'appareillage de coupure de courant 30 15 présente un module de coupure 31, et deux modules de séparation diélectrique 41 et 51. L'appareillage 30 comporte en outre deux commandes 61 et 62. Le module de coupure 31 comporte un jeu de 20 contacts d'arc 32. Le module de coupure 31 admet une position fermée dans laquelle le courant peut le traverser et une position ouverte dans laquelle le courant est interrompu. Les contacts 32 sont configurés pour supporter la formation d'un arc électrique lors 25 de leur séparation (ainsi que lors de leur rapprochement lorsqu'on rétablit le courant), c'est-à-dire lors d'une manoeuvre de transition entre la position fermée et la position ouverte. Le jeu de contacts d'arc 32 est isolé dans 30 un volume clos contenant de l'hexafluorure de soufre (SF6) ou un autre gaz ou mélange de gaz aux propriétés isolantes souhaitées ou encore dans un volume clos sous vide, par exemple une ampoule à vide. Le module de séparation 41 comporte un jeu de contacts de sectionnement 42. Le jeu de contacts de sectionnement 42 admet une position ouverte et une position fermée. En position ouverte, les contacts 42 assurent une fonction diélectrique, c'est-à-dire une fonction d'isolation électrique par leur éloignement.

Les contacts 42 sont isolés dans un volume clos contenant de l'air, du N2 ou un autre gaz ou mélange de gaz aux propriétés isolantes souhaitées. Le module de séparation 51 comporte un jeu de contacts 52. Le jeu de contacts 52 admet une position ouverte et une position fermée. En position ouverte, les contacts 52 assurent une fonction diélectrique, c'est-à-dire une fonction d'isolation électrique par leur éloignement. Les contacts 52 sont isolés dans un volume 20 clos contenant de l'hexafluorure de soufre (SF6), de l'air, du N2 ou un autre gaz ou mélange de gaz aux propriétés isolantes souhaitées. Le module 41, étant séparé des autres modules, n'est pollué ni par les gaz de coupure ni par 25 les produits générés par l'arc. On adaptera la nature du gaz ainsi que sa pression à la fonction du module. Le module de coupure 31 et le module de séparation 41 sont connectés en série l'un avec 30 l'autre, faisant ainsi partie d'une première branche 71.

Une deuxième branche 72, dont le module de séparation 51 fait partie, est branchée en parallèle de la première branche 71. Le module de séparation 51 est connecté en une première extrémité de la première branche 71 au module de coupure 31 et en une deuxième extrémité de la première branche 71 au module de séparation 41. La première commande 61 contrôle le déclenchement simultané de l'ouverture du module de coupure 31 et du module de séparation 51. La deuxième commande 62 contrôle l'ouverture du module de séparation 41. Ici, la commande 62 est un moyen d'actionnement d'un moteur électrique, par exemple un bouton d'actionnement.

Alternativement, la commande 62 est une manivelle ou une autre commande à composants mécaniques, électriques et/ou électroniques. Ces deux commandes 61 et 62 sont inter verrouillées mécaniquement et/ou électriquement. Il s'agit par exemple d'un interverrouillage par logique électrique. C'est-à-dire que la transmission des ordres d'ouverture ou de fermeture dépend des états de fermeture ou d'ouverture des différents modules. Dans l'exemple, la commande 62 ne peut actionner en ouverture le module de séparation 41 que lorsque les modules 31 et 51 sont en position ouverte. Inversement, la commande 61 ne peut être actionnée en fermeture que lorsque le jeu de contacts 42 est en position fermée.

A l'état fermé de l'appareillage de coupure, c'est-à-dire lorsque le courant le traverse, les modules 31, 41 et 51 sont tous en position fermée. Le dimensionnement de l'appareillage de 5 coupure est tel que la résistance électrique de la branche 71 est supérieure à la résistance de la branche 72 d'au moins un facteur 10. En outre, par effet de peau, la densité de courant est inférieure d'au moins un facteur 100 dans la branche 71. Ainsi, les pertes 10 par effet Joule de la branche 71 sont très inférieures et négligeables par rapport à celles de la branche 72. On parle donc de contacts permanents pour les contacts 52. On décrit ci-après les étapes de coupure du 15 courant. La commande 61 déclenche l'ouverture du module de coupure 31 et du module de séparation 51. L'architecture de l'appareillage 30 est telle que les contacts 52 se séparent avant les 20 contacts d'arc 32. Lorsque les contacts 52 sont séparés, le courant ne circule plus dans la deuxième branche 72. Lorsque les contacts d'arc 32 se séparent, il se forme un arc électrique. A l'extinction de l'arc, 25 le courant est interrompu dans les deux branches 71 et 72. On ouvre alors le module de séparation 41, c'est-à-dire qu'on sépare les contacts 42 par actionnement de la deuxième commande 62, de manière à 30 empêcher le courant de se rétablir dans la branche 71 pendant intervention sur une portion de circuit désactivée. On décrit enfin les étapes de fermeture de l'appareillage pour le rétablissement du courant.

On ferme le jeu de contacts 42 avant les jeux de contacts 32 et 52. On actionne la commande 62 de manière à fermer le module de séparation 41, puis la commande 61 qui déclenche la fermeture du module de coupure 31 et du module de séparation 51. A la fermeture, les contacts d'arc 32 se rejoignent avant les contacts 52. Lorsque les contacts d'arc 32 se rapprochent, un arc électrique se crée et persiste jusqu'à leur jonction. Les contacts 52 entrent alors en contact et le courant est rétabli.

Claims

REVENDICATIONS1. Appareillage de coupure de courant comportant un jeu de contacts d'arc (32), un jeu de contacts de sectionnement (42) et un jeu de contacts permanents (52), une première branche (71) comportant le jeu de contacts d'arc (32) et le jeu de contacts de sectionnement (42) connectés en série, une deuxième branche (72) comportant le jeu de contacts permanents (52), la deuxième branche (72) étant connectée en parallèle de la première branche (71), chaque jeu de contacts (32, 42, 52) admettant une position ouverte respective et une position fermée respective, caractérisé en ce qu'il comporte une première commande (61) et une deuxième commande (62), la première commande (61) permettant de déclencher simultanément le basculement du jeu de contacts d'arc (32) et du jeu de contacts permanents (52) d'une position à l'autre, la deuxième commande (62) permettant de faire basculer le jeu de contacts de sectionnement (42) entre ses deux positions, le jeu de contacts de sectionnement (42) ne pouvant basculer vers sa position ouverte que lorsque le jeu de contacts d'arc (32) et le jeu de contacts permanents (52) se trouvent dans leur position ouverte.
2. Appareillage de coupure selon la revendication 1, la deuxième commande (62) étant un bouton d'actionnement relié à un moteur électrique.
3. Appareillage de coupure selon la revendication 1, la deuxième commande (62) étant une commande mécanique uniquement.
4. Appareillage de coupure la revendication 1, la deuxième commande (62) étant une manivelle.
5. Appareillage de coupure selon l'une des revendications précédentes, le jeu de contacts d'arc (32) étant isolé indépendamment du jeu de contacts permanents (52) dans un volume étanche aux gaz contenant de l'hexafluorure de soufre (SF6).
6. Appareillage de coupure selon l'une des revendications précédentes, le jeu de contacts permanents (52) étant isolé indépendamment du jeu de contacts d'arc (32) et du jeu de contacts de sectionnement (42).
7. Procédé de coupure de courant mettant en oeuvre un appareillage de coupure comportant un jeu de contacts d'arc (32), un jeu de contacts de sectionnement (42) et un jeu de contacts permanents (52), une première branche (71) comportant le jeu de contacts d'arc (32) et le jeu de contacts de sectionnement (42) connectés en série, une deuxième branche (72) comportant le jeu de contacts permanents (52), la deuxième branche (72) étant connectée en parallèle de la première branche (71), chaque jeu de contacts (32, 42, 52) admettant une position ouverte respective et une position fermée respective,l'appareillage de coupure comportant en outre une première commande (61) et une deuxième commande (62), la première commande (61) permettant de déclencher simultanément le basculement du jeu de contacts d'arc (32) et du jeu de contacts permanents (52) d'une position à l'autre, la deuxième commande (62) permettant de faire basculer le jeu de contacts de sectionnement (42) entre ses deux positions, comportant les étapes suivantes : - ouverture par basculement vers leur position ouverte du jeu de contacts d'arc (32) et du jeu de contacts permanents (52) par la première commande (61) lors d'un ordre d'ouverture. - séparation diélectrique par la deuxième commande (62) des contacts de sectionnement (42), ceux-ci ne pouvant être séparés l'un de l'autre que lorsque le jeu de contacts d'arc (32) et le jeu de contacts permanents (52) se trouvent dans leur position ouverte.
8. Procédé de coupure de courant selon la revendication précédente, la deuxième commande (62) étant un bouton d'actionnement relié à un moteur électrique.
9. Procédé de coupure de courant selon la revendication 7, la deuxième commande (62) étant une manivelle.