EP0240406A1 - Disjoncteur électrique à autosoufflage ayant une tenue diélectrique élevée - Google Patents

Disjoncteur électrique à autosoufflage ayant une tenue diélectrique élevée Download PDF

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EP0240406A1
EP0240406A1 EP87400634A EP87400634A EP0240406A1 EP 0240406 A1 EP0240406 A1 EP 0240406A1 EP 87400634 A EP87400634 A EP 87400634A EP 87400634 A EP87400634 A EP 87400634A EP 0240406 A1 EP0240406 A1 EP 0240406A1
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts

Definitions

  • a known circuit breaker of the kind mentioned is described in French patents 2,441,916 and European patent 11542 of the applicant.
  • the insulating casing of the circuit breaker is elongated and is subdivided by a horizontal internal wall into two compartments superposed along the longitudinal axis.
  • the separation zone of the main contacts is arranged in the lower compartment, while the cut-off interval between the arcing contacts is located in the upper compartment.
  • Note in the middle area of the enclosure that the connection system of the fixed main contact is at the potential of the upper terminal, while the movable arcing contact juxtaposed laterally is brought to the potential of the lower bound.
  • the difference in potential generates a large electric field in this zone, capable of affecting the electrical insulation of the circuit breaker as a function of the value of the nominal voltage used.
  • the longitudinal offset of the separation zones of the main circuit and the arc circuit limits the performance and the dielectric strength of such a circuit breaker.
  • the object of the invention is to improve the dielectric strength of a self-blowing circuit breaker having a side-by-side arrangement of the main circuit and the arcing circuit inside the enclosure.
  • the circuit breaker according to the invention is characterized in that the sectioning zone formed between the main contacts when the main circuit is opened is arranged opposite the breaking interval located between the arcing contacts during the opening. of the auxiliary circuit, and that the fixed main contact and the fixed arcing contact are at the potential of one of the terminals, being arranged substantially at the same level on either side of the longitudinal axis of the envelope.
  • Such a distribution of the active parts inside the envelope improves the dielectric strength of the circuit breaker, since the contacts arranged opposite one another in the transverse direction have the same polarities.
  • An isolation screen can be inserted longitudinally between the cut-off interval and the sectioning area.
  • the circuit breaker is equipped with a self-blowing device having a piston cylinder compression assembly of the insulating gas, and a blowing nozzle coaxially surrounding the cut-off interval to ensure the extinction of the arc when opening the auxiliary circuit.
  • the cylinder of the self-blowing device constitutes said screen isolation between the respective contacts of the main circuit and the auxiliary circuit, the assembly being arranged in a first compartment of the envelope, separated from the second adjacent compartment by a fixed intermediate wall serving as support for said cylinder.
  • a pole of an electric circuit breaker 10 with self-blowing is housed in a sealed envelope 12 made of molded insulating material, filled with an electronegative insulating gas with high dielectric strength, in particular sulfur hexafluoride.
  • the casing 12 of elongated shape, made of epoxy resin, contains a main circuit 14 for passing the nominal current having a pair of main contacts 16, 18, one of which is movable, and an auxiliary circuit 20 for shunting the main circuit 14 having a pair of arcing contacts 22, 24, one of which is movable 24.
  • a pair of bushings 26, 28, offset from each other in the longitudinal direction, pass radially through the wall of the casing 12 to constitute an input terminal 30 and an output terminal 32 of the circuit breaker 10 pole.
  • the side wall of the insulating casing 12 comprises a pair of studs 34, 36, for fixing intended to mechanically secure the circuit breaker 10 to a metal support electrically connected to ground.
  • the studs 34, 36 are produced by molding with the insulating casing 12, of so as to project from the side wall situated opposite the bushings 26, 28.
  • the opposite open bottoms 38, 40 of the casing 12 are closed respectively by means of a lower cover 42 and an upper cover 44.
  • a molecular sieve 46 is housed inside the casing 12 in a cavity of the lower cover 42.
  • An external control mechanism (not shown) is mechanically coupled to a crank 48 wedged on a rotary shaft 50 passing through an orifice of the casing 12 with the interposition of a dynamic sealing system 52. Inside the casing 12, the shaft 50 is articulated to an insulating transmission rod 54 intended to drive the movable assembly of the pole of the circuit breaker 10. The passage opening of the rotary shaft 50 is disposed between the fixing stud 34 and the bottom 38 of the casing 12.
  • the movable main contact 18 of the main circuit 14 is pivotally mounted on an axis 56 carried by a first connection bar 58 connected to the lower bushing 26.
  • a kinematic linkage 60 with intermediate lever 61 mechanically connects the movable main contact 18 to a rod 62 for movable control in translation, having one end articulated to the insulating rod 54, and an opposite end carrying the movable arcing contact 24.
  • the rod 62 is conductive and is electrically connected to the lower bushing 26 by a flexible connecting conductor 64.
  • the kinematic link 60 transforms the rectilinear movement of the rod 62 into a pivoting movement of the movable main contact 18, the assembly being arranged to cause the separation of the main contacts 1 6, 18, before that of the arcing contacts 22, 24.
  • the pivoting movement of the movable main contact 18 is thus derived from the sliding movement of the rod 62 for controlling the movable arcing contact 24.
  • a self-blowing device 65 with piston 66 and cylinder 68 for compressing the gas is associated with the pair of arcing contacts 22, 24, and is actuated during the displacement of the control rod 62 to generate a pneumatic blowing of the arc pulled during the separation of the arcing contacts, 22, 24.
  • the movable piston 66 is secured to the rod 62 and carries a blowing nozzle 67 coaxially surrounding the arcing contacts 22, 24.
  • the fixed main contact 16 is connected by a second connection bar 70 to the upper bushing 28.
  • the fixed arcing contact is also connected to the upper bushing 28 by a link 72.
  • the main circuit 14 is arranged as a disconnector connected directly to the bushings 26, 28 by extending along a longitudinal trajectory directly adjacent and shorter than that of the auxiliary circuit 20 offset in the transverse direction.
  • the sectioning area 74 between the main fixed coqntacts 1 6 and mobile 18 of the main circuit 1 4 is located in the upper compartment 76 of the casing 12, opposite the cut-off interval 78 and the self-blowing device 65 of the auxiliary circuit 20.
  • the fixed main contact 1 6 is substantially at the same level as the adjacent fixed arcing contact 22, and the pivoting main contact 18 is separated laterally from the self-blowing device 16 by the partition insulating cylinder 68.
  • the upper compartment 76 is delimited from the lower compartment 80 by an insulating intermediate wall 82 supporting the cylinder 68.
  • the fixed wall 82 extends parallel to the covers 42, 44, and comprises a lumen 84 for passage of the sliding rod 62.
  • the cylinder 68 is positioned in the upper compartment 76, and its end 86 can be extended upwards, beyond the level of the fixed contacts 16, 22, so as to form an insulating screen fixed extending in the vicinity of the median plane between the cutoff interval 78 and the sectioning area 74.
  • the fixed main contact 16 and the fixed arcing contact 22 are at the potential of the upper terminal 32 and constitute two active parts of the same polarities, arranged opposite one another. It is the same for the movable main contact 18 and the movable arcing contact 24, both brought to the potential of the lower terminal 30.
  • This distribution of the active parts inside the upper compartment 76 of the insulating casing 12 improves the dielectric strength of the circuit breaker, and prevents any internal ignition up to nominal voltages of the order of 40 kV.
  • the conductive rod 62 and the first connection bar 58 extend parallel in the lower compartment 80 on either side of the median plane, and are located at the potential of the lower terminal 30.

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Abstract

L'invention consiste à améliorer la tenue diélectrique d'un disjoncteur à autosoufflage ayant un circuit principal (14) disposé côte à côte avec un circuit d'arc (20) à l'artérieur d'une enveloppe (12) étanche isolante remplie d'un gaz isolant SF 6.
La zone de sectionnement (74) ménagée entre les contacts principaux (16, 18), lors de l'ouverture du circuit principal (14) est agencée en regard de l'intervalle de coupure (78) entre les contacts d'arc (22, 24). Le contact principal fixe (16) et le contact d'arc fixe (22) se trouvent au potentiel de la borne supérieure (32), en étant disposés sensiblement à un même niveau de part et d'autre de l'axe longitudinal de l'envelope (12).

Description

  • L'invention est relative à un disjoncteur électrique à autosoufflage ayant une enveloppe étanche en matériau isolant moulé, remplie d'un gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, et comprenant :
    • - une paire de bornes de connexion traversant la paroi de l'enveloppe,
    • - un circuit principal de passage du courant nominal ayant un contact principal fixe et un contact principal mobile,
    • - un circuit auxiliaire de shuntage du circuit principal pour la coupure du courant, et ayant un contact d'arc fixe et un contact d'arc mobile, agencés dans la même enveloppe et le même gaz que les contacts principaux, ledit circuit principal étant connecté directement aux bornes de connexion, à l'intérieur de l'enveloppe en s'étendant suivant une trajectoire adjacente décalée transversalement et étant plus courte que celle du circuit auxiliaire,
    • - et un mécanisme de commande du disjoncteur destiné à séparer les contacts principaux avant l'ouverture des contacts d'arc.
  • Un disjoncteur connu du genre mentionné est décrit dans les brevets français 2.441.916 et européen 11542 de la demanderesse. L'enveloppe isolante du disjoncteur est allongée et est subdivisée par une paroi interne horizontale en deux compartiments superposés le long de l'axe longitudinal. La zone de séparation des contacts principaux est agencée dans le compartiment inférieur, alors que l'intervalle de coupure entre les contacts d'arc se trouve dans le compartiment supérieur. On remarque dans la zone médiane de l'enveloppe que le système de connexion du contact principal fixe se trouve au potentiel de la borne supérieure, alors que le contact d'arc mobile juxtaposé latéralement est porté au potentiel de la borne inférieure. La différence de potentiel engendre un champ électrique important dans cette zone, susceptible d'affecter l'isolement électrique du disjoncteur en fonction de la valeur de la tension nominale utilisée. Le décalage longitudinal des zones de séparation du circuit principal et du circuit d'arc limite les performances et la tenue diélectrique d'un tel disjoncteur.
  • L'objet de l'invention consiste à améliorer la tenue diélectrique d'un disjoncteur à autosoufflage ayant une disposition côte à côte du circuit principal et du circuit d'arc à l'intérieur de l'enveloppe. 1
  • Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que la zone de sectionnement ménagée entre les contacts principaux lors de l'ouverture du circuit principal est agencée en regard de l'intervalle de coupure situé entre les contacts d'arc lors de l'ouverture du circuit auxiliaire, et que le contact principal fixe et le contact d'arc fixe se trouvent au potentiel de l'une des bornes, en étant disposés sensiblement à un même niveau de part et d'autre de l'axe longitudinal de l'enveloppe.
  • Une telle répartition des parties actives à l'intérieur de l'enveloppe améliore la tenue diélectrique du disjoncteur, étant donné que les contacts disposés en regard l'un de l'autre dans le sens transversal présentent les mêmes polarités.
  • Un écran d'isolement peut être intercalé dans le sens longitudinal entre l'intervalle de coupure et la zone de sectionnement.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, le disjoncteur est équipé d'un dispositif à autosoufflage ayant un ensemble piston cylindre de compression du gaz isolant, et une buse de soufflage entourant coaxialement l'intervalle de coupure pour assurer l'extinction de l'arc lors de l'ouverture du circuit auxiliaire. le cylindre du dispositif à autosoufflage constitue ledit écran d'isolement entre les contacts respectifs du circuit principal et du circuit auxiliaire, l'ensemble étant agencé dans un premier compartiment de l'enveloppe, séparé du deuxième compartiment adjacent par une paroi intermédiaire fixe servant de support audit cylindre.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé dans lequel :
    • - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un pôle de disjoncteur selon l'invention, les contacts étant représentés en position d'ouverture;
    • - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1, à échelle agrandie.
  • Sur les figures, un pôle d'un disjoncteur 10 électrique à autosoufflage est logé dans une enveloppe 12 étanche en matériau isolant moulé, remplie d'un gaz isolant électronégatif à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre. L'enveloppe 12 de forme allongée, en résine époxyde, renferme un circuit principal 14 de passage du courant nominal ayant une paire de contacts principaux 16, 18, dont l'un est mobile, et un circuit auxiliaire 20 de shuntage du circuit principal 14 ayant une paire de contacts d'arc 22, 24, dont l'un est mobile 24. Une paire de traversées 26, 28, décalées l'une de l'autre dans la direction longitudinale, traversent radialement la paroi de l'enveloppe 12 pour constituer une borne 30 d'entrée et une borne 32 de sortie du pôle du disjoncteur 10.
  • A l'opposé des bornes 30, 32, la paroi latérale de l'enveloppe 12 isolante comporte une paire de plots 34, 36, de fixation destinés à solidariser mécaniquement le disjoncteur 10 à un support métallique relié électriquement à la masse. Les plots 34, 36, sont réalisés par moulage avec l'enveloppe 12 isolante, de manière à faire saillie de la paroi latérale située à l'opposé des traversées 26, 28.
  • Les fonds 38, 40, ouverts opposés de l'enveloppe 12 sont obturés respectivement au moyen d'un couvercle inférieur 42 et d'un couvercle supérieur 44. Un tamis moléculaire 46 est logé à l'intérieur de l'enveloppe 12 dans une cavité du couvercle inférieur 42.
  • Un mécanisme extérieur de commande (non représenté) est accouplé mécaniquement à une manivelle 48 calée sur un arbre 50 rotatif traversant un orifice de l'enveloppe 12 avec interposition d'un système d'étanchéité 52 dynamique. A l'intérieur de l'enveloppe 12, l'arbre 50 est articulé à une bielle 54 isolante de transmission destinée à entraîner l'équipage mobile du pôle du disjoncteur 10. L'orifice de passage de l'arbre 50 rotatif est disposé entre le plot de fixation 34 et le fond 38 inférieur de l'enveloppe 12.
  • Le contact principal mobile 18 du circuit principal 14 est monté à pivotement sur un axe 56 porté par une première barre de connexion 58 reliée à la traversée 26 inférieure. Une liaison cinématique 60 à levier 61 intermédiaire relie mécaniquement le contact principal mobile 18 à une tige 62 de commande mobile en translation, ayant une extrémité articulée à la bielle 54 isolante, et une extrémité opposée portant le contact d'arc mobile 24. La tige 62 est conductrice et est reliée électriquement à la traversée 26 inférieure par un conducteur de liaison 64 flexible. Lors de la rotation de l'arbre 50, la liaison cinématique 60 transforme le mouvement rectiligne de la tige 62 en un mouvement de pivotement du contact principal mobile 18, l'ensemble étant agencé pour provoquer la séparation des contacts principaux 1 6, 18, avant celle des contacts d'arc 22, 24. Le mouvement de pivotement du contact principal mobile 18 est ainsi dérivé du mouvement de coulissement de la tige 62 de commande du contact d'arc mobile 24.
  • Un dispositif à autosoufflage 65 à piston 66 et cylindre 68 de compression du gaz est associé à la paire de contacts d'arc 22, 24, et est actionné lors du déplacement de la tige 62 de commmande pour engendrer un soufflage pneumatique de l'arc tiré lors de la séparation des contacts d'arc,22, 24. Le piston 66 mobile est assujetti à la tige 62 et porte une buse de soufflage 67 entourant coaxialement les contacts d'arc 22, 24.
  • Le contact principal fixe 16 est raccordé par une deuxième barre de connexion 70 à la traversée supérieure 28. Le contact d'arc fixe est relié également à la traversée 28 supérieure par une liaison 72. A l'intérieur de l'enveloppe 12, le circuit principal 14 est agencé en sectionneur connecté directement aux traversées 26, 28 en s'étendant suivant une trajectoire longitudinale directement adjacente et plus courte que celle du circuit auxiliaire 20 décalé dans le sens transversal.
  • Le fonctionnement d'un tel disjoncteur à autosoufflage est similaire à celui décrit dans les brevets français 2.441.916 et européen 11549 de la demanderesse.
  • Selon l'invention, la zone de sectionnement 74 entre les coqntacts principaux fixe 1 6 et mobile 18 du circuit principal 1 4 se trouve dans le compartiment supérieur 76 de l'enveloppe 12, vis-à-vis de l'intervalle de coupure 78 et du dispositif à autosoufflage 65 du circuit auxiliaire 20. -Le contact principal fixe 1 6 est sensiblement au même niveau que le contact d'arc fixe 22 adjacent, et le contact principal pivotant 18 est séparé latéralement du dispositif à autosoufflage 16 par la cloison isolante du cylindre 68. Le compartiment supérieur 76 est délimité du compartiment inférieur 80 par une paroi intermédiaire 82 isolante de support du cylindre 68. La paroi 82 fixe s'étend parallèlement aux couvercles 42, 44, et comporte une lumière 84 de passage de la tige 62 coulissante. Le cylindre 68 est positionné dans le compartiment supérieur 76, et son extrémité 86 peut être prolongée vers le haut, au-delà du niveau des contacts fixes 16, 22, de manière à former un écran isolant fixe s'étendant au voisinage du plan médian entre l'intervalle de coupure 78 et la zone de sectionnement 74.
  • Le contact principal fixe 16 et le contact d'arc fixe 22 se trouvent au potentiel de la borne 32 supérieure et constituent deux parties actives de mêmes polarités, disposées en regard l'une de l'autre. Il en est de même pour le contact principal mobile 18 et le contact d'arc mobile 24, portés tous les deux au potentiel de la borne 30 inférieure. Cette répartition des parties actives à l'intérieur du compartiment supérieur 76 de l'enveloppe 12 isolante améliore la tenue diélectrique du disjoncteur, et évite tout amorçage interne jusqu'à des tensions nominales de l'ordre de 40 kV. La tige 62 conductrice et la première barre de connexion 58 s'étendent parallèlement dans le compartiment inférieur 80 de part et d'autre du plan médian, et se trouvent au potentiel de la borne 30 inférieure.

Claims (5)

1. Disjoncteur électrique à autosoufflage ayant une enveloppe (12) étanche en matériau isolant moulé, remplie d'un gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, et comprenant :
- une paire de bornes (30, 32) de connexion traversant la paroi de l'enveloppe (12),
- un circuit principal (14) de passage du courant nominal ayant un contact principal fixe (16) et un contact principal mobile (18),
- un circuit auxiliaire (20) de shuntage du circuit principal (14) pour la coupure du courant, et ayant un contact d'arc fixe (22) et un contact d'arc mobile (24), agencés dans la même enveloppe (12) et le même gaz que les contacts principaux (16, 18), ledit circuit principal (14) étant connecté directement aux bornes de connexion (30, 32) à l'intérieur de l'enveloppe (12) en s'étendant suivant une trajectoire adjacente décalée transversalement et étant plus courte que celle du circuit auxiliaire (20),
- et un mécanisme de commande (48, 50, 54, 60) du disjoncteur destiné à séparer les contacts principaux (16, 18) avant l'ouverture des contacts d'arc (22, 24), caractérisé en ce que la zone de sectionnement (74) ménagée entre les contacts principaux (16, 18) lors de l'ouverture du circuit principal (14) est agencée en regard de l'intervalle de coupure (78) située entre les contacts d'arc (22, 24), lors de l'ouverture du circuit auxiliaire (20), et que le contact principal fixe (16) et le contact d'arc fixe (22) se trouvent au potentiel de l'une (32) des bornes, en étant disposés sensiblement à un même niveau de part et d'autre de l'axe longitudinal de l'enveloppe (12).
2. Disjoncteur électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'un écran (68, 86) d'isolement est intercalé entre l'intervalle de coupure (78) et la zone de sectionnement (74).
3. Disjoncteur électrique selon la revendication 2, comprenant un dispositif à autosoufflage (65) ayant un ensemble piston (66) cylindre (68) de compression du gaz isolant, et une buse (67) de soufflage entourant coaxialement l'intervalle de coupure (78) pour assurer l'extinction de l'arc lors de l'ouverture du circuit auxiliaire (20), caractérisé en ce que le cylindre (68) du dispositif à autosoufflage (65) constitue ledit écran d'isolement entre les contacts (16, 22; 18, 24) respectifs du circuit principal et du circuit auxiliaire, l'ensemble étant agencé dans un premier compartiment (76) de l'enveloppe (12), séparé du deuxième compartiment (80) adjacent par une paroi (82) intermédiaire fixe servant de support audit cylindre (68). ,
4. Disjoncteur électrique selon la revendication 3, dans lequel le contact principal mobile (18) du circuit principal (14) est monté à pivotement sur un axe (56) porté par une première barre de connexion (58) traversant la paroi intermédiaire (82) et s'étendant sur la majorité de sa longueur dans le deuxième compartiment (80) en étant relié à la borne de connexion (30) inférieure, caractérisé en ce que l'axe (56) de pivotement du contact principal mobile (18) est situé dans le premier compartiment (76) dans l'alignement avec une deuxième barre de connexion (70) du contact principal fixe (16) à la borne de connexion (32) supérieure.
5. Disjoncteur électrique selon la revendication 4, dans lequel le contact principal mobile est actionné à pivotement par une liaison cinématique (60) accouplée à une tige (62) coulissante articulée à une bielle de commande, caractérisé en ce que la liaison cinématique (60) comporte un levier (61 ) de transmission traversant la paroi (82) intermédiaire de l'enveloppe (12) selon une direction oblique par rapport à l'axe longitudinal.
EP87400634A 1986-04-03 1987-03-20 Disjoncteur électrique à autosoufflage ayant une tenue diélectrique élevée Expired - Lifetime EP0240406B1 (fr)

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