EP0127531B1 - Commande oléopneumatique pour disjoncteurs électriques - Google Patents

Commande oléopneumatique pour disjoncteurs électriques Download PDF

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EP0127531B1
EP0127531B1 EP84401035A EP84401035A EP0127531B1 EP 0127531 B1 EP0127531 B1 EP 0127531B1 EP 84401035 A EP84401035 A EP 84401035A EP 84401035 A EP84401035 A EP 84401035A EP 0127531 B1 EP0127531 B1 EP 0127531B1
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EP
European Patent Office
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accumulator
circuit
pressure
hydraulic
valve
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EP84401035A
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German (de)
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EP0127531A1 (fr
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Claude Alain Gratzmuller
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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
    • H01H33/28Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/30Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator
    • H01H33/34Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator hydraulic

Definitions

  • the present invention relates to oleopneumatic controls for electric circuit breakers.
  • these commands essentially comprise: a hydraulic actuator for actuating the movable contact of a circuit breaker; one or more high pressure oleopneumatic accumulators, of the order of 200 to 400 bars; a cylinder supply / bleed valve system, which selectively connects the cylinder's working chamber to the accumulator or to a low-pressure bleed enclosure; and a hydraulic circuit for sending orders controlling the switching, in the feed position or in the purge position, of the aforementioned valve system.
  • the hydraulic circuit for sending orders is selectively put under high pressure, to bring the valve system of the jack to the supply position, that is to say to bring the circuit breaker to the on position; or it is selectively vented to return the valve system of the actuator to the purge position, that is to say to return the circuit breaker to the tripped position.
  • the hydraulic circuit for sending orders is placed under the control of a command post known as an “operational block”, of well-known construction, which, on the basis of fugitive electrical switching on or off orders acting on two electro -engaging or tripping valves, puts under high pressure or else purges the hydraulic circuit for sending orders.
  • a command post known as an “operational block”, of well-known construction, which, on the basis of fugitive electrical switching on or off orders acting on two electro -engaging or tripping valves, puts under high pressure or else purges the hydraulic circuit for sending orders.
  • the actuator actuator of the mobile contactor of the circuit breaker is returned to the position corresponding to the tripping of the circuit breaker, by the elastic tripping means (mechanical or pneumatic spring), the actuator being held, in the position corresponding to the engagement of the circuit breaker , by maintaining the HP in the cylinder's working chamber.
  • the elastic tripping means mechanical or pneumatic spring
  • the pipes and in particular the pipes for sending orders, have empty volumes of oil or containing emulsified oil.
  • the pipe behaves as if it were partially filled with an elastic fluid and the response time to the hydraulic pressurization signal is extended , indefinitely.
  • circuit breakers or circuit breaker modules This is particularly important for groups of circuit breakers or circuit breaker modules to be operated simultaneously (circuit breakers on the three phases of a network or circuit breakers connected in series on the same phase).
  • the volumes of emulsified oil bare in the pressureless pipes are returned throughout the hydraulic control circuit, as and when all the switching operations, where they can have harmful effects, for example strong pressure waves or the impossibility of '' perform hydraulic sequences in series.
  • the invention overcomes these latter drawbacks.
  • the subject of the invention is an oleopneumatic control of the aforementioned type comprising, in addition, a pressure reducer delivering a reduced pressure PR from the high pressure HP of the accumulator, as well as a compensator accumulator at reduced pressure, of low capacity, compared to that of the HP accumulator, recharged by the regulator and connected to the hydraulic circuit for sending orders from the oleopneumatic control.
  • the compensating accumulator is connected to the hydraulic circuit for sending orders in the vicinity of the upstream end of a part of this circuit, considering the direction of circulation of the oil in this part of the circuit when said circuit goes from the “under pressure” situation to the “non-pressure” situation.
  • the compensating accumulator directly replenishes non-emulsified oil with the precise locations of the circuit where oil voids or emulsions appear, so that the situation "filled with oil is restored almost instantaneously in the circuit which is ready to receive a new activation signal.
  • the regulator and the compensating accumulator are adjusted for a reduced pressure of between 2 and 10 bars, or on the order of 20 to 100 times lower than the pressure of the main accumulator.
  • a non-return valve is interposed preventing the return of the HP to the compensating accumulator.
  • the compensating accumulator has a low capacity compared to the main accumulator.
  • This capacity can for example be 100 to 1000 times lower.
  • the capacity of the compensating accumulator can be of the order of a few cubic centimeters to a few tens of cubic centimeters, while the capacity of the main H.P. accumulators is commonly from a few cubic decimeters to a few tens of cubic decimeters.
  • the same compensating accumulator can be connected at several points of the circuit, the most likely to give rise to the appearance of an emulsion, or else several compensating accumulators can be provided for the same command.
  • Oleopneumatic controls for circuit breakers often include, as is well known, one or more hydraulic relay valves on the hydraulic circuit connecting the "operational block to the supply / bleed valve system of the jack.
  • the compensating accumulator can be connected not only to the regulator, to be recharged by the latter, but also to one of the chambers of at least one of the relay valves receiving the purge oil from the order sending pipe when it is "depressurized", whereby the compensating accumulator is also partially recharged by the purge oil discharged during tripping operations.
  • the reduced pressure compensator accumulator is preferably a low inertia accumulator, having a response time for the supply of the compensating oil.
  • the compensating accumulator is of the membrane type, with a short stroke, the membranes being subjected to the action of a mechanical spring, by means of a support plate.
  • FIG. 1 shows the essential elements of an oleopneumatic control of known type, for an electric circuit breaker.
  • This command includes: a hydraulic cylinder 1 for actuating the movable contact 3 from a circuit breaker to the fixed contact 4; a main high pressure oleopneumatic accumulator 5; a supply / purge valve system 7 for selectively connecting the working chamber 9 of the jack 1 either to a low pressure enclosure 11, in the tripped position of the circuit breaker shown in FIG. 1, or to the accumulator 5, to bring and maintain the circuit breaker in the on position.
  • the jack is brought back to the position triggered by permanent elastic means such as a spring 13 or the elastic pressure of the accumulator 5 brought into the upper chamber 9 'of the jack by a pipe 13' indicated in broken lines on the Figure 1.
  • the supply / purge system 7 comprises a hydraulic actuator 15 for the supply / purge valve which brings the switching member 17 of the valve into the supply position 17 'when it is subjected to the high hydraulic pressure supplied. by a pipe 19 and brings the switching member 17 back to the bleed position shown in solid lines when said actuator is no longer subjected to the high pressure.
  • the installation comprises, in a conventional manner, a sending station of order 21, known as an “operational block”, which can be located at a distance from the circuit breaker, and which comprises an engagement solenoid valve 23 and a trip solenoid valve 25 , which control the switching of a valve 27.
  • This valve 27 in the solid line position, connects to a low pressure enclosure 29 the connecting pipe 19 between the operating block and the valve system 7, while, in the position 27 ′, the pipe 19 is connected to the high pressure supplied either by an additional accumulator provided for the operational block, or by the main accumulator 5 which is connected to the operational block by a pipe 31.
  • the pipe 19 is put under the high pressure of the main accumulator 5, for example 200 to 400 bars. To bring the circuit breaker into the tripped position, the pipe 19 is vented, substantially at atmospheric pressure. During this maneuver, the oil contained in the line 19 decompresses, as has been explained previously, and at least part of the line 19 is empty of oil or filled with emulsified oil.
  • the line 19 will behave as if it were filled with an elastic fluid, so that the response time of l actuator 15 will be considerably increased and variable from one operation to another.
  • a set “compensator-accumulator compensator E which comprises a regulator 33 whose high pressure side is connected to the main accumulator 5 by the pipe 31 and which delivers by its outlet 35 a reduced pressure PR.
  • the assembly E also comprises a compensating accumulator 37 at reduced pressure and at low capacity which is recharged with oil at the pressure PR by the pressure reducer and which is connected, by a pipe 39 to the hydraulic circuit for sending orders 19.
  • a non-return valve 41 mounted on the pipe 39, prevents the high pressure, present in the pipe 19 in the circuit-breaker position, from reaching the reduced pressure part PR of the hydraulic circuit 33, 35, 37.
  • the pipe 39 is connected to the pipe 19 in the vicinity of the upstream end 43 thereof, if we consider the displacement of the oil when the circuit 19 goes from the situation "in pressure to the situation” off pressure ”, this end 43 being the most subject to the phenomenon of lack of oil.
  • the line 19 which is partially empty of oil (or filled with emulsified oil) when pressurized, is quickly replenished and replenished with oil in the liquid state, under pressure PR, by the compensating accumulator 37, which is immediately recharged with oil by the regulator 33.
  • a check valve 47 calibrated at a pressure slightly higher than the PR pressure.
  • the volume of the portions of the hydraulic circuit which empty of oil at the time of depressurization is relatively small, this is why it suffices with a compensating accumulator 37 of small capacity, for example a few cubic centimeters to a few tens of centimeters cubes (or about 1,000 times less than the capacity of the main accumulator 5).
  • the compensating accumulator 37 it is advantageous for the compensating accumulator 37 to have low inertia, to quickly compensate for the lack of oil. This is why, as will be seen with reference to FIG. 4, a membrane accumulator with a short stroke is preferably chosen, the membrane of which is stressed by a mechanical spring bearing, on a support plate, against the membrane.
  • FIG. 2 Another known hydro-pneumatic control system for circuit breaker which includes the same essential elements as that of Figure 1 but in which the connecting pipe 19 between the operating block 21 and the supply-purge valve 7 of the jack 1 is not only a pipe for sending orders to the valve 7 (by “pressurizing” or “depressurizing”) but also serves as a power line to supply the working chamber 9 of the cylinder 1.
  • valve 7 a known valve of the so-called "rapid vent” type, in which the portion 15, forming a piston, of the purge valve 49 constitutes the hydraulic actuator of the valve 7.
  • the assembly E comprising the regulator 33 and the compensating accumulator 37, at reduced pressure PR is identical to that which has been described in connection with FIG. 1 and it is preferably connected to the pipe 19 by a pipe 39 opening into the upstream region 43 of the pipe 19.
  • a safety valve 51 connected to the portion of the hydraulic circuit 35 which is at the pressure PR.
  • This safety valve is calibrated for a pressure slightly higher than PR and protects the assembly E against any abnormal removal, for example in the event of leakage of the non-return valve 41.
  • pilot valves and relay valves form part of the hydraulic circuit for sending orders and at least some of the chambers which they comprise are also subjected to circulations of emulsified oil or empty volumes of oil.
  • circulations of emulsified oil or empty volumes of oil As in the case of the pipes described in connection with FIGS. 1 and 2, there occurs, during the tripping operation, oil shortages or appearances of emulsified oil in some of the parts of these relay valves or pilot valves and in the pipes on which they communicate, which affects the speed of response at the time of re-pressure.
  • FIG. 3 shows the essential elements of a conventional oleopneumatic control, similar to that represented in FIG. 1 in that the connecting pipe 19-19 ', between the operational block 21 and the purge supply valve 7 of the cylinder 1, is only a channel for sending orders ("under pressure or" without pressure ").
  • the high-speed supply to the jack 1 is provided by the main accumulator 5.
  • a purge supply valve 7 is shown, a conventional valve comprising an independent supply valve 53 and a purge valve 55, l the hydraulic actuator 15 of the valve being constituted by the piston-shaped portion of the purge valve 55.
  • An auxiliary high-pressure accumulator 5 ′ is also shown supplying the operational block 21, these two accumulators being connected in pressure equilibrium by a low-flow line 56 (shown in broken lines in FIG. 3) and being recharged conventionally by a pump not shown.
  • Such a control system conventionally comprises relay valves, of which only one has been shown under the reference 57.
  • this relay valve has a high pressure inlet 59, a high pressure outlet 61 connected to the connection pipe 19 ′, a purge outlet 63 and a control input 65 connected to the connection pipe 19 with the block. operational 21.
  • the supply 66 and purge 66 'valves of the valve 57 are controlled by a pilot cylinder 67.
  • the assembly E comprising the regulator 33 and the compensated accumulator at reduced pressure 37 is connected, by a pipe 39, to the purge chamber 69 of the relay valve 57.
  • the supply / purge valve of the operating block 21 comes into the purge position 27 shown in solid lines; the pilot cylinder 67 being no longer under pressure, the purge valve 66 'opens and purges the chambers 69-69' and the pipe 19 '.
  • the decompression and the circulation of the oil in these volumes produce the phenomena of lack of oil and of emulsion which have been indicated previously.
  • the assembly E immediately and directly replenishes, with oil at the pressure PR, the chambers of the relay valve and the pipe 19 ′, thus ensuring a normal response time to the next engagement order.
  • a check valve 4T (similar to the valve 47 in Figures 1 and 2), calibrated for a pressure higher than PR, is provided on the drain pipe 39 'connected to the pipe 39 connecting the assembly E and the chamber relay valve 57.
  • the chamber 69 is never subjected to high pressure, since, in the engaged position, the valve 66 ′ is closed and isolates the chamber 69. This is why, in this embodiment, there is no provision for a non-return valve on the pipe 39 similar to the non-return valve 41 in FIGS. 1 and 2.
  • the chambers of these relay valves equivalent to the chamber 69 can also be replenished with oil at pressure PR by another compensating assembly E or from the assembly E shown in FIG. 3.
  • the compensator assembly E according to the invention is also operating during long periods of immobilization in the triggered position during which any retraction possible air is prevented by the supply of reduced pressure oil PR from the compensator assembly E. It is thus ensured that, from the first switching operation, the response times will be respected.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the compensating accumulator 37 at reduced pressure PR and at low capacity.
  • the accumulator comprises a variable volume oil storage chamber 71 which is closed by a waterproof membrane 73 urged by a spring 75, with the interposition of a support plate 77.
  • a connector 81 opening into the chamber 71 is connected to the connection pipe 39 ( Figures 1, 2, 3).
  • a vent valve 83 is also provided for the air purge on first filling.
  • Such an accumulator has a low inertia, the total stroke of the membrane 73 being for example from 5 to 10 mm for a membrane surface of 20 to 40 square centimeters, that is to say a capacity of about 10 to 40 cubic centimeters. Thanks to this low inertia, the compensation of empty oil volumes, or filled with emulsified oil, is very fast.

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  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
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Description

  • La présente invention concerne les commandes oléopneumatiques pour disjoncteurs électriques. On sait (FR-A-1.482.883) que ces commandes comportent essentiellement : un vérin hydraulique d'actionnement de contact mobile d'un disjoncteur ; un ou plusieurs accumulateurs oléopneumatiques à haute pression, de l'ordre de 200 à 400 bars ; un système de valve alimentation/purge du vérin, qui raccorde sélectivement la chambre de travail du vérin à l'accumulateur ou à une enceinte basse pression de purge ; et un circuit hydraulique d'envoi d'ordres commandant la commutation, en position alimentation ou en position purge, du système de valve précité.
  • Le circuit hydraulique d'envoi d'ordres est sélectivement mis sous haute pression, pour amener le système de valve du vérin en position alimentation, c'est-à-dire pour amener le disjoncteur en position enclenchée ; ou bien il est sélectivement mis à la purge pour ramener le système de valve du vérin en position purge, c'est-à-dire pour ramener le disjoncteur en position déclenchée.
  • Le circuit hydraulique d'envoi d'ordres est placé sous la commande d'un poste de commande dit «bloc opérationnel», de construction bien connue, qui, à partir d'ordres électriques fugitifs d'enclenchement ou de déclenchement agissant sur deux électro-valves d'enclenchement ou de déclenchement, met sous haute pression ou bien à la purge le circuit hydraulique d'envoi d'ordres.
  • Le vérin d'actionnement du contact mobile du disjoncteur est rappelé, vers la position correspondant au déclenchement du disjoncteur, par les moyens élastiques de déclenchement (ressort mécanique ou pneumatique), le vérin étant maintenu, dans la position correspondant à l'enclenchement du disjoncteur, par le maintien de la H.P. dans la chambre de travail du vérin.
  • Une commande oléopneumatique du type précité est par exemple décrite et représentée dans le livre «Technique de l'ingénieur Volume « Electricité », page D 657-5.
  • Ainsi qu'il est bien connu, et comme on le voit d'après ce qui précède, un certain nombre des canalisations hydrauliques d'une commande de disjoncteur (et, parmi elles les canalisations d'envoi d'ordres) se trouvent alternativement soumises à la H.P. ou bien sont « hors pression (mise à la purge sensiblement à la pression atmosphérique).
  • Etant donné les pressions élevées utilisées (200 à 400 bars), pour lesquelles l'huile se comporte comme un fluide compressible, et étant donné les délais de manoeuvre très courts exigés pour les disjoncteurs, le passage d'une canalisation de la situation « en pression à la situation « hors pression donne lieu à des phénomènes de mise en dépression de certains volumes d'huile, du fait de l'inertie des volumes d'huile mis en mouvement rapide (plusieurs dizaines de mètres/seconde qui agissent à la façon d'un piston liquide.
  • Il en résulte que, en certaines de leurs parties au moins, les canalisations, et notamment les canalisations d'envoi d'ordres, présentent des volumes vides d'huile ou contenant de l'huile émulsionnée.
  • Pour la manoeuvre d'enclenchement suivante qui s'effectue par remise en pression de la canalisation précédemment purgée, la canalisation se comporte comme si elle était remplie partiellement d'un fluide élastique et le délai de réponse au signai hydraulique de mise en pression est allongé, de façon indéterminée.
  • Depuis quelques années on recherche des délais de manoeuvre des disjoncteurs de plus en plus courts, de l'ordre de quelques millisecondes entre l'envoi de l'ordre et le début de l'actionnement du vérin, et on recherche encore plus des délais constants reproductibles dans tous les cas de fonctionnement.
  • Ceci est particulièrement important pour les groupes de disjoncteurs ou modules de disjoncteurs devant être actionnés simultanément (disjoncteurs sur les trois phases d'un réseau ou disjoncteurs montés en série sur une même phase).
  • Ceci est également important dans le cas dit de « l'enclenchement synchrone dans lequel l'enclenchement doit être réalisé en un point précis de la sinusoïde de la tension du courant, nécessitant de ce fait la connaissance du délai de réponse de la commande.
  • Dans le cas où un intervalle de temps suffisant s'écoule entre une manoeuvre de déclenchement et la manoeuvre d'enclenchement suivante, un certain équilibre a le temps de se rétablir plus ou moins lentement dans des canalisations d'envoi d'ordres. Mais il est fréquent, dans les installations modernes, que l'intervalle de temps entre l'envoi d'un ordre de déclenchement et l'envoi de l'ordre d'enclenchement suivant ne dépasse pas 3/10e de seconde environ. Il reste alors à ce moment dans les canalisations des volumes vides d'huile ou remplis d'huile émulsionnée, si bien que le délai de réponse peut être doublé, ou même plus, et que les délais de réponse peuvent être très différents entre plusieurs disjoncteurs commandés à partir d'un même signal d'enclenchement.
  • C'est en particulier ce défaut que l'invention se propose d'éliminer.
  • Il est à noter d'autre part que les phénomènes nuisibles décrits ci-dessus, apparaissant dans les canalisations par suite des mises hors pression ou en pression, peuvent provoquer également des rentrées d'air, du fait de joints d'étanchéité qui sont étanches à l'huile mais non étanches à l'air. Dans le cas d'une longue période en position déclenchée, ces rentrées d'air sont nuisibles pour les délais et la reproductibilité des délais des premières manoeuvres d'enclenchement.
  • Enfin, les volumes d'huile émulsionnée contenus dans les canalisations hors pression sont renvoyés dans tout le circuit de la commande hydraulique, au fur et à mesure de toutes les manoeuvres d'enclenchement, où elles peuvent avoir des effets néfastes, par exemple des ondes de pression importantes ou l'impossibilité d'effectuer des séquences hydrauliques en série.
  • L'invention permet de remédier à ces derniers inconvénients.
  • L'invention a pour objet une commande oléopneumatique du type précité comportant, en plus, un détendeur délivrant une pression réduite PR à partir de la haute pression HP de l'accumulateur, ainsi qu'un accumulateur compensateur à pression réduite, de faible capacité, par rapport à celle de l'accumulateur HP, rechargé par le détendeur et raccordé au circuit hydraulique d'envoi d'ordres de la commande oléopneumatique.
  • De préférence l'accumulateur compensateur est raccordé au circuit hydraulique d'envoi d'ordres au voisinage de l'extrémité amont d'une partie de ce circuit en considérant le sens de la circulation de l'huile dans cette partie du circuit lorsque ledit circuit passe de la situation « sous pression à la situation « hors pression ».
  • Grâce à cette disposition, l'accumulateur compensateur réalimente directement en huile non émulsionnée les emplacements précis du circuit où apparaissent des vides ou des émulsions d'huile, si bien que la situation « remplie d'huile est rétablie quasi instantanément dans le circuit qui est prêt à recevoir un nouveau signal d'enclenchement.
  • Dans le cas courant d'une commande hydraulique dans laquelle la H.P. fournie par l'accumulateur principal est de l'ordre de 200 à 400 bars, le détendeur et l'accumulateur compensateur sont réglés pour une pression réduite comprise entre 2 et 10 bars, soit de l'ordre de 20 à 100 fois plus réduite que la pression de l'accumulateur principal.
  • Dans le cas où l'accumulateur compensateur est raccordé, dans toutes les configurations de fonctionnement de l'installation, à une partie du circuit hydraulique susceptible d'être mise sous H.P., on interpose un clapet anti-retour interdisant le retour de la H.P. vers l'accumulateur compensateur.
  • On a indiqué, dans ce qui précède, que l'accumulateur compensateur avait une faible capacité par rapport à l'accumulateur principal. Cette capacité peut être par exemple 100 à 1 000 fois plus faible. C'est ainsi que la capacité de l'accumulateur compensateur peut être de l'ordre de quelques centimètres cubes à quelques dizaines de centimètres cubes, alors que la capacité des accumulateurs H.P. principaux est couramment de quelques décimètres cubes à quelques dizaines de décimètres cubes.
  • Bien entendu un même accumulateur compensateur peut être raccordé en plusieurs points du circuit, le plus susceptible de donner lieu à l'apparition d'émulsion, ou bien on peut prévoir plusieurs accumulateurs compensateurs, pour une même commande.
  • Les commandes oléopneumatiques pour disjoncteur comportent souvent, comme il est bien connu, une ou plusieurs valves relais hydrauliques sur le circuit hydraulique reliant le « bloc opérationnel au système de valve alimentation/purge du vérin.
  • Suivant une forme de réalisation de l'invention, l'accumulateur compensateur peut être raccordé non seulement au détendeur, pour être rechargé par celui-ci, mais également à l'une des chambres de l'une au moins des valves relais recevant l'huile de purge provenant de la canalisation d'envoi d'ordres lorsque celle-ci est mise « hors pression •, grâce à quoi l'accumulateur compensateur est également rechargé, partiellement, par l'huile de purge évacuée lors des manoeuvres de déclenchement.
  • L'accumulateur compensateur à pression réduite est de préférence un accumulateur à faible inertie, ayant un délai de réponse pour la fourniture de l'huile de compensation. De préférence, l'accumulateur compensateur est du type à membrane, à faible course, les membranes étant soumises à l'action d'un ressort mécanique, par l'intermédiaire d'une plaque d'appui.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs plusieurs modes de réalisation de l'invention.
    • La figure 1 est une représentation schématique d'une commande oléopneumatique pour disjoncteur équipée d'un système compensateur suivant l'invention.
    • La figure 2 est une variante de la figure 1 dans laquelle la canalisation de liaison entre le bloc de commande et le vérin du disjoncteur est, à la fois, une canalisation d'envoi d'ordres hydrauliques et une canalisation de transmission de puissance.
    • La figure 3 est une autre variante de la figure 1 dans laquelle le système compensateur suivant l'invention réalimente les valves relais du circuit hydraulique.
    • La figure 4 est une vue en coupe d'un accumulateur compensateur à membrane et à ressort.
  • On a représenté sur la figure 1 les éléments essentiels d'une commande oléopneumatique de type connu, pour disjoncteur électrique. Cette commande comprend : un vérin hydraulique 1 d'actionnement du contact mobile 3 d'un disjoncteur vers le contact fixe 4 ; un accumulateur oléopneumatique principal haute pression 5 ; un système de valve alimentation/purge 7 pour raccorder sélectivement la chambre de travail 9 du vérin 1 soit à une enceinte basse pression 11, dans la position déclenchée du disjoncteur représentée sur la figure 1, soit à l'accumulateur 5, pour amener et maintenir le disjoncteur en position enclenchée. Le vérin est ramené vers la position déclenchée par des moyens élastiques permanents tels qu'un ressort 13 ou la pression élastique de l'accumulateur 5 amenée dans la chambre supérieure 9' du vérin par une canalisation 13' indiquée en traits interrompus sur la figure 1. Le système alimentation/purge 7 comprend un actionneur hydraulique 15 pour la valve alimentation/purge qui amène l'organe de commutation 17 de la valve dans la position d'alimentation 17' lorsqu'il est soumis à la haute pression hydraulique amenée par une canalisation 19 et ramène l'organe de commutation 17 dans la position de purge représentée en traits pleins lorsque ledit actionneur n'est plus soumis à la haute pression. Enfin l'installation comprend, de façon classique, un poste d'envoi d'ordre 21, dit « bloc opérationnel », qui peut être situé à distance du disjoncteur, et qui comporte une électrovalve d'enclenchement 23 et une électrovalve de déclenchement 25, lesquelles commandent la commutation d'une valve 27. Cette valve 27, dans la position en traits pleins, raccorde à une enceinte basse pression 29 la canalisation de liaison 19 entre le bloc opérationnel et le système de valve 7, tandis que, dans la position 27', la canalisation 19 est raccordée à la haute pression fournie soit par un accumulateur supplémentaire prévu au bloc opérationnel, soit par l'accumulateur principal 5 qui est raccordé au bloc opérationnel par une canalisation 31.
  • Le fonctionnement d'une telle installation est bien connu et il suffit de rappeler que, dans le cas représenté sur la figure 1, la canalisation 19, qui peut être de grande longueur, est seulement une canalisation d'envoi d'ordres par « mise en pression ou « mise hors pression », alors que la puissance hydraulique à grand débit nécessaire à l'alimentation du vérin 1 est fournie directement par l'accumulateur principal 5.
  • Pour amener le disjoncteur en position enclenchée et l'y maintenir, la canalisation 19 est mise sous la haute pression de l'accumulateur principal 5, par exemple 200 à 400 bars. Pour amener le disjoncteur en position déclenchée, la canalisation 19 est mise à la purge, sensiblement à la pression atmosphérique. Au cours de cette manoeuvre, l'huile contenue dans la canalisation 19 se décomprime, comme il a été expliqué précédemment, et une partie au moins de la canalisation 19 se trouve vide d'huile ou garnie d'huile émulsionnée.
  • Si l'ordre d'enclenchement suivant, par remise en pression de la canalisation 19, est donné dans un délai bref, la canalisation 19 se comportera comme si elle était remplie d'un fluide élastique, si bien que le délai de réponse de l'actionneur 15 sera considérablement augmenté et variable d'une manoeuvre à l'autre.
  • Suivant l'invention, on prévoit un ensemble « détendeurlaccumulateur compensateur E qui comprend un détendeur 33 dont le côté haute pression est raccordé à l'accumulateur principal 5 par la canalisation 31 et qui délivre par sa sortie 35 une pression réduite PR. L'ensemble E comprend également un accumulateur compensateur 37 à pression réduite et à faible capacité qui est rechargé en huile à la pression PR par le détendeur et qui est raccordé, par une canalisation 39 au circuit hydraulique d'envoi d'ordres 19.
  • Un clapet anti-retour 41, monté sur la canalisation 39, empêche la haute pression, présente dans la canalisation 19 en position enclenchée du disjoncteur, de gagner la partie à pression réduite PR du circuit hydraulique 33, 35, 37.
  • De préférence, la canalisation 39 est raccordée à la canalisation 19 au voisinage de l'extrémité amont 43 de celle-ci, si on considère le déplacement de l'huile lorsque le circuit 19 passe de la situation « en pression à à la situation « hors pression », cette extrémité 43 étant la plus sujette au phénomène de manque d'huile.
  • Grâce à l'ensemble E, la canalisation 19, qui se trouve partiellement vide d'huile (ou garnie d'huile émulsionnée) à la mise hors pression, est rapidement réalimentée et regarnie d'huile à l'état liquide, sous la pression PR, par l'accumulateur compensateur 37, lequel est aussitôt rechargé en huile par le détendeur 33.
  • Pour éviter que, en position déclenchée, l'accumulateur compensateur 37 et le détendeur 33 ne débitent en permanence, on prévoit, sur la canalisation de purge 45 du bloc opérationnel 21, un clapet de retenue 47, taré à une pression légèrement supérieure à la pression PR.
  • Bien entendu, on peut prévoir plusieurs ensembles E identiques, pour réalimenter plusieurs points du circuit hydraulique les plus susceptibles de subir un manque d'huile ou la présence d'huile émulsionnée. On peut encore, à partir d'un ensemble unique E réalimenter plusieurs points du circuit hydraulique.
  • Le volume des portions du circuit hydraulique qui se vident d'huile au moment de la mise hors pression est relativement réduit, c'est pourquoi il suffit d'un accumulateur compensateur 37 de faible capacité, par exemple quelques centimètres cubes à quelques dizaines de centimètres cubes (soit de l'ordre de 1 000 fois moins que la capacité de l'accumulateur principal 5).
  • D'autre part, on a pu observer qu'il suffisait d'une « Pression Réduite peu élevée pour réalimenter les portions vides d'huile. C'est ainsi que pour l'accumulateur compensateur 37 et pour le détendeur 33 il suffit de prévoir une pression réduite de l'ordre de 2 à 10 bars, alors que la haute pression de l'accumulateur 5 est de l'ordre de 200 à 400 bars.
  • Enfin il est avantageux que l'accumulateur compensateur 37 ait une faible inertie, pour compenser rapidement les manques d'huile. C'est pourquoi, comme on le verra à propos de la figure 4, on choisit de préférence un accumulateur à membrane à faible course, dont la membrane est sollicitée par un ressort mécanique portant, sur un plateau d'appui, contre la membrane.
  • On a représenté sur la figure 2 un autre système connu de commande hydro-pneumatique pour disjoncteur qui comprend les mêmes éléments essentiels que celui de la figure 1 mais dans lequel la canalisation de liaison 19 entre le bloc opérationnel 21 et la valve alimentation-purge 7 du vérin 1 est non seulement une canalisation d'envoi d'ordres à la valve 7 (par mise « en pression » ou « hors pression •) mais également sert de conduite de puissance pour alimenter la chambre de travail 9 du vérin 1.
  • On a représenté à titre d'exemple pour la valve 7, une valve connue du type dit « purgeur rapide », dans laquelle la portion 15, formant piston, du clapet de purge 49 constitue l'actionneur hydraulique de la valve 7.
  • L'ensemble E, comprenant le détendeur 33 et l'accumulateur compensateur 37, à pression réduite PR est identique à celui qui a été décrit à propos de la figure 1 et il est de préférence raccordé à la canalisation 19 par une canalisation 39 débouchant dans la région amont 43 de la canalisation 19.
  • On peut prévoir en plus une soupape de sécurité 51 raccordée à la portion de circuit hydraulique 35 qui est à la pression PR. Cette soupape de sécurité est tarée pour une pression légèrement supérieure à PR et protège l'ensemble E contre toute suppression anormale, par exemple en cas de fuite du clapet anti-retour 41.
  • Il est bien connu que, dans les circuits de commande hydraulique pour disjoncteurs, les valves alimentation/purge finales du ou des vérins, qui sont de grosses sections, ne sont pas commandées directement (comme il a été représenté par mesure de simplification sur les figures 1 et 2) mais par l'intermédiaire de plusieurs valves pilotes et valves relais de sections croissantes.
  • Ces valves pilotes et valves relais font partie du circuit hydraulique d'envoi d'ordres et certaines au moins des chambres qu'elles comportent sont également soumises à des circulations d'huile émulsionnée ou de volumes vides d'huile. Comme dans le cas des canalisations décrites à propos des figures 1 et 2, il se produit, à la manoeuvre de déclenchement, des manques d'huile ou des apparitions d'huile émulsionnée dans certaines des parties de ces valves relais ou valves pilotes et dans les canalisations sur lesquelles elles communiquent, ce qui nuit à la rapidité de réponse au moment de la remise en pression.
  • Il est donc avantageux de réalimenter en huile à pression réduite certaines au moins des chambres de ces valves.
  • On a représenté sur la figure 3 les éléments essentiels d'une commande oléopneumatique classique, analogue à celle représentée sur la figure 1 en ce sens que la canalisation de liaison 19-19', entre le bloc opérationnel 21 et la valve alimentation purge 7 du vérin 1, est seulement une canalisation d'envoi d'ordres (« en pression ou « hors pression »). L'alimentation à grand débit du vérin 1 est assurée par l'accumulateur principal 5. On a représenté, en variante, comme valve alimentation purge 7, une valve classique comportant un clapet d'alimentation 53 et un clapet de purge 55 indépendants, l'actionneur hydraulique 15 de la valve étant constitué par la portion en forme de piston du clapet de purge 55.
  • On a également représenté un accumulateur auxiliaire haute pression 5' alimentant le bloc opérationnel 21, ces deux accumulateurs étant reliés en équilibre de pression par une conduite à faible débit 56 (représentée en traits interrompus sur la figure 3) et étant rechargés de façon classique par une pompe non représentée.
  • Un tel système de commande comporte, de façon classique, des valves relais, dont on a fait figurer une seule sous la référence 57.
  • Il suffit de rappeler que cette valve relais comporte une entrée haute pression 59, une sortie haute pression 61 raccordée à la canalisation de liaison 19', une sortie de purge 63 et une entrée de commande 65 reliée à la canalisation de liaison 19 avec le bloc opérationnel 21. Les clapets d'alimentation 66 et de purge 66' de la valve 57 sont commandés par un vérin pilote 67.
  • L'ensemble E comprenant le détendeur 33 et l'accumulateur compensateur à pression réduite 37 est raccordé, par une canalisation 39, à la chambre de purge 69 de la valve relais 57. Sur un ordre de déclenchement de l'électro-valve 25, la valve alimentation/purge du bloc opérationnel 21 vient dans la position de purge 27 représentée en traits pleins ; le vérin pilote 67 n'étant plus sous pression, le clapet de purge 66' s'ouvre et met à la purge les chambres 69-69' et la canalisation 19'. La décompression et la mise en circulation de l'huile dans ces volumes produisent les phénomènes de manque d'huile et d'émulsion qui ont été indiqués précédemment. L'ensemble E réalimente aussitôt et directement, en huile à la pression PR, les chambres de la valve relais et la canalisation 19', permettant ainsi d'assurer un délai de réponse normale au prochain ordre d'enclenchement.
  • Un clapet de retenue 4T (analogue au clapet 47 des figures 1 et 2), taré pour une pression supérieure à PR, est prévu sur la canalisation de purge 39' raccordée à la canalisation 39 de liaison entre l'ensemble E et la chambre de la valve relais 57.
  • Comme on le voit sur la figure 3, la chambre 69 n'est jamais soumise à la haute pression, puisque, en position enclenchée le clapet 66' est fermé et isole la chambre 69. C'est pourquoi, dans ce mode de réalisation, on ne prévoit pas de clapet anti-retour sur la canalisation 39 analogue au clapet anti-retour 41 des figures 1 et 2.
  • Ceci présente l'avantage que l'accumulateur compensateur à pression réduite 37 est non seulement rechargé par le détendeur 33 mais également partiellement rechargé par l'huile de purge provenant de la décompression de la canalisation 19' à chaque manoeuvre de déclenchement.
  • Bien entendu s'il existe une ou plusieurs autres valves relais, par exemple dans le bloc opérationnel 21 à la place de la simple valve alimentation/purge 27-27' qui a été schématiquemént représentée, les chambres de ces valves relais équivalentes à la chambre 69 peuvent également être réalimentées en huile à la pression PR par un autre ensemble compensateur E ou à partir de l'ensemble E représenté sur la figure 3.
  • Il faut noter que l'ensemble compensateur E suivant l'invention est également opérant pendant les longues périodes d'immobilisation en position déclenchée pendant lesquelles toute rentrée éventuelle d'air est empêchée par l'apport d'huile à pression réduite PR à partir de l'ensemble compensateur E. On est ainsi assuré que, dès la première manoeuvre d'enclenchement, les délais de réponse seront respectés.
  • On a représenté sur la figure 4 un mode de réalisation de l'accumulateur compensateur 37 à pression réduite PR et à faible capacité. L'accumulateur comprend une chambre de stockage d'huile à volume variable 71 qui est fermée par une membrane étanche 73 sollicitée par un ressort 75, avec interposition d'une plaque d'appui 77. Un raccord 81 débouchant dans la chambre 71 est raccordé à la canalisation de raccordement 39 (figures 1, 2, 3). On prévoit également un purgeur 83 pour la purge d'air au premier remplissage. Un tel accumulateur présente une faible inertie, la course totale de la membrane 73 étant par exemple de 5 à 10 mm pour une surface de membrane de 20 à 40 centimètres carrés, soit une capacité d'environ 10 à 40 centimètres cubes. Grâce à cette faible inertie, la compensation des volumes vides d'huile, ou garnis d'huile émulsionnée, est très rapide.

Claims (5)

1. Commande oléopneumatique pour disjoncteur électrique qui comprend : un vérin (1) d'actionnement du contact mobile (3) du disjoncteur : un accumulateur oléopneumatique principal haute pression (5) : un système de valve alimentation/purge (7) du vérin, raccordant sélectivement la chambre de travail (9') du vérin à l'accumulateur ou à une enceinte basse pression (11) ; des moyens de rappel (13-13') du vérin en position déclenchée du disjoncteur : un circuit hydraulique d'envoi d'ordre comprenant au moins : un actionneur hydraulique (15) sensible à la pression qui, lorsqu'il est soumis à la haute pression, amène ledit système de valve en position alimentation, et, lorsqu'il n'est plus soumis à la haute pression, l'amène en position purge ; un bloc opérationnel (21) d'envoi d'ordre ; un circuit de liaison (19) entre le bloc opérationnel et ledit système de valve ; et un détendeur (33), raccordé au circuit hydraulique d'envoi d'ordre, ledit détendeur délivrant une pression réduite (PR) à partir de la haute pression de l'accumulateur (5), ladite commande étant caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un accumulateur compensateur à pression réduite (37) séparé du détendeur (33), de faible capacité par rapport à cette de l'accumulateur principal rechargé à ladite pression (PR) par ledit détendeur et raccordé par une conduite (39) audit circuit hydraulique d'envoi d'ordre (15, 19, 21).
2. Commande suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la capacité de l'accumulateur compensateur (37) est de l'ordre de 100 à 1 000 fois plus faible que celle de l'accumulateur principal (5).
3. Commande suivant l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que la conduite de raccordement (39), reliant l'accumulateur compensateur (37) au circuit hydraulique d'envoi d'ordre (15, 19, 21), aboutit, sur ce circuit, au voisinage de son extrémité amont (43), en considérant le sens de la circulation de l'huile dans ledit circuit lorsque ledit circuit passe de la situation « sous pression à la situation « hors pression ».
4. Commande suivant l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une valve relais hydraulique (57), interposée, dans le circuit d'envoi d'ordre, et en ce que l'accumulateur compensateur (37) est non seulement raccordé au détendeur (33) pour être rechargé par celui-ci, mais également à une chambre (69) de l'une au moins desdites valves relais hydrauliques (57) ladite chambre recevant l'huile de purge en provenance de la canalisation d'envoi d'ordre (19') lorsque cette dernière est mise « hors pression ».
5. Commande suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'accumulateur compensateur à pression réduite (PR) (37), séparé du détendeur (33) est un accumulateur à faible inertie comprenant une membrane (73) qui délimite la chambre à huile (71) et qui est sollicitée par un ressort mécanique (75) agissant sur la membrane par l'intermédiaire d'une plaque d'appui (77).
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