EP1369888A1 - Hybrid circuit breaker for middle or high voltage with vacuum and gas - Google Patents
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- EP1369888A1 EP1369888A1 EP03291309A EP03291309A EP1369888A1 EP 1369888 A1 EP1369888 A1 EP 1369888A1 EP 03291309 A EP03291309 A EP 03291309A EP 03291309 A EP03291309 A EP 03291309A EP 1369888 A1 EP1369888 A1 EP 1369888A1
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- H01H33/143—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc of different construction or type
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- H01H33/666—Operating arrangements
- H01H33/6661—Combination with other type of switch, e.g. for load break switches
Definitions
- a device of this type is known from US Pat. No. 3,038,980. It comprises a envelope filled with a dielectric gas and having a longitudinal axis, inside which are arranged the two switches electrically connected in series and to the exterior of which is arranged the control mechanism of the device.
- the mechanism actuation of the contacts of the two switches is relatively simple, in the sense that one of the two contacts of the gas switch is integral with a movable contact which is attached to it adjacent to the vacuum switch.
- the other contact of the gas switch is secured to a operating rod connected to the device control mechanism.
- a mechanism to spring associated with a stop has the effect of keeping the contacts pressed against each other of the gas switch during the first part of their stroke when opening the device, until the vacuum switch contacts are separated by a distance determined.
- the purpose of such a sequence for the separation of the contacts of the two pairs is to be able to delay the separation of the contacts of the second pair (gas switch) by compared to those of the first pair (vacuum switch).
- this device has certain drawbacks from a mechanical point of view.
- it is necessary to exert sufficient force on the movable contact of the vacuum switch as long as current flow is authorized, so as to have a mutual pressure between the contact surfaces of the contacts of this switch which is greater than a given value to resist electrodynamic forces during the current flow.
- the steering wheel of the device must therefore be fitted with an elastic system of recall which allows to exert this force required on the movable contact of the vacuum switch.
- the transmission of the movement of the operating rod of the gas switch to the vacuum interrupter is done by a connecting rod whose axis is oblique to the axis of translation of the movable contact of this vacuum switch. This results in constraints important transverse on the vacuum switch, which can limit its endurance mechanical.
- the invention firstly aims to remedy the drawbacks or limitations of prior techniques, by proposing a hybrid type cut-off device for high or relatively compact and enduring medium voltage which while operating with a single operating member, i.e. with a control mechanism connected to a single operating rod, allows to adjust the separation sequence of the contacts of switches to adequately distribute between the vacuum switch and the gas the transient recovery voltage which appears between the contacts of each switch as soon as they separate.
- the invention achieves this objective by proposing a switching device operating on the principle of the hybrid type switching device described in European patent application EP1271590A1 published on January 2, 2003.
- the invention then aims to prevent any bouncing movement of the mobile contact of the vacuum switch during a power interruption by the device, in order to avoid a dielectric reset in this switch.
- the means of movement are arranged so that the separations of the switch contacts vacuum and gas respectively occur simultaneously or slightly offset in time.
- FIG. 12 is a partial schematic representation of an embodiment of a hybrid switching device incorporating an additional pneumatic blowing volume in addition to the thermal blowing volume, in an embodiment for which the blowing volumes are fixed.
- Figure 13 is a schematic representation of an embodiment of a hybrid switching device in an embodiment for which the blowing volumes are movable with the operating rod of the device.
- FIG. 13a is an enlargement of part of the hybrid cut-off device shown in FIG. 13.
- FIG. 14 represents an intermediate stage in the opening of the hybrid cut-off device shown in FIG. 13, corresponding approximately to the instant when the contacts of the gas switch separate.
- FIG. 14 ' is a schematic representation of an embodiment of a hybrid breaking device in which the first elastic means comprise two springs arranged on either side of the movement return means.
- the contact 2 is integral in translation with a mobile connection means 13 which permanently electrically connects it to the fixed contact 3. Arranging the third contact so that it remains fixed in the breaking device allows the separation of contacts 3 and 4 in the gas switch does not depend on mechanical operation of the assembly carrying the second movable contact of the vacuum switch.
- Movement return means 15 can be separated into two parts 16 and 17. These two parts are in abutment against each other in the axial direction A by through coupling means 22 provided at their two opposite ends.
- the second part 17 is integral in translation with the rod 6, and the first part 16 can be moved in translation by a determined stroke D in the axial direction A relative to the connection means 13. In the embodiment shown, this stroke D is equal to the overlap distance of contacts 3 and 4, which means that it is equal to the speed-up distance defined previously.
- return means 15 can also be produced by a telescopic connection not shown comprising two parts which can be locked in abutment one against the other and sliding one inside the other during their separation in the axial direction, one such telescopic connection being functionally equivalent to the return means 15 shown schematically in Figure 1.
- a telescopic connection not shown comprising two parts which can be locked in abutment one against the other and sliding one inside the other during their separation in the axial direction, one such telescopic connection being functionally equivalent to the return means 15 shown schematically in Figure 1.
- such an embodiment may have drawbacks due to the increase in moving masses.
- connection means 13 The return means 15 and the first elastic means form a set of link which connects the connection means 13 to the rod 6.
- This assembly can be qualified as dead-stroke connection means, in the sense that these connection means do not allow by means of connection to follow the movement of the rod as long as it has not traveled a specific race.
- the 1st connection means 13 remains stationary since the return means 15 do not transmit the movement of rod 6. This property is verified both at the opening and at the closing of the device. cut.
- the second stop means 19 are arranged so as to stop the translational movement of the connection means 13, as soon as the latter has traveled a certain stroke d 1 as shown in FIG. 3.
- These stop means 19 are electrically and mechanically connected to the fixed contact 3, and advantageously participate in the electrical connection between the contacts 2 and 3.
- they consist of a cylindrical stud of axis A, which is introduced into a hollow tubular part of the mobile connection means 13 which can thus slide in the axial direction A.
- They are also electrically and mechanically connected to a conduction element 9 which surrounds and maintains a blowing chamber arranged in the axial direction A.
- this chamber comprises a thermal blowing volume 11A and a blowing nozzle 11B.
- the blowing nozzle 11B is intended to blow an electric arc between the contacts of the gas switch by thermal expansion of the dielectric gas contained in this blowing volume 11A.
- This wall 16A is substantially equal to the outside diameter of the tubular part 13A of the sleeve 13, of so that the part 16 can slide along the sleeve in the axial direction A.
- the translational movement of the return means 15 is transmitted to the rod 6, and consequently at the movable contact 4 of the gas switch.
- the thrust provided by the relaxation of the first spring 20 makes it possible to assist the control mechanism 8 for the rod operation.
- the rod 6 and the contacts 3 and 4 are preferably of tubular shape in the axial direction A, and the contacts 3 and 4 advantageously each have their end a tip respectively 3A and 4A made of a conductive material refractory.
- the arcing contact 4 also has orifices or openings 4B to allow the evacuation of hot gases which are in overpressure inside the tubular structure of said contact during the breaking of a fault current by the arcing contacts 3 and 4.
- the overpressure gases are discharged into the space between the delay means 18 and the second part 17, then pass into the space between the rod 6 and the tube conductor 31 by openings made for this purpose in the second part 17. Finally, these gases undergo a final expansion when passing through the volume adjacent to the interior wall of the casing 12 by openings made for this purpose in the conductive tube 31. Good heard, other arrangements of openings for the evacuation of gases in overpressure can be expected.
- the volume adjacent to the interior wall of the envelope common to both switches is dimensioned to accommodate a varistor 32 electrically connected in parallel to the vacuum switch contacts in order to limit the applied voltage on said switch. This allows to adequately distribute the voltage applied to the vacuum and gas switches respectively when the cut-off device is opened.
- the voltage distribution can also be adjusted using at least one capacitor mounted parallel to the cut-off device or parallel to one of the two switches.
- Figure 10 the elements of the hybrid switching device shown are identical to those of figure 9, except for the varistor which was removed and the envelope insulator whose diameter has been reduced accordingly.
- the compression volume 11C can be seen as the sum of two adjacent partial volumes Vc 1 and Vc 2 .
- the length of the volume Vc 1 in the longitudinal direction corresponds to the stroke D mentioned on the block diagram of FIG. 1, which means that the compression volume 11C will be reduced to the volume Vc 2 when the first part 16 of the return means will have traversed this race D at an instant which will correspond to the beginning of the separation of the contacts of the gas switch. Then, the volume 11C will continue to be compressed during the opening of the contacts of the vacuum switch under the action of the second spring 21, since the first part 16 of the return means will then be integral in movement with the movable contact of the vacuum switch and will continue to approach the annular wall 9 '.
- FIG 13 a particular embodiment of a hybrid blow-off device tire is shown schematically. This embodiment differs significantly precedents of the fact that the thermal blowing volumes 40A and pneumatic 40C of the gas switch 40 are movable with the operating rod 6 of the device.
- the blowing of the arc is partly effected by pneumatic compression.
- this compression is carried out during the entire stroke of the operating rod, at the difference from previous embodiments where the thermal blowing volume is stationary in the device.
- a hybrid shut-off device that has a blowing volume mobile thermal therefore has the advantage of being able to cut currents with durations arc in principle longer compared to a thermal volume device stationary as shown in Figure 12.
- the longitudinal dimension of the compression volume 40C is not limited by the dead travel D as previously, which allows to obtain a satisfactory compression volume without having to increase the radial dimension of this volume.
- Mobile thermal volume devices are therefore well suited for applications where the isolation of the switching chamber is achieved by a porcelain shell, and in general for higher high voltage applications at around 100kV.
- This figure 16 represents the end of the opening of the hybrid cut-off device, this which corresponds to an instant after the stage described above where the course of first stop means 14 'is interrupted.
- the movement of the mobile contact of the gas switch continued after this step, solidly with the rod operation 6 and the second part 17 of the movement return means 15, until a sufficient insulation distance is reached for the arcing contacts of the switch gas after the arc between these contacts has been blown out.
- the movable contact of the vacuum interrupter has traversed the separation distance d 1 integrally with the connection means 13 ', the latter being kept pressed against the fixed support element 50 thanks to the force exerted by the second spring. 21 in compression.
- annular shoulder 52 it is advantageous for the annular shoulder 52 to be positioned so as to leave only a very small clearance with the first tubular support element 14'C once the additional path d 1 + g effected by the first abutment means 14 ′, this making it possible to prevent this element 14 ′ C from continuing its translational movement by compressing the first spring 20 due to its kinetic energy.
- a hybrid cut-off device allows the thermal phase of the cut-off of the current, that is to say the period of a few microseconds during which the restoration of the voltage begins, to be largely ensured by the vacuum switch of the device.
- the gas switch contributes essentially to the resistance to the peak value of the voltage, thanks to the relatively large contact separation distance inherent in this type of device in comparison with a vacuum switch.
- This offers the possibility of using a gas other than SF 6 for blowing the gas switch.
- SF 6 is generally chosen for its properties of resistance to rapid rates of recovery of the voltage during the thermal phase of the cut.
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Abstract
Description
L'invention se rapporte à un dispositif interrupteur de type hybride pour haute ou moyenne tension. Le qualificatif hybride s'applique à la coupure qui est de type mixte en faisant coopérer deux techniques de coupure différentes. On qualifie notamment d'hybride un dispositif interrupteur qui comporte un interrupteur à vide renfermant une première paire de contacts d'arc et qui comporte également un interrupteur à gaz comprenant une deuxième paire de contacts d'arc.The invention relates to a hybrid type switching device for high or medium voltage. The hybrid qualifier applies to the cut which is of mixed type in making two different cutting techniques cooperate. We notably describe as hybrid a switch device which comprises a vacuum switch containing a first pair of arcing contacts and which also includes a gas switch comprising a second pair of arcing contacts.
Un dispositif de ce type est connu du brevet US 3038980. Il comprend une enveloppe remplie d'un gaz diélectrique et ayant un axe longitudinal, à l'intérieur de laquelle sont disposés les deux interrupteurs connectés électriquement en série et à l'extérieur de laquelle est disposé le mécanisme de commande du dispositif. Le mécanisme d'actionnement des contacts des deux interrupteurs est relativement simple, en ce sens que l'un des deux contacts de l'interrupteur à gaz est solidaire d'un contact mobile qui lui est adjacent dans l'interrupteur à vide. L'autre contact de l'interrupteur à gaz est solidaire d'une tige de manoeuvre reliée au mécanisme de commande du dispositif. Un mécanisme à ressort associé à une butée a pour effet de maintenir en appui l'un contre l'autre les contacts de l'interrupteur à gaz pendant une première partie de leur course lors de l'ouverture du dispositif, jusqu'à ce que les contacts de l'interrupteur à vide soient séparés d'une distance déterminée. Le but d'une telle séquence pour la séparation des contacts des deux paires est de pouvoir retarder la séparation des contacts de la deuxième paire (interrupteur à gaz) par rapport à ceux de la première paire (interrupteur à vide).A device of this type is known from US Pat. No. 3,038,980. It comprises a envelope filled with a dielectric gas and having a longitudinal axis, inside which are arranged the two switches electrically connected in series and to the exterior of which is arranged the control mechanism of the device. The mechanism actuation of the contacts of the two switches is relatively simple, in the sense that one of the two contacts of the gas switch is integral with a movable contact which is attached to it adjacent to the vacuum switch. The other contact of the gas switch is secured to a operating rod connected to the device control mechanism. A mechanism to spring associated with a stop has the effect of keeping the contacts pressed against each other of the gas switch during the first part of their stroke when opening the device, until the vacuum switch contacts are separated by a distance determined. The purpose of such a sequence for the separation of the contacts of the two pairs is to be able to delay the separation of the contacts of the second pair (gas switch) by compared to those of the first pair (vacuum switch).
Cependant, une telle séquence n'est pas satisfaisante si le dispositif de coupure hybride à haute tension associe un interrupteur à gaz prévu pour une haute tension normalisée supérieure à 72,5 kV avec un interrupteur à vide prévu pour une moyenne tension normalisée inférieure à 52 kV. En effet, tant que les contacts de l'interrupteur à gaz ne sont pas séparés lors du processus de coupure d'un courant de défaut par le dispositif, l'interrupteur à vide supporte toute la tension transitoire de rétablissement aux bornes du dispositif de coupure pendant la séparation de ses contacts. Or, l'interrupteur à vide n'est prévu que pour supporter une tension de rétablissement qui reste dans les limites de la moyenne tension. Ainsi, un dispositif de coupure hybride à haute tension qui mettrait en oeuvre la séquence décrite ci-dessus pour la séparation des contacts ne pourrait couper le courant qu'après la séparation des deux contacts de l'interrupteur à gaz. Ce fonctionnement implique une durée d'arc relativement longue qu'un interrupteur à vide n'est pas conçu pour supporter. La structure générale du dispositif décrit dans ce brevet US 3038980 ne permet pas de pouvoir modifier la séquence pour la séparation des contacts. En particulier, il n'est pas possible avec un tel dispositif d'obtenir une séparation simultanée ou retardée des contacts de l'interrupteur à vide par rapport à la séparation des contacts de l'interrupteur à gaz. However, such a sequence is not satisfactory if the cut-off device high voltage hybrid combines a gas switch designed for high voltage standardized above 72.5 kV with a vacuum interrupter designed for an average normalized voltage less than 52 kV. Indeed, as long as the contacts of the gas switch are not separated during the process of breaking a fault current by the device, the vacuum interrupter supports all the transient recovery voltage across the breaking device during the separation of its contacts. However, the vacuum switch is not provided that to withstand a recovery voltage which remains within the limits of the medium voltage. Thus, a high voltage hybrid switching device which would work the sequence described above for the separation of the contacts could not cut the current only after separation of the two contacts of the gas switch. This operation involves a relatively long arc duration that a vacuum interrupter is not designed to support. The general structure of the device described in this patent US 3038980 does not allow no ability to change the sequence for contact separation. In particular, it is not not possible with such a device to obtain a simultaneous or delayed separation of vacuum switch contacts with respect to the separation of the switch contacts gas.
Il est connu de la demande de brevet EP1109187 un autre dispositif de ce type, qui permet d'ajuster la séquence pour la séparation des contacts de façon à pouvoir obtenir une séparation simultanée ou légèrement retardée des contacts de l'interrupteur à vide par rapport à la séparation des contacts de l'interrupteur à gaz. Le contact mobile de l'interrupteur à vide est relié à une bielle dont une extrémité est mobile en rotation, cette extrémité ou tête de bielle étant articulée sur un maneton d'un volant pouvant être accouplé ou désaccouplé à une tige dentée commandée en translation par la tige de manoeuvre de l'interrupteur à gaz.Another device of this type is known from patent application EP1109187. allows to adjust the sequence for the separation of the contacts so as to be able to obtain a simultaneous or slightly delayed separation of the vacuum switch contacts by compared to the separation of the gas switch contacts. The mobile contact of the vacuum interrupter is connected to a connecting rod, one end of which is movable in rotation, this end or big end being articulated on a crank pin of a flywheel which can be coupled or uncoupled from a toothed rod controlled in translation by the operating rod of the gas switch.
Ce dispositif présente toutefois certains inconvénients d'un point de vue mécanique. Tout d'abord, il est nécessaire d'exercer une force suffisante sur le contact mobile de l'interrupteur à vide tant que le passage du courant est autorisé, de façon à avoir une pression mutuelle entre les surfaces d'appui des contacts de cet interrupteur qui soit supérieure à une valeur donnée pour résister aux efforts électrodynamiques pendant le passage du courant. Le volant du dispositif doit donc être muni d'un système élastique de rappel qui permet d'exercer cette force exigée sur le contact mobile de l'interrupteur à vide. D'autre part, la transmission du mouvement de la tige de manoeuvre de l'interrupteur à gaz vers l'interrupteur à vide se fait par une bielle dont l'axe est oblique par rapport à l'axe de translation du contact mobile de cet interrupteur à vide. Il en résulte des contraintes transversales importantes sur l'interrupteur à vide, ce qui peut limiter son endurance mécanique.However, this device has certain drawbacks from a mechanical point of view. First of all, it is necessary to exert sufficient force on the movable contact of the vacuum switch as long as current flow is authorized, so as to have a mutual pressure between the contact surfaces of the contacts of this switch which is greater than a given value to resist electrodynamic forces during the current flow. The steering wheel of the device must therefore be fitted with an elastic system of recall which allows to exert this force required on the movable contact of the vacuum switch. On the other hand, the transmission of the movement of the operating rod of the gas switch to the vacuum interrupter is done by a connecting rod whose axis is oblique to the axis of translation of the movable contact of this vacuum switch. This results in constraints important transverse on the vacuum switch, which can limit its endurance mechanical.
Il existe enfin un autre dispositif de ce type décrit dans la demande de brevet EP1117114, qui présente notamment par rapport au dispositif précédent l'avantage que le contact mobile de l'interrupteur à vide est toujours soumis à des forces dirigées uniquement selon la direction de l'axe longitudinal de cet interrupteur. De plus, des moyens élastiques à ressorts sont prévus pour maintenir une pression mutuelle entre les contacts de l'interrupteur à vide tant que cet interrupteur est fermé. Toutefois, le mouvement de séparation des contacts de l'interrupteur à vide est commandé par la tige de manoeuvre de l'interrupteur à gaz, ce qui impose de ne séparer les contacts de l'interrupteur à vide qu'à la fin de l'ouverture des contacts de l'interrupteur à gaz. Il est nécessaire pour ce dispositif d'avoir une telle séquence de séparation différée des contacts afin de provoquer le passage du courant par zéro avant que l'interrupteur à vide assure seul la coupure. En effet, le dispositif est utilisé exclusivement comme disjoncteur de générateur, et par conséquent l'interrupteur à gaz n'est présent que pour diminuer le pourcentage d'asymétrie du courant.Finally, there is another device of this type described in the patent application. EP1117114, which has in particular compared to the previous device the advantage that the moving contact of the vacuum interrupter is always subjected to directed forces only along the direction of the longitudinal axis of this switch. In addition, elastic means to springs are provided to maintain mutual pressure between the contacts of the vacuum switch as long as this switch is closed. However, the movement of separation of the contacts of the vacuum switch is controlled by the operating rod of the gas switch, which means that the contacts of the vacuum switch should only be separated at the end of opening of the gas switch contacts. It is necessary for this device to have such a delayed contact separation sequence in order to cause the passage zero current before the vacuum interrupter only cuts out. Indeed, the device is used exclusively as a generator circuit breaker, and therefore the gas switch is only present to decrease the percentage of current asymmetry.
De toute évidence, il n'est pas possible de réaliser avec ce dispositif une séparation simultanée ou légèrement retardée des contacts de l'interrupteur à vide par rapport à la séparation des contacts de l'interrupteur à gaz.Obviously, it is not possible to achieve with this device a separation simultaneous or slightly delayed contacts of the vacuum interrupter compared to the separation of the gas switch contacts.
L'invention vise tout d'abord à remédier aux inconvénients ou limitations des techniques antérieures, en proposant un dispositif de coupure de type hybride pour haute ou moyenne tension relativement compact et endurant qui tout en fonctionnant avec un seul organe de manoeuvre, c'est à dire avec un mécanisme de commande relié à une seule tige de manoeuvre, permet d'ajuster la séquence de séparation des contacts des interrupteurs pour répartir de façon adéquate entre l'interrupteur à vide et l'interrupteur à gaz la tension transitoire de rétablissement qui apparaít entre les contacts de chaque interrupteur dès leur séparation. L'invention parvient à cet objectif en proposant un dispositif de coupure fonctionnant sur le principe du dispositif de coupure de type hybride décrit dans la demande de brevet européen EP1271590A1 publiée le 2 janvier 2003. L'invention vise ensuite à empêcher tout mouvement de rebondissement du contact mobile de l'interrupteur à vide lors d'une interruption de courant par le dispositif, afin d'éviter un réamorçage diélectrique dans cet interrupteur.The invention firstly aims to remedy the drawbacks or limitations of prior techniques, by proposing a hybrid type cut-off device for high or relatively compact and enduring medium voltage which while operating with a single operating member, i.e. with a control mechanism connected to a single operating rod, allows to adjust the separation sequence of the contacts of switches to adequately distribute between the vacuum switch and the gas the transient recovery voltage which appears between the contacts of each switch as soon as they separate. The invention achieves this objective by proposing a switching device operating on the principle of the hybrid type switching device described in European patent application EP1271590A1 published on January 2, 2003. The invention then aims to prevent any bouncing movement of the mobile contact of the vacuum switch during a power interruption by the device, in order to avoid a dielectric reset in this switch.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de coupure de type hybride pour haute ou moyenne tension, comprenant
- une enveloppe remplie d'un gaz diélectrique et ayant un axe longitudinal,
- un interrupteur à vide disposé dans l'enveloppe, comportant une première paire de contacts d'arc constituée d'un premier contact qui est fixe et d'un second contact qui peut être déplacé en translation dans la direction longitudinale de l'enveloppe,
- des moyens prévus pour exercer sur le second contact une force telle que la pression mutuelle entre les surfaces d'appui des premier et second contact soit supérieure à une valeur déterminée tant que l'interrupteur à vide autorise le passage du courant,
- un interrupteur à gaz disposé dans l'enveloppe, comportant une seconde paire de contacts d'arc constituée d'un troisième contact qui est fixe ou quasi fixe et d'un quatrième contact qui peut être déplacé en translation dans la direction axiale longitudinale, une tige de manoeuvre reliée au quatrième contact et pouvant être immobilisée ou déplacée en translation par des moyens de commande,
- un moyen de raccordement connectant électriquement les second et troisième contacts, apte à être déplacé en translation dans la direction axiale longitudinale solidairement avec le second contact,
- des moyens de déplacement reliés à ce moyen de raccordement et à la tige de manoeuvre pour les déplacer de manière à séparer les second et quatrième contacts respectivement des premier et troisième contacts, comprenant des moyens de liaison à course morte reliant le moyen de raccordement à la tige, ces moyens de liaison permettant de déplacer la tige d'une course morte déterminée tout en agissant sur le moyen de raccordement pour maintenir l'interrupteur à vide fermé pendant ce déplacement, et en ce qu'une fois la course morte parcourue par la tige, ces moyens de liaison à course morte sont aptes à acquérir un mouvement de translation qui est indépendant du mouvement acquis simultanément par le moyen de raccordement.
- an envelope filled with a dielectric gas and having a longitudinal axis,
- a vacuum interrupter placed in the enclosure, comprising a first pair of arcing contacts consisting of a first contact which is fixed and a second contact which can be moved in translation in the longitudinal direction of the enclosure,
- means provided for exerting a force on the second contact such that the mutual pressure between the bearing surfaces of the first and second contact is greater than a determined value as long as the vacuum switch authorizes the passage of current,
- a gas switch arranged in the enclosure, comprising a second pair of arcing contacts consisting of a third contact which is fixed or almost fixed and of a fourth contact which can be moved in translation in the longitudinal axial direction, a operating rod connected to the fourth contact and capable of being immobilized or moved in translation by control means,
- a connection means electrically connecting the second and third contacts, capable of being moved in translation in the longitudinal axial direction integrally with the second contact,
- displacement means connected to this connection means and to the operating rod to move them so as to separate the second and fourth contacts respectively from the first and third contacts, comprising dead travel connection means connecting the connection means to the rod, these connecting means making it possible to move the rod by a determined dead stroke while acting on the connection means to keep the vacuum switch closed during this displacement, and in that once the dead stroke is traversed by the rod, these dead-stroke connection means are capable of acquiring a translational movement which is independent of the movement acquired simultaneously by the connection means.
Avantageusement, pour les applications où le dispositif selon l'invention est destiné à une utilisation comme disjoncteur dans un réseau haute tension, les moyens de déplacement sont agencés pour que les séparations des contacts des interrupteurs respectivement à vide et à gaz se produisent de façon simultanée ou faiblement décalée dans le temps.Advantageously, for applications where the device according to the invention is intended to use as a circuit breaker in a high voltage network, the means of movement are arranged so that the separations of the switch contacts vacuum and gas respectively occur simultaneously or slightly offset in time.
Par ailleurs, un mode particulier de réalisation de l'invention vise à permettre un soufflage d'arc efficace dans l'interrupteur à gaz, y compris si le dispositif interrupteur hybride est destiné à supporter à ses bornes une tension transitoire de rétablissement avec une vitesse de rétablissement très rapide comme c'est souvent le cas pour les applications en haute et très haute tension, et en particulier lorsque les courants à couper sont inférieurs à environ 30% du pouvoir de coupure du dispositif hybride. Dans ce mode de réalisation, outre les caractéristiques de l'invention définies ci-dessus, le dispositif de coupure hybride comprend un volume de soufflage pneumatique d'appoint, adjacent au volume de soufflage thermique et pouvant communiquer avec ce dernier, délimité par un fond fixe ou mobile qui est apte à être rapproché du volume de soufflage thermique pour comprimer le gaz diélectrique contenu dans le volume de soufflage pneumatique lors d'une interruption du courant par le dispositif de coupure. Le volume de soufflage pneumatique d'appoint permet d'obtenir un soufflage d'arc dans le cas où le courant à couper n'est pas assez grand pour générer par effet thermique la surpression nécessaire dans le volume de soufflage thermique.Furthermore, a particular embodiment of the invention aims to allow a effective arc blowing in the gas switch, including if the switch device hybrid is intended to support at its terminals a transient recovery voltage with very fast recovery speed as is often the case for applications in high and very high voltage, and in particular when the currents to be cut are lower at around 30% of the breaking capacity of the hybrid device. In this embodiment, in addition to the characteristics of the invention defined above, the hybrid switching device includes an additional pneumatic blowing volume, adjacent to the blowing volume thermal and able to communicate with the latter, delimited by a fixed or mobile bottom which is capable of being brought closer to the volume of thermal blowing to compress the gas dielectric content in the pneumatic blowing volume during an interruption of the current through the cut-off device. The additional pneumatic blowing volume allows to obtain an arc blowing in case the current to be cut is not large enough to generate by thermal effect the necessary overpressure in the blowing volume thermal.
Selon des modes particuliers de réalisation, un dispositif de coupure selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles:
- les moyens de liaison à course morte comprennent des moyens de renvoi de mouvement qui coopèrent avec des premiers moyens élastiques aptes à agir sur le moyen de raccordement pour maintenir l'interrupteur à vide fermé, et comprennent des premiers moyens de butée sur lesquels s'appuient ces premiers moyens élastiques pour exercer une force sur le moyen de raccordement, ces premiers moyens de butée étant aptes à annuler cette force une fois la course morte parcourue,
- les moyens de renvoi de mouvement comprennent deux parties aptes à être déplacées ensemble en appui l'une contre l'autre et à aptes à être dissociées après le commencement de l'ouverture de l'interrupteur à vide,
- les premiers moyens de butée comprennent au moins une tige à course morte qui est solidaire en mouvement d'une première partie des moyens de renvoi de mouvement et qui comporte à une extrémité une tête, et comprennent un premier élément tubulaire d'appui qui est apte à être déplacé dans la direction axiale le long d'un premier élément de support fixe qu'il entoure, ce premier élément tubulaire comportant une partie annulaire qui est traversée par la tige à course morte et contre laquelle la tête de la tige est apte à venir appuyer en butée une fois la course morte parcourue.
- les moyens de déplacement comprennent des second moyens élastiques aptes à séparer les contacts de l'interrupteur à vide dès que la tige a parcouru la course morte et aptes à déplacer le moyen de raccordement et le second contact d'une course d'isolation déterminée par rapport au premier contact lors d'une interruption de courant par le dispositif, cette course d'isolation correspondant à la distance de séparation complète des premier et second contacts,
- les premiers moyens élastiques comprennent un premier ressort qui est disposé en compression entre la partie annulaire du premier élément tubulaire d'appui et la première partie des moyens de renvoi de mouvement,
- les second moyens élastiques comprennent un second ressort qui est disposé en compression entre un second élément de support fixe et une partie annulaire d'un second élément tubulaire d'appui qui entoure ce second élément de support fixe, le second élément tubulaire d'appui étant apte à être déplacé le long du second élément de support fixe dans la direction axiale et étant solidairement relié par au moins un tirant à une partie principale du moyen de raccordement,
- les premier et second éléments tubulaires d'appui sont immobiles en appui l'un contre l'autre tant que la course morte n'a pas été parcourue par ladite tige de manoeuvre lors d'une interruption de courant par le dispositif,
- le second élément de support fixe est muni de second moyens de butée contre lesquels vient buter la partie principale du moyen de raccordement au moment où ce dernier a parcouru la course d'isolation,
- le premier élément de support fixe supporte le troisième contact d'arc et est supporté par le second élément de support fixe grâce à des moyens de fixation disposés selon l'axe longitudinal du dispositif, ce premier élément de support étant maintenu fixe par l'intermédiaire d'un tirant isolant qui est fixé à une extrémité du dispositif.
- une seconde partie des moyens de renvoi de mouvement est solidaire en translation de la tige de manoeuvre.
- une varistance est disposée dans l'enveloppe commune du dispositif de coupure et électriquement reliée en parallèle aux contacts de l'interrupteur à vide afin de pouvoir limiter la tension appliquée sur cet interrupteur, en vue de répartir de façon adéquate la tension appliquée sur les interrupteurs respectivement à vide et à gaz lors de l'ouverture du dispositif de coupure,
- un condensateur est monté en parallèle à l'un des interrupteurs ou en parallèle à chacun des interrupteurs en vue d'obtenir cette répartition adéquate.
- the dead-stroke connection means comprise movement return means which cooperate with first elastic means capable of acting on the connection means to keep the vacuum switch closed, and comprise first stop means on which are supported these first elastic means for exerting a force on the connection means, these first abutment means being capable of canceling this force once the dead travel has been completed,
- the movement return means comprise two parts able to be moved together by pressing one against the other and able to be separated after the opening of the vacuum switch has started,
- the first abutment means comprise at least one dead-stroke rod which is integral in movement with a first part of the movement return means and which comprises at one end a head, and comprise a first tubular support element which is suitable to be moved in the axial direction along a first fixed support element which it surrounds, this first tubular element comprising an annular part which is crossed by the dead-stroke rod and against which the head of the rod is capable of press the stop once the dead race has been completed.
- the displacement means comprise second elastic means capable of separating the contacts of the vacuum interrupter as soon as the rod has traversed the dead stroke and capable of displacing the connection means and the second contact of an insulation stroke determined by relative to the first contact during a current interruption by the device, this isolation stroke corresponding to the complete separation distance of the first and second contacts,
- the first elastic means comprise a first spring which is arranged in compression between the annular part of the first tubular support element and the first part of the movement return means,
- the second elastic means comprise a second spring which is arranged in compression between a second fixed support element and an annular part of a second tubular support element which surrounds this second fixed support element, the second tubular support element being able to be moved along the second fixed support element in the axial direction and being integrally connected by at least one tie rod to a main part of the connection means,
- the first and second tubular support elements are stationary in abutment against one another as long as the dead travel has not been covered by said operating rod during a current interruption by the device,
- the second fixed support element is provided with second abutment means against which the main part of the connection means abuts when the latter has traversed the insulation stroke,
- the first fixed support element supports the third arcing contact and is supported by the second fixed support element thanks to fixing means arranged along the longitudinal axis of the device, this first support element being kept fixed by means of an insulating tie which is fixed to one end of the device.
- a second part of the movement return means is integral in translation with the operating rod.
- a varistor is placed in the common casing of the cut-off device and electrically connected in parallel to the contacts of the vacuum interrupter so as to be able to limit the voltage applied to this interrupter, in order to distribute the voltage applied to the interrupters adequately vacuum and gas respectively when the cut-off device is opened,
- a capacitor is mounted in parallel with one of the switches or in parallel with each of the switches in order to obtain this adequate distribution.
Pour les applications où le dispositif selon l'invention est destiné à une utilisation comme disjoncteur de générateur pour réseau moyenne tension, les moyens de déplacement sont préférablement agencés pour que la séparation des contacts de l'interrupteur à vide se produise de façon sensiblement retardée par rapport à la séparation des contacts d'arc de l'interrupteur à gaz, afin que le passage du courant par zéro soit provoqué par l'interrupteur à gaz avant que l'interrupteur à vide ne coupe le courant.For applications where the device according to the invention is intended for use as a generator circuit breaker for a medium voltage network, the means of movement are preferably arranged so that the separation of the contacts of the vacuum interrupter occurs significantly delayed compared to separation arcing contacts of the gas switch, so that the current flow through zero is caused by the gas switch before the vacuum switch cuts the power.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description
qui suit en rapport avec les figures ci dessous.
Les figures 1 à 14, de même que la figure 14', correspondent à des modes de réalisation de
dispositifs de coupure hybride fonctionnant sur le principe du dispositif de coupure décrit
dans la demande de brevet européen EP1271590A1. Cependant, ces réalisations
n'incorporent pas d'amélioration selon la présente invention visant à empêcher tout
mouvement de rebondissement du contact mobile de l'interrupteur à vide. Des modes de
réalisation de telles améliorations sont décrits dans ce qui suit en référence aux figures 15 à
20.
La figure 1 est un schéma de principe simplifié montrant les principaux éléments d'un
dispositif de coupure hybride à haute ou moyenne tension dans un mode de réalisation
particulier, représenté en position fermée.
Les figures 2, 3 et 4 représentent des étapes successives de l'ouverture du dispositif de
coupure hybride montré à la figure 1.
La figure 5 représente le schéma de principe d'un dispositif de coupure hybride identique à
celui représenté à la figure 1, à l'exception que les contacts de l'interrupteur à gaz sont
agencés pour que leur séparation se produise peu de temps avant celle des contacts de
l'interrupteur à vide.
La figure 6 représente une étape intermédiaire de l'ouverture du dispositif de coupure
hybride représenté à la figure 5.
La figure 7 est un agrandissement d'une partie du dispositif de coupure hybride représenté
à la figure 9.
La figure 8 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif de
coupure hybride, dont le schéma de principe simplifié est représenté à la figure 1.
La figure 9 est une représentation schématique d'un autre mode de réalisation d'un
dispositif de coupure hybride dans lequel les contacts de l'interrupteur à gaz sont disposés
bout à bout.
La figure 10 est une vue partielle du dispositif de coupure hybride représenté à la figure 9
et dont la varistance a été retirée.
La figure 11 représente une étape ultérieure de l'ouverture du dispositif de coupure hybride
montré sur la figure 10.
La figure 12 est une représentation schématique partielle d'un mode de réalisation d'un
dispositif de coupure hybride incorporant un volume de soufflage pneumatique d'appoint
en complément du volume de soufflage thermique, dans une réalisation pour laquelle les
volumes de soufflage sont fixes.
La figure 13 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif de
coupure hybride dans une réalisation pour laquelle les volumes de soufflage sont mobiles
avec la tige de manoeuvre du dispositif.
La figure 13a est un agrandissement d'une partie du dispositif de coupure hybride
représenté à la figure 13.
La figure 14 représente une étape intermédiaire de l'ouverture du dispositif de coupure
hybride représenté à la figure 13, correspondant approximativement à l'instant où les
contacts de l'interrupteur à gaz se séparent.
La figure 14' est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif de
coupure hybride dans lequel les premiers moyens élastiques comprennent deux ressorts
disposés de part et d'autre des moyens de renvoi de mouvement.
La figure 15 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif de
coupure hybride selon l'invention, qui est fonctionnellement équivalent au dispositif
représenté sur la figure 12 et qui comporte une amélioration permettant d'empêcher tout
rebondissement du contact mobile de l'interrupteur à vide.
La figure 16 représente le même dispositif de coupure hybride que celui de la figure 15, en
fin d'ouverture des contacts de l'interrupteur à gaz.
La figure 17 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif de
coupure hybride selon l'invention, qui est fonctionnellement équivalent au dispositif
représenté sur la figure 13 et qui comporte une amélioration permettant d'empêcher tout
rebondissement du contact mobile de l'interrupteur à vide.
La figure 18 représente le même dispositif de coupure hybride que celui de la figure 17, en
fin d'ouverture des contacts de l'interrupteur à gaz.
La figure 19 est une représentation schématique d'un autre mode de réalisation d'un
dispositif de coupure hybride selon l'invention, dans une réalisation pour laquelle les
contacts de l'interrupteur à gaz sont disposés bout à bout.
La figure 20 est une représentation schématique d'un autre mode de réalisation d'un
dispositif de coupure hybride selon l'invention, dans une réalisation pour laquelle le
dispositif est destiné à une utilisation comme disjoncteur de générateur. The invention, its characteristics and its advantages are specified in the description which follows in relation to the figures below.
Figures 1 to 14, as well as Figure 14 ', correspond to embodiments of hybrid switching devices operating on the principle of the switching device described in European patent application EP1271590A1. However, these embodiments do not incorporate an improvement according to the present invention aimed at preventing any rebounding movement of the movable contact of the vacuum interrupter. Embodiments of such improvements are described in the following with reference to FIGS. 15 to 20.
Figure 1 is a simplified block diagram showing the main elements of a high or medium voltage hybrid switching device in a particular embodiment, shown in the closed position.
FIGS. 2, 3 and 4 represent successive stages in the opening of the hybrid breaking device shown in FIG. 1.
FIG. 5 represents the block diagram of a hybrid switching device identical to that represented in FIG. 1, except that the contacts of the gas switch are arranged so that their separation occurs shortly before that vacuum switch contacts.
FIG. 6 represents an intermediate stage in the opening of the hybrid breaking device shown in FIG. 5.
FIG. 7 is an enlargement of part of the hybrid breaking device shown in FIG. 9.
FIG. 8 is a schematic representation of an embodiment of a hybrid switching device, the simplified diagram of which is shown in FIG. 1.
Figure 9 is a schematic representation of another embodiment of a hybrid switching device in which the contacts of the gas switch are arranged end to end.
Figure 10 is a partial view of the hybrid switching device shown in Figure 9 and whose varistor has been removed.
FIG. 11 represents a subsequent step in the opening of the hybrid cut-off device shown in FIG. 10.
FIG. 12 is a partial schematic representation of an embodiment of a hybrid switching device incorporating an additional pneumatic blowing volume in addition to the thermal blowing volume, in an embodiment for which the blowing volumes are fixed.
Figure 13 is a schematic representation of an embodiment of a hybrid switching device in an embodiment for which the blowing volumes are movable with the operating rod of the device.
FIG. 13a is an enlargement of part of the hybrid cut-off device shown in FIG. 13.
FIG. 14 represents an intermediate stage in the opening of the hybrid cut-off device shown in FIG. 13, corresponding approximately to the instant when the contacts of the gas switch separate.
FIG. 14 'is a schematic representation of an embodiment of a hybrid breaking device in which the first elastic means comprise two springs arranged on either side of the movement return means.
FIG. 15 is a schematic representation of an embodiment of a hybrid breaking device according to the invention, which is functionally equivalent to the device shown in FIG. 12 and which includes an improvement making it possible to prevent any rebound of the movable contact of the vacuum switch.
FIG. 16 represents the same hybrid breaking device as that of FIG. 15, at the end of opening of the contacts of the gas switch.
FIG. 17 is a schematic representation of an embodiment of a hybrid switching device according to the invention, which is functionally equivalent to the device shown in FIG. 13 and which includes an improvement making it possible to prevent any rebound of the movable contact of the vacuum switch.
FIG. 18 shows the same hybrid breaking device as that of FIG. 17, at the end of opening of the contacts of the gas switch.
FIG. 19 is a schematic representation of another embodiment of a hybrid switching device according to the invention, in an embodiment for which the contacts of the gas switch are arranged end to end.
FIG. 20 is a schematic representation of another embodiment of a hybrid breaking device according to the invention, in an embodiment for which the device is intended for use as a generator circuit breaker.
Figure 1, le dispositif 5 de coupure hybride représenté est globalement à symétrie
de révolution autour d'un axe A. Il comporte un interrupteur à vide 10 renfermant une
première paire de contacts d'arc 1 et 2. Un premier contact 1 est fixe et est connecté en
permanence à une traversée 7 d'extrémité du dispositif 5. Un second contact 2 est mobile
dans la direction axiale A. Le dispositif comporte aussi un interrupteur à gaz 11 connecté
électriquement en série avec l'interrupteur à vide. Cet interrupteur à gaz comprend une
deuxième paire de contacts d'arc, constituée d'un troisième et d'un quatrième contact 3 et 4.
Le troisième contact 3 est fixe dans l'enveloppe 12 grâce à des moyens de maintien
représentés aux figures 8 et 9. Le quatrième contact 4 est mobile dans la direction axiale A
et solidaire d'une tige 6 de manoeuvre reliée au mécanisme de commande 8 du dispositif 5.
Les deux interrupteurs 10 et 11 sont disposés dans une enveloppe 12 commune remplie
d'un gaz diélectrique.Figure 1, the
Dans le mode de réalisation représenté, le contact 4 mobile est introduit dans le
contact 3 fixe sur une certaine distance de recouvrement quand le dispositif de coupure est
fermé. Par ce recouvrement, la séparation des troisième et quatrième contacts a lieu à un
instant où la tige 6 de manoeuvre a parcouru une distance déterminée dite de mise en
vitesse, ce qui revient à dire que la distance de recouvrement correspond à la distance de
mise en vitesse que parcourt la tige 6. Cette mise en vitesse est appliquée au contact mobile
4 de l'interrupteur à gaz et permet que ce contact 4 soit séparé du contact fixe 3 avec une
vitesse relativement importante dès le début de la séparation. Quelques millisecondes après
ladite séparation, cette vitesse peut atteindre une valeur suffisante favorisant l'extinction de
l'arc électrique créé entre les contacts de l'interrupteur. Elle est particulièrement utile pour
couper les courants dits capacitifs sans réamorçage d'arc électrique.In the embodiment shown, the
Le contact 2 est solidaire en translation d'un moyen de raccordement 13 mobile qui
le relie électriquement en permanence au contact 3 fixe. Le fait d'agencer le troisième
contact pour que celui-ci reste fixe dans le dispositif de coupure permet que la séparation
des contacts 3 et 4 dans l'interrupteur à gaz ne dépende pas du fonctionnement mécanique
de l'ensemble portant le second contact mobile de l'interrupteur à vide.The
Des moyens de renvoi de mouvement 15 sont dissociables en deux parties 16 et 17.
Ces deux parties sont en appui l'une contre l'autre selon la direction axiale A par
l'intermédiaire de moyens de couplage 22 prévus à leurs deux extrémités en vis à vis. La
seconde partie 17 est solidaire en translation avec la tige 6, et la première partie 16 peut
être déplacée en translation d'une course D déterminée dans la direction axiale A
relativement au moyen de raccordement 13. Dans la réalisation représentée, cette course D
est égale à la distance de recouvrement des contacts 3 et 4, ce qui revient à dire qu'elle est
égale à la distance de mise en vitesse définie précédemment.Movement return means 15 can be separated into two
Ces moyens de renvoi 15 peuvent aussi être réalisés par une liaison télescopique non représentée comprenant deux parties pouvant être bloquées en butée l'une contre l'autre et coulissant l'une dans l'autre pendant leur écartement dans la direction axiale, une telle liaison télescopique étant fonctionnellement équivalente aux moyens de renvoi 15 schématisés à la figure 1. Toutefois, une telle réalisation peut présenter des inconvénients du fait de l'augmentation des masses en mouvement.These return means 15 can also be produced by a telescopic connection not shown comprising two parts which can be locked in abutment one against the other and sliding one inside the other during their separation in the axial direction, one such telescopic connection being functionally equivalent to the return means 15 shown schematically in Figure 1. However, such an embodiment may have drawbacks due to the increase in moving masses.
Des premiers moyens élastiques sont prévus pour maintenir l'interrupteur à vide
fermé, en exerçant sur le moyen de raccordement 13 et donc sur le contact 2 une première
poussée qui reste supérieure à un seuil déterminé jusqu'à un instant où la tige 6 a parcouru
la course déterminée D.First elastic means are provided to maintain the vacuum switch
closed, by exerting on the connection means 13 and therefore on the contact 2 a first
thrust which remains above a determined threshold until an instant when the
A cet instant correspondant à la représentation de la figure 2, les contacts de
l'interrupteur à gaz se séparent. Cette première poussée cesse d'agir sur le moyen de
raccordement audit instant, pour laisser agir sur le contact 2 des second moyens élastiques
qui exercent une seconde poussée de sens opposé. Cette seconde poussée met en
mouvement contact 2, ce qui provoque la séparation des contacts de l'interrupteur à vide.
Cette séparation se produit ainsi de façon simultanée ou retardée par rapport à la séparation
des contacts de l'interrupteur à gaz, selon une séquence déterminée.At this instant corresponding to the representation of FIG. 2, the contacts of
the gas switch will separate. This first push ceases to act on the means of
connection at said instant, to let act on
Dans le dispositif décrit, les premier et second moyens élastiques prévus pour
exercer lesdites première et seconde poussées comprennent respectivement un premier
ressort 20 et un second ressort 21 tous deux armés en compression et associés
respectivement à des premier et second moyens de butée 14 et 19. Le premier ressort 20 est
monté entre le moyen de raccordement 13 et la première partie 16, pour exercer
respectivement sur ces éléments des poussées opposées -
En cas d'ordre d'interruption de courant envoyé au mécanisme de commande 8 du
dispositif de coupure 5, la tige 6 doit être débloquée pour laisser la première partie 16 se
déplacer en translation relativement au moyen 13 sous l'effet de la détente du premier
ressort 20. Ce mouvement relatif est ensuite arrêté dès que la première partie 16 a parcouru
la course D, par les premiers moyens de butée 14 qui forment une extrémité du moyen de
raccordement 13 de sorte que cette partie 16 est rendue solidaire en translation dudit
moyen 13 comme montré à la figure 2.In the event of a power interruption order sent to the
Les moyens de renvoi 15 et les premiers moyens élastiques forment un ensemble de
liaison qui relie le moyen de raccordement 13 à la tige 6. Cet ensemble peut être qualifié de
moyens de liaison à course morte, en ce sens que ces moyens de liaison ne permettent pas
au moyen de raccordement de suivre le mouvement de la tige tant que celle-ci n'a pas
parcouru une course déterminée. Durant cette course D, 1e moyen de raccordement 13
reste immobile puisque les moyens de renvoi 15 ne lui transmettent pas le mouvement de
la tige 6. Cette propriété se vérifie tant à l'ouverture qu'à la fermeture du dispositif de
coupure.The return means 15 and the first elastic means form a set of
link which connects the connection means 13 to the
Le mouvement du contact 2 lors de la séparation des contacts 1 et 2 de l'interrupteur
à vide 10 est assuré par le second ressort 21 semi-mobile dont une extrémité est immobile
car en appui permanent contre la face de l'interrupteur à vide qui est traversée par la tige
portant le contact 2. L'autre extrémité de ce ressort 21 est mobile, en appui permanent
contre le moyen de raccordement 13, et exerce contre ce dernier une poussée qui reste très
inférieure à celle du premier ressort 20.The movement of
Les moyens de liaison à course morte coopèrent avec les second moyens élastiques
pour déplacer la tige 6 et le moyen de raccordement 13 de façon à séparer les contacts
mobiles 2 et 4 respectivement des contacts fixes 1 et 3. Dans la réalisation représentée, ils
sont une partie constituante des moyens de déplacement qui permettent que les séparations
des contacts 1 et 2 et des contacts 3 et 4 des interrupteurs respectivement à vide et à gaz se
produisent de façon simultanée ou faiblement décalée dans le temps.The dead-stroke connecting means cooperate with the second elastic means
to move the
Les second moyens de butée 19 sont disposés de façon à arrêter le mouvement de
translation du moyen de raccordement 13, dès que ce dernier a parcouru une certaine
course d1 comme représenté à la figure 3. Ces moyens de butée 19 sont électriquement et
mécaniquement reliés au contact fixe 3, et participent avantageusement à la liaison
électrique entre les contacts 2 et 3. Ils sont ici constitués d'un plot cylindrique d'axe A,
lequel est introduit dans une partie tubulaire creuse du moyen de raccordement 13 mobile
qui peut ainsi coulisser dans la direction axiale A. Ils sont en outre électriquement et
mécaniquement reliés à un élément de conduction 9 qui entoure et maintient une chambre
de soufflage disposée dans la direction axiale A. De manière connue, cette chambre
comprend un volume de soufflage thermique 11A et une buse de soufflage 11B. La buse de
soufflage 11B est destinée à souffler un arc électrique entre les contacts de l'interrupteur à
gaz par expansion thermique du gaz diélectrique contenu dans ce volume de soufflage
11A.The second stop means 19 are arranged so as to stop the translational movement of the connection means 13, as soon as the latter has traveled a certain stroke d 1 as shown in FIG. 3. These stop means 19 are electrically and mechanically connected to the fixed
L'élément de conduction 9 fait office de contact principal pour le passage du
courant permanent lorsque le dispositif de coupure 5 est fermé. La liaison électrique entre
l'élément 9 et une prise de courant 33 est assurée par l'intermédiaire d'un contact glissant
17A supporté par la seconde partie 17 des moyens de renvoi 15 au niveau des moyens de
couplage 22. Cette seconde partie 17 est électriquement conductrice et se déplace en
translation avec la tige 6 tout en restant en contact électrique par un contact glissant 28
avec un tube conducteur 31 fixe relié à la prise 33. La première partie 16 des moyens de
renvoi 15 est quant à elle électriquement isolante pour des raisons expliquées ci-après. The
Le moyen de raccordement 13 dans l'exemple de réalisation représenté est constitué
d'une douille métallique à symétrie de révolution dans la direction axiale A. Les différentes
parties constituant cette pièce sont référencées à la figure 2. La douille comporte une partie
tubulaire creuse 13A qui présente à son extrémité ouverte un premier épaulement annulaire
qui constitue les premiers moyens de butée 14. Cette partie creuse 13A comporte un fond
13C destiné à venir en appui contre le plot cylindrique constituant les second moyens de
butée 19. La douille comporte aussi une partie cylindrique 13B dans laquelle est ménagé
un logement annulaire 13D ouvert vers l'interrupteur à vide 10 et destinée à loger le second
ressort 21. La paroi 13E qui entouré ce logement 13D comporte à son extrémité un second
épaulement annulaire 13F pour maintenir le premier ressort 20 en butée. Le ressort 20 est
comprimé en permanence entre cet épaulement 13F et une paroi annulaire 16A qui
constitue une extrémité de la première partie 16. Le diamètre intérieur de cette paroi 16A
est sensiblement égal au diamètre extérieur de la partie tubulaire 13A de la douille 13, de
façon à ce que la partie 16 puisse coulisser le long de la douille dans la direction axiale A.The connection means 13 in the illustrated embodiment consists of
of a metal sleeve with symmetry of revolution in the axial direction A. The different
parts constituting this part are referenced in Figure 2. The socket has a part
Suite au déblocage de la tige 6, la première partie 16 des moyens de renvoi 15 se
déplace en translation depuis la position représentée à la figure 1 jusqu'à celle de la figure
2. Elle poussé dans son mouvement la seconde partie 17, et le contact glissant 17A est
prévu pour se séparer de l'élément de conduction 9 afin que le courant de défaut passe
exclusivement par les contacts d'arc 3 et 4 dans l'interrupteur à gaz 11. Comme mentionné
précédemment, la première partie 16 est électriquement isolante ou tout au moins permet
d'isoler électriquement entre eux le moyen de raccordement 13 et la seconde partie 17 qui
est conductrice. En effet, si cette partie 16 était entièrement conductrice, il y aurait
apparition d'arcs électriques entre les parties 16 et 17 après que le contact glissant 17A soit
déconnecté de l'élément de conduction 9.Following the release of the
Le mouvement de translation des moyens de renvoi 15 est transmis à la tige 6, et
par conséquent au contact mobile 4 de l'interrupteur à gaz. La poussée fournie par la
détente du premier ressort 20 permet d'assister le mécanisme de commande 8 pour la
manoeuvre de la tige.The translational movement of the return means 15 is transmitted to the
Figure 2, le dispositif est représenté au moment où la paroi annulaire 16A de la
première partie 16 arrive en butée contre les premiers moyens de butée 14, après avoir
parcouru la distance D. Le contact mobile 4 a parcouru simultanément la distance D dans
l'interrupteur à gaz, et est sur le point d'être séparés du contact fixe 3. A cette étape, la
poussée -
Entre les positions représentées aux figures 2 et 3, le moyen de raccordement 13 est
mis en mouvement par la détente du second ressort 21 qui exerce en permanence sur ce
moyen 13 une poussée
Figure 3, Le mouvement du contact 2 est prévu pour être arrêté dès que ce dernier
est complètement séparé du contact 1 dans l'interrupteur à vide 10. La séparation complète
est effectuée lorsque le contact mobile 2 est séparé du contact fixe 1 d'une distance
d'isolation dans le vide déterminée, par exemple de l'ordre de 15 mm. A cet effet, le
mouvement du moyen de raccordement 13 est arrêté par les second moyens de butée 19
qui sont disposés de façon à ce que la course d1 parcourue par ce moyen 13 soit égale à la
distance d'isolation correspondant à la séparation complète des contacts 1 et 2. Dans ce qui
suit, on appelle aussi course d'isolation cette course d1.Figure 3, The movement of
La poussée
Dans un mode particulier d'agencement du mécanisme de commande 8 de la tige 6
qui actionne l'ouverture des interrupteurs, ladite tige est entraínée en translation par le
mécanisme 8 avec une vitesse supérieure à celle qu'acquiert le moyen de raccordement 13
sous l'effet de la détente du second ressort 21. Le dispositif représenté aux figures 1 à 4
fonctionne selon ce mode d'agencement. Les parties 16 et 17 des moyens de renvoi 15 sont
dans ce cas prévues pour se séparer avant que le moyen 13 arrive en butée, c'est à dire
avant que les contacts 1 et 2 soient complètement séparés à l'instant correspondant à la
figure 3. Par exemple, la séparation des parties 16 et 17 peut être prévue pour commencer
juste après celle des contacts 1 et 2, c'est à dire juste après l'instant correspondant à la
figure 2. Ainsi, seule une première phase du mouvement de translation du contact 2 est
transmise à la tige 6 par les moyens de renvoi 15. Après cette première phase qui peut être
très courte, les moyens de renvoi 15 n'exercent donc plus d'action sur la tige 6 pour aider
son mouvement de translation, lequel est alors entièrement assuré par le mécanisme de
commande 8. Ce fonctionnement permet d'avoir une plus grande vitesse du contact mobile
4 au moment du soufflage de l'arc entre les contacts 3 et 4 dans l'interrupteur à gaz 11.In a particular mode of arrangement of the
Les contacts 1 et 2 sont maintenus ouverts dans l'interrupteur à vide 10, jusqu'à
l'ouverture complète des contacts 3 et 4 dans l'interrupteur à gaz telle que représentée à la
figure 4 où ces contacts sont séparés d'une certaine distance d'isolation d2 en fin de course
du contact mobile 4. Cette distance d2 est très supérieure à la course d'isolation d1
mentionnée pour l'interrupteur à vide, étant donné que d2 est généralement comprise entre
80 et 200 mm pour la plupart des interrupteurs à gaz de soufflage.
La figure 5 représente le schéma de principe d'un dispositif identique à celui
représenté à la figure 1, excepté que les contacts de l'interrupteur à gaz sont agencés pour
que leur séparation se produise peu de temps avant celle des contacts de l'interrupteur à
vide. Pour obtenir une telle séparation anticipée des contacts de l'interrupteur à gaz, il suffit
que la distance de recouvrement de ces contacts soit quelque peu inférieure à la course D
définie précédemment, quand le dispositif de coupure est fermé. On a donc une distance de
recouvrement, en d'autres termes une distance de mise en vitesse pour la tige 6, égale à D-ε
avec la distance ε qui est fonction du décalage temporel souhaité pour cette séparation
anticipée.Figure 5 shows the block diagram of a device identical to that
shown in Figure 1, except that the contacts of the gas switch are arranged to
that their separation occurs shortly before that of the switch contacts at
empty. To obtain such early separation of the contacts of the gas switch, it suffices
that the overlap distance of these contacts is somewhat less than the stroke D
defined above, when the cut-off device is closed. So we have a distance of
overlap, in other words a speed-up distance for the
Figure 6, à l'instant où la tige 6 a parcouru la course déterminée D, les contacts de
l'interrupteur à gaz viennent d'être séparés et sont écartés de la distance ε. On voit donc que
cette distance ε se définit comme l'écartement souhaité pour les contacts de l'interrupteur à
gaz au moment où ceux de l'interrupteur à vide sont sur le point d'être séparés.Figure 6, at the moment when the
La figure 7 est une vue partielle agrandie du dispositif de coupure hybride
représenté à la figure 9, en position fermée. Cette vue montre un second mode de
réalisation d'un dispositif de coupure, dans lequel les contacts 3 et 4 de l'interrupteur à gaz
11 sont maintenus en appui l'un contre l'autre avec une certaine pression de contact assurée
par des moyens élastiques pour résister aux efforts électrodynamiques pendant le passage
du courant.Figure 7 is an enlarged partial view of the hybrid switchgear
shown in Figure 9, in the closed position. This view shows a second mode of
realization of a breaking device, in which the
Des moyens de retardement 18 de la mise en mouvement du contact mobile 4 sont
intercalés entre ce contact et la tige 6 de manoeuvre du dispositif, de façon à ce que la
séparation des contacts 3 et 4 provoquée par ladite mise en mouvement du contact 4 ait lieu
précisément à l'instant où la tige 6 a parcouru la distance de mise en vitesse définie
précédemment.Delay means 18 for setting the moving
La tige 6 ainsi que les contacts 3 et 4 sont préférablement de forme tubulaire dans la
direction axiale A, et les contacts 3 et 4 comportent avantageusement chacun à leur
extrémité un embout respectivement 3A et 4A réalisé en un matériau conducteur
réfractaire. Le contact d'arc 4 comporte aussi des orifices ou ouvertures 4B pour permettre
l'évacuation des gaz chauds qui sont en surpression à l'intérieur de la structure tubulaire
dudit contact pendant la coupure d'un courant de défaut par les contacts d'arc 3 et 4. Les
gaz en surpression sont évacués dans l'espace compris entre les moyens de retardement 18
et la seconde partie 17, puis passent dans l'espace compris entre la tige 6 et le tube
conducteur 31 par des ouvertures ménagées à cet effet dans la seconde partie 17. Enfin, ces
gaz subissent une dernière détente en passant dans le volume adjacent à la paroi intérieure
de l'enveloppe 12 par des ouvertures ménagées à cet effet dans le tube conducteur 31. Bien
entendu, d'autres agencements d'ouvertures pour l'évacuation des gaz en surpression
peuvent être prévus.The
Les moyens de retardement 18 comprennent:
- un premier élément tubulaire 25 disposé dans le prolongement axial du
contact 4, solidairement raccordé à ce dernier et pouvant coulisser à l'intérieur de la tige 6 lors du déplacement de celle-ci, la distance de mise en vitesse pour la tige 6 étant définie par la course autorisée pour ce coulissement, - des troisièmes moyens de butée 23 fixés à une extrémité de l'élément tubulaire 25 au
niveau du raccordement avec le
contact 4, - un second élément tubulaire 26 solidairement relié par une extrémité à la seconde partie 17 des moyens de renvoi 15, de diamètre supérieur à celui de l'élément tubulaire 25, pouvant coulisser le long des troisièmes moyens de butée 23 dans la direction axiale A lors du déplacement de la tige 6 et comportant à son autre extrémité un chapeau annulaire 27 destiné à venir en appui contre les moyens de butée 23,
un troisième ressort 24 à spires disposé selon la direction axiale A, intercalé entre les premier et second éléments tubulaires, en appui d'un côté contre les troisièmes moyens de butée 23 et d'un autre côté contre la seconde partie 17 des moyens de renvoi 15.
- a first
tubular element 25 disposed in the axial extension of thecontact 4, integrally connected to the latter and capable of sliding inside therod 6 during the displacement of the latter, the speed-up distance for therod 6 being defined by the stroke authorized for this sliding, - third abutment means 23 fixed to one end of the
tubular element 25 at the connection with thecontact 4, - a second
tubular element 26 integrally connected at one end to thesecond part 17 of the return means 15, of diameter greater than that of thetubular element 25, which can slide along the third stop means 23 in the axial direction A during the displacement of therod 6 and comprising at its other end anannular cap 27 intended to come into abutment against the stop means 23, - a
third spring 24 with turns arranged in the axial direction A, interposed between the first and second tubular elements, bearing on one side against the third stop means 23 and on the other side against thesecond part 17 of the return means 15.
Dans l'exemple de réalisation représenté, les moyens de retardement 18 sont dimensionnés pour que la distance de mise en vitesse soit égale à la course D que peuvent parcourir les moyens de renvoi 15 relativement au moyen de raccordement 13, de façon à obtenir la séparation simultanée des deux paires de contacts.In the embodiment shown, the delay means 18 are dimensioned so that the start-up distance is equal to the stroke D that the return means 15 relative to the connection means 13, so as to obtain the simultaneous separation of the two pairs of contacts.
Lors de la coupure du courant par le dispositif, une fois que le contact glissant 17A
est déconnecté de l'élément de conduction 9 et avant l'instant de séparation des contacts 3
et 4, le courant de défaut circule du contact fixe 3 au tube conducteur 31 en passant par le
contact 4, l'élément tubulaire 25, des contacts glissants 29, une portion de la seconde partie
17 des moyens de renvoi 15, et enfin les contacts glissants 28.When the device cuts power, once the sliding
Pendant le mouvement de translation commune des parties 16 et 17 des moyens de
renvoi 15, le contact mobile 4 est maintenu en appui contre le contact fixe 3 avec une
certaine pression de contact grâce à la poussée exercée par le troisième ressort 24. Lorsque
la distance de mise en vitesse a été parcourue par la tige 6, le chapeau annulaire 27 arrive
en appui contre les moyens de butée 23. Le ressort 24 n'exerce plus d'action sur le contact
4 qui est dès lors entraíné en translation avec la tige 6 et la seconde partie 17. Ainsi, le
contact mobile 4 n'est solidaire en translation des pièces 6 et 17 qu'à partir d'un instant
donné à compter de l'instant de déclenchement du dispositif.During the common translational movement of
De façon analogue au dispositif représenté à la figure 1, le fonctionnement du
dispositif est ici prévu pour obtenir la séparation des contacts 3 et 4 dans l'interrupteur à
gaz simultanément à celle des contacts 1 et 2 dans l'interrupteur à vide. Il est toutefois
possible d'avoir une séparation anticipée des contacts de l'interrupteur à gaz, en agençant
les éléments du dispositif pour que la distance de mise en vitesse soit inférieure à la
distance D, de façon analogue à l'agencement représenté à la figure 5.Similarly to the device shown in Figure 1, the operation of the
device is here provided for obtaining the separation of the
Figure 8, on a représenté schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif de coupure hybride dont le schéma de principe simplifié est représenté à la figure 1. Les contacts de l'interrupteur à gaz sont emmanchés l'un dans l'autre avec une certaine distance de recouvrement quand le dispositif de coupure est fermé, de même qu'à la figure 1.Figure 8 shows schematically an embodiment of a device for hybrid shutdown, the simplified block diagram of which is shown in Figure 1. The gas switch contacts are pushed into each other with a certain distance cover when the cut-off device is closed, as in Figure 1.
Le volume adjacent à la paroi intérieure de l'enveloppe commune aux deux
interrupteurs est dimensionné pour accueillir une varistance 32 électriquement reliée en
parallèle aux contacts de l'interrupteur à vide afin de pouvoir limiter la tension appliquée
sur ledit interrupteur. Ceci permet de répartir de façon adéquate la tension appliquée sur les
interrupteurs respectivement à vide et à gaz lors de l'ouverture du dispositif de coupure. La
répartition de la tension peut aussi être ajustée à l'aide d'au moins une capacité montée en
parallèle au dispositif de coupure ou en parallèle à l'un des deux interrupteurs.The volume adjacent to the interior wall of the envelope common to both
switches is dimensioned to accommodate a
Dans le cas d'un appareil à isolement dans l'air tel que représenté où les dispositifs de coupure en série peuvent être logés dans une enveloppe isolante verticale, il peut être avantageux de disposer l'interrupteur à vide dans la partie de l'enveloppe la plus éloignée du sol. Ceci permet d'obtenir une répartition de tension naturelle qui donne une tension sur le dispositif de coupure à gaz supérieure celle appliquée sur l'interrupteur à vide. Par ailleurs, la relative compacité de dispositifs hybrides tels que ceux représentés dans la présente peut permettre d'utiliser une enveloppe isolante existante prévue pour un interrupteur à gaz non hybride.In the case of an air-insulating device as shown where the devices switchgear can be housed in a vertical insulating jacket, it can be advantageous to have the vacuum switch in the most distant part of the enclosure of the ground. This makes it possible to obtain a distribution of natural tension which gives a tension on the gas cut-off device higher than that applied to the vacuum switch. Through elsewhere, the relative compactness of hybrid devices such as those represented in the present may allow the use of an existing insulating envelope intended for a non-hybrid gas switch.
La liaison électrique entre la varistance 32 et le contact mobile de l'interrupteur à
vide est assurée par l'intermédiaire du soufflet métallique d'étanchéité de cet interrupteur.
La liaison électrique entre le moyen de raccordement 13 et le plot conducteur formant les
second moyens de butée 19 est assurée par des contacts glissants. Des orifices ou
ouvertures sont prévus au niveau du raccordement entre ce plot et l'élément de conduction
9 qui entoure la chambre de soufflage de l'interrupteur à gaz, pour permettre l'évacuation
des gaz chauds comme expliqué dans le commentaire de la figure 7. De telles ouvertures
sont aussi ménagées dans les première et seconde parties 16 et 17 des moyens de renvoi
15, ainsi que dans le tube conducteur dans lequel cette seconde partie peut coulisser.The electrical connection between the
Des tirants électriquement isolants 30 participent au maintien mécanique de
l'interrupteur à gaz dans l'enveloppe du dispositif de coupure. Ces tirants sont fixés par une
extrémité sur la face de l'interrupteur à vide qui est traversée par la tige portant le contact
mobile. Ils sont rigidement liés par leur autre extrémité à l'élément de conduction 9 et
permettent ainsi de maintenir fixe le troisième contact dans l'interrupteur à gaz.Electrically insulating
La tige 6 de manoeuvre du dispositif est rigidement liée au contact mobile 4 ainsi
qu'à la seconde partie 17 des moyens de renvoi 15. Les trois éléments 6, 4 et 17 sont donc
en permanence solidaires en translation dans ce mode de réalisation.The
La figure 9 est une représentation schématique d'un autre mode de réalisation d'un
dispositif de coupure hybride en position fermée, dans lequel les contacts de l'interrupteur
à gaz sont disposés bout à bout. De nombreux éléments sont identiques à ceux utilisés pour
le mode de réalisation représenté à la figure 8. Toutefois, la structure différente des
contacts de l'interrupteur à gaz implique que l'entraínement du contact mobile de cet
interrupteur ne peut être réalisé de façon aussi directe que pour le mode de réalisation où
ces contacts sont emmanchés. Afin de respecter la séquence souhaitée d'ouverture des
interrupteurs, des moyens de retardement 18 tels que détaillés à la figure 7 sont prévus
pour retarder la mise en mouvement dudit contact mobile. Ces moyens permettent à la tige
6 de parcourir la distance de mise en vitesse comme expliqué précédemment, et permettent
donc au contact mobile 4 d'être entraíné par la tige 6 avec une vitesse importante au
commencement de la séparation des contacts de l'interrupteur à vide, de même que dans le
mode de réalisation à contacts emmanchés.Figure 9 is a schematic representation of another embodiment of a
hybrid shut-off device in the closed position, in which the switch contacts
gas are arranged end to end. Many elements are identical to those used for
the embodiment shown in Figure 8. However, the different structure of
gas switch contacts implies that the driving of the moving contact of this
switch can not be performed as directly as for the embodiment where
these contacts are fitted. In order to respect the desired opening sequence of
switches, delay means 18 as detailed in FIG. 7 are provided
to delay the setting in motion of said movable contact. These means allow the
Figure 10, les éléments du dispositif de coupure hybride représenté sont identiques à ceux de la figure 9, à l'exception de la varistance qui a été retirée et de l'enveloppe isolante dont le diamètre a été diminué en conséquence.Figure 10, the elements of the hybrid switching device shown are identical to those of figure 9, except for the varistor which was removed and the envelope insulator whose diameter has been reduced accordingly.
La figure 11 montre le dispositif de la figure 10 à un instant correspondant à l'étape de la figure 2.Figure 11 shows the device of Figure 10 at a time corresponding to the step in Figure 2.
Les dispositifs décrits précédemment aux figures 1 à 11 ne permettent pas toutefois d'obtenir un soufflage d'arc qui soit efficace en toutes circonstances dans l'interrupteur à gaz. En particulier, dans le cas où le courant à couper n'est pas assez grand pour générer un effet thermique suffisant à l'obtention de la surpression nécessaire dans le volume de soufflage thermique, l'adjonction d'un volume de soufflage pneumatique d'appoint peut permettre d'obtenir une surpression suffisante pour un soufflage d'arc efficace, comme connu pour les disjoncteurs haute tension conventionnels. Il est à noter que dans un dispositif de coupure hybride, le besoin en soufflage est plus faible que dans un dispositif de coupure classique car l'interrupteur à vide contribue à la tenue de la tension de rétablissement.The devices described above in Figures 1 to 11 do not however allow to obtain an arc blowing which is effective in all circumstances in the switch gas. In particular, in the case where the current to be cut is not large enough to generate a sufficient thermal effect to obtain the necessary overpressure in the volume of thermal blowing, the addition of an additional pneumatic blowing volume can provide sufficient overpressure for effective arc blowing, such as known for conventional high voltage circuit breakers. It should be noted that in a hybrid cut-off device, the need for blowing is lower than in a device conventional cut-off because the vacuum switch contributes to the withstand voltage recovery.
Figure 12, un dispositif de coupure hybride haute tension incorpore un volume 11C
de soufflage pneumatique d'appoint en complément du volume 11A de soufflage
thermique, dans une réalisation pour laquelle ce volume de soufflage thermique est
immobile. Un grand nombre de parties du dispositif sont communes avec le dispositif
représenté à la figure 9, et en particulier les contacts de l'interrupteur à gaz sont disposés
bout à bout en position fermée. Les principales modifications à apporter au dispositif de la
figure 9 pour l'adjonction du volume de soufflage pneumatique d'appoint portent sur la
paroi conductrice 9' qui forme le fond du volume 11A de soufflage thermique ainsi que sur
la première partie 16 des moyens de renvoi de mouvement du dispositif.Figure 12, a high-voltage hybrid switching device incorporates a
Dans ce qui suit, on appelle aussi volume de compression le volume de soufflage pneumatique d'appoint, étant donné que l'assistance au soufflage thermique résulte de la compression du gaz dans ce volume supplémentaire.In what follows, the blowing volume is also called the compression volume. booster tire, since assistance with thermal blowing results from compression of the gas in this additional volume.
Comme connu de l'état de la technique, le volume de soufflage thermique et le
volume de compression peuvent communiquer par des clapets par exemple à billes. Ceci
permet le passage des gaz depuis le volume de compression vers le volume de soufflage
thermique tout d'abord pendant une première phase de la compression, et ensuite pendant
la phase finale de la compression au cas où la surpression générée par l'effet thermique seul
est insuffisante pour le soufflage de l'arc. Cette insuffisance est alors compensée par un
apport de gaz comprimé vers le volume de soufflage thermique. Inversement, dans le cas
où la surpression générée par l'effet thermique seul dans le volume 11A est suffisante et
supérieure à la surpression obtenue par compression pneumatique dans le volume 11C, il
est avantageux de ne pas laisser le gaz s'échapper du volume 11A vers le volume 11C afin
de ne pas diminuer l'effet du soufflage thermique. De plus, dans une réalisation d'un
dispositif de coupure hybride telle que représentée sur la figure 12, et en cas de forts
courants à couper, il est nécessaire d'empêcher que la surpression dans le volume de
compression 11C puisse atteindre des valeurs excessives qui tendraient à ralentir ou à
bloquer l'action du second ressort 21 pour ouvrir les contacts de l'interrupteur à vide. A cet
effet, des clapets 35 sont ménagés dans la paroi 9' du volume 11A pour assurer les
fonctions souhaitées de passage unidirectionnel des gaz ou d'isolation des deux volumes de
soufflage en fonction de la coupure des courants respectivement faibles ou forts.As known from the prior art, the volume of thermal blowing and the
compression volume can communicate by valves, for example ball. This
allows the passage of gases from the compression volume to the blowing volume
thermal first during a first phase of compression, and then during
the final phase of compression in case the overpressure generated by the thermal effect alone
is insufficient for blowing the arc. This insufficiency is then compensated by a
supply of compressed gas to the thermal blowing volume. Conversely, in the case
where the overpressure generated by the thermal effect alone in
D'autre part, à la fin d'une opération de refermeture du dispositif de coupure
hybride, il est nécessaire de ne pas créer une dépression dans le volume de soufflage
pneumatique 11C, ceci afin de pouvoir assurer correctement la compression du gaz si le
dispositif doit à nouveau s'ouvrir. A cet effet, il est avantageux de ménager au moins un
clapet 36 par exemple à bille dans le fond du volume de compression, ce fond étant formé
par une paroi annulaire 16A qui constitue une extrémité de la première partie 16 des
moyens de renvoi de mouvement du dispositif.On the other hand, at the end of a closing operation of the cut-off device
hybrid, it is necessary not to create a depression in the blowing
Enfin, le volume de compression 11C doit être étanche vis à vis du gaz de
l'enveloppe du dispositif pendant la compression, de façon à ce que le gaz diélectrique sous
pression soit canalisé uniquement vers les contacts de l'interrupteur à gaz pour le soufflage.
Pour assurer l'étanchéité de ce volume, il est possible d'augmenter le diamètre de la paroi
annulaire 9' du volume 11A par rapport à la réalisation du dispositif de la figure 9 afin de
réaliser une zone de contact étanche 37 entre cette paroi annulaire 9' et la paroi intérieure
cylindrique de la première partie 16 des moyens de renvoi.Finally, the
Le volume de compression 11C peut être vu comme la somme de deux volumes
partiels adjacents Vc1 et Vc2. La longueur du volume Vc1 dans la direction longitudinale
correspond à la course D mentionnée sur le schéma de principe de la figure 1, ce qui
signifie que le volume de compression 11C sera réduit au volume Vc2 lorsque la première
partie 16 des moyens de renvoi aura parcouru cette course D à un instant qui correspondra
au commencement de la séparation des contacts de l'interrupteur à gaz. Ensuite, le volume
11C continuera à être comprimé pendant l'ouverture des contacts de l'interrupteur à vide
sous l'action du second ressort 21, puisque la première partie 16 des moyens de renvoi sera
alors solidaire en mouvement du contact mobile de l'interrupteur à vide et continuera à se
rapprocher de la paroi annulaire 9'.The
Dans la réalisation précédente pour laquelle le volume de soufflage thermique est
immobile dans le dispositif de coupure, la course de compression dans le volume de
soufflage pneumatique est au plus égale à la somme des distances D et d1 définies
précédemment. Ainsi, le volume de compression est nécessairement limité dans la
direction longitudinale. Pour obtenir un soufflage pneumatique d'appoint important, il est
alors nécessaire d'augmenter les dimensions radiales du volume de compression, et donc
notamment d'augmenter les diamètres des parois annulaires 9' et 16A qui délimitent ce
volume. Il en résulte une augmentation de l'encombrement radial du dispositif de coupure.In the previous embodiment for which the thermal blowing volume is stationary in the cut-off device, the compression stroke in the pneumatic blowing volume is at most equal to the sum of the distances D and d 1 defined above. Thus, the compression volume is necessarily limited in the longitudinal direction. To obtain a significant additional pneumatic blowing, it is then necessary to increase the radial dimensions of the compression volume, and therefore in particular to increase the diameters of the
Pour les applications de la moyenne tension (inférieure à 72,5kV) et en particulier celles où l'isolation entre la chambre de coupure et l'environnement extérieur est réalisée par une enveloppe métallique, il est en général possible d'avoir l'encombrement radial nécessaire au dispositif. En revanche, un tel encombrement radial peut poser des problèmes pour les applications où l'isolation de la chambre de coupure est réalisée par une enveloppe en porcelaine.For medium voltage applications (less than 72.5kV) and in particular those where the insulation between the breaking chamber and the external environment is achieved by a metal casing, it is generally possible to have the radial size necessary for the device. On the other hand, such a radial size can pose problems. for applications where the isolation of the switching chamber is achieved by an enclosure porcelain.
Figure 13, une réalisation particulière d'un dispositif de coupure hybride à soufflage
pneumatique est représentée schématiquement. Ce mode de réalisation diffère notablement
des précédents du fait que les volumes de soufflage thermique 40A et pneumatique 40C de
l'interrupteur à gaz 40 sont mobiles avec la tige de manoeuvre 6 du dispositif.Figure 13, a particular embodiment of a hybrid blow-off device
tire is shown schematically. This embodiment differs significantly
precedents of the fact that the
Le dispositif de coupure hybride est représenté en position fermée. Les contacts de
l'interrupteur à vide 10 sont en appui l'un contre l'autre, et les contacts de l'interrupteur à
gaz sont emmanchés l'un dans l'autre. Le dispositif présente un certain nombre de
similitudes avec celui représenté à la figure 8. En particulier, l'interrupteur à vide 10, le
moyen de raccordement 13, ainsi que les premier et second moyens élastiques peuvent être
identiques dans les deux réalisations. The hybrid switching device is shown in the closed position. The contacts of
the
Figure 13a, une partie du dispositif de la figure 19 centrée sur l'interrupteur à gaz
40 est représentée en agrandissement. De même que pour le dispositif de la figure 8, les
moyens de renvoi de mouvement 15 comprennent deux parties 16 et 17 qui sont aptes à
être déplacées ensemble en appui l'une contre l'autre et aptes à être dissociées après le
commencement de l'ouverture de l'interrupteur à vide. La seconde partie 17 est solidaire en
translation avec la tige de manoeuvre 6, du fait que cette partie 17 est fixée à la périphérie
d'une paroi 40D approximativement tubulaire cylindrique qui réalise la séparation entre les
deux volumes de soufflage 40A et 40C et le gaz contenu dans l'enveloppe du dispositif.
Cette paroi 40D est en effet reliée fixement à la tige de manoeuvre par l'intermédiaire d'une
paroi annulaire 39 qui sépare les deux volumes de soufflage.Figure 13a, part of the device of Figure 19 centered on the
Le volume de soufflage thermique 40A est délimité à une extrémité par une buse de
soufflage 40B fixée à une extrémité de la paroi 40D, cette buse étant ainsi solidaire en en
translation avec la tige de manoeuvre 6. Un contact de courant permanent 44 entoure
l'extrémité de la paroi 40D et participe au maintien longitudinal de la buse contre la paroi,
ce contact étant donc mobile avec la tige et la buse. La paroi 40D est conductrice et permet
le passage du courant permanent depuis le contact 44 jusqu'à un élément conducteur
tubulaire 45 qui est fixe et est électriquement relié à une prise de courant 33 du dispositif
de coupure, cette paroi 40D pouvant coulisser de façon étanche le long de l'élément
conducteur tubulaire 45 tout en restant électriquement en contact avec ce dernier. Le
contact mobile de courant permanent 44 présente une portion tubulaire qui est introduite
dans un contact fixe de courant permanent 43, lequel est de forme tubulaire et est
électriquement relié au moyen de raccordement 13. La distance de recouvrement des
contacts de courant permanent 43 et 44 est bien entendu prévue inférieure à la distance de
recouvrement D des contacts d'arc 3 et 4 de l'interrupteur à gaz 40, afin que ces contacts de
courant permanent puissent être séparés avant que les contacts d'arc ne soient séparés à leur
tour lors d'une interruption de courant, comme ceci est représenté sur la figure 14.The
L'élément conducteur fixe 45 assure le maintien d'un élément d'étanchéité 41 qui a
une fonction de piston fixe pour le volume de compression 40C, et qui est apte à isoler ce
volume de compression du volume adjacent 42 délimité par la tige 6 et l'élément tubulaire
45. Cet élément d'étanchéité 41 est ici muni d'un clapet 41A destiné à permettre le passage
de gaz diélectrique depuis le volume 42 vers le volume de compression 40C lors d'une
opération de refermeture du dispositif de coupure hybride, évitant ainsi de créer une
dépression dans ce volume.The fixed
La paroi annulaire 39 qui sépare les deux volumes de soufflage 40A et 40C possède
des ouvertures 38 destinées à permettre le passage des gaz comprimés depuis le volume de
compression 40C vers le volume de soufflage thermique 40A. Dans la réalisation
représentée sur la figure, ces ouvertures 38 sont de simples passages non munis de clapets,
ce qui s'avère satisfaisant dans un certain nombre d'applications. Par exemple, cette
réalisation est efficace lorsque le soufflage qui est effectué par compression pneumatique
pour couper les petits courants avec des durées d'arc courtes n'a besoin que d'un
relativement petit complément de soufflage par effet thermique lorsqu'il s'agit de couper
les grands courants.The
En variante non représentée sur la figure, les ouvertures 38 peuvent aussi comporter
des clapets, comme connu de l'état de la technique et notamment du brevet FR2751782. En
outre, l'élément d'étanchéité 41 peut être muni d'un clapet destiné à limiter la surpression
dans le volume de compression en autorisant le passage des gaz en surpression vers le
volume 42.As a variant not shown in the figure, the
Figure 14, le dispositif de coupure hybride des figures 13 et 13a est représenté à une
étape intermédiaire de son ouverture, correspondant approximativement à l'instant où les
contacts 3 et 4 de l'interrupteur à gaz se séparent c'est à dire lorsque le contact mobile 4 qui
est solidaire en mouvement de la tige de manoeuvre a parcouru la distance de recouvrement
D. A cet instant, la paroi annulaire 39 qui sépare les deux volumes de soufflage s'est
déplacée de la même distance D vers le piston fixe du volume de compression 40C, ce qui
permet à du gaz diélectrique comprimé de passer dans le volume de soufflage thermique
comme représenté par une flèche sur la figure.Figure 14, the hybrid switching device of Figures 13 and 13a is shown in a
intermediate stage of its opening, corresponding approximately to the moment when the
Ainsi, après la séparation des contacts d'arc de l'interrupteur à gaz, le soufflage de
l'arc est en partie effectué grâce à la compression pneumatique. On peut noter que cette
compression est effectuée durant la totalité de la course de la tige de manoeuvre, à la
différence des réalisations précédentes où le volume de soufflage thermique est immobile
dans le dispositif. Un dispositif de coupure hybride qui comporte un volume de soufflage
thermique mobile présente donc l'avantage de pouvoir couper des courants avec des durées
d'arc en principe plus longues en comparaison avec un dispositif à volume thermique
immobile tel que représenté à la figure 12. Par ailleurs, la dimension longitudinale du
volume de compression 40C n'est pas limitée par la course morte D comme précédemment,
ce qui permet d'obtenir un volume de compression satisfaisant sans pour autant devoir
augmenter la dimension radiale de ce volume. Les dispositifs à volume thermique mobile
sont donc bien adaptés aux applications où l'isolation de la chambre de coupure est réalisée
par une enveloppe en porcelaine, et en général aux applications en haute tension supérieure
à environ 100kV.Thus, after the separation of the arcing contacts of the gas switch, the blowing of
the arc is partly effected by pneumatic compression. We can note that this
compression is carried out during the entire stroke of the operating rod, at the
difference from previous embodiments where the thermal blowing volume is stationary
in the device. A hybrid shut-off device that has a blowing volume
mobile thermal therefore has the advantage of being able to cut currents with durations
arc in principle longer compared to a thermal volume device
stationary as shown in Figure 12. Furthermore, the longitudinal dimension of the
Figure 14', un dispositif de coupure hybride est représenté dans un mode de
réalisation proche de celui représenté sur la figure 14 tout en étant relativement plus
complexe. En effet, bien que la plupart des éléments de ce dispositif sont communs avec le
dispositif précédent, quelques modifications et éléments supplémentaires ont été apportés.
En particulier, les premiers moyens élastiques comprennent en plus du premier ressort 20
un autre ressort 42, ces deux ressorts étant disposés de part et d'autre des moyens de renvoi
de mouvement 15'. Le ressort 42 est intercalé entre la seconde partie 17' des moyens de
renvoi de mouvement 15' et l'enveloppe tubulaire du volume de compression 40C. Les
deux ressorts 20 et 42 coopèrent pour que la tige de manoeuvre 6 puisse être déplacée de la
course morte D tout en maintenant une certaine pression entre les contacts de l'interrupteur
à vide. Toutefois, seul le premier ressort 20 assure la fonction de maintien de cette
pression, du fait qu'un tirant fixe 46 muni d'une butée d'extrémité permet le blocage en
translation de la seconde partie 17' pour empêcher que la force F42 appliquée par le ressort
42 ne s'ajoute à la force F20 appliquée par le premier ressort 20.In Figure 14 ', a hybrid switching device is shown in an embodiment close to that shown in Figure 14 while being relatively more complex. Indeed, although most of the elements of this device are common with the previous device, some modifications and additional elements have been made. In particular, the first elastic means comprise, in addition to the
La course D1 que peut parcourir la première partie 16 des moyens de renvoi de
mouvement 15' sous l'action du premier ressort 20 est notablement réduite par rapport aux
réalisations précédentes. Ainsi, la force F20 appliquée par ce ressort varie moins pendant
une opération d'ouverture ou de fermeture du dispositif de coupure hybride, ce qui permet
de limiter les efforts appliqués sur l'interrupteur à vide lors de l'ouverture et de la
fermeture de ses contacts. Les premiers moyens élastiques étant destinés à permettre le
déplacement de la tige de manoeuvre 6 d'une course morte D, il est nécessaire que le ressort
42 puisse entraíner la tige sur une certaine course inférieure ou égale à la distance D2
représentée sur la figure, avant que le premier ressort 20 n'entraíne cette tige sur la course
D1 par l'intermédiaire des moyens de renvoi de mouvement 15'. La somme des deux
courses D1 et D2 doit être égale à la course morte D s'il est souhaité une séparation
simultanée des contacts des interrupteurs respectivement à gaz et à vide. De plus, il est
nécessaire que la force F42 soit supérieure à force F20 au moins dans la position de
fermeture représentée, afin de permettre que la première partie 16 des moyens de renvoi de
mouvement 15' n'ait parcouru la distance D1 seulement après que la seconde partie 17' des
moyens de renvoi de mouvement 15' soit rendue solidaire en mouvement de la tige de
manoeuvre.Il est possible d'agencer le dispositif de cette figure 14' pour avoir une distance
D1 relativement petite devant la distance D2, ce qui permet de limiter la course de la
première partie 16 des moyens de renvoi de mouvement 15'. Ceci procure un rebond
relativement limité de cette partie 16 lorsqu'elle arrive en butée contre l'épaulement 14 qui
est solidaire du moyen de raccordement 13, et permet de limiter ainsi le risque de
réamorçage diélectrique dans l'interrupteur à vide. Toutefois, même avec cette solution, il
est difficile d'éviter complètement un rebond de la partie 16, et il peut s'avérer utile de
modifier le dispositif pour y effectuer une amélioration selon la présente invention telle
que présentée dans la description en référence aux figures 17 et 18. En particulier, il est
possible de remplacer la première partie 16 ainsi que notamment les pièces situées à sa
gauche sur la figure 14' par une partie du dispositif de la figure 17. En effet, sur la figure
17, la partie du dispositif située à gauche de la partie 16 est agencée pour empêcher un
rebond du contact mobile de l'interrupteur à vide lorsque cette partie 16 a parcouru sa
course morte D. The stroke D1 that the
Figure 15, un mode de réalisation d'un dispositif de coupure hybride selon l'invention est représenté schématiquement. Cette réalisation est fonctionnellement équivalente au dispositif représenté sur la figure 12, du fait que les volumes de soufflage respectivement thermique 11A et pneumatique 11C sont fixes. Elle comporte par rapport au dispositif de la figure 12 une amélioration qui permet d'empêcher tout mouvement de rebondissement du contact mobile de l'interrupteur à vide, afin d'éviter un réamorçage diélectrique dans cet interrupteur.Figure 15, an embodiment of a hybrid switching device according to the invention is shown diagrammatically. This achievement is functionally equivalent to the device shown in FIG. 12, due to the fact that the blowing volumes thermal 11A and pneumatic 11C respectively are fixed. It involves in relation to the device of FIG. 12 an improvement which makes it possible to prevent any movement from rebound of the movable contact of the vacuum switch, in order to avoid re-priming dielectric in this switch.
De même que dans le dispositif représenté sur la figure 12, des moyens de liaison à
course morte sont agencés pour permettre un déplacement de la tige 6 qui porte le contact
mobile 4 de l'interrupteur à gaz, alors que l'interrupteur à vide est maintenu fermé pendant
ce déplacement correspondant à une course morte D. Ils comprennent notamment des
moyens de renvoi de mouvement 15 qui coopèrent avec un premier ressort 20 apte à agir
sur un moyen de raccordement pour maintenir l'interrupteur à vide fermé. Mais à la
différence du dispositif de la figure 12, les moyens de liaison à course morte sont ici aptes
à acquérir un mouvement de translation qui est indépendant du mouvement acquis
simultanément par le moyen de raccordement 13'.As in the device shown in FIG. 12, means of connection to
dead travel are arranged to allow movement of the
En effet, dans les réalisations de dispositifs de coupure hybride tels que représentés
aux figures 8 à 14 ainsi que 14', la première partie 16 des moyens de renvoi de mouvement
devient solidaire en mouvement du moyen de raccordement 13 une fois la course morte D
ou D1 parcourue par cette partie 16. Ces réalisations ne sont pas complètement
satisfaisantes car en fin de course morte, la partie 16 peut rebondir contre les premiers
moyens de butée 14 qui sont solidaires du moyen de raccordement 13, entraínant ainsi un
rebondissement de cette pièce 13. Etant donné que le moyen de raccordement 13 est
nécessairement solidaire en mouvement du contact mobile de l'interrupteur à vide, le
rebondissement de la pièce 13 implique un rebondissement analogue de ce contact mobile
par rapport au contact fixe. Ceci n'est pas acceptable, car la distance entre les contacts de
l'interrupteur à vide se voit alors sensiblement réduite dans la phase correspondant au début
du processus de séparation de ces contacts, ce qui est susceptible de provoquer un
réamorçage diélectrique dans cet interrupteur.Indeed, in the embodiments of hybrid switching devices as shown
Figures 8 to 14 and 14 ', the
Comme visible sur la figure 15, les moyens de liaison à course morte comprennent
des premiers moyens de butée 14' sur lesquels s'appuient le premier ressort 20 pour exercer
une force sur le moyen de raccordement 13'. Ces premiers moyens de butée 14'
comprennent au moins une tige 14'A qui est solidaire en mouvement de la première partie
16 des moyens de renvoi de mouvement 15 et qui comporte à une extrémité une tête 14'B.
Une seule tige 14'A est représentée sur la figure par souci de clarté, mais il est entendu que
plusieurs tiges similaires peuvent être fixées à la première partie 16, par exemple disposées
équidistantes entre elles le long d'un cercle centré sur l'axe longitudinal A du dispositif.
Chaque tige possède alors la même longueur que la tige unique représentée, et comporte à
une extrémité une tête 14'B similaire. Dans une réalisation équivalente, une tige 14'A peut
aussi être constituée d'une portion angulaire d'un élément tubulaire dont l'axe coïncide avec
l'axe A du dispositif, et une tête 14'B pourra alors avoir la forme d'une portion angulaire
d'un élément annulaire centré sur cet axe A.As can be seen in FIG. 15, the dead-stroke connection means comprise
first abutment means 14 'on which the
Les premiers moyens de butée 14' comprennent en outre un premier élément
tubulaire d'appui 14'C qui est apte à être déplacé dans la direction axiale longitudinale A le
long d'un élément de support fixe 50 qu'il entoure. Dans la réalisation montrée sur la
figure, l'élément de support fixe 50 est constitué d'une première partie 50A qui porte le
contact d'arc fixe 3 de l'interrupteur à gaz et d'une seconde partie 50B qui est maintenue
fixe par l'intermédiaire d'un tirant isolant 30' fixé à une extrémité du dispositif. La seconde
partie 50B maintient en place la première partie 50A grâce à des moyens de fixation 51
disposés selon l'axe A du dispositif, et est ainsi électriquement en contact avec cette
dernière.The first abutment means 14 ′ further comprise a first element
tubular support 14'C which is able to be moved in the longitudinal axial direction A
along a fixed
Le premier élément tubulaire d'appui 14'C comporte une partie annulaire qui est
traversée par la ou les tiges 14'A, de sorte que chaque tige 14'A est apte à coulisser au
travers de cet élément 14'C. Chaque tête 14'B d'une tige est apte à venir appuyer en butée
contre cette partie annulaire une fois la course morte D parcourue par chaque tige
solidairement avec la première partie 16.The first tubular support element 14'C has an annular part which is
crossed by the rod (s) 14'A, so that each rod 14'A is capable of sliding at
through this 14'C element. Each head 14'B of a rod is capable of coming to bear in abutment
against this annular part once the dead race D traveled by each rod
in solidarity with the
Le premier ressort 20 est disposé en compression entre la partie annulaire du
premier élément tubulaire 14'C et la première partie 16 des moyens de renvoi de
mouvement 15. Pendant la détente du ressort 20 qui provoque le parcours de la course
morte D, le premier élément tubulaire 14'C reste en appui contre le moyen de raccordement
13' qui est solidaire en mouvement du contact mobile de l'interrupteur à vide, ce qui permet
de maintenir l'interrupteur à vide fermé. Une fois la course morte D parcourue par les
moyens de renvoi de mouvement 15 ainsi que par la ou les tiges 14'A, la détente du ressort
20 est brusquement interrompue du fait que chaque tête 14'B d'une tige vient en butée
contre le premier élément tubulaire d'appui 14'C, cet état étant désigné comme la mise en
butée des premiers moyens de butée 14' dans ce qui suit. Le premier élément tubulaire
d'appui 14'C devient alors solidaire en mouvement de la première partie 16 des moyens de
renvoi de mouvement 15, et de ce fait les premiers moyens de butée 14' cessent d'exercer
toute force sur le moyen de raccordement 13', autorisant ainsi la mise en mouvement du
contact mobile de l'interrupteur à vide sous l'action d'un second ressort 21. Le mouvement
acquis par ces premiers moyens de butée 14' avec la première partie 16 est par conséquent
indépendant du mouvement du moyen de raccordement 13', ce qui présente l'avantage par
rapport aux réalisations précédemment montrées de pouvoir ajuster la vitesse de
déplacement imposée au contact mobile de l'interrupteur à vide en jouant uniquement sur
les caractéristiques du second ressort sans tenir compte de la masse ou de la vitesse que
possède cette première partie 16. The
Avantageusement, la distance d1+g autorisée pour le déplacement du premier
élément tubulaire d'appui 14'C le long de l'élément de support fixe 50 excède d'un certain
jeu référencé g, aussi appelé jeu de désolidarisation, la distance de séparation d1 des
contacts de l'interrupteur à vide. Il convient de rappeler que cette distance d1 est aussi la
distance autorisée pour le déplacement du moyen de raccordement 13', et que par
conséquent le jeu de désolidarisation g correspond à la distance qui sépare le premier
élément tubulaire d'appui 14'C de ce moyen de raccordement 13' en fin d'ouverture de
l'interrupteur à vide ainsi que représenté sur la figure 16. Un épaulement annulaire 52 est
ménagé sur la première partie 50A de l'élément de support fixe 50 afin de former une butée
fixe de fin de parcours pour arrêter le déplacement du premier élément 14'C et donc arrêter
le déplacement des premiers moyens de butée 14' ainsi que celui de la première partie 16
des moyens de renvoi de mouvement 15 peu de temps après la mise en butée de ces
premiers moyens de butée 14'.Advantageously, the distance d 1 + g authorized for the displacement of the first tubular support element 14'C along the fixed
Le moyen de raccordement 13' comprend une partie principale 13'A fixée au
contact mobile de l'interrupteur à vide, constituée d'un plot cylindrique de même axe que
l'axe A du dispositif et muni à une extrémité d'un épaulement annulaire en regard de
l'interrupteur à vide. L'autre extrémité de ce plot cylindrique peut coulisser dans une cavité
cylindrique de même diamètre ménagée dans la seconde partie 50B de l'élément de support
fixe 50, tout en assurant le raccordement électrique entre le contact mobile de l'interrupteur
à vide et le contact fixe 3 de l'interrupteur à gaz qui est porté par la première partie 50A de
l'élément de support fixe 50. Cette seconde partie 50B est munie de second moyens de
butée 19' contre lesquels vient buter l'épaulement annulaire de la partie principale 13'A du
moyen de raccordement 13', au moment où ce dernier a parcouru la course d'isolation d1
solidairement avec le contact mobile de l'interrupteur à vide.The connection means 13 ′ comprises a
A cet épaulement annulaire de la partie principale 13'A est fixé un tirant 13'B qui
relie solidairement cette partie 13'A à un second élément tubulaire d'appui 13'C qui
constitue une partie secondaire du moyen de raccordement 13'. Ce second élément
tubulaire 13'C entoure l'élément de support fixe 50 et est apte à être déplacé le long de ce
dernier dans la direction axiale A. Il a pour première fonction de permettre de transmettre
au moyen de raccordement 13' la force exercée par le premier ressort 20 pour maintenir les
contacts de l'interrupteur à vide fermés avec une certaine pression de contact. Dans cette
situation, il est en effet en appui contre le premier élément tubulaire d'appui 14'C des
premiers moyens de butée 14'. D'autre part, il permet de loger le second ressort 21 entre sa
surface cylindrique interne et la surface cylindrique externe de la seconde partie 50B de
l'élément de support fixe 50, et comporte à son extrémité en regard des premiers moyens de
butée 14' un épaulement annulaire servant à maintenir en compression le second ressort 21.
Ainsi, la poussée exercée sur cet épaulement annulaire par le second ressort 21 lors de sa
détente permet le déplacement de l'ensemble du moyen de raccordement 13'. To this annular shoulder of the main part 13'A is fixed a tie rod 13'B which
integrally connects this part 13'A to a second tubular support element 13'C which
constitutes a secondary part of the connection means 13 '. This second element
tubular 13'C surrounds the fixed
De même que pour le dispositif de coupure hybride haute tension représenté sur la
figure 12, le dispositif de la figure 15 incorpore un volume 11C de soufflage pneumatique
d'appoint en complément du volume 11A de soufflage thermique, dans une réalisation pour
laquelle ce volume de soufflage thermique est immobile.As for the high voltage hybrid switching device shown on the
Figure 12, the device of Figure 15 incorporates a
Figure 16, le dispositif de la figure 15 est représenté à la fin d'un processus
d'interruption de courant. Ce processus a débuté par le déblocage de la tige de manoeuvre
de l'interrupteur à gaz, ce qui a permis la mise en vitesse du contact mobile de l'interrupteur
à gaz grâce notamment à la poussée exercée par le premier ressort 20 sur les moyens de
renvoi de mouvement 15 dont la seconde partie 17 est solidaire en mouvement de la tige de
manoeuvre. Cette poussée du premier ressort a été exercée pendant tout le parcours de la
course morte D par chaque tige 14'A des premiers moyens de butée 14' solidairement avec
la première partie 16 des moyens de renvoi de mouvement 15. Dès que la course morte D a
été parcourue, la détente du premier ressort 20 a été interrompue par la mise en butée des
premiers moyens de butée 14', et le mouvement de la seconde partie 17 est devenu
indépendant de celui de la première partie 16 des moyens de renvoi de mouvement 15.Figure 16, the device of Figure 15 is shown at the end of a process
power interruption. This process started with the release of the operating rod
of the gas switch, which enabled the moving contact of the switch to speed up
gas thanks in particular to the thrust exerted by the
Ensuite, cette première partie 16 a parcouru librement une distance supplémentaire
d1+g solidairement avec les premiers moyens de butée 14', du fait principalement de
l'énergie cinétique acquise précédemment par cet ensemble mobile. Le parcours
supplémentaire de cet ensemble est interrompu par la butée fixe formée par l'épaulement
annulaire 52, ainsi que mentionné précédemment, à une position longitudinale pour
laquelle le volume 11C de soufflage pneumatique d'appoint est réduit à son minimum. De
même que pour la réalisation représentée sur la figure 12, le piston du volume de soufflage
pneumatique est formé par une paroi annulaire de la première partie 16 des moyens de
renvoi de mouvement 15. On peut remarquer que la compression dans le volume 11C
permet de ralentir la vitesse de l'ensemble mobile des premiers moyens de butée 14' avant
que ceux-ci soient arrêtés par la butée fixe que forme l'épaulement annulaire 52.Then, this
Une telle butée fixe 52 n'est pas indispensable, et on peut envisager une réalisation
légèrement différente dans laquelle le piston formé par la paroi annulaire de la première
partie 16 arrive en butée contre la paroi de séparation des deux volumes de soufflage 11A
et 11C une fois que le parcours supplémentaire d1+g de l'ensemble mobile en question a été
effectué.Such a fixed
Cette figure 16 représente la fin de l'ouverture du dispositif de coupure hybride, ce
qui correspond à un instant postérieur à l'étape décrite ci dessus où le parcours des
premiers moyens de butée 14' est interrompu. Le mouvement du contact mobile de
l'interrupteur à gaz s'est poursuivi après cette étape, solidairement avec la tige de
manoeuvre 6 et la seconde partie 17 des moyens de renvoi de mouvement 15, jusqu'à ce
qu'une distance d'isolation suffisante soit atteinte pour les contacts d'arc de l'interrupteur à
gaz après que l'arc entre ces contacts ait été soufflé. This figure 16 represents the end of the opening of the hybrid cut-off device, this
which corresponds to an instant after the stage described above where the course of
first stop means 14 'is interrupted. The movement of the mobile contact of
the gas switch continued after this step, solidly with the
Le contact mobile de l'interrupteur à vide a parcouru la distance de séparation d1
solidairement avec le moyen de raccordement 13', ce dernier étant maintenu appuyé en
butée contre l'élément de support fixe 50 grâce à la force exercée par le second ressort 21
en compression.The movable contact of the vacuum interrupter has traversed the separation distance d 1 integrally with the connection means 13 ', the latter being kept pressed against the fixed
Il est entendu que l'amélioration selon l'invention, qui permet de procurer aux moyens de liaison à course morte un mouvement de translation indépendant de celui du moyen de raccordement, peut aussi être mise en oeuvre sur des dispositifs de coupure hybride qui n'incorporent pas de volume de soufflage pneumatique d'appoint comme par exemple les dispositifs représentés aux figures 8 et 9.It is understood that the improvement according to the invention, which makes it possible to provide the dead-stroke connection means a translational movement independent of that of the connection means, can also be implemented on cut-off devices hybrid that does not incorporate an additional pneumatic blowing volume as per example the devices shown in Figures 8 and 9.
Sur la figure 17 est représenté schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif de coupure hybride qui est fonctionnellement équivalent au dispositif représenté sur la figure 13, et qui comporte une amélioration selon l'invention permettant d'empêcher tout rebondissement du contact mobile de l'interrupteur à vide.In Figure 17 is shown schematically an embodiment of a hybrid switching device which is functionally equivalent to the device shown in FIG. 13, and which includes an improvement according to the invention making it possible to prevent any rebound of the movable contact of the vacuum switch.
De même que pour le dispositif de la figure 13, l'interrupteur à gaz 40 comporte des
volumes de soufflage thermique 40A et pneumatique 40C qui sont mobiles avec la tige de
manoeuvre 6 du dispositif. Le piston fixe du volume de soufflage pneumatique 40C n'est
pas représenté sur la figure, mais un piston tel que l'élément d'étanchéité 41 du dispositif de
la figure 13 peut parfaitement convenir. En dehors des parties qui sont solidaires en
mouvement de la tige de manoeuvre, l'essentiel des éléments du dispositif de coupure
hybride représenté aux figures 17 et 18 est identique aux éléments du dispositif des figures
15 et 16. On peut donc se reporter aux commentaires de ces figures 15 et 16 pour la
compréhension du fonctionnement de ce dispositif.As with the device in FIG. 13, the
A la différence de la réalisation de la figure 15, le parcours supplémentaire d1+g de
l'ensemble mobile qui comprend les premiers moyens de butée 14' ainsi que la première
partie 16 des moyens de renvoi de mouvement n'est pas ici interrompu par l'épaulement
annulaire 52, mais par un autre épaulement annulaire 53 qui forme une butée fixe à
l'extrémité de l'élément de support fixe 50. Cette butée fixe 53 est en effet dimensionnée
pour arrêter le mouvement de translation de la première partie 16 à la fin du parcours
supplémentaire de l'ensemble mobile, sachant que ce mouvement n'est pas ici freiné par la
compression dans le volume de soufflage pneumatique.Unlike the embodiment in FIG. 15, the additional path d 1 + g of the mobile assembly which includes the first stop means 14 ′ as well as the
Figure 18, le dispositif de la figure 17 est représenté en fin d'ouverture des contacts
de l'interrupteur à gaz. Pour la compréhension des étapes du fonctionnement des moyens
de déplacement qui sont reliés au moyen de raccordement 13' et à la tige de manoeuvre 6
du dispositif, on pourra se reporter à l'identique aux commentaires de la figure 16.Figure 18, the device of Figure 17 is shown at the end of contact opening
the gas switch. For the understanding of the stages of the operation of the means
displacement which are connected to the connection means 13 'and to the operating
On peut noter pour cette réalisation qu'il est avantageux que l'épaulement annulaire
52 soit positionné de façon à ne laisser qu'un très faible jeu avec le premier élément
tubulaire d'appui 14'C une fois le parcours supplémentaire d1+g effectué par les premiers
moyens de butée 14', ceci permettant d'éviter que cet élément 14'C ne continue son
mouvement de translation en comprimant le premier ressort 20 du fait de son énergie
cinétique.It may be noted for this embodiment that it is advantageous for the
Le jeu de désolidarisation g permet notamment de tolérer de légers rebonds des
premiers moyens de butée 14' solidairement avec la première partie 16 à la fin du parcours
supplémentaire d1+g de cet ensemble mobile. En effet, de tels rebonds d'une distance
inférieure à ce jeu g n'affecteront pas le maintien en butée du moyen de raccordement 13'
et ne présenteront donc pas le risque de réduire la distance entre les contacts de
l'interrupteur à vide.The decoupling clearance g allows in particular to tolerate slight rebounds of the first abutment means 14 ′ integrally with the
Figure 19, un autre mode de réalisation d'un dispositif de coupure hybride selon
l'invention est représenté schématiquement et en vue partielle. Le dispositif complet peut
être extrapolé à partir de celui représenté sur la figure 17 et qui est fonctionnellement
équivalent, la buse de soufflage 40B étant mobile avec la tige de manoeuvre du dispositif
pour chaque réalisation. Les différences structurelles portent sur la réalisation des contacts
d'arc 3' et 4 de l'interrupteur à gaz, ces derniers étant ici disposés bout à bout. On pourra se
référer aux figures 9 et 7 pour la compréhension de l'agencement des contacts qui sont en
appui l'un contre l'autre, en particulier en ce qui concerne la structure des moyens 18' qui
permettent de maintenir une pression entre les contacts d'arc de l'interrupteur à gaz pour
résister aux efforts électrodynamiques pendant le passage du courant. La structure de ces
moyens 18' sur la figure 19 est similaire à celle des moyens 18 de retardement de la mise
en mouvement du contact mobile sur la figure 7.Figure 19, another embodiment of a hybrid breaking device according to
the invention is shown diagrammatically and in partial view. The complete device can
be extrapolated from the one shown in Figure 17 and which is functionally
equivalent, the blowing
Dans le cas présent, le contact mobile 4 est directement fixé à la tige de manoeuvre
6 et est donc en permanence solidaire en translation de la tige. On peut noter que cette
réalisation à contacts disposés bout à bout permet d'obtenir un volume de soufflage
thermique 11A relativement important pour un encombrement radial limité du dispositif,
mais ceci implique une réalisation sensiblement plus complexe qu'avec des contacts
emmanchés comme sur la figure 13.In this case, the
Les moyens 18' de maintien de pression de contact sont montés sur la première
partie 50A de l'élément de support fixe 50, et supportent à une extrémité le troisième
contact d'arc 3' qui n'est pas ici complètement fixe contrairement aux réalisations
précédentes. Ces moyens 18' sont agencés pour permettre au troisième contact d'arc 3'
d'être déplacé avec le quatrième contact d'arc 4 jusqu'à la séparation de ces contacts, et
d'être ensuite maintenu immobile en butée après cette séparation tandis que le quatrième
contact continue sa course solidairement avec la tige de manoeuvre lors d'une interruption
du courant par le dispositif.The means 18 ′ for maintaining contact pressure are mounted on the
Dans la présente réalisation, nous qualifions de quasi fixe le troisième contact d'arc
3', puisque ce dernier n'est mobile que pendant une relativement faible partie de la course
totale parcourue par le contact d'arc mobile 4. Ce troisième contact d'arc peut donc être
considéré comme quasi fixe par rapport au quatrième contact d'arc. On peut noter que dans
des réalisations similaires de moyens 18 de maintien de pression de contact connues de
l'état de la technique, un contact d'arc quasi fixe est aussi parfois appelé contact semi-fixe.In the present embodiment, we qualify the third arcing contact as quasi-fixed.
3 ', since the latter is only mobile during a relatively small part of the race
total traversed by the
Pour un dispositif de coupure hybride selon l'invention, la réalisation des contacts d'arc de l'interrupteur à gaz pourra généralement faire appel à l'une ou l'autre des deux techniques illustrées dans la présente, en l'occurrence la technique des contacts emmanchés avec une certaine distance de recouvrement ou celle des contacts disposés bout à bout avec des moyens de maintien de pression de contact.For a hybrid switching device according to the invention, the production of the contacts of the gas switch arc will generally be able to call on one or the other of the two techniques illustrated here, in this case the press-in contact technique with a certain overlap distance or that of the contacts arranged end to end with means for maintaining contact pressure.
Figure 20, un autre mode de réalisation d'un dispositif de coupure hybride selon
l'invention est représenté dans une réalisation pour laquelle le dispositif est destiné à une
utilisation comme disjoncteur de générateur dans un réseau moyenne tension. Les moyens
de déplacement qui sont reliés au moyen de raccordement 13' et à la tige 6 de manoeuvre
du dispositif sont ici agencés pour que la séparation des contacts de l'interrupteur à vide se
produise de façon sensiblement retardée par rapport à la séparation des contacts d'arc de
l'interrupteur à gaz.Figure 20, another embodiment of a hybrid breaking device according to
the invention is shown in an embodiment for which the device is intended for a
use as generator circuit breaker in a medium voltage network. Ways
displacement which are connected to the connection means 13 'and to the operating
En effet, la distance de recouvrement Dr des contacts 3 et 4 de l'interrupteur à gaz
est ici inférieure à la moitié de la course morte D des premiers moyens de butée 14'. On
rappelle que cette distance de recouvrement est aussi appelée distance de mise en vitesse,
en particulier dans le cas d'une réalisation équivalente où les contacts de l'interrupteur à
gaz seraient disposés bout à bout. De façon générale, pour ces applications du dispositif en
tant que disjoncteur de générateur, on préférera choisir une course morte D supérieure à
deux fois cette distance de mise en vitesse du contact mobile de l'interrupteur à gaz.Indeed, the overlap distance D r of the
Ceci implique qu'un arc électrique se forme entre les contacts de l'interrupteur à gaz qui sont déjà séparés d'une certaine distance avant que la course morte D ne soit totalement parcourue, c'est à dire avant la séparation des contacts de l'interrupteur à vide. L'interrupteur à gaz est donc en mesure de provoquer le passage du courant par zéro avant que l'interrupteur à vide ne coupe le courant, ce qui est un avantage dans le cadre d'une utilisation comme disjoncteur de générateur.This implies that an electric arc is formed between the contacts of the gas switch. which are already separated by a certain distance before the dead travel D is completely traveled, i.e. before the separation of the contacts of the vacuum interrupter. The gas switch is therefore able to cause the current to flow through zero before that the vacuum switch does not cut the current, which is an advantage in the context of a use as generator circuit breaker.
Il convient de souligner qu'un dispositif de ce type doit être capable de couper des courants de court-circuit avec de fortes asymétries qui entraínent des passages par zéro du courant retardés. Le dispositif de coupure hybride représenté permet de réduire l'asymétrie du courant et de provoquer plus tôt le passage par zéro du courant, à un instant compatible avec le fonctionnement de l'interrupteur à vide.It should be emphasized that a device of this type must be capable of cutting short-circuit currents with strong asymmetries which cause zero crossings of the delayed current. The hybrid switching device shown makes it possible to reduce the asymmetry of the current and to cause the zero crossing of the current earlier, at a compatible time with the operation of the vacuum switch.
Les éléments constitutifs du dispositif sont pour l'essentiels similaires à ceux du
dispositif des figures 15 et 16, à la différence notable que le volume de soufflage thermique
11A n'est pas secondé par un volume de soufflage pneumatique d'appoint. En effet,
contrairement à ce dispositif précédent, on ne demande pas ici à l'interrupteur à gaz de
couper les faibles courant car dans un réseau moyenne tension ce rôle est assuré par
l'interrupteur à vide qui est aussi capable de tenir la tension rétablie. The components of the device are essentially similar to those of the
device of FIGS. 15 and 16, with the notable difference that the volume of
Ainsi, la paroi formant le fond du volume de soufflage thermique 11A ne comporte
pas d'ouverture. En outre, la première partie 16 des moyens de renvoi de mouvement
comporte au moins une ouverture destinée à équilibrer la pression de gaz entre le volume
intérieur à cette partie 16 et le volume extérieur aux moyens de déplacement, de même que
dans le dispositif des figures 17 et 18.Thus, the wall forming the bottom of the
La longueur de la tige coulissante des premiers moyens de butée 14' doit être rallongée par rapport au dispositif de la figure 15 de façon à autoriser l'allongement de la course morte D, et les caractéristiques du premier ressort sont prévues pour que ce ressort exerce toujours une pression suffisante sur les contacts de l'interrupteur à vide même lorsqu'il s'est détendu d'une distance proche de cette distance D juste avant la séparation de ces contacts.The length of the sliding rod of the first stop means 14 'must be extended relative to the device of FIG. 15 so as to allow the lengthening of the dead stroke D, and the characteristics of the first spring are provided so that this spring always exerts sufficient pressure on the vacuum switch contacts even when it has relaxed from a distance close to this distance D just before the separation of these contacts.
Un dispositif de coupure hybride selon l'invention permet que la phase thermique de la coupure du courant, c'est à dire la période de quelques microsecondes pendant laquelle débute le rétablissement de la tension, soit assurée en grande partie par l'interrupteur à vide du dispositif. De son côté, l'interrupteur à gaz contribue essentiellement à la tenue à la valeur crête de la tension, grâce à la relativement grande distance de séparation des contacts inhérente à ce type d'appareil en comparaison avec un interrupteur à vide. Ceci offre en particulier la possibilité d'utiliser un gaz autre que le SF6 pour le soufflage de l'interrupteur à gaz. En effet le SF6 est généralement choisi pour ses propriétés de tenue à des vitesses de rétablissement rapides de la tension pendant la phase thermique de la coupure. Puisque la tenue de la tension transitoire de rétablissement pendant la phase thermique est apportée par l'interrupteur à vide dans un dispositif de coupure hybride selon l'invention, un autre gaz ou mélange de gaz possédant des propriétés diélectriques suffisantes peut alors être utilisé dans l'interrupteur à gaz du dispositif. L'azote sous haute pression possède les propriétés diélectriques exigées en haute tension. Ne présentant pas de risques pour l'environnement il constitue une solution préférentielle pour une utilisation avec un gaz autre que le SF6. Alternativement, un mélange composé de plus de 80% d'azote et d'un autre gaz comme le SF6 présente au moins l'avantage de diminuer considérablement les risques pour l'environnement par rapport à l'utilisation de SF6 pur.A hybrid cut-off device according to the invention allows the thermal phase of the cut-off of the current, that is to say the period of a few microseconds during which the restoration of the voltage begins, to be largely ensured by the vacuum switch of the device. For its part, the gas switch contributes essentially to the resistance to the peak value of the voltage, thanks to the relatively large contact separation distance inherent in this type of device in comparison with a vacuum switch. This in particular offers the possibility of using a gas other than SF 6 for blowing the gas switch. In fact, SF 6 is generally chosen for its properties of resistance to rapid rates of recovery of the voltage during the thermal phase of the cut. Since the resistance of the transient recovery voltage during the thermal phase is provided by the vacuum interrupter in a hybrid breaking device according to the invention, another gas or mixture of gases having sufficient dielectric properties can then be used in the gas switch of the device. Nitrogen under high pressure has the dielectric properties required at high voltage. Not presenting any risks for the environment, it constitutes a preferential solution for a use with a gas other than SF 6 . Alternatively, a mixture composed of more than 80% nitrogen and another gas such as SF 6 has at least the advantage of considerably reducing the risks for the environment compared to the use of pure SF 6 .
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