EP0450567A1 - Disjoncteur à haute ou moyenne tension à contacts d'arc en bout - Google Patents

Disjoncteur à haute ou moyenne tension à contacts d'arc en bout Download PDF

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EP0450567A1
EP0450567A1 EP91105182A EP91105182A EP0450567A1 EP 0450567 A1 EP0450567 A1 EP 0450567A1 EP 91105182 A EP91105182 A EP 91105182A EP 91105182 A EP91105182 A EP 91105182A EP 0450567 A1 EP0450567 A1 EP 0450567A1
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    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/91—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the arc-extinguishing fluid being air or gas

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker with end contacts, usable in high or medium voltage electrical circuits.
  • circuit breakers with end contacts of the type comprising a blowing piston
  • a compression of the blowing gas can occur before the separation of the arcing contacts, so as to make the subsequent blowing of the arc more energetic and therefore, more efficient.
  • FIG. 1 is a partial view in axial half-section.
  • the reference 1 designates an operating rod, connected to a tube 2 carrying a blowing piston 3 provided with passages 3A, and a blowing nozzle 4.
  • a blowing volume 5 is defined by the tube 2 and a tube 6 which is attached to it. coaxial and which is integral with a block 7 connected to a first outlet of the circuit breaker, not shown. Sliding contacts 7A provide the electrical connection between the block 7 and the tube 2.
  • the reference 8 designates the fixed arcing contact, of tubular shape, connected to a second circuit breaker socket, not shown.
  • the second arcing contact is a semi-mobile contact pushed by a first end of a spring 10, the second end of which rests on a shoulder of the tube 2.
  • An object of the present invention is to provide a circuit breaker with end arcing contacts having a reduced number of electrical contacts, so as to reduce the cost price and the maintenance cost.
  • a circuit breaker with end arcing contacts comprising, in an insulating envelope filled with gases with good dielectric properties, a first arcing contact, fixed and connected to a first socket, and a movable equipment. comprising a first tube, which can be moved by an operating rod, said first tube being connected by sliding contacts to a second socket, said first tube defining with a second fixed tube a blowing volume and being extended by a nozzle blowing, said circuit breaker further comprising a second arcing contact, characterized in that the first tube is milled so as to comprise a first part of small diameter and cooperating with said second tube to constitute said blowing volume, and a second part , of larger diameter, carrying said blowing nozzle, the two parts being connected by a substantially annular portion comprising holes for passage and a shoulder and constituting a blowing piston, said second contact being constituted by a third tube sliding inside said first part of said first tube, said third tube comprising a bead on which a first end of
  • the reference 20 designates a porcelain envelope delimiting a sealed enclosure in which is placed a gas with good dielectric properties such as sulfur hexafluoride (SF6), pure or mixed with nitrogen, under a pressure of a few bars.
  • a gas with good dielectric properties such as sulfur hexafluoride (SF6), pure or mixed with nitrogen, under a pressure of a few bars.
  • the envelope 20 is closed at one end by a metal cover 22 carrying a first socket outlet 23.
  • the circuit breaker comprises an arcing contact 24, produced in a tubular form, integral with a fixed block 25 linked to the cover 22 and pierced with a transverse passage 26 to facilitate the circulation of gas in the enclosure 21.
  • the end 27 of the tube 24 is made of a material resistant to the effects of the electric arc, for example an alloy based on tungsten.
  • the mobile assembly of the circuit breaker comprises a metal tube milled so as to comprise a part 31 of small diameter, connected by an articulation 45 to an operating rod 46, and a portion 32 of larger diameter and carrying a blowing nozzle 37 of insulating material.
  • the parts 31 and 32 are connected by a substantially annular part 33 comprising a shoulder 33A, holes 34 and a bead 35 provided with a seal 36.
  • This annular part constitutes a blow piston.
  • the tubular part 31 defines, with a tube 40 connected to a metal block 42, a blowing volume 41 in which the aforementioned piston can slide.
  • Block 42 is connected to a second socket, not shown, of the circuit breaker.
  • Sliding contacts 43 ensure the passage of current between the tube 31 and the block 42.
  • a layer 43A of an appropriate alloy, for example of a silver-based alloy, allows better electrical contact between the tube 31 and the contacts 43.
  • a tube 50 constituting the second arcing contact. It comprises one end 51 of an alloy resistant to the effects of the arc and a bead 52 serving to support a first end of a spring 53, the other end of which rests on the shoulder 33A.
  • the tube 50 When the spring comes to the end of its relaxation, the tube 50 is driven with the movable assembly. An arc 60 erupts between the contacts 27 and 51 (FIG. 3); the current then passes through the socket 23, the cover 22, the block 25, the tube 24-27, the arc 60, the tube 51-50, the tube 31, the layer 43A, the contacts 43, the block 42 and the second take, not shown. The arc is blown by the compressed gas which escapes through the nozzle 37 and goes out at the first zero crossing of the current.
  • the passage 26 in the block 25, as well as a passage 55, in the block 42, allow good circulation of the gas inside the interrupting chamber, which promotes the restoration of the dielectric qualities of the gas after an operation of break.
  • the circuit breaker of the invention comprises only two electrical contacts instead of a minimum of three for circuit breakers of the prior art; as a result, its cost and maintenance cost are reduced.
  • the invention applies to the production of medium or high voltage circuit breakers, up to approximately 45 kV.

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Abstract

Disjoncteur à moyenne tension à contacts d'arc en bout, comprenant, dans une enveloppe isolante (20) remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques, un premier contact d'arc (24,27), fixe et relié à une première prise de courant (23) et un équipage mobile comprenant un premier tube, (32) pouvant être déplacé par une tringle de manoeuvre (46), ledit premier tube étant relié par des contacts glissants à une seconde prise de courant, ledit premier tube définissant avec un second tube fixe (40) un volume de soufflage et étant prolongé par une buse de soufflage, ledit disjoncteur comprenant en outre un second contact d'arc (50,51) caractérisé en ce que le premier tube est fraisé de manière à comprendre une première partie ((31) de faible diamètre et coopérant avec ledit second tube (40) pour constituer ledit volume de soufflage (41), et une seconde partie (32), de plus grand diamètre, portant ladite buse de soufflage (37), les deux parties étant reliées par une portion sensiblement annulaire (33) comprenant des trous de passage (34) et un épaulement (33A) et constituant un piston de soufflage, ledit second contact étant constitué par un troisième tube (50) coulissant à l'intérieur de ladite première partie (31) dudit premier tube, ledit troisième tube comprenant un bourrelet (52) sur lequel s'appuie une première extrémité d'un ressort (53) dont une seconde extrémité s'appuie sue ledit épaulement (33A), ledit ressort étant bandé lorsque le disjoncteur est en position enclenchée.

Description

  • L'invention concerne un disjoncteur à contacts en bouts, utilisable dans les circuits électriques à haute ou moyenne tension.
  • Dans les disjoncteurs à contacts en bouts, du type comportant un piston de soufflage, on souhaite que, lors d'une opération de déclenchement, une compression du gaz de soufflage puisse intervenir avant la séparation des contacts d'arc, de manière à rendre le soufflage ultérieur de l'arc plus énergique et donc, plus efficace.
  • Un disjoncteur de ce type est représenté schématiquement dans la figure 1, qui est une vue partielle en demi-coupe axiale. La référence 1 désigne une tringle de manoeuvre, reliée à un tube 2 portant un piston de soufflage 3 munis de passages 3A, et une buse de soufflage 4. Un volume de soufflage 5 est défini par le tube 2 et un tube 6 qui lui est coaxial et qui est solidaire d'un bloc 7 relié à une première prise de courant du disjoncteur, non représentée. Des contacts glissants 7A assurent la liaison électrique entre le bloc 7 et le tube 2.
  • La référence 8 désigne le contact d'arc fixe, de forme tubulaire, relié à une seconde prise de courant du disjoncteur, non représentée.
  • Le second contact d'arc, référencé 9, également tubulaire, est un contact semi-mobile poussé par une première extrémité d'un ressort 10 dont la seconde extrémité s'appuie sur un épaulement du tube 2. Lorsque le disjoncteur est en position enclenchée, comme montré dans la figure 1, une partie des tubes 9 et 2 sont en regard l'un de l'autre; le tube 2 commence son mouvement, au déclenchement du disjoncteur, sans entraîner le contact 9; il existe donc une précompression du volume 5 avant la séparation des contacts en bout qui n'intervient que lorsque les extrémités annulaires 2A et 9A des tubes 2 et 9 viennent en contact. Des contacts 9B assurent le passage du courant entre le tube 9 et le tube 2.
  • On voit que ce disjoncteur comporte un grand nombre de contacts électriques. Un but de la présente invention est de réaliser un disjoncteur à contacts d'arc en bout ayant un nombre réduit de contacts électriques, de manière à en réduire le prix de revient et le coût de maintenance.
  • Ce but est atteint par un disjoncteur à contacts d'arc en bout, comprenant, dans une enveloppe isolante remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques, un premier contact d'arc, fixe et relié à une première prise de courant, et un équipage mobile comprenant un premier tube, pouvant être déplacé par une tringle de manoeuvre, ledit premier tube étant relié par des contacts glissants à une seconde prise de courant, ledit premier tube définissant avec un second tube fixe un volume de soufflage et étant prolongé par une buse de soufflage, ledit disjoncteur comprenant en outre un second contact d'arc, caractérisé en ce que le premier tube est fraisé de manière à comprendre une première partie de faible diamètre et coopérant avec ledit second tube pour constituer ledit volume de soufflage, et une seconde partie, de plus grand diamètre, portant ladite buse de soufflage, les deux parties étant reliées par une portion sensiblement annulaire comprenant des trous de passage et un épaulement et constituant un piston de soufflage, ledit second contact étant constitué par un troisième tube coulissant à l'intérieur de ladite première partie dudit premier tube, ledit troisième tube comprenant un bourrelet sur lequel s'appuie une première extrémité d'un ressort dont une seconde extrémité s'appuie sue ledit épaulement, ledit ressort étant bandé lorsque le disjoncteur est en position enclenchée.
  • L'invention sera bien comprise par la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel:
    • la figure 1 est une vue partielle en demi-coupe axiale d'un disjoncteur selon l'art antérieur,
    • la figure 2 est une vue partielle en demi-coupe axiale d'un disjoncteur selon l'invention, représenté en position enclenchée,
    • la figure 3 est une vue partielle en demi-coupe axiale d'un disjoncteur selon l'invention, représenté en position déclenchée.
  • La figure 1, qui concerne l'art antérieur, a déjà été commentée.
  • Dans la figure 2, la référence 20 désigne une enveloppe en porcelaine délimitant une enceinte étanche dans laquelle est placé un gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre (SF6), pur ou mélangé d'azote, sous une pression de quelques bars.
  • L'enveloppe 20 est fermée à une extrémité par un couvercle métallique 22 portant une première prise de courant 23.
  • Le disjoncteur comprend un contact d'arc 24, réalisé sous une forme tubulaire, solidaire d'un bloc fixe 25 lié au couvercle 22 et percé d'un passage transversal 26 pour faciliter la circulation du gaz dans l'enceinte 21. L'extrémité 27 du tube 24 est réalisée en un matériau résistant aux effets de l'arc électrique, par exemple en alliage à base de tungstène.
  • L'équipage mobile du disjoncteur comprend un tube métallique fraisé de manière à comporter une partie 31 de faible diamètre, relié par une articulation 45 à une tringle de manoeuvre 46, et une portion 32 de plus grand diamètre et portant une buse de soufflage 37 en matériau isolant.
  • Les parties 31 et 32 sont reliées par une partie sensiblement annulaire 33 comprenant un épaulement 33A, des trous 34 et un bourrelet 35 muni d'un joint d'étanchéité 36. Cette partie annulaire constitue un piston de soufflage.
  • La partie tubulaire 31 définit, avec un tube 40 relié à un bloc métallique 42, un volume de soufflage 41 dans lequel peut coulisser le piston précité. Le bloc 42 est relié à une seconde prise, non représentée, du disjoncteur. Des contacts glissants 43 assurent le passage du courant entre le tube 31 et le bloc 42. Eventuellement, une couche 43A, en alliage approprié, par exemple en alliage à base d'argent, permet un meilleur contact électrique entre le tube 31 et les contacts 43.
  • Dans le prolongement de la partie tubulaire 31, et à l'intérieur de celle-ci, coulisse un tube 50, constituant le second contact d'arc. Il comprend une extrémité 51 en alliage résistant aux effets de l'arc et un bourrelet 52 servant d'appui à une première extrémité d'un ressort 53 dont l'autre extrémité s'appuie sur l'épaulement 33A.
  • Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant:
    • en position enclenchée, le disjoncteur est dans la configuration de la figure 2; le ressort 53 est comprimé; le courant circule dans la prise 23, le couvercle 22, le bloc 25, le tube 24-27, le tube 51-50, le tube 31, la couche 43A, les contacts 43 le bloc 42 et la seconde prise non représentée.
    • au déclenchement, la tringle de manoeuvre 46 se déplace vers le bas de la figure, entraînant le tube 31. Le tube 50, poussé par le ressort 53 qui se détend progressivement, reste immobile, de sorte que les contacts 27 et 51 restent en contact; pendant cette phase, le gaz du volume 41 est comprimé par le déplacement relatif du piston et du cylindre 40.
  • Lorsque le ressort vient au bout de sa détente, le tube 50 est entraîné avec l'équipage mobile. Un arc 60 jaillit entre les contacts 27 et 51 (figure 3); le courant passe alors par la prise 23, le couvercle 22, le bloc 25, le tube 24-27, l'arc 60, le tube 51-50, le tube 31, la couche 43A, les contacts 43, le bloc 42 et la seconde prise non représentée. L'arc est soufflé par le gaz comprimé qui s'échappe à travers la buse 37 et s'éteint au premier passage par zéro du courant.
  • Le passage 26 dans le bloc 25, ainsi qu'un passage 55, dans le bloc 42, permettent une bonne circulation du gaz à l'intérieur de la chambre de coupure, ce qui favorise le rétablissement des qualités diélectriques du gaz après une manoeuvre de coupure.
  • Le disjoncteur de l'invention comprend seulement deux contacts électriques au lieu de trois au minimum pour les disjoncteurs de l'art antérieur; par suite, son prix de revient et son coût d'entretien sont réduits.
  • L'invention s'applique à la réalisation de disjoncteurs à moyenne ou haute tension, jusqu'à 45 kV environ.

Claims (1)

  1. Disjoncteur à moyenne tension à contacts d'arc en bout, comprenant, dans une enveloppe isolante remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques, un premier contact d'arc, fixe et relié à une première prise de courant, et un équipage mobile comprenant un premier tube, pouvant être déplacé par une tringle de manoeuvre, ledit premier tube étant relié par des contacts glissants à une seconde prise de courant, ledit premier tube définissant avec un second tube fixe un volume de soufflage et étant prolongé par une buse de soufflage, ledit disjoncteur comprenant en outre un second contact d'arc, caractérisé en ce que le premier tube est fraisé de manière à comprendre une première partie ((31) de faible diamètre et coopérant avec ledit second tube (40) pour constituer ledit volume de soufflage (41), et une seconde partie (32), de plus grand diamètre, portant ladite buse de soufflage (37), les deux parties étant reliées par une portion sensiblement annulaire (33) comprenant des trous de passage (34) et un épaulement (33A) et constituant un piston de soufflage, ledit second contact étant constitué par un troisième tube (50) coulissant à l'intérieur de ladite première partie (31) dudit premier tube, ledit troisième tube comprenant un bourrelet (52) sur lequel s'appuie une première extrémité d'un ressort (53) dont une seconde extrémité s'appuie sue ledit épaulement (33A), ledit ressort étant bandé lorsque le disjoncteur est en position enclenchée.
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