EP2771897B2 - Chambre de coupure dotée d'un tube limitant l'impact de la génération de particules et appareillage électrique de coupure équipé d'une telle chambre de coupure - Google Patents

Chambre de coupure dotée d'un tube limitant l'impact de la génération de particules et appareillage électrique de coupure équipé d'une telle chambre de coupure Download PDF

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EP2771897B2
EP2771897B2 EP12779052.5A EP12779052A EP2771897B2 EP 2771897 B2 EP2771897 B2 EP 2771897B2 EP 12779052 A EP12779052 A EP 12779052A EP 2771897 B2 EP2771897 B2 EP 2771897B2
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EP
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tube
orifice
contact
arc
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EP2771897B1 (fr
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Chakib Fnineche
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General Electric Technology GmbH
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Alstom Technology AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/24—Means for preventing discharge to non-current-carrying parts, e.g. using corona ring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/72—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid having stationary parts for directing the flow of arc-extinguishing fluid, e.g. arc-extinguishing chamber
    • H01H33/74—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid having stationary parts for directing the flow of arc-extinguishing fluid, e.g. arc-extinguishing chamber wherein the break is in gas

Definitions

  • the present invention relates to the field of electrical switchgear for interrupting an electric current, such as circuit breakers, disconnectors, switches and switches, particularly at high or medium voltage.
  • the invention particularly relates to a cutting chamber containing an electrically insulating fluid and intended to equip electrical switchgear equipment.
  • the insulating fluid also called cutting fluid, is typically a gas such as SF6 sulfur hexafluoride or the like, but the invention can be applied to air, oil, or all other cutoff chambers. other appropriate breaking fluid.
  • the breaking chamber of an electrical switchgear houses two contact members, at least one of which is movable relative to the other in translation in a so-called longitudinal direction, between a closed position in which these members are mutually connected. contact so as to allow the passage of an electric current, and an open position in which these organs are separated from one another so as to prohibit the passage of such an electric current.
  • These members generally comprise two respective main contacts, sometimes called permanent contacts, and two respective arcing contacts, the first being intended for the passage of electrical current in normal operation while the second are designed to withstand an electric arc during the break. in a well-known way.
  • FIG. 1 illustrating an example of a breaking chamber 10 of a high-voltage electric circuit breaker of a known type
  • a first contact member 12a comprising a first main contact 14a and a first arcing contact 16a
  • a blowing nozzle 18 integral with said contacts 14a and 16a Also visible is a second contact member 12b comprising a second main contact 14b and a second arcing contact 16b.
  • the first arcing contact 16a takes the form of a tulip while the second arcing contact 16b takes the form of a rod slidable in the first arcing contact 16a.
  • the first main contact 14a is designed to slide in the second main contact 14b which takes the form of an annular row of fingers 20 surrounded by a corona shield 22.
  • the nozzle 18 is made of an electrically insulating material and extends an insulating gas compression chamber (not visible on the figure 1 ) whose volume is reduced during a separation of the arcing contacts 16a and 16b, so that the blowing nozzle 18 forms an insulating gas blowing nozzle from the aforementioned compression chamber.
  • the circuit breaker figure 1 is of the double-movement type, that is to say that the two contact members 12a and 12b of the interrupting chamber 10 are movable in opposite directions relative to a fixed frame 24.
  • operating means (not shown) of the second contact member 12b act on the first contact member 12a for example by means of the blowing nozzle 18.
  • the document FR 2 953 639 A1 describes in more detail an example of a circuit breaker of this type.
  • the invention can also be applied to single-action interrupting chambers, that is to say the breaking chambers of which one of the contact members is fixed relative to the chassis.
  • the breaking chamber 10 is delimited by an outer metal casing (not visible on the figure 1 ) which allows the confinement of the insulating gas, which consists for example of sulfur hexafluoride SF6.
  • the aforementioned operating means operate a mutual distance of the contact members 12a and 12b, initially in contact with each other.
  • the main contacts 14a and 14b are the first to separate, then comes the separation of the arcing contacts 16a and 16b, which gives rise to the formation of an electric arc between them.
  • the extinction of this arc is obtained by blowing the insulating gas contained in the interrupting chamber by passing it through the arc at the instant of opening of the circuit breaker.
  • This blowing is not created by an independent mechanical means, but by a compression established within the aforementioned compression chamber before the circuit breaker opens and, after separation of the contact members, by heating the gas contained in a volume blowing.
  • the overpressure that generates the blowing is provided mechanically, by the movement of the movable assembly of the circuit breaker, and / or thermally, by the heat of the electric arc.
  • the main contacts 14a, 14b are generally made of copper optionally covered with a silver plating, in order to optimize their electrical conductivity and their cost.
  • the arcing contacts 16a, 16b are generally made of tungsten to optimize their resistance to the heating produced by the electric arcs.
  • the interrupting chamber 10 may comprise a tube 28 of electrical insulation and centering of the two contact members 12a, 12b relative to each other, called insulating tube in what follows.
  • This tube which is made of an electrically insulating material such as epoxy, is mounted at its ends on two internal corona shields 30a and 30b which respectively surround the two contact members 12a and 12b and which are secured respectively to two external corona shields 32a and 32b which are respectively arranged around the contact members 12a and 12b and which are respectively part of two housing parts 24a and 24b which form the housing 24 above and in which are respectively guided the two contact members 12a and 12b.
  • the insulating tube 28 is fitted on two respective spans of the two internal corona shields 30a and 30b.
  • the first contact member 12a further comprises a bearing surface 34a which is guided in translation by a bore 36a of the inner cap 30a surrounding this contact 12a in the closed position of the contact members, while the second contact member 12b has a bearing surface 34b. which is guided in translation by a bore 36b of the inner cover 30b surrounding this contact 12b in the open position of the contact members.
  • the insulating tube 28 thus makes it possible to center the inner and outer covers 30a and 32a which surround the first contact member 12a with respect to the inner and outer covers 30b and 32b which surround the second contact member 12b, and thus to center the two contact members. 12a and 12b relative to each other.
  • each inner corona shield 30a, 30b and external 32a, 32b is made of metal and is electrically connected to the contact member 12a, 12b that surrounds, the function of each corona shield being to constitute a relatively large surface area to the electric potential of the corresponding contact member to reduce the risk of occurrence of an electric arc, in a well known manner.
  • channels 38 are formed between each of the inner covers 30a, 30b and the corresponding outer cover 32a, 32b. These channels allow the circulation of the insulating gas.
  • low intensity electric arcs can occur between the main contacts 14a and 14b and cause a slight electroerosion of the surface of these contacts, such as to tear particles to said surfaces.
  • the displacement of the contact members 12a and 12b generally induces a depression within the space 42 delimited by the insulating tube 28 in zones 44 located near the longitudinal ends of this tube and therefore near the hoods internal effluents 30a and 30b.
  • Each of these zones of depression thus includes, in the vicinity of each other, the insulating tube 28, the insulating gas, and a corona shield 30a, 30b metal, that is to say respective dielectric permittivity media substantially different, so that the electric field in these areas is higher than the average electric field within the space 42 delimited by the insulating tube 28.
  • a vacuum of insulating gas in these areas is therefore particularly suitable for a reboot of the breaking chamber 10, which it is desirable to avoid.
  • Circuit breakers of this type are however advantageous in terms of size and cost of manufacture.
  • the invention aims in particular to provide a simple, economical and effective solution to these problems, to avoid at least partly the aforementioned drawbacks.
  • the invention proposes for this purpose a breaking chamber for electrical switchgear, intended to contain a breaking fluid, and comprising two contact members, at least one of which is displaceable in translation in a longitudinal direction of the chamber relative to to a frame thereof, between a closed position in which said members are in mutual contact, and an open position in which said members are mutually separated, said interrupting chamber further comprising an electrical insulation tube and centering said members relative to each other which is fixed relative to said frame and which extends longitudinally around said members so as to delimit a space in which they are housed.
  • said tube comprises a through orifice formed in a longitudinal wall of the tube and opening radially outwardly of this tube.
  • the above-mentioned orifice makes it possible to limit the risks of depression within the space delimited by the tube, and also allows the evacuation, outside this space, of electrically conductive particles resulting from electroerosion and / or friction contact organs.
  • the invention thus makes it possible generally to reduce the risks of reintroducing the breaking chamber.
  • the electric field near the edges of the orifice is higher than the field electrical medium within the space delimited by the aforementioned tube, due to a relatively high dielectric permittivity gradient in this area. This relatively high electric field favors the attraction of the particles in the orifice of the tube, and therefore the evacuation of these particles.
  • Local insulating gas currents within the interrupting chamber can also contribute to the evacuation of the particles.
  • This tube is preferably attached to two shields-shields respectively surrounding said contact members, so as to mutually connect these covers.
  • the insulating fluid is preferably a gas, such as SF6 sulfur hexafluoride or the like, but may alternatively be air or oil, or any other suitable fluid.
  • the breaking chamber according to the invention can advantageously equip a high or medium voltage circuit breaker, but also a disconnector, a switch, or a switch, when this is of interest.
  • said orifice of the tube is shaped so that in the closed position, a transverse plane passing through a contact interface between said contact members of the chamber intercepts said orifice.
  • the orifice of the tube is located radially facing a friction zone between the two contact members, where particles can be torn off from the two contact members because of this friction.
  • said orifice is shaped so that in the open position, two transverse planes respectively passing through respective contact surfaces of said contact members of the chamber intercept said orifice.
  • the orifice is thus sufficiently extended, in the longitudinal direction, so that the respective surfaces of the contact members, whose particles are likely to be torn off in particular by electroerosion, are located radially opposite the orifice during the relative displacement. these bodies from their closed position to their open position. This makes it possible to promote the evacuation, through said orifice, of the particles torn off from the electroerosion contact members.
  • Said orifice preferably has a center of symmetry.
  • said orifice is generally in the shape of a rectangle with rounded corners whose long sides extend in the longitudinal direction.
  • the orifice may be of another form without departing from the scope of the invention, this form preferably being devoid of angles.
  • the orifice can thus be of circular, elliptical or other shape.
  • said orifice has a edge which is connected to an external longitudinal surface and to an internal longitudinal surface of said tube respectively by sharp edges.
  • Such ridges have the advantage of increasing the intensity of the electric field around the orifice, and thus to promote the attraction of particles to the orifice and their evacuation by the latter.
  • each of said contact members comprises at least one arcing contact and a main contact surrounding the latter, said contacts being surrounded by said tube.
  • the respective main contacts of the contact members allow the passage of electric current in normal operation while the arcing contacts are designed to withstand an electric arc during the break in a well known manner.
  • the invention also relates to an electrical switchgear, such as a high or medium voltage circuit breaker, comprising at least one breaking chamber of the type described above, the orifice of said tube is oriented towards a lower side of the apparatus, as well as at least one particle trap arranged outside the tube.
  • an electrical switchgear such as a high or medium voltage circuit breaker, comprising at least one breaking chamber of the type described above, the orifice of said tube is oriented towards a lower side of the apparatus, as well as at least one particle trap arranged outside the tube.
  • the arrangement of the orifice on the lower side of the apparatus makes it possible to promote the evacuation of the particles under the effect of gravity.
  • the gravity is thus added to the force of the electric field and the possible currents of insulating gas to promote the evacuation of the particles through the orifice of the tube.
  • said particle trap is arranged opposite said orifice of said tube.
  • the invention also relates to a process for trapping electroerosion and / or friction residues of the contact members of an interrupting chamber in an electrical switchgear of the type described above, in which said residues pass through said orifice. said tube under the effect of gravity and / or an electric field and are then captured by said particle trap.
  • the figure 2 illustrates a breaking chamber of a high voltage electrical circuit breaker similar to the breaking chamber shown on the figure 1 described above, but the tube 28 of electrical insulation and centering contact members 12a and 12b, also shown alone on the figure 3 , has an orifice 46 oriented towards a lower side of the circuit breaker, that is to say downwards.
  • the orifice 46 is generally in the shape of a rectangle with rounded corners whose long sides extend along a longitudinal axis 47 of the chamber.
  • This orifice 46 has sharp edges 48 at the junctions of its edge 52 with the inner surface 40 of the tube and with the outer surface 50 thereof. These sharp edges 48 are likely to promote an increase in the electric field near the edges of the orifice 46.
  • the longitudinal extent of the orifice 46 is such that a plane P passing through the contact interface between the main contacts 14a and 14b, in the closed position, intercepts the orifice 46, and that passing planes Pa and Pb respectively by the main contacts 14a and 14b, in the open position, also intercept the orifice 46.
  • the orifice 46 has a center of symmetry 54 ( figure 3 ).
  • the particles or residues possibly torn from the contact surfaces 56 ( figure 2 ) and respective ones of the main contacts 14a, 14b fall down from the breaking chamber 10 by gravity, and a majority of these particles converge towards the orifice 46 of the insulating tube 28 under the effect of the electric field present in the vicinity of this orifice, so that these particles fall through the orifice 46.
  • a particle trap (not shown in the figures) arranged under the orifice 46 outside the space 42 delimited by the insulating tube 28.
  • the dielectric properties of the insulating tube 28 are thus best preserved, and the risk of reinforcement reduced to a minimum.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)
  • Sawing (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention se rapporte au domaine des appareillages électriques de coupure destinés à l'interruption d'un courant électrique, tels que les disjoncteurs, sectionneurs, interrupteurs et commutateurs, notamment à haute ou moyenne tension.
  • L'invention concerne en particulier une chambre de coupure renfermant un fluide électriquement isolant et destinée à équiper un appareillage électrique de coupure.
  • Le fluide isolant, également dénommé fluide de coupure, est typiquement un gaz tel que de l'hexafluorure de soufre SF6 ou analogue, mais l'invention peut être appliquée aux chambres de coupure renfermant de l'air, de l'huile, ou tout autre fluide de coupure approprié.
    • ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
  • La chambre de coupure d'un appareillage électrique de coupure loge deux organes de contacts dont l'un au moins est déplaçable par rapport à l'autre en translation selon une direction dite longitudinale, entre une position de fermeture dans laquelle ces organes sont mutuellement en contact de manière à autoriser le passage d'un courant électrique, et une position d'ouverture dans laquelle ces organes sont séparés l'un de l'autre de manière à interdire le passage d'un tel courant électrique.
  • Ces organes comportent en général deux contacts principaux respectifs, parfois appelés contacts permanents, et deux contacts d'arc respectifs, les premiers étant destinés au passage du courant électrique en fonctionnement normal tandis que les seconds sont conçus pour supporter un arc électrique lors de la coupure, d'une manière bien connue.
  • Sur la figure 1 qui illustre un exemple de chambre de coupure 10 d'un disjoncteur électrique à haute tension d'un type connu, on peut apercevoir un premier organe de contact 12a comprenant un premier contact principal 14a et un premier contact d'arc 16a, ainsi qu'une buse de soufflage 18 solidaire desdits contacts 14a et 16a. On aperçoit également un deuxième organe de contact 12b comprenant un deuxième contact principal 14b et un deuxième contact d'arc 16b. Le premier contact d'arc 16a prend la forme d'une tulipe tandis que le deuxième contact d'arc 16b prend la forme d'une tige apte à coulisser dans le premier contact d'arc 16a. De plus, le premier contact principal 14a est conçu pour coulisser dans le deuxième contact principal 14b qui prend la forme d'une rangée annulaire de doigts 20 entourée d'un capot pare-effluves 22. La buse 18 est réalisée en un matériau électriquement isolant et prolonge une chambre de compression de gaz isolant (non visible sur la figure 1) dont le volume se réduit au cours d'une séparation des contacts d'arc 16a et 16b, de sorte que la buse de soufflage 18 forme une tuyère de soufflage du gaz isolant provenant de la chambre de compression précitée.
  • Toujours à titre d'exemple, le disjoncteur de la figure 1 est du type à double mouvement, c'est-à-dire que les deux organes de contacts 12a et 12b de la chambre de coupure 10 sont déplaçables dans des directions opposées relativement à un châssis fixe 24. A cet effet, des moyens de manoeuvre (non représentés) du deuxième organe de contact 12b agissent sur le premier organe de contact 12a par exemple par l'intermédiaire de la buse de soufflage 18. Le document FR 2 953 639 A1 décrit de manière plus détaillée un exemple de disjoncteur de ce type. Bien entendu, l'invention peut également être appliquée aux chambres de coupure à simple mouvement, c'est-à-dire aux chambres de coupure dont l'un des organes de contact est fixe par rapport au châssis.
  • D'une manière bien connue, la chambre de coupure 10 est délimitée par une enveloppe métallique extérieure (non visible sur la figure 1) qui permet le confinement du gaz isolant, qui est par exemple constitué d'hexafluorure de soufre SF6.
  • Lors de la coupure, les moyens de manoeuvre précités opèrent un éloignement mutuel des organes de contact 12a et 12b, initialement en contact l'un avec l'autre. Les contacts principaux 14a et 14b sont les premiers à se séparer, puis vient la séparation des contacts d'arc 16a et 16b, qui donne lieu à la formation d'un arc électrique entre ces derniers. Dans le cas des disjoncteurs à soufflage d'arc, l'extinction de cet arc est obtenue par un soufflage du gaz isolant contenu dans la chambre de coupure en le faisant passer à travers l'arc à l'instant d'ouverture du disjoncteur. Ce soufflage n'est pas créé par un moyen mécanique autonome, mais par une compression établie au sein de la chambre de compression précitée avant que le disjoncteur s'ouvre puis, après séparation des organes de contact, par échauffement du gaz contenu dans un volume de soufflage. La surpression qui génère le soufflage est apportée mécaniquement, par le mouvement de l'ensemble mobile du disjoncteur, et/ou thermiquement, par la chaleur de l'arc électrique.
  • Les contacts principaux 14a, 14b sont en général réalisés en cuivre éventuellement recouvert d'un placage d'argent, afin d'optimiser leur conductivité électrique et leur coût. En revanche, les contacts d'arc 16a, 16b sont en général réalisés en tungstène pour optimiser leur résistance à l'échauffement produit par les arcs électriques.
  • Par ailleurs, la chambre de coupure 10 peut comporter un tube 28 d'isolation électrique et de centrage des deux organes de contact 12a, 12b l'un par rapport à l'autre, dénommé tube isolant dans ce qui suit. Ce tube, qui est réalisé en un matériau électriquement isolant tel que de l'époxy, est monté par ses extrémités sur deux capots pare-effluves internes 30a et 30b qui entourent respectivement les deux organes de contact 12a et 12b et qui sont solidaires respectivement de deux capots pare-effluves externes 32a et 32b qui sont disposés respectivement autour des organes de contact 12a et 12b et qui font partie respectivement de deux parties de carter 24a et 24b qui forment le carter 24 précité et dans lesquelles sont guidés respectivement les deux organes de contact 12a et 12b. Dans l'exemple illustré, le tube isolant 28 est emmanché sur deux portées respectives des deux capots pare-effluves internes 30a et 30b.
  • Il est à noter que le tube 28 précité ne participe en rien au confinement du fluide isolant et ne doit donc pas être confondu avec une enveloppe externe de confinement de la chambre de coupure (non visible sur la figure 1), une telle enveloppe ne remplissant aucune fonction de centrage mutuel des organes de contact 12a et 12b.
  • Le premier organe de contact 12a comporte en outre une portée 34a qui est guidée en translation par un alésage 36a du capot interne 30a entourant ce contact 12a en position de fermeture des organes de contact, tandis que le deuxième organe de contact 12b comporte une portée 34b qui est guidée en translation par un alésage 36b du capot interne 30b entourant ce contact 12b en position d'ouverture des organes de contact.
  • Le tube isolant 28 permet ainsi de centrer les capots interne 30a et externe 32a qui entourent le premier organe de contact 12a par rapport aux capots interne 30b et externe 32b qui entourent le deuxième organe de contact 12b, et donc de centrer les deux organes de contact 12a et 12b l'un par rapport à l'autre.
  • Bien évidemment, chaque capot pare-effluves interne 30a, 30b et externe 32a, 32b est réalisé en métal et est relié électriquement à l'organe de contact 12a, 12b qu'il entoure, la fonction de chaque capot pare-effluve étant de constituer une surface relativement grande au potentiel électrique de l'organe de contact correspondant pour réduire les risques d'apparition d'un arc électrique, d'une manière bien connue.
  • De plus, des canaux 38 sont ménagés entre chacun des capots internes 30a, 30b et le capot externe correspondant 32a, 32b. Ces canaux permettent notamment la circulation du gaz isolant.
  • Toutefois, des arcs électriques de faible intensité peuvent survenir entre les contacts principaux 14a et 14b et provoquer une légère électroérosion de la surface de ces contacts, de nature à arracher des particules auxdites surfaces.
  • De plus, la friction des contacts principaux 14a et 14b l'un sur l'autre au cours d'une manoeuvre des organes de contact 12a et 12b est également susceptible d'arracher des particules aux surfaces respectives de ces contacts principaux.
  • Une partie de ces particules ou copeaux, qui sont électriquement conducteurs, est portée au gré de courants de gaz isolant au travers des canaux 38 vers l'extérieur du tube isolant 28.
  • Cependant, le reste de ces particules se dépose sur la surface intérieure 40 du tube isolant 28 et altère ainsi les propriétés diélectriques de ce tube, favorisant les risques de réamorçage de la chambre de coupure.
  • Par ailleurs, le déplacement des organes de contact 12a et 12b induit en général une dépression au sein de l'espace 42 délimité par le tube isolant 28 dans des zones 44 localisées à proximité des extrémités longitudinales de ce tube et donc à proximité des capots pare-effluves internes 30a et 30b. Chacune de ces zones de dépression inclue donc, à proximité les uns des autres, le tube isolant 28, le gaz isolant, et un capot pare-effluves 30a, 30b métallique, c'est-à-dire des milieux de permittivités diélectriques respectives sensiblement différentes, de sorte que le champ électrique dans ces zones est plus élevé que le champ électrique moyen au sein de l'espace 42 délimité par le tube isolant 28. Une dépression de gaz isolant dans ces zones est donc particulièrement propice à un réamorçage de la chambre de coupure 10, qu'il est souhaitable d'éviter.
  • Ces problèmes sont particulièrement gênants dans le cadre des disjoncteurs à haute tension qui n'ont qu'une seule chambre de coupure et dont ladite chambre de coupure doit être compatible avec des niveaux de tension de l'ordre de 362kV, voire de 420kV. Des disjoncteurs de ce type sont pourtant avantageux en termes d'encombrement et de coût de fabrication.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces problèmes, permettant d'éviter au moins en partie les inconvénients précités.
  • L'invention propose à cet effet une chambre de coupure pour appareillage électrique de coupure, destinée à renfermer un fluide de coupure, et comprenant deux organes de contact dont l'un au moins est déplaçable en translation selon une direction longitudinale de la chambre par rapport à un châssis de celle-ci, entre une position de fermeture dans laquelle lesdits organes sont en contact mutuellement, et une position d'ouverture dans laquelle lesdits organes sont séparés mutuellement, ladite chambre de coupure comprenant en outre un tube d'isolation électrique et de centrage desdits organes l'un par rapport à l'autre qui est fixe par rapport audit châssis et qui s'étend longitudinalement autour desdits organes de manière à délimiter un espace dans lequel ces derniers sont logés.
  • Selon l'invention, ledit tube comporte un orifice traversant formé dans une paroi longitudinale du tube et débouchant radialement vers l'extérieur de ce tube.
  • L'orifice précité permet de limiter les risques de dépression au sein de l'espace délimité par le tube, et permet en outre l'évacuation, hors de cet espace, de particules électriquement conductrices résultant de l'électroérosion et/ou de la friction des organes de contact.
  • L'invention permet ainsi d'une manière générale de réduire les risques de réamorçage de la chambre de coupure.
  • Il est à noter que le champ électrique au voisinage des bords de l'orifice est plus élevé que le champ électrique moyen au sein de l'espace délimité par le tube précité, du fait d'un gradient de permittivité diélectrique relativement élevé dans cette zone. Ce champ électrique relativement élevé favorise l'attraction des particules dans l'orifice du tube, et donc l'évacuation de ces particules.
  • Des courants locaux de gaz isolant au sein de la chambre de coupure peuvent également participer à l'évacuation des particules.
  • Par ailleurs, des essais on révélé que l'aménagement d'un orifice, même de dimensions relativement grandes, au sein du tube précité, ne pénalise pas significativement la tenue mécanique de ce tube, et permet en tout état de cause de satisfaire les exigences de certification.
  • Il faut comprendre, par centrage mutuel des organes de contact, une liaison directe ou indirecte de ces organes de contact au moyen du tube d'isolation électrique et de centrage précité.
  • Ce tube est de préférence fixé sur deux capots pare-effluves qui entourent respectivement lesdits organes de contact, de manière à relier mutuellement ces capots.
  • Par ailleurs, le fluide isolant est de préférence un gaz, tel que de l'hexafluorure de soufre SF6 ou analogue, mais peut en variante être de l'air ou de l'huile, ou tout autre fluide approprié.
  • La chambre de coupure selon l'invention peut équiper avantageusement un disjoncteur à haute ou moyenne tension, mais également un sectionneur, un interrupteur, ou encore un commutateur, lorsque cela présente un intérêt.
  • Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit orifice du tube est conformé de sorte que dans la position de fermeture, un plan transversal passant par une interface de contact entre lesdits organes de contact de la chambre intercepte ledit orifice.
  • Ainsi, l'orifice du tube est localisé radialement en regard d'une zone de friction entre les deux organes de contact, où peuvent apparaître des particules arrachées aux deux organes de contact du fait de cette friction.
  • Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, ledit orifice est conformé de sorte que dans la position d'ouverture, deux plans transversaux passant respectivement par des surfaces de contact respectives desdits organes de contact de la chambre interceptent ledit orifice.
  • L'orifice est ainsi suffisamment étendu, selon la direction longitudinale, pour que les surfaces respectives des organes de contact, dont des particules sont susceptibles d'être arrachées notamment par électroérosion, soient situées radialement en regard de l'orifice au cours du déplacement relatif de ces organes depuis leur position de fermeture jusque leur position d'ouverture. Cela permet de favoriser l'évacuation, au travers dudit orifice, des particules arrachées aux organes de contact par électroérosion.
  • Ledit orifice présente de préférence un centre de symétrie.
  • Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, ledit orifice est globalement en forme de rectangle à coins arrondis dont les grands côtés s'étendent selon la direction longitudinale.
  • En variante, l'orifice peut être d'une autre forme sans sortir du cadre de l'invention, cette forme étant de préférence dépourvue d'angles. L'orifice peut ainsi être de forme circulaire, elliptique, ou autre.
  • L'absence d'angles permet notamment d'optimiser la tenue mécanique du tube.
  • Dans l'invention, ledit orifice présente un chant qui est raccordé à une surface longitudinale externe et à une surface longitudinale interne dudit tube respectivement par des arêtes vives.
  • De telles arêtes présentent l'avantage d'accroître l'intensité du champ électrique aux abords de l'orifice, et donc de favoriser l'attraction des particules vers l'orifice et leur évacuation par ce dernier.
  • Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, chacun desdits organes de contact comporte au moins un contact d'arc et un contact principal entourant ce dernier, lesdits contacts étant entourés par ledit tube.
  • Les contacts principaux respectifs des organes de contact permettent le passage du courant électrique en fonctionnement normal tandis que les contacts d'arcs sont conçus pour supporter un arc électrique lors de la coupure, d'une manière bien connue.
  • L'invention concerne également un appareillage électrique de coupure, tel qu'un disjoncteur à haute ou moyenne tension, comprenant au moins une chambre de coupure du type décrit ci-dessus, dont l'orifice dudit tube est orienté vers un côté inférieur de l'appareil, ainsi qu'au moins un piège à particules agencé à l'extérieur du tube.
  • L'agencement de l'orifice du côté inférieur de l'appareillage permet de favoriser l'évacuation des particules sous l'effet de la gravité.
  • La gravité s'ajoute ainsi à la force du champ électrique et aux éventuels courants de gaz isolant pour favoriser l'évacuation des particules au travers de l'orifice du tube.
  • L'utilisation d'un ou de plusieurs pièges à particules, connue en soi par exemple du document US 3.898.408 , permet de capturer une partie au moins des particules qui ont traversé l'orifice du tube.
  • Dans l'invention, ledit piège à particules est agencé en regard dudit orifice dudit tube.
  • Un tel agencement permet d'optimiser l'efficacité du piège à particules.
  • L'invention concerne encore un procédé de piégeage de résidus d'électroérosion et/ou de friction des organes de contact d'une chambre de coupure dans un appareillage électrique de coupure du type décrit ci-dessus, dans lequel lesdits résidus traversent ledit orifice dudit tube sous l'effet de la gravité et/où d'un champ électrique et sont ensuite capturés par ledit piège à particules.
  • Ce procédé présente bien entendu les avantages décrits ci-dessus en ce qui concerne la chambre de coupure proposée par la présente invention.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1, déjà décrite, est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'une chambre de coupure d'un appareillage électrique de coupure d'un type connu ;
    • la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'une chambre de coupure d'un appareillage électrique de coupure selon un mode de réalisation préféré de l'invention ;
    • la figure 3 est une schématique partielle en perspective et en coupe longitudinale d'un tube d'isolation et de centrage des organes de contact de la chambre de coupure de la figure 2.
  • Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.
    • EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PREFERE
  • La figure 2 illustre une chambre de coupure d'un disjoncteur électrique à haute tension semblable à la chambre de coupure représentée sur la figure 1 décrite ci-dessus, mais dont le tube 28 d'isolation électrique et de centrage des organes de contact 12a et 12b, également représenté seul sur la figure 3, comporte un orifice 46 orienté vers un côté inférieur du disjoncteur, c'est-à-dire vers le bas.
  • L'orifice 46 est globalement en forme de rectangle à coins arrondis dont les grands côtés s'étendent selon un axe longitudinal 47 de la chambre.
  • Cet orifice 46 présente des arêtes vives 48 au niveau des jonctions de son chant 52 avec la surface interne 40 du tube et avec la surface externe 50 de celui-ci. Ces arêtes vives 48 sont de nature à favoriser un accroissement du champ électrique à proximité des bords de l'orifice 46.
  • L'étendue longitudinale de l'orifice 46 est telle qu'un plan P passant par l'interface de contact entre les contacts principaux 14a et 14b, en position de fermeture, intercepte l'orifice 46, et que des plans Pa et Pb passant respectivement par les contacts principaux 14a et 14b, en position d'ouverture, interceptent également l'orifice 46.
  • De plus, l'orifice 46 présente un centre de symétrie 54 (figure 3).
  • En fonctionnement, les particules ou résidus éventuellement arrachés aux surfaces de contact 56 (figure 2) et 20 respectives des contacts principaux 14a, 14b tombent vers le bas de la chambre de coupure 10 par gravité, et une majeure partie de ces particules converge vers l'orifice 46 du tube isolant 28 sous l'effet du champ électrique présent à proximité de cet orifice, de sorte que ces particules tombent au travers de l'orifice 46.
  • Certaines au moins de ces particules sont ensuite capturées par un piège à particules (non représenté sur les figures) disposé sous l'orifice 46 à l'extérieur de l'espace 42 délimité par le tube isolant 28.
  • Les propriétés diélectriques du tube isolant 28 sont ainsi préservées au mieux, et les risques de réamorçage réduits au minimum.

Claims (7)

  1. Appareillage électrique de coupure, tel qu'un disjoncteur à haute ou moyenne tension, comprenant au moins une chambre de coupure (10), destinée à renfermer un fluide de coupure, et comprenant deux organes de contact (12a, 12b) dont l'un au moins est déplaçable en translation selon une direction longitudinale (47) de la chambre par rapport à un châssis (24) de celle-ci, entre une position de fermeture dans laquelle lesdits organes sont en contact mutuellement, et une position d'ouverture dans laquelle lesdits organes sont séparés mutuellement, ladite chambre de coupure comprenant en outre un tube (28) d'isolation électrique et de centrage desdits organes (12a, 12b) l'un par rapport à l'autre qui est fixe par rapport audit châssis (24) et qui s'étend longitudinalement autour desdits organes de manière à délimiter un espace (42) dans lequel ces derniers sont logés, ledit appareillage électrique de coupure étant caractérisé en ce que ledit tube (28) comporte un orifice traversant (46) formé dans une paroi longitudinale du tube et débouchant radialement vers l'extérieur de ce tube vers un côté inférieur dudit appareil, ledit orifice (46) présentant un chant (52) qui est raccordé à une surface longitudinale externe (50) et à une surface longitudinale interne (40) dudit tube (28) respectivement par des arêtes vives, ledit appareillage électrique de coupure comprenant en outre au moins un piège à particules agencé à l'extérieur dudit tube (28) en regard dudit orifice (46) dudit tube (28) .
  2. Chambre de coupure selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit orifice (46) est conformé de sorte que dans ladite position de fermeture, un plan transversal (P) passant par une interface de contact entre lesdits organes de contact (12a, 12b) de la chambre intercepte ledit orifice (46).
  3. Chambre de coupure selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit orifice (46) est conformé de sorte que dans ladite position d'ouverture, deux plans transversaux (Pa, Pb) passant respectivement par des surfaces de contact respectives (56, 20) desdits organes de contact (12a, 12b) de la chambre interceptent ledit orifice (46).
  4. Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit orifice (46) présente un centre de symétrie (54).
  5. Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit orifice (46) est globalement en forme de rectangle à coins arrondis dont les grands côtés s'étendent selon ladite direction longitudinale (47).
  6. Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chacun desdits organes de contact (12a, 12b) comporte au moins un contact d'arc (16a, 16b) et un contact principal (14a, 14b) entourant ce dernier, lesdits contacts (14a, 14b, 16a, 16b) étant entourés par ledit tube (28).
  7. Procédé de piégeage de résidus d'électroérosion et/ou de friction des organes de contact (12a, 12b) d'une chambre de coupure (10) dans un appareillage électrique de coupure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel lesdits résidus traversent ledit orifice (46) dudit tube (28) sous l'effet de la gravité et/où d'un champ électrique et sont ensuite capturés par ledit piège à particules.
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