EP1123557A1 - Coupe-circuit haute tension et son procede d'assemblage - Google Patents

Coupe-circuit haute tension et son procede d'assemblage

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EP1123557A1
EP1123557A1 EP99949066A EP99949066A EP1123557A1 EP 1123557 A1 EP1123557 A1 EP 1123557A1 EP 99949066 A EP99949066 A EP 99949066A EP 99949066 A EP99949066 A EP 99949066A EP 1123557 A1 EP1123557 A1 EP 1123557A1
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EP
European Patent Office
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wire
sheath
electrically insulating
circuit breaker
insulating fluid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99949066A
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German (de)
English (en)
Inventor
Thierry Rambaud
Yves Grimaldi
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Ferraz Shawmut SAS
Original Assignee
Ferraz Shawmut SAS
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/042—General constructions or structure of high voltage fuses, i.e. above 1000 V
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H2085/0225—Means for preventing discharge, e.g. corona ring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/055—Fusible members

Definitions

  • the invention relates to a high voltage circuit breaker and its assembly process.
  • circuit breakers or fuses In the field of circuit breakers or fuses, it is known to produce a so-called "integral break" circuit breaker which is active over a wide range of current values, by associating at least one limiting fuse element, produced for example with a silver wire, and at least one expulsion fusible element, made for example with a tin wire.
  • a fuse which can be submerged, is known from US-A-4, 146, 862.
  • the clearance between the tin wire and the insulating sheath cannot be reduced in order to limit the sparking sparks without risk of jamming or breaking of the tin wire when it is introduced into the sheath.
  • the breakdown level cannot therefore be improved on known circuit breakers. It is to these drawbacks that the invention more particularly intends to remedy by proposing a fuse and an assembly method which make it possible to obtain effective insulation of the wire of the expelling fuse element, including when the fuse is subjected. to an intense electrostatic field, such as when immersed in an oil bath.
  • the invention relates to a high-voltage circuit breaker comprising, in series, at least one limiting fuse element and at least one expulsion fuse element comprising an electrically conductive wire surrounded by an electrically insulating sheath, characterized in that the clearance space, defined between the external surface of the wire and the internal surface of the sheath, is filled with an electrically insulating fluid. Thanks to the invention, there is no air gap between the wire and the insulating sheath in which breakdown sparks could form. On the contrary, the electrically insulating fluid increases the insulation of the wire with respect to its environment.
  • the circuit breaker incorporates one or more of the following characteristics:
  • the electrically insulating fluid has lubricant properties. This facilitates the introduction of the wire inside the sheath.
  • the electrically insulating fluid is a gel or a paste based on silicone.
  • the electrically insulating fluid is obtained by vulcanization of an oil deposited in the sheath before or after insertion of the wire.
  • the wire is a fusible wire based on tin.
  • the invention also relates to a method of assembling a circuit breaker as previously described and, more specifically, a method which consists in lining the clearance space, defined between the external surface of the wire and the internal surface of the sheath, with an electrically insulating fluid.
  • the electrically insulating fluid is deposited inside the sheath before insertion of the wire into the sheath.
  • the electrically insulating fluid is applied to the wire before it is introduced into the sheath.
  • the wire is introduced into the sheath, then the space defined between the wire and the sheath is filled with the electrically insulating fluid. Any or the variant of the process envisaged, the electrically insulating fluid can be vulcanized after the wire has been placed in the sheath.
  • FIG. 2 is an external view of the fuse element with expulsion from the circuit breaker of FIG. 1 and
  • FIG. 3 is a section on a larger scale along the line III-III in Figure 2.
  • the circuit breaker 1, shown in Figure 1 consists of an insulating tube 2, the two ends of which are closed by plugs 3 and 4 intended to be connected to an electrical line. Between the plugs 3 and 4 is disposed a frame 5, made of electrically insulating material and around which are surrounded one or more limiting elements each formed of a silver wire. For clarity of the drawing, a single silver wire 6 is shown in FIG. 1, this silver wire being placed helically around the frame 5.
  • the silver wire 6 is welded by one end 6a to a conductive ring 5a carried by the armature 5.
  • the wire 7 and the sheath 8 constitute an expulsion element 9 mounted in series with the wire 6, between the plugs 3 and 4.
  • the expulsion element 9 is also arranged in a helix around the frame 5.
  • a machon 10 made of glass fiber fabric is disposed around the sheath 8 and constitutes the outer surface of the expulsion element 9.
  • This sleeve 10 has a function of reinforcing the sheath 8, in particular in the event of an elevation of the pressure prevailing inside this sheath.
  • the fuse comprises several limiting elements 6, several corresponding exploding elements 9 are provided.
  • a space E forming a clearance is defined inside the sheath 8 around the conductor 7.
  • This space E has an elongated annular shape because it is delimited by the substantially cylindrical external surface 7b of the conductor 7 and through the substantially cylindrical internal surface 8b of the sheath 8.
  • the clearance obtained must be sufficient to allow easy introduction of the conductive wire 7 inside the sheath 8.
  • space E is filled with a silicone-based gel 20, this gel being electrically insulating.
  • the risks of breakdown between the surfaces 7b and 8b are greatly reduced, or even eliminated.
  • the fact that the gel 20 is based on silicone also gives it lubricant properties which are used during the introduction of the wire 7 into the sheath 8.
  • the assembly of the circuit breaker 1 comprises a step of filling the space E with the gel 20.
  • this filling can be carried out by depositing the gel 20 inside the sheath 8, then inserting the wire 7 in this sheath, the lubricant properties of the silicone then being used for the sliding of the wire 7 relative to the volume of gel 20 filling the space E.
  • the wire 7 is placed in the sheath 8 and the space E is filled with electrically insulating fluid 20, for example by creating a vacuum by suction at one end of the fuse element, while 'A sufficient amount of fluid is disposed at the other end.
  • Gel 20 can also be obtained by vulcanization of a low viscosity oil, such an oil can be introduced into space E before or after placing the wire 7 in the sheath 8 because of its low viscosity. When the wire is in place in the sheath, this oil is vulcanized, which gives it a higher viscosity allowing it to be immobilized relative to the wire 7 and the sheath 8.
  • a low viscosity oil such an oil can be introduced into space E before or after placing the wire 7 in the sheath 8 because of its low viscosity.
  • Components other than silicone can be used to make an E-space filling gel, paste or oil.
  • a fuse produced by the invention can be subjected to an intense electrostatic field such as is encountered, in particular, in the dielectric baths of the transformers.

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  • Fuses (AREA)

Abstract

Le coupe-circuit haute tension comporte, en série, au moins un élément fusible limiteur et au moins un élément fusible à expulsion (9) comprenant un fil (7) électriquement conducteur entouré d'une gaine (8) électriquement isolante. L'espace (E) formant jeu défini entre la surface externe (7b) dudit fil (7) et la surface interne (8b) de ladite gaine (8) est garni d'un fluide électriquement isolant (20). Le fluide électriquement isolant permet de diminuer, voire de supprimer, les risques de claquage entre le fil conducteur (7) et la gaine isolante (8).

Description

COUPE-CIRCUIT HAUTE TENSION ET SON PROCEDE D'ASSEMBLAGE
L'invention a trait à un coupe-circuit haute tension et à son procédé d'assemblage.
Dans le domaine des coupe-circuit ou fusibles, il est connu de réaliser un coupe-circuit dit "à coupure intégrale" qui est actif sur une large plage de valeurs de courant, en associant au moins un élément fusible limiteur, réalisé par exemple avec un fil d'argent, et au moins un élément fusible à expulsion, réalisé par exemple avec un fil d'étain. Un tel fusible, qui peut être immergé, est connu de US-A-4 , 146, 862.
Lorsque plusieurs fusibles de ce type sont immergés côte à côte dans une huile, telle qu'une huile diélectrique de transformateur, le champ électrostatique créé entre les différents éléments de ces fusibles qui sont portés à des potentiels électriques différents est intense et inhomogène, ce qui induit des claquages permanents ou quasi-permanents sur le fil d'étain qui est disposé à l'intérieur d'une gaine électri- quement isolante. Ces claquages ont pour effet de creuser la surface interne de cette gaine isolante au point de la percer complètement à certains endroits, ce qui la rend inefficace, le champ électrostatique étant alors encore plus inhomogène et les fusibles pouvant devenir inefficaces. Le jeu entre le fil d'étain et la gaine isolante ne peut pas être réduit pour limiter les étincelles de claquage sans risque de coincement ou de rupture du fil d'étain lors de son introduction dans la gaine. Le niveau de claquage ne peut donc pas être amélioré sur les coupe-circuit connus. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un fusible et un procédé d'assemblage qui permettent d'obtenir une isolation efficace du fil de l'élément fusible à expulsion, y compris lorsque le fusible est soumis à un champ électrostatique intense, comme lorsqu'il est immergé dans un bain d'huile.
Dans cet esprit, l'invention concerne un coupe-circuit haute tension comportant, en série, au moins un élément fusible limiteur et au moins un élément fusible à expulsion comprenant un fil électriquement conducteur entouré d'une gaine électriquement isolante, caractérisé en ce que l'espace formant jeu, défini entre la surface externe du fil et la surface interne de la gaine, est garni d'un fluide électriquement isolant. Grâce à l'invention, il n'existe pas, entre le fil et la gaine isolante, de vide d'air dans lequel pourraient se former des étincelles de claquage. Au contraire, le fluide électriquement isolant augmente l'isolation du fil par rapport à son environnement. L'invention permet au fusible de l'invention de fonctionner correctement, y compris lorsqu'il est soumis à un champ électrostatique intense, alors que le jeu de montage du fil d'étain à l'intérieur de sa gaine isolante peut être suffisant pour permettre une introduction aisée du fil dans la gaine . Selon des aspects avantageux de l'invention, le coupe- circuit incorpore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le fluide électriquement isolant possède des propriétés de lubrifiant. Ceci facilite l'introduction du fil à l'inté- rieur de la gaine.
- le fluide électriquement isolant est un gel ou une pâte à base de silicone.
- le fluide électriquement isolant est obtenu par vulcanisation d'une huile déposée dans la gaine avant ou après insertion du fil.
- le fil est un fil fusible à base d'étain. L'invention concerne également un procédé d'assemblage d'un coupe-circuit tel que précédemment décrit et, plus précisément, un procédé qui consiste à garnir l'espace formant jeu, défini entre la surface externe du fil et la surface interne de la gaine, avec un fluide électriquement isolant.
Selon une première variante, on dépose le fluide électriquement isolant à l'intérieur de la gaine avant insertion du fil dans la gaine. Selon une seconde variante, on applique le fluide électriquement isolant sur le fil avant son introduction dans la gaine. Selon une troisième variante, on introduit le fil dans la gaine, puis on remplit l'espace défini entre le fil et la gaine avec le fluide électriquement isolant. Quelle que soit la variante du procédé envisagée, on peut vulcaniser le fluide électriquement isolant après mise en place du fil dans la gaine.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un coupe- circuit conforme à son principe et de son procédé d'assemblage, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un coupe- circuit conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue extérieure de l'élément fusible à expulsion du coupe-circuit de la figure 1 et
- la figure 3 est une coupe à plus grande échelle selon la ligne III-III à la figure 2.
Le coupe-circuit 1, représenté à la figure 1, se compose d'un tube isolant 2 dont les deux extrémités sont obturées par des bouchons 3 et 4 prévus pour être connectés à une ligne électrique. Entre les bouchons 3 et 4 est disposée une armature 5, réalisée en matériau électriquement isolant et autour de laquelle sont entourés un ou plusieurs éléments limiteurs formés chacun d'un fil d'argent. Pour la clarté du dessin, un seul fil d'argent 6 est représenté à la figure 1, ce fil d'argent étant disposé de façon hélicoïdale autour de l'arma- ture 5.
Le fil d'argent 6 est soudé par une extrémité 6a sur une bague conductrice 5a portée par l'armature 5. Une extrémité 7a d'un fil d'étain 7, logé dans une gaine isolante 8 réalisée en silicone, est également soudée sur la bague 5a. Le fil 7 et la gaine 8 constituent un élément à expulsion 9 monté en série avec le fil 6, entre les bouchons 3 et 4. L'élément à expulsion 9 est également disposé en hélice autour de 1 ' armature 5.
Un machon 10 réalisé en tissu de fibres de verre est disposé autour de la gaine 8 et constitue la surface extérieure de l'élément à expulsion 9. Ce manchon 10 a une fonction de renforcement de la gaine 8, notamment en cas d'élévation de la pression régnant à l'intérieur de cette gaine. Lorsque le fusible comprend plusieurs éléments limiteurs 6, plusieurs éléments à explusion correspondants 9 sont prévus.
Comme il ressort plus clairement de la figure 3, un espace E formant jeu est défini à l'intérieur de la gaine 8 autour du conducteur 7. Cet espace E a une forme annulaire allongée car il est délimité par la surface externe sensiblement cylindrique 7b du conducteur 7 et par la surface interne sensiblement cylindrique 8b de la gaine 8. Le jeu obtenu doit être suffisant pour permettre une introduction aisée du fil conducteur 7 à l'intérieur de la gaine 8.
Conformément à l'invention, l'espace E est rempli d'un gel 20 à base de silicone ce gel étant électriquement isolant.
Grâce à l'invention, les risques de claquage entre les surfaces 7b et 8b sont fortement diminués, voire supprimés. Le fait que le gel 20 est à base de silicone lui confère également des propriétés de lubrifiant qui sont utilisées lors de l'introduction du fil 7 dans la gaine 8.
L'assemblage du coupe-circuit 1 comprend une étape de garnissage de l'espace E avec le gel 20. Selon une première variante, ce garnissage peut être effectué en déposant le gel 20 à l'intérieur de la gaine 8, puis en insérant le fil 7 dans cette gaine, les propriétés de lubrifiant du silicone étant alors utilisées pour le glissement du fil 7 par rapport au volume de gel 20 remplissant l'espace E.
Il est également possible de prévoir d'appliquer le gel 20 sur la surface externe 7b du fil 7, avant d'introduire ce fil dans la gaine. Dans ce cas, le caractère lubrifiant du silicone est utilisé pour le glissement du gel 20 par rapport à la surface interne 8b de la gaine 8.
Selon une autre variante du procédé, on met en place le fil 7 dans la gaine 8 et on garnit l'espace E en fluide électriquement isolant 20, par exemple en créant une dépression par aspiration à une extrémité de l'élément fusible, alors qu'une quantité suffisante de fluide est disposée au niveau de 1 ' autre extrémité .
Le gel 20 peut également être obtenu par vulcanisation d'une huile à basse viscosité, une telle huile pouvant être introduite dans l'espace E avant ou après mise en place du fil 7 dans la gaine 8 à cause de sa faible viscosité. Lorsque le fil est en place dans la gaine, cette huile est vulcanisée, ce qui lui confère une viscosité plus importante permettant son immobilisation par rapport au fil 7 et à la gaine 8.
Des composants autres que le silicone peuvent être utilisés pour réaliser un gel, une pâte ou une huile de garnissage de l'espace E.
Un fusible réalisé grâce à l'invention peut être soumis à un champ électrostatique intense tel qu'on en rencontre, notamment, dans les bains diélectriques des transformateurs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Coupe-circuit haute tension (1) comportant, en série, au moins un élément fusible limiteur (6) et au moins un élément fusible à expulsion (9) comprenant un fil électriquement conducteur entouré d'une gaine électriquement isolante, caractérisé en ce que l'espace (E) formant jeu défini entre la surface externe (7b) dudit fil (7) et la surface interne (8b) de ladite gaine (8) est garni d'un fluide électriquement isolant (20) .
2. Coupe-circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit fluide électriquement isolant (20) possède des propriétés de lubrifiant.
3. Coupe-circuit selon l'une des revendications 1 ou 2 , caractérisé en ce que ledit fluide électriquement isolant (20) est un gel ou une pâte à base de silicone.
4. Coupe-circuit selon des l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit fluide électriquement isolant (20) est obtenu par vulcanisation d'une huile déposée dans ladite gaine (8) avant ou après insertion dudit fil (7) .
5. Coupe-circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit fil est un fil fusible à base d'étain (7) .
6. Procédé d'assemblage d'un coupe-circuit haute tension (1) comportant, en série, au moins un élément fusible limiteur
(6) et un élément fusible à expulsion (9) comprenant un fil électriquement conducteur entouré d'une gaine électriquement isolante, caractérisé en ce qu'il consiste à garnir l'espace (E) formant jeu défini entre la surface externe (7b) dudit fil
(7) et la surface interne (8b) de ladite gaine (8) avec un fluide électriquement isolant (20) .
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer ledit fluide électriquement isolant (20) à l'intérieur de ladite gaine (8) avant insertion dudit fil (7) dans ladite gaine.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer ledit fluide électriquement isolant (20) sur ledit fil (7) avant son introduction dans ladite gaine (8) .
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire ledit fil (7) dans ladite gaine (8), puis à remplir l'espace (E) défini entre la surface externe (7b) dudit fil et la surface interne (8b) de ladite gaine avec ledit fluide életriquement isolant (20) .
10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à vulcaniser ledit fluide électrique- ment isolant (20) après mise en place dudit fil (7) dans ladite gaine (8) .
EP99949066A 1998-10-19 1999-10-18 Coupe-circuit haute tension et son procede d'assemblage Withdrawn EP1123557A1 (fr)

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FR9813228A FR2784793B1 (fr) 1998-10-19 1998-10-19 Coupe/circuit haute tension et son procede d'assemblage
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FR (1) FR2784793B1 (fr)
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IL (1) IL142089A0 (fr)
NO (1) NO20011541D0 (fr)
NZ (1) NZ510729A (fr)
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