EP0788125B1 - Disjoncteur à haute tension à résistance insérée à la fermeture - Google Patents

Disjoncteur à haute tension à résistance insérée à la fermeture Download PDF

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EP0788125B1
EP0788125B1 EP97400180A EP97400180A EP0788125B1 EP 0788125 B1 EP0788125 B1 EP 0788125B1 EP 97400180 A EP97400180 A EP 97400180A EP 97400180 A EP97400180 A EP 97400180A EP 0788125 B1 EP0788125 B1 EP 0788125B1
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EP
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contact
rod
circuit
ring
switching member
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EP97400180A
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EP0788125A1 (fr
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Alain Girodet
Marc Vittoz
André Cimala
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Grid Solutions SAS
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GEC Alsthom T&D SA
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    • 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
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/16—Impedances connected with contacts
    • H01H33/166—Impedances connected with contacts the impedance being inserted only while closing the switch

Definitions

  • the present invention relates to a high circuit breaker resistance voltage inserted at closing.
  • It relates more precisely to a circuit breaker with high voltage including in an envelope filled with gas dielectric a first arcing contact and a second contact arc moving in opposite directions of a position opening to a closed position and vice versa, the first contact being secured by a ring to a tube sliding in a support part electrically connected to A power socket.
  • Such contact arrangements are commonly used in circuit breakers especially in so-called armored metal casing circuit breakers.
  • said ring is then conductive to allow the passage of the current from the first contact to said socket.
  • circuit breakers it may be necessary to insert a closing resistance as it is conventional to do it in high voltage circuit breakers, as described for example in patent document FR-2 612,683 filed by the Applicant.
  • the object of the invention is to provide an arrangement closing resistance insert, which adapts to the type of circuit breaker mentioned above, without significant modification in the breaking chamber of this circuit breaker and keeping unchanged the dimension of it, while not requiring not significant maneuvering energy.
  • said ring is made of insulating material
  • the first contact is extended by a coaxial rod at this contact, arranged on the side opposite to the second contact and connected to a resistor and this rod carries a switching member arranged to electrically connect said rod directly and the support part being closed.
  • the mounting of the closing resistor does not require therefore that the replacement of the conductive ring by a insulating material ring and mounting the rod extension, with regard to the breaking chamber.
  • the switching consists of a ring carried by said rod and carrying an arrangement intended to come and hang in a latching part carried by the support part.
  • said arrangement is a crown of flexible fingers with end caps.
  • the switching member In order to allow the insertion of the resistance during at least partial displacement of contact opening, the switching member is pushed by a spring against a stop fixed to the rod, the pressure force of this spring being directed in the same direction as the direction of opening movement of the first contact and the door rod a switching device disconnection shoulder and of the snap-in part at the end of opening.
  • the electrical connection between the resistance and the rod is made by a tube in which is introduced the rod and equipped with a sliding contact.
  • Figure 1 is a partial sectional view longitudinal of a circuit breaker according to the invention, in open position.
  • Figure 2 is a partial sectional view longitudinal of a circuit breaker according to the invention, in a first intermediate position when it is closed.
  • Figure 3 is a partial sectional view longitudinal of a circuit breaker according to the invention, in a second intermediate position when it is closed.
  • Figure 4 is a partial sectional view longitudinal of a circuit breaker according to the invention, in closed position.
  • the circuit breaker shown is a high circuit breaker tension in a metal envelope called armored.
  • the invention can be transposed to conventional equipment envelope in ceramic or synthetic material.
  • It has a switching chamber 1 in a envelope 1A, a resistance 2 receiving chamber in an enclosure 2A and a socket outlet 3 deadtank type in a 3A envelope.
  • the resistance consists of two stacks of resistive pads 20, 21 put in series thanks to a metal plate 23 supported by a material cone insulator 24 fixed to an envelope wall 25.
  • Each of these batteries is mounted in a manner known per se in a tube insulating material 26, 27 embedded in a room 28, 29 metal fixed to the plate 23 and retaining to its other end of a metal block 30, 31 to which is attached a metal rod 32, 33.
  • the pellets are pushed against this block 30, 31 by a spring 34, 35 interposed between the part 28, 29 and a metallic contact pad 36, 37 arranged at the base of each stack of resistive pads.
  • rod 32 which will called entry rod
  • block 30 the first stack of resistive pads 21, the contact pad 36, the spring 34, metal part 28, plate 23, part metal 29, the spring 35, the contact pad 37, the second stack of resistive pads 22, block 31, for arrive at rod 33 which will be called exit rod, or can follow the opposite path.
  • the outlet rod 33 is permanently connected to the socket 40 in chamber 3.
  • this socket 40 is integral with a tubular support piece 41 disposed in the breaking chamber 1 and receiving one of the arcing contacts, as will be explained below.
  • This piece tubular support 41 is supported by a material cone insulator 43 fixed on an envelope wall 44 separating the chambers 1, 2, thanks to a screwed metal ring 42 on the support piece 41 and blocking said cone 43 therebetween and the support piece 41.
  • FELS spring type
  • the first contact arc 50 consisting of a conventional tip extending by screwed by a metal extension rod 51 which is introduced into the input rod 32 which is hollow, this last being electrically connected to the rod extension 51 by a sliding contact 52.
  • a ring, for example conical, of insulating material 54 whose outer edge is fixed to a metal tube 55 intended to slide in the support piece 41.
  • this tube 55 is secured to a operating rod made of insulating material 56, by an arm 57 having a hole in which the part is threaded support 41.
  • the extension rod 51 carries a switching 58 pushed against a ring or shoulder 59 secured to the extension rod 51 by a spring 60 interposed between this switching member 58 and the first shoulder 53.
  • the switching member 58 consists a sliding ring on the extension rod 51 by through a sliding contact 58A and carrying a crown 61 of slightly flexible fingers end.
  • the ring or shoulder 59 and the first shoulder 53 are distant by a length 1.
  • the support piece 41 carries a portion snap ring 62, arranged at its end and intended to receive and block said fingers of the crown 61 and to ensure the passage of current between the organ of switching 58 and support part 41, as will be seen more far.
  • the second arcing contact 70 is of the contact type mobile described in patent document FR-2 612 683, shaped in a manner known per se, consisting of fingers contact and in solidarity with a mobile crew carrying a nozzle blowing 71.
  • the two arcing contacts 50, 70 are therefore mobile and can be operated by a drive device common, and in this case at equal speed, or be operated by different drive devices, and in this case possibly at different speeds.
  • the circuit breaker works as follows.
  • FIG. 1 the circuit breaker is shown in open position.
  • Arc contacts 50, 70 are distant one from the other, the tube 55 carrying the first arcing contact 50 being in its leftmost position, where it is at maximum introduced into the tubular support piece 41 and the moving element carrying the second arcing contact 70 in its rightmost position.
  • Distance 1 is such that the switching member 58 is distant from the part snap 62 and is located on the side opposite contact 50.
  • the support part 41 and therefore the socket 40 are therefore not directly electrically connected to the rod extension 51 but are connected via the resistance then inserted and ensuring the potential of the arcing contact.
  • the first contact 50 is introduced into the second contact 70 and the resistor is always inserted.
  • the switching member 58 has its fingers 61 snapped into the snap portion 62.
  • main contacts 50A and 70A come into contact and ensure the passage of current.
  • the contacts are moved in the direction reverse, distant from each other.
  • the snap of the switching member 58 and the latching part 62 continues until a 51A shoulder has reached the switching member 58.
  • This shoulder 51A pushes the switching member 58 and separates it from the part snap 62 then the spring 60 returns the switching 58 to its initial position for opening the breaker.
  • the release of the switching member 58 from the snap-in part 62 takes place near the total open position or at this position.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

La présente invention concerne un disjoncteur haute tension à résistance insérée à la fermeture.
Elle se rapporte plus précisément à un disjoncteur à haute tension comprenant dans une enveloppe remplie de gaz diélectrique un premier contact d'arc et un second contact d'arc mobiles dans des sens opposés d'une position d'ouverture à une position de fermeture et réciproquement, le premier contact étant solidarisé par une bague à un tube coulissant dans une partie support reliée électriquement à une prise de courant.
De tels agencements de contacts sont couramment utilisés dans les disjoncteurs en particulier dans les disjoncteurs à enveloppe métallique dits blindés. Ladite bague est alors conductrice pour permettre le passage du courant du premier contact vers ladite prise.
Dans de tels disjoncteurs, il peut être nécessaire d'insérer une résistance à la fermeture comme il est classique de le faire dans les disjoncteurs haute tension, comme décrit par exemple dans le document de brevet FR-2 612 683 déposé par la Déposante.
Cependant, de manière générale, l'insertion d'une résistance nécessite une réalisation spécifique de la chambre de coupure et entraíne la mise en place de pièces de masse relativement importante et donc une énergie de manoeuvre importante.
Le but de l'invention est de réaliser un agencement d'insertion de résistance à la fermeture, qui s'adapte au type de disjoncteur précité, sans modification importante dans la chambre de coupure de ce disjoncteur et en gardant inchangé la dimension de celle-ci, tout en ne nécessitant pas une énergie de manoeuvre importante.
Pour ce faire, conformément à l'invention, ladite bague est en matériau isolant, le premier contact est prolongé par une tige coaxiale à ce contact, disposée du côté opposé au second contact et connectée à une résistance et cette tige porte un organe de commutation agencé pour connecter électriquement directement ladite tige et la partie support en cours de fermeture.
Le montage de la résistance de fermeture ne nécessite donc que le remplacement de la bague conductrice par une bague en matière isolante et le montage de la tige de prolongement, en ce qui concerne la chambre de coupure.
Selon le mode de réalisation préféré, l'organe de commutation est constitué d'une bague portée par ladite tige et portant un agencement destiné à venir se bloquer dans une partie d'encliquetage portée par la partie support.
De préférence, ledit agencement est une couronne de doigts flexibles à embout d'extrémité.
Afin de permettre l'insertion de la résistance lors d'un déplacement au moins partiel d'ouverture des contacts, l'organe de commutation est poussé par un ressort contre une butée solidaire de la tige, l'effort de pression de ce ressort étant dirigé dans le même sens que le sens du déplacement d'ouverture du premier contact et la tige porte un épaulement de déconnexion de l'organe de commutation et de la partie d'encliquetage en fin d'ouverture.
Avantageusement, la connexion électrique entre la résistance et la tige est réalisée par un tube dans lequel est introduite la tige et équipé d'un contact glissant.
L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention.
La figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention, en position ouverte.
La figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention, dans une première position intermédiaire lors de sa fermeture.
La figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention, dans une seconde position intermédiaire lors de sa fermeture.
La figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention, en position fermée.
Le disjoncteur représenté est un disjoncteur haute tension sous enveloppe métallique dit blindé. L'invention peut être transposée à un appareillage conventionnel à enveloppe en matière céramique ou synthétique.
Il comporte une chambre de coupure 1 dans une enveloppe 1A, une chambre de réception de la résistance 2 dans une enveloppe 2A et une chambre de prise de courant 3 de type deadtank dans une enveloppe 3A.
La résistance est constituée de deux piles de pastilles résistives 20, 21 mises en série grâce à une plaque métallique 23 supportée par un cône en matière isolante 24 fixé à une paroi d'enveloppe 25. Chacune de ces piles est montée de façon connue en soi dans un tube en matière isolante 26, 27 encastré dans une pièce 28, 29 métallique fixée à la plaque 23 et retenant à son autre extrémité un bloc métallique 30, 31 auquel est solidaire une tige métallique 32, 33. Les pastilles sont poussées contre ce bloc 30, 31 par un ressort 34, 35 intercalé entre la pièce 28, 29 et une pastille métallique de contact 36, 37 disposée à la base de chaque pile de pastilles résistives.
Le courant peut donc circuler de la tige 32 qui sera appelée tige d'entrée, dans le bloc 30, la première pile de pastilles résistives 21, la pastille de contact 36, le ressort 34, la pièce métallique 28, la plaque 23, la pièce métallique 29, le ressort 35, la pastille de contact 37, la seconde pile de pastilles résistives 22, le bloc 31, pour arriver à la tige 33 qui sera appelée tige de sortie, ou peut suivre la trajectoire inverse.
La tige de sortie 33 est reliée de façon permanente à la prise de courant 40 de la chambre 3. Pour ce faire, cette prise 40 est solidaire d'une pièce tubulaire support 41 disposée dans la chambre de coupure 1 et recevant l'un des contacts d'arc, comme il sera précisé plus loin. Cette pièce tubulaire support 41 est supportée par un cône en matière isolante 43 fixé sur une paroi d'enveloppe 44 séparant les chambres 1, 2 et ceci grâce à une bague métallique 42 vissée sur la pièce support 41 et bloquant ledit cône 43 entre elle et la pièce support 41. A cette bague 42 est solidarisée la tige de sortie 33 par un contact vissé avec ressort de type "FELS" par exemple.
Dans la pièce support 41 est logé le premier contact d'arc 50 constitué d'un embout classique se prolongeant par vissage par une tige métallique de prolongement 51 qui est introduite dans la tige d'entrée 32 qui est creuse, cette dernière étant reliée électriquement à la tige de prolongement 51 par un contact glissant 52. Entre l'embout 50 et un épaulement 53 de la tige de prolongement 51 est disposée une bague par exemple conique en matériau isolant 54 dont le bord externe est fixé à un tube 55 métallique destiné à coulisser dans la pièce support 41. Pour manoeuvrer ce coulissement, ce tube 55 est solidarisé à une tringle de manoeuvre en matériau isolant 56, par un bras 57 comportant un orifice dans lequel est enfilé la pièce support 41.
De plus, la tige de prolongement 51 porte un organe de commutation 58 poussé contre une bague ou un épaulement 59 solidaire de la tige de prolongement 51 par un ressort 60 intercalé entre cet organe de commutation 58 et le premier épaulement 53. L'organe de commutation 58 est constitué d'une bague coulissante sur la tige de prolongement 51 par l'intermédiaire d'un contact glissant 58A et portant une couronne 61 de doigts légèrement flexibles à embout d'extrémité. La bague ou épaulement 59 et le premier épaulement 53 sont distants d'une longueur 1.
La pièce support 41 porte quant à elle une partie annulaire d'encliquetage 62, disposée à son extrémité et destiné à recevoir et bloquer lesdits doigts de la couronne 61 et à assurer la passage du courant entre l'organe de commutation 58 et la pièce support 41, comme il sera vu plus loin.
Le second contact d'arc 70 est du type du contact mobile décrit dans le document de brevet FR-2 612 683, conformé de façon connue en soi, constitué de doigts de contact et solidaire d'un équipage mobile portant une buse de soufflage 71.
Les deux contacts d'arc 50, 70 sont donc mobiles et peuvent être actionnés par un dispositif d'entraínement commun, et dans ce cas à une vitesse égale, ou être actionnés par des dispositifs d'entraínement différents, et dans ce cas éventuellement à des vitesses différentes.
Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant.
Sur la figure 1, le disjoncteur est représenté en position ouverte. Les contacts d'arc 50, 70 sont éloignés l'un de l'autre, le tube 55 portant le premier contact d'arc 50 étant dans sa position la plus à gauche, où il est au maximum introduit dans la pièce tubulaire support 41 et l'équipage mobile portant le second contact d'arc 70 dans sa position la plus à droite. La distance 1 est telle que l'organe de commutation 58 est éloigné de la partie d'encliquetage 62 et se situe du côté opposé au contact 50. La partie support 41 et donc la prise 40 ne sont donc pas directement connectées électriquement à la tige de prolongement 51, mais sont connectées par l'intermédiaire la résistance alors insérée et assurant la mise au potentiel du contact d'arc.
Lors de la fermeture, les contacts 50, 70 sont approchés l'un de l'autre par actionnement du ou des dispositifs d'entraínement. Après une première course du tube 55 et donc du premier contact d'arc 50, comme représenté sur la figure 2, les contacts d'arc 50, 70 viennent à proximité l'un de l'autre et un arc apparaít. Dans cette position, l'organe de commutation 58 est encore éloigné de la partie d'encliquetage 62 et le premier contact 50 et la prise 40 ne sont pas connectés électriquement. La résistance est donc insérée, le courant passant dans le second contact 70, le premier contact 50, la tige de prolongement 51, le tube d'entrée 32 la première pile de pastilles résistives 21, la seconde pile de pastilles résistives 22, le tube de sortie 33, la pièce 42, la partie support 41 et la prise 40.
Le premier contact 50 est introduit dans le second contact 70 et la résistance est toujours insérée.
La fermeture des contacts continuant, ces contacts 50, 70 sont connectés comme représentés sur la figure 3 et l'organe de commutation 58 vient en contact avec la partie d'encliquetage 62, leur connexion électrique se réalisant. La résistance est alors court-circuitée, le courant passant dans le second contact 70, le premier contact 50, la tige de prolongement 51, l'organe de commutation 58, la partie d'encliquetage 62, la partie support 41 et la prise 40.
Le déplacement de fermeture étant terminée, comme représenté sur la figure 4, l'organe de commutation 58 a ses doigts 61 encliquetés dans la partie d'encliquetage 62. En fin de fermeture, les contacts principaux 50A et 70A viennent en contact et assurent le passage du courant.
A l'ouverture, les contacts sont déplacés dans le sens inverse, éloignés l'un de l'autre. L'encliquetage de l'organe de commutation 58 et de la partie d'encliquetage 62 se poursuit tant qu'un épaulement 51A n'a pas atteint l'organe de commutation 58. Cet épaulement 51A pousse l'organe de commutation 58 et le désolidarise de la partie d'encliquetage 62 puis le ressort 60 ramène l'organe de commutation 58 à sa position initiale d'ouverture du disjoncteur. La libération de l'organe de commutation 58 de la partie d'encliquetage 62 a lieu à proximité de la position totale d'ouverture ou à cette position.
Il est donc possible par le choix de la vitesse d'actionnement des contacts 50, 70 et de la distance l, de régler le temps d'insertion de la résistance.

Claims (6)

  1. Disjoncteur à haute tension comprenant dans une enveloppe remplie de gaz diélectrique un premier contact d'arc (50) et un second contact d'arc (70) mobiles dans des sens opposés d'une position d'ouverture à une position de fermeture et réciproquement, le premier contact (50) étant solidarisé par une bague (54) à un tube (55) coulissant dans une partie support (41) reliée électriquement à une prise de courant (40), caractérisé en ce que ladite bague (54) est en matériau isolant, en ce que le premier contact (50) est prolongé par une tige (51) coaxiale à ce contact (50), disposée du côté opposé au second contact (70) et connectée à une résistance (21, 22) et en ce que cette tige (51) porte un organe de commutation (58) agencé pour connecter électriquement directement ladite tige (51) et la partie support (41) en cours de fermeture.
  2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commutation (58) est constitué d'une bague portée par ladite tige (51) et portant un agencement destiné à venir se bloquer dans une partie d'encliquetage (62) portée par la partie support (41).
  3. Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit agencement est une couronne (61) de doigts flexibles à embout d'extrémité.
  4. Disjoncteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'organe de commutation (58) est poussé par un ressort (60) contre une butée (59) solidaire de la tige (51), l'effort de pression de ce ressort (60) étant dirigé dans le même sens que le sens du déplacement d'ouverture du premier contact.
  5. Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tige (51) porte un épaulement (51A) de déconnexion de l'organe de commutation (58) et de la partie d'encliquetage (62) en fin d'ouverture.
  6. Disjoncteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce la connexion électrique entre la résistance (21, 22) et la tige (52) est réalisée par un tube (32) dans lequel est introduite la tige (51) et équipé d'un contact glissant (52).
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