EP0540971B1 - Disjoncteur à haute ou moyenne tension à triple mouvement - Google Patents

Disjoncteur à haute ou moyenne tension à triple mouvement Download PDF

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EP0540971B1
EP0540971B1 EP92118278A EP92118278A EP0540971B1 EP 0540971 B1 EP0540971 B1 EP 0540971B1 EP 92118278 A EP92118278 A EP 92118278A EP 92118278 A EP92118278 A EP 92118278A EP 0540971 B1 EP0540971 B1 EP 0540971B1
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circuit breaker
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actuating
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GEC Alsthom SA
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • 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
    • H01H33/905—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 compression volume being formed by a movable cylinder and a semi-mobile piston
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H2033/028—Details the cooperating contacts being both actuated simultaneously in opposite directions
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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
    • H01H33/904—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 characterised by the transmission between operating mechanism and piston or movable contact

Definitions

  • the present invention relates to a circuit breaker comprising, in an enclosure filled with dielectric gas, in particular SF6, a first arcing contact connected to a first socket, a second arcing contact connected to a second socket and movable in a fixed cylinder, where it forms with a piston a compression chamber, the first arcing contact being movable and the circuit breaker comprising means for actuating this first arcing contact in the direction opposite to that of the displacement of the second contact.
  • dielectric gas in particular SF6
  • a first arcing contact connected to a first socket
  • a second arcing contact connected to a second socket and movable in a fixed cylinder, where it forms with a piston a compression chamber
  • the first arcing contact being movable
  • the circuit breaker comprising means for actuating this first arcing contact in the direction opposite to that of the displacement of the second contact.
  • the first contact and the piston are fixed, the separation of the contacts and the compression of the dielectric gas in the compression chamber being done by simple displacement of the second movable contact.
  • French patent FR-A-2 491 675 discloses a breaking device with a first type of displacement, that is to say the contacts of which are moved in opposite directions, in order to increase the speed of separation of the contacts without increasing the speed of the moving contact.
  • the actuating means consist of an arrangement of tie rods and connecting rods.
  • French patent FR-A-2 320 626 describes a circuit breaker with a second type of displacement, that is to say with piston and contact movable by means of rods, the fixed contact being integral with the cylinder forming blowing chamber.
  • a high speed of separation of the contacts and a large stroke to hold the voltage are sought to cut the capacitive currents.
  • a high blowing pressure and a rapid pressure build-up are required.
  • the object of the invention is to allow correct cutting of these types of current by combining the two types of movement specified above, while using the lowest possible operating energy thanks to a single rotary control.
  • the heavy piece which is the second contact
  • the cylinder is fixed.
  • the light part, which constitutes the first contact, can have a relatively high speed and stroke.
  • the circuit breaker can be filled with dielectric gas at low pressure, which improves its resistance to very cold weather.
  • the invention results in low wear of the contacts and low pollution of the dielectric gas.
  • the means for actuating the second contact and the piston preferably consist of articulated levers.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of a circuit breaker according to the invention, in the closed position.
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of the circuit breaker, in the open position.
  • Figure 3 is a longitudinal sectional view (perpendicular to the previous) of the circuit breaker, in the closed position.
  • the circuit breaker comprises in a casing 1 a first arcing contact 2 connected to a first socket 3, a second arcing contact 4 connected to a second socket 5 and movable in a fixed cylinder 6 where it forms with a piston 7 a blowing chamber 8.
  • the circuit breaker shown is with a metal casing 1 and for clarity, the permanent contacts are not shown; they can be internal or external to the envelope, in a known manner.
  • the circuit breaker can be intended for high or medium voltage.
  • the first arcing contact 2 and the piston 7 are movable by means of actuation means ensuring the displacement of the first arcing contact 2 in the opposite direction to that of the displacement of the second contact 4 and the displacement of the piston 7 in the opposite direction to that of the displacement of the second contact 4.
  • these actuating means are a single control rotary shaft 9.
  • This horizontal shaft 9 disposed in the lower part of the circuit breaker, is connected in rotation with a pin 10 carrying at one of its ends a pin 11 and forming at its other end a fork supporting an axis 12.
  • tie rods 16 On the levers 13, near their connection with the pin 11, two horizontal axes 15 are fixed on which two tie rods 16 turn, made of insulating material, connected at their upper end by a horizontal rod 17, made of insulating material, driving the first contact 2 via an arrangement described below.
  • These tie rods 16 working only in traction are of simple section, for example round.
  • a rotary lever 18 of insulating material is mounted on the axis 12, and is mounted a rotary lever 18, of insulating material, linked to a horizontal axis 21 integral with the second contact 4.
  • the upper end of the first contact 2 has an annular flange housed in a hollow cylinder 19 integral with the first socket 3.
  • a spring 20 bearing between this flange and a lower edge of the cylinder 19 pushes the contact 2 upwards.
  • the rod 17 passes through two oblong slots in the cylinder 19 and rests on the upper end of the first contact 2.
  • the levers 13 are, on the other hand, in the low position, pulling the piston 7 in the low position near the lower end of the cylinder 6.
  • the compression volume 8 is then maximum.
  • the tie rods 16 are consequently also in the low position, the rod 17 pushing the first contact 2 downwards against the stress of the spring 20.

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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

  • La présente invention se rapporte à un disjoncteur comprenant dans une enveloppe remplie de gaz diélectrique, en particulier de SF6, un premier contact d'arc relié à une première prise de courant, un second contact d'arc relié à une seconde prise de courant et mobile dans un cylindre fixe, où il forme avec un piston une chambre de compression, le premier contact d'arc étant mobile et le disjoncteur comportant des moyens d'actionnement de ce premier contact d'arc dans le sens opposé à celui du déplacement du second contact.
  • Généralement, dans les disjoncteurs connus, le premier contact et le piston sont fixes, la séparation des contacts et la mise en compression du gaz diélectrique dans la chambre de compression se faisant par simple déplacement du second contact mobile.
  • Le brevet français FR-A-2 491 675 divulgue un dispositif de coupure à premier type de déplacement c'est-à-dire dont les contacts sont déplacés dans des sens opposés, afin d'augmenter la vitesse de séparation des contacts sans augmenter la vitesse du contact mobile. Les moyens d'actionnement sont constitués d'un agencement de tirants et de bielles.
  • Le brevet français FR-A-2 320 626 décrit un disjoncteur à second type de déplacement c'est-à-dire à piston et contact mobiles par l'intermédiaire de tringles, le contact fixe étant solidaire du cylindre formant chambre de soufflage.
  • Dans un disjoncteur à gaz diélectrique tel que le SF6, une vitesse de séparation élevée des contacts et une course importante pour tenir la tension sont recherchées pour couper les courants capacitifs. Pour couper les courants de court-circuit et de défaut kilométrique, il faut une grande pression de soufflage ainsi qu'une montée en pression rapide.
  • Le but de l'invention est de permettre une coupure correcte de ces types de courant en associant les deux types de déplacement précisés ci-dessus, tout en utilisant une énergie de manoeuvre la plus réduite possible grâce à une commande rotative unique.
  • Pour ce faire, le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que
    • le piston est mobile,
    • le disjoncteur comporte des moyens d'actionnement du piston dans le sens opposé à celui du déplacement du second contact,
    • les dits moyens d'actionnement des contacts et du piston sont à commande unique à arbre rotatif,
    • l'extrémité supérieure du premier contact est logée dans un cylindre creux solidaire de l'enveloppe, un ressort poussant le contact vers le haut, et est actionnée par une tige traversant deux lumières oblongues du cylindre, reposant sur l'extrémité supérieure du premier contact et reliant deux tirants dont le déplacement est commandé par l'arbre.
  • L'on obtient ainsi une vitesse de séparation importante des contacts, par coopération des déplacements des deux contacts, sans nécessité d'une vitesse excessive de l'un des contacts, et une montée en pression rapide et élevée, par coopération des déplacements du second contact et du piston dans le cylindre fixe.
  • De plus, l'énergie de manoeuvre est minimalisée. La pièce de poids élevé, que constitue le second contact, peut avoir une vitesse et une course relativement faibles. Le cylindre est, quant à lui, fixe. La pièce légère, que constitue le premier contact, peut avoir une vitesse et une course relativement élevées.
  • Grâce à l'invention, le disjoncteur peut être rempli de gaz diélectrique à basse pression, ce qui améliore sa tenue aux grands froids.
  • Il résulte, de plus, de l'invention une faible usure des contacts et une faible pollution du gaz diélectrique.
  • Par ailleurs, les moyens d'actionnement du second contact et du piston sont de préférence constitués de leviers articulés.
  • L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de dessins ne représentant qu'un mode de réalisation.
  • La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention, en position fermée.
  • La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du disjoncteur, en position ouverte.
  • La figure 3 est une vue en coupe longitudinale (perpendiculairement aux précédentes) du disjoncteur, en position fermée.
  • Le disjoncteur comprend dans une enveloppe 1 un premier contact d'arc 2 relié à une première prise de courant 3, un second contact d'arc 4 relié à une seconde prise de courant 5 et mobile dans un cylindre fixe 6 où il forme avec un piston 7 une chambre de soufflage 8.
  • Le disjoncteur représenté est à enveloppe métallique 1 et pour plus de clarté, les contacts permanents ne sont pas représentés; ils peuvent être internes ou externes à l'enveloppe, de façon connue. Le disjoncteur peut être destiné à la haute ou à la moyenne tension.
  • Le premier contact d'arc 2 et le piston 7 sont mobiles par l'intermédiaire de moyens d'actionnement assurant le déplacement du premier contact d'arc 2 dans le sens opposé à celui du déplacement du second contact 4 et le déplacement du piston 7 dans le sens opposé à celui du déplacement du second contact 4.
  • ces moyens d'actionnement sont à commande unique à arbre rotatif 9. A cet arbre 9 horizontal disposé en partie basse du disjoncteur, est liée en rotation un axe 10 portant à l'une de ses extrémités un tourillon 11 et formant à son autre extrémité une fourche supportant un axe 12.
  • Sur le tourillon 11, à ses extrémités, sont montés rotatifs deux leviers 13, en matériau isolant, tournant respectivement sur des tenons 14 horizontaux solidaires du piston 7 pourvu d'un clapet de remplissage.
  • Sur les leviers 13, à proximité de leur liaison avec le tourillon 11, sont fixés deux axes 15 horizontaux sur lesquels tournent deux tirants 16 ,en matériau isolant, reliés à leur extrémité supérieure par une tige 17 horizontale, en matériau isolant, entraînant le premier contact 2 par l'intermédiaire d'un agencement décrit plus loin. Ces tirants 16 ne travaillant qu'en traction sont de section simple par exemple ronde.
  • Sur l'axe 12, est monté un levier 18 rotatif, en matériau isolant, lié à un axe 21 horizontal solidaire du second contact 4.
  • L'extrémité supérieure du premier contact 2 comporte une bride annulaire logée dans un cylindre 19 creux solidaire de la première prise de courant 3. Un ressort 20 en appui entre cette bride et un rebord inférieur du cylindre 19 pousse le contact 2 vers le haut. La tige 17 traverse deux lumières oblongues du cylindre 19 et repose sur l'extrémité supérieure du premier contact 2.
  • Sur la figure 1, le disjoncteur est en position fermée. Dans cette position de l'arbre de commande 9, le levier 18 est en position haute poussant le second contact 4 en position haute, ainsi que sa bride annulaire portant la buse de soufflage et coulissante dans le cylindre fixe 6 par l'intermédiaire de contacts glissants; cette bride est alors à proximité de l'extrémité supérieure du cylindre 6.
  • Les leviers 13 sont, par contre, en position basse, tirant le piston 7 en position basse à proximité de l'extrémité inférieure du cylindre 6. Le volume de compression 8 est alors maximal.
  • Les tirants 16 sont en conséquence également en position basse, la tige 17 poussant le premier contact 2 vers le bas à l'encontre de la sollicitation du ressort 20.
  • Lors de l'ouverture, l'arbre de commande 9 est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre selon les figures 1 et 2, et le second contact 4 tiré vers le bas par le levier 18, le piston 7 poussé vers le haut par les leviers 13 et le premier contact 2 poussé vers le haut par le ressort 20. Le volume de la chambre de soufflage 8 est ainsi diminué rapidement et la montée en pression non seulement élevée mais rapide. Les contacts 2 et 4 sont ainsi rapidement séparés. Le passage de la position fermée (figure 1) à la position ouverte (figure 2) est réalisé par une faible rotation de l'arbre de commande 9, sur environ 45° et est donc particulièrement rapide.

Claims (2)

  1. Disjoncteur comprenant dans une enveloppe (1) remplie de gaz diélectrique en particulier de SF6, un premier contact d'arc (2) relié à une première prise de courant (3), un second contact d'arc (4) relié à une seconde prise de courant (5) et mobile dans un cylindre fixe (6) où il forme avec un piston (7) une chambre de compression (8), le premier contact d'arc (2) étant mobile et le disjoncteur comportant des moyens d'actionnement de ce premier contact d'arc (2) dans le sens opposé à celui du déplacement du second contact (4),
       caractérisé en ce que
    - le piston (7) est mobile,
    - le disjoncteur comporte des moyens d'actionnement du piston (7) dans le sens opposé à celui du déplacement du second contact (4),
    - les dits moyens d'actionnement des contacts (2,4) et du piston (7) sont à commande unique à arbre rotatif (9),
    - l'extrémité supérieure du premier contact (2) est logée dans un cylindre (19) creux solidaire de l'enveloppe (1), un ressort (20) poussant le contact (2) vers le haut, et est actionnée par une tige (17) traversant deux lumières oblongues du cylindre (19), reposant sur l'extrémité supérieure du premier contact (2) et reliant deux tirants (16) dont le déplacement est commandé par l'arbre (9).
  2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement du second contact (4) et du piston (7) sont constitués de leviers (13) articulés.
EP92118278A 1991-11-04 1992-10-26 Disjoncteur à haute ou moyenne tension à triple mouvement Expired - Lifetime EP0540971B1 (fr)

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FR9113561 1991-11-04

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EP0540971A1 EP0540971A1 (fr) 1993-05-12
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AT (1) ATE148261T1 (fr)
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ES (1) ES2096004T3 (fr)
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