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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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
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.
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
- couper un courant dit courant de charge inductive provenant des transformateurs convertisseurs jusqu'Ã une valeur de l'ordre de 1000A pour commuter le courant qui passe dans les
6, 7, 8 ou 9,thyristors - 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.
- 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
6, 7, 8 or 9,thyristors - 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- utiliser plusieurs chambres de coupure reliées entre elles en série électrique,
- 2- augmenter le dégagement de l'espace isolant d'une chambre de coupure donnée,
- 3- réaliser une buse de soufflage dans un matériau isolant qui supporte les contraintes diélectriques élevées.
- 1- use several interrupter chambers interconnected in electrical series,
- 2- increase the clearance of the insulating space of a given breaking chamber,
- 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- 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- 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- 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 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 - 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- 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
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
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
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).
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.
- 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.
- 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.
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 lesfigures 2A à 2C .
- 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 theFIGS. 2A to 2C .
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
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
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
La position d'interruption d'une chambre de coupure unique d'un interrupteur by-pass HVDC selon l'invention est montrée aux
Sur la
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
L'un des contacts 2 est fixe et a une forme de tige pleine.One of the
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
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
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
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 (
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
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
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
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
La tête 61 du piston 6 est par ailleurs conformée pour réaliser une butée mécanique avec l'épaulement 301 du tube 3.The
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 (
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
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
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
Dans le mode de réalisation illustré aux
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
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
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
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
Le fonctionnement de la chambre de coupure 1 selon l'invention va maintenant être expliqué en référence aux
Dans la position de fermeture des contacts 2,3 (
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
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
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
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
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
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
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.
- 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 (
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
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
En
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
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 ).
- 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 thefigure 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
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
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
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 (
Une manoeuvre de fermeture se déroule de manière strictement symétrique (
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 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
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
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
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
Claims (13)
- 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. - 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- A high voltage interrupter including an interrupting chamber according to any preceding claim.
- An interrupter according to claim 6, constituting a circuit breaker or a busbar disconnector or a grounding disconnector.
- An interrupter having an interrupting chamber (1) according to claim 5 and constituting an HVDC bypass interrupter.
- An HVDC interrupter according to claim 8 having a single interrupting chamber (1).
- 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.
- An HVDC conversion substation including at least one HVDC bypass interrupter according to any one of claims 8 to 10.
- An HVDC conversion substation according to claim 11, wherein the axes of the current breaker chamber of the interrupter is substantially vertical.
- 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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