WO 99!65048 PCT/FR99/OI337 Disjoncteur àe haute et moyenne tension â àouble mouvement comprenant une buse àe soufflage guidée en translation..
L'invention sé rapporte à un disjoncteur de moyenne ou de faute tension, gui comprend, à (intérieur d'une cambre de coupure, un cantac: ~ are cr eux et un contact d'arc en forme de tige qui est inséré
dans lecit cantate creux suivant une direction axiale lorsque ie disionc:~~,;r est ïerrné. et une buse de soufflage qui est coaxiale et soüdair~ c~.: ccntac; d'arc creux et qui possède un cal de buse traversé oar le ~~,ntact d'arc en corme de tige. le cantac; d'arc creux et la buse de sauiflage d'une part, le corna d'arc en forme de tige d'autre cap. éta~; d~alacés suivant la direction axiale en sens opposes :crs de I'ouver,ura cu disjoncteur.
Dans un te! disjoncteur, les deux contacts d'arc sont déplacés suivant un double mouvement en sens opposés pour minimiser la dépense d'énergie cinétique lors de (ouverture du disjoncteur. La coupure d'un jurant Électrique aitematif s'obtient par la séparation 1~ des contacts d'arc aptes ia séparation de contacts principaux. La séparaticn des ~antact:~ d'arc donne naissance à un arc électrique qui augmente la température d'un gaz diélectrique contenu dans une c7ambre d'extension tt~em~ique fermée par un jeu envie le contas:
d'arc e~ =cane de tige et le cal de la buse de soufflage. II en résulte 2a une surr.ressicn puis un échappement du gaz diélectrique le long du col de fa buse de soe.cfflage pour souffler l'arc électrique fars d'un passage car zéro cu courant de coupure.
On sait çue ie double mouvement s'accompagne de vibrations qui provcque~: des déplacements relatifs pan désirés entre les 25 contacts prir'c;aaux et d'arc, et notamment entre le contact d'arc en forme én tige et le col de !a buse de soufflage solidaire du contact d'arC G''eitX.
Ur contas: ou un frottement du col de la buse sur le contact d'arc en forme ce üçe es; préjudiciable au fonctionnement du disjoncteur WO 99! 65048 PCT / FR99 / OI337 Double and high voltage circuit breaker movement including a guided blow nozzle in translation ..
The invention relates to an average or fault circuit breaker tension, mistletoe includes, inside (of a cut-off camber, a cantac: ~ are cr them and an arcing contact in the shape of a rod which is inserted in this hollow cantata in an axial direction when ie disionc: ~~,; r is ïerrné. and a blowing nozzle which is coaxial and soüdair ~ c ~ .: ccntac; of hollow arc and which has a nozzle cal crossed oar the ~~, ntact of arc in stem corm. cantac; hollow arc and the baking nozzle on the one hand, the rod-shaped bow corna on the other course. was ~; al ~ aligned in the axial direction in direction opposite: crs of the open, ura cu circuit breaker.
In a te! circuit breaker, the two arcing contacts are moved following a double movement in opposite directions to minimize the expenditure of kinetic energy during (opening of the circuit breaker.
cut of a jurant Electric aemative is obtained by separation 1 ~ arcing contacts suitable ia separation of main contacts. The separation of ~ antact: ~ arc gives rise to an electric arc which increases the temperature of a dielectric gas contained in a c7ambre of extension tt ~ em ~ ique closed by a game like contas:
arc e ~ = rod nozzle and the cal of the blowing nozzle. It results 2 has an overpressure then an escape of the dielectric gas along the neck of the nozzle of soe.cfflage to blow the electric arc fars of a passage because zero cu breaking current.
We know that double movement is accompanied by vibrations which provokes ~: relative pan movements desired between the 25 prir'c; aaux et arcing contacts, and in particular between the arcing contact rod-shaped and the neck of the blowing nozzle integral with the contact arC G''eitX.
Ur contas: or a friction of the nozzle neck on the arcing contact in form this üçe es; detrimental to the operation of the circuit breaker
2 dans ta mesure où ü conduit à un nouvel amorçage de l'arc électr7que lors de la coupure des courants capacitifs.
Aujourd'hui, on supprime le risque de ré-amorçage en choisissant un jeu suffisamment grand entre le col de la buse et le contac, d'arc en forme de tige. Cependant, cette solution n'est pas entièrement satisfaisante en ce qu'elle s'obtient au détriment de !a surpression du gaz dïélectrique dans la chambre d'extension thermique : un ,jeu important limite la surpression, et par conséquent, la coupure de courants élevés.
Le but de li'invention est d'augmenter la capacité de coupure d'un disjoncteur à double mouvement dans lequel un arc électrique est soufflé par un gaz diélectrique contenu dans une chambre d'extension thermique.
L'idée à la base de l'invention est de limiter voire d'éliminer, lors de Couverture du disjoncteur, toute vibration du contact d'arc en forme de tige par rapport au col de la buse de soufflage qu'il traverse.
A cet effet, l'invention a pour objet un disjoncteur de moyenne ou de haute tensüon qui comprend, à l'intérieur d'une chambre de coupure, un contact d'arc creux et un contact d'arc en forme de tige qui est inséré dans ledit contact creux suivant une direction axiale lorsque le disjoncteur est fermé, et une buse de soufflage qui est coaxiale et solidaire du contact d'arc creux et qui possède un col de buse traversé par le contact d'arc en forme de tige, le contact d'arc creux et Ia buses de soufflage d'une part, le contact d'arc en forme de tige d'au#re part, ëtant déplacés suivant la direction axiale en sens opposés lors dE: l'ouverture du disjoncteur, caractérisé en ce que la buse de souffiaçie est guidée en translation le long du contact d'arc en forme de tige lors du déplacement en sens opposés des deux contacts d'arc.
WO 99165048 PCTIFR99l01337 2 insofar as ü leads to a new ignition of the electric arc when the capacitive currents are cut.
Today, we eliminate the risk of re-priming by choosing a sufficiently large clearance between the neck of the nozzle and the contac, rod-shaped arc. However, this solution is not entirely satisfactory in that it is obtained at the expense of! a electric gas overpressure in the extension chamber thermal: a large clearance limits the overpressure, and therefore breaking of high currents.
The object of the invention is to increase the breaking capacity of a double movement circuit breaker in which an electric arc is blown by a dielectric gas contained in an extension chamber thermal.
The idea behind the invention is to limit or even eliminate, during Breaker Coverage, any vibration of the arcing contact rod relative to the neck of the blowing nozzle which it passes through.
To this end, the invention relates to an average circuit breaker or of high tension which includes, inside a cut-off, a hollow arcing contact and a rod-shaped arcing contact which is inserted into said hollow contact in an axial direction when the circuit breaker is closed, and a blowing nozzle which is coaxial and integral with the hollow arcing contact and which has a neck nozzle crossed by the rod-shaped arcing contact, the arcing contact on the one hand, the arc-shaped contact on the other hand, being moved in the axial direction in direction opposite during E: opening of the circuit breaker, characterized in that the blower nozzle is guided in translation along the arcing contact in rod shape when moving in opposite directions of the two arcing contacts.
WO 99165048 PCTIFR99l01337
3 En guidant la buse de soufflage en translation le long du contact d'arc en forme de tige, on l'oblige à se déplacer sans vibrer par rapport à ce dernier, ce qui permet de réduire cansidérabiement Ce risque d'un contact ou d'un frottement du col de la buse sur le contact d'arc. Le jeu entre ces deux éléments est ramené à une valeur qui permet d'augmenter 1a surpression du gaz diélectrique contenu dans la cf~ambre d'E;xpansion thermique tout en maintenant une même sécurité vis à vis du ré-amorçage de l'arc électrique. II en résulte une augmentation de la capacité de coupure du disjoncteur à double mouvement.
De préférE;nce, ie guidage le long du contact d'arc en forme de tige est obtenu par l'intermédiaire d'une jupe cylindrique gui est fxée à la buse de soufflage pour coulisser à l'intérieur d'une couronne de guidage montées à l'intérieur d'un tube de contact principal solidaire du contact d'arc en forme de tige.
Selon un mode de réalisation avantageux, la jupe cylindrique est fixée par une ~:xtrémité à un divergent de la buse de soufflage et possède une autre extrémité libre. Cet agencement permet de créer une ligne de fuite suffisamment importante pour empécf~er que Parc électrique étiré entre les deux contacts d'arc chemine le long du divergent et de la jupe cylindrique en étant attiré par le contact principal.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à fa lec:ure de la description d'un made de réalisation illustré par les dessins.
La fïgure 1' est une demi coupe axiale d'un disjoncteur à double mouvement en position fermée, dans lequel une buse de soufflage est guidés en translation par une jupe cylindrique.
La figure c: montre Ie disjoncteur de fa figure 1 dans une position d'ouverture inteirmédiaire.
La rigure 3 montre le disjoncteur de la figure 1 dans une positon d'ouverture complè#e.
Un cisjoncteur de moyenne ou de haute tension comprend, fgure ~ . une enveloppe isolante 1 formant une chambre de coupure qui s'étend suivant une direction axiale A. Un premier contact principal 3A et un premier c;antact d'arc creux 3B sont portés par deux tubes coaxiaux ~C e# 3D qui sont solidaires et mobiles suivant la direction axiale A. Un organe de manoeuvre non représenté déplace en transiaticn les deuyc tubes 3C et 3D qui coulissent par rapport à deux '10 tubes coaxiaux 7A et ï H d'un support fixe ï par l'intennédïaire de contacts clissants T'C.
De manière connue, les deux tubes coaxiaux 3C et 3D forment une chamore de compression 3E qui communique avec fa chambre de coupure par f intermédiaire d'une ouverture 7D formée à une extrémité
15 7E de l'un 7Ei des tubes du support fixe 7, et d'ouvertures 7F et 7G
formées respectivement dans les deux tubes 7A et 78 du support fixe 7. Un gaz diélectrique du type azote NZ ou hexafluorure de soufre SFs est présent dans la chambre de coupure sous une pression de quelques Lars et circule à l'intérieur de la chambre de compression 20 par l'intermédiaire vies ouvertures.
Le cisencteur comprend un deuxième contact principal SA et un deuxième contact d'arc en forme de tige SB qui sont portés respectivement par un tube 5C et un cône 5D coaxiaux qui sont solidaires ~; mabüea suivant la direction axiale A.
25 Lorsçue ie disjoncteur est en position fermée, ie contact d'arc en forme aie uce est inséré dans le contact d'arc creux suivant la direction axiale A.
Ls c~~tact principal 3A parte une buse de soufflage 9 qui possède u~ col de buse 9A traversé avec un jeu par le contact d'arc 30 en forme és tige SEI pour ferrner une chambre d'expansion thermique -WO 99/65048 PCT/F'R99/01337 S
3H délimitée par la buse de soufflage 9 et les contacts principal 3A et d'arc 38. La chambre d'expansion thermique 3H communique avec la chambre de compression 3E par l'intermédiaire d'une ouverture 31 formée dans un piston 3J solidaire des deux tubes coaxiaux 3C et 3D.
Le disjoncteur est à double mouvement pour minimiser la dépense d'éne,rgie de (organe de manoeuvre. Lors de l'ouverture du disjoncteur, fe contact principal 3A et le contact d'arc creux 3B sont déplacés solidairement suivant ia direction axiale A vers ia droite sur la figure 1, pour âtre séparés respectivement du contact principal 5A
et du contact d'arc en forme de tige 5B qui sont déplacés solidairement suivant la direction axiale A en sens opposé, vers fa gauche sur la figure 1.
Le dépiac~ement du piston 3J entraïne une compression du gaz diélectrique contenu dans Ia chambre de compression 3E. L'élévation de pression se transmet au gaz diélectrique contenu dans la chambre d'extension th~:rmique 3H et est renforcée par (élévation de température due à fa formation d'un arc électrique étiré entre les deux contacts d'arc 3B et 5H après leur séparation. Lorsque le çontact d'arc en forme de tige 58 sort du col 9A de la buse de soufflage 9, le gaz diélectrique est soufflé sur l'arc électrique pour l'éteindre lors d'un passage par zéro du courant de coupure.
Selon l'invention, la buse de soufflage 9 est déplacée solidairement du contact d'arc creux 36 en étant guidée en translation suivant la direction axiale A le long du contact d'arc en forme de tige 5B.
Figure 1, Is: guidage en translation est obtenu par l'intermédiaire d'une jupe cylindrique isolante 11 qui est fixée à la buse de soufflage 9 pour coulisser à (intérieur d'une couronne de guidage 5E fixée de façon radiale à l'intérieur du contact principal 5A solidaire du contact d'arc en forme de tige 5H. _ Comme indiqué précédemment, en guidant la buse de soufflage 9 en translation suivani: la direction axiale A à l'aide du contact principe! 5A, on l'oblige, lors de l'ouverture du disjoncteur, à se déplacer sans vibrer par rapport au contact d'arc en forme de tige 5B
solidaire de ce contaci principal SA. Cela permet de réduire considérabieme:nt le risque d'un contact ou d'un frottement du col 9A
de la buse sur le contact d'arc 5H. Le jeu entre ces deux éléments 9A
et 5B est ramené à une valeur qui permet d'augmenter la surpression du gaz diélectrique contenu dans la chambre d'expansion them~ique 3H tout en maintenant uni rnême sécurité vis à vis du ré-amorçage de l'arc éiectr~que. II en résulte une augmentation de ia capacité de coupure du disjoncteur à double mouvement.
A titre d'ex:ernple, le disjoncteur possède un jeu de l'ordre de 0,5 mülimétres (mm), à comparer avec un jeu de !'ordre de 2 mm dans un disjoncteur selon l'art antér7eur.
Figure 2, le disjoncteur est ouvert dans une position intermédiaire qui con-espond à fa sépâration des contaca d'arc 3B et 58 après la séparation des contacts principaux 3A et 5A. Un arc électrique non représenté est étiré entre les deux contact d'arc 3B et 5B. La buse de soufflage 9 a été déplacée solidairement du contact principal 3A en étant guidée en translation Ie long du contact d'arc en forme de tige 5H par la jupe cylindrique 11 qui coulisse à l'intérieur de la couronne de guidage 5~:.
Le jeu rédu~,it qui existe entre le col 9A de la buse de soufflage 9 et le contact d'arc 58 de (équipage semi mobile 5 permet d'atteindre une surpression du gaz diélectrique dans la chambre d'extension thermique 3H plus importante que dans l'art antérieur. I! en résulte une plus grande efi'ïcacité du soufflage de l'arc électrique en vue de couper des courants électriques alternatifs de plus forte intensité.
Selon un mode de réalisation avantageux de f'inventian, Ia jupe cylindrique 11 East fixée par une extrémité 11 B à un divergent 9C de la buse de soufflaage 9, et possède une autre extrémité libre 11 C. Cet agencement permet de créer une ligne de fuite sufïisamment importante pour empëcher que l'arc électrique étiré entre les deux contacts d'arc ,3B et 5B rie chemine le long du divergent 9C et de la jupe cyfindriquf: 11 en étant attiré par le contact principal 5A de l'équipage serrvi mobile S par I°intermédiaire de la couronne de guidage SE.
Figure 3, le disjoncteur est ouvert dans une position qui can-espond à une course complète de séparation des cantacts principaux 3A E;t 5A. L'arc électrique étiré entre les deux contacts d'arc 3B et 5B a été soufflé par le gaz diélectrique comprimé dans ia chambre d'extension thermique 3H.
La buse de soufflage 9 a été guidée en translation par la jupe cyfindrique 11 suivant la direction axiale A. ~e préférence, ia jupe cylindrique 11 s'étend sur une longueur suffisante pour guider la buse de soufflage 9 jusqu'au retrait du contact d'arc en forme de tige 5B
hors du coi de fa. buse 9A. 3 By guiding the blowing nozzle in translation along the contact arc shaped rod, it is forced to move without vibrating by compared to the latter, which makes it possible to reduce cansiderabiement Ce risk of contact or friction of the nozzle neck on the contact arc. The play between these two elements is reduced to a value which increases the overpressure of the dielectric gas contained in the cf ~ amber of E; thermal expansion while maintaining the same safety with regard to the re-ignition of the electric arc. This results in a increased breaking capacity of the double circuit breaker movement.
Preferably; ie, guidance along the arc-shaped contact rod is obtained by means of a cylindrical skirt which is fixed to the blowing nozzle to slide inside a ring of guide mounted inside a main contact tube integral with the rod-shaped arcing contact.
According to an advantageous embodiment, the cylindrical skirt is fixed by a ~: x end to a divergent part of the blowing nozzle and has another free end. This arrangement allows you to create a line of flight large enough to prevent Parc electric drawn between the two arcing contacts travels along the divergent and the cylindrical skirt being attracted by the contact main.
Other characteristics and advantages of the invention will appear to fa lec: ure of the description of an achievement made illustrated by drawings.
Figure 1 'is an axial half section of a double circuit breaker movement in the closed position, in which a blowing nozzle is guided in translation by a cylindrical skirt.
Figure c: shows the circuit breaker in Figure 1 in a position intermediate opening.
Figure 3 shows the circuit breaker of Figure 1 in a position opening hours.
A medium or high voltage circuit breaker includes, figure ~. an insulating envelope 1 forming a breaking chamber which extends in an axial direction A. A first main contact 3A and a first hollow arc ant 3B are carried by two tubes coaxial ~ C e # 3D which are integral and mobile in the direction axial A. An actuator not shown moves in the 3eu and 3D deuyc tubes which slide relative to two '10 coaxial tubes 7A and ï H of a fixed support ï by the intermediary of sliding contacts T'C.
In a known manner, the two coaxial tubes 3C and 3D form a 3E compression chamore which communicates with the cut by f through an opening 7D formed at one end 15 7E of one 7Ei of the tubes of the fixed support 7, and of openings 7F and 7G
formed respectively in the two tubes 7A and 78 of the fixed support 7. A dielectric gas of the nitrogen NZ or sulfur hexafluoride SFs type is present in the interrupting chamber under a pressure of a few Lars and circulates inside the compression chamber 20 via openings lives.
The chipper consists of a second main contact SA and a second rod-shaped arcing contact SB which are worn respectively by a 5C tube and a 5D coaxial cone which are united ~; mabüea in the axial direction A.
25 When the circuit breaker is in the closed position, the arcing contact in form ace uce is inserted in the hollow arc contact in the direction axial A.
The main tact 3A leaves a blowing nozzle 9 which has u ~ nozzle neck 9A crossed with a clearance by the arcing contact 30 shaped SEI rod to close a thermal expansion chamber -WO 99/65048 PCT / F'R99 / 01337 S
3H delimited by the blowing nozzle 9 and the main contacts 3A and arc 38. The thermal expansion chamber 3H communicates with the compression chamber 3E via an opening 31 formed in a piston 3J integral with the two coaxial tubes 3C and 3D.
The circuit breaker is double movement to minimize the expenditure of energy, rgie of (operating member. When opening the circuit breaker, main contact 3A and hollow arc contact 3B are moved together in the axial direction A to the right on Figure 1, for hearth respectively separated from the main contact 5A
and of the rod-shaped arcing contact 5B which are displaced solidly in the axial direction A in the opposite direction, towards fa left in figure 1.
The depiac ~ ement of the piston 3J causes gas compression dielectric contained in the compression chamber 3E. The elevation pressure is transmitted to the dielectric gas contained in the chamber th ~ extension: rmique 3H and is reinforced by (elevation of temperature due to the formation of a drawn electric arc between the two arcing contacts 3B and 5H after their separation. When the arc contact rod-shaped 58 comes out of the neck 9A of the blowing nozzle 9, the gas dielectric is blown on the electric arc to extinguish it during a zero crossing current.
According to the invention, the blowing nozzle 9 is moved in solidarity with the hollow arc contact 36 while being guided in translation in the axial direction A along the rod-shaped arc contact 5B.
Figure 1, Is: translational guidance is obtained through an insulating cylindrical skirt 11 which is fixed to the blowing nozzle 9 to slide to (inside of a guide ring 5E fixed from radially inside the main contact 5A integral with the contact 5H rod-shaped arc. _ As previously indicated, by guiding the blowing nozzle 9 in following translation: the axial direction A using the contact principle! 5A, it is forced, when opening the circuit breaker, to move without vibrating relative to the rod-shaped arc contact 5B
in solidarity with this main contaci SA. This reduces Considerably: the risk of contact or rubbing of the neck 9A
of the nozzle on the arcing contact 5H. The play between these two elements 9A
and 5B is reduced to a value which makes it possible to increase the overpressure dielectric gas contained in the them ~ ique expansion chamber 3H while maintaining the same safety with regard to the re-initiation of the arc éiectr ~ que. This results in an increase in the capacity of break of the double movement circuit breaker.
As an example: the circuit breaker has a clearance of the order of 0.5 millimeters (mm), compare with a clearance of around 2 mm in a circuit breaker according to prior art.
Figure 2, the circuit breaker is open in one position intermediary which matches the separation of the 3B arc contaca and 58 after separation of the main contacts 3A and 5A. A bow electric not shown is stretched between the two arcing contacts 3B and 5B. The blowing nozzle 9 has been moved integrally from the contact main 3A while being guided in translation Ie along the arcing contact in 5H rod form by the cylindrical skirt 11 which slides inside the guide ring 5 ~ :.
The reduced clearance ~, it which exists between the neck 9A of the blowing nozzle 9 and the arcing contact 58 of (semi-mobile equipment 5 allows reaching dielectric gas overpressure in the expansion chamber thermal 3H greater than in the prior art. I! result greater efficiency of blowing the electric arc in order to cut higher current alternating electric currents.
According to an advantageous embodiment of the invention, the skirt cylindrical 11 East fixed by one end 11 B to a divergent 9C of the blowing nozzle 9, and has another free end 11 C. This arrangement allows a sufficient line of flight to be created important to prevent the electric arc drawn between the two arcing contacts, 3B and 5B along the divergent 9C and the cyfindriquf skirt: 11 while being attracted by the main contact 5A of the serrvi mobile crew S through I ° through the crown of SE guidance.
Figure 3, the circuit breaker is open in a position that can-espond to a complete cantact separation race main 3A E; t 5A. The electric arc drawn between the two contacts arc 3B and 5B was blown away by compressed dielectric gas in ia 3H thermal extension chamber.
The blowing nozzle 9 has been guided in translation by the skirt cylindrical 11 in the axial direction A. ~ e preferably, ia skirt cylindrical 11 extends over a length sufficient to guide the nozzle blowing 9 until the rod-shaped arcing contact 5B is removed out of fa coi. nozzle 9A.