La présente invention est relative à un dispositif de coupure électri~ue sans passage naturel par zéro du courant.
Les réseaux électriques modernes font de plus en plus appel à la compensation série par condensateurs pour contrôler le niveau de tension sur les lignes.
Ceci a pour conséquence de provoquer, en cas de défaut, ce qu'il est convenu d'appeler des "non-passages" par zéro du courant.
Les disjoncteurs actuels à hexafluorure de soufre SF6 ont besoin, pour éteindre l'arc qui se produit à l'ouverture des contacts, d'un passage par zéro du courant. Ce passage peut être naturel et se produit toutes les demi-périodes en regime symetrique.
Ce passage peut aussi être provoqué par "hachage" dans le cas ou le disjoncteur par son soufflage, peut fixer le passage par zéro du courant.
Dans le cas ou la valeur du courant il dépasse ~ 20 A, le disjoncteur ne peut, sans dispositif annexe tel que circuit oscillant, provoquer le passage par zero du courant.
Un but de l'invention est de réaliser un dispositif de coupure permettant d'obtenir en toutes circonstances un passage par z~ro du courant, permettant ainsi aux disjoncteurs classiques à SF6 d'éteindre l'arc.
Le principe de l'invention est fondée sur le fait que pour atteindre le but recherché, il faut augmenter la tension d'arc de maniere à diminuer la composante apériodique du courant de defaut.
L'invention a pour objet un dispositif de coupure sans passage naturel par zéro du courant, caractérisé en ce qu'il comprend l'association en s~rie d'un dis~oncteur a bon pouvoir de coupure et d'un :!
disjoncteur à faible pouvoir de coupure mais possedant des moyens pour allonger l'arc et augmenter la tension d'arc.
Dans un mode particulier de réalisation, le disjoncteur à faible pouvoir de coupure comprend une enceinte remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre SF6, un premier et un second contacts d'arc, le second contact d'arc étant déplaça~le au moyen d'un mécanisme de manoeuvre, et une buse de soufflage traversée par ledit second contact d'arc, et des moyens pour pour faire exécuter au premier contact d'arc, partir de l'instant de séparation des contacts d'arc, un déplacement dans un sens opposé ~ celui du second contact d'arc.
Avantageusement, le déplacement peut être obtenu en solidarisant le premier contact ~ un piston se dépla~ant dans un cylindre, le piston étant déplacé
par l'augmentation de pression qui se produit dans la chambre de coupure en amont de la bu~e de soufflage sou~ l'effet de l'échauffement créé par l'arc.
on ne confondra pas l'invention avec le dispositif décrit dan~ le document EP-A2-0239783 qui décrit l'association de deux dis~oncteurs dont l'un coupe les charges ohmiques et inductives et dont l'autre, qui s'ouvre un peu après le premier, coupe les courants capacitifs. Dans ce montage, il n'est pas guestion de couper un courant qui ne passe pas par zéro.
De même, on ecartera le document DPS 641604 qui d~crit un dispositif comprenant en serie un sectionneur et un disjoncteur, le sectionneur s'ouvrant plus tôt que le dis~oncteur. Ce dispositif n'est pas adapté pour couper les courants qui ne passent pas par zéro.
Un mode de réalisation préférentiel sera maintenant décrit à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins dans lesq~lels:
- la figure 1 est un diagramme d'un défaut asymétrique, - la figure 2 est un schéma par blocs du dispositif de l'invention, - la figure 3 est une vue schématique en coupe axiale du disjoncteur ~ allongement d'arc utilisé dans le di~positif de coupure de l'invention.
La figure 1 est un diagramme du courant après apparition d'un défaut; il désignant la la valeur minimale prise par le courant après quelques o~;cillations autour de la composante apériodique ip.
La ~igure 2 montre que le dispo~itif de coupure selon l'invention comprend l'association en série de deux disjoncteurs, l'un référence 100, ayant un bon pouvoir de coupure, l'autre référencé 200, n'ayant qu'un faible pouvoir de coupure mais etant doté de moyen~ pour augmenter la resistance de l'arc. Les disjoncteurs sont manoeuvrés simultanément ou avec un léger retard du disjoncteur 100 par rapport au disjoncteur 200.
Le disjoncteur 100 est de type connu et peut être par exemple le dis;oncteur décrit dans le brevet fran~ais n- 89 00 009 déposé le 2 janvier 1989 au nom de la demanderesse. Un tel disjoncteur à hexafluorure de soufre a autosoufflage et a faible énergie de manoeuvre possède un excellent pou~oir de coupure au passage par zero du courant. On peut, en variante, utiliser un disjoncteur autopneumatique ou à volume rempli d'huile.
Le dis~oncteur 200 a un faible pouvoir de coupure, mais il est dote d'un moyen pour augmenter la tension d'arc; dans un exemple de réalisation décrit dans la figure 3, le moyen pour augmenter la tension d'arc est un moyen d'allongement dudit arc.
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_ 4 _ 2~77~28 Le disjoncteur de la figure 3 comprend une enveloppe isolante 1, par exemple en porcelaine, étanche, remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre SF6, sous une pression de quelques bars.
A l'intérieur de l'enveloppe, on trouve un cylindre métallique 2 définissant un volume de soufflage Vl et servant de contact permanent fixe; ce cylindre est fixé à une plaque métallique 3 fermant un côté de l'enveloppe et reliée a une première prise de courant 4. Le cylindre 2 porte une buse de soufflage 5 en matériau isolant.
A l'intérieur du cylindre 2 est disposé un tube métallique 6 dans lequel coulisse un piston 7 qui porte une tige métallique 8 dont l'extrémité est réalisée en alliage résistant aux effets de l'arc. Cette tige sert de contact d'arc. Le piston est poussé par un ressort 8 s'appuyant contre la plaque 3. Une tresse 9 relie électriquement la plaque 3 et la tige 8.
L'équipage mobile, relié à un mécanisme de manoeuvre non représenté, comprend un contact permanent mobile 12 coopérant avec le cylindre 2, et un contact d'arc constitué d'une tige 14 terminée par un embout 14A en matériau résistant aux effets de l'arc.
Les contacts 12 et 14 sont reliés électriquement à une seconde prise de courant non représent~e.
Lors de l'ouverture du disjoncteur, les contacts permanents 2 et 12 se séparent et le courant est commuté sur les contacts d'arc 8 et 14. Lorsque ceux-ci se séparent, un arc jaillit entre les embouts 8A et 14A. La chaleur dégagée par l'arc produit une élévation de température qui provoque une augmentation de pression dans le volume Vl. Le piston 7 est repoussé
contre l'action du ressort, ce qui a pour conséquence d'allonger l'arc et d'augmenter sa résistance et sa . , -, - ~ : The present invention relates to a electric shutdown device ~ eu without natural passage by zero of the current.
Modern electrical networks are doing more in addition to series compensation by capacitors to control the voltage level on the lines.
This has the consequence of causing, in the event of a fault, what is known as "non-passage" by zero current.
Current hexafluoride circuit breakers sulfur SF6 need, to extinguish the arc which product when the contacts open, passing through zero current. This passage can be natural and produces all the half-periods in symmetrical regime.
This passage can also be caused by "hashing" in the case where the circuit breaker by its blowing can fix the zero crossing of the current.
In case the current value exceeds ~ 20 A, the circuit breaker cannot, without device annex such as oscillating circuit, provoke passage by zero of the current.
An object of the invention is to provide a cut-off device to obtain all circumstances a passage by z ~ ro of the current, thus allowing conventional circuit breakers to SF6 to extinguish the arc.
The principle of the invention is based on the fact that to achieve the desired goal, it is necessary increase the arc voltage so as to decrease the aperiodic component of the fault current.
The subject of the invention is a device for breaking without natural zero crossing of the current, characterized in that it includes the association in series a circuit breaker with good breaking capacity and a :!
circuit breaker with low breaking capacity but having means for lengthening the arc and increasing the tension arc.
In a particular embodiment, the circuit breaker with low breaking capacity includes a gas filled enclosure with good properties dielectrics such as sulfur hexafluoride SF6, first and second arcing contacts, the second arcing contact being moved ~ by means of a operating mechanism, and a blowing nozzle crossed by said second arcing contact, and means to execute the first arcing contact, from the moment of separation of the arcing contacts, a displacement in an opposite direction ~ that of the second arcing contact.
Advantageously, the displacement can be obtained by joining the first contact ~ a piston moved ~ ant in a cylinder, the piston being moved by the increase in pressure that occurs in the breaking chamber upstream of the blowing nozzle sou ~ the effect of the heating created by the arc.
the invention should not be confused with the device described in ~ document EP-A2-0239783 which describes the association of two dis ~ unctors, one of which cuts ohmic and inductive loads and whose the other, which opens a little after the first, cuts the capacitive currents. In this montage, it is not guestion to cut a current which does not cross zero.
Similarly, we will discard the document DPS 641604 which describes a device comprising in series a disconnector and a circuit breaker, the disconnector opening earlier than the dis ~ unctor. This device is not suitable for cut the currents which do not pass through zero.
A preferred embodiment will be now described by way of nonlimiting example, in referring to the drawings in which:
- Figure 1 is a diagram of a fault asymmetric, - Figure 2 is a block diagram of the device of the invention, - Figure 3 is a schematic sectional view axial of the circuit breaker ~ arc extension used in the di ~ positive cutoff of the invention.
Figure 1 is a diagram of the current after appearance of a defect; it denoting the value current taken after a few o ~; cillations around the aperiodic component ip.
The ~ igure 2 shows that the available ~ cutting according to the invention comprises the series association of two circuit breakers, one reference 100, having a good breaking capacity, the other referenced 200, having no that a weak breaking capacity but being endowed with medium ~ to increase the resistance of the arc. The circuit breakers are operated simultaneously or with a slight delay of circuit breaker 100 compared to circuit breaker 200.
The circuit breaker 100 is of known type and can be for example the disctor described in the patent French ~ n 00 89 00 009 filed January 2, 1989 in the name of the plaintiff. Such a hexafluoride circuit breaker low-energy self-blowing sulfur maneuver has excellent cutting power zero current crossing. Alternatively, use a self-pneumatic or volume circuit breaker filled with oil.
The circuit breaker 200 has a low power of cutoff, but there is a way to increase the arc voltage; in an exemplary embodiment described in figure 3, the means to increase the tension arc is a means of elongation of said arc.
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_ 4 _ 2 ~ 77 ~ 28 The circuit breaker of Figure 3 includes an enclosure insulating 1, for example made of porcelain, waterproof, filled gases with good dielectric properties such as sulfur hexafluoride SF6, under pressure a few bars.
Inside the envelope, there is a metal cylinder 2 defining a volume of blowing Vl and serving as a permanent fixed contact; this cylinder is fixed to a metal plate 3 closing a side of the envelope and connected to a first socket current 4. The cylinder 2 carries a blowing nozzle 5 made of insulating material.
Inside the cylinder 2 is arranged a tube metal 6 in which slides a piston 7 which carries a metal rod 8 whose end is made of alloy resistant to the effects of the arc. This rod is used of arc contact. The piston is pushed by a spring 8 pressing against the plate 3. A braid 9 connects electrically the plate 3 and the rod 8.
The mobile equipment, connected to a operation not shown, includes permanent contact mobile 12 cooperating with cylinder 2, and a contact arc consisting of a rod 14 terminated by a tip 14A made of material resistant to the effects of the arc.
Contacts 12 and 14 are connected electrically to a second outlet not represent ~ e.
When opening the circuit breaker, the permanent contacts 2 and 12 separate and the current is switched on the arcing contacts 8 and 14. When these separate, an arc erupts between the end caps 8A and 14A. The heat from the arc produces a temperature rise which causes an increase pressure in the volume Vl. The piston 7 is pushed back against the action of the spring, which has the consequence lengthen the arc and increase its resistance and . , -, - ~:
2~77~28 tension d'arc, provoquant le passage par zéro du courant. Le disjoncteur 100, qui a été ouvert en meme temps que le disjoncteur 200, ou quelques millisecondes après, assure la coupure du courant.
L'invention s'applique principalement à la coupure des courants dans les réseaux à compensation d'énergie réactive par condensateurs série. 2 ~ 77 ~ 28 arc voltage, causing the zero crossing of the current. Circuit breaker 100, which was opened at the same time time as circuit breaker 200, or a few milliseconds after, ensures the power cut.
The invention applies mainly to the breaking of currents in compensated networks of reactive energy by series capacitors.