EP2237300B1 - Interrupting chamber with mobile contact having interior arc-blowing provision, HVDC bypass interruptor and HVDC-conversion substation with such a chamber - Google Patents

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EP2237300B1
EP2237300B1 EP10158700.4A EP10158700A EP2237300B1 EP 2237300 B1 EP2237300 B1 EP 2237300B1 EP 10158700 A EP10158700 A EP 10158700A EP 2237300 B1 EP2237300 B1 EP 2237300B1
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EP
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chamber
hvdc
interrupter
contacts
interrupting
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Wolfgang Grieshaber
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General Electric Technology GmbH
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Publication date
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    • H01H33/90Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
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Definitions

  • HVDC High Voltage Direct Current in English
  • An HVDC conversion substation aims to convert a high voltage direct current, typically greater than 200 kVDC, into an alternating current also under high voltage.
  • blowing integrally from the inside of one of the contacts makes it possible to adapt the tubular nozzle (according to the patent application filed on the same day and mentioned above) as close as possible to the outside diameter of the tulip. This contributes to the best containment of gases polluted by the arcs inside the nozzle and their evacuation outside the contact area. It is thus possible to achieve a tubular nozzle with a height (that is to say a minimum radial size), which allows a better dielectric coordination between corona shielding and arc electrical contacts.
  • the disadvantage of this patent is that the implantation of the insulator 10 with respect to the hollow tube 8 is such that the passage section of the weakest blowing gas is at the end of the tulip 9. therefore has a significant risk of low gas density, and therefore dielectric strength at the transient recovery voltage, at the end of the arc contact which is the area in which the strongest dielectric gradients develop.
  • the DE 1 908 774 describes all the features of the preamble of claim 1.
  • the shrinkage may be carried out in one or more openings for feeding the gas into the hollow tube.
  • Such a HVDC bypass switch with a single interrupting chamber can cut a current of up to 100A or even 1000A with a voltage to be held by said chamber up to 400kV DC.
  • the invention finally relates to an HVDC conversion substation comprising at least one HVDC bypass switch as described above.
  • the gas passage sections S1, S2, S3 respectively of the actual contact portion 31, the narrowing 304 and the enlargement 305 are the flow sections of the blowing gases.
  • FIG. 1 is shown the curve representative of the voltage of a HVDC system likely to be present at the terminals of an HVDC bypass switch according to the invention once the interruption of the current carried out.
  • the current flowing through the switch has a similar periodicity.
  • the inventors propose a new kinematic of a cutoff chamber for the removal of the blast nozzle from the insulating space between fumes in a dielectrically unconstrained area only when any arc has been cut.
  • the blowing nozzle must remain substantially in place in its confinement position for the duration of an opening maneuver, which ensures that any arc has been cut.
  • the other of the contacts 3 is movable along the axis XX 'and has a tulip shape. More exactly, the movable contact 3 comprises an internally hollow tube 30 coupled directly to a translational actuating rod at a fastener 300. At the free end, the tube 30 is connected to the actual contact part 31 at the end. shape of a tulip of inner shapes complementary to those outside the fixed arc rod 2.
  • the hollow tube 30 also has a narrowing of outer shapes defining a shoulder 301. On its widened part, a flange 302 forming a piston ( as explained later) is fixed extending radially to the axis XX '.
  • the hollow tube is pierced with one or more openings 303 opening at the rear of this flange 302 (that is to say, the side closest to the fastener 300 with the operating rod).
  • the contact holder 7 is of homothetic internal shapes with those outside the piston 6 to allow their relative sliding with interlocking. Seals 67 are provided between the piston 6 and the contact holder 7. Between the piston 6 and the contact holder 7 is defined a variable volume V1 of insulating gas which accommodates a compression spring 8 constituted by a coil spring of which the turns are wrapped around the tube part 60, 600, 601 as explained by oozing.
  • the shrinkage 304 of the passage section of the insulating gas allowing the pressure rise of the insulating gas during the opening from the inside of the hollow tube 30 is provided substantially close to the connection between the hollow tube 30 and the tulip contact portion 3 itself, that is to say the part of complementary shapes with the fixed arc contact rod 2.
  • the covers corona represented generally have a cylindrical shape with their tips bent internally delimiting a circular opening in which the tubular nozzle according to the invention is slidably mounted at closer to the diameter of said opening.
  • Other geometrical shapes of screeds are quite conceivable: the insulating space of length e delimited between these covers of other shapes must be sufficient and the blowing nozzle must be able to be moved from a confinement position in which it confines the gas in an area dielectrically constrained to its retracted position in which it is removed from this space.

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  • Circuit Breakers (AREA)

Description

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

L'invention concerne une chambre de coupure du courant.The invention relates to a current breaking chamber.

Elle concerne plus particulièrement la coupure de courant en HVDC (High Voltage Direct Current en anglais).It relates more particularly to the power failure in HVDC (High Voltage Direct Current in English).

Elle a trait au soufflage de gaz dans une chambre de coupure de courant.It relates to the blowing of gas in a room of power failure.

Elle trouve plus particulièrement application dans la réalisation d'interrupteur by-pass HVDC et dans son intégration dans une sous-station de conversion HVDC.It finds particular application in the realization of HVDC bypass switch and in its integration in an HVDC conversion substation.

ART ANTÉRIEURPRIOR ART

Une sous-station de conversion HVDC a pour but de convertir un courant continu sous haute tension, typiquement supérieur à 200 kVCC, en un courant alternatif également sous haute tension.An HVDC conversion substation aims to convert a high voltage direct current, typically greater than 200 kVDC, into an alternating current also under high voltage.

Une architecture de système de transmission HVDC utilisant plusieurs sous-stations HVDC est par exemple décrite dans le brevet WO 2007/084041 . Le système décrit comprend deux sous-stations 2, 3 séparées l'une de l'autre d'une ligne à haute tension 10 et d'une ligne de retour de mise à la terre 11. Chaque sous-station 2 ou 3 comprend plusieurs interrupteurs by-pass HVDC 12, 13 ou 14, 15. La fonction première de chaque interrupteur by-pass HVDC est de constituer un by-pass de chaque transformateur convertisseur auquel il est relié. Aussi, chaque interrupteur by-pass HVDC doit être adapté pour :

  • couper un courant dit courant de charge inductive provenant des transformateurs convertisseurs jusqu'à une valeur de l'ordre de 1000A pour commuter le courant qui passe dans les thyristors 6, 7, 8 ou 9,
  • supporter une valeur nominale de haute tension élevée, typiquement 400 kVCC, pendant toute la durée de vie du système et à des températures extrêmes pouvant descendre à -50°C,
  • se fermer très rapidement, typiquement en un temps de l'ordre de plusieurs dizaines de ms,
  • supporter des pointes de courant de plusieurs dizaines de kA : dans les conditions les plus défavorables, ces pointes de courant peuvent se produire lors de la phase de coupure d'arc,
  • s'ouvrir et de se refermer immédiatement à la suite d'une ouverture dans le cas où l'arc n'a pas été réellement coupé,
  • supporter l'arc durant toute sa durée sans dégât.
An HVDC transmission system architecture using several HVDC substations is for example described in the patent WO 2007/084041 . The described system comprises two substations 2, 3 separated from each other by a high voltage line 10 and a grounding return line 11. Each substation 2 or 3 comprises several HVDC bypass switches 12, 13 or 14, 15. The primary function of each HVDC bypass switch is to constitute a bypass of each converter transformer to which it is connected. Also, each HVDC bypass switch must be suitable for:
  • to cut a current, referred to as an inductive load current, from the converter transformers to a value of the order of 1000 A to switch the current flowing through the thyristors 6, 7, 8 or 9,
  • withstand a high rated high voltage rating, typically 400 kVDC, throughout the life of the system and at extreme temperatures down to -50 ° C,
  • close very quickly, typically in a time of the order of several tens of ms,
  • withstand current peaks of several tens of kA: under the most unfavorable conditions, these current peaks can occur during the phase of arc failure,
  • open and close immediately following an opening in the event that the bow has not actually been cut,
  • to support the bow during all its duration without damage.

On peut distinguer en trois catégories les éléments de solution technique retenue jusqu'à ce jour pour réaliser ce type d'interrupteur by-pass HVDC :

  1. 1- utiliser plusieurs chambres de coupure reliées entre elles en série électrique,
  2. 2- augmenter le dégagement de l'espace isolant d'une chambre de coupure donnée,
  3. 3- réaliser une buse de soufflage dans un matériau isolant qui supporte les contraintes diélectriques élevées.
We can distinguish in three categories the elements of technical solution retained until today to achieve this type of HVDC bypass switch:
  1. 1- use several interrupter chambers interconnected in electrical series,
  2. 2- increase the clearance of the insulating space of a given breaking chamber,
  3. 3- make a blow nozzle in an insulating material that withstands high dielectric stresses.

Les inconvénients majeurs de ces catégories de solution technique peuvent être énumérées comme suit :

  1. 1- l'utilisation de plusieurs chambres de coupure augmente nécessairement le coût de réalisation et l'encombrement en pied des interrupteurs dans une sous-station HVDC, nécessite de mettre en oeuvre des moyens électriques et/ou électroniques supplémentaires pour synchroniser le déclenchement de la manoeuvre des contacts mobiles entre chambres et nécessite enfin de mettre en oeuvre des appareils de répartition de tension pour distribuer la tension entre les interrupteurs by-pass HVDC.
  2. 2- l'espace isolant avec un dégagement augmenté nécessite de prévoir des vitesses de manoeuvre augmentées car, l'interrupteur HVDC a des contraintes de durée de fermeture très rapide. Cela nécessite le choix d'une commande mécanique plus puissante et grève ainsi le coût de l'interrupteur HVDC.
  3. 3- Nombre de matériaux, tels que le PTFE ont été éprouvés en tant que constituant des buses de soufflage pour la haute tension en courant alternatif. Ces buses ont fait leurs preuves de leur efficacité comme étant capables de supporter les contraintes diélectriques alternatives élevées. La demanderesse a de forts doutes quant à la tenue diélectrique à long terme en courant continu pour les matériaux constituant les buses de soufflage actuellement connus. Par ailleurs, il est connu que le champ électrique qui peut être supporté est toujours plus élevé à l''interface entre le gaz isolant, tel que le SF6, et les parties métalliques conductrices qu'à interface entre le gaz isolant et le matériau isolant de la buse. Ainsi, jusqu'à présent, par construction des chambres de coupure connues, le champ électrique doit être réduit dans les zones dans lesquelles la buse isolante est solidaire d'un des contacts métalliques. Cela conduit à augmenter nécessairement les dimensions radiales de la chambre de coupure et donc son coût. De plus, les gradients admissibles dans le gaz isolant tel que le SF6 sont supérieurs aux valeurs admissibles dans un isolant solide. Ceci contraint nécessairement à augmenter aussi les dimensions axiales de la chambre de coupure lorsque des isolants solides sont présents dans la zone de coupure.
The major disadvantages of these technical solution categories can be listed as follows:
  1. The use of several breaking chambers necessarily increases the cost of production and footprint of the switches in an HVDC substation, requires the use of additional electrical and / or electronic means to synchronize the triggering of the Maneuver moving contacts between rooms and finally requires to implement voltage distribution devices to distribute the voltage between bypass switches HVDC.
  2. 2 - the insulating space with increased clearance requires to provide increased maneuvering speeds because the HVDC switch has very fast closing time constraints. This requires the choice of a more powerful mechanical control and thus strike the cost of the HVDC switch.
  3. 3- Many materials, such as PTFE, have been tested as a component of AC high voltage discharge nozzles. These nozzles have been proven to be effective in being able to withstand high alternative dielectric stresses. The Applicant has strong doubts as to the long dielectric strength DC term for the materials constituting the currently known blowing nozzles. Furthermore, it is known that the electric field that can be supported is always higher at the interface between the insulating gas, such as SF6, and the conductive metal parts that interface between the insulating gas and the insulating material. of the nozzle. Thus, until now, by construction of the known breaking chambers, the electric field must be reduced in the areas in which the insulating nozzle is secured to one of the metal contacts. This leads to necessarily increase the radial dimensions of the breaking chamber and therefore its cost. In addition, the allowable gradients in the insulating gas such as SF6 are higher than the allowable values in a solid insulator. This necessarily forces to increase also the axial dimensions of the interrupting chamber when solid insulators are present in the cutoff zone.

Aussi, la demanderesse propose dans la demande de brevet FR 0952173 intitulée « Chambre de coupure de courant à contact mobile et buse de soufflage mobile manoeuvrés indépendamment, interrupteur by pass HVDC et sous station de conversion HVDC comprenant une telle chambre » et déposée le même jour que la présente demande, une solution qui permettre d'obtenir un interrupteur by-pass HVDC à encombrement et coût réduits.Also, the plaintiff proposes in the patent application FR 0952173 entitled "movable contact cutoff chamber and independently operated mobile blow nozzle, switch bypass HVDC and substation HVDC converter including such a chamber" and filed on the same day as the present application, a solution that allow to obtain an HVDC bypass switch with reduced space and cost.

Le problème du soufflage de gaz s'est alors posé aux inventeurs étant donné qu'usuellement dans les chambres de coupures selon l'état de l'art le soufflage s'effectue radialement au contact par un ou plusieurs canaux délimités par construction entre la buse de soufflage et le contact solidaire entre eux.The gas blowing problem then arose for the inventors since, in the cut chambers according to the state of the art, blow molding is carried out radially in contact with one or more channels delimited by construction between the nozzle. blowing and the contact between them.

Les inventeurs ont alors pensé réaliser le soufflage intégralement par l'intérieur d'un des contacts. En effet, réaliser un soufflage intégralement par l'intérieur d'un des contacts permet d'adapter la buse tubulaire (selon la demande de brevet déposée le même jour et mentionnée ci-dessus) au plus près du diamètre extérieur de la tulipe. Cela participe au meilleur confinement des gaz pollués par les arcs à l'intérieur de la buse et leur évacuation en dehors de la zone des contacts. On peut ainsi réaliser une buse tubulaire avec une hauteur (c'est-à-dire un encombrement radial) minimale, ce qui permet une meilleure coordination diélectrique entre capotage pare effluve et contacts électriques d'arc.The inventors then thought to perform the blowing integrally from the inside of one of the contacts. In fact, blowing integrally from the inside of one of the contacts makes it possible to adapt the tubular nozzle (according to the patent application filed on the same day and mentioned above) as close as possible to the outside diameter of the tulip. This contributes to the best containment of gases polluted by the arcs inside the nozzle and their evacuation outside the contact area. It is thus possible to achieve a tubular nozzle with a height (that is to say a minimum radial size), which allows a better dielectric coordination between corona shielding and arc electrical contacts.

Le brevet FR 2 695 249 divulgue déjà un soufflage d'arc par l'intérieur d'un contact d'arc mobile 8, 9. Dans ce brevet, le contact tulipe 9 par lequel se réalise le soufflage est fixe et le tube creux 8 qui supporte ce contact. 9 et par lequel le gaz passe est obstrué principalement par un isolant 10.The patent FR 2,695,249 already discloses arc blowing through the interior of a movable arc contact 8, 9. In this patent, the tulip contact 9 by which blowing is performed is fixed and the hollow tube 8 which supports this contact. 9 and through which the gas passes is obstructed mainly by an insulator 10.

L'inconvénient de ce brevet est que l'implantation de l'isolant 10 par rapport au tube creux 8 est telle que la section de passage du gaz de soufflage la plus faible est au niveau de l'extrémité de la tulipe 9. Il y a donc un risque important d'une faible densité des gaz, et donc de tenue diélectrique à la tension transitoire de rétablissement, au niveau de l'extrémité du contact d'arc qui est la zone dans laquelle se développent les plus forts gradients diélectriques. La DE 1 908 774 décrit toutes les caractéristiques du préambule de la revendication 1.The disadvantage of this patent is that the implantation of the insulator 10 with respect to the hollow tube 8 is such that the passage section of the weakest blowing gas is at the end of the tulip 9. therefore has a significant risk of low gas density, and therefore dielectric strength at the transient recovery voltage, at the end of the arc contact which is the area in which the strongest dielectric gradients develop. The DE 1 908 774 describes all the features of the preamble of claim 1.

Le but de l'invention est alors de proposer une solution de soufflage de gaz intégralement par l'intérieur de contact d'arc d'une chambre de coupure qui soit efficace et qui lui permette d'avoir une bonne tenue diélectrique à la tension transitoire de rétablissement (TTR).The object of the invention is then to propose a gas blowing solution integrally from the arc contact interior of an interrupting chamber which is efficient and which allows it to have a good dielectric strength at the transient voltage. Recovery Strategy (TTR).

EXPOSÉ DE L'INTENTIONSTATEMENT OF INTENT

Pour atteindre ce but, l'invention propose une chambre de coupure de courant s'étendant selon un axe longitudinal et comprenant une buse de soufflage d'arc et une paire de contacts dont au moins un mobile, dont l'un comprend un tube intérieurement creux avec une extrémité reliée à la partie contact proprement dite, chambre dans laquelle le soufflage d'arc est réalisé intégralement par l'intérieur du tube creux selon l'axe longitudinal de la chambre, un rétrécissement de section de passage de gaz étant prévu en amont de la partie contact proprement dite, de section S1. On prévoit dans cette chambre de coupure selon l'invention que :

  • le soufflage d'arc est réalisé intégralement par l'intérieur du tube creux selon l'axe longitudinal de la chambre,
  • un rétrécissement de passage des gaz, de section S2, est prévu en amont de la partie contact proprement dite,
  • un élargissement de passage des gaz, de section S3, est prévu entre le rétrécissement et la partie contact proprement dite, les sections étant telles que S2<S1<S3.
To achieve this object, the invention provides a current-breaking chamber extending along a longitudinal axis and comprising an arc-blowing nozzle and a pair of contacts including at least one mobile, one of which comprises a tube internally. hollow with one end connected to the actual contact part, chamber in which the arc blowing is carried out integrally from the inside of the hollow tube along the longitudinal axis of the chamber, a narrowing of the gas passage section being provided in upstream of the actual contact part, section S1. In this breaking chamber according to the invention, it is provided that:
  • the arc blowing is carried out integrally from the inside of the hollow tube along the longitudinal axis of the chamber,
  • a narrowing of the gas passage, section S2, is provided upstream of the contact part itself,
  • a widening of the gas passage, section S3, is provided between the narrowing and the actual contact part, the sections being such that S2 <S1 <S3.

On évite ainsi de réaliser une zone de faible densité de gaz à proximité de la zone de contact proprement dite qui est celle la plus exposée aux champs électrique après coupure.This avoids making an area of low gas density near the actual contact area which is the most exposed to the electric fields after cutting.

La chambre de coupure ainsi conçue présente une bonne tenue diélectrique à la tension transitoire de rétablissement (TTR).The interrupting chamber thus designed has good dielectric strength at the transient recovery voltage (TTR).

Dans le cadre de l'invention, les termes «amont » et « aval » sont à comprendre par rapport au sens d'écoulement des gaz de soufflage pour couper un arc.In the context of the invention, the terms "upstream" and "downstream" are to be understood in relation to the direction of flow of the blowing gases to cut an arc.

Par soufflage intégral par l'intérieur du tube de contact, il faut comprendre un soufflage de la totalité des gaz issus du volume de compression depuis l'intérieur du tube de contact vers l'extérieur de celui-ci.By completely blowing from the inside of the contact tube, it is necessary to include a blowing of all the gases coming from the compression volume from the inside of the contact tube towards the outside thereof.

Avantageusement, les élargissements de passage des gaz de soufflage, de section S2 et S3, sont dimensionnés de manière à ce que durant toute ouverture en conditions normales de fonctionnement de l'interrupteur muni de la chambre de coupure, la pression des gaz de soufflage n'atteigne pas la pression critique, la pression critique étant la pression à laquelle la zone de faible densité des gaz en aval de l'élargissement reste contenue en aval de la section S1 de passage de la partie contact proprement dite. Autrement dit, il faut prévoir un élargissement de passage des gaz qui ne génère pas une faible densité des gaz dans la partie contact proprement dite ou légèrement à l'extérieur de celle-ci.Advantageously, the enlargements of the passage of the blowing gases, of section S2 and S3, are dimensioned so that during any opening under normal operating conditions of the switch provided with the interrupting chamber, the pressure of the blowing gases does not reach the critical pressure, the critical pressure being the pressure at which the low density zone of the gases downstream of the expansion remains contained downstream of the section S1 passage of the actual contact part. In other words, it is necessary to provide a widening of the gas passage which does not generate a low density of the gases in the actual contact part or slightly outside thereof.

Comme indiqué ci-aprés, les conditions anormales étant définies comme celles se produisant lors d'un défaut électrique supplémentaire simultanément à l'ouverture des contacts, ce défaut électrique supplémentaire ayant lieu soit sur un composant électrique différent ou sur un appareillage électrique différent de l'interrupteur muni de la chambre de coupure. Ainsi, comme mentionné ci-après, dans le cas d'une sous-station HVDC comprenant un interrupteur muni d'une chambre de coupure selon l'invention et de thyristors, le défaut électrique supplémentaire est le de défaut de commutation des thyristors pour éviter une re-fermeture inopinée des contacts.As indicated below, the abnormal conditions being defined as those occurring during an additional electrical fault simultaneously with the opening of the contacts, this additional electrical fault occurring either on a different electrical component or on electrical equipment different from the switch with the interrupting chamber. Thus, as mentioned below, in the case of an HVDC substation comprising a switch provided with a breaking chamber according to the invention and thyristors, the additional electrical fault is the fault of commutation of the thyristors to avoid an unexpected re-closing of the contacts.

Selon un mode de réalisation, le rétrécissement peut être réalisé dans la liaison entre le tube intérieurement creux et la partie contact proprement dite.According to one embodiment, the narrowing can be achieved in the connection between the inner hollow tube and the actual contact part.

Selon un autre mode de réalisation, le rétrécissement peut être réalisé dans une ou plusieurs ouvertures d'amenée du gaz dans le tube creux.According to another embodiment, the shrinkage may be carried out in one or more openings for feeding the gas into the hollow tube.

Le volume de soufflage jusqu'au rétrécissement est avantageusement obturé par un clapet dit clapet de délestage dont le tarage est réalisé de telle sorte qu' :

  • il ne s'ouvre pas, lors de toutes manoeuvres d'ouverture en conditions anormales de fonctionnement l'interrupteur muni de la chambre de coupure,
  • il commence à s'ouvrir à la pression critique qui est la pression à laquelle la zone de faible densité des gaz est présente en aval de la section S1 de passage de la partie contact proprement dite,
  • il s'ouvre à son maximum, lors de manoeuvres d'ouverture en conditions anormales de fonctionnement de interrupteur muni de la chambre de coupure, les conditions anormales étant définies comme celles se produisant lors d'un défaut électrique supplémentaire simultanément au défaut électrique provoquant l'ouverture des contacts, ce défaut électrique supplémentaire ayant lieu soit sur un composant électrique différent ou sur un appareillage électrique différent de l'interrupteur muni de la chambre de coupure.
The blowing volume until the shrinkage is advantageously closed by a valve called relief valve whose setting is made so that:
  • it does not open, during all opening maneuvers in abnormal operating conditions, the switch equipped with the interrupting chamber,
  • it begins to open at the critical pressure, which is the pressure at which the zone of low density of the gases is present downstream of the passage section S1 of the contact part itself,
  • it opens at its maximum, during opening operations in abnormal operating conditions of switch equipped with the interrupting chamber, the abnormal conditions being defined as those occurring during an additional electrical fault simultaneously with the electrical fault causing the opening of the contacts, this additional electrical fault occurring either on a different electrical component or on electrical equipment different from the switch provided with the interrupting chamber.

Il est tout à fait envisageable selon l'invention de prévoir que les deux contacts soient mobiles, des moyens de transmission entre contacts pour séparer mutuellement les contacts étant prévus dans la chambre. On a ainsi une chambre de coupure dite « double mouvement ».It is quite possible according to the invention to provide that the two contacts are mobile, transmission means between contacts for mutually separating the contacts being provided in the bedroom. We thus have a break chamber called "double movement".

L'invention concerne également un interrupteur à haute tension comprenant une chambre de coupure telle que mentionnée ci-dessus.The invention also relates to a high-voltage switch comprising a breaking chamber as mentioned above.

L'interrupteur peut constituer un disjoncteur ou un sectionneur de barre ou un sectionneur de terre.The switch may be a circuit breaker or bar disconnect or earthing switch.

Il peut avantageusement s'agir d'un interrupteur by-pass HVDC, comprenant selon une réalisation préférée une seule chambre de coupure.It may advantageously be a bypass switch HVDC, comprising in a preferred embodiment a single breaking chamber.

Un tel interrupteur by-pass HVDC avec une seule chambre de coupure peut couper un courant pouvant atteindre quelques 100A voire 1000A avec une tension à tenir par ladite chambre pouvant atteindre 400kV en courant continu.Such a HVDC bypass switch with a single interrupting chamber can cut a current of up to 100A or even 1000A with a voltage to be held by said chamber up to 400kV DC.

L'invention concerne enfin une sous-station de conversion HVDC comprenant au moins un interrupteur by-pass HVDC tel que décrit précédemment.The invention finally relates to an HVDC conversion substation comprising at least one HVDC bypass switch as described above.

Selon un agencement particulièrement avantageux, l'axe de la chambre de coupure de l'interrupteur est sensiblement vertical. Un tel agencement est avantageux, notamment du fait qu'il permet de récolter les particules polluées issues des coupures uniquement par gravité au fond de la (des) chambre (s) et qu'il permet un montage plus simple des clapets anti-retour utilisés selon l'invention pour l'évacuation du gaz par le piston.According to a particularly advantageous arrangement, the axis of the interrupter chamber of the switch is substantially vertical. Such an arrangement is advantageous, in particular because it makes it possible to collect the polluted particles resulting from the cuts solely by gravity at the bottom of the chamber (s) and that it allows a simpler assembly of the nonreturn valves used. according to the invention for the evacuation of gas by the piston.

Selon une caractéristique d'une sous-station HVDC comprenant des thyristors, l'ouverture maximale du clapet de tarage est réalisée en cas de défaut de commutation des thyristors pour éviter une re-fermeture inopinée des contacts.According to a characteristic of an HVDC substation comprising thyristors, the maximum opening of the rating valve is realized in case of Failure to switch thyristors to prevent unexpected re-closing of contacts.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée faite à titre illustratif et nullement limitatif en références aux figures parmi lesquelles :

  • la figure 1 représente en fonction du temps une des allures possibles de tension CC susceptible d'être présente dans un interrupteur by-pass HVDC selon l'invention, une fois la commutation réalisée (ouverture des contacts),
  • les figures 2A à 2C représentent les différentes positions prises par les moyens d'une chambre de coupure de courant selon l'invention, à savoir respectivement la position de fermeture des contacts, la position d'ouverture des contacts avec la buse de soufflage en position de confinement et enfin la position d'ouverture des contacts avec la buse de soufflage en position de retrait,
  • la figure 3 montre les courbes représentatives en fonction du temps des courses de translation respectivement du contact mobile et de la buse de soufflage de la chambre de coupure selon les figures 2A à 2C.
Other advantages and characteristics of the invention will emerge more clearly on reading the detailed description given by way of illustration and in no way limiting with reference to the figures, among which:
  • the figure 1 represents, as a function of time, one of the possible DC voltage steps likely to be present in an HVDC bypass switch according to the invention, once the switching has been performed (opening of the contacts),
  • the FIGS. 2A to 2C represent the different positions taken by the means of a current-breaking chamber according to the invention, namely respectively the closing position of the contacts, the opening position of the contacts with the blowing nozzle in the confinement position and finally the position of opening of the contacts with the blowing nozzle in the retracted position,
  • the figure 3 shows the representative curves as a function of time of the translation strokes respectively of the movable contact and the blow nozzle of the breaking chamber according to the FIGS. 2A to 2C .

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

On rappelle ici que les termes «amont » et « aval » sont à comprendre par rapport au sens d'écoulement des gaz de soufflage pour couper un arc.It is recalled here that the terms "upstream" and "downstream" are to be understood in relation to the direction of flow of the blowing gases to cut an arc.

Ainsi, lors d'une manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur muni d'une chambre de coupure selon l'invention, l'amont du soufflage sur les figures 2A à 2C a lieu dans le volume V3 jusqu'à l'extrême aval, c'est-à-dire de la droite vers à gauche.Thus, during an opening operation of the switch provided with a breaking chamber according to the invention, the upstream of the blowing on the FIGS. 2A to 2C takes place in volume V3 up to the extreme downstream, that is from right to left.

En référence au contact d'arc 3, le tube creux 30 est en amont du rétrécissement 304 de section de passage des gaz, lui-même en amont de l'élargissement 305 dans la continuité immédiate de 304, ce dernier 305 étant en amont immédiat de la partie contact 31 proprement dite.With reference to the arc contact 3, the hollow tube 30 is upstream of the narrowing 304 of the gas passage section, itself upstream of the expansion 305 in the immediate continuity of 304, the latter 305 being upstream immediately of the contact part 31 itself.

Les sections de passage de gaz S1, S2, S3 respectivement de la partie contact proprement dit 31, du rétrécissement 304 et de l'élargissement 305 sont les sections d'écoulement des gaz de soufflage.The gas passage sections S1, S2, S3 respectively of the actual contact portion 31, the narrowing 304 and the enlargement 305 are the flow sections of the blowing gases.

La position d'interruption d'une chambre de coupure unique d'un interrupteur by-pass HVDC selon l'invention est montrée aux figures 2B et 2C. En moyenne, pour un interrupteur by-pass HVDC dont la tension à tenir peut atteindre au moins 400kV en courant continu CC, le courant à couper est relativement faible puisque pouvant atteindre quelques 100A voire 1000A.The interruption position of a single interrupting chamber of an HVDC bypass switch according to the invention is shown in FIGS. Figures 2B and 2C . On average, for a HVDC bypass switch whose voltage to hold can reach at least 400kV DC DC current, the current to be cut is relatively low since up to 100A or even 1000A.

Sur la figure 1, est montrée la courbe représentative de la tension d'un système HVDC susceptible d'être présente aux bornes d'un interrupteur by-pass HVDC selon l'invention une fois l'interruption du courant réalisée. Le courant qui traverse l'interrupteur présente une périodicité similaire. On voit une fréquence d'oscillation élevées de l'ordre de 12 fois la fréquence d'un réseau de courant alternatif avec lequel une sous-station de conversion HVDC, comprenant un interrupteur by-pass HVDC est reliée.On the figure 1 , is shown the curve representative of the voltage of a HVDC system likely to be present at the terminals of an HVDC bypass switch according to the invention once the interruption of the current carried out. The current flowing through the switch has a similar periodicity. We see a high oscillation frequency of the order of 12 times the frequency of an AC network with which a HVDC conversion substation, including a bypass switch HVDC is connected.

En conséquence, contrairement au courant alternatif qu'il est possible de couper naturellement au courant zéro, la difficulté de coupure en courant continu provient du fait qu'un courant zéro apparaît plusieurs fois lors d'une commutation, typiquement tous les 0,8ms. Aussi, lors d'une commutation, plusieurs réamorçages d'arc électrique sont possibles.Consequently, unlike the alternating current which can be naturally cut off at zero current, the difficulty of breaking DC is due to the fact that a zero current appears several times during switching, typically every 0.8 ms. Also, when switching, several arcing reboots are possible.

Pour les arcs instables de courant inférieurs à environ 1000A et de manière plus fréquente, lors de ré-allumages qui peuvent apparaître durant la coupure de courants inductifs, il est possible que le pied d'arc quitte le contact d'arc pour s'accrocher au pare-effluve.For unstable current arcs less than about 1000A and more frequently, during re-ignitions that may occur during the breaking of inductive currents, it is possible that the arc foot leaves the arc contact to hang on to the discharge barrier.

C'est pourquoi, les inventeurs proposent une nouvelle cinématique d'une chambre de coupure permettant le retrait de la buse de soufflage hors de l'espace isolant entre pare effluves dans une zone diélectriquement non contrainte seulement lorsque tout arc a été coupé. En d'autres termes, la buse de soufflage doit rester sensiblement en place dans sa position de confinement pendant toute la durée d'une manoeuvre d'ouverture, ce qui permet de pouvoir s'assurer que tout arc a bien été coupé.Therefore, the inventors propose a new kinematic of a cutoff chamber for the removal of the blast nozzle from the insulating space between fumes in a dielectrically unconstrained area only when any arc has been cut. In other words, the blowing nozzle must remain substantially in place in its confinement position for the duration of an opening maneuver, which ensures that any arc has been cut.

La chambre de coupure 1 selon l'invention représentée aux figures 2A à 2C s'étend selon un axe longitudinal XX' et est remplie d'un gaz isolant, tel que du SF6, de l'azote, du CF4 ou du CO2 ou d'un mélange SF6+azote... La chambre 1 comprend, tout d'abord une unique paire de contacts 2, 3.The breaking chamber 1 according to the invention shown in FIGS. FIGS. 2A to 2C extends along a longitudinal axis XX 'and is filled with an insulating gas, such as SF6, nitrogen, CF4 or CO2 or SF6 + nitrogen mixture ... The chamber 1 comprises, all first a single pair of contacts 2, 3.

L'un des contacts 2 est fixe et a une forme de tige pleine.One of the contacts 2 is fixed and has a solid rod shape.

L'autre des contacts 3 est mobile selon l'axe XX' et a une forme de tulipe. Plus exactement, le contact mobile 3 comprend un tube intérieurement creux 30 accouplé directement à une tige de manoeuvre en translation au niveau d'une attache 300. A l'extrémité libre, le tube 30 est relié à la partie contact proprement dite 31 sous la forme d'une tulipe de formes intérieures complémentaires à celles extérieures de la tige d'arc fixe 2. Le tube creux 30 présente par ailleurs un rétrécissement de formes extérieures en définissant un épaulement 301. Sur sa partie élargie, une collerette 302 formant piston (comme expliqué par la suite) est fixée en s'étendant radialement à l'axe XX'. Le tube creux est percé d'une ou plusieurs ouvertures 303 débouchant à l'arrière de cette collerette 302 (c'est-à-dire du côté le plus proche de l'attache 300 avec la tige de manoeuvre).The other of the contacts 3 is movable along the axis XX 'and has a tulip shape. More exactly, the movable contact 3 comprises an internally hollow tube 30 coupled directly to a translational actuating rod at a fastener 300. At the free end, the tube 30 is connected to the actual contact part 31 at the end. shape of a tulip of inner shapes complementary to those outside the fixed arc rod 2. The hollow tube 30 also has a narrowing of outer shapes defining a shoulder 301. On its widened part, a flange 302 forming a piston ( as explained later) is fixed extending radially to the axis XX '. The hollow tube is pierced with one or more openings 303 opening at the rear of this flange 302 (that is to say, the side closest to the fastener 300 with the operating rod).

Le tube creux 30 comprend enfin un rétrécissement 304 de diamètre intérieur ou autrement dit un rétrécissement de section de passage de gaz comme détaillé par la suite.The hollow tube 30 finally comprises a narrowing 304 of internal diameter or in other words a narrowing of the gas passage section as detailed below.

Cette chambre de coupure 1 comprend en outre une paire de capots pare effluve 40, 41 dont la fonction première est d'annuler à tout le moins réduire l'effet de pointe au niveau des contacts (ou de à pointe des contacts, le champ électrique à tendance à tendre vers l'infini, ce qui peut contribuer à l'ionisation du gaz et ainsi à l'amorçage d'un éventuel arc électrique). Les embouts respectifs 400, 410 de chaque capot délimitent des ouvertures circulaires et sont distants d'une distance fixe e.This interrupting chamber 1 further comprises a pair of horn covers 40, 41 whose primary function is to cancel at the very least reduce the peak effect at the contacts (or to tip contacts, the electric field tends to tend towards infinity, which can contribute to the ionization of gas and thus the initiation of a possible electric arc). The respective end pieces 400, 410 of each cap delimit circular openings and are spaced apart by a fixed distance e.

La tige d'arc fixe 2 est agencée dans l'ouverture circulaire de l'embout 400, tandis que le contact mobile sous la forme d'une tulipe 3, 30 et 31 est agencé dans l'ouverture circulaire de l'autre embout 410 quelle que soit sa position (figures 2A à 2c).The fixed bow rod 2 is arranged in the circular opening of the endpiece 400, while the movable contact in the form of a tulip 3, 30 and 31 is arranged in the circular opening of the other endpiece 410 whatever its position ( Figures 2A to 2c ).

La chambre de coupure comprend également une buse de soufflage d'arc 5 en matériau isolant de forme générale tubulaire et mobile en translation selon l'axe longitudinal XX'. Le diamètre intérieur Ø de la buse 5 est de manière préférée ajustée au diamètre extérieur du tube creux 30 du contact mobile 3. La hauteur radiale, i-e le diamètre extérieur de la buse tubulaire 5 est choisie avantageusement de manière minimale pour réaliser un confinement diélectrique efficace et assurer une coordination diélectrique optimale entre capots pare effluve 40, 41 et contacts électriques 2, 3.The interrupting chamber also comprises an arc-blowing nozzle 5 of insulating material of tubular general shape and movable in translation along the longitudinal axis XX '. The inside diameter Ø of the nozzle 5 is preferably adjusted to the outside diameter of the hollow tube 30 of the movable contact 3. The radial height, ie the outside diameter of the tubular nozzle 5 is advantageously chosen in a minimal manner to achieve effective dielectric confinement and ensuring optimum dielectric coordination between corona shields 40, 41 and electrical contacts 2, 3.

La buse 5 est solidaire d'une pièce 6 formant piston qui est monté coulissant autour du contact mobile 3, 30 à distance de ce dernier et dans une pièce 7 fixe constituant le porte contact.The nozzle 5 is integral with a piston member 6 which is slidably mounted around the movable contact 3, 30 away from the latter and in a fixed part 7 constituting the contact holder.

Plus exactement, le piston 6 comprend une partie tubulaire 60 creuse intérieurement avec plusieurs diamètre différents en continuité l'un de l'autre. Une extrémité 600 de ce tube 60 de piston a un diamètre intérieur permettant la fixation intérieure de la buse 5 et un guidage du tube creux 30 du contact mobile 3 lorsque coulissant à l'intérieur. L'autre extrémité 601 du tube 60 de piston 6 a un diamètre supérieur à celui du tube creux 30 du contact mobile en délimitant un espace dont la fonction sera décrite par la suite. Cette extrémité 601 est solidaire de la partie tête 61 du piston 6 et est percée d'au moins un trou débouchant 6010.More exactly, the piston 6 comprises a tubular portion 60 internally hollowed with several different diameters in continuity of one another. An end 600 of this piston tube 60 has an inner diameter allowing the internal fixing of the nozzle 5 and a guide of the hollow tube 30 of the movable contact 3 when sliding inside. The other end 601 of the piston tube 60 has a diameter greater than that of the hollow tube 30 of the moving contact by delimiting a space whose function will be described later. This end 601 is integral with the head portion 61 of the piston 6 and is pierced with at least one through hole 6010.

La tête 61 du piston 6 a un diamètre intérieur permettant le guidage du tube creux 30 du contact mobile 3 et est percée d'un autre trou débouchant 6100. Ainsi, les deux trous débouchant 6010 et 6100 peuvent communiquer entre eux par le volume délimité par l'agencement à distance du tube creux 30 avec l'extrémité 601 du tube de diamètre supérieur à celui de l'extrémité 600 supportant la buse tubulaire 5.The head 61 of the piston 6 has an internal diameter for guiding the hollow tube 30 of the movable contact 3 and is pierced with another opening hole 6100. Thus, the two holes opening 6010 and 6100 can communicate with each other by the volume defined by the remote arrangement of the hollow tube 30 with the end 601 of the tube of diameter greater than that of the end 600 supporting the tubular nozzle 5.

La tête 61 du piston 6 est par ailleurs conformée pour réaliser une butée mécanique avec l'épaulement 301 du tube 3.The head 61 of the piston 6 is moreover shaped to make a mechanical stop with the shoulder 301 of the tube 3.

Le porte contact 7 est de formes intérieures homothétiques avec celles extérieurs du piston 6 afin de permettre leur coulissement relatif avec emboîtement. Des joints d'étanchéité 67 sont prévus entre le piston 6 et le porte contact 7. Entre le piston 6 et le porte contact 7 est défini un volume variable V1 de gaz isolant dans lequel logé un ressort de compression 8 constitué par un ressort hélicoïdal dont les spires sont enroulées autour de la partie tube 60, 600, 601 comme expliqué par la suinte. La fonction de ce ressort de compression 8 est le rappel du piston 6 et donc de la buse 5 solidaire de ce dernier entre sa position de confinement (figures 2A et 2B) vers sa position de retrait (figure 2C), lorsqu'aucun effort mécanique par butée mécanique entre ledit piston 6 et l'épaulement 301 du tube creux 30 ou un effort pneumatique du gaz isolant régnant dans la chambre ne s'y opposent. Le ressort hélicoïdal 8 a avantageusement dans le mode de réalisation illustré une extrémité en appui permanent contre le fond 70 de chemise 7 et l'autre extrémité également en appui permanent contre la tête 61 du piston 6 quelle que soit la position relative de ce dernier dans le porte contact (figures 2A à 2C).The contact holder 7 is of homothetic internal shapes with those outside the piston 6 to allow their relative sliding with interlocking. Seals 67 are provided between the piston 6 and the contact holder 7. Between the piston 6 and the contact holder 7 is defined a variable volume V1 of insulating gas which accommodates a compression spring 8 constituted by a coil spring of which the turns are wrapped around the tube part 60, 600, 601 as explained by oozing. The function of this compression spring 8 is the return of the piston 6 and thus of the nozzle 5 secured to the latter between its confinement position ( Figures 2A and 2B ) to its withdrawal position ( Figure 2C ), when no mechanical force by mechanical stop between said piston 6 and the shoulder 301 of the hollow tube 30 or a pneumatic force of the insulating gas in the chamber does not oppose it. The helical spring 8 advantageously has in the illustrated embodiment an end in permanent support against the bottom 70 of liner 7 and the other end also in permanent support against the head 61 of the piston 6 regardless of the relative position of the latter in the contact door ( FIGS. 2A to 2C ).

Le tube creux 30 du contact mobile 3 est monté dans le porte contact 7 de telle sorte que la collerette piston 302 soit guidée de manière la plus étanche possible à l'intérieur de ladite chemise 7. Même si cela n'est pas représenté, cette collerette piston 302 loge à sa périphérie un contact électrique forme d'une tresse métallique ou de type glissant. Ce contact assure le passage du courant électrique depuis la borne à laquelle est relié l'interrupteur par la chemise 7 et vers le contact mobile 3 sous forme de tulipe. On choisit avantageusement un contact électrique qui est souple: car il n'a pas à assurer de guidage mécanique du tube 30.The hollow tube 30 of the movable contact 3 is mounted in the contact holder 7 so that the piston flange 302 is guided as tightly as possible inside said sleeve 7. Even if this is not shown, this flange 302 piston housing at its periphery an electrical contact shape of a metal braid or sliding type. This contact ensures the passage of electric current from the terminal to which the switch is connected by the liner 7 and to the movable contact 3 in the form of a tulip. Advantageously, an electrical contact is chosen which is flexible because it does not have to provide mechanical guiding of the tube 30.

Ainsi, à l'arrière de la tête 61 de piston 6, c'est-à-dire entre la tête de piston 61 et la collerette piston 302 est défini un volume variable V2 de gaz isolant.Thus, at the rear of the piston head 61, that is to say between the piston head 61 and the flange piston 302 is defined a variable volume V2 of insulating gas.

A l'arrière de la collerette piston 302 du tube creux 30 est fixée à l'intérieur du porte contact 7, une bague 9 qui guide également de la marnière la plus étanche possible le tube creux 30. Ainsi, entre la collerette piston 302 du tube creux 30, la bague 9 fixée dans le porte contact 7 et le rétrécissement de section de passage de gaz 304 par l'intérieur du tube creux 30 est défini un volume variable V3 de gaz isolant.At the rear of the piston flange 302 of the hollow tube 30 is fixed inside the contact holder 7, a ring 9 which also guides the hinge as tight as possible the hollow tube 30. Thus, between the piston flange 302 of the hollow tube 30, the ring 9 fixed in the contact holder 7 and the narrowing of the gas passage section 304 through the inside of the hollow tube 30 is defined a variable volume V3 of insulating gas.

Dans le mode de réalisation illustré aux figures 2A à 2C, les points de guidage mécanique du tube de contact 30 se font par le diamètre intérieur de la bague 9 et la tête de piston 61. Le tube de piston 60 est quant à lui guidé mécaniquement par les segments 67 assurant également la fonction d'étanchéité.In the embodiment illustrated in FIGS. 2A to 2C , the mechanical guide points of the contact tube 30 are made by the inner diameter of the ring 9 and the piston head 61. The piston tube 60 is mechanically guided by the segments 67 also ensuring the sealing function .

Sur la bague si sont montés deux clapets 91, 92. Chaque clapet est constitué d'une plaquette en appui contre la bague 9 au niveau d'un canal débouchant. L'un des clapets 91 a pour fonction, lorsqu'il est ouvert, de permettre le remplissage du volume V3 par le gaz isolant provenant de l'arrière de la bague 9, c'est-à-dire du côté de l'attache 300.On the ring if are mounted two valves 91, 92. Each valve consists of a plate bearing against the ring 9 at a channel opening. One of the valves 91 has the function, when it is open, of allowing the volume V3 to be filled by the insulating gas coming from the rear of the ring 9, that is to say on the fastener side 300.

L'autre des clapets 92 a au contraire pour fonction, lorsqu'il est ouvert de permettre le délestage d'une partie du gaz présent dans le volume V3 comme expliqué par la suite. Les ressorts de tarage d'appui des plaquettes 91, 92 contre la bague 9 ne sont pas représentés en figures 2A, 2B, 2C. Seul le pion ou pige 910 de débattement du clapet 91 de remplissage est représenté en figures 2A à 2C.The other of the valves 92 has the opposite function, when open to allow the shedding of a portion of the gas present in the volume V3 as explained later. The setting springs of the pads 91, 92 against the ring 9 are not shown in FIG. Figures 2A, 2B , 2C . Only the pawn or 910 of travel of the valve 91 filling is represented in FIGS. 2A to 2C .

Le capot pare effluve 41 agencé autour du contact mobile 3 quelle que soit sa position est fixé au porte contact 7 en définissant, aux fuites pneumatiques de gaz isolant près entre le piston 6 ou la buse tubulaire 5 et l'embout 410, un volume de gaz isolant sensiblement figé V4.The horn cover 41 arranged around the movable contact 3 regardless of its position is fixed to the contact holder 7 by defining, to the pneumatic leakage of insulating gas near between the piston 6 or the tubular nozzle 5 and the nozzle 410, a volume of substantially fixed insulating gas V4.

Le porte contact 7 est percée d'un canal 71 débouchant d'une part sur le volume variable V1 dans lequel est logé le piston 6 et d'autre part sur l'e volume V4 délimité par le capot pare effluve 41 et le porte contact 7 à laquelle il est fixé. Sur ce canal débouchant 71 est monté un clapet anti-retour 10 de manière à pourvoir évacuer le gaz isolant présent dans le volume V1 vers le volume V4 comme expliqué par la suite. Dans le mode de réalisation illustré, le clapet anti-retour 10 est constitué d'une plaquette en appui contre le porte contact 7 au niveau du canal débouchant 71 par l'intermédiaire d'un ensemble de trois piges identiques 11 et agencées à 120° l'une de l'autre lorsque aucun gaz provenant de V1 n'exerce de pression. L'appui de la plaquette 10 contre le porte contact 7 est réalisé, par des ressorts faiblement tarés entourés individuellement autour de chaque pige.The contact holder 7 is pierced with a channel 71 opening on the one hand on the variable volume V1 in which is housed the piston 6 and on the other hand on the volume V4 delimited by the corona cover 41 and the contact door 7 to which it is attached. On this opening channel 71 is mounted a non-return valve 10 so as to evacuate the insulating gas present in the volume V1 to the volume V4 as explained below. In the illustrated embodiment, the non-return valve 10 consists of a plate bearing against the contact holder 7 at the opening channel 71 via a set of three identical pins 11 and arranged at 120 ° from each other when no gas from V1 exerts pressure. The support of the plate 10 against the contact holder 7 is made by weakly calibrated springs surrounded individually around each rod.

Le fonctionnement de la chambre de coupure 1 selon l'invention va maintenant être expliqué en référence aux figures 2A à 2C et à une manoeuvre d'ouverture et une manoeuvre de fermeture.The operation of the breaking chamber 1 according to the invention will now be explained with reference to FIGS. 2A to 2C and an opening maneuver and a closing maneuver.

Dans la position de fermeture des contacts 2,3 (figure 2A), l'épaulement 301 maintient en position le piston 6 et donc le ressort 8 à l'état comprimé dont la poussée est alors compensée. Dans cette position de fermeture, le clapet anti-retour 10 est fermé, le trou 6010 ne débouche pas sur le volume V1. Tel qu'illustre en figure 2A, le trou 6010 est en regard du porte contact 7 : il peut tout aussi bien être au-delà du porte contact 7 et déboucher dans le volume V4 figé.In the closed position of the contacts 2,3 ( Figure 2A ), the shoulder 301 holds in position the piston 6 and therefore the spring 8 in the compressed state whose thrust is then compensated. In this closed position, the nonreturn valve 10 is closed, the hole 6010 does not open on the volume V1. As illustrated in Figure 2A , the hole 6010 is opposite the contact door 7: it can just as well be beyond the contact door 7 and lead into the frozen volume V4.

Lorsqu'une manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur by-pass HVDC comprenant la chambre de coupure 1 selon l'invention est déclenchée, le tube creux 30 du contact mobile 3 est tiré au niveau de son attache 300 avec la tige de manoeuvre, vers la droite sur les figures.When an opening maneuver of the bypass switch HVDC including the breaking chamber 1 according to the invention is triggered, the hollow tube 30 of the movable contact 3 is pulled at its attachment 300 with the operating rod, to the right in the figures.

La collerette piston 302 réduit alors le volume V3 et il se produit une montée en pression du volume de gaz qui s'étend depuis la bague 9 jusqu'au rétrécissement intérieur 304 du tube creux 30 du contact mobile 3, c'est-à-dire correspondant sensiblement au volume initial V3 (depuis l'espace entre la collerette piston 302 et la bague 9 fixée dans le porte contact 7 jusqu'au au volume intérieur du tube creux 30 c'est-à-dire jusqu'au rétrécissement de section de passage de gaz 304 par l'intérieur du tube 30). Les flèches référencées GI en figure 2B indiquent le passage du gaz isolant qui monte en pression depuis le volume V3 qui se réduit jusqu'au rétrécissement 304 de section de passage dans le tube creux 30.The piston flange 302 then reduces the volume V3 and there is a rise in pressure of the volume of gas that extends from the ring 9 to the internal narrowing 304 of the hollow tube 30 of the movable contact 3, that is to say say substantially corresponding to the initial volume V3 (from the space between the piston flange 302 and the ring 9 fixed in the contact holder 7 to the internal volume of the hollow tube 30, that is to say until the narrowing section gas passage 304 through the inside of the tube 30). The arrows referenced GI in Figure 2B indicate the passage of the insulating gas which rises in pressure from the volume V3 which is reduced to the narrowing 304 of passage section in the hollow tube 30.

Le choix de l'emplacement du rétrécissement de section de passage 304 et la pression dans le volume V3 sont choisis judicieusement. En effet, les inventeurs sont partis du constat qu'une baisse de densité du gaz isolant était nuisible dans la mesure où la tenue diélectrique diminue avec la densité de gaz.The choice of the location of the passage section narrowing 304 and the pressure in the volume V3 are judiciously chosen. In fact, the inventors started from the observation that a drop in The density of the insulating gas was detrimental as the dielectric strength decreased with the density of gas.

Or, lors d'une manoeuvre d'ouverture le volume de soufflage jusqu'à la plus petite section de passage de gaz monte en pression. Or, à la sortie de ce volume, si la surpression dépasse une valeur critique il peut se produire une baisse de densité de gaz à partir de la plus petite section de passage des gaz. Si cette baisse est trop importante elle se produit au niveau de la partie contact proprement dite 31 (tulipe) et la tenue diélectrique de cette dernière à la tension transitoire de rétablissement (TTR) immédiatement après l'interruption du courant peut ne pas être assurée. En effet, les gradients électriques après coupure qui ont lieu dans cette partie tulipe 31 sont particulièrement élevés.However, during an opening maneuver the blowing volume to the smallest gas passage section increases in pressure. However, at the outlet of this volume, if the overpressure exceeds a critical value it can occur a drop in gas density from the smallest gas passage section. If this drop is too great it occurs at the actual contact part 31 (tulip) and the dielectric strength of the latter at the transient recovery voltage (TTR) immediately after the interruption of the current may not be ensured. Indeed, the electrical gradients after cutting that take place in this portion tulip 31 are particularly high.

Ainsi, les inventeurs ont défini judicieusement un rétrécissement de section 304 eh amont de la partie tulipe 31. Ce rétrécissement 304 est de section S2 d'écoulement inférieure à celle de la tulipe et peut faire partie intégrante du tube creux 30 ou être constitué par une pièce rapportée par exemple par vissage en bout de tube creux. Il a aussi été conçu en aval du rétrécissement 304 et en amont de la tulipe 31, un élargissement 305 de la section de soufflage, S3, supérieure à la section S1 de soufflage de la tulipe 31.Thus, the inventors have judiciously defined a narrowing of section 304 eh upstream of the tulip portion 31. This narrowing 304 is of flow section S2 less than that of the tulip and can be an integral part of the hollow tube 30 or be constituted by a insert for example by screwing at the end of hollow tube. It has also been designed downstream of the constriction 304 and upstream of the tulip 31, an enlargement 305 of the blowing section, S3, greater than the blow section S1 of the tulip 31.

En outre, la pression critique à ne pas dépasser selon l'invention est celle a laquelle, une zone de faible densité de gaz s'étendrait au-delà de la section de passage large S3, autrement dit de l'élargissement 305, qui est en aval immédiat du rétrécissement 304 et, par conséquent, à l'extérieur immédiatement à proximité de l'extrémité de la tulipe 31. Dans l'application selon l'invention, on dimensionne la section large S3 de manière à ce que durant toute ouverture normale la pression n'atteigne pas la pression critique et on ajuste le clapet de délestage 92 pour qu'il s'ouvre au-delà de la pression critique. Dans ces conditions, aucune zone de faible densité de gaz ne s'établit en aval de la tulipe 31.In addition, the critical pressure not to be exceeded according to the invention is that at which a zone of low gas density would extend beyond the wide passage section S3, that is to say the enlargement 305, which is immediately downstream of the narrowing 304 and, consequently, immediately outside the end of the tulip 31. In the application according to the invention, the wide section S3 of so that during any normal opening the pressure does not reach the critical pressure and the relief valve 92 is adjusted to open beyond the critical pressure. Under these conditions, no zone of low gas density is established downstream of the tulip 31.

Le clapet de délestage 92 a dans l'application selon l'invention, à savoir l'interruption en by-pass HVDC, une fonction supplémentaire. En effet, lors d'une manoeuvre d'ouverture d'un interrupteur by-pass HVDC munie d'une chambre selon l'invention et en cas de défaut de commutation des thyristors de puissance équipant la sous-station de conversion de courant HVDC, un arc de courant de l'ordre de quelques dizaines de kA peut apparaître entre les contacts d'arc 2, 3. Durant cette ouverture en conditions anormales, une montée en pression peut alors se produire dans l'espace e et par conséquent, dans le volume V3 dans un sens inverse du sens de soufflage (c'est-à-dire de la gauche vers la droite sur les figures 2A à 2C). Le risque extrême de cette montée en pression est donc une refermeture inopinée des contacts 2,3. Afin d'éviter cette refermeture, le clapet de délestage 92 doit donc être taré pour pouvoir s'ouvrir assez tôt au cours de la manoeuvre d'ouverture et donc, s'ouvrir à une pression relativement basse.The load shedding valve 92 has in the application according to the invention, namely the interruption in bypass HVDC, an additional function. Indeed, during a maneuver opening of a bypass switch HVDC provided with a chamber according to the invention and in the event of a switching fault of the power thyristors equipping the HVDC current conversion substation, a current arc of the order of a few tens of kA may appear between the arcing contacts 2, 3. During this opening under abnormal conditions, a rise in pressure may then occur in the space e and consequently in the volume V3 in a direction opposite to the direction of blowing (that is from left to right on the FIGS. 2A to 2C ). The extreme risk of this rise in pressure is therefore an unexpected closure of the contacts 2,3. To avoid this reclosing, the relief valve 92 must be calibrated to be opened early enough during the opening maneuver and therefore open at a relatively low pressure.

De fait, les inventeurs ont choisi de régler le tarage du clapet de délestage 92 de telle sorte qu'il:

  • ne s'ouvre pas, lors de toutes manoeuvres d'ouverture en conditions normales de l'interrupteur muni de la chambre de coupure,
  • commence à s'ouvrir à la pression critique à laquelle la zone de faible densité pourrait s'étendre au-delà de la section S3, 305 de passage large en aval du rétrécissement 304,
  • s'ouvre à son maximum, lors de manoeuvres d'ouverture en conditions anormales pour tentative de coupure de courant, mais en présence d'un défaut de commutation des thyristors.
In fact, the inventors have chosen to adjust the setting of the relief valve 92 so that it:
  • does not open, during any opening operation under normal conditions of the switch equipped with the interrupting chamber,
  • begins to open at the critical pressure at which the low density zone could extend beyond section S3, 305 of wide passage downstream of narrowing 304,
  • opens at its maximum, during opening maneuvers in abnormal conditions for attempted power failure, but in the presence of a switching fault thyristors.

Lors d'une manoeuvre d'ouverture (figure 2A à 2C), l'épaulement 301 ne compense plus mécaniquement la poussée du ressort comprimé 8.During an opening maneuver ( FIGS. 2A to 2C ), the shoulder 301 no longer mechanically compensates for the thrust of the compressed spring 8.

Les fuites pneumatiques présentes entre d'une part le piston 6 et le porte contact 7 et d'autre part le clapet anti-retour 10 et le porte contact 7 peuvent alors agir et mettre en retrait dans une position légèrement décalée par rapport à sa position initiale de la figure 2A. La pression régnant dans le volume V2 compense l'effort de poussée du ressort comprimé 8 contre le piston 6, 61 pendant un laps de temps déterminé ΔT au-delà de la durée T1 mise pour atteindre la position ouverte des contacts 2, 3. Autrement dit, pendant un temps global ΔT + T1, alors que le contact mobile 3, 30 subit une course de translation et passe de sa position de fermeture F (figure 2A) à sa position d'ouverture O (figure 2B), la buse tubulaire 5 de soufflage reste sensiblement dans sa position de confinement (position C sur la figure 2A et position C0 sur la figure 2B). De fait, le retrait de la buse s'arrête dans un premier temps lorsque la différence de pression entre le volume V2 et le volume V1 compense la poussée du ressort 8.Pneumatic leakage present between the piston 6 and the contact holder 7 on the one hand and the nonreturn valve 10 and the contact holder 7 on the other hand can then act and recess in a position slightly offset with respect to its position. initial Figure 2A . The pressure prevailing in the volume V2 compensates for the thrust force of the compressed spring 8 against the piston 6, 61 for a determined lapse of time ΔT beyond the time T1 set to reach the open position of the contacts 2, 3. Otherwise said, during an overall time ΔT + T1, while the movable contact 3, 30 undergoes a translation travel and passes from its closed position F ( Figure 2A ) at its open position O ( Figure 2B ), the tubular nozzle 5 blowing remains substantially in its confinement position (position C on the Figure 2A and position C 0 on the Figure 2B ). In fact, the removal of the nozzle stops initially when the pressure difference between the volume V2 and the volume V1 compensates for the thrust of the spring 8.

En d'autres termes, quelle que soit la manoeuvre réalisée (ouverture ou fermeture), la pression régnant dans le volume V2 reste inchangée et sensiblement égale à la pression de remplissage de gaz isolant dé l'interrupteur entier englobant la chambre de coupure. A cet effet, un ou plusieurs trous débouchant, non représentés, sont pratiqués dans le porte contact 7, ce qui permet un équilibrage des pressions entre le volume V2 et le reste du volume de remplissage de l'appareil haute tension munie de la chambre de coupure. Aussi, lors d'une manoeuvre de fermeture, sous la poussée de la tige de manoeuvre, l'épaulement 301 vient en appui contre la tête de piston 61 et le ressort 8 est comprimé: le gaz présent dans le volume V1 est évacué via le canal débouchant 71 et le clapet anti-retour 10. Lors d'une manoeuvre d'ouverture, sous l'action de tirée de la tige de manoeuvre, l'épaulement 301 n'est plus en appui sur la tête de piston 61 et le ressort 8 se détend et exerce une poussée sur le piston 6 : une différence de pression s'installe alors entre les volumes V2 et V1 (i-e p2-p1>0). Ces forces de pression augmentent avec le déplacement du piston dans le sens de poussée du ressort, et le tout atteint un équilibre : la position de confinement C0 est alors atteinte, typiquement après quelques millimètres de déplacement. Les fuites pneumatiques présentes impliquent que la pression p1 régnant dans le volume V1 a alors tendance à rejoindre celle p2 régnant dans le volume V2, mais le ressort 8 qui se détend maintient la différence p2-p1 positive. Le piston 6 de déplace donc lentement jusqu'à ce que le trou 6010 ait dépassé l'endroit où est agencé le joint 67. La pression p1 devient alors égale à la pression p2, il n'y a plus de forces de pression qui s'opposent à la force de détente du ressort 8 : le piston 6 accélère fortement et se déplace jusqu'à ce qu'il vienne en butée contre l'épaulement 301.In other words, whatever the operation performed (opening or closing), the pressure in the volume V2 remains unchanged and substantially equal to the insulating gas filling pressure of the entire switch including the interrupting chamber. For this purpose, one or more opening holes, not shown, are formed in the contact holder 7, which allows a balancing of the pressures between the volume V2 and the rest of the filling volume of the high voltage apparatus provided with the chamber cut. Also, during a closing maneuver, under the thrust of the actuating rod, the shoulder 301 bears against the piston head 61 and the spring 8 is compressed: the gas present in the volume V1 is discharged via the opening channel 71 and the non-return valve 10. During an opening maneuver, under the pulling action of the operating rod, the shoulder 301 is no longer supported on the piston head 61 and the spring 8 expands and exerts a thrust on the piston 6: a pressure difference is then installed between the volumes V2 and V1 (ie p2-p1> 0). These pressure forces increase with the displacement of the piston in the direction of thrust of the spring, and the whole reaches an equilibrium: the confinement position C 0 is then reached, typically after a few millimeters of displacement. The pneumatic leakage present implies that the pressure p1 prevailing in the volume V1 then tends to join that p2 prevailing in the volume V2, but the spring 8 which relaxes maintains the difference p2-p1 positive. The piston 6 thus moves slowly until the hole 6010 has passed the place where the seal 67 is arranged. The pressure p1 then becomes equal to the pressure p2, there are no more pressure forces which oppose to the spring force of the spring 8: the piston 6 accelerates strongly and moves until it abuts against the shoulder 301.

En figure 3, on a représenté pour une chambre de coupure 1 selon les figures 2A à 2C, les courses de translation respectives du contact mobile 3 et de la buse tubulaire 5. On voit sur cette figure que pendant que le contact mobile 3 réalise sa course de F à O en une durée T1 d'environ 100ms, il se produit un léger retrait de la buse 5 une fois le déplacement du contact 3 commencé (passage de la position de confinement C à C0) jusqu'à l'équilibre des forces de pression de part et d'autre de la tête 61 du piston 6 que constituent le ressort 8 et les pressions p1 et p2 régnant respectivement dans les volumes V1 et V2.In figure 3 , there is shown for a breaking chamber 1 according to the FIGS. 2A to 2C , the respective translation strokes of the movable contact 3 and the tubular nozzle 5. It can be seen in this figure that while the movable contact 3 realizes its stroke from F to O in a duration T1 of about 100 ms, a slight removal of the nozzle 5 once the movement of the contact 3 has begun (passage from the confinement position C to C0) until the equilibrium of the pressure forces on either side of the head 61 of the piston 6 that constitute the spring 8 and the pressures p1 and p2 prevailing respectively in volumes V1 and V2.

Puis pendant un laps de temps supplémentaire ΔT, la buse 5 est retirée du seul fait des fuites pneumatiques, à une vitesse lente (environ 1cm/s) : la buse 5 reste donc sensiblement à proximité de sa position de confinement C, C0 dans laquelle elle permet au gaz pollué par l'extinction d'arc (s) d'être confiné et évacué en dehors de la zone de contacts électrique.Then for a further period of time ΔT, the nozzle 5 is removed simply because of pneumatic leakage, at a slow speed (about 1 cm / s): the nozzle 5 thus remains substantially close to its confinement position C, C 0 in which it allows the gas polluted by extinction arc (s) to be confined and evacuated outside the electrical contact area.

Donc, pendant un temps global d'environ 150 ms, la position d'ouverture O est atteinte et la buse 5 reste dans l'espace isolant e entre capots pare effluves, ce qui permet de :

  • réaliser une commutation du courant dans les transformateur-convertisseurs d'une sous station HVDC équipée d'un interrupteur by-pass équipé de la chambre de coupure,
  • vérifier pendant le laps de temps déterminé ΔT que tout courant a bien été coupé,
  • réaliser une refermeture des contacts alors que la buse 5 est toujours maintenue sensiblement dans sa position de confinement C, C0 (cette opération est représentée en pointillés sur la figure 3).
Therefore, for an overall time of about 150 ms, the open position O is reached and the nozzle 5 remains in the insulating space e between corona caps, which allows:
  • switching the current in the transformer-converters of a HVDC substation equipped with a by-pass switch equipped with the interrupting chamber,
  • check for the determined period of time ΔT that any current has been cut,
  • to make a reclosing of the contacts while the nozzle 5 is always maintained substantially in its confinement position C, C 0 (this operation is shown in dashed lines on the figure 3 ).

Si tout courant a été effectivement coupé par la chambre de coupure selon l'invention, une fois ce temps ΔT+T1 passé (de l'ordre de 150ms sur la figure 3), et du fait des fuites pneumatiques présentes, le trou 6010 du tube 60 passe en dessous d'un des joints 67 intercalé entre le tube 60 de pistou 6 et la chemise 7 pour atteindre une position correspondant à une position légèrement à droite de celle représentée en figure 2b. Le joint 67 sous lequel passe le trou 6010 est celui le plus à gauche sur les figures 2A, 2B et 2C ; il est aussi de plus petit diamètre que celui le plus à droite sur ces figures. Le joint 67 représenté le plus à droite est celui qui réalise l'étanchéité au niveau de la tête de piston 61.If any current has actually been cut by the breaking chamber according to the invention, once this time ΔT + T1 passed (of the order of 150ms on the figure 3 ), and because of the pneumatic leakage present, the hole 6010 of the tube 60 passes below one of the seals 67 interposed between the tube 60 of pistou 6 and the jacket 7 to reach a position corresponding to a position slightly to the right of that represented in figure 2b . The seal 67 under which the hole 6010 passes is the leftmost one on the Figures 2A, 2B and 2C ; it is also smaller in diameter than the one on the right in these figures. The seal 67 shown furthest to the right is the one that seals at the level of the piston head 61.

La vidange de gaz isolant du volume V2 vers le volume V1 en dépression peut alors se produire car le gaz isolant suit alors le trajet suivant: volume V2-trou 6100-espace entre tube creux 30 et partie tube 60-trou 6010- volume V1. Ceci permet donc un passage du gaz isolant avec un plus grand débit dans le volume V1 avec pour conséquence un déplacement de la buse 5 vers sa position de retrait R de la figure 2C puisque sous l'action combinée de la détente du ressort 8 et de l'introduction de grand débit de gaz depuis le volume V2. En d'autres termes, la poussée sur la tête 61 de piston est accrue. On peut donc atteindre une mise en retrait rapide en un temps T2 de l'ordre de 850ms et avec des vitesses de l'ordre de 1m/s.The emptying of insulating gas from volume V2 to volume V1 under vacuum can then occur because the insulating gas then follows the following path: volume V2-hole 6100-space between hollow tube 30 and 60-hole tube portion 6010- volume V1. This therefore allows a passage of the insulating gas with a larger flow rate in the volume V1 with consequent movement of the nozzle 5 towards its withdrawal position R of the Figure 2C since under the combined action of the relaxation of the spring 8 and the introduction of large gas flow from the volume V2. In other words, the thrust on the piston head 61 is increased. It is therefore possible to achieve rapid retraction in a time T2 of the order of 850 ms and with speeds of the order of 1 m / s.

Ainsi, cette poussée mécanique par le ressort 8 permet d'atteindre très rapidement la position de retrait R de la buse tubulaire 5. Cela permet également au système de pilotage HVDC de remonter plus vite à la pleine tension, typiquement au moins 400kVCC pour une chambre selon l'invention.Thus, this mechanical thrust by the spring 8 makes it possible to reach the withdrawal position R of the tubular nozzle 5 very quickly. This also enables the HVDC control system to go up to full voltage more quickly, typically at least 400 kVDC for a chamber. according to the invention.

Le déplacement en translation du piston 6 est arrêté par la mise en butée mécanique de la tête 61 sur l'épaulement 301 du tube creux 30 (figure 2C).The displacement in translation of the piston 6 is stopped by the mechanical abutment of the head 61 on the shoulder 301 of the hollow tube 30 ( Figure 2C ).

Une manoeuvre de fermeture se déroule de manière strictement symétrique (figure 2C à figure 2A). On réalise une poussée du tube creux 30 du contact mobile par la tige de manoeuvre, ce qui pousse également de manière synchronisée par butée mécanique 301, 61 le piston 6 support de buse de soufflage 5. Cette manoeuvre comprime le gaz présent dans le volume V1 qui s'échappe par le clapet anti-retour 10 dans le volume V4. Dans la position de fermeture F des contacts 2,3 (figure 2A), le volume V1 est réduit au juste nécessaire pour loger le ressort 8 de rappel en position du piston 6 et de la buse 5 qu'il supporte.A closing maneuver takes place in a strictly symmetrical manner ( FIG. 2C to FIG. 2A ). A thrust of the hollow tube 30 of the movable contact is made by the operating rod, which also pushes synchronously by mechanical stop 301, 61 the piston 6 blowing nozzle support 5. This maneuver compresses the gas present in the volume V1 which escapes through the nonreturn valve 10 in the volume V4. In the closing position F of the contacts 2,3 ( Figure 2A ), the volume V1 is reduced to just necessary to accommodate the return spring 8 in position of the piston 6 and the nozzle 5 it supports.

L'invention telle que décrite amène de nombreux avantages :

  • l'absence d'isolants solides dans l'espace ou gap de longueur e,
  • possibilité de réaliser un interrupteur by-pas HVDC avec un minimum de chambres de coupure en série, voire une seule chambre de coupure,
  • possibilité de couper un courant de l'ordre de quelques 100A, voire 1000A et de tenir une tension de plusieurs centaines de avec une seule chambre de coupure,
  • utilisation possible de matériaux isolants usuels pour la constitution de la buse, tels que le PTFE.
The invention as described has many advantages:
  • the absence of solid insulators in the space or gap of length e,
  • possibility of producing a HVDC by-step switch with a minimum of series breaking chambers, or even a single breaking chamber,
  • ability to cut a current of the order of a few 100A or 1000A and to hold a voltage of several hundred with a single breaking chamber,
  • possible use of usual insulating materials for the constitution of the nozzle, such as PTFE.

De nombreuses modifications et améliorations peuvent être apportées sans pour autant sortir du cadre de l'invention.Many modifications and improvements can be made without departing from the scope of the invention.

Par construction, la chambre de coupure selon le mode de réalisation illustré, permet par retard pneumatique du piston supportant la buse (c'est-à-dire un maintien de la buse sensiblement de la buse dans sa position de confinement C) d'atteindre un laps de temps ΔT de l'ordre de 50 ms. L'homme de l'art adaptera aisément ce temps de latence de déplacement de la buse 5 une fois la position d'ouverture atteinte en fonction des besoins et notamment en fonction des moyens technologiques de vérification de coupure effective du courant. En d'autres termes, le laps de temps sera déterminé de manière à pouvoir constater par des moyens ad hoc que le courant n'a éventuellement pas été coupé et de refermer l'interrupteur by-pass HVDC équipé de la chambre de coupure selon l'invention.By construction, the interrupting chamber according to the illustrated embodiment, allows by pneumatic delay of the piston supporting the nozzle (that is to say a maintenance of the nozzle substantially of the nozzle in its confinement position C) to reach a time lapse ΔT of the order of 50 ms. Those skilled in the art will easily adapt this latency of movement of the nozzle 5 once the open position reached according to the needs and in particular according to the technological means of cutting verification effective current. In other words, the lapse of time will be determined in such a way that it can be ascertained by ad hoc means that the current has not possibly been cut and to close the HVDC bypass switch equipped with the breaking chamber according to the 'invention.

Ainsi, dans le mode de réalisation représenté, le rétrécissement 304 de section de passage du gaz isolant permettant la montée en pression du gaz isolant lors de l'ouverture par l'intérieur du tube creux 30 est prévu sensiblement à proximité de la liaison entre le tube creux 30 et la partie contact tulipe 3 proprement dite, c'est-à-dire la partie de formes complémentaires avec la tige de contact d'arc fixe 2. Alternativement il pourrait être avantageux de prévoir une réalisation du rétrécissement plus en amont, c'est-à-dire plus proche de l'attache 300 avec la tige de manoeuvre, en particulier au niveau de l'ouverture 303 qui permet au gaz isolant de passer depuis le volume de compression V3 vers l'intérieur du tube 30.Thus, in the embodiment shown, the shrinkage 304 of the passage section of the insulating gas allowing the pressure rise of the insulating gas during the opening from the inside of the hollow tube 30 is provided substantially close to the connection between the hollow tube 30 and the tulip contact portion 3 itself, that is to say the part of complementary shapes with the fixed arc contact rod 2. Alternatively it could be advantageous to provide a realization of the narrowing further upstream, that is to say closer to the fastener 300 with the operating rod, in particular at the opening 303 which allows the insulating gas to pass from the compression volume V3 to the inside of the tube 30.

L'avantage de réaliser le rétrécissement 304 sensiblement à proximité de la liaison entre tube 30 et la partie contact tulipe 31 proprement dite est de pouvoir maximiser le volume V3: ainsi si le rétrécissement 304 est réalisé au niveau de (s) l'ouverture(s) 303 le volume V3 sera moindre.The advantage of making the narrowing 304 substantially close to the connection between tube 30 and the tulip contact portion 31 itself is to maximize the volume V3: thus if the narrowing 304 is made at (s) the opening ( s) 303 the volume V3 will be smaller.

De même, si les capots pare effluves représentés ont globalement une forme cylindrique avec leurs embouts recourbés intérieurement en délimitant une ouverture circulaire dans laquelle la buse tubulaire selon l'invention est montée coulissante au plus près du diamètre de ladite ouverture. D'autres formes géométriques de pare effluves sont tout à fait envisageables : l'espace isolant de longueur e délimité entre ces capots d'autres formes doit être suffisant et la buse de soufflage doit pouvoir être déplacée d'une position de confinement dans laquelle elle confine le gaz dans une zone diélectriquement contrainte à sa position de retrait dans laquelle elle est retirée de cet espace.Similarly, if the covers corona represented generally have a cylindrical shape with their tips bent internally delimiting a circular opening in which the tubular nozzle according to the invention is slidably mounted at closer to the diameter of said opening. Other geometrical shapes of screeds are quite conceivable: the insulating space of length e delimited between these covers of other shapes must be sufficient and the blowing nozzle must be able to be moved from a confinement position in which it confines the gas in an area dielectrically constrained to its retracted position in which it is removed from this space.

De même encore, si le mode de réalisation illustré représente une chambre de coupure avec un seul contact mobile (le contact tulipe 3) il est tout à fait possible d'envisager de réaliser l'invention avec un double mouvement des contacts, c'est-à-dire les rendre séparables mutuellement dans la chambre de coupure.Similarly, if the illustrated embodiment represents a breaking chamber with a single moving contact (the tulip contact 3) it is quite possible to envisage carrying out the invention with a double movement of the contacts, it is that is to say make them separable mutually in the breaking chamber.

Si le montage retenu dans le mode de réalisation illustré pour le clapet anti-retour 10 est réalisé par un système de piges-ressort mettant en appui une bague contre le porte contact, il peut tout aussi bien être envisagé pour simplifier le montage lorsque la chambre de coupure selon l'invention doit être agencée à la verticale, de placer uniquement une bague sur le canal débouchant, le retour de sa position dégagée vers sa position en appui contre le porte contact de la bague étant alors réalisé par retombée par gravité.If the assembly adopted in the embodiment illustrated for the nonreturn valve 10 is made by a system of pins-spring bearing a ring against the contact door, it can also be considered to simplify the assembly when the chamber cutoff according to the invention must be arranged vertically, to place only a ring on the channel opening, the return of its disengaged position to its position in abutment against the contact door of the ring then being made by fall by gravity.

Claims (13)

  1. An interrupting chamber (1) having a longitudinal axis (XX') and including an arc blast nozzle (5) and a pair of contacts (2, 3), at least one (3) of which is movable,
    characterised in that
    one of said contacts (3) comprising a tube (30) with a hollow inside having one end coupled to the contact portion proper (31), which has a flow cross section S1, wherein, in said chamber:
    • arc blowout is performed entirely through the inside of the hollow tube (3) along the longitudinal axis of the chamber;
    • a constriction (304) in the flow path of the gases, having a flow cross section S2, is disposed upstream from said contact portion proper (31); and
    • a wider portion (305) of the flow path of the gases, having a flow cross section S3, is disposed between the constriction (304) and the contact portion proper (31), the flow cross sections being such that S2 < S1 < S3.
  2. An interrupting chamber according to claim 1, wherein the cross sections S2 and S3, are so dimensioned that, during any opening operation under normal conditions of operation of the interrupter that includes the current blowout chamber, the pressure of the blowout gases does not reach a critical pressure, said critical pressure being the pressure to which the zone of low gas density downstream from said wider portion (305) remains restricted downstream from the flow cross section S1 of the contact portion proper (31).
  3. An interrupting chamber (1) according to claim 1 or claim 2, wherein the constriction (304) is located at the junction between the tube (30) that has said hollow inside and the contact portion proper (31).
  4. An interrupting chamber (1) according to any preceding claim, wherein the constriction (304) is located at at least one through hole (303) for bringing gas into the hollow tube (30).
  5. An interrupting chamber (1) according to any preceding claim, wherein the blowout volume as far as the constriction is obturated by a flap valve referred to as a bleed valve (92), which is preloaded in such a way that:
    • it does not open in any normal opening operation under normal conditions of operation of the interrupter that includes the interrupting chamber;
    • it begins to open at the critical pressure, said critical pressure being the pressure to which the zone of low gas density is present downstream from the flow cross section S1 of the contact portion proper (31); and
    • it opens to its maximum amount during opening operations under abnormal conditions of operation on the interrupter that includes the interrupting chamber, said abnormal conditions being defined as the conditions that occur when there is an additional electrical fault simultaneously with opening of the contacts (2, 3), such additional electrical fault taking place either on a different electrical component or on a different electrical device of the interrupter that includes the interrupting chamber (1).
  6. A high voltage interrupter including an interrupting chamber according to any preceding claim.
  7. An interrupter according to claim 6, constituting a circuit breaker or a busbar disconnector or a grounding disconnector.
  8. An interrupter having an interrupting chamber (1) according to claim 5 and constituting an HVDC bypass interrupter.
  9. An HVDC interrupter according to claim 8 having a single interrupting chamber (1).
  10. An HVDC interrupter according to claim 9, wherein the current to be broken by said chamber is able to reach several hundred A, or even 1000 A, and the voltage withstood by said chamber is able to reach at least 400 kV in direct current.
  11. An HVDC conversion substation including at least one HVDC bypass interrupter according to any one of claims 8 to 10.
  12. An HVDC conversion substation according to claim 11, wherein the axes of the current breaker chamber of the interrupter is substantially vertical.
  13. An HVDC conversion substation according to claim 11 or claim 12 including thyristors, wherein the bleed valve (92) is opened fully in the event of a switching fault in the thyristors, in order to avoid unexpected reclosing of the contacts (2, 3).
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