CH622909A5 - - Google Patents

Description

L'invention est relative à un disjoncteur à haute tension comportant un dispositif d'insertion de résistances de fermeture destiné à limiter les surtensions lors de la fermeture simple ou lors de la fermeture en cycle de réenclenchements rapides des longues lignes à vide. De tels disjoncteurs sont très souvent équipés de résistances de fermeture qui sont insérées dans le circuit entre la source et la ligne pendant environ dix millisecondes avant la fermeture des contacts principaux.

La disposition couramment utilisée consiste à mettre en parallèle avec la chambre principale du disjoncteur, une chambre auxiliaire de fermeture, constituée par une enveloppe isolante, généralement en céramique comme de la porcelaine, et renfermant

à l'intérieur d'une part une résistance ayant un contact fixe à une de ses extrémités, et d'autre part un contact mobile dont le déplacement est obtenu par l'intermédiaire d'un mécanisme de renvoi à biellettes commandé par la tige de manœuvre des contacts des chambres principales de coupure. Ce mécanisme permet alors la fermeture de ce contact mobile quelques millisecondes avant la chambre principale et son ouverture avant la séparation des contacts de la chambre principale, car la chambre auxiliaire de fermeture est supposée sans pouvoir de coupure.

Un tel dispositif comportant un mécanisme plutôt complexe n'est pas très économique.

En effet, pour obtenir une bonne tenue diélectrique en position d'ouverture, les contacts de la résistance devraient normalement se situer au milieu de l'enveloppe la contenant, ce qui ne laisse disponible que la moitié de cette enveloppe pour la résistance et conduit à une mauvaise utilisation du volume offert à cette enveloppe.

De plus, il faut dans la plupart des cas une résistance et une paire de contacts par chambre principale, l'un fixe et l'autre mobile.

Enfin dans le cas où on utilise successivement deux étages de résistances, c'est-à-dire où l'on insère d'abord une première résistance puis une deuxième résistance de valeur ohmique plus faible avant la fermeture de la chambre principale, le mécanisme de renvoi à biellettes devient plus complexe, et l'énergie supplémentaire demandée à l'organe de manœuvre est plus importante.

L'invention a pour but un dispositif de fermeture pour disjoncteur à haute tension comportant un dispositif de fermeture permettant une meilleure utilisation de l'enveloppe isolante des chambres auxiliaires par réduction de leur volume, ainsi qu'une simplification de sa réalisation et de son fonctionnement et, dans le cas où il y a deux étages de résistances, une réduction du nombre de résistances par phase.

L'invention a pour objet un disjoncteur à haute tension comportant au moins deux chambres de coupure disposées en série et un dispositif d'insertion de résistances de fermeture, caractérisé en ce que les résistances de fermeture sont disposées chacune dans une chambre auxiliaire isolante et que les contacts fixes de mise en série de ces résistances ainsi que le pont mobile associé à ces contacts sont disposés dans une chambre intermédiaire. Les chambres auxiliaires peuvent être placées dans le prolongement l'une de l'autre.

Selon une forme d'exécution, le dispositif d'insertion est actionné directement par la tige de manœuvre des contacts des chambres de coupure du disjoncteur et il est placé à l'extrémité de la tige de manœuvre.

Selon une autre forme d'exécution, le dispositif comporte un pont mobile reliant les contacts fixes de mise en série de deux résistances de fermeture, lesdites résistances étant disposées aux bornes des deux chambres de coupure.

Selon une autre forme d'exécution, chaque chambre auxiliaire est séparée de la chambre intermédiaire par un cône isolant dont le sommet est traversé par l'extrémité de la résistance de fermeture la reliant au contact fixe de mise en série, et le fluide diélectrique de la chambre intermédiaire peut être différent de celui des chambres auxiliaires.

Selon un autre mode de réalisation, la chambre intermédiaire et les chambres auxiliaires peuvent communiquer par un orifice disposé dans l'axe du cône isolant et muni d'un filtre.

Selon une disposition, la distance d'ouverture entre les contacts des chambres auxiliaires est inférieure à celle des contacts des chambres de coupure.

Les moyens d'entraînement du pont mobile par la tige de manœuvre peuvent comporter d'une part un téton à ressort et d'autre part une came avec au moins une butée. En variante les moyens d'entraînement du pont mobile par la tige de manœuvre peuvent comporter un ressort de compression avec passage de point mort.

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Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description donnée ci-après en regard d'un mode de réalisation représenté à titre illustratif dans les dessins.

La fig. 1 est une représentation du schéma électrique correspondant à un dispositif d'insertion d'un disjoncteur suivant l'invention.

La fig. 2 représente une vue schématique en coupe partielle d'un disjoncteur selon l'invention.

La fig. 3 est une vue partielle en coupe du dispositif d'insertion en position d'ouverture du disjoncteur.

La fig. 4 est une vue en coupe du dispositif d'insertion selon la fig. 3 au moment de la fermeture du disjoncteur.

La fig. 5 est une vue en coupe du dispositif d'insertion selon la fig. 3 après la fermeture du disjoncteur.

La fig. 6 est une vue partielle en coupe d'une variante de réalisation du dispositif d'insertion en position d'ouverture du disjoncteur.

La fig. 7 est une vue en coupe du dispositif selon la fig. 6 au moment de la fermeture du disjoncteur.

La fig. 8 est une vue en coupe du dispositif selon la fig. 6 après la fermeture du disjoncteur.

La fig. 9 représente un diagramme du mouvement des contacts dans un dispositif de fermeture à trois temps.

Le schéma de la fig. 1 correspond au dispositif de fermeture du disjoncteur de la fig. 2 qui comporte quatre chambres principales de coupure 1, 2, 3 et 4 dont les contacts de coupure 51, 52, 53 et 54 sont disposés en série entre les bornes 13 et 14, et un dispositif d'insertion 7 de deux résistances de fermeture 5 et 6. Le dispositif d'insertion 7 comporte un pont mobile 25 placé directement à l'extrémité de la tige isolante 26 qui commande, par l'intermédiaire d'une liaison mécanique isolante 8, les contacts de coupure 51 et 52. D'une manière analogue une liaison mécanique isolante 9 transmet le mouvement d'une tige isolante 26' aux deux autres contacts de coupure 53 et 54.

Le dispositif d'insertion 7 comporte d'autre part deux contacts fixes 23 et 24 destinés à la mise en série des résistances de fermeture 5 et 6 par le pont mobile 25, l'ensemble de ces résistances étant disposé en parallèle à ses extrémités et par l'intermédiaire de connexions 21 et 22 aux extrémités de l'ensemble des contacts de coupure 51 et 52 eux-mêmes disposés en série par l'intermédiaire d'une connexion 56.

Les chambres principales de coupure 1, 2, 3, 4 représentées dans la fig. 2 ne sont pas détaillées car elles sont de type classique. Elles comportent une enveloppe isolante 10 et 11 remplie d'un fluide diélectrique tel que de l'hexafluorure de soufre.

Les chambres, 1 et 2 d'une part, 3 et 4 d'autre part, sont reliées par paires entre elles par l'intermédiaire d'un carter 12 qui contient un mécanisme de liaison 29 entre les contacts de coupure 51 et 52 et la tringle isolante de manœuvre 26, ainsi que la connexion 56 entre les chambres de coupure. Les extrémités de ces paires de chambres sont fermées par des couvercles 15 et 16 sur lesquels sont fixées des bornes 13 et 14 reliées aux contacts de coupure.

Le carter 12 est fixé sur un support isolant 27 rempli d'hexafluorure de soufre et traversé par les tiges de manœuvre 26 et 26', qui sont commandées par des organes de manœuvre constitués par des vérins 28 et 31 empruntant leur énergie à un accumulateur 71.

Au-dessus du carter 12, on a placé une enveloppe 17 qui peut être métallique; elle constitue une chambre intermédiaire 70, qui contient le dispositif d'insertion 7, comportant à l'extrémité de la tige de manœuvre 26 le pont mobile 25 et les deux contacts fixes 23 et 24. Sur les côtés de l'enveloppe 17, on a fixé deux chambres auxiliaires 18 et 19 isolantes à l'intérieur desquelles sont disposées la résistance de fermeture 5 entre le contact 23 et la connexion 21, et la résistance de fermeture 6, entre le contact 24 et la connexion 22. Les extrémités des chambres isolantes 18 et 19 sont fermées par des couvercles qui servent de support aux résistances et aux connexions 21 et 22 reliées aux couvercles 15 et 16 des chambres principales 1 et 2.

Un cône isolant 20 est fixé de chaque côté de l'enveloppe 17 entre la chambre intermédiaire 70 et l'extrémité de chacune des chambres auxiliaires 18, 19, lesdites chambres étant disposées en regard dans le prolongement l'une de l'autre.

Les contacts fixes 23 et 24 du dispositif d'insertion sont de préférence de forme sphérique de manière à engendrer un champ électrique homogène à l'intérieur de l'enveloppe 17. Ils peuvent comporter, comme dans la fig. 3, des doigts internes 35 logés à l'intérieur des contacts fixes 23 et 24 et coopérant avec des tiges 36 montées sur le pont de contact 25 et protégées contre les effluves par des capots arrondis 37 fixés sur l'enveloppe 17.

Les organes de manœuvre et les liaisons sont tels que, lors de la fermeture du disjoncteur, les contacts de coupure 53, 54 des chambres 3 et 4 se ferment d'abord simultanément ainsi que le pont mobile 25, ce qui insère les résistances de fermeture 5 et 6 dans le circuit commandé par le disjoncteur mais non représenté; puis au bout d'environ 10 millisecondes les contacts de coupure 51 et 52 se ferment à leur tour, shuntant les résistances de fermeture 5 et 6. Après quoi le dispositif d'insertion peut soit s'ouvrir quelques instants après, en vue de mettre hors circuit les résistances de fermeture, soit rester fermé, mais s'ouvrir quelques instants avant l'ouverture des contacts de coupure 51 et 52, lors d'une manœuvre d'ouverture du disjoncteur.

Le dispositif d'insertion représenté dans la fig. 3 correspond à la première solution. A cet effet, l'extrémité de la tige 26 comporte une came cylindrique 72 limitée par une rampe inférieure 43 et une rampe supérieure 73 débouchant dans une gorge 38 comportant une butée supérieure 74. Le pont mobile 25 comporte d'une part dans sa partie centrale un alésage 75 susceptible de coulisser autour de la came 72, et d'autre part sur sa périphérie inférieure deux tiges de guidage 41 susceptibles de coulisser à travers des lumières 76 ménagées sur le fond de l'enveloppe 17. L'alésage 75 est muni de tétons 39 soumis à l'action de ressorts 40 et susceptibles de coopérer avec l'extrémité de la tige 26.

Le fonctionnement du dispositif est alors le suivant. Lors de la fermeture du disjoncteur, un premier ordre est donné au vérin 31 qui transmet son mouvement à la tige 26' commandant la fermeture des contacts 53 et 54 des chambres 3 et 4. Puis un deuxième ordre est donné après un certain retard t au vérin 28 qui transmet son mouvement à la tige 26 commandant directement le pont mobile 25 et, par l'intermédiaire de mécanismes de fermeture 29 de type classique, aux contacts 51 et 52 des chambres 1 et 2.

En effet, les tétons 39, qui sont engagés dans la gorge 38, entraînent aussitôt le pont mobile 25 jusqu'à ce qu'il vienne en butée contre les contacts fixes 23 et 24, après que les tiges 36 soient entrées en contact avec les doigts 35.

Le retard est tel que les contacts 53 et 54 se ferment concurremment avec les contacts 35 et 36, ce qui met en service les résistances de fermeture 5 et 6, comme dans la position représentée dans la fig. 4. Puis les contacts 51 et 52 se ferment alors à leur tour et shuntent ainsi les résistances de fermeture 5 et 6, tandis que la tige 26 poursuit son mouvement ascendant. Au cours de ce mouvement les tétons 39 glissent sur la rampe 73, puis coulissent sur la came 72 et la rampe 43, ce qui a pour effet de libérer le pont mobile 25 qui retombe sous l'effet de son propre poids. On est alors dans la position illustrée dans la fig. 5.

La séquence précédente est obtenue d'une part par la temporisation t précitée entre les vérins 31 et 28, et par la longueur de la came 72 entre les rampes 43 et 73 et d'autre part par une distance d'ouverture entre les contacts fixes 23 et 24 avec les tiges de contact 36 du pont mobile 25 inférieure à la distance d'ouverture des contacts des chambres principales de coupure 1, 2, 3 et 4, ce qui est très réalisable avec les disjoncteurs à coupure par auto-soufflage dans l'hexafluorure de soufre ou encore dans l'huile.

Lors de l'ouverture du disjoncteur, l'ordre de déclenchement est donné simultanément aux deux vérins et les contacts des

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chambres principales 1, 2, 3 et 4 se séparent en même temps,

d'une manière classique.

En variante du dispositif selon la fig. 3, la bielle 26 peut comporter, comme représenté en pointillé dans la fig. 4, en regard de la rampe 43 une gorge 38' symétrique de la gorge 38 c'est-à-dire limitée par une butée 74'. Dans ce cas, en fin de mouvement de fermeture de la tige 26, les tétons 39 s'engagent dans la gorge inférieure 38' contre la butée 74, ce qui a pour effet de maintenir fermés les contacts des résistances 5 et 6. A l'ouverture, la tige 26 dégage immédiatement les contacts 35 et 36 mettant les résistances 5 et 6 hors circuit avant séparation des contacts des chambres principales 1 à 4.

Dans le mode de réalisation de la fig. 6, les contacts 23 et 24 sont des sphères contre lesquelles viennent buter des plots de contacts 86 disposés à la périphérie du pont mobile 25. La tige 26 comporte une butée inférieure 44 et une butée supérieure 84 entre lesquelles l'alésage 75 du pont mobile 25 peut coulisser.

A cet effet, des ressorts de compression 32 sont interposés entre un axe central 80 disposé sur la tige 26 entre les butées 44 et 84, et un axe excentré 81 et disposé sur le pont mobile 25.

Lors de la fermeture du disjoncteur, l'entraînement vers le haut du pont mobile 25 est opéré par la tige de manœuvre 26 par l'intermédiaire des ressorts de compression 32 jusqu'à l'obtention de la fermeture du pont mobile 25, position représentée dans la fig. 7.

Dans cette position, le pont mobile 25 vient en butée contre les contacts fixes 23 et 24, mais la tige de manœuvre 26 poursuit sa course ascendante en comprimant les ressorts 32 jusqu'à ce que la direction des axes d'articulation 80 et 81 deviennent perpendiculaires à celles de la tige 26, position représentée en pointillé en 32' dans la fig. 7 et constituant un point mort.

A partir de ce point mort, la position relative des deux axes 80 et 81 est inversée, ce qui provoque l'ouverture du pont mobile 25, tandis que la tige de manœuvre 26 achève sa course dans la position représentée dans la fig. 8.

Ainsi le dispositif d'insertion de résistances de fermeture, qui est dans une enveloppe métallique, de forme cylindrique ou sphérique, présente un très faible encombrement par rapport aux enveloppes isolantes des chambres auxiliaires contenant les résistances. Celles-ci peuvent alors occuper toute la longueur de l'enveloppe, permettant une meilleure utilisation de l'espace disponible.

L'enveloppe métallique 17 peut être séparée complètement du volume interne d'une enveloppe isolante contenant une résistance par le cône isolant 20, de sorte que l'on peut utiliser dans les deux enceintes des gaz ou des liquides isolants différents, par exemple de l'hexafluorure de soufre dans l'enceinte métallique et de l'huile dans l'enveloppe isolante.

Dans le cas où les enveloppes isolantes et métalliques sont remplies du même gaz à la même pression, par exemple de l'hexafluorure de soufre à 3 bars, il peut y avoir communication entre les diverses enceintes; mais l'on peut éviter le passage dans l'enceinte des résistances des produits de décomposition de l'hexafluorure de soufre par l'arc de fermeture, ou par l'arc de coupure de la chambre principale, en munissant l'orifice de communication ménagé dans l'axe du cône 20 d'un filtre 57.

Dans le cas où l'on désire encore réduire les niveaux de surtension grâce à une fermeture en trois temps, avec insertion de résistances de valeurs différentes, il est possible de munir les chambres principales 3 et 4 de chambres auxiliaires additionnelles 18' et 19' similaires à celles équipant les chambres principales 1 et 2 représentées en pointillés dans la fig. 2 et d'un dispositif additionnel T. Mais alors la distance d'ouverture entre les contacts fixes et le pont mobile des chambres auxiliaires 18' et 19' sera plus grande que celle des chambres auxiliaires 18 et 19.

Le diagramme de la fig. 9 correspond ainsi au mouvement des contacts comportant un tel dispositif de fermeture en trois temps, le mouvement des différents contacts étant porté en ordonnées et les temps en abscisses.

Dans ce diagramme :

— le mouvement des contacts 51 et 52 des chambres principales 1 et 2, qui partant de l'instant ti se ferment à l'instant t», est représenté en 91 ;

— le mouvement des contacts 23 et 24 des chambres auxiliaires 18 et 19, qui partant de l'instant ti se ferment à l'instant t2, est représenté en 92;

— le mouvement des contacts des chambres auxiliaires 18' et 19', qui partant de l'instant 0 se ferment à l'instant t2, est représenté en 93;

— le mouvement des contacts des chambres principales 3 et 4, qui partant de l'instant 0, se ferment à l'instant t3, est représenté en 94;

— la temporisation entre les commandes des deux vérins 28 et 31 correspond à ti.

Mais ces deux vérins pourraient tout aussi bien être remplacés par un vérin unique, le décalage ti (ou t), au niveau des mécanismes s'obtenant alors par des moyens tels que bielles à lumière, renvoi, etc...

Ainsi les ordres sont tels qu'il y a:

— fermeture simultanée en ti des contacts des ponts mobiles et mettant ainsi en série les quatre résistances;

— fermeture en t3 des contacts des chambres 3 et 4 shuntant les résistances des chambres auxiliaires 18' et 19', soit environ 10 millisecondes après t2 ;

— fermeture en U des contacts des chambres principales 1 et 2 shuntant les résistances des chambres auxiliaires 18 et 19, soit environ 10 millisecondes après t3.

Les chambres auxiliaires associées par couple peuvent être disposées soit horizontalement dans le prolongement les unes des autres, comme sur la fig. 2, soit en V droit ou en V inversé pour tenir compte du champ électrique.

Elles peuvent être placées, soit dans le même plan vertical des chambres principales, et au-dessus d'elles, soit dans un plan vertical faisant un angle aigu avec le plan vertical des chambres principales.

Il est évident que l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés et qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple; en particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents, ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la même fonction technique ou une fonction technique équivalente.

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Claims (11)

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1. Disjoncteur à haute tension comportant au moins deux chambres de coupure disposées en série et un dispositif d'insertion de résistances de fermeture, caractérisé en ce que les résistances de fermeture (5,6) sont disposées chacune dans une chambre auxiliaire (18, 19) isolante et que les contacts fixes de mise en série de ces résistances (23,24) ainsi que le pont mobile (25) associé à ces contacts sont disposés dans une chambre intermédiaire (70).

2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'insertion est actionné directement par la tige de manœuvre (26) des contacts (51, 52) des chambres de coupure (1, 2) du disjoncteur.

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REVENDICATIONS

3. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif d'insertion est placé à l'extrémité de la tige de manœuvre (26) des contacts de coupure (51, 52) du disjoncteur.

4. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit pont mobile (25) relie les contacts fixes (23, 24) de mise en série de deux résistances (5, 6) de fermeture, lesdites résistances étant disposées aux bornes (21, 22) des deux chambres de coupure.

5. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres auxiliaires (18, 19) sont disposées dans le prolongement l'une de l'autre.

6. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque chambre auxiliaire (18, 19) est séparée de la chambre intermédiaire (70) par un cône isolant (20) dont le sommet est traversé par l'extrémité de la résistance de fermeture (5) la reliant au contact fixe (23) de mise en série.

7. Disjoncteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le fluide diélectrique de la chambre intermédiaire (70) est différent de celui des chambres auxiliaires (18, 19).

8. Disjoncteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre intermédiaire (70) et les chambres auxiliaires (18, 19) communiquent par un orifice disposé dans l'axe du cône isolant (20) et muni d'un filtre (57).

9. Disjoncteur selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la distance d'ouverture entre les contacts (23, 24) des chambres auxiliaires est inférieure à celle des contacts (51, 52) des chambres de coupure.

10. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement du pont mobile par la tige de manœuvre (26) des contacts de coupure (51, 52) du disjoncteur comportent d'une part un téton (39) à ressort (40) et d'autre part une came (72) avec au moins une butée (74).

11. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement du pont mobile par la tige de manœuvre (26) des contacts de coupure (51, 52) du disjoncteur comportent deux ressorts de compression (32) avec passage à point mort.