EP4160637A1 - Disconnection for high-voltage circuits - Google Patents

Disconnection for high-voltage circuits Download PDF

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Publication number
EP4160637A1
EP4160637A1 EP21382885.8A EP21382885A EP4160637A1 EP 4160637 A1 EP4160637 A1 EP 4160637A1 EP 21382885 A EP21382885 A EP 21382885A EP 4160637 A1 EP4160637 A1 EP 4160637A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
terminal
intermediate terminal
disconnection
armature
main terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21382885.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Juan Carlos Perez Quesada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schneider Electric Industries SAS filed Critical Schneider Electric Industries SAS
Priority to EP21382885.8A priority Critical patent/EP4160637A1/en
Priority to US17/953,601 priority patent/US20230105868A1/en
Priority to CN202211196219.4A priority patent/CN115938854A/en
Publication of EP4160637A1 publication Critical patent/EP4160637A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/16—Impedances connected with contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C10/00—Adjustable resistors
    • H01C10/30—Adjustable resistors the contact sliding along resistive element
    • H01C10/32—Adjustable resistors the contact sliding along resistive element the contact moving in an arcuate path
    • H01C10/36—Adjustable resistors the contact sliding along resistive element the contact moving in an arcuate path structurally combined with switching arrangements
    • 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
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/42—Impedances connected with contacts

Definitions

  • This presentation relates to a device for connecting and disconnecting an electrical circuit, for example direct current (CC) or alternating current (AC) at high voltage (MV).
  • CC direct current
  • AC alternating current
  • MV high voltage
  • This switching device can in certain cases make it possible to make, carry and break currents under normal service conditions, under overload conditions, as well as to allow, in the closed (or connected) position, for a period of time specified, the flow of currents under specified abnormal conditions, such as short-circuit conditions.
  • This connection device may, in certain cases, be able to establish short-circuit currents without being able to cut them.
  • high voltage should be understood as covering the fields of Medium Voltage (MV) and High Voltage A (MV), i.e. voltages greater than 1kV in alternating current and greater than 1.5kV direct current, up to 50kV alternating current and 75kV direct current.
  • MV Medium Voltage
  • MV High Voltage A
  • on-load current connection and disconnection device as described in the technical field is known in the field of medium and high voltage alternating current.
  • a device can be defined as a switch.
  • alternating current switches which can be classified according to the type of movement of a moving contact, or moving armature, such movement being for example rotary or linear, being according to the type of dielectric used (gas, air or oil for example) or even being according to an arc extinction principle (for example by swabbing, magnetic, by lengthening the arc, or by combinations of these).
  • All these systems share a zero crossing of the alternating current to be interrupted, this at a time defined by the frequency of this alternating current (for example zero crossing every 10 ms for a frequency of 50 Hz).
  • This passage through zero of the current is used by the switches to prevent electrons from traveling between a moving contact and a fixed contact at the moment of the interruption, and therefore to allow the current to be extinguished.
  • the present presentation therefore aims to propose an effective system to make it possible to force currents to zero during an operation of opening circuits, in particular high voltage direct current circuits.
  • low voltage circuit breakers are equipped with arcing chambers to increase an electric arc voltage drop and therefore push the currents towards zero, once the arc voltage exceeds the voltage of such a circuit breaker and the possible overvoltages.
  • connection and disconnection device that is simple, economical, and offers a satisfactory level of security for a user.
  • a device can be based on mechanical connection and disconnection elements, without requiring the intervention of an auxiliary element or control electronics.
  • Such a device should allow a transfer of current between the different elements, and a final extinction of current allowing the separation of the moving contact - or mobile armature - of the fixed contact, while avoiding a transfer of current beyond the device itself.
  • Such a device allows progressive diffusion of the energy transported by the current on the one hand through the impedances, on the other hand through the interrupting chambers.
  • the progressiveness is ensured by the plurality and succession of intermediate terminals, impedances and arcing chambers in the configuration described.
  • the second main terminal comprises a sliding contact. More generally, one or more terminals of the devices described in this presentation may in fact comprise a sliding contact. This makes it possible, for example, to facilitate the movement of the armature while maintaining electrical contact between the armature and the second main terminal during the movement.
  • the mobile armature is mobile in translation. This can facilitate the nature of the movement to be made in order to obtain the disconnection, or else make it possible to adapt the shape of the device in order to integrate it into a specific installation.
  • first main terminal, first intermediate terminal and second intermediate terminal are arranged on the same straight line. This can make it possible to facilitate the construction of the device and to obtain a particularly reliable structure.
  • the mobile armature is mobile in rotation. This can make it possible to obtain a particularly compact device, and an ergonomic manual mode of operation, or a simplified automated mode of operation.
  • the first main terminal, first intermediate terminal and second intermediate terminal are arranged on the same arc of a circle. This can facilitate the construction of the device and make it possible to obtain a homogeneous distribution of the various elements of the device, reducing a risk that one of these terminals is more likely than another to be subjected to an electric arc between them and the second. main terminal.
  • the device comprises a third intermediate terminal connected to the second main terminal by a third impedance, a third electric arc breaking chamber arranged between the third intermediate terminal and the second main terminal, the movable armature making it possible to connect , in the direction of disconnection, on the one hand, and successively, the second main terminal and the third intermediate terminal and, on the other hand, and successively, the first main terminal, the first intermediate terminal, and the second intermediate terminal, the armature being moved beyond the third intermediate terminal in the direction of disconnection in the disconnection position.
  • Such a configuration makes it possible to distribute the diffusion of the energy transported by the current to be interrupted both in a branch of the device comprising the first main terminal, the first intermediate terminal and the second intermediate terminal, as well as in another branch of the device comprising the third intermediate terminal and the second main terminal.
  • the device comprises one or more additional intermediate terminals, and one or more additional electric arc breaking chambers.
  • Such terminals or intermediate arcing chambers allow an additional distribution leading to a more gradual deduction of the current to be interrupted.
  • the device has a symmetrical structure, the first main terminal and the second main terminal being connected to the same number of respective intermediate terminals, the armature being, in the disconnection position, separated from the first and from the second terminal main by the same number of electric arc breaking chambers.
  • each electric arc breaking chamber comprises a plurality of metal blades separated from each other by a determined distance. This makes it possible to obtain a particularly compact arc breaking chamber structure.
  • each electric arc breaking chamber arranged between two specific terminals is sized in relation to the impedance connecting the same specific terminals, the sizing of each electric arc breaking chamber makes it possible to create an arc impedance or arc voltage, high enough for the current to be switched in the impedance placed in parallel and for the electric arc to be extinguished in the interrupting chamber below a determined time threshold.
  • Such a relationship between the sizing of the impedances and the interrupting chambers makes it possible to distribute the absorption of the energy transmitted by the current between these various components.
  • the present account also describes a connection and disconnection arrangement of a high voltage circuit comprising a plurality of devices according to the present account connected in series. This makes it possible to distribute the absorption of the energy transmitted by the current to be interrupted between these various devices.
  • This description also describes a method for disconnecting a high voltage circuit comprising the continuous movement of an armature of a device according to this description from the connection position to the disconnection position.
  • the use of a continuous movement makes it possible to avoid discontinuities in the movement, sudden changes of direction or jerks.
  • the displacement is linear. In some cases, the displacement is in rotation.
  • a high voltage circuit should be understood as a circuit operating at a voltage greater than 1kV in alternating current and greater than 1.5kV in direct current, up to 50kV in alternating current and 75kV in direct current.
  • the device is however particularly suitable for DC circuits, due to the difficulty of interrupting currents which do not pass through zero in such circuits.
  • a device or switch according to this presentation can for example be integrated into a high voltage electrical distribution system in alternating current, or in medium voltage, and in a loop configuration.
  • this type of distribution there can be a connection in a distribution loop to two different substations (or to two different feeders from the same substation), among load switches, for the network configuration and operation.
  • the network can be reinforced or meshed through switches connected to different branches of the distribution loop or to another substation feeder.
  • these switches or devices can be used for other types of distribution, such as radial distribution, for example for distribution in rural areas with reduced population density.
  • a mode of electrical distribution similar to the mode of distribution in alternating current can be provided, comprising one or more devices according to this description.
  • the device includes a first main terminal and a second main terminal for connecting the device to the high voltage circuit.
  • Each of these main terminals can be a connection point or a contact for connecting the device to the network.
  • the various terminals according to this description can be placed on an insulating support, in particular a support offering a certain resistance to electric arc or possibly having arc extinction properties.
  • the device includes a first intermediate terminal.
  • the first intermediate terminal like the main terminals and the other intermediate terminals introduced below, are capable of establishing an electrical connection by contact with a moving armature or moving contact, the device therefore forming a multi-contact or multi-terminal structure arranged so as to to be connected to the moving armature of the same device.
  • the first intermediate terminal is connected to the first main terminal by a first impedance.
  • This connection is electrical in nature.
  • An impedance in this description should be understood as a component opposing the passage of a current of fixed or variable value, this component being able to have a resistive, capacitive or inductive behavior, or a combination of such behaviors.
  • the impedance has a mainly resistive behavior with values which can range for example from a few milliohms to a few megohms.
  • the impedance is a set of inductors and/or capacitors and/or active resistors, for example controlled by a load circuit comprising a processor or microprocessor, and/or managed by a dedicated electronic circuit.
  • the impedance is made up of passive elements comprising a selection of R, L and/or C type components, making it possible to avoid the use of an active charging and/or discharging circuit.
  • a current taking a value of the order of 10kV/400A is cut by a device comprising a total of 5 successive impedances, 5 successive intermediate terminals, and 6 successive breaking chambers including a last breaking chamber, the 5 impedances taking respectively the following values in the disconnection direction: 1; 5; 15; 40 and 150 ohms.
  • the number of impedances, intermediate terminals and breaking chambers can be adapted to the device and to the current considered.
  • the value of the impedances increases in the direction of disconnection in order to accelerate said disconnection during the progressive interruption of the current.
  • a first impedance in the disconnect direction has a value of less than 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5% or even less than 1% than a value of a last impedance in the sense of disconnection.
  • the device comprises a first electric arc breaking chamber arranged between the first intermediate terminal and the first main terminal.
  • the positioning of an arc breaking chamber between two terminals is a positioning of the chamber in a space separating two adjacent terminals. In some examples, such adjacent terminals are separated by a space having a thickness of at least 5cm, at least 10cm or at least 15cm.
  • a breaking chamber (implied, electric arc breaking chamber) has a thickness in a direction separating the terminals concerned of at least 4 cm, at least 9 cm or at least 14 cm.
  • An electric arc breaking chamber may comprise metal separation plates, or blades, stacked, for example parallel, at a distance from each other, which make it possible to split an electric arc and absorb part of its energy, contributing thus to its extinction.
  • These separation plates can be held in place by means of walls, for example perpendicular to the blades, also called cheeks or flanges, which delimit the side edges of the interrupting chamber.
  • These walls can be made of plastic material (thermoplastic or thermosetting).
  • an interrupting chamber according to this description can comprise or be combined with one or more insulating parts comprising an insulating material which, in the presence of an electric arc, releases molecules which take part in the extinction and promote the arc transfer.
  • each electric arc breaking chamber comprises a plurality of metal blades separated from each other by a determined distance.
  • the device comprises a second intermediate terminal connected to the first intermediate terminal by a second impedance, the first intermediate terminal being connected in series between the first main terminal and the second intermediate terminal, as well as a second electric arc breaking chamber arranged between the first intermediate terminal and the second intermediate terminal.
  • This configuration allows progressive absorption of the energy of the current to be interrupted, in a first place by passing from the first main terminal to the first intermediate terminal, the first impedance and the first interrupting chamber absorbing and diffusing a first quantity of energy , a second quantity of energy being absorbed by the second impedance and the second arcing chamber during the transition from the first to the second intermediate terminal.
  • the first and second impedances can take different values or characteristics, or have the same value and the same characteristics.
  • the first and second arc breaking chambers may have different characteristics, or have the same characteristics.
  • each electric arc breaking chamber arranged between two specific terminals is sized in relation to the impedance connecting the same specific terminals, the sizing of each electric arc breaking chamber on the one hand contributes to the increase in the arc impedance or arc voltage and on the other hand makes it possible to switch the current from the interrupting chamber to the impedance arranged in parallel to said interrupting chamber.
  • a low and limited direct current arc can be interrupted by a last chamber cut-off located beyond such a last terminal (such as terminals 112, 212, 312 or 361 described below), allowing the movable armature to move away, in the disconnection direction, from this last terminal (Last in the direction of disconnection) and that an isolation distance can make it possible to hold a recovery voltage, producing a physical separation of two branches of the switch, or device according to this presentation, while maintaining an effective cut.
  • a last chamber cut-off located beyond such a last terminal (such as terminals 112, 212, 312 or 361 described below)
  • the device includes a movable armature.
  • a mobile armature is a conductive element making it possible to establish, by contact, or to suppress, by absence of contact, a connection between two terminals.
  • the moving armature, or moving contact may in some cases comprise two parallel conductive blades equipped with contact springs to be able to sequentially connect and disconnect different terminals between the two blades.
  • the movable armature may comprise a cylindrical piston allowing the connection and disconnection of terminals arranged for example in a cylindrical manner around said piston.
  • the movable armature is movable between a connection position and a disconnection position in a direction of disconnection of the high voltage circuit, the movable armature making it possible to connect, in the disconnection direction, on the one hand the second main terminal and on the other hand, and successively, the first main terminal, the first intermediate terminal, and the second intermediate terminal, the armature being in contact with the first and the second main terminal in the connection position, the armature being moved beyond of the second intermediate terminal in the direction of disconnection in the disconnection position.
  • the connection of two terminals by the movable armature can be direct, the connected terminals being simultaneously in contact with the movable armature, or can be indirect, the connection passing indirectly through another terminal or another passing component of the circuit.
  • the displacement of the movable armature is a determined and controlled displacement, for example by means of a joint or a mechanical guidance system.
  • the movement takes place, between a connection position and a disconnection position, in a disconnection direction.
  • This direction of disconnection is a determined direction, for example following a straight line or a curve in a determined direction. In some cases, this direction of disconnection is a direction following a single direction in order to facilitate the disconnection operation.
  • the device is reversible, the movable armature being movable between a disconnection position and a connection position in a connection direction of the high voltage circuit, the movable armature making it possible to connect, in the connection direction, d on the one hand the second main terminal and on the other hand, and successively, the second intermediate terminal, the first intermediate terminal, and the first main terminal.
  • the direction of disconnection is opposite to the direction of connection.
  • a displacement of the movable armature beyond a terminal in the disconnection direction implies a displacement of the armature in the disconnection direction during which the armature extends beyond the relevant terminal, breaking contact with that terminal.
  • rebar is considered to be beyond a terminal when placed beyond a threshold distance from any point on the terminal.
  • a threshold distance can be at least 5 mm, at least 1 cm, at least 5 cm or at least 10 cm.
  • the excess current forms an electric arc through the arcing chamber concerned, which can be dimensioned in coordination with the corresponding current level.
  • the movable armature In the disconnection position, the movable armature is far enough from a terminal for the arc voltage to be sufficient to extinguish a residual current, for example by means of a final arcing chamber.
  • connection operation is carried out in an inverse manner to the disconnection operation, starting from the armature in the open position beyond a terminal, and following a sequential connection until reaching the connection position, while limiting or even eliminating power dissipation or energy losses.
  • the movable armature 150 is rotatable, the first main terminal 110, first intermediate terminal 111 and second intermediate terminal 112 being arranged on the same arc of a circle.
  • the device representations are in two dimensions, it may appear that during its movement the mobile armature comes into contact with an arc chute when passing between two adjacent terminals separated by this arc chute . However, this is not the case, the mobile armature not coming into contact with the arc chutes during its trajectory.
  • the movable armature 250 is movable in translation.
  • the second main terminal comprises a sliding contact.
  • the first main terminal, first intermediate terminal and second intermediate terminal are arranged on the same straight line.
  • the Figure 3A and 3B represent third examples of device 300 and 301 according to this description.
  • the device 300 is based on the device 100, and comprises the components described in the context of the device 100, as well as an additional electric arc breaking chamber 330.
  • This breaking chamber 330 has the particularity of being a last chamber interrupting chamber, that is to say, in this case, an interrupting chamber located beyond the second intermediate terminal 112 in the direction of disconnection in the disconnection position, the armature being moved beyond the latter arc chute in disconnection position.
  • Device 301 is based on device 200, and includes the components described in the context of device 200, as well as an additional arc breaking chamber 331.
  • This breaking chamber 331 has the particularity of being a final chamber interrupting chamber, that is to say, in this case, an interrupting chamber located beyond the second intermediate terminal 212 in the direction of disconnection in the disconnection position, the armature being moved beyond the latter interrupting chamber disconnect position.
  • a structure comprising a last interrupting chamber separating a last intermediate terminal from the armature in the disconnection position can be integrated into any example according to this description, beyond the examples illustrated in these Figures 3A and 3B , in order to reinforce the cut-off effect of the device concerned.
  • a device comprises one or more additional intermediate terminals, one or more additional impedances, and one or more additional electric arc breaking chambers.
  • each additional impedance would electrically connect two adjacent terminals of the same branch, and each arcing chamber would separate or be placed or inserted between two adjacent terminals, that is to say in an inter-terminal space, of a same branch.
  • two adjacent terminals of the same branch are separated by a plurality of arcing chambers.
  • FIG. 4 illustrates a fourth example of device 400 according to this disclosure.
  • the elements of the device 400 are not numbered insofar as they can be directly deduced from those of the device 300.
  • the device has an axially symmetrical structure, the displacement of the mobile to the axis of symmetry, the first main terminal and the second main terminal being connected to the same number of respective intermediate terminals, the armature being, in the disconnected position, separated from the first and from the second main terminal by a same number of electric arc breaking chambers.
  • This device comprises two additional sets of intermediate terminal, impedance and interrupting chamber, these two additional sets forming the counterpart, in a branch connected to the second main terminal, of the elements of the branch connected to the first main terminal.
  • the mobile armature is mobile in rotation, the first main terminal, first intermediate terminal, second intermediate terminal and third intermediate terminal being arranged on the same arc of a circle.
  • the third intermediate terminal, third impedance and third arcing chamber are, respectively, an additional intermediate terminal, an additional impedance, and an additional arcing chamber according to this presentation.
  • FIG. 6 illustrates a sixth example of device 600 according to this description.
  • the elements of device 600 are not numbered insofar as they can be directly deduced from those of device 200.
  • the movable armature is movable in translation, the first main terminal, first intermediate terminal, second intermediate terminal, third intermediate terminal and fourth intermediate terminal being arranged on the same straight line.
  • the third and fourth intermediate terminals, third and fourth impedances and third and fourth arcing chambers are, respectively, additional intermediate terminals, additional impedances, and additional arcing chambers according to this disclosure.
  • Picture 7 illustrates a seventh example of device 700 according to this disclosure.
  • the elements of device 700 are not numbered insofar as they can be directly deduced from those of device 100.
  • Device 700 is functionally similar to device 400, these devices having a symmetrical structure, the first main terminal and the second main terminal being connected to the same number of respective intermediate terminals, the armature being, in the disconnection position, separated from the first and the second main terminal by the same number of electric arc arcing chambers.
  • the symmetry is an axial symmetry.
  • the symmetry is a central symmetry. In both cases, symmetry is obtained by adding additional intermediate terminals, as well as corresponding impedances and arcing chambers.
  • the configuration of the device 700 is particularly compact and ergonomic, the mobile armature being mobile in rotation, the rotation being centered at the point of central symmetry, all the terminals being arranged on the same circle centered at the point of symmetry.
  • Such a configuration can in certain cases allow such devices to be stacked, the centers of symmetry of the devices being on the same axis, the armatures of the devices being linked and in rotation on this same axis, making it possible to simultaneously cut currents passing through each of the devices stacked by means of a single rotational movement.
  • a similar stacking structure can be used with other devices according to this disclosure.
  • FIG. 8 illustrates an example of an arrangement 800 for connecting and disconnecting a high voltage circuit comprising a plurality of devices according to this presentation connected in series.
  • three devices similar to device 700 are connected in series.
  • a device according to this description can take a cylindrical shape, for example by stacking different devices as illustrated in the Figure 8 , the devices being concentrically stacked.
  • the armature itself may take the form of a cylindrical piston.
  • An example of a method for disconnecting a high voltage circuit comprises the continuous movement of a movable armature of a device according to this description from the connection position to the disconnection position.
  • a continuous movement can be understood as a movement following a trajectory in a plane or in space, this movement following an unbroken curve in order to avoid a sudden change of direction in the operation of the devices.
  • Examples of continuous displacement include, in a plane or in three dimensions, straight lines, polynomial, spiral, exponential, parabolic, logarithmic, sinusoidal, hyperbolic, elliptical, oval or even circular curves.
  • the movement is linear, such as for example in the cases of devices 200, 301, 400 or 600.
  • the movement is in rotation, such as in the example of devices 100, 300 or 500.
  • the displacement can combine a displacement in rotation and a displacement in translation, for example a helical displacement.

Abstract

Des exemples de réalisation comprennent un dispositif de connexion et déconnexion d'un circuit haute tension comprenant une première borne principale et une seconde borne principale, une première borne intermédiaire connectée à la première borne principale par une première impédance, une première chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la première borne intermédiaire et la première borne principale, une seconde borne intermédiaire connectée à la première borne intermédiaire par une seconde impédance, la première borne intermédiaire étant connectée en série entre la première borne principale et la seconde borne intermédiaire, une seconde chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la première borne intermédiaire et la seconde borne intermédiaire, et une armature mobile permettant de connecter, dans le sens de déconnexion, d'une part la seconde borne principale et d'autre part, et successivement, la première borne principale, la première borne intermédiaire, et la seconde borne intermédiaire.Examples of embodiments comprise a connection and disconnection device for a high voltage circuit comprising a first main terminal and a second main terminal, a first intermediate terminal connected to the first main terminal by a first impedance, a first electric arc disposed between the first intermediate terminal and the first main terminal, a second intermediate terminal connected to the first intermediate terminal by a second impedance, the first intermediate terminal being connected in series between the first main terminal and the second intermediate terminal, a second electric arc breaking chamber arranged between the first intermediate terminal and the second intermediate terminal, and a movable armature making it possible to connect, in the direction of disconnection, on the one hand the second main terminal and on the other hand, and successively, the first main terminal, the first intermediate terminal, and the second intermediate terminal.

Description

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

Cet exposé se rapporte à un dispositif de connexion et déconnexion d'un circuit électrique, par exemple à courant continu (CC) ou à courant alternatif (AC) en haute tension (HTA).This presentation relates to a device for connecting and disconnecting an electrical circuit, for example direct current (CC) or alternating current (AC) at high voltage (MV).

Cet appareil de connexion peut dans certains cas permettre d'établir, de supporter et d'interrompre des courants dans des conditions de service normales, dans des conditions de surcharge, ainsi que de permettre, en position fermée (ou connectée), pendant une durée spécifiée, le passage de courants dans des conditions anormales spécifiées, telles que des conditions de court-circuit. Cet appareil de connexion peut, dans certain cas, être capable d'établir des courants de court-circuit sans être capable de les couper.This switching device can in certain cases make it possible to make, carry and break currents under normal service conditions, under overload conditions, as well as to allow, in the closed (or connected) position, for a period of time specified, the flow of currents under specified abnormal conditions, such as short-circuit conditions. This connection device may, in certain cases, be able to establish short-circuit currents without being able to cut them.

Dans le présent document, le terme « haute tension » devrait être entendu comme couvrant les domaines de la Moyenne Tension (MT) et de la Haute Tension A (HTA), c'est-à-dire les tensions supérieures à 1kV en courant alternatif et supérieurs à 1,5kV en courant continu, jusqu'à 50kV en courant alternatif et 75kV en courant continu.In this document, the term "high voltage" should be understood as covering the fields of Medium Voltage (MV) and High Voltage A (MV), i.e. voltages greater than 1kV in alternating current and greater than 1.5kV direct current, up to 50kV alternating current and 75kV direct current.

TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR ART

Le concept de dispositif de connexion et déconnexion de courants en charge tel qu'il est décrit dans le domaine technique est connu dans le domaine de la moyenne et haute tension en courant alternatif. Un tel dispositif peut être défini comme un interrupteur.The concept of on-load current connection and disconnection device as described in the technical field is known in the field of medium and high voltage alternating current. Such a device can be defined as a switch.

Il existe plusieurs types d'interrupteurs à courant alternatif qui peuvent être classifiés selon le type de mouvement d'un contact mobile, ou armature mobile, un tel mouvement étant par exemple rotatif ou linéaire, étant selon un type de diélectrique utilisé (gaz, air ou huile par exemple) ou bien étant encore selon un principe d'extinction d'arc (par exemple par pistonnage, magnétique, par rallongement de l'arc, ou par combinaisons entre ceux-ci).There are several types of alternating current switches which can be classified according to the type of movement of a moving contact, or moving armature, such movement being for example rotary or linear, being according to the type of dielectric used (gas, air or oil for example) or even being according to an arc extinction principle (for example by swabbing, magnetic, by lengthening the arc, or by combinations of these).

Tous ces systèmes partagent un passage par zéro du courant alternatif à interrompre, ceci à un moment défini par la fréquence de ce courant alternatif (par exemple passage par zéro à chaque 10 ms pour une fréquence de 50 Hz). Ce passage par zéro du courant est utilisé par les interrupteurs pour éviter que les électrons voyagent entre un contact mobile et un contact fixe au moment de l'interruption, et donc de permettre l'extinction du courant.All these systems share a zero crossing of the alternating current to be interrupted, this at a time defined by the frequency of this alternating current (for example zero crossing every 10 ms for a frequency of 50 Hz). This passage through zero of the current is used by the switches to prevent electrons from traveling between a moving contact and a fixed contact at the moment of the interruption, and therefore to allow the current to be extinguished.

Cependant, ces dispositifs connus pour l'interruption des courants alternatifs ne fonctionnent pas pour l'interruption des courants continus, en particulier à des niveaux équivalents de tension.However, these known devices for interrupting alternating currents do not work for interrupting direct currents, in particular at equivalent voltage levels.

Le présent exposé vise donc à proposer un système efficace pour permettre de forcer des courant à zéro pendant une opération d'ouverture de circuits, en particulier de circuits à courant continu en haut tension.The present presentation therefore aims to propose an effective system to make it possible to force currents to zero during an operation of opening circuits, in particular high voltage direct current circuits.

L'état de l'art quant à différents systèmes visant à limiter le courant et à le forcer à zéro changent en fonction du niveau de tension et de courant à interrompre. Dans certains exemples, des disjoncteurs basse tension sont équipés de chambres de coupure pour augmenter une chute de tension d'arc électrique et donc pousser les courant vers zéro, une fois que la tension d'arc dépasse la tension d'un tel disjoncteur et les éventuelles surtensions.The state of the art as to different systems aimed at limiting the current and forcing it to zero vary depending on the level of voltage and current to be interrupted. In some examples, low voltage circuit breakers are equipped with arcing chambers to increase an electric arc voltage drop and therefore push the currents towards zero, once the arc voltage exceeds the voltage of such a circuit breaker and the possible overvoltages.

Les documents CN1040810C , EP2600372A1 et EP0517618A1 décrivent la coupure en charge de courant mais ne prennent pas en compte l'éventuelle existence d'un arc électrique durant une transition entre différents modules de résistances, ou ne la considère qu'ayant une faible valeur ne prenant pas en compte une haute tension.The documents CN1040810C , EP2600372A1 And EP0517618A1 describe current load breaking but do not take into account the possible existence of an electric arc during a transition between different resistor modules, or only consider it to have a low value that does not take into account a high voltage.

Le document US9786454A1 traite l'extinction d'arc électrique entre différents modules, sans cependant obtenir une extinction finale de courant, qui est transféré à un module électronique ou bien à un parafoudre.The document US9786454A1 deals with the extinction of an electric arc between different modules, without however obtaining a final extinction of current, which is transferred to an electronic module or else to a lightning arrester.

Les document KR20180063701A1 et WO2006100192A1 décrivent différents modules visant à interrompre le courant, combinés avec des éléments électroniques de puissance nécessitant des éléments de connexion et déconnexion auxiliaires ou organes de contrôle électroniques pour connecter et déconnecter les différents modules.The documents KR20180063701A1 And WO2006100192A1 describe various modules aimed at interrupting the current, combined with power electronic elements requiring auxiliary connection and disconnection elements or electronic control devices for connecting and disconnecting the various modules.

L'objectif du présent exposé est de proposer un dispositif de connexion et déconnexion simple, économique, et offrant un niveau de sécurité satisfaisant pour un utilisateur. Un tel dispositif peut être basé sur des éléments mécaniques de connexion et déconnexion, sans nécessiter l'intervention d'élément auxiliaire ou d'électronique de contrôle. Un tel dispositif devrait permettre un transfert de courant entre les différents éléments, et une extinction finale de courant permettant la séparation du contact mobile - ou armature mobile - du contacte fixe, tout en évitant un transfert de courant au-delà du dispositif en soit.The objective of this presentation is to propose a connection and disconnection device that is simple, economical, and offers a satisfactory level of security for a user. Such a device can be based on mechanical connection and disconnection elements, without requiring the intervention of an auxiliary element or control electronics. Such a device should allow a transfer of current between the different elements, and a final extinction of current allowing the separation of the moving contact - or mobile armature - of the fixed contact, while avoiding a transfer of current beyond the device itself.

RÉSUMESUMMARY

L'objectif de cet exposé est atteint par les revendications indépendantes ci-jointes. D'autres caractéristiques et avantages découlant des concepts divulgués ici sont exposés dans la description qui suit. Ils se dégagent en partie de la description ou pourront être acquis par la pratique des technologies décrites. Les caractéristiques et avantages de ces concepts peuvent être réalisés et obtenus au moyen des instruments et combinaisons signalés en particulier dans les revendications ci-jointes. Ces caractéristiques et d'autres caractéristiques des technologies décrites transparaîtront plus largement au travers de la description suivante et des revendications ci-jointes, ou pourront être déduites de la pratique des concepts exposés ici.The object of this statement is achieved by the attached independent claims. Other features and advantages deriving from the concepts disclosed herein are set forth in the description which follows. They emerge in part from the description or may be acquired by practicing the technologies described. The characteristics and advantages of these concepts can be realized and obtained by means of the instruments and combinations pointed out in particular in the appended claims. These and other features of the described technologies will be more fully apparent from the following description and the appended claims, or may be inferred from practice of the concepts set forth herein.

Le présent exposé décrit un dispositif de connexion et déconnexion d'un circuit haute tension comprenant :

  • une première borne principale et une seconde borne principale pour connexion du dispositif au circuit haute tension ;
  • une première borne intermédiaire connectée à la première borne principale par une première impédance ;
  • une première chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la première borne intermédiaire et la première borne principale ;
  • une seconde borne intermédiaire connectée à la première borne intermédiaire par une seconde impédance, la première borne intermédiaire étant connectée en série entre la première borne principale et la seconde borne intermédiaire ;
  • une seconde chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la première borne intermédiaire et la seconde borne intermédiaire ; et
  • une armature mobile déplaçable entre une position de connexion et une position de déconnexion dans un sens de déconnexion du circuit haute tension, l'armature mobile permettant de connecter, dans le sens de déconnexion, d'une part la seconde borne principale et d'autre part, et successivement, la première borne principale, la première borne intermédiaire, et la seconde borne intermédiaire, l'armature étant en contact avec la première et la seconde borne principale en position de connexion, l'armature étant déplacée au-delà de la seconde borne intermédiaire dans le sens de déconnexion en position de déconnexion.
This presentation describes a device for connecting and disconnecting a high voltage circuit comprising:
  • a first main terminal and a second main terminal for connecting the device to the high voltage circuit;
  • a first intermediate terminal connected to the first main terminal by a first impedance;
  • a first electric arc breaking chamber arranged between the first intermediate terminal and the first main terminal;
  • a second intermediate terminal connected to the first intermediate terminal by a second impedance, the first intermediate terminal being connected in series between the first main terminal and the second intermediate terminal;
  • a second electric arc breaking chamber arranged between the first intermediate terminal and the second intermediate terminal; And
  • a movable armature movable between a connection position and a disconnection position in a direction of disconnection of the high voltage circuit, the movable armature making it possible to connect, in the direction of disconnection, on the one hand the second main terminal and on the other leaves, and successively, the first main terminal, the first intermediate terminal, and the second intermediate terminal, the armature being in contact with the first and the second main terminal in the connection position, the armature being moved beyond the second intermediate terminal in the direction of disconnection in the disconnection position.

Un tel dispositif permet une diffusion progressive de l'énergie transportée par le courant d'une part par le biais des impédances, d'autre part par le biais des chambres de coupure. La progressivité est assurée par la pluralité et succession de bornes intermédiaires, d'impédances et de chambres de coupure dans la configuration décrite.Such a device allows progressive diffusion of the energy transported by the current on the one hand through the impedances, on the other hand through the interrupting chambers. The progressiveness is ensured by the plurality and succession of intermediate terminals, impedances and arcing chambers in the configuration described.

Dans certains cas, la seconde borne principale comprend un contact glissant. De manière plus générale, une ou plusieurs bornes des dispositifs décrits dans cet exposé peuvent en effet comprendre un contact glissant. Ceci permet par exemple de faciliter le mouvement de l'armature tout en maintenant un contact électrique entre l'armature et la seconde borne principale au cours du mouvement.In some cases, the second main terminal comprises a sliding contact. More generally, one or more terminals of the devices described in this presentation may in fact comprise a sliding contact. This makes it possible, for example, to facilitate the movement of the armature while maintaining electrical contact between the armature and the second main terminal during the movement.

Dans certains cas, l'armature mobile est mobile en translation. Ceci peut faciliter la nature du mouvement à effectuer afin d'obtenir la déconnexion, ou bien permettre d'adapter la forme du dispositif afin de l'intégrer dans une installation spécifique.In some cases, the mobile armature is mobile in translation. This can facilitate the nature of the movement to be made in order to obtain the disconnection, or else make it possible to adapt the shape of the device in order to integrate it into a specific installation.

Dans certains cas, les première borne principale, première borne intermédiaire et seconde borne intermédiaire sont disposées sur une même ligne droite. Ceci peut permettre de faciliter la construction du dispositif et d'obtenir une structure particulièrement fiable.In some cases, the first main terminal, first intermediate terminal and second intermediate terminal are arranged on the same straight line. This can make it possible to facilitate the construction of the device and to obtain a particularly reliable structure.

Dans certains cas, l'armature mobile est mobile en rotation. Ceci peut permettre d'obtenir un dispositif particulièrement compact, et un mode d'opération manuel ergonomique, ou un mode d'opération automatisé simplifié.In some cases, the mobile armature is mobile in rotation. This can make it possible to obtain a particularly compact device, and an ergonomic manual mode of operation, or a simplified automated mode of operation.

Dans certains cas, les première borne principale, première borne intermédiaire et seconde borne intermédiaire sont disposées sur un même arc de cercle. Ceci peut faciliter la construction du dispositif et permettre d'obtenir une répartition homogène des différents éléments du dispositifs réduisant un risque qu'une de ces bornes soit plus susceptible qu'une autre à être soumise à un arc électrique entre celles-ci et la seconde borne principale.In some cases, the first main terminal, first intermediate terminal and second intermediate terminal are arranged on the same arc of a circle. This can facilitate the construction of the device and make it possible to obtain a homogeneous distribution of the various elements of the device, reducing a risk that one of these terminals is more likely than another to be subjected to an electric arc between them and the second. main terminal.

Dans certains cas, le dispositif comprend une troisième borne intermédiaire connectée à la seconde borne principale par une troisième impédance, une troisième chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la troisième borne intermédiaire et la seconde borne principale, l'armature mobile permettant de connecter, dans le sens de déconnexion, d'une part, et successivement, la seconde borne principale et la troisième borne intermédiaire et, d'autre part, et successivement, la première borne principale, la première borne intermédiaire, et la seconde borne intermédiaire, l'armature étant déplacée au-delà de la troisième borne intermédiaire dans le sens de déconnexion en position de déconnexion. Une telle configuration permet de répartir la diffusion de l'énergie transportée par le courant à interrompre tant dans une branche du dispositif comprenant la première borne principale, la première borne intermédiaire et la seconde borne intermédiaire, comme dans une autre branche du dispositif comprenant la troisième borne intermédiaire et la seconde borne principale.In some cases, the device comprises a third intermediate terminal connected to the second main terminal by a third impedance, a third electric arc breaking chamber arranged between the third intermediate terminal and the second main terminal, the movable armature making it possible to connect , in the direction of disconnection, on the one hand, and successively, the second main terminal and the third intermediate terminal and, on the other hand, and successively, the first main terminal, the first intermediate terminal, and the second intermediate terminal, the armature being moved beyond the third intermediate terminal in the direction of disconnection in the disconnection position. Such a configuration makes it possible to distribute the diffusion of the energy transported by the current to be interrupted both in a branch of the device comprising the first main terminal, the first intermediate terminal and the second intermediate terminal, as well as in another branch of the device comprising the third intermediate terminal and the second main terminal.

Dans certains cas, le dispositif comprend une ou plusieurs bornes intermédiaires additionnelles, et une ou plusieurs chambres de coupure d'arc électrique additionnelles. De telles bornes ou chambres de coupure intermédiaires permettent une répartition additionnelle conduisant à une déduction plus graduelle du courant à interrompre.In some cases, the device comprises one or more additional intermediate terminals, and one or more additional electric arc breaking chambers. Such terminals or intermediate arcing chambers allow an additional distribution leading to a more gradual deduction of the current to be interrupted.

Dans certain cas, le dispositif a une structure symétrique, la première borne principale et la seconde borne principale étant connectées à un même nombre de bornes intermédiaires respectives, l'armature étant, en position de déconnexion, séparée de la première et de la deuxième borne principale par un même nombre de chambres de coupure d'arc électrique. Ceci permet d'obtenir une répartition particulièrement équilibrée de l'absorption progressive de l'énergie transportée par le courant à interrompre, et de faciliter et éventuellement standardiser la fabrication du dispositif.In some cases, the device has a symmetrical structure, the first main terminal and the second main terminal being connected to the same number of respective intermediate terminals, the armature being, in the disconnection position, separated from the first and from the second terminal main by the same number of electric arc breaking chambers. This makes it possible to obtain a particularly balanced distribution of the progressive absorption of the energy transported by the current to be interrupted, and to facilitate and possibly standardize the manufacture of the device.

Dans certains cas, chaque chambre de coupure d'arc électrique comprend une pluralité de lames métalliques séparées les unes des autres par une distance déterminée. Ceci permet d'obtenir une structure de chambre de coupure d'arc particulièrement compacte.In some cases, each electric arc breaking chamber comprises a plurality of metal blades separated from each other by a determined distance. This makes it possible to obtain a particularly compact arc breaking chamber structure.

Dans certains cas, chaque chambre de coupure d'arc électrique disposée entre deux bornes spécifiques est dimensionnée en relation avec l'impédance connectant les mêmes bornes spécifiques, le dimensionnement de chaque chambre de coupure d'arc électrique permet de créer une impédance d'arc ou tension d'arc, suffisamment élevée pour que le courant soit basculé dans l'impédance placé en parallèle et que l'arc électrique s'éteigne dans la chambre de coupure en deçà d'un seuil de temps déterminé. Une telle relation entre les dimensionnements des impédances et des chambres de coupure permet de répartir l'absorption de l'énergie transmise par le courant entre ces différents composants.In some cases, each electric arc breaking chamber arranged between two specific terminals is sized in relation to the impedance connecting the same specific terminals, the sizing of each electric arc breaking chamber makes it possible to create an arc impedance or arc voltage, high enough for the current to be switched in the impedance placed in parallel and for the electric arc to be extinguished in the interrupting chamber below a determined time threshold. Such a relationship between the sizing of the impedances and the interrupting chambers makes it possible to distribute the absorption of the energy transmitted by the current between these various components.

Le présent exposé décrit également un arrangement de connexion et déconnexion d'un circuit haute tension comprenant une pluralité de dispositifs selon le présent exposé connectés en série. Ceci permet de répartir l'absorption de l'énergie transmise par le courant à interrompre entre ces différents dispositifs.The present account also describes a connection and disconnection arrangement of a high voltage circuit comprising a plurality of devices according to the present account connected in series. This makes it possible to distribute the absorption of the energy transmitted by the current to be interrupted between these various devices.

Le présent exposé décrit également un procédé de déconnexion d'un circuit haute tension comprenant le déplacement continu d'une armature d'un dispositif selon cet exposé de la position de connexion vers la position de déconnexion. L'utilisation d'un déplacement continu permet d'éviter des discontinuités dans le mouvement, des changements de direction brusques ou des à-coups. Dans certains cas, le déplacement est linéaire. Dans certains cas, le déplacement est en rotation.This description also describes a method for disconnecting a high voltage circuit comprising the continuous movement of an armature of a device according to this description from the connection position to the disconnection position. The use of a continuous movement makes it possible to avoid discontinuities in the movement, sudden changes of direction or jerks. In some cases, the displacement is linear. In some cases, the displacement is in rotation.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

  • Figures 1A-D sont une représentation d'un premier exemple de dispositif. Figures 1A-D are a representation of a first example device.
  • Figures 2A-D sont une représentation d'un second exemple de dispositif. Figures 2A-D are a representation of a second example device.
  • Figures 3A-B sont des représentations de troisièmes exemples basés sur les premier et second exemples, respectivement. Figures 3A-B are representations of third examples based on the first and second examples, respectively.
  • Figure 4 est une représentation d'un quatrième exemple de dispositif. Figure 4 is a representation of a fourth exemplary device.
  • Figure 5 est une représentation d'un cinquième exemple de dispositif. Figure 5 is a representation of a fifth exemplary device.
  • Figure 6 est une représentation d'un sixième exemple de dispositif. Figure 6 is a representation of a sixth exemplary device.
  • Figure 7 est une représentation d'un septième exemple de dispositif. Picture 7 is a representation of a seventh exemplary device.
  • Figure 8 est une représentation d'un exemple d'arrangement de connexion et déconnexion d'un circuit haute tension comprenant une pluralité de dispositifs. Figure 8 is a representation of an exemplary connection and disconnection arrangement of a high voltage circuit comprising a plurality of devices.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATIONDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Cet exposé concerne un dispositif de connexion et déconnexion d'un circuit haute tension. Un circuit haute tension devrait être compris comme un circuit opérant à une tension supérieure à 1kV en courant alternatif et supérieure à 1,5kV en courant continu, jusqu'à 50kV en courant alternatif et 75kV en courant continu. Le dispositif est toutefois particulièrement adapté aux circuits CC, dû à la difficulté d'interruption des courants qui ne passent pas par zéro dans de tels circuits.This presentation relates to a device for connecting and disconnecting a high voltage circuit. A high voltage circuit should be understood as a circuit operating at a voltage greater than 1kV in alternating current and greater than 1.5kV in direct current, up to 50kV in alternating current and 75kV in direct current. The device is however particularly suitable for DC circuits, due to the difficulty of interrupting currents which do not pass through zero in such circuits.

Un dispositif ou interrupteur selon cet exposé peut par exemple être intégré dans un système de distribution électrique haute tension en courant alternatif, ou en moyenne tension, et en configuration en boucle. Dans ce type de distribution, on peut trouver un raccordement en boucle de distribution à deux sous-station différentes (ou à deux départs différents d'une même sous-station), parmi des interrupteurs en charge, pour la configuration et opération d'un réseau. Dans ce type de distribution électrique, le réseau peut être renforcé ou maillé au travers d'interrupteurs raccordés à différentes branches de la boucle de distribution ou à un autre départ de sous-station. Dans certains exemples ces interrupteurs ou dispositifs peuvent être utilisées pour d'autres types de distribution, telle que la distribution radiale, par exemple pour la distribution en zones rurales avec densité de population réduite.A device or switch according to this presentation can for example be integrated into a high voltage electrical distribution system in alternating current, or in medium voltage, and in a loop configuration. In this type of distribution, there can be a connection in a distribution loop to two different substations (or to two different feeders from the same substation), among load switches, for the network configuration and operation. In this type of electrical distribution, the network can be reinforced or meshed through switches connected to different branches of the distribution loop or to another substation feeder. In certain examples these switches or devices can be used for other types of distribution, such as radial distribution, for example for distribution in rural areas with reduced population density.

Pour la distribution électrique en courant continu et en particulier à proximité de points de consommation et/ou génération, un mode de distribution électrique similaire au mode de distribution en courant alternatif peut être fourni, comprenant un ou plusieurs dispositifs selon cet exposé.For direct current electrical distribution and in particular close to points of consumption and/or generation, a mode of electrical distribution similar to the mode of distribution in alternating current can be provided, comprising one or more devices according to this description.

Le dispositif comprend une première borne principale et une seconde borne principale pour connexion du dispositif au circuit haute tension. Chacune de ces bornes principales peut être un point de raccordement ou un contact de raccordement du dispositif au réseau. Les différentes bornes selon cet exposé peuvent être placées sur un support isolant, en particulier un support offrant une certaine résistance à arc électrique ou ayant éventuellement des propriétés d'extinction d'arc.The device includes a first main terminal and a second main terminal for connecting the device to the high voltage circuit. Each of these main terminals can be a connection point or a contact for connecting the device to the network. The various terminals according to this description can be placed on an insulating support, in particular a support offering a certain resistance to electric arc or possibly having arc extinction properties.

Le dispositif comprend une première borne intermédiaire. La première borne intermédiaire, comme les bornes principales et les autres bornes intermédiaires introduites ci-après sont aptes à établir une connexion électrique par contact avec une armature mobile ou contact mobile, le dispositif formant donc une structure multi-contact ou multi-borne disposée afin d'être connectée à l'armature mobile du même dispositif.The device includes a first intermediate terminal. The first intermediate terminal, like the main terminals and the other intermediate terminals introduced below, are capable of establishing an electrical connection by contact with a moving armature or moving contact, the device therefore forming a multi-contact or multi-terminal structure arranged so as to to be connected to the moving armature of the same device.

La première borne intermédiaire est connectée à la première borne principale par une première impédance. Cette connexion est de nature électrique. Une impédance dans cet exposé devrait être entendue comme un composant s'opposant au passage d'un courant de valeur fixe ou variable, ce composant pouvant avoir un comportement résistif, capacitif ou inductif, ou une combinaison de tels comportements. Dans certains exemples, l'impédance a un comportement principalement résistif avec des valeurs pouvant aller par exemple de quelques milliohms à quelques mégohms. Dans certains cas, l'impédance est un ensemble d'inductances et/ou capacités et/ou résistances actives, par exemple contrôlées par un circuit de charge comprenant un processeur ou microprocesseur, et/ou gérées par un circuit électronique dédié. Dans certains cas, l'impédance est composée d'éléments passifs comprenant une sélection de composants de type R, L et/ou C, permettant d'éviter l'utilisation d'un circuit actif de charge et/ou décharge. Dans un exemple spécifique, un courant prenant une valeur de l'ordre de 10kV/400A est coupé par un dispositif comprenant un total de 5 impédances successives, de 5 bornes intermédiaires successives, et de 6 chambres de coupure successive incluant une dernière chambre de coupure, les 5 impédances prenant respectivement les valeurs suivantes dans le sens de déconnexion : 1 ; 5 ; 15 ; 40 et 150 ohms. Le nombre d'impédances, de bornes intermédiaires et de chambre de coupures peut être adapté au dispositif et au courant considéré. Dans certains exemples, la valeur des impédances s'accroit dans le sens de déconnexion afin d'accélérer ladite déconnexion au cours de l'interruption progressive du courant. Dans certains exemples, une première impédance dans le sens de déconnexion a une valeur de moins de 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5% ou encore moins de 1% qu'une valeur d'une dernière impédance dans le sens de déconnexion.The first intermediate terminal is connected to the first main terminal by a first impedance. This connection is electrical in nature. An impedance in this description should be understood as a component opposing the passage of a current of fixed or variable value, this component being able to have a resistive, capacitive or inductive behavior, or a combination of such behaviors. In certain examples, the impedance has a mainly resistive behavior with values which can range for example from a few milliohms to a few megohms. In some cases, the impedance is a set of inductors and/or capacitors and/or active resistors, for example controlled by a load circuit comprising a processor or microprocessor, and/or managed by a dedicated electronic circuit. In some cases, the impedance is made up of passive elements comprising a selection of R, L and/or C type components, making it possible to avoid the use of an active charging and/or discharging circuit. In a specific example, a current taking a value of the order of 10kV/400A is cut by a device comprising a total of 5 successive impedances, 5 successive intermediate terminals, and 6 successive breaking chambers including a last breaking chamber, the 5 impedances taking respectively the following values in the disconnection direction: 1; 5; 15; 40 and 150 ohms. The number of impedances, intermediate terminals and breaking chambers can be adapted to the device and to the current considered. In certain examples, the value of the impedances increases in the direction of disconnection in order to accelerate said disconnection during the progressive interruption of the current. In some examples, a first impedance in the disconnect direction has a value of less than 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5% or even less than 1% than a value of a last impedance in the sense of disconnection.

Le dispositif comprend une première chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la première borne intermédiaire et la première borne principale. Le positionnement d'une chambre de coupure d'arc électrique entre deux bornes est un positionnement de la chambre dans un espace séparant deux bornes adjacentes. Dans certains exemples, de telles bornes adjacentes sont séparées par un espace aillant une épaisseur d'au moins 5cm, au moins 10cm ou au moins 15 cm. Dans certains exemples, une chambre de coupure (sous-entendu, chambre de coupure d'arc électrique) a une épaisseur selon une direction séparant les bornes concernées d'au moins 4cm, au moins 9 cm ou au moins 14 cm.The device comprises a first electric arc breaking chamber arranged between the first intermediate terminal and the first main terminal. The positioning of an arc breaking chamber between two terminals is a positioning of the chamber in a space separating two adjacent terminals. In some examples, such adjacent terminals are separated by a space having a thickness of at least 5cm, at least 10cm or at least 15cm. In certain examples, a breaking chamber (implied, electric arc breaking chamber) has a thickness in a direction separating the terminals concerned of at least 4 cm, at least 9 cm or at least 14 cm.

Une chambre de coupure d'arc électrique peut comporter des plaques de séparation métalliques, ou lames, empilées, par exemple parallèlement, à distance les unes des autres, qui permettent de fractionner un arc électrique et d'absorber une partie de son énergie, contribuant ainsi à son extinction. Ces plaques de séparation peuvent être maintenues en place au moyen de parois, par exemple perpendiculaires aux lames, aussi nommées joues ou flasques, qui délimitent des bords latéraux de la chambre de coupure. Ces parois peuvent être réalisées en matériau plastique (thermoplastique ou thermodurcissable). Dans certains cas, une chambre de coupure selon cet exposé peut comprendre ou être combinée avec une ou plusieurs pièces isolantes comprenant un matériel isolant qui, en présence d'un l'arc électrique, libère des molécules qui participent à l'extinction et favorisent le transfert de l'arc.An electric arc breaking chamber may comprise metal separation plates, or blades, stacked, for example parallel, at a distance from each other, which make it possible to split an electric arc and absorb part of its energy, contributing thus to its extinction. These separation plates can be held in place by means of walls, for example perpendicular to the blades, also called cheeks or flanges, which delimit the side edges of the interrupting chamber. These walls can be made of plastic material (thermoplastic or thermosetting). In certain cases, an interrupting chamber according to this description can comprise or be combined with one or more insulating parts comprising an insulating material which, in the presence of an electric arc, releases molecules which take part in the extinction and promote the arc transfer.

La disposition de la chambre de coupure entre les bornes permet l'extinction d'un arc électrique apparaissant entre ces mêmes bornes.The disposition of the interrupting chamber between the terminals allows the extinction of an electric arc appearing between these same terminals.

Dans certains cas, chaque chambre de coupure d'arc électrique comprend une pluralité de lames métalliques séparées les unes des autres par une distance déterminée.In some cases, each electric arc breaking chamber comprises a plurality of metal blades separated from each other by a determined distance.

Le dispositif comprend une seconde borne intermédiaire connectée à la première borne intermédiaire par une seconde impédance, la première borne intermédiaire étant connectée en série entre la première borne principale et la seconde borne intermédiaire, ainsi qu'une seconde chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la première borne intermédiaire et la seconde borne intermédiaire. Cette configuration permet une absorption progressive de l'énergie du courant à interrompre, dans un premier lieu en passant de la première borne principale à la première borne intermédiaire, la première impédance et la première chambre de coupure absorbant et diffusant une première quantité d'énergie, une deuxième quantité d'énergie étant absorbée par la deuxième impédance et la deuxième chambre de coupure lors du passage de la première à la deuxième borne intermédiaire. Les premières et deuxièmes impédances peuvent prendre des valeurs ou caractéristiques différentes, ou avoir une même valeur et de mêmes caractéristiques. Les premières et deuxièmes chambres de coupure d'arc peuvent avoir des caractéristiques différentes, ou avoir les mêmes caractéristiques.The device comprises a second intermediate terminal connected to the first intermediate terminal by a second impedance, the first intermediate terminal being connected in series between the first main terminal and the second intermediate terminal, as well as a second electric arc breaking chamber arranged between the first intermediate terminal and the second intermediate terminal. This configuration allows progressive absorption of the energy of the current to be interrupted, in a first place by passing from the first main terminal to the first intermediate terminal, the first impedance and the first interrupting chamber absorbing and diffusing a first quantity of energy , a second quantity of energy being absorbed by the second impedance and the second arcing chamber during the transition from the first to the second intermediate terminal. The first and second impedances can take different values or characteristics, or have the same value and the same characteristics. The first and second arc breaking chambers may have different characteristics, or have the same characteristics.

Dans certains cas, chaque chambre de coupure d'arc électrique disposée entre deux bornes spécifiques est dimensionnée en relation avec l'impédance connectant les mêmes bornes spécifiques, le dimensionnement de chaque chambre de coupure d'arc électrique d'une part contribue à l'augmentation de l'impédance d'arc ou tension d'arc et d'autre part rend possible le basculement du courant de la chambre de coupure vers l'impédance disposée en parallèle à la dite chambre de coupure.In some cases, each electric arc breaking chamber arranged between two specific terminals is sized in relation to the impedance connecting the same specific terminals, the sizing of each electric arc breaking chamber on the one hand contributes to the increase in the arc impedance or arc voltage and on the other hand makes it possible to switch the current from the interrupting chamber to the impedance arranged in parallel to said interrupting chamber.

Après avoir parcouru l'ensemble d'un dispositif selon cet exposé, et lorsque l'armature mobile contact est décalée au-delà d'une dernière borne, dans certains cas un arc à courant continu faible et limité peut être interrompu par une dernière chambre de coupure située au-delà d'une telle dernière borne (telle que les bornes 112, 212, 312 ou 361 décrites ci-dessous), permettant que l'armature mobile s'éloigne, dans le sens de déconnexion, de cette dernière borne (dernière dans le sens de déconnexion) et qu'une distance d'isolement puisse permettre de tenir une tension de rétablissement, produisant une séparation physique de deux branches de l'interrupteur, ou dispositif selon cet exposé, en maintenant une coupure effective. Une telle structure est illustrée par exemple dans les Figures 3A et 3B qui seront présentées ci-dessous.After having covered the whole of a device according to this presentation, and when the moving armature contact is shifted beyond a last terminal, in certain cases a low and limited direct current arc can be interrupted by a last chamber cut-off located beyond such a last terminal (such as terminals 112, 212, 312 or 361 described below), allowing the movable armature to move away, in the disconnection direction, from this last terminal (Last in the direction of disconnection) and that an isolation distance can make it possible to hold a recovery voltage, producing a physical separation of two branches of the switch, or device according to this presentation, while maintaining an effective cut. Such a structure is illustrated for example in the Figures 3A and 3B which will be presented below.

Le dispositif comprend une armature mobile. Une armature mobile est un élément conducteur permettant d'établir, par contact, ou de supprimer, par absence de contact, une connexion entre deux bornes. L'armature mobile, ou contact mobile, peut dans certains cas comprendre deux lames conductrices parallèles équipées avec des ressort de contact pour pouvoir connecter et déconnecter séquentiellement différentes bornes entre les deux lames. Dans d'autres cas, l'armature mobile peut comprendre un piston cylindrique permettant la connexion et déconnexion de bornes disposées par exemple de manière cylindrique autour dudit piston.The device includes a movable armature. A mobile armature is a conductive element making it possible to establish, by contact, or to suppress, by absence of contact, a connection between two terminals. The moving armature, or moving contact, may in some cases comprise two parallel conductive blades equipped with contact springs to be able to sequentially connect and disconnect different terminals between the two blades. In other cases, the movable armature may comprise a cylindrical piston allowing the connection and disconnection of terminals arranged for example in a cylindrical manner around said piston.

L'armature mobile est déplaçable entre une position de connexion et une position de déconnexion dans un sens de déconnexion du circuit haute tension, l'armature mobile permettant de connecter, dans le sens de déconnexion, d'une part la seconde borne principale et d'autre part, et successivement, la première borne principale, la première borne intermédiaire, et la seconde borne intermédiaire, l'armature étant en contact avec la première et la seconde borne principale en position de connexion, l'armature étant déplacée au-delà de la seconde borne intermédiaire dans le sens de déconnexion en position de déconnexion. La connexion de deux bornes par l'armature mobile peut être directe, les bornes connectées étant simultanément en contact avec l'armature mobile, ou peut être indirecte, la connexion passant indirectement par une autre borne ou un autre composant passant du circuit. Le déplacement de l'armature mobile est un déplacement déterminé et contrôlé, par exemple au moyen d'une articulation ou d'un système de guidage mécanique. Le déplacement a lieu, entre une position de connexion et une position de déconnexion, dans un sens de déconnexion. Ce sens de déconnexion est un sens déterminé, par exemple suivant une droite ou une courbe selon une direction déterminée. Dans certains cas, ce sens de déconnexion est un sens suivant une direction unique afin de faciliter l'opération de déconnexion. Dans certains cas, le dispositif est réversible, l'armature mobile étant déplaçable entre une position de déconnexion et une position de connexion dans un sens de connexion du circuit haute tension, l'armature mobile permettant de connecter, dans le sens de connexion, d'une part la seconde borne principale et d'autre part, et successivement, la seconde borne intermédiaire, la première borne intermédiaire, et la première borne principale. Dans certains cas, le sens de déconnexion est opposé au sens de connexion.The movable armature is movable between a connection position and a disconnection position in a direction of disconnection of the high voltage circuit, the movable armature making it possible to connect, in the disconnection direction, on the one hand the second main terminal and on the other hand, and successively, the first main terminal, the first intermediate terminal, and the second intermediate terminal, the armature being in contact with the first and the second main terminal in the connection position, the armature being moved beyond of the second intermediate terminal in the direction of disconnection in the disconnection position. The connection of two terminals by the movable armature can be direct, the connected terminals being simultaneously in contact with the movable armature, or can be indirect, the connection passing indirectly through another terminal or another passing component of the circuit. The displacement of the movable armature is a determined and controlled displacement, for example by means of a joint or a mechanical guidance system. The movement takes place, between a connection position and a disconnection position, in a disconnection direction. This direction of disconnection is a determined direction, for example following a straight line or a curve in a determined direction. In some cases, this direction of disconnection is a direction following a single direction in order to facilitate the disconnection operation. In some cases, the device is reversible, the movable armature being movable between a disconnection position and a connection position in a connection direction of the high voltage circuit, the movable armature making it possible to connect, in the connection direction, d on the one hand the second main terminal and on the other hand, and successively, the second intermediate terminal, the first intermediate terminal, and the first main terminal. In some cases, the direction of disconnection is opposite to the direction of connection.

Un déplacement de l'armature mobile au-delà d'une borne dans le sens de déconnexion implique un déplacement de l'armature dans le sens de déconnexion durant lequel l'armature dépasse la borne concernée, coupant le contact avec cette borne. Dans certains exemples, l'armature est considérée comme étant au-delà d'une borne une fois placée au-delà d'une distance seuil d'un point quelconque de la borne. Une telle distance seuil peut être d'au moins 5 mm, d'au moins 1 cm, d'au moins 5 cm ou d'au moins 10 cm.A displacement of the movable armature beyond a terminal in the disconnection direction implies a displacement of the armature in the disconnection direction during which the armature extends beyond the relevant terminal, breaking contact with that terminal. In some examples, rebar is considered to be beyond a terminal when placed beyond a threshold distance from any point on the terminal. Such a threshold distance can be at least 5 mm, at least 1 cm, at least 5 cm or at least 10 cm.

Au cours de son déplacement, lorsque l'armature passe d'une borne à une autre, ces bornes étant connectées entre elles par une impédance et séparées l'une de l'autre par une chambre de coupure, la valeur du courant est progressivement modifiée, cette valeur étant progressivement réduite dans le sens de déconnexion. La progressivité multi borne, multi impédance, et multi chambre de coupure offerte par le dispositif selon cet exposé permet en particulier une coupure efficace de courants continus de valeur élevée.During its movement, when the armature passes from one terminal to another, these terminals being connected to each other by an impedance and separated from each other by an interrupting chamber, the value of the current is gradually modified. , this value being progressively reduced in the direction of disconnection. The multi-terminal, multi-impedance, and multi-breaking chamber progressiveness offered by the device according to this description allows in particular effective breaking of high-value direct currents.

Lors d'une déconnexion, au moment où une tension entre deux bornes connectées par une impédance monte au-delà de la tension imposée par l'impédance concernée, l'excès de courant passe par l'armature mobile, si l'armature est en contact avec deux bornes du dispositif.During a disconnection, when a voltage between two terminals connected by an impedance rises above the voltage imposed by the impedance concerned, the excess current passes through the mobile armature, if the armature is in contact with two terminals of the device.

Si l'armature n'est pas en contact avec deux bornes du dispositif, l'excès de courant forme un arc électrique au travers de la chambre de coupure concernée, qui peut être dimensionnée en coordination avec le niveau de courant correspondant. En position de déconnexion, l'armature mobile est suffisamment éloignée d'une borne pour que la tension d'arc soit suffisante pour éteindre un courant résiduel, par exemple au moyen d'une dernière chambre de coupure.If the armature is not in contact with two terminals of the device, the excess current forms an electric arc through the arcing chamber concerned, which can be dimensioned in coordination with the corresponding current level. In the disconnection position, the movable armature is far enough from a terminal for the arc voltage to be sufficient to extinguish a residual current, for example by means of a final arcing chamber.

L'opération de connexion est réalisée d'une manière inverse à l'opération de déconnexion, partant de l'armature en position ouverte au-delà d'une borne, et suivant une connexion séquentielle jusqu'à atteindre la position de connexion, tout en limitant ou même en supprimant une dissipation de puissance ou des pertes d'énergie.The connection operation is carried out in an inverse manner to the disconnection operation, starting from the armature in the open position beyond a terminal, and following a sequential connection until reaching the connection position, while limiting or even eliminating power dissipation or energy losses.

Les Figures 1A-D représentent un premier exemple de dispositif 100 selon cet exposé. Le dispositif 100 est un dispositif de connexion et déconnexion d'un circuit haute tension (non représenté) comprenant :

  • une première borne principale 110 et une seconde borne principale 160 pour connexion du dispositif au circuit haute tension ;
  • une première borne intermédiaire 111 connectée à la première borne principale par une première impédance 121 de valeur Z1 ;
  • une première chambre de coupure d'arc électrique 131 disposée entre la première borne intermédiaire 111 et la première borne principale 110 ;
  • une seconde borne intermédiaire 112 connectée à la première borne intermédiaire 111 par une seconde impédance 122 de valeur Z2, la première borne intermédiaire 111 étant connectée en série entre la première borne principale 110 et la seconde borne intermédiaire 112;
  • une seconde chambre de coupure d'arc électrique 132 disposée entre la première borne intermédiaire 111 et la seconde borne intermédiaire 112 ; et
  • une armature mobile 150 déplaçable entre une position de connexion, illustrée dans la Figure 1A, et une position de déconnexion, illustrée dans la Figure 1D, dans un sens 199 de déconnexion du circuit haute tension, l'armature mobile permettant de connecter, dans le sens de déconnexion, d'une part la seconde borne principale et d'autre part, et successivement, la première borne principale (Figure 1A), la première borne intermédiaire (Figure 1B), et la seconde borne intermédiaire (Figure 1C), l'armature étant en contact avec la première et la seconde borne principale en position de connexion, l'armature étant déplacée au-delà de la seconde borne intermédiaire dans le sens de déconnexion en position de déconnexion (Figure 1D). La numérotation des différents éléments du dispositif 100 n'est pas répétée dans les Figures 1B-D afin d'en faciliter la lecture.
THE Figures 1A-D represent a first example of device 100 according to this presentation. The device 100 is a device for connecting and disconnecting a high voltage circuit (not shown) comprising:
  • a first main terminal 110 and a second main terminal 160 for connecting the device to the high voltage circuit;
  • a first intermediate terminal 111 connected to the first main terminal by a first impedance 121 of value Z1;
  • a first electric arc breaking chamber 131 arranged between the first intermediate terminal 111 and the first main terminal 110;
  • a second intermediate terminal 112 connected to the first intermediate terminal 111 by a second impedance 122 of value Z2, the first intermediate terminal 111 being connected in series between the first main terminal 110 and the second intermediate terminal 112;
  • a second electric arc breaking chamber 132 arranged between the first intermediate terminal 111 and the second intermediate terminal 112; And
  • a movable armature 150 movable between a connection position, illustrated in the Figure 1A , and a disconnection position, illustrated in the Figure 1D , in a direction 199 of disconnection of the high voltage circuit, the mobile armature making it possible to connect, in the direction of disconnection, on the one hand the second main terminal and on the other hand, and successively, the first main terminal ( Figure 1A ), the first intermediate terminal ( Figure 1B ), and the second intermediate terminal ( Figure 1C ), the armature being in contact with the first and the second main terminal in the connection position, the armature being moved beyond the second intermediate terminal in the direction of disconnection in the disconnection position ( Figure 1D ). The numbering of the different elements of the device 100 is not repeated in the Figures 1B-D to make it easier to read.

Dans cet exemple selon les Figures 1A-D, l'armature mobile 150 est mobile en rotation, les première borne principale 110, première borne intermédiaire 111 et seconde borne intermédiaire 112 étant disposées sur un même arc de cercle.In this example according to Figures 1A-D , the movable armature 150 is rotatable, the first main terminal 110, first intermediate terminal 111 and second intermediate terminal 112 being arranged on the same arc of a circle.

Dû au fait que les représentations de dispositif sont en deux dimensions, il peut paraitre qu'au cours de son déplacement l'armature mobile entre en contact avec une chambre de coupure lors d'un passage entre deux bornes adjacentes séparées par cette chambre de coupure. Ce n'est toutefois pas le cas, l'armature mobile n'entrant pas en contact avec les chambres de coupure au cours de sa trajectoire.Due to the fact that the device representations are in two dimensions, it may appear that during its movement the mobile armature comes into contact with an arc chute when passing between two adjacent terminals separated by this arc chute . However, this is not the case, the mobile armature not coming into contact with the arc chutes during its trajectory.

Les Figures 2A-D représentent un second exemple de dispositif 200 selon cet exposé. Le dispositif 200 est un dispositif de connexion et déconnexion d'un circuit haute tension (non représenté) comprenant :

  • une première borne principale 210 et une seconde borne principale 260 pour connexion du dispositif au circuit haute tension ;
  • une première borne intermédiaire 211 connectée à la première borne principale par une première impédance 221 de valeur Z3 ;
  • une première chambre de coupure d'arc électrique 231 disposée entre la première borne intermédiaire 211 et la première borne principale 210 ;
  • une seconde borne intermédiaire 212 connectée à la première borne intermédiaire 211 par une seconde impédance 222 de valeur Z4, la première borne intermédiaire 211 étant connectée en série entre la première borne principale 210 et la seconde borne intermédiaire 212 ;
  • une seconde chambre de coupure d'arc électrique 232 disposée entre la première borne intermédiaire 211 et la seconde borne intermédiaire 212 ; et
  • une armature mobile 250 déplaçable entre une position de connexion, illustrée dans la Figure 2A, et une position de déconnexion, illustrée dans la Figure 2D, dans un sens 299 de déconnexion du circuit haute tension, l'armature mobile permettant de connecter, dans le sens de déconnexion, d'une part la seconde borne principale et d'autre part, et successivement, la première borne principale (Figure 2A), la première borne intermédiaire (Figure 2B), et la seconde borne intermédiaire (Figure 2C), l'armature étant en contact avec la première et la seconde borne principale en position de connexion, l'armature étant déplacée au-delà de la seconde borne intermédiaire dans le sens de déconnexion en position de déconnexion (Figure 2D). La numérotation des différents éléments du dispositif 100 n'est pas répétée dans les Figures 2B-D afin d'en faciliter la lecture.
THE Figures 2A-D represent a second example of device 200 according to this disclosure. The device 200 is a device for connecting and disconnecting a high voltage circuit (not shown) comprising:
  • a first main terminal 210 and a second main terminal 260 for connecting the device to the high voltage circuit;
  • a first intermediate terminal 211 connected to the first main terminal by a first impedance 221 of value Z3;
  • a first electric arc breaking chamber 231 arranged between the first intermediate terminal 211 and the first main terminal 210;
  • a second intermediate terminal 212 connected to the first intermediate terminal 211 by a second impedance 222 of value Z4, the first intermediate terminal 211 being connected in series between the first main terminal 210 and the second intermediate terminal 212;
  • a second electric arc breaking chamber 232 arranged between the first intermediate terminal 211 and the second intermediate terminal 212; And
  • a mobile armature 250 movable between a connection position, illustrated in the Figure 2A , and a disconnection position, illustrated in the 2D picture , in a direction 299 of disconnection of the high voltage circuit, the mobile armature making it possible to connect, in the direction of disconnection, on the one hand the second main terminal and on the other hand, and successively, the first main terminal ( Figure 2A ), the first intermediate terminal ( Figure 2B ), and the second intermediate terminal ( Figure 2C ), the armature being in contact with the first and the second main terminal in the connection position, the armature being moved beyond the second intermediate terminal in the direction of disconnection in the disconnection position ( 2D picture ). The numbering of the different elements of the device 100 is not repeated in the Figures 2B-D to make it easier to read.

Dans cet exemple selon les Figures 2A-D, l'armature mobile 250 est mobile en translation. Dans cet exemple, la seconde borne principale comprend un contact glissant. Dans cet exemple, les première borne principale, première borne intermédiaire et seconde borne intermédiaire sont disposées sur une même ligne droite.In this example according to Figures 2A-D , the movable armature 250 is movable in translation. In this example, the second main terminal comprises a sliding contact. In this example, the first main terminal, first intermediate terminal and second intermediate terminal are arranged on the same straight line.

Les Figure 3A et 3B représentent des troisièmes exemples de dispositif 300 et 301 selon cet exposé. Le dispositif 300 est basé sur le dispositif 100, et comprend les composants décrits dans le contexte du dispositif 100, ainsi qu'une chambre de coupure d'arc électrique additionnelle 330. Cette chambre de coupure 330 a la particularité d'être une dernière chambre de coupure, c'est-à-dire, dans ce cas, une chambre de coupure située au-delà de la seconde borne intermédiaire 112 dans le sens de déconnexion en position de déconnexion, l'armature étant déplacée au-delà de cette dernière chambre de coupure en position de déconnexion. Le dispositif 301 est basé sur le dispositif 200, et comprend les composants décrits dans le contexte du dispositif 200, ainsi qu'une chambre de coupure d'arc électrique additionnelle 331. Cette chambre de coupure 331 a la particularité d'être une dernière chambre de coupure, c'est-à-dire, dans ce cas, une chambre de coupure située au-delà de la seconde borne intermédiaire 212 dans le sens de déconnexion en position de déconnexion, l'armature étant déplacée au-delà de cette dernière chambre de coupure en position de déconnexion. Notons qu'une telle structure comprenant une dernière chambre de coupure séparant une dernière borne intermédiaire de l'armature en position de déconnexion peut être intégrée à un exemple quelconque selon cette description, au-delà des exemples illustrés dans ces Figures 3A et 3B, ceci afin de renforcer l'effet de coupure du dispositif concerné.THE Figure 3A and 3B represent third examples of device 300 and 301 according to this description. The device 300 is based on the device 100, and comprises the components described in the context of the device 100, as well as an additional electric arc breaking chamber 330. This breaking chamber 330 has the particularity of being a last chamber interrupting chamber, that is to say, in this case, an interrupting chamber located beyond the second intermediate terminal 112 in the direction of disconnection in the disconnection position, the armature being moved beyond the latter arc chute in disconnection position. Device 301 is based on device 200, and includes the components described in the context of device 200, as well as an additional arc breaking chamber 331. This breaking chamber 331 has the particularity of being a final chamber interrupting chamber, that is to say, in this case, an interrupting chamber located beyond the second intermediate terminal 212 in the direction of disconnection in the disconnection position, the armature being moved beyond the latter interrupting chamber disconnect position. Note that such a structure comprising a last interrupting chamber separating a last intermediate terminal from the armature in the disconnection position can be integrated into any example according to this description, beyond the examples illustrated in these Figures 3A and 3B , in order to reinforce the cut-off effect of the device concerned.

Dans certains cas, un dispositif selon cet exposé comprend une ou plusieurs bornes intermédiaires additionnelles, une ou plusieurs impédances additionnelles, et une ou plusieurs chambres de coupure d'arc électrique additionnelles. Dans certaines configurations, chaque impédance additionnelle connecterait électriquement deux bornes adjacentes d'une même branche, et chaque chambre de coupure séparerait ou serait disposée ou intercalée entre deux bornes adjacentes, c'est-à-dire dans un espace inter bornes, d'une même branche. Dans certains cas, deux bornes adjacentes d'une même branche sont séparées par une pluralité de chambres de coupure.In some cases, a device according to this description comprises one or more additional intermediate terminals, one or more additional impedances, and one or more additional electric arc breaking chambers. In certain configurations, each additional impedance would electrically connect two adjacent terminals of the same branch, and each arcing chamber would separate or be placed or inserted between two adjacent terminals, that is to say in an inter-terminal space, of a same branch. In some cases, two adjacent terminals of the same branch are separated by a plurality of arcing chambers.

La Figure 4 illustre un quatrième exemple de dispositif 400 selon cet exposé. Les éléments du dispositif 400 ne sont pas numérotés dans la mesure où ils peuvent être directement déduits de ceux du dispositif 300. Dans le cas du dispositif 400, le dispositif a une structure symétrique axiale, le déplacement de l'armature mobile suivant une direction parallèle à l'axe de symétrie, la première borne principale et la seconde borne principale étant connectées à un même nombre de bornes intermédiaires respectives, l'armature étant, en position de déconnexion, séparée de la première et de la deuxième borne principale par un même nombre de chambres de coupure d'arc électrique. Ceci permet d'équilibrer le dispositif et éventuellement d'en faciliter la fabrication et le montage. Ce dispositif comprend deux ensembles additionnels de borne intermédiaire, impédance et chambre de coupure, ces deux ensembles additionnels faisant le pendant, dans une branche connectée à la seconde borne principale, des éléments de la branche connectée à la première borne principale.There Figure 4 illustrates a fourth example of device 400 according to this disclosure. The elements of the device 400 are not numbered insofar as they can be directly deduced from those of the device 300. In the case of the device 400, the device has an axially symmetrical structure, the displacement of the mobile to the axis of symmetry, the first main terminal and the second main terminal being connected to the same number of respective intermediate terminals, the armature being, in the disconnected position, separated from the first and from the second main terminal by a same number of electric arc breaking chambers. This makes it possible to balance the device and possibly to facilitate its manufacture and assembly. This device comprises two additional sets of intermediate terminal, impedance and interrupting chamber, these two additional sets forming the counterpart, in a branch connected to the second main terminal, of the elements of the branch connected to the first main terminal.

La Figure 5 illustre un cinquième exemple de dispositif 500 selon cet exposé. Les éléments du dispositif 500 ne sont pas numérotés dans la mesure où ils peuvent être directement déduits de ceux du dispositif 100. Dans le cas du dispositif 500, le dispositif comprend :

  • une troisième borne intermédiaire connectée à la seconde borne intermédiaire par une troisième impédance de valeur Z3 ;
  • une troisième chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la troisième borne intermédiaire et la seconde borne intermédiaire ;
  • l'armature mobile permettant de connecter, dans le sens de déconnexion, d'une part, et successivement, la seconde borne principale et, d'autre part, et successivement, la première borne principale, la première borne intermédiaire, la seconde borne intermédiaire, et la troisième borne intermédiaire, l'armature étant déplacée au-delà de la troisième borne intermédiaire dans le sens de déconnexion en position de déconnexion.
There Figure 5 illustrates a fifth example of device 500 according to this description. The elements of device 500 are not numbered insofar as they can be directly deduced from those of device 100. In the case of device 500, the device comprises:
  • a third intermediate terminal connected to the second intermediate terminal by a third impedance of value Z3;
  • a third electric arc breaking chamber arranged between the third intermediate terminal and the second intermediate terminal;
  • the movable armature making it possible to connect, in the direction of disconnection, on the one hand, and successively, the second main terminal and, on the other hand, and successively, the first main terminal, the first intermediate terminal, the second intermediate terminal , and the third intermediate terminal, the armature being moved beyond the third intermediate terminal in the direction of disconnection in the disconnection position.

Dans cet exemple de dispositif 500, l'armature mobile est mobile en rotation, les première borne principale, première borne intermédiaire, seconde borne intermédiaire et troisième borne intermédiaire étant disposées sur un même arc de cercle.In this example of device 500, the mobile armature is mobile in rotation, the first main terminal, first intermediate terminal, second intermediate terminal and third intermediate terminal being arranged on the same arc of a circle.

Dans cet exemple de dispositif 500, les troisième borne intermédiaire, troisième impédance et troisième chambre de coupure sont, respectivement, une borne intermédiaire additionnelle, une impédance additionnelle, et une chambre de coupure additionnelle selon cet exposé.In this example of device 500, the third intermediate terminal, third impedance and third arcing chamber are, respectively, an additional intermediate terminal, an additional impedance, and an additional arcing chamber according to this presentation.

La Figure 6 illustre un sixième exemple de dispositif 600 selon cet exposé. Les éléments du dispositif 600 ne sont pas numérotés dans la mesure où ils peuvent être directement déduits de ceux du dispositif 200.There Figure 6 illustrates a sixth example of device 600 according to this description. The elements of device 600 are not numbered insofar as they can be directly deduced from those of device 200.

Dans le cas du dispositif 600, le dispositif comprend :

  • une troisième borne intermédiaire connectée à la seconde borne intermédiaire par une troisième impédance ;
  • une troisième chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la troisième borne intermédiaire et la seconde borne intermédiaire ;
  • une quatrième borne intermédiaire connectée à la troisième borne intermédiaire par une quatrième impédance ;
  • une quatrième chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la troisième borne intermédiaire et la quatrième borne intermédiaire ;
  • l'armature mobile permettant de connecter, dans le sens de déconnexion, d'une part, et successivement, la seconde borne principale et, d'autre part, et successivement, la première borne principale, la première borne intermédiaire, la seconde borne intermédiaire, la troisième borne intermédiaire, et la quatrième borne intermédiaire, l'armature étant déplacée au-delà de la quatrième borne intermédiaire dans le sens de déconnexion en position de déconnexion. Dans cet exposé, le terme « successivement » implique un déplacement suivant l'ordre listé.
In the case of device 600, the device comprises:
  • a third intermediate terminal connected to the second intermediate terminal by a third impedance;
  • a third electric arc breaking chamber arranged between the third intermediate terminal and the second intermediate terminal;
  • a fourth intermediate terminal connected to the third intermediate terminal by a fourth impedance;
  • a fourth electric arc breaking chamber arranged between the third intermediate terminal and the fourth intermediate terminal;
  • the movable armature making it possible to connect, in the direction of disconnection, on the one hand, and successively, the second main terminal and, on the other hand, and successively, the first main terminal, the first intermediate terminal, the second intermediate terminal , the third intermediate terminal, and the fourth intermediate terminal, the armature being moved beyond the fourth intermediate terminal in the disconnection direction in the disconnection position. In this disclosure, the term "successively" implies moving in the order listed.

Dans cet exemple de dispositif 600, l'armature mobile est mobile en translation, les première borne principale, première borne intermédiaire, seconde borne intermédiaire, troisième borne intermédiaire et quatrième borne intermédiaire étant disposées sur une même ligne droite.In this example of device 600, the movable armature is movable in translation, the first main terminal, first intermediate terminal, second intermediate terminal, third intermediate terminal and fourth intermediate terminal being arranged on the same straight line.

Dans cet exemple de dispositif 600, les troisième et quatrième bornes intermédiaires, troisième et quatrième impédances et troisième et quatrième chambres de coupure sont, respectivement, des bornes intermédiaire additionnelles, des impédances additionnelles, et des chambres de coupure additionnelles selon cet exposé.In this example of device 600, the third and fourth intermediate terminals, third and fourth impedances and third and fourth arcing chambers are, respectively, additional intermediate terminals, additional impedances, and additional arcing chambers according to this disclosure.

La Figure 7 illustre un septième exemple de dispositif 700 selon cet exposé. Les éléments du dispositif 700 ne sont pas numérotés dans la mesure où ils peuvent être directement déduits de ceux du dispositif 100.There Picture 7 illustrates a seventh example of device 700 according to this disclosure. The elements of device 700 are not numbered insofar as they can be directly deduced from those of device 100.

Le dispositif 700 est fonctionnellement similaire au dispositif 400, ces dispositifs ayant une structure symétrique, la première borne principale et la seconde borne principale étant connectées à un même nombre de bornes intermédiaires respectives, l'armature étant, en position de déconnexion, séparée de la première et de la deuxième borne principale par un même nombre de chambres de coupure d'arc électrique. Dans le cas du dispositif 400, la symétrie est une symétrie axiale. Dans le cas du dispositif 700, la symétrie est une symétrie centrale. Dans les deux cas, la symétrie est obtenue en ajoutant des bornes intermédiaires additionnelles, ainsi que des impédances et chambres de coupure correspondantes. La configuration du dispositif 700 est particulièrement compacte et ergonomique, l'armature mobile étant mobile en rotation, la rotation étant centrée au point de symétrie centrale, l'ensemble des bornes étant disposées sur un même cercle centré au point de symétrie. Une telle configuration peut dans certains cas permettre un empilage de tels dispositifs, les centres de symétrie des dispositifs étant sur un même axe, les armatures des dispositifs étant liées et en rotation sur ce même axe, permettant de couper simultanément des courants passant par chacun des dispositifs empilés au moyen d'un mouvement de rotation unique. Une structure d'empilement similaire peut être utilisée avec d'autres dispositifs selon le présent exposé.Device 700 is functionally similar to device 400, these devices having a symmetrical structure, the first main terminal and the second main terminal being connected to the same number of respective intermediate terminals, the armature being, in the disconnection position, separated from the first and the second main terminal by the same number of electric arc arcing chambers. In the case of device 400, the symmetry is an axial symmetry. In the case of device 700, the symmetry is a central symmetry. In both cases, symmetry is obtained by adding additional intermediate terminals, as well as corresponding impedances and arcing chambers. The configuration of the device 700 is particularly compact and ergonomic, the mobile armature being mobile in rotation, the rotation being centered at the point of central symmetry, all the terminals being arranged on the same circle centered at the point of symmetry. Such a configuration can in certain cases allow such devices to be stacked, the centers of symmetry of the devices being on the same axis, the armatures of the devices being linked and in rotation on this same axis, making it possible to simultaneously cut currents passing through each of the devices stacked by means of a single rotational movement. A similar stacking structure can be used with other devices according to this disclosure.

La Figure 8 illustre un exemple d'arrangement 800 de connexion et déconnexion d'un circuit haute tension comprenant une pluralité de dispositifs selon cet exposé connectés en série. Dans cet exemple précis, trois dispositifs similaires au dispositif 700 sont connectés en série.There Figure 8 illustrates an example of an arrangement 800 for connecting and disconnecting a high voltage circuit comprising a plurality of devices according to this presentation connected in series. In this specific example, three devices similar to device 700 are connected in series.

Dans certains exemples, un dispositif selon cette description peut prendre une forme cylindrique, par exemple par empilage de différents dispositifs tels qu'illustrés dans la Figure 8, les dispositifs étant empilés de manière concentrique. Dans de tels exemples, l'armature elle-même peut prendre la forme d'un piston cylindrique.In some examples, a device according to this description can take a cylindrical shape, for example by stacking different devices as illustrated in the Figure 8 , the devices being concentrically stacked. In such examples, the armature itself may take the form of a cylindrical piston.

Un exemple de procédé de déconnexion d'un circuit haute tension comprend le déplacement continu d'une armature mobile d'un dispositif selon cet exposé de la position de connexion vers la position de déconnexion. Un déplacement continu peut être entendu comme un déplacement suivant une trajectoire dans un plan ou dans l'espace, ce déplacement suivant une courbe non brisée afin d'éviter un changement brusque de direction dans l'opération des dispositifs. Des exemples de déplacement continu comprennent, dans un plan ou bien en trois dimensions, les lignes droites, les courbes polynomiales, spirales, exponentielles, paraboliques, logarithmiques, sinusoïdales, hyperboliques, elliptiques, ovales ou encore circulaires. Dans certains cas, le déplacement est linéaire, tel que par exemple dans les cas des dispositifs 200, 301, 400 ou 600. Dans certains cas, le déplacement est en rotation, tel que dans l'exemple des dispositif 100, 300 ou 500. Dans certains cas, le déplacement peut combiner un déplacement en rotation et un déplacement en translation, par exemple un déplacement hélicoïdal.An example of a method for disconnecting a high voltage circuit comprises the continuous movement of a movable armature of a device according to this description from the connection position to the disconnection position. A continuous movement can be understood as a movement following a trajectory in a plane or in space, this movement following an unbroken curve in order to avoid a sudden change of direction in the operation of the devices. Examples of continuous displacement include, in a plane or in three dimensions, straight lines, polynomial, spiral, exponential, parabolic, logarithmic, sinusoidal, hyperbolic, elliptical, oval or even circular curves. In some cases, the movement is linear, such as for example in the cases of devices 200, 301, 400 or 600. In some cases, the movement is in rotation, such as in the example of devices 100, 300 or 500. In some cases, the displacement can combine a displacement in rotation and a displacement in translation, for example a helical displacement.

Claims (15)

Dispositif de connexion et déconnexion d'un circuit haute tension comprenant : - une première borne principale et une seconde borne principale pour connexion du dispositif au circuit haute tension ; - une première borne intermédiaire connectée à la première borne principale par une première impédance ; - une première chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la première borne intermédiaire et la première borne principale ; - une seconde borne intermédiaire connectée à la première borne intermédiaire par une seconde impédance, la première borne intermédiaire étant connectée en série entre la première borne principale et la seconde borne intermédiaire ; - une seconde chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la première borne intermédiaire et la seconde borne intermédiaire ; et - une armature mobile déplaçable entre une position de connexion et une position de déconnexion dans un sens de déconnexion du circuit haute tension, l'armature mobile permettant de connecter, dans le sens de déconnexion, d'une part la seconde borne principale et d'autre part, et successivement, la première borne principale, la première borne intermédiaire, et la seconde borne intermédiaire, l'armature étant en contact avec la première et la seconde borne principale en position de connexion, l'armature étant déplacée au-delà de la seconde borne intermédiaire dans le sens de déconnexion en position de déconnexion. Device for connecting and disconnecting a high voltage circuit comprising: - A first main terminal and a second main terminal for connecting the device to the high voltage circuit; - a first intermediate terminal connected to the first main terminal by a first impedance; - A first electric arc breaking chamber arranged between the first intermediate terminal and the first main terminal; - a second intermediate terminal connected to the first intermediate terminal by a second impedance, the first intermediate terminal being connected in series between the first main terminal and the second intermediate terminal; - A second electric arc breaking chamber arranged between the first intermediate terminal and the second intermediate terminal; And - a moveable armature between a connection position and a disconnection position in a direction of disconnection of the high voltage circuit, the moveable armature making it possible to connect, in the direction of disconnection, on the one hand the second main terminal and on the other hand, and successively, the first main terminal, the first intermediate terminal, and the second intermediate terminal, the armature being in contact with the first and the second main terminal in the connection position, the armature being moved beyond the second intermediate terminal in the direction of disconnection in the disconnection position. Le dispositif l'une quelconque des revendications précédentes, la seconde borne principale comprenant un contact glissant.The device according to any preceding claim, the second main terminal comprising a sliding contact. Le dispositif l'une quelconque des revendications précédentes, l'armature mobile étant mobile en translation.The device according to any one of the preceding claims, the movable armature being movable in translation. Le dispositif selon la revendication précédente, les première borne principale, première borne intermédiaire et seconde borne intermédiaire étant disposées sur une même ligne droite.The device according to the preceding claim, the first main terminal, first intermediate terminal and second intermediate terminal being arranged on the same straight line. Le dispositif l'une quelconque des revendications 1 ou 2, l'armature mobile étant mobile en rotation.The device according to any one of claims 1 or 2, the movable armature being movable in rotation. Le dispositif selon la revendication précédente, les première borne principale, première borne intermédiaire et seconde borne intermédiaire étant disposées sur un même arc de cercle.The device according to the preceding claim, the first main terminal, first intermediate terminal and second intermediate terminal being arranged on the same arc of a circle. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant : - une troisième borne intermédiaire connectée à la seconde borne principale par une troisième impédance ; - une troisième chambre de coupure d'arc électrique disposée entre la troisième borne intermédiaire et la seconde borne principale ; - l'armature mobile permettant de connecter, dans le sens de déconnexion, d'une part, et successivement, la seconde borne principale et la troisième borne intermédiaire et, d'autre part, et successivement, la première borne principale, la première borne intermédiaire, et la seconde borne intermédiaire, l'armature étant déplacée au-delà de la troisième borne intermédiaire dans le sens de déconnexion en position de déconnexion. The device according to any preceding claim, comprising: - a third intermediate terminal connected to the second main terminal by a third impedance; - A third electric arc breaking chamber arranged between the third intermediate terminal and the second main terminal; - the movable armature making it possible to connect, in the direction of disconnection, on the one hand, and successively, the second main terminal and the third intermediate terminal and, on the other hand, and successively, the first main terminal, the first terminal intermediate, and the second intermediate terminal, the armature being moved beyond the third intermediate terminal in the direction of disconnection in the disconnection position. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une ou plusieurs bornes intermédiaires additionnelles, une ou plusieurs chambres de coupure d'arc électrique additionnelles, ou une dernière chambre de coupure.The device according to any one of the preceding claims, comprising one or more additional intermediate terminals, one or more additional electric arc breaking chambers, or a last breaking chamber. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ayant une structure symétrique, la première borne principale et la seconde borne principale étant connectées à un même nombre de bornes intermédiaires respectives, l'armature étant, en position de déconnexion, séparée de la première et de la deuxième borne principale par un même nombre de chambres de coupure d'arc électrique.The device according to any one of the preceding claims having a symmetrical structure, the first main terminal and the second main terminal being connected to the same number of respective intermediate terminals, the armature being, in the disconnection position, separated from the first and of the second main terminal by the same number of arc breaking chambers. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, chaque chambre de coupure d'arc électrique comprenant une pluralité de lames métalliques séparées les unes des autres par une distance déterminée.The device according to any one of the preceding claims, each arc breaking chamber comprising a plurality of metal blades separated from each other by a determined distance. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, chaque chambre de coupure d'arc électrique disposée entre deux bornes spécifiques étant dimensionnée en relation avec l'impédance connectant les mêmes bornes spécifiques, le dimensionnement de chaque chambre de coupure d'arc électrique évitant la formation d'un arc électrique en deçà d'un seuil déterminé, et permettant la formation d'un arc électrique au-delà du seuil déterminé, le seuil déterminé correspondant à un seuil de perte caractéristique de l'impédance connectant les mêmes bornes spécifiques.The device according to any one of the preceding claims, each electric arc breaking chamber arranged between two specific terminals being dimensioned in relation to the impedance connecting the same specific terminals, the dimensioning of each electric arc breaking chamber avoiding the formation of an electric arc below a determined threshold, and allowing the formation of an electric arc beyond the determined threshold, the determined threshold corresponding to a characteristic loss threshold of the impedance connecting the same specific terminals . Un arrangement de connexion et déconnexion d'un circuit haute tension comprenant une pluralité de dispositifs selon l'une quelconque des revendications précédentes connectés en série.A connection and disconnection arrangement of a high voltage circuit comprising a plurality of devices according to any preceding claim connected in series. Procédé de déconnexion d'un circuit haute tension comprenant le déplacement continu d'une armature d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 de la position de connexion vers la position de déconnexion.A method of disconnecting a high voltage circuit comprising continuously moving an armature of a device according to any one of claims 1 to 11 from the connection position to the disconnection position. Le procédé selon la revendication 13, le déplacement étant linéaire.The method of claim 13, the movement being linear. Le procédé selon la revendication 13, le déplacement étant en rotation.The method of claim 13, the movement being rotational.
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