EP0021904B1 - Disjoncteur blindé équipé de résistances de fermeture - Google Patents

Disjoncteur blindé équipé de résistances de fermeture Download PDF

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EP0021904B1
EP0021904B1 EP80400782A EP80400782A EP0021904B1 EP 0021904 B1 EP0021904 B1 EP 0021904B1 EP 80400782 A EP80400782 A EP 80400782A EP 80400782 A EP80400782 A EP 80400782A EP 0021904 B1 EP0021904 B1 EP 0021904B1
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EP
European Patent Office
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enclosure
contacts
plates
axis
main contacts
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EP80400782A
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German (de)
English (en)
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EP0021904A1 (fr
Inventor
Aimé Badon
Jean-Yves Berthonnier
Claude Mounier
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Merlin Gerin SA
Original Assignee
Merlin Gerin SA
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/04Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/14Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/04Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/16Impedances connected with contacts
    • H01H33/166Impedances connected with contacts the impedance being inserted only while closing the switch

Definitions

  • the invention relates to an armored pole with multiple interruptions of a self-blowing pneumatic circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • FR-A-2,235,470 describes an armored substation of the type mentioned, equipped with resistors, which are switched on before the main contacts are closed, to attenuate closing overvoltages.
  • the elongated resistors are arranged in the longitudinal direction of the enclosure, being interposed between the successive plates for supporting the breaking devices.
  • the spacing of the successive plates is determined by the dielectric strength and the size of the breaking devices. This spacing directly fixes the height or length of the enclosure and is kept as small as possible for obvious reasons of cost and compactness.
  • the length of the resistor must be less than the spacing of the plates, if this resistance must be inserted, as indicated in FR-A-2.235.470, between two successive plates extending along the axis of l 'pregnant.
  • This constraint is very troublesome because the dimensions of the resistance are imposed on the one hand by the value of the resistance appropriate to the installation and on the other hand by the suitable materials available and these various imperatives are difficult to reconcile.
  • the problem can be solved by increasing the spacing of the plates, of course at the expense of the cost and the overall size of the assembly and above all the obligation of different support structures and enclosures for circuit breakers with and sand closing resistors.
  • Another conceivable solution consisting in subdividing each resistor into two or more elements or columns arranged parallel in the longitudinal direction of the enclosure, significantly disturbs the distribution of the field between the plates and is therefore practically impracticable.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks and to allow the production of an armored pole equipped with resistors whose size is reduced.
  • the pole according to the invention is characterized in that said resistors of elongated shape are carried by said plates and extend in a diametrical plane of the enclosure parallel to said plates in the spaces confined by the plates and not occupied said contacts and rods .
  • the resistors are formed by stacks of resistant pancakes and these piles extend in a diametrical plane of symmetry of the enclosure.
  • Each shunt resistor of a cutoff interval is subdivided into two superimposed elements and electrically connected in series, the length of each element being less than the diameter of the support plate.
  • the main contacts are, as described in the aforementioned patent, staggered in the longitudinal direction of the enclosure, being successively offset to the left and to the right of the longitudinal axis to allow partial overlapping of the switching devices and a shortening of the support structure. All the auxiliary contacts are aligned on the same axis for simultaneous control by an insulating actuating rod extending along this axis.
  • the inserting mechanism which connects the actuating rod of the auxiliary contacts to the mechanism for controlling the operating rods of the main contacts, is arranged inside the enclosure. During a closing command, the auxiliary contacts are closed a short time before the main contacts to switch on the resistors. It is unnecessary to describe in detail this inserting mechanism, which can be of the type which is the subject of FR-A-2.309.028.
  • the auxiliary contacts are arranged substantially at the level of the associated main contacts and the space between two successive plates is subdivided into three zones, one for housing the auxiliary contacts and the others for housing the two resistant elements.
  • a cylindrical metallic enclosure 10 has two spaced lateral connection nozzles 12, 14, each carrying via conical insulators 16, 18 with bushings 20, 22, constituting the inputs and outputs of a pole of a high-voltage circuit breaker housed inside the enclosure 10.
  • Bottoms 24, 26 seal the ends of the cylindrical enclosure 10, which is filled with low pressure sulfur hexafluoride, in particular of 3.5 bars.
  • the cylindrical frame 10 is arranged vertically, but it can be supported horizontally, the assembly being at ground potential.
  • the elements of the circuit breaker pole housed in the enciente 10 are supported by insulating bars 30, only one of which is shown in FIG. 2, extending in the longitudinal direction of the insert 10 and secured, for example by a screw 34, to the bottom 24.
  • insulating bars 30 are staggered and fixed plates 36, 38, 40, 42, 44, of circular shape and of conductive material, each surrounded by a guard ring 32.
  • the end plates 36, 44 are arranged in line with the bushings 20, 22, to which they are electrically connected by withdrawable connections.
  • the intermediate plates 38, 40, 42 are regularly spaced along the bars 30, so as to define four successive sections 50, 52, 54, 56, each assigned to a pole cutting interval, which in the example shown, has four successive cuts.
  • the distance between the plates 36 to 44 is of course appropriate to the level of insulation required in the insulating medium with compressed sulfur hexafluoride.
  • each section 50, 52, 54, 56 is disposed a self-blowing type cut-off device comprising a fixed main contact 58 and a movable main contact 60.
  • the odd-ranking cut-off devices arranged essentially in the sections 50, 54 are aligned on an axis 62, offset laterally from the axis of the cylindrical enclosure 10 and the even-ranking devices are aligned on a symmetrical axis 64 of the axis 62 relative to the axis of the enclosure.
  • the alternating lateral offset of the main breaking devices allows partial overlapping and therefore a shortening of the total length of the pole.
  • the conductive plates 36, 38, 40, 42, 44 serve as connection elements between the bushings 20, 22 and the fixed 58 and mobile 60 contacts of the successive devices. Potential distribution capacitors (not shown) are advantageously interposed between the successive plates.
  • Each breaking device for example that of the last section 56, which alone will be described, the others being identical, is associated a closing resistor in two elements 70, 72 and a pair of fixed auxiliary contacts 74 and movable 76.
  • Each resistance element 70, 72 of cylindrical external shape comprises a stack of wafers (not shown) interposed between connection terminals carried by the front faces.
  • the two elements 70, 72 are fixed parallel to the plate 42 while being superimposed in the axial plane of symmetry of the enclosure 10 of trace II-II in FIG. 1.
  • the length of the elements 70, 72 is less than the diameter of the plate 42 and these elements are offset towards one of the edges, on the right in FIG. 2, to free on the left a space for housing the auxiliary contacts 74, 76 and their control.
  • the terminals opposite the auxiliary contacts 74, 76 of the elements 70, 72 are connected by a strip 78 of series connection, the other terminal of the lower element 70 being connected to the plate 42 and that of the upper element 72 to a outlet of the movable contact 76.
  • the fixed auxiliary contact 74 is carried by the plate 44 and it is easy to see that in the closed position of the contacts 74, 76, the elements 70, 72 and the contacts 74, 76 connected in series constitute a resistive circuit connecting the plates 42, 44 and bypassing the main contact circuit 58, 60.
  • the interval between the plates 42, 44 is subdivided into three zones, the zone adjacent to the plate 42 receiving the lower element 70, the intermediate zone containing the upper element 72 and the third zone adjacent to the plate 44 containing the cut-off intervals of the auxiliary contacts 74, 76 and the main contacts 58, 60.
  • the deflector 80 of exhaust of the blowing gases in the section 56 is carried by the upper face of the plate 42 although belonging to the fixed contact 58 of the section cutting device 54.
  • the resistive elements 70, 72 are interposed between the deflector 70 and the part associated with the contact mobile 60 of the cut-off device.
  • auxiliary contacts 74, 76 of the sections 50, 52, 54, 56 are aligned and an actuating rod 82 connects the movable contacts 76.
  • the operating rods 62, 64 are subdivided into two branches at the intervals of cut, as specified in the aforementioned French patent No 2,235,470.
  • the actuating rod 82 crosses the bottom 24 and is coupled to an internal mechanism 84 arranged in an appendix 86 of the enciente 10.
  • This mechanism 84 which is not part of the present invention, may be a kinematic chain connected to the connection 88 to the piston rod 66 for mechanically deriving from the movement of this rod 66 the operating movement of the rod 82.
  • a mechanism of the type described in FR-A-2,309,028 can be used, but any other operating system, in particular hydraulics may be suitable.
  • the appendix 86 is in communication with the enclosure 10 and the link 88 is disposed in this enclosure so as to avoid additional leaktight dynamic crossing.
  • the arrangement of the resistors 70, 72 and of the auxiliary contacts 74, 76 according to the invention respects the insulation levels while retaining the bulk of the usual pole structures without resistance. Adding resistors can be done after installing the circuit breaker.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

  • L'invention est relative à un pôle blindé à coupures multiples d'un disjoncteur pneumatique à autosoufflage selon le préambule de la revendication 1.
  • Le FR-A-2.235.470 décrit un poste blindé du genre mentionné, équipé de résistances, qui sont mises en circuit préalablement à la fermeture des contacts principaux, pour atténuer les surtensions de fermeture. Les résistances de forme allongée sont disposées suivant la direction longitudinale de l'enceinte en étant intercalées entre les plateaux successifs de support des dispositifs de coupure. Dans un disjoncteur dépourvu de résistances de fermeture, l'écartement des plateaux successifs est déterminé par la tenue diélectrique et l'encombrement des dispositifs de coupure. Cet écartement fixe directement la hauteur ou longueur de l'enceinte et il est maintenu aussi faible que possible pour des raisons évidentes de coût et de compacité. La longueur de la résistance doit être inférieure à l'écartement des plateaux, si cette résistance doit être intercalée, de la manière indiquée dans le FR-A-2.235.470, entre deux plateaux successifs en s'etendant suivant l'axe de l'enceinte. Cette contrainte est fort gênante car les dimensions de la résistance sont imposées d'une part par la valeur de la résistance appropriée à l'installation et d'autre part par les matériaux adéquats disponibles et ces différents impératifs sont difficilement conciliables. Le problème peut être résolu par une augmentation de l'écartement des plateaux, bien entendu au détriment du coût et de l'encombrement de l'ensemble et surtout de l'obligation de structures de supports et d'enceintes différentes pour des disjoncteurs avec et sand résistances de fermeture. De plus, il est alors impossible d'adjoindre à un disjoncteur existant des résistances de fermeture pour diminuer les surtensions sur le réseau. Une autre solution concevable, consistant à subdiviser chaque résistance en deux ou plusieurs éléments ou colonnes disposés parallèlement suivant la direction longitudinale de l'enceinte, perturbe notablement la répartition du champ entre les plateaux et est de ce fait pratiquement irréalisable.
  • La présente invention a pour but de remédier à ces inconvenients et de permettre la réalisation d'un pôle blindé équipé de résistances dont l'encombrement est réduit.
  • Le pôle selon l'invention est caractérisé en ce que lesdites résistances de forme allongée sont portées par lesdits plateaux et s'étendent dans un plan diamétral de l'enceinte parellèlement auxdits plateaux dans les espaces confinés par les plateaux et non occupés lesdits contacts et tiges.
  • Les résistances sont constituées par des empilages de galettes résistantes et ces piles s'étendent dans un plan diamétral de symétrie de l'enceinte. Chaque résistance de shuntage d'un intervalle de coupure est subdivisée en deux éléments superposés et connectés électriquement en série, la longueur de chaque élément étant inférieure au diamètre du plateau de support.
  • Les contacts principaux sont, de la manière décrite dans le brevet précité, échelonnés dans la direction longitudinale de l'enceinte en étant décalés successivement à gauche et à droit de l'axe longitudinal pour permettre un chevauchement partiel des dispositifs de coupure et un raccourcissement de la structure de support. Tous les contacts auxiliaires sont alignés sur un même axe pour une commande simultanée par une tige isolante d'actionnement s'étendant suivant cet axe. Le mécanisme inséreur, qui relie la tige d'actionnement des contacts auxiliaires au mécanisme de commande des tiges de manoeuvre des contacts principaux, est disposé à l'intérieur de l'enceinte. Lors d'une commande de fermeture les contacts auxiliaires sont fermés un court instant avant les contacts principaux pour mettre en circuit les résistances. Il est inutile de décrire en détail ce mécanisme inséreur, qui peut être du type faisant l'objet du FR-A-2.309.028.
  • Les contacts auxiliaires sont disposés sensiblement au niveau des contacts principaux associés et l'espace entre deux plateaux successifs est subdivisé en trois zones, l'une de logement des contacts auxiliaires et les autres de logement des deux éléments résistants.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'une mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels les figures 1 et 2 sont des vues schématiques en coupes axiales suivant deux plans perpendiculaires respectivement de trace 1-1 et II-II d'un pôle d'un disjoncteur selon l'invention.
  • Sur les figures, une enceinte métallique cylindrique 10 présente deux piquages latéraux de raccordement 12, 14 espacés, portant chacun par l'intermédiare d'isolateurs coniques 16, 18 des traversées 20, 22, constituant les entrées et sorties d'un pôle d'un disjoncteur à haute tension logé à l'intérieur de l'enceinte 10. Des fonds 24, 26 obturent d'une manière étanche les extrémités de l'enceinte cylindrique 10, laquelle est remplie d'hexafluorure de soufre à basse pression, notamment de 3,5 bars.
  • Dans l'exemple représenté sur les figures, l'enciente cylindrique 10 est disposée verticalement, mais elle peut être supportée horizontalement, l'ensemble étant au potentiel de la terre.
  • Les éléments du pôle du disjoncteur logés dans l'enciente 10 sont supportés par des barres isolantes 30, dont seule l'une est représentée sur la figure 2, s'étendant en direction longitudinale de l'enciente 10 et assujetties, par exemple par une vis 34, au fond 24. Le long des barres 30 sont échelonnés et fixés des plateaux 36, 38, 40, 42, 44, de forme circulaire et en matériau conducteur, chacun entouré par un anneau de garde 32. Les plateaux d'extrémités 36, 44 sont disposés au droit des traversées 20, 22, auxquelles ils sont reliés électriquement par des connexions débrochables. Les plateaux intermédiaires 38, 40, 42, sont régulièrement espacés le long des barres 30, de manière à définir quatre tronçons successifs 50, 52, 54, 56, chacun affecté à un intervalle de coupure du pôle, qui dans l'exemple représenté, comporte quatre coupures successives. La distance entre les plateaux 36 à 44 est bien entendu appropriée au niveau d'isolement requis dans le milieu isolant à hexafluorure de soufre comprimé.
  • Dans chaque tronçon 50, 52, 54, 56 est disposé un dispositif de coupure du type à autosoufflage comprenant un contact principal fixe 58 et un contact principal mobile 60.
  • Les dispositifs de coupure de rang impair disposés essentiellement dans les tronçons 50, 54 sont alignés sur un axe 62, décalé latéralement de l'axe de l'enceinte cylindrique 10 et les dispositifs de rang pair sont alignés sur une axe 64 symétrique de l'axe 62 par rapport à l'axe de l'enceinte. Le décalage latéral alternatif des dispositifs de coupure principaux autorise un chevauchement partiel et de ce fait un raccourcissement de la longueur totale du pôle. Les plateaux conducteurs 36, 38, 40, 42, 44 servent d'éléments de connexion entre les traversées 20, 22 et les contacts fixes 58 et mobiles 60 des dispositifs successifs. Des condensateurs (non représentés) de répartition de potentiel sont avantageusement intercalés entre les plateaux successifs.
  • Le long des axes 62, 64 s'étendent des tiges isolantes de manoeuvre des contacts mobiles 60 respectivement des dispositifs de coupure des tronçons 50, 54 et 52, 56. Ces tiges 62, 64 sont reliées à la tige 66 d'un vérin 68 disposé à l'extérieur de l'enceinte. Un pôle de ce genre est décrit dans le brevet français précité. No 2.235.470. auquel on se reportera avantageusement pour de plus amples détails, notamment sur la constitution du dispositif de coupure à autosoufflage.
  • A chaque dispositif de coupure, par exemple à celui du dernier tronçon 56, qui seul sera décrit, les autres étant identiques, est associée une résistance de fermeture en deux éléments 70, 72 et une paire de contacts auxiliaires fixe 74 et mobile 76. Chaque élément résistant 70, 72 de forme extérieure cylindrique comporte un empilage de galettes (non représentées) intercalées entre des bornes de connexion portées par les faces frontales. Les deux éléments 70, 72 sont fixés parallèlement au plateau 42 en étant superposés dans le plan axial de symétrie de l'enceinte 10 de trace II-II sur la figure 1. La longueur des éléments 70, 72 est inférieure au diamètre du plateau 42 et ces éléments sont décalés vers l'un des bords, à droite sur la figure 2, pour libérer à gauche un espace de logement des contacts auxiliaires 74, 76 et de leur commande. Les bornes opposées aux contacts auxiliaires 74, 76 des éléments 70, 72 sont reliées par une barrette 78 de connexion en série, l'autre borne de l'élément inférieur 70 étant connectée au plateau 42 et celle de l'élément supérieur 72 à une prise de courant du contact mobile 76. Le contact auxiliaire fixe 74 est porté par le plateau 44 et il est facile de voir qu'en position fermée des contacts 74, 76, les éléments 70, 72 et les contacts 74, 76 connectés en série constituent un circuit résistant reliant les plateaux 42, 44 et shuntant le circuit principal à contacts 58, 60. L'intervalle entre les plateaux 42, 44 est subdivisé en trois zones, la zone adjacente au plateau 42 recevant l'élément inférieur 70, la zone intermédiaire contenant l'élément supérieur 72 et la troisième zone adjacente au plateau 44 contenant les intervalles de coupure des contacts auxiliaires 74, 76 et des contacts principaux 58, 60. En se référant plus particulièrement à la figure 1, on voit que le déflecteur 80 d'échappement des gaz de soufflage dans le tronçon 56 est porté par la face supérieure du plateau 42 quoique appartenant au contact fixe 58 du dispositif de coupure du tronçon 54. Les éléments résistants 70, 72 sont intercalés entre le déflecteur 70 et la partie associée au contact mobile 60 du dispositif de coupure.
  • L'ensemble des contacts auxiliaires 74, 76 des tronçons 50, 52, 54, 56 sont alignés et une tige d'actionnement 82 relie les contacts mobiles 76. Les tiges de manoeuvre 62, 64 se subdivisent en deux branches au niveau des intervalles de coupure, tel que précisé dans le brevet français précité No 2.235.470. La tige d'actionnement 82 traverse le fond 24 et est accouplée à un mécanisme intérieur 84 disposé dans un appendice 86 de l'enciente 10. Ce mécanisme 84, qui ne fait pas partie de la présente invention peut être une chaîne cinématique reliée à la liaison 88 a la tige de piston 66 pour dériver mécaniquement du mouvement de cette tige 66 le mouvement de manoeuvre de la tige 82. Un mécanisme du type décrit dans le FR-A-2.309.028 est utilisable, mais tout autre système opérant, notamment hydraulique peut convenir.
  • L'appendice 86 est en communication avec l'enceinte 10 et la liaison 88 est disposée dans cette enceinte de façon à éviter une traversée dynamique étanche additionnelle.
  • Il est inutile de décrire le fonctionnement, notamment la fermeture des contacts auxiliaires 74, 76 avec mise en circuit de l'ensemble des résistances 70, 72 préalablement à la fermeture des contacts principaux 58, 60. fonctionnement bien connu des spécialistes et décrit dans le FR-A-2.235.470.
  • La disposition des résistances 70, 72 et des contacts auxiliaires 74, 76 selon l'invention respecte les niveaux d'isolement tout en conservant l'encombrement des structures usuelles des pôles sans résistance. L'adjonction de résistances peut être effectuée postérieurement à l'installation du disjoncteur.

Claims (4)

1. Pôle blindé à coupures multiples d'un disjoncteur pneumatique à autosoufflage pour hautes tensions comprenant:
-une enceinte (10) métallique allongée étanche mise à la terre et contenant un fluide isolant sous pression, tel que l'hexafluorure de soufre,
- une structure de support logée coaxiale- ment dans ladite enceinte (10) étanche et comprenant une pluralité de plateaux (36, 38, 40, 42, 44) équidistants solidarisés par des entretoises (30) isolantes,
- une pluralité de dispositifs de coupure réliés électriquement en série et échelonnés dans la direction longitudinale de ladite enceinte (10), chaque dispositif de coupure, intercalé entre deux plateaux successifs (36, 38, 40, 42, 44), ayant une paire de contacts principaux (58, 60) de forme allongée, l'un (58) fixe et l'autre (60) mobile s'étendant dans ladite direction longitudinale, et une paire de contacts auxiliaires (74, 76) connectés électriquement en série avec une résistance (70, 72) de fermeture pour constituer un circuit résistant dérivé en parallèle a la paire de contacts principaux (58, 60) associés,
- une tige (62, 64) isolante de manoeuvre reliant les contacts (60) mobiles principaux alignés à un dispositif de commande (68),
- une tige (82) isolante d'actionnement reliant les contacts (76) mobiles auxiliaires alignés audit dispositif de commande,

caractérisé en ce que lesdites résistances (70, 72) de forme allongée sont portées par lesdits plateaux et s'étendent dans un plan diamétral de l'enceinte parallèlement auxdits plateaux dans les espaces confinés par les plateaux et non occupés par lesdits contacts et tiges.
2. Pôle blindé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque résistance (70,72) est subdivisée en deux éléments connectés électriquement en série et superposés dans la direction longitudinale de l'enceinte (10).
3. Pôle blindé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les contacts principaux de range pair sont alignés sur un premier axe (64) parallèle à la direction longitudinale de l'enceinte (10), les contacts principaux de range impaire sur un deuxième axe (62) symétrique du premier axe (64) par rapport au plan diamétral de l'enceinte (10), contenant lesdites résistances (70, 72) de fermeture et lesdits contacts auxiliaires (74, 76) de tous rangs sur un troisième axe (82) contenu dans ledit plan diamétral.
4. Pôle blindé selon la revendication, 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la zone de coupure des contacts auxiliaires (74, 76) est sensiblement au niveau de la zone de coupure des contacts principaux (58, 60) associés.
EP80400782A 1979-06-06 1980-06-03 Disjoncteur blindé équipé de résistances de fermeture Expired EP0021904B1 (fr)

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EP (1) EP0021904B1 (fr)
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