EP0831505A1 - Circuit breaker with variable damping resistance - Google Patents
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- EP0831505A1 EP0831505A1 EP97402135A EP97402135A EP0831505A1 EP 0831505 A1 EP0831505 A1 EP 0831505A1 EP 97402135 A EP97402135 A EP 97402135A EP 97402135 A EP97402135 A EP 97402135A EP 0831505 A1 EP0831505 A1 EP 0831505A1
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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
- H01H33/02—Details
- H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H33/16—Impedances connected with contacts
- H01H33/165—Details concerning the impedances
Definitions
- the present invention relates to a circuit breaker generator with variable damping resistance.
- the first object of the invention is to propose a resistance increasing its initial value rapidly, passing, for example, from a few ohms to a few tens of ohms in 50 milliseconds in order to satisfy the two conditions simultaneously.
- a second object of the invention is to reduce the volume and the weight of the resistor.
- the self-regulating resistors polymer used in industry especially to heat water pipes to prevent freezing during winter.
- the resistor formed from a carbon black charged polymer having a low ohmic value lets a larger current flow, for example under a permanent voltage of 220V for an absorbed power of 30 to 40 W / m.
- the resistivity increases and the power consumed becomes much lower, ie less than 5 W / m.
- the solution proposed by the invention consists in using a variable resistor, consisting of polymer elements in a generator circuit breaker.
- a variable resistor consisting of polymer elements in a generator circuit breaker.
- the heating of the elements when they are traversed by a high current will lead to an abrupt rise in their resistivity from a certain temperature threshold, 120 ° C for example.
- the present invention presents a particular architecture for variable resistance. Said resistance is in the form of a rod made up of several resistive elements in series, separated by empty spaces.
- the assembly is covered with an insulating sheath and comprises flat electrodes, made of copper, mutually parallel and having edges curved outwards.
- the rod 1 is formed of elements of variable resistance 2 of length L in series and presented in the form of a parallelepiped.
- the basic resistance element 2 consists of a resistance matrix 3 made of a polymer charged with carbon black and provided with two electrodes, 4 and 5, flat, parallel, curved on the two longitudinal edges, of tinned copper and spaced apart. 'from each other by d mm.
- the purpose of the curvatures on the longitudinal edges is to avoid arcing at the corners.
- Resistor 2 advantageously has a resistivity of the order of a hundred ohms per centimeter, for example between 100 ⁇ .cm and 300 ⁇ .cm.
- the basic element 2 is protected from the outside by a rigid cross-linked insulating sheath 6 which covers the other elements in series and the free spaces 9 at the same time.
- the purpose of these free spaces is to prevent ignition under the effect of the potential difference between two successive polymer elements.
- the length 1 of these free spaces is 10 mm.
- a small hole 10 drilled in the protective casing 6 at the free spaces 9 allows the heated air to flow into these free spaces.
- the electrodes 4 and 5 have lengths equal to 2L + 1 and are staggered within the rods 1.
- FIG. 3 which schematically shows the overall arrangement of the generator circuit breaker
- the compartment 11 represents the main breaking chamber
- the compartment 12 the auxiliary breaking chamber used for breaking the residual current passing through the resistor 1 and for the '' isolate from the circuit.
- the auxiliary chamber 12 and the variable resistance rods 1 are in parallel with the main chamber 11.
- Several rods of variable resistance can be mounted in parallel with each other via the collectors 13 and 14.
- the connections 7 and 8 of the variable resistor are connected to the collectors 13 and 14 of the generator circuit breaker.
- FIG. 4 shows the arrangement of the resistance rods 1, in part, around the main chamber 11, in order to obtain an initial resistance of low value by placing said resistance rods 1 in parallel using the collectors 13 and 14. This provision is of course not limiting.
- FIG. 5 indicates an alternative embodiment of the rods in which the electrodes 4 and 5 have been replaced by cylindrical copper conductors arranged one above the other.
- the envelope 6 and the matrix 3 are also of cylindrical shape.
- the electrodes 4 and 5 have a diameter of the order of 4 mm, for a length L of the matrix 3 and a spacing 1 between the electrodes identical to those of the first embodiment.
- the equivalent volume is also 7000 cm 3 for a final resistance of 50 ohms.
Landscapes
- Adjustable Resistors (AREA)
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Abstract
Description
La présente invention concerne un disjoncteur de générateur avec résistance d'amortissement variable.The present invention relates to a circuit breaker generator with variable damping resistance.
Dans le domaine de l'appareillage et, notamment, pour
les disjoncteurs de générateur protégeant les alternateurs
de grande puissance, il est nécessaire d'équiper ces
disjoncteurs de résistances de faible valeur ohmique, ou
résistances d'amortissement, afin de réduire fortement la
vitesse d'accroissement de la tension transitoire de
rétablissement lors de la coupure.
Les résistances utilisées jusqu'à maintenant sont
souvent des résistances céramiques à base de carbone ou
graphite de valeur constante, se présentant sous la forme de
disques.
Pour diminuer fortement le courant résiduel à couper par
un disjoncteur auxiliaire, il est nécessaire d'avoir une
résistance de forte valeur.In the field of switchgear and, in particular, for generator circuit breakers protecting high power alternators, it is necessary to equip these circuit breakers with resistors of low ohmic value, or damping resistors, in order to greatly reduce the speed increase in the transient recovery voltage upon switching off.
The resistors used until now are often ceramic resistors based on carbon or graphite of constant value, being in the form of discs.
To greatly reduce the residual current to be cut by an auxiliary circuit breaker, it is necessary to have a high-value resistor.
Le premier but de l'invention est de proposer une
résistance augmentant sa valeur initiale rapidement,
passant, par exemple, de quelques ohms à quelques dizaines
d'ohms en 50 millisecondes afin de satisfaire aux deux
conditions simultanément.
Un second but de l'invention est de réduire le volume et
le poids de la résistance.The first object of the invention is to propose a resistance increasing its initial value rapidly, passing, for example, from a few ohms to a few tens of ohms in 50 milliseconds in order to satisfy the two conditions simultaneously.
A second object of the invention is to reduce the volume and the weight of the resistor.
On connaít par ailleurs les résistances autorégulantes à
polymère, utilisées dans l'industrie notamment pour chauffer
les conduits d'eau afin d'éviter le gel pendant l'hiver.
En effet à température basse, la résistance formée de
polymère chargé de noir de carbone ayant une valeur ohmique
faible laisse passer un courant plus grand, par exemple sous
une tension permanente de 220V pour une puissance absorbée
de 30 à 40 W/m.
A température plus élevée (en été par exemple), la
résistivité augmente et la puissance consommée devient
beaucoup plus faible, i.e. inférieure à 5 W/m.
Pour obtenir plus de renseignements sur le principe des
résistances autorégulantes à polymère, on pourra se reporter
à l'article de F. Legros, A. Brault et G. Lorguilloux,
« Câbles autorégulants : principe et utilisation
industrielle » (Société Acome, RGE n°11, décembre 1989).We also know the self-regulating resistors polymer, used in industry especially to heat water pipes to prevent freezing during winter.
In fact, at low temperature, the resistor formed from a carbon black charged polymer having a low ohmic value lets a larger current flow, for example under a permanent voltage of 220V for an absorbed power of 30 to 40 W / m.
At higher temperature (in summer for example), the resistivity increases and the power consumed becomes much lower, ie less than 5 W / m.
For more information on the principle of self-regulating polymer resistances, reference may be made to the article by F. Legros, A. Brault and G. Lorguilloux, “Self-regulating cables: principle and industrial use” (Société Acome, RGE n ° 11, December 1989).
La solution proposée par l'invention consiste à utiliser
une résistance variable, constituée d'éléments en polymère
dans un disjoncteur de générateur. Ainsi, l'échauffement des
éléments lorsqu'ils sont traversés par un courant élevé,
conduira à une élévation brusque de leur résistivité à
partir d'un certain seuil de température, 120°C par exemple.
La présente invention présente une architecture
particulière pour la résistance variable. Ladite résistance
se présente sous la forme d'un bâtonnet constitué de
plusieurs éléments résistifs en série, séparés par des
espaces vides. L'ensemble est recouvert d'une gaine isolante
et comporte des électrodes plates, en cuivre, parallèles
entre elles et possédant des bords recourbés vers
l'extérieur.The solution proposed by the invention consists in using a variable resistor, consisting of polymer elements in a generator circuit breaker. Thus, the heating of the elements when they are traversed by a high current, will lead to an abrupt rise in their resistivity from a certain temperature threshold, 120 ° C for example.
The present invention presents a particular architecture for variable resistance. Said resistance is in the form of a rod made up of several resistive elements in series, separated by empty spaces. The assembly is covered with an insulating sheath and comprises flat electrodes, made of copper, mutually parallel and having edges curved outwards.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente
invention résulteront de la description qui va suivre en
référence aux dessins annexés dans lesquels :
Dans la figure 1, le bâtonnet 1 est formé d'éléments de
résistance variable 2 de longueur L en série et présentés
sous forme parallélépipèdique.
L'élément de base de résistance 2 constitué d'une
matrice de résistance 3 en polymère chargé de noir de
carbone et muni de deux électrodes, 4 et 5, plates,
parallèle, recourbées sur les deux bords longitudinaux, en
cuivre étamé et écartées l'une de l'autre de d mm.
Les courbures sur les bords longitudinaux ont pour but
d'éviter des amorçages au niveau des angles.
La résistance 2 a avantageusement une résistivité de
l'ordre d'une centaine d'ohms par centimètres, par exemple
entre 100 Ω.cm et 300 Ω.cm.
L'élément de base 2 est protégé de l'extérieur par une
gaine rigide isolante 6 réticulée qui couvre en même temps
les autres éléments en série et les espaces libres 9.
L'objet de ces espaces libres est d'empêcher un amorçage
sous l'effet de la différence de potentiel entre deux
éléments en polymère successifs.
Préférentiellement, la longueur 1 de ces espaces libres
est de 10 mm.
Un petit trou 10 percé dans l'enveloppe de protection 6
au niveau des espaces libres 9 permet d'écouler l'air
chauffé dans ces espaces libres.
Les électrodes 4 et 5 ont des longueurs valant 2L+1 et
sont disposées en quinconce au sein des bâtonnets 1. In FIG. 1, the rod 1 is formed of elements of variable resistance 2 of length L in series and presented in the form of a parallelepiped.
The basic resistance element 2 consists of a
The purpose of the curvatures on the longitudinal edges is to avoid arcing at the corners.
Resistor 2 advantageously has a resistivity of the order of a hundred ohms per centimeter, for example between 100 Ω.cm and 300 Ω.cm.
The basic element 2 is protected from the outside by a rigid cross-linked insulating
The purpose of these free spaces is to prevent ignition under the effect of the potential difference between two successive polymer elements.
Preferably, the length 1 of these free spaces is 10 mm.
A
The
Dans la figure 3 qui montre schématiquement la
disposition d'ensemble du disjoncteur de générateur, le
compartiment 11 représente la chambre de coupure principale,
et le compartiment 12 la chambre de coupure auxiliaire
utilisée pour la coupure du courant résiduel traversant la
résistance 1 et pour l'isoler du circuit.
La chambre auxiliaire 12 et les bâtonnets de résistance
variable 1 sont en parallèle avec la chambre principale 11.
Plusieurs bâtonnets de résistance variable peuvent être
montés en parallèle les uns par rapport aux autres par
l'intermédiaire des collecteurs 13 et 14.
Les connexions 7 et 8 de la résistance variable sont
reliées aux collecteurs 13 et 14 du disjoncteur de
générateur.In FIG. 3 which schematically shows the overall arrangement of the generator circuit breaker, the
The
Several rods of variable resistance can be mounted in parallel with each other via the
The
La figure 4 montre la disposition des bâtonnets de
résistances 1, en partie, autour de la chambre principale
11, afin d'obtenir une résistance initiale de valeur faible
par la mise en parallèle desdits bâtonnets de résistances 1
à l'aide des collecteurs 13 et 14.
Cette disposition n'est bien sûr pas limitative.FIG. 4 shows the arrangement of the resistance rods 1, in part, around the
This provision is of course not limiting.
Le dispositif fonctionne comme suit :
En fonctionnement normal, les chambres de coupure 11 et
12 sont fermées. Le courant traverse 11, celui passant par
la chambre de coupure auxiliaire 12 et par la résistance 1
étant négligeable. L'élément 1 présente une résistance
faible, par exemple 5 ohms à la température ambiante de
20°C.
A l'ouverture de l'interrupteur contenu dans la chambre
principale 11 et au passage à zéro du courant de court-circuit,
l'arc s'éteindra dans la chambre 11 s'il y a
coupure définitive.
Pendant l'application de la tension transitoire de
rétablissement aux bornes de la chambre de coupure
principale 11, un courant résistif traverse la chambre de
coupure auxiliaire 12 et les bâtonnets de résistance 1. Ce
courant chauffe la matrice en polymère 3 contenue dans
chacun des bâtonnets et fait augmenter fortement sa valeur
ohmique à chaque alternance du courant résiduel.
Environ 50 ms après l'ouverture de la chambre de coupure
principale 11, l'interrupteur contenu dans la chambre de
coupure auxiliaire 12 s'ouvre et coupe le courant résiduel
qui, par rapport à sa valeur initiale, est réduit de l'ordre
de 10 fois. L'interrupteur de la chambre 12 n'a donc plus
qu'un faible courant résistif à couper.
L'utilisation d'une résistance variable à polymère
permet ainsi de pouvoir réduire fortement le pouvoir de
coupure de l'interrupteur 11 et de diminuer aussi le volume
et le poids de la résistance d'amortissement.
La forme parallélépipèdique et de faible dimension des
bâtonnets de résistance variable 1 facilite aussi sa mise en
parallèle autour de la chambre de coupure principale 11.
A titre d'exemple de réalisation, on pourra prendre pour
un réseau de 17 kV avec une résistance initiale de 5 ohm les
valeurs suivantes :
- l'écartement d entre les deux électrodes est de 10 mm ;
- la longueur h de chaque électrode est de 15 mm ;
- la longueur 1 des espaces libres est de 10 mm ;
- la longueur L d'une matrice de résistance est de 50 mm ;
- chaque bâtonnet de résistance 1 est formée de 10 éléments 2 en série ;
- 40 bâtonnets de résistance 1 sont placées en parallèle ;
In normal operation, the
When the switch contained in the
During the application of the transient recovery voltage across the terminals of the
About 50 ms after the opening of the
The use of a variable polymer resistance thus makes it possible to be able to greatly reduce the breaking capacity of the
The small, parallelepiped shape of the rods of variable resistance 1 also makes it easier to parallel it around the
As an example of an embodiment, the following values can be taken for a 17 kV network with an initial resistance of 5 ohms:
- the spacing d between the two electrodes is 10 mm;
- the length h of each electrode is 15 mm;
- the length 1 of the free spaces is 10 mm;
- the length L of a resistance matrix is 50 mm;
- each resistance rod 1 is formed of 10 elements 2 in series;
- 40 resistance rods 1 are placed in parallel;
La figure 5 indique une variante de réalisation des
bâtonnets dans laquelle on a remplacé les électrodes 4 et 5
par des conducteurs cylindriques en cuivre disposés l'un au
dessus de l'autre. L'enveloppe 6 et la matrice 3 sont aussi
de forme cylindrique. Les électrodes 4 et 5 ont un diamètre
de l'ordre de 4 mm, pour une longueur L de la matrice 3 et
un écartement 1 entre les électrodes identique à ceux du
premier mode de réalisation. Le volume équivalent est aussi
de 7000 cm3 pour une résistance finale de 50 ohms.FIG. 5 indicates an alternative embodiment of the rods in which the
Bien que seuls deux modes de réalisation aient été décrits, il est clair que toute modification ou amélioration apportée à la présente invention et qui serait évidente pour l'homme du métier est comprise dans le cadre de l'invention.Although only two embodiments have been described, it is clear that any modification or improvement made to the present invention and which would be obvious to a person skilled in the art is included in the context of the invention.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9611493 | 1996-09-20 | ||
FR9611493A FR2753833B1 (en) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | GENERATOR CIRCUIT BREAKER WITH VARIABLE DAMPING RESISTANCE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0831505A1 true EP0831505A1 (en) | 1998-03-25 |
Family
ID=9495925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP97402135A Withdrawn EP0831505A1 (en) | 1996-09-20 | 1997-09-15 | Circuit breaker with variable damping resistance |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0831505A1 (en) |
FR (1) | FR2753833B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2347796A (en) * | 1943-02-19 | 1944-05-02 | Sprague Products Company | Electrical resistor |
GB858117A (en) * | 1956-07-06 | 1961-01-04 | English Electric Co Ltd | Improvements in and relating to electric resistors |
EP0152718A1 (en) * | 1984-02-16 | 1985-08-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Isolating switch for metal clad pressurized gas insulated high voltage switch gear |
FR2625626A1 (en) * | 1987-12-30 | 1989-07-07 | Alsthom | BRAKING RESISTANCE FOR HIGH VOLTAGE ELECTRICAL NETWORK |
EP0508647A2 (en) * | 1991-03-25 | 1992-10-14 | Ngk Insulators, Ltd. | Arrestor unit |
-
1996
- 1996-09-20 FR FR9611493A patent/FR2753833B1/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-15 EP EP97402135A patent/EP0831505A1/en not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2753833B1 (en) | 1998-10-23 |
FR2753833A1 (en) | 1998-03-27 |
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