EP1347484B1 - Disjoncteur haute tension comprenant un clapet de décompression d'une chambre de soufflage thermique - Google Patents

Disjoncteur haute tension comprenant un clapet de décompression d'une chambre de soufflage thermique Download PDF

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EP1347484B1
EP1347484B1 EP03290612A EP03290612A EP1347484B1 EP 1347484 B1 EP1347484 B1 EP 1347484B1 EP 03290612 A EP03290612 A EP 03290612A EP 03290612 A EP03290612 A EP 03290612A EP 1347484 B1 EP1347484 B1 EP 1347484B1
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EP
European Patent Office
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nozzle
chamber
circuit
thermal
valve
Prior art date
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EP03290612A
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German (de)
English (en)
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EP1347484A1 (fr
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Denis Dufournet
Michel Perret
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Grid Solutions SAS
Original Assignee
Areva T&D SAS
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Publication date
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    • 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
    • H01H33/901—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 making use of the energy of the arc or an auxiliary arc
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    • H01H33/7023—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker comprising two contacts arranged in a gap space containing a dielectric gas and between which an electric arc is established during an opening operation of the circuit breaker, said circuit breaker including a thermal blowing chamber communicating with the cutting space.
  • the invention applies to a high-voltage circuit breaker intended to cut strong currents by limiting as much as possible the duration of appearance of an electric arc between its contacts during the opening operation.
  • a strong current here designates a current of high intensity, or a current which is established for a long time.
  • the invention is particularly applicable to the breaking of low frequency alternating currents such as for example the currents flowing in the power supply networks of the railways, for example in Germany and Switzerland, which are powered by a frequency of 16.66 Hz or 25 Hz. With this type of frequency, the duration of the current wave is two or three times longer than for a frequency of 50 Hz, so that in case of appearance of an electric arc, the heat produced can be two or three times greater than for a 50 Hz current.
  • conventional circuit breakers generally comprise a pneumatic puffer device producing a dielectric gas blow in the direction of the arc during opening to promote the cutting of this arc.
  • a self-blowing device conventionally comprises a compression chamber including a piston connected in motion to a moving contact of the circuit breaker and for blowing a constant volume of fresh gas towards the breaking gap during each opening.
  • the piston is moved using the energy of the circuit breaker control which produces the displacement of the movable contact during the opening.
  • the pneumatic blowing produced must be all the more important as the electric arc has a high intensity. For the breaking of strong currents, this necessitates dimensioning the piston compression chamber accordingly and thus also oversize the circuit breaker control so that it is able to provide sufficient energy for blowing.
  • the implementation of an oversized control generates a high overhead which makes the price of such a circuit breaker uncompetitive.
  • One way to increase blowing for high intensity arc cutting is to add to the compression blowing chamber pneumatic a thermal blowing chamber.
  • this thermal blowing chamber which is for example located between the air blast chamber and the cutoff space, the dielectric gas is heated by the electric arc and sees its pressure increase.
  • a thermal chamber is shaped to promote the flow of the gas it contains to the cutoff space in case of increase of the pressure of this gas, so that it produces a blow all the more important than the intensity of the arc is high. Nevertheless, in the case of a high-intensity electric arc, the temperature can increase too much in the thermal chamber, which causes the dielectric strength of the gas that is blown into the cutoff space to drop and makes it impossible to cut off the current. .
  • circuit breaker comprising a thermal blowing chamber which communicates on the one hand with a cutoff space through the neck of a nozzle and on the other hand with an expansion space through ducts closed by flaps.
  • at least one valve is an evacuation valve capable of opening when the pressure in the thermal chamber is greater than a certain threshold to evacuate the pressurized gas out of the chamber to the space d 'expansion.
  • the breaking capacity is improved because if the pressure becomes too high in the thermal chamber, the valve opens to depressurize the chamber. This depressurization decreases the temperature, which ensures that the gas blown into the gap has a satisfactory dielectric strength.
  • the duct closed by the exhaust valve is formed in the base of the fixed contact and opens at one end of the interrupting chamber. It is therefore necessary to provide a specific expansion volume adjacent to the interrupting chamber. In this arrangement the evacuation of gases does not contribute to the blowing of the hot gases and / or the arc in the diverging nozzle. On the other hand, it is obvious that this type of arrangement is not suitable for an architecture where a pneumatic blowing chamber would be provided adjacent to the thermal blowing chamber.
  • a circuit breaker with respectively pneumatic and thermal blow-molding chambers is known from patent document EP 0296363.
  • the partition wall between these two chambers is spring-loaded, and comprises a light which is arranged with another lumen formed in the cylindrical envelope which delimits the periphery of the pneumatic blast chamber, so that these two lumens constitute a valve for evacuating gases under excess pressure coming from the blowing chamber thermal.
  • This separating wall is able to compress the spring if the pressure in the thermal blast chamber is greater than that in the air blast chamber, thus making it possible to position the lumens facing each other to allow the overpressurized gases to escape towards an expansion space which surrounds the cylindrical envelope common to the pneumatic and thermal blast chambers. It should be noted, however, that such a device is not applicable to a circuit breaker architecture in which permanent current contacts would be arranged around the blowing chambers, ie in the expansion space of the hot gases. overpressure. Indeed, the gas between the permanent current contacts at the time of separation of the arcing contacts would no longer have sufficient dielectric properties to prevent arcing between these permanent current contacts, which are not intended to hold a bow.
  • An object of the invention is to overcome these drawbacks by proposing a circuit breaker capable of cutting strong currents through a system for evacuating hot gases in overpressure, without this requiring significant modifications of the architecture of a conventional circuit breaker.
  • a device is sought that makes it possible to have only a very limited number of parts to be modified on a conventional circuit breaker not designed to withstand currents with wavelengths / periods as long (or such low frequencies). .
  • the subject of the invention is a circuit breaker comprising two contacts arranged in a cutoff space which is delimited by a blast nozzle and which contains a dielectric gas, furthermore including a thermal blowing chamber which communicates on the one hand with said gap space through a neck of said nozzle and secondly with an expansion space through a discharge conduit closed by a valve, said valve opening when the pressure in the thermal chamber is greater than a certain threshold for evacuating the gas under pressure out of the chamber, characterized in that said evacuation duct is made in said nozzle and defines a shape of revolution in the thickness of the nozzle in the general form thereof, to open into said expansion space downstream of said cutoff space with respect to said neck.
  • the blowing of gas carried out through the evacuation channel contributes to the blowing of the hot gases contained in the divergent nozzle and thus allows to improve the regeneration of the dielectric strength in the cutoff space after extinction. of the bow.
  • this nozzle may also incorporate the valve, so that it can be adapted to an existing circuit breaker to reduce development and manufacturing costs.
  • the nozzle consists of two coaxial parts, an outer part surrounding an inner part so as to leave a free space of revolution forming a gas evacuation pipe out of the thermal chamber , the valve being designed to close said exhaust duct.
  • the valve and an associated exhaust duct defining a form of revolution can reduce the pressure losses.
  • the valve may have an annular shape being mounted in abutment on one or more calibrated springs to open against the action of these springs. The opening threshold of the valve can be adjusted by simply changing the spring or calibrated springs.
  • the circuit breaker comprises a piston compression chamber which communicates with the thermal compression chamber.
  • the gas blown into the cutoff space is a mixture of fresh gas from the piston compression chamber and warmer gas from the thermal chamber which lowers its temperature to maintain a high breaking capacity of the piston chamber. breaker.
  • FIG. 1 shows schematically an example of a circuit breaker according to the invention in axial section.
  • This circuit breaker comprises a fixed contact 1 forming a rod and a movable contact 2 which is moved in an axial direction AX.
  • the movable contact 2 is hollow and is part of a moving assembly including a blast nozzle 3 of revolution, coaxial with the axis AX, a thermal blast chamber 4 and a piston compression chamber 5.
  • the moving assembly includes also a permanent contact 6 which cooperates in closing the circuit breaker with another substantially cylindrical permanent contact 7 which is fixed.
  • the blowing nozzle 3 which is made of an insulating material such as Teflon comprises a neck 3 'of small section which widens to form a divergent 3 "downstream of this neck
  • the contact 1 passes through the neck 3 'of the nozzle 3 and enters the hollow contact 2 located upstream of the neck along the axis AX, as shown in Figures 1 and 2.
  • the neck and the diverging nozzle 3 define here the gap of an electric arc which extends between the contacts 1 and 2 during the opening of the circuit breaker visible in FIGS. 3 and 4. This breaking gap communicates with the thermal blowing chamber 4 via a revolution-shaped duct 4 'located between the thermal blast chamber 4 and the cutoff space.
  • the thermal blast chamber 4 defines an annular space coaxial with the axis AX, delimited by the movable contact 2 and a casing 8 surrounding the movable contact 2, the casing 8 being closed at one of its ends by the nozzle of 3.
  • the dielectric gas contained in the thermal blast chamber 4 is overpressurized by heating in contact with the electric arc that is established between the contacts 1 and 2 at the time of opening. As known from the state of the art, this excess pressure the thermal blowing of the dielectric gas which moves from the thermal chamber 4 to the breaking space.
  • This thermal blowing chamber 4 communicates with the piston compression chamber 5 through a plurality of channels 9.
  • the dielectric gas contained in the chamber 5 Upon opening of the circuit breaker, the dielectric gas contained in the chamber 5 is compressed to flow through the thermal chamber. 4 in the cutoff space. Simultaneously with the blowing produced by the compression chamber 5, the heating due to the electric arc increases the pressure in the thermal chamber to increase the flow of dielectric gas in the breaking gap, as indicated above.
  • the thermal chamber 4 communicates through a discharge duct 10 'closed by a valve 10 to an expansion space 15.
  • This expansion space is located downstream of the cutoff space with respect to the neck 3' of the nozzle, and is partially defined by the divergent 3 "of the nozzle.
  • the valve opens when the pressure in the thermal chamber 4 is greater than a certain threshold, to evacuate the pressurized gas out of the thermal chamber 4 ..
  • the electric arc increases the pressure in the thermal chamber without this pressure exceeding a predetermined threshold, so that the valve remains closed, as shown in Figure 3.
  • the valve 10 opens to reduce the pressure in the thermal chamber, as shown in Figure 4.
  • the pressure relief is accompanied by a drop in temperature, which ensures that the dielectric gas blown into the cutoff space has a satisfactory insulation power.
  • This valve may for example be mounted at the housing 8 to directly evacuate the gas at overpressure to the outside of the thermal blast chamber 4.
  • the valve 10 may be integrated with the blast nozzle 3 which caps the housing 8.
  • the valve 10 here has an annular shape so as to be mounted in the nozzle 3 on the side of the thermal blowing chamber 4.
  • This valve which is made of a rigid material is mounted in a housing 11 of the nozzle defining an annular groove being compressed by one or more calibrated springs 12 which press on the bottom of the the throat 11. The valve is thus able to move in translation along the axis AX to open against the action of the springs 12.
  • An annular seal 13 seals between the outer surface of the valve and the groove.
  • This valve is fed through a plurality of supply ducts 14 made in the area of the nozzle 3 giving directly to the thermal chamber to have a large opening area.
  • the bottom of the groove 11 communicates with the diverging portion 3 "via an evacuation duct 10 'situated in the thickness of the nozzle, this exhaust duct 10' making the housing 11 communicate with the space an expansion device 15 defines a shape of revolution in the thickness of the nozzle 3 and in the general shape thereof and is located in the extension of the valve 10 downstream of its housing 11 so as to be open or closed by
  • a valve and an evacuation duct each defining a form of revolution in the nozzle makes it possible to form a flow circuit of high section, that is to say introducing small losses of Thus, a large flow of gas can be evacuated to bring down the pressure and the temperature in the thermal blowing chamber as quickly as possible during the cutting of high intensity arcs.
  • This blowing nozzle may be made by molding and comprise a lid covering the housing 11 on the side of the thermal blowing chamber while allowing the valve to communicate with this chamber to allow the evacuation of gas under pressure.
  • the discharge duct 10 ' opens into the diverging portion 3 "of the nozzle and thus contributes to the regeneration of the gas downstream of the nozzle neck 3', which improves the dielectric strength of the gas between the arc contacts 1 and 2 during the dielectric phase of the cutoff.
  • the nozzle 3 comprises an inner portion 3B and an outer portion 3A which are coaxial. More particularly, the outer surface of an end of this inner portion 3B generally has a flared shape. The part of larger diameter of this end is inserted into the housing 8, for example by screwing, and has substantially the shape of an annular flange in which are pierced the supply conduits 14.
  • the outer portion 3A of the nozzle 3 has a cylindrical annular end of the same external diameter as the annular flange of the inner portion 3B, and is inserted into the casing 8, for example by screwing this annular end to bear against the annular flange of the inner part 3B. After the part 3A is placed around the part 3B, the part 3A surrounds all the part 3B with the exception of the annular flange of the latter.
  • the evacuation channel 10 'and the housing 11 of the valve 10 are defined by a space of revolution left free between these two parts.
  • the nozzle 3 can be assembled by mounting the inner portion 3B and the outer portion 3A in the housing 8 before screwing the permanent contact 6 which forms a ring around the housing 8 adapted to hold the two nozzle portions 3A and 3B in position by relative to the casing 8. After mounting these two nozzle parts, a complementary nozzle portion 3C located in the extension of the inner portion 3B at the diverging portion 3 "may be screwed or glued to the inner portion 3B so as to extend the discharge channel 10 'to the expansion space 15.
  • the piston compression chamber 5 communicates directly with the thermal blast chamber 4 by channels 9 provided with check valves 9 ', so that the gases blown into space are a mixture of fresh gases from the piston compression chamber 5 and hot gases from the thermal blast chamber 4.
  • the temperature of the dielectric gas is lowered by the presence of fresh gas, which further increases the breaking capacity of the circuit breaker according to the invention.
  • the piston 5 'of the compression chamber 5 may be mounted on a spring.
  • the spring is arranged to compress during the opening movement of the movable contact, so that it relaxes after displacement of the movable contact.

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  • Circuit Breakers (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • L'invention concerne un disjoncteur comprenant deux contacts disposés dans un espace de coupure contenant un gaz diélectrique et entre lesquels s'établit un arc électrique lors d'une opération d'ouverture du disjoncteur, ledit disjoncteur incluant une chambre de soufflage thermique communiquant avec l'espace de coupure.
  • L'invention s'applique à un disjoncteur haute tension destiné à couper des forts courants en limitant le plus possible la durée d'apparition d'un arc électrique entre ses contacts durant l'opération d'ouverture. Un fort courant désigne ici un courant d'intensité élevée, ou bien un courant qui s'établit pendant une durée importante. A ce titre, l'invention s'applique notamment à la coupure de courants alternatifs de faible fréquence comme par exemple les courants circulant dans les réseaux d'alimentation des chemins de fer, par exemple en Allemagne et en Suisse, qui sont alimentés à une fréquence de 16,66 Hz ou 25 Hz. Avec ce type de fréquence, la durée de l'onde de courant est deux ou trois fois plus longue que pour une fréquence de 50 Hz, de sorte qu'en cas d'apparition d'un arc électrique, la chaleur produite peut être deux ou trois fois plus importante que pour un courant 50 Hz.
  • Pour améliorer leur pouvoir de coupure, les disjoncteurs classiques comprennent généralement un dispositif d'autosoufflage pneumatique produisant un soufflage de gaz diélectrique en direction de l'arc lors de l'ouverture en vue de favoriser la coupure de cet arc. Un tel dispositif d'autosoufflage comprend classiquement une chambre de compression incluant un piston lié en mouvement à un contact mobile du disjoncteur et permettant de souffler un volume constant de gaz frais en direction de l'espace de coupure durant chaque ouverture. Le piston est déplacé en utilisant l'énergie de la commande de disjoncteur qui produit le déplacement du contact mobile durant l'ouverture. Le soufflage pneumatique produit doit être d'autant plus important que l'arc électrique a une intensité élevée. Pour la coupure de forts courants, ceci nécessite de dimensionner en conséquence la chambre de compression par piston et par suite de surdimensionner également la commande de disjoncteur pour qu'elle soit capable de fournir une énergie suffisante pour le soufflage. La mise en oeuvre d'une commande surdimensionnée génère un surcoût élevé qui rend le prix d'un tel disjoncteur peu compétitif.
  • Une façon d'augmenter le soufflage pour la coupure d'arcs de forte intensité consiste à adjoindre à la chambre de soufflage à compression pneumatique une chambre de soufflage thermique. Dans cette chambre de soufflage thermique, qui est par exemple située entre la chambre de soufflage pneumatique et l'espace de coupure, le gaz diélectrique est chauffé par l'arc électrique et voit sa pression croître. Une chambre thermique est conformée pour favoriser l'écoulement du gaz qu'elle contient vers l'espace de coupure en cas d'augmentation de la pression de ce gaz, de sorte qu'elle produit un soufflage d'autant plus important que l'intensité de l'arc est élevée. Néanmoins, en cas d'arc électrique de forte intensité, la température peut augmenter de façon trop importante dans la chambre thermique, ce qui fait chuter la tenue diélectrique du gaz qui est soufflé dans l'espace de coupure et rend impossible la coupure du courant.
  • Il est connu du document de brevet US 4517425 un disjoncteur comprenant une chambre de soufflage thermique qui communique d'une part avec un espace de coupure à travers le col d'une buse et d'autre part avec un espace d'expansion à travers des conduits fermé par des clapets. Dans une réalisation particulière du disjoncteur, au moins un clapet est un clapet d'évacuation apte à s'ouvrir quand la pression dans la chambre thermique est supérieure à un certain seuil pour évacuer le gaz sous pression hors de la chambre vers l'espace d'expansion.
  • Avec cette construction, le pouvoir de coupure est amélioré car si la pression devient trop élevée dans la chambre thermique, le clapet s'ouvre pour dépressuriser la chambre. Cette dépressurisation fait décroître la température, ce qui garantit que le gaz soufflé dans l'espace de coupure a une tenue diélectrique satisfaisante.
  • Dans ce disjoncteur connu, le conduit fermé par le clapet d'évacuation est réalisé dans l'embase du contact fixe et débouche à une extrémité de la chambre de coupure. Il est donc nécessaire de prévoir un volume d'expansion spécifique adjacent à la chambre de coupure. Dans cette disposition l'évacuation des gaz ne contribue pas au soufflage des gaz chauds et/ou de l'arc dans le divergent de la buse. D'autre part, il est évident que ce type de disposition n'est pas adapté à une architecture où une chambre de soufflage pneumatique serait prévue adjacente à la chambre de soufflage thermique.
  • Un disjoncteur à chambres de soufflage respectivement pneumatique et thermique est connu du document de brevet EP 0296363. La paroi de séparation entre ces deux chambres est montée sur ressort, et comporte une lumière qui est agencée avec une autre lumière ménagée dans l'enveloppe cylindrique qui délimite le pourtour de la chambre de soufflage pneumatique, de façon à ce que ces deux lumières constituent un clapet d'évacuation des gaz en surpression provenant de la chambre de soufflage thermique.
  • Cette paroi de séparation est apte à comprimer le ressort si la pression dans la chambre de soufflage thermique est supérieure à celle dans la chambre de soufflage pneumatique, permettant ainsi de placer les lumières en vis à vis pour laisser les gaz en surpression s'échapper vers un espace d'expansion qui entoure l'enveloppe cylindrique commune aux chambres de soufflage pneumatique et thermique. Il faut toutefois noter qu'un tel dispositif n'est pas applicable à une architecture de disjoncteur dans laquelle des contacts de courant permanent seraient disposés autour des chambres de soufflage, c'est à dire dans l'espace d'expansion des gaz chauds en surpression. En effet, le gaz entre les contacts de courant permanent au moment de la séparation des contacts d'arc n'aurait plus des propriétés diélectriques suffisantes pour empêcher un amorçage d'arc entre ces contacts de courant permanent, lesquels ne sont pas prévus pour tenir un arc.
  • Un but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un disjoncteur capable de couper de forts courants grâce à un système d'évacuation des gaz chauds en surpression, sans que ceci nécessite des modifications trop importantes de l'architecture d'un disjoncteur classique. En particulier, il est recherché un dispositif permettant de n'avoir à modifier qu'un nombre très limité de pièces sur un disjoncteur classique non prévu pour supporter des courants avec des durées d'onde/périodes aussi longues (ou des fréquences aussi faibles).
  • A cet effet, l'invention a pour objet un disjoncteur comprenant deux contacts disposés dans un espace de coupure qui est délimité par une buse de soufflage et qui contient un gaz diélectrique, incluant de plus une chambre de soufflage thermique qui communique d'une part avec ledit espace de coupure à travers un col de ladite buse et d'autre part avec un espace d'expansion à travers un conduit d'évacuation fermé par un clapet, ledit clapet s'ouvrant quand la pression dans la chambre thermique est supérieure à un certain seuil pour évacuer le gaz sous pression hors de la chambre, caractérisé en ce que ledit conduit d'évacuation est réalisé dans ladite buse et définit une forme de révolution dans l'épaisseur de la buse suivant la forme générale de celle-ci, pour déboucher dans ledit espace d'expansion en aval dudit espace de coupure par rapport audit col.
  • Avec cette construction, le soufflage de gaz effectué à travers le canal d'évacuation, contribue au soufflage des gaz chauds contenus dans le divergent de la buse et permet donc d'améliorer la régénération de la tenue diélectrique dans l'espace de coupure après extinction de l'arc.
  • De préférence, cette buse pourra également incorporer le clapet, de sorte qu'elle pourra être adaptée à un disjoncteur existant en vue de réduire les coûts de développement et de fabrication.
  • Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, la buse est constituée de deux parties coaxiales, une partie externe entourant une partie interne de manière à laisser un espace libre de révolution formant un conduit d'évacuation des gaz hors de la chambre thermique, le clapet étant conçu pour fermer ledit conduit d'évacuation. Avec cet agencement la buse pourra être fabriquée à moindre coût. Le clapet ainsi qu'un conduit d'évacuation associé définissant une forme de révolution permettent de réduire les pertes de charge. Ainsi un flux important peut s'écouler dans le canal d'évacuation en vue faire chuter la surpression dans la chambre thermique le plus rapidement possible. Avantageusement, le clapet pourra avoir une forme annulaire en étant monté en appui sur un ou plusieurs ressorts calibrés pour s'ouvrir contre l'action de ces ressorts. Le seuil d'ouverture du clapet peut ainsi être ajusté par simple changement du ou des ressorts calibrés.
  • Selon encore un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le disjoncteur comprend une chambre de compression par piston qui communique avec la chambre de compression thermique. Avec cet agencement, le gaz soufflé dans l'espace de coupure est un mélange du gaz frais provenant de la chambre de compression par piston et de gaz plus chaud provenant de la chambre thermique ce qui abaisse sa température pour maintenir un pouvoir de coupure élevé du disjoncteur.
  • L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif.
    • La figure 1 est une première vue en coupe du disjoncteur selon l'invention dans un état fermé ;
    • La figure 2 est une seconde vue en coupe du disjoncteur selon l'invention dans un état fermé ;
    • La figure 3 est une vue en coupe du disjoncteur durant la coupure d'un faible courant pour lequel le clapet est fermé;
    • La figure 4 est une vue en coupe du disjoncteur durant la coupure d'un fort courant pour lequel le clapet est ouvert.
  • La figure 1 montre schématiquement un exemple de disjoncteur selon l'invention en coupe axiale. Ce disjoncteur comprend un contact fixe 1 formant une tige et un contact mobile 2 qui est déplacé selon une direction axiale AX. Le contact mobile 2 est creux et fait partie d'un équipage mobile incluant une buse de soufflage 3 de révolution, coaxiale à l'axe AX, une chambre de soufflage thermique 4 et une chambre de compression par piston 5. L'équipage mobile inclut également un contact permanent 6 qui coopère à la fermeture du disjoncteur avec un autre contact permanent 7 sensiblement cylindrique qui est fixe.
  • La buse de soufflage 3 qui est réalisée avec un matériau isolant tel que du Téflon comprend un col 3' de faible section qui s'élargit pour former un divergent 3" en aval de ce col. Lorsque le disjoncteur est fermé, le contact 1 traverse le col 3' de la buse 3 et pénètre dans le contact creux 2 situé en amont du col le long de l'axe AX, comme visible dans les figures 1 et 2. Le col et le divergent de la buse 3 définissent ici l'espace de coupure d'un arc électrique qui s'étire entre les contacts 1 et 2 durant l'ouverture du disjoncteur visible dans les figures 3 et 4. Cet espace de coupure communique avec la chambre de soufflage thermique 4 par l'intermédiaire d'un conduit 4' de forme de révolution situé entre la chambre de soufflage thermique 4 et l'espace de coupure.
  • La chambre de soufflage thermique 4 définit un espace annulaire coaxial à l'axe AX, délimitée par le contact mobile 2 et par un carter 8 entourant le contact mobile 2, le carter 8 étant fermé à l'une de ses extrémités par la buse de soufflage 3. Le gaz diélectrique contenu dans la chambre de soufflage thermique 4 est mis en surpression par échauffement au contact de l'arc électrique qui s'établit entre les contacts 1 et 2 au moment de l'ouverture. Comme connu de l'état de la technique, cette surpression produit le soufflage thermique du gaz diélectrique qui se déplace depuis la chambre thermique 4 vers l'espace de coupure. Cette chambre de soufflage thermique 4 communique avec la chambre de compression à piston 5 à travers une pluralité de canaux 9. Lors de l'ouverture du disjoncteur, le gaz diélectrique contenu dans la chambre 5 est comprimé pour s'écouler à travers la chambre thermique 4 dans l'espace de coupure. Simultanément au soufflage produit par le chambre de compression 5, l'échauffement dû à l'arc électrique fait croître la pression dans la chambre thermique pour augmenter le débit de gaz diélectrique dans l'espace de coupure, comme indiqué plus haut.
  • La chambre thermique 4 communique à travers un conduit d'évacuation 10' fermé par un clapet 10 vers un espace d'expansion 15. Cet espace d'expansion se situe en aval de l'espace de coupure par rapport au col 3' de la buse, et est en partie délimité par le divergent 3" de la buse. Le clapet s'ouvre quand la pression dans la chambre thermique 4 est supérieure à un certain seuil, pour évacuer le gaz sous pression hors de la chambre thermique 4.. Pour la coupure des courants de faible intensité, l'arc électrique fait augmenter la pression dans la chambre thermique sans que cette pression ne dépasse un seuil prédéterminé, de sorte que le clapet reste fermé, comme représenté dans la figure 3. En cas de coupure de forts courants électriques tendant à faire croître excessivement la température et donc la pression dans la chambre de soufflage thermique, le clapet 10 s'ouvre pour faire chuter la pression dans la chambre thermique, comme représenté dans la figure 4. Cette baisse de pression s'accompagne d'une baisse de température, ce qui garantit que le gaz diélectrique soufflé dans l'espace de coupure a un pouvoir d'isolation satisfaisant. Ce clapet pourra par exemple être monté au niveau du carter 8 pour évacuer directement le gaz en surpression vers l'extérieur de la chambre de soufflage thermique 4.
  • Avantageusement, le clapet 10 pourra être intégré à la buse de soufflage 3 qui coiffe le carter 8. En se reportant à nouveau à la figure 1, il est visible que le clapet 10 a ici une forme annulaire de manière à pouvoir être monté dans la buse 3 du coté de la chambre de soufflage thermique 4. Ce clapet qui est réalisé en un matériau rigide est monté dans un logement 11 de la buse définissant une gorge annulaire en étant comprimé par un ou plusieurs ressorts calibrés 12 qui appuient sur le fond de la gorge 11. Le clapet est ainsi apte à se déplacer en translation le long de l'axe AX pour s'ouvrir contre l'action des ressorts 12. Un joint annulaire 13 assure l'étanchéité entre la surface externe du clapet et le gorge. Ce clapet est alimenté par l'intermédiaire d'une pluralité de conduits d'alimentation 14 réalisés dans la zone de la buse 3 donnant directement sur la chambre thermique pour présenter une surface d'ouverture importante.
  • Le fond de la gorge 11 communique avec le divergent 3" par l'intermédiaire d'un conduit d'évacuation 10' situé dans l'épaisseur de la buse. Ce conduit d'évacuation 10' faisant communiquer le logement 11 avec l'espace d'expansion 15 définit une forme de révolution dans l'épaisseur de la buse 3 et suivant la forme générale de celle-ci. Il est situé dans le prolongement du clapet 10 en aval de son logement 11 de manière à être ouvert ou fermé par le clapet. La mise en oeuvre d'un clapet et d'un conduit d'évacuation définissant chacun une forme de révolution dans la buse permet de former un circuit d'écoulement de forte section, c'est à dire introduisant de faibles pertes de charge. Ainsi, un débit important de gaz peut être évacué pour faire chuter le plus rapidement possible la pression et la température dans la chambre de soufflage thermique lors de la coupure d'arcs électriques de forte intensité. Concrètement, le choix d'une forme de conduit d'évacuation sans angles, la plus courbe possible comme celle représentée figure 1 permet d'atteindre des vitesses de circulation du gaz proches de la vitesse du son. Cette buse de soufflage pourra être réalisée par moulage et comprendre un couvercle coiffant le logement 11 du côté de la chambre de soufflage thermique tout en laissant communiquer le clapet avec cette chambre pour permettre l'évacuation de gaz en surpression.
  • Avantageusement, le conduit d'évacuation 10' débouche dans le divergent 3" de la buse et contribue ainsi à la régénération du gaz en aval du col de buse 3', ce qui améliore la tenue diélectrique du gaz entre les contacts d'arc 1 et 2 pendant la phase diélectrique de la coupure.
  • Dans un mode de réalisation préféré du disjoncteur selon l'invention, la buse 3 comprend une partie interne 3B et une partie externe 3A qui sont coaxiales. Plus particulièrement, la surface externe d'une extrémité de cette partie interne 3B présente dans l'ensemble une forme évasée. La partie de plus grand diamètre de cette extrémité est insérée dans le carter 8, par exemple par vissage, et a sensiblement la forme d'une bride annulaire dans laquelle sont percés les conduits d'alimentation 14.
  • La partie externe 3A de la buse 3 présente une extrémité de forme annulaire cylindrique de même diamètre externe que la bride annulaire de la partie interne 3B, et est insérée dans le carter 8 par exemple par vissage de cette extrémité de forme annulaire pour venir en appui contre la bride annulaire de la partie interne 3B. Après la mise en place de la partie 3A autour de la partie 3B, la partie 3A entoure toute la partie 3B à l'exception de la bride annulaire de cette dernière.
  • Le canal d'évacuation 10' et le logement 11 du clapet 10 sont définis par un espace de révolution laissé libre entre ces deux parties. La buse 3 pourra être assemblée en montant la partie interne 3B puis la partie externe 3A dans le carter 8 avant de visser le contact permanent 6 qui forme une bague autour du carter 8 apte à maintenir les deux parties de buse 3A et 3B en position par rapport au carter 8. Après montage de ces deux parties de buse, une partie de buse complémentaire 3C située dans le prolongement de la partie interne 3B au niveau du divergent 3" pourra être vissée voire collée sur la partie interne 3B de manière à prolonger le canal d'évacuation 10' vers l'espace d'expansion 15.
  • Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 4, la chambre de compression par piston 5 communique directement avec la chambre de soufflage thermique 4 par des canaux 9 munis de clapets antiretour 9', de telle sorte que les gaz soufflés dans l'espace de coupure sont un mélange de gaz frais provenant de la chambre de compression par piston 5 et de gaz chauds provenant de la chambre de soufflage thermique 4. Avec cet agencement, la température du gaz diélectrique est abaissée par la présence de gaz frais, ce qui accroît encore le pouvoir de coupure du disjoncteur selon l'invention.
  • Avantageusement, et pour augmenter encore le pouvoir de coupure du disjoncteur selon l'invention, le piston 5' de la chambre de compression 5 pourra être monté sur un ressort. Dans cette variante, le ressort est agencé pour se comprimer durant la manoeuvre de déplacement en ouverture du contact mobile, de telle sorte qu'il se relâche après déplacement du contact mobile. Avec cet agencement le soufflage de gaz diélectrique produit par la chambre de compression par piston continue un certain temps après la fin du déplacement du contact mobile du disjoncteur, ce qui accroît encore le pouvoir de coupure du disjoncteur en prolongeant la durée de soufflage.

Claims (6)

  1. Disjoncteur comprenant deux contacts (1, 2) disposés dans un espace de coupure qui est délimité par une buse (3) de soufflage et qui contient un gaz diélectrique, incluant une chambre de soufflage thermique (4) qui communique d'une part avec ledit espace de coupure à travers un col (3') de ladite buse et d'autre part avec un espace d'expansion (15) à travers un conduit d'évacuation (10') fermé par un clapet (10), ledit clapet s'ouvrant quand la pression dans la chambre thermique (4) est supérieure à un certain seuil pour évacuer le gaz sous pression hors de la chambre, caractérisé en ce que ledit conduit d'évacuation (10') est réalisé dans ladite buse (3) et définit une forme de révolution dans l'épaisseur de la buse suivant la forme générale de celle-ci, pour déboucher dans ledit espace d'expansion (15) en aval dudit espace de coupure par rapport audit col (3').
  2. Disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel la section de ladite buse (3) s'élargit pour former un divergent (3") qui délimite en partie ledit espace d'expansion (15) en aval dudit col (3'), ledit conduit d'évacuation (10') débouchant dans ce divergent (3").
  3. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ladite buse (3) est constituée de deux parties (3A, 3B) coaxiales, une partie externe (3A) entourant une partie interne (3B) de manière à laisser un espace libre de révolution formant le conduit d'évacuation (10') des gaz hors de la chambre de soufflage thermique (4).
  4. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit clapet (10) est incorporé dans ladite buse (3) et a une forme annulaire pour fermer le conduit d'évacuation (10'), ce clapet s'ouvrant contre l'action d'au moins un ressort (12) calibré.
  5. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant une chambre de compression pneumatique par piston (5) qui communique avec ladite chambre de soufflage thermique (4).
  6. Réseau d'alimentation électrique haute tension de fréquence assignée inférieure ou égale à 25 Hz, incluant un disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 5.
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