EP0515267B1 - Disjoncteur à gaz de soufflage pour haute et moyenne tension - Google Patents

Disjoncteur à gaz de soufflage pour haute et moyenne tension Download PDF

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EP0515267B1
EP0515267B1 EP92401368A EP92401368A EP0515267B1 EP 0515267 B1 EP0515267 B1 EP 0515267B1 EP 92401368 A EP92401368 A EP 92401368A EP 92401368 A EP92401368 A EP 92401368A EP 0515267 B1 EP0515267 B1 EP 0515267B1
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bottleneck
arc contact
gas
section
tubular member
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EP92401368A
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Jean-Marc Willieme
François Biquez
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Alstom Holdings SA
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GEC Alsthom SA
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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
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88Switches 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
    • H01H33/90Switches 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
    • H01H33/91Switches 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 present invention relates to a blast gas circuit breaker, comprising a cylindrical insulating or metallic envelope filled with dielectric gas under pressure, a fixed arcing contact and a movable assembly connected to an operating member comprising a blowing cylinder associated with a blowing nozzle and cooperating with at least one piston, a movable arcing contact extending a tubular part inside the blowing cylinder associated with a neck of section smaller than the inside section of the tubular part and coaxial with it.
  • circuit breakers are known (see for example US-A-4,939,322).
  • the tubular part carrying the movable arcing contact is often opened by lateral openings in order to obtain a double blowing in the sense that the gas compressed in the annular space between the blowing cylinder and the tubular part supporting the contact the movable arc is blown on the one hand inside the blowing nozzle but also on the other hand towards the interior of the movable arc contact and therefore inside the tubular part supporting it.
  • the present invention proposes to improve the breaking of such a circuit breaker in particular, thermal expansion circuit breakers using the energy of the arc, by increasing the gas pressure near the movable arcing contact by means of an arrangement. particularly simple and inexpensive.
  • the circuit breaker according to the invention is characterized in that said neck is a bottleneck of the gas flow carried by the internal wall of the tubular part, the minimum cross section of the bottleneck being of a diameter less than or equal to the diameter of the inner section of the movable arcing contact and greater than or equal to 0.75 times the diameter of the inner section of the movable arcing contact.
  • the distance between the movable arcing contact and the neck throttle is slightly greater than the penetration length of the fixed arcing contact inside the tubular part, in the engaged position.
  • the neck can be formed from an insert.
  • the bottleneck is, according to a preferred constructive measure, consisting of a deformed part of this covering.
  • the single figure shows in longitudinal section a partial view of a circuit breaker.
  • the moving element is shown in the open position and the gas is blown by the piston 7 according to the arrows shown, on the one hand in the blowing nozzle 6 and on the other hand in the tubular part 8 carrying the movable arcing contact 9.
  • This gas is then evacuated through at least one opening provided near the not shown end of the tubular part 8.
  • This tubular part 8 is provided near the contacts 9 with a bottleneck formed by a deformed part 10 of the metal tube 11, generally made of steel, which protects the tubular part 8 against the effects of the high temperature.
  • This part 10 deformed symmetrically with respect to the longitudinal axis of the tubular part 11 is spaced from the movable arcing contacts 9 by a distance d.
  • This distance d is preferably slightly greater than the penetration length of the fixed arcing contact 3 introduced into the movable arcing contact 9 in the engaged position. of the circuit breaker.
  • 0.75 d o ⁇ d 1 ⁇ d o do being the diameter of the internal section of the arcing contact 9 and d1 the minimum diameter of the passage section of the bottleneck.
  • the figure shows a preferred form of the bottleneck, allowing optimal gas flow conditions.
  • This neck can be of any other shape, biconical or other.
  • the bottleneck can be produced by fixing an insert on the internal wall of the part 8 supporting the movable arcing contact 9.
  • This insert can be metallic, for example steel or insulating, for example in "Teflon".
  • the invention applies to high-voltage circuit breakers of the conventional type with an insulating casing or of the type with a metal casing grounded.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Description

  • La présente invention se rapporte à un disjoncteur à gaz de soufflage, comprenant une enveloppe isolante ou métallique cylindrique remplie de gaz diélectrique sous pression, un contact d'arc fixe et un équipage mobile relié à un organe de manoeuvre comprenant un cylindre de soufflage associé à une buse de soufflage et coopérant avec au moins un piston, un contact d'arc mobile prolongeant une pièce tubulaire intérieure au cylindre de soufflage associée à un goulot de section inférieure à la section intérieure de la pièce tubulaire et coaxiale à celle-ci.
  • De tels disjoncteurs sont connus (voir par exemple US-A-4 939 322).
  • La pièce tubulaire portant le contact d'arc mobile est souvent ouverte par des ouvertures latérales afin d'obtenir un double soufflage dans le sens où le gaz comprimé dans l'espace annulaire entre le cylindre de soufflage et la pièce tubulaire support du contact d'arc mobile est soufflé d'une part à l'intérieur de la buse de soufflage mais également d'autre part vers l'intérieur du contact d'arc mobile et donc à l'intérieur de la pièce tubulaire le supportant.
  • La présente invention se propose d'améliorer la coupure d'un tel disjoncteur en particulier, les disjoncteurs à expansion thermique utilisant l'énergie de l'arc, en augmentant la pression de gaz à proximité du contact d'arc mobile grâce à un agencement particulièrement simple et peu coûteux.
  • Pour ce faire, le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que ledit goulot est un goulot d'étranglement du flux de gaz porté par la paroi interne de la pièce tubulaire, la section minimale de passage du goulot d'étranglement étant d'un diamètre inférieur ou égal au diamètre de la section intérieure du contact d'arc mobile et supérieur ou égal à 0,75 fois le diamètre de la section intérieure du contact d'arc mobile.
  • Grâce à cet agencement, la pression du gaz diélectrique pénétrant à l'intérieur de la pièce tubulaire est augmentée et le soufflage amélioré. Il est ainsi possible de gagner jusqu'à 25% en pression du gaz diélectrique.
  • De préférence, afin de permettre un choix. de section de ce goulot, la distance entre le contact d'arc mobile et le goulot d'étranglement est légèrement supérieure à la longueur de pénétration du contact d'arc fixe à l'intérieur de la pièce tubulaire, en position enclenchée.
  • Le goulot peut être formée d'une pièce rapportée.
  • Dans le cas de disjoncteur comportant un revêtement tubulaire métallique ou isolant de protection sur la paroi interne de la pièce tubulaire, le goulot d'étranglement est, selon une mesure constructive préférée, constitué d'une partie déformée de ce revêtement.
  • L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide d'un dessin ne représentant qu'un mode de réalisation.
  • La figure unique représente en coupe longitudinale une vue partielle d'un disjoncteur.
  • Dans l'enveloppe isolante cylindrique 1 remplie de gaz diélectrique, en général du SF6, sont logés :
    • le contact permanent fixe 2
    • le contact d'arc fixe 3
    • l'équipage mobile comprenant un cylindre de soufflage 4 portant le contact permanent mobile 5, la buse de soufflage 6, un piston de soufflage 7 et une pièce tubulaire 8 coaxiale et intérieure au cylindre 4 et portant le contact d'arc mobile 9.
  • L'équipage mobile est représenté en position ouverte et le gaz est soufflé par le piston 7 selon les flèches représentées, d'une part dans la buse de soufflage 6 et d'autre part dans la pièce tubulaire 8 portant le contact d'arc mobile 9.
  • Ce gaz est ensuite évacué par au moins une ouverture prévue à proximité de l'extrémité non représentée de la pièce tubulaire 8.
  • Cette pièce tubulaire 8 est pourvu à proximité des contacts 9 d'un goulot d'étranglement formé par une partie déformée 10 du tube métallique 11, en général en acier, qui protège la pièce tubulaire 8 contre les effets de la température élevée.
  • Cette partie 10 déformée de façon symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la pièce tubulaire 11 est espacée des contacts d'arc mobile 9 d'une distance d. Cette distance d est de préférence légèrement supérieure à la longueur de pénétration du contact d'arc fixe 3 introduit dans le contact d'arc mobile 9 en position enclenchée du disjoncteur.
  • Par ailleurs, selon l'invention :
       0,75 do ≤ d1 ≤ do do étant le diamètre de la section intérieure du contact d'arc 9 et d1 le diamètre minimal de la section de passage du goulot d'étranglement.
  • Ainsi est obtenue une surpression avantageuse. Plus précisément, il est ainsi possible d'augmenter jusqu'à 25% la densité de gaz autour du contact mobile 9, ce qui permet d'assurer une meilleure tenue diélectrique lors de la coupure des faibles courants capacitifs sur ce contact 9. Si le diamètre d1 est inférieur à 0,75 do, le goulot d'étranglement devient nuisible pour les forts courants, car l'on a besoin d'une section de passage suffisante dans la pièce tubulaire 8 pour assurer un soufflage et une désionisation du volume entre les contacts 3 et 9.
  • La figure représente une forme préférée du goulot d'étranglement, permettant des conditions optimales d'écoulement du gaz.
  • Ce goulot peut être de tout autre forme, biconique ou autre.
  • Selon une variante, le goulot d'étranglement peut être réalisé par fixation d'une pièce rapportée sur la paroi interne de la pièce 8 support du contact d'arc mobile 9. Cette pièce rapportée peut être métallique, par exemple en acier ou isolante, par exemple en "Téflon".
  • L'invention s'applique aux disjoncteurs à haute tension de type conventionnel à enveloppe isolante ou de type à enveloppe métallique à la terre.

Claims (5)

  1. Disjoncteur à gaz de soufflage comprenant
    - une enveloppe isolante ou métallique cylindrique (1) remplie de gaz diélectrique sous pression,
    - un contact d'arc fixe (3) et
    - un équipage mobile relié à un organe de manoeuvre comprenant un cylindre de soufflage (4) associé à une buse de soufflage (6) et coopérant avec au moins un piston (7), un contact d'arc mobile (9) prolongeant une pièce tubulaire (8) intérieure au cylindre de soufflage (4) associée à un goulot de section inférieure à la section intérieure de la pièce tubulaire (8) et coaxiale à celle-ci,
       caractérisé en ce que
    - ledit goulot est un goulot d'étranglement du flux de gaz porté par la paroi interne de ladite pièce tubulaire (8),
    - la section minimale de passage dudit goulot d'étranglement est d'un diamètre (d1) inférieur ou égal au diamètre (d0) de la section intérieure du contact d'arc mobile (9) et supérieur ou égal à 0,75 fois le diamètre (d0) de la section intérieure du contact d'arc mobile
  2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contact d'arc mobile (9) est porté par ladite pièce tubulaire (8).
  3. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance (d) entre le contact d'arc mobile (9) et le goulot d'étranglement est légèrement supérieure à la longueur de pénétration du contact d'arc fixe (3) à l'intérieur de la pièce tubulaire (8), en position enclenchée.
  4. Disjoncteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le goulot d'étranglement est formé d'une pièce rapportée.
  5. Disjoncteur selon l'une des revendications précédentes, comportant un revêtement tubulaire métallique ou isolant de protection (11) sur la paroi interne de la pièce tubulaire (8), caractérisé en ce que le goulot d'étranglement est constitué d'une partie déformée (10) de ce revêtement (11).
EP92401368A 1991-05-23 1992-05-20 Disjoncteur à gaz de soufflage pour haute et moyenne tension Expired - Lifetime EP0515267B1 (fr)

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US5216214A (en) 1993-06-01
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