CH693122A5 - semi-moving piston breaker, in particular for the capacitive current breaking high voltage. - Google Patents

semi-moving piston breaker, in particular for the capacitive current breaking high voltage. Download PDF

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CH693122A5 CH205598A CH205598A CH693122A5 CH 693122 A5 CH693122 A5 CH 693122A5 CH 205598 A CH205598 A CH 205598A CH 205598 A CH205598 A CH 205598A CH 693122 A5 CH693122 A5 CH 693122A5
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Description

La présente invention concerne un disjoncteur du type à autosoufflage, comprenant une enveloppe isolante remplie d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc coopérant entre eux, l'un étant fixe et l'autre faisant partie d'un ensemble de contact mobile solidaire d'un organe de manÖuvre et adapté pour être déplacé axialement dans l'enveloppe lors d'une manÖuvre d'ouverture entre une position de fermeture et une position d'ouverture, l'ensemble de contact mobile étant constitué par un premier tube portant à son extrémité le contact d'arc mobile et un second tube coaxial au premier tube pour délimiter, de part et d'autre d'une couronne reliant le premier tube et le second tube, une chambre d'expansion à volume constant fermée par une buse de soufflage et une chambre de compression communiquant avec la chambre d'expansion et fermée par un piston destiné à la compression du gaz dans cette chambre, le premier tube étant fermé frontalement à une certaine distance de la couronne du côté de celle-ci opposé aux contacts d'arc lors de la compression et au moins un agencement de lumière étant réalisé dans le premier tube, disposé du côté de la couronne opposé aux contacts d'arc entre celle-ci et le piston en position de fermeture. The present invention relates to a circuit breaker of the self-blowing type, comprising an insulating envelope filled with a dielectric gas under pressure, two arcing contacts cooperating with each other, one being fixed and the other forming part of a contact assembly. movable integral with an actuator and adapted to be moved axially in the envelope during an opening actuator between a closed position and an open position, the movable contact assembly being constituted by a first tube carrying at its end the movable arcing contact and a second tube coaxial with the first tube to delimit, on either side of a ring connecting the first tube and the second tube, a constant volume expansion chamber closed by a blowing nozzle and a compression chamber communicating with the expansion chamber and closed by a piston intended for the compression of the gas in this chamber, the first tube being closed frontally to a certain extent. istance of the crown on the side thereof opposite the arcing contacts during compression and at least one light arrangement being produced in the first tube, disposed on the side of the crown opposite the arcing contacts therebetween and the piston in the closed position.

Un tel disjoncteur est décrit dans le document de brevet français 2 720 188, déposé le 19 mai 1994 par la société GEC ALSTHOM T&D SA. Selon ce document, le piston est fixe et la lumière est conçue pour former un moyen d'évacuation du gaz contenu dans la chambre de compression hors de celle-ci. Le but de ce disjoncteur est de ne réaliser une compression du gaz que sur une course inférieure à la course totale. Such a circuit breaker is described in French patent document 2 720 188, filed on May 19, 1994 by the company GEC ALSTHOM T&D SA. According to this document, the piston is fixed and the lumen is designed to form a means for evacuating the gas contained in the compression chamber from the latter. The purpose of this circuit breaker is to achieve gas compression only on a stroke less than the total stroke.

Un tel disjoncteur permet la coupure des faibles courants par autocompression et la coupure des courants forts par expansion thermique du volume de gaz comprimé. Cependant dans ce dernier cas, il s'avère que du gaz chaud tend à s'introduire par cette lumière dans la chambre de compression après la coupure de courant. Such a circuit breaker makes it possible to cut low currents by self-compression and to cut high currents by thermal expansion of the volume of compressed gas. However, in the latter case, it turns out that hot gas tends to be introduced by this light into the compression chamber after the power cut.

Par ailleurs, il est connu de réaliser dans les disjoncteurs à auto-soufflage un piston semi-mobile déplacé lors d'une manÖuvre d'ouverture durant la compression dans le sens opposé au sens de déplacement de l'ensemble de contact mobile, afin d'augmenter la pression de soufflage. Furthermore, it is known to produce in self-blowing circuit-breakers a semi-movable piston displaced during an opening operation during compression in the direction opposite to the direction of movement of the movable contact assembly, in order to '' increase the blowing pressure.

Le but de l'invention est de réaliser un disjoncteur dans lequel la pression peut être accrue à l'intérieur du premier tube, sans pour autant réduire l'efficacité de coupure du disjoncteur, notamment lors d'une coupure de courants de court-circuit partiel. The object of the invention is to produce a circuit breaker in which the pressure can be increased inside the first tube, without however reducing the breaking efficiency of the circuit breaker, in particular during a breaking of short-circuit currents part.

Ce but est atteint par un disjoncteur tel que défini en préambule et caractérisé en ce que le piston est un piston semi-mobile qui est fixe durant la compression lors d'une manÖuvre d'ouverture et se déplace après la compression dans le même sens que le sens de déplacement de l'ensemble de contact mobile, en ce que l'agencement de lumière est conçu de façon à permettre le passage du gaz de la chambre de compression vers l'intérieur du premier tube jusqu'à ce que le piston soit à proximité de ladite couronne, et en ce que le premier tube est obturé par un organe d'obturation mobile, agencé pour coulisser axialement dans ce tube en assurant avec ses parois latérales une fermeture étanche. This object is achieved by a circuit breaker as defined in the preamble and characterized in that the piston is a semi-mobile piston which is fixed during compression during an opening operation and moves after compression in the same direction as the direction of movement of the movable contact assembly, in that the light arrangement is designed to allow the passage of gas from the compression chamber towards the interior of the first tube until the piston is near said crown, and in that the first tube is closed by a movable obturation member, arranged to slide axially in this tube while ensuring with its side walls a tight closure.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit organe d'obturation est couplé mécaniquement au piston semi-mobile et est agencé pour se déplacer simultanément avec lui. According to a preferred embodiment, said closure member is mechanically coupled to the semi-mobile piston and is arranged to move simultaneously with it.

De préférence, le premier tube comporte au moins deux fentes longitudinales, ménagées dans ses parois latérales, et au moins deux éléments de couplage traversent respectivement ces fentes pour coupler ledit organe d'obturation et ledit piston semi-mobile. Preferably, the first tube has at least two longitudinal slots, formed in its side walls, and at least two coupling elements pass through these slots respectively to couple said closure member and said semi-movable piston.

Avantageusement, le piston semi-mobile porte des joues d'étanchéité qui recouvrent lesdites fentes longitudinales et les ferment de façon étanche autour desdits éléments de couplage. Advantageously, the semi-mobile piston carries sealing cheeks which cover said longitudinal slots and seal them tightly around said coupling elements.

De préférence, lesdits éléments de couplage sont constitués par des boulons. Preferably, said coupling elements are constituted by bolts.

Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant, les joues d'étanchéité sont des pièces rigides profilées pour s'adapter aux parois extérieures du premier tube. According to a particularly advantageous embodiment, the sealing cheeks are rigid parts profiled to adapt to the external walls of the first tube.

L'invention est décrite ci-après plus en détail en référence aux figures qui représentent de façon non limitative un mode de réalisation préféré de l'invention et dans lesquelles: The invention is described below in more detail with reference to the figures which represent, without limitation, a preferred embodiment of the invention and in which:

Les fig. 1 à 3 sont des vues en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention, selon un mode de réalisation préféré respectivement en position de fermeture, en position intermédiaire et en position de fin de compression. Figs. 1 to 3 are views in longitudinal section of a circuit breaker according to the invention, according to a preferred embodiment respectively in the closed position, in the intermediate position and in the end of compression position.

Le disjoncteur représenté par les figures comprend, de façon classique, une enveloppe isolante 1 remplie d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc 3A, 7A coopérant entre eux, l'un 7A au moins faisant partie d'un ensemble de contact mobile solidaire d'un organe de manÖuvre 6 et adapté pour être déplacé axialement dans l'enveloppe 1 entre une position de fermeture et une position d'ouverture, l'ensemble de contact mobile étant constitué par un premier tube 7 portant à son extrémité le contact d'arc mobile 7A et un second tube 8 coaxial au premier tube 7 pour délimiter, de part et d'autre d'une couronne 9 reliant le premier et le second tube, une chambre d'expansion 17 à volume constant fermée par une buse de soufflage 10 et une chambre de compression 18 communiquant par l'intermédiaire d'un clapet unidirectionnel 2 avec la chambre d'expansion et fermée par un piston 11. The circuit breaker shown in the figures comprises, in a conventional manner, an insulating envelope 1 filled with a dielectric gas under pressure, two arcing contacts 3A, 7A cooperating with one another, at least one 7A forming part of a set of movable contact secured to an operating member 6 and adapted to be moved axially in the casing 1 between a closed position and an open position, the movable contact assembly being constituted by a first tube 7 carrying at its end the movable arcing contact 7A and a second tube 8 coaxial with the first tube 7 to delimit, on either side of a ring 9 connecting the first and the second tube, an expansion chamber 17 at constant volume closed by a blowing nozzle 10 and a compression chamber 18 communicating via a one-way valve 2 with the expansion chamber and closed by a piston 11.

Le contact 3A, qui est fixe, est constitué par un cylindre plein et le contact mobile 7A est constitué par une couronne de doigts venant enserrer le contact fixe 3A en position de fermeture. The contact 3A, which is fixed, consists of a full cylinder and the movable contact 7A consists of a ring of fingers which grip the fixed contact 3A in the closed position.

Le premier tube 7 est fermé frontalement par un organe d'obturation mobile 5 pouvant être espacé de la couronne 9, du côté de celle-ci opposé aux contacts d'arc, et au moins un agencement de lumière 4 est réalisé dans le premier tube 7, disposé du côté de la couronne 9 opposé aux contacts d'arc entre celle-ci et le piston 11 en position de fermeture. Cet organe de fermeture est mobile et couplé mécaniquement au piston 11, qui est semi-mobile comme cela est décrit ci-dessous. The first tube 7 is closed frontally by a movable closure member 5 which can be spaced from the crown 9, on the side of the latter opposite the arcing contacts, and at least one light arrangement 4 is produced in the first tube 7, disposed on the side of the crown 9 opposite the arcing contacts between the latter and the piston 11 in the closed position. This closure member is mobile and mechanically coupled to the piston 11, which is semi-mobile as described below.

Le piston semi-mobile 11 reste fixe durant la compression lors d'une manÖuvre d'ouverture et se déplace après la compression dans le même sens que le sens de déplacement de l'ensemble de contact mobile grâce à l'organe de manÖuvre 6, connu en soi, qui peut être par exemple constitué d'un ensemble mécanique de biellettes. The semi-mobile piston 11 remains fixed during compression during an opening maneuver and moves after compression in the same direction as the direction of movement of the movable contact assembly thanks to the maneuvering member 6, known per se, which may for example consist of a mechanical assembly of rods.

L'agencement de lumière 4 est conçu de façon à permettre le passage du gaz de la chambre de compression 18 vers l'intérieur du premier tube 7 jusqu'à ce que le piston 11 soit à proximité de ladite couronne 9, c'est-à-dire à proximité de la position de fin de compression. The light arrangement 4 is designed so as to allow the passage of gas from the compression chamber 18 towards the interior of the first tube 7 until the piston 11 is near said crown 9, that is to say i.e. close to the end of compression position.

Selon un mode de réalisation avantageux, l'agencement de lumière 4 est constitué d'une lumière dimensionnée et disposée de façon à obtenir l'effet de passage de gaz comme précisé plus haut. Plus précisément, son bord d'extrémité, opposé aux contacts, est disposé de façon que le piston 11 ait sa face arrière, opposée aux contacts, sensiblement alignée avec lui à proximité de la position de fin de compression. La longueur de la lumière est de préférence inférieure ou égale à l'épaisseur du piston 11. According to an advantageous embodiment, the light arrangement 4 consists of a light sized and arranged so as to obtain the gas passage effect as specified above. More specifically, its end edge, opposite the contacts, is arranged so that the piston 11 has its rear face, opposite the contacts, substantially aligned with it near the end of compression position. The length of the lumen is preferably less than or equal to the thickness of the piston 11.

L'organe d'obturation 5 est agencé pour coulisser axialement à l'intérieur du premier tube 7. Il est construit de telle manière que ses parois latérales glissent contre les parois intérieures du tube 7 et ferment ce dernier de manière étanche. Ce mouvement est lié à celui du piston 11 par un couplage mécanique assuré par des éléments de couplage constitués par exemple par des boulons 55 portés par des joues d'étanchéité 56, solidaires du piston 11. Les boulons 55 traversent des fentes longitudinales 57 ménagées parallèlement à l'axe du disjoncteur, dans les parois latérales du premier tube 7. The shutter member 5 is arranged to slide axially inside the first tube 7. It is constructed in such a way that its side walls slide against the interior walls of the tube 7 and close the latter in leaktight manner. This movement is linked to that of the piston 11 by a mechanical coupling provided by coupling elements constituted for example by bolts 55 carried by sealing cheeks 56, integral with the piston 11. The bolts 55 pass through longitudinal slots 57 formed parallel to the axis of the circuit breaker, in the side walls of the first tube 7.

De cette manière, le déplacement du piston 11 induit un déplacement similaire de l'organe d'obturation 11, comme le montrent les fig. 2 et 3 en particulier, ce qui a pour effet de résoudre le problème des coupures de courants capacitifs par accroissement de la pression dans l'espace intérieur du premier tube. In this way, the displacement of the piston 11 induces a similar displacement of the closure member 11, as shown in FIGS. 2 and 3 in particular, which has the effect of solving the problem of capacitive current cuts by increasing the pressure in the interior space of the first tube.

Le fonctionnement du disjoncteur se déroule donc comme suit. Selon la fig. 1, il est en position de fermeture. L'ensemble de contact mobile (vu selon la figure) est dans sa position la plus à gauche, les contacts 3A et 7A sont en contact, le piston 11 (vu selon la figure) est dans sa position la plus à gauche. The operation of the circuit breaker therefore takes place as follows. According to fig. 1, it is in the closed position. The movable contact assembly (seen according to the figure) is in its leftmost position, the contacts 3A and 7A are in contact, the piston 11 (seen according to the figure) is in its leftmost position.

La manÖuvre d'ouverture est réalisée et l'ensemble de contact mobile est déplacé. La chambre de compression 18 et l'intérieur du tube 7 étant en communication grâce à la lumière 4 et la chambre de compression étant en communication avec la chambre d'expansion 17 grâce au clapet 2, une surpression est créée dans les trois volumes que sont la chambre de compression 18, l'intérieur du tube 7 et la chambre d'expansion 17. The opening operation is carried out and the movable contact assembly is moved. The compression chamber 18 and the interior of the tube 7 being in communication thanks to the light 4 and the compression chamber being in communication with the expansion chamber 17 thanks to the valve 2, an overpressure is created in the three volumes that are the compression chamber 18, the interior of the tube 7 and the expansion chamber 17.

Cette surpression est maximale quand la position intermédiaire représentée par la fig. 2 est atteinte. Dans cette position le disjoncteur est à proximité de sa position de fin de compression et les contacts 3A et 7A se sont séparés. Il se forme un arc de coupure 20. Cette surpression de gaz à la coupure permet d'obtenir le but précisé plus haut qui consiste à augmenter les performances en coupure de courant de court-circuit partiel mais en plus, aussi en coupure de courants capacitifs. This overpressure is maximum when the intermediate position shown in FIG. 2 is reached. In this position the circuit breaker is close to its end of compression position and the contacts 3A and 7A have separated. A cut-off arc is formed 20. This gas overpressure at cut-off makes it possible to obtain the aim specified above which consists in increasing the performances in partial short-circuit current cut-off but in addition, also in cut-off of capacitive currents .

Lors de la fin de la compression, le piston 11 chevauche la lumière 4 permettant l'évacuation progressive du gaz contenu à l'intérieur du tube 7 par la lumière 4 vers l'arrière du piston 11 jusqu'à compression complète représentée sur la fig. 3. Ainsi le soufflage de l'arc 20 est assuré. At the end of the compression, the piston 11 overlaps the light 4 allowing the progressive evacuation of the gas contained inside the tube 7 by the light 4 towards the rear of the piston 11 until complete compression shown in fig . 3. Thus the blowing of the arc 20 is ensured.

L'ouverture du disjoncteur se termine ensuite par un éloignement de l'ensemble de contact mobile et du piston du contact fixe 3A et le gaz s'échappe de la chambre d'expansion vers l'extérieur de la buse 10 et à l'intérieur du tube 7, assurant un double soufflage permettant la coupure des courants forts. The opening of the circuit breaker then ends with the mobile contact assembly and the piston moving away from the fixed contact 3A and the gas escapes from the expansion chamber towards the outside of the nozzle 10 and inside. of the tube 7, ensuring a double blowing allowing the cutting of strong currents.

L'invention est particulièrement adaptée aux hautes tensions pour des disjoncteurs où la coupure de courants capacitifs nécessite un accroissement rapide de la rigidité diélectrique entre les contacts. The invention is particularly suitable for high voltages for circuit breakers where the breaking of capacitive currents requires a rapid increase in the dielectric strength between the contacts.

La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toute variante évidente pour un homme du métier. The present invention is not limited to the embodiment described, but extends to any variant obvious to a person skilled in the art.

Claims (6)

1. Disjoncteur du type à autosoufflage, comprenant une enveloppe isolante (1) remplie d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc (3A, 7A) coopérant entre eux, l'un étant fixe et l'autre faisant partie d'un ensemble de contact mobile solidaire d'un organe de manÖuvre (6) et adapté pour être déplacé axialement dans l'enveloppe lors d'une manÖuvre d'ouverture entre une position de fermeture et une position d'ouverture, l'ensemble de contact mobile étant constitué par un premier tube (7) portant à son extrémité le contact d'arc mobile (7A) et un second tube (8) coaxial au premier tube pour délimiter, de part et d'autre d'une couronne (9) reliant le premier tube et le second tube, une chambre d'expansion (17) à volume constant fermée par une buse de soufflage (10) et une chambre de compression (18) communiquant avec la chambre d'expansion et fermée par un piston (11) destiné à la compression du gaz dans cette chambre, le premier tube (7) étant fermé frontalement à une certaine distance de la couronne (9) du côté de celle-ci opposé aux contacts d'arc lors de la compression, et au moins un agencement de lumière étant réalisé dans le premier tube (7), disposé du côté de la couronne (9) opposé aux contacts d'arc entre celle-ci et le piston en position de fermeture, caractérisé en ce que le piston (11) est un piston semi-mobile qui est fixe durant la compression lors d'une manÖuvre d'ouverture et se déplace après la compression dans le même sens que le sens de déplacement de l'ensemble de contact mobile, en ce que l'agencement de lumière est conçu de façon à permettre le passage du gaz de la chambre de compression (18) vers l'intérieur du premier tube (7) jusqu'à ce que le piston (11) soit à proximité de ladite couronne (9), et en ce que le premier tube (7) est obturé par un organe d'obturation mobile (5), agencé pour coulisser axialement dans ce tube en assurant avec ses parois latérales une fermeture étanche. 1. Circuit-breaker of the self-blowing type, comprising an insulating envelope (1) filled with a dielectric gas under pressure, two arcing contacts (3A, 7A) cooperating with each other, one being fixed and the other being part of '' a movable contact assembly integral with an operating member (6) and adapted to be moved axially in the envelope during an opening operation between a closed position and an open position, the set of movable contact consisting of a first tube (7) carrying at its end the movable arcing contact (7A) and a second tube (8) coaxial with the first tube to delimit, on either side of a crown (9 ) connecting the first tube and the second tube, an expansion chamber (17) at constant volume closed by a blowing nozzle (10) and a compression chamber (18) communicating with the expansion chamber and closed by a piston (11) intended for the compression of the gas in this chamber, the first tube (7) being closed fron talement at a certain distance from the crown (9) on the side thereof opposite the arcing contacts during compression, and at least one light arrangement being produced in the first tube (7), disposed on the side of the crown (9) opposite the arcing contacts between it and the piston in the closed position, characterized in that the piston (11) is a semi-mobile piston which is fixed during compression during a maneuver of opening and moving after compression in the same direction as the direction of movement of the movable contact assembly, in that the light arrangement is designed to allow the passage of gas from the compression chamber (18) towards the inside of the first tube (7) until the piston (11) is near said crown (9), and in that the first tube (7) is closed by a movable shutter member ( 5), arranged to slide axially in this tube while ensuring with its side walls a tight closure e. 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe d'obturation (5) est couplé mécaniquement au piston semi-mobile (11) et est agencé pour se déplacer simultanément avec lui. 2. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that said shutter member (5) is mechanically coupled to the semi-mobile piston (11) and is arranged to move simultaneously with it. 3. Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier tube (7) comporte au moins deux fentes longitudinales (57), ménagées dans ses parois latérales, et en ce que au moins deux éléments de couplage traversent respectivement ces fentes pour coupler ledit organe d'obturation (5) et ledit piston semi-mobile (11). 3. Circuit breaker according to claim 2, characterized in that the first tube (7) has at least two longitudinal slots (57), formed in its side walls, and in that at least two coupling elements respectively pass through these slots to couple said shutter member (5) and said semi-movable piston (11). 4. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston semi-mobile (11) porte des joues d'étanchéité (56) qui recouvrent lesdites fentes longitudinales et les ferment de façon étanche autour desdits éléments de couplage. 4. Circuit breaker according to claim 3, characterized in that the semi-movable piston (11) carries sealing cheeks (56) which cover said longitudinal slots and close them tightly around said coupling elements. 5. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits éléments de couplage sont constitués par des boulons (55). 5. Circuit breaker according to claim 3, characterized in that said coupling elements are constituted by bolts (55). 6. Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les joues d'étanchéité (56) sont des pièces rigides profilées pour s'adapter aux parois extérieures du premier tube (7). 6. Circuit breaker according to claim 4, characterized in that the sealing cheeks (56) are rigid parts profiled to adapt to the outer walls of the first tube (7).
CH205598A 1997-10-30 1998-10-13 semi-moving piston breaker, in particular for the capacitive current breaking high voltage. CH693122A5 (en)

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FR9713629A FR2770681B1 (en) 1997-10-30 1997-10-30 SEMI-MOBILE PISTON CIRCUIT BREAKER WITH HIGH CAPACITIVE CURRENT BREAKING POWER

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CH205598A CH693122A5 (en) 1997-10-30 1998-10-13 semi-moving piston breaker, in particular for the capacitive current breaking high voltage.

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