FR2483121A1 - HIGH VOLTAGE SHUTTER POST DISCONNECT - Google Patents
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Abstract
SECTIONNEUR DE POSTE BLINDE A HAUTE TENSION. L'INVENTION EST RELATIVE A UN SECTIONNEUR POUR POSTE BLINDE SOUS ENVELOPPE METALLIQUE COAXIALE REMPLIE DE GAZ DIELECTRIQUE COMPRIME. LE SECTIONNEUR QUI COMPREND UN CONTACT MOBILE COOPERANT AVEC UN CONTACT FIXE, LESDITS CONTACTS COMPORTANT UN SUPPORT DE CONTACT TUBULAIRE FIXE COAXIAL AVEC L'ENVELOPPE, EST CARACTERISE EN CE QUE LES EXTREMITES EN REGARD DES PORTE-CONTACTS 4, 10 SONT MUNIS DE CAPOTS PARE-EFFLUVES 7, 6 SENSIBLEMENT HEMISPHERIQUES PRESENTANT UN COL CYLINDRIQUE 72, 62 RENTRANT DESTINE AU PASSAGE DU CONTACT MOBILE 8. L'INVENTION S'APPLIQUE AUX INSTALLATIONS A HAUTE TENSION.HIGH VOLTAGE SHIELDED SUBSTATION SWITCH. THE INVENTION RELATES TO A DISCONNECTOR FOR AN ARMORED SUBSTATION UNDER A COAXIAL METAL ENCLOSURE FILLED WITH COMPRESSED DIELECTRIC GAS. THE DISCONNECTOR WHICH INCLUDES A COOPERATING MOBILE CONTACT WITH A FIXED CONTACT, THE SAID CONTACTS INCLUDING A FIXED TUBULAR CONTACT HOLDER COAXIAL WITH THE ENCLOSURE, IS CHARACTERIZED IN THAT THE ENDS WITH REGARD TO THE CONTACT HOLDERS 4, 10 ARE EQUIPPED WITH COVERS. EFFLUVES 7, 6 SENSITIVELY HEMISPHERIC PRESENTING A CYLINDRICAL NECK 72, 62 RETRACTING INTENDED FOR THE PASSAGE OF THE MOBILE CONTACT 8. THE INVENTION APPLIES TO HIGH VOLTAGE INSTALLATIONS.
Description
Sectionneur de poste blindé à haute tension L'invention concerne unHigh voltage shielded switch disconnector The invention relates to a
sectionneur de poste blindé à haute tension. Un sectionneur ne coupe et n'établit que des courants très faibles, généralement des courants capacitifs correspondant à la High voltage shielded substation switch. A disconnector cuts and establishes only very small currents, generally capacitive currents corresponding to the
capacitance d'un jeu de barres sous tension. capacitance of a live busbar.
S'agissant d'un sectionneur disposé à l'air libre, à l'intérieur d'un bâtiment ou à l'extérieur, la coupure d'un tel courant et son établissement ne causent que des effets négligeables, les distances entre pièces sous tension et les charpentes ou parois mises à la terre étant grandes. Mais pour les postes blindés sous enveloppe métallique remplie de gaz isolant, tels qu'ils sont utilisés pour des tensions atteignant 70 à 800 kV, les distances sont courtes et In the case of a disconnector placed in the open air, inside a building or outside, the cutting of such a current and its establishment cause only negligible effects, the distances between pieces under voltage and the frames or walls grounded being large. But for shielded metal-filled substations filled with insulating gas, as used for voltages up to 70-800 kV, distances are short and
les gradients de tension sont élevés. the voltage gradients are high.
Pour avoir les distances minimales, la distribution du champ électrique doit être homogène; on utilise aussi des capots mis sous To have the minimum distances, the distribution of the electric field must be homogeneous; we also use hoods put under
tension qui élèvent le seuil de tension de l'apparition d'effluves. voltage that raise the voltage threshold of the appearance of corona.
De tels capots présentent souvent entre entrée et sortie du sectionneur une partie plate perpendiculaire à l'axe du sectionneur, associée par des arrondis à une partie cylindrique très lisse, dont l'axe Such covers often have between the input and output of the disconnector a flat portion perpendicular to the axis of the disconnector, associated by roundings to a very smooth cylindrical portion, whose axis
se confond avec l'axe du sectionneur. merges with the disconnector axis.
Lors des manoeuvres d'ouverture et de fermeture d'un sectionneur, à vitesse de manoeuvre lente, un arc de coupure d'abord de préamorçage prend naissance. Cet arc aura tendance à se déplacer sous l'action du champ électrique à la périphérie des capots pare-effluves, puis la racine de l'arc peut sauter sur l'enveloppe métallique située à courte distance. L'arc grèle dû au courant capacitif dégénère alors During the opening and closing operations of a disconnector, at slow operating speed, a pre-actuation cutoff arc originates. This arc will tend to move under the action of the electric field at the periphery of the corona shields, then the root of the arc can jump on the metal shell located a short distance. The arc hells due to capacitive current then degenerates
en arc de puissance, arc de défaut à la terre, à l'intérieur de l'enve- in a power arc, earth fault arc, inside the enve-
loppe. Il est connu par la demande de brevet allemand DOS n0 27 04 385 de placer un écran métallique sous tension autour du contact fixe Loppe. It is known from the German patent application DOS No. 27 04 385 to place a metal screen under tension around the fixed contact
et à une distance radiale supérieure à la distance de préamorçage. and at a radial distance greater than the preboot distance.
L'arc de préamorçage ou de coupure est alors piégé par l'écran, il ne peut s'étendre jusqu'à l'enveloppe, mais ceci augmente la course The pre-arc or cutoff arc is then trapped by the screen, it can not extend to the envelope, but this increases the race
du sectionneur.of the disconnector.
Il est aussi connu d'utiliser un mécanisme à ouverture et It is also known to use an opening mechanism and
2 4831212 483121
fermeture brusques qui, réduisant considérablement la durée de l'arc, empêche ce dernier de se développer de façon erratique. Un tel dispositif, généralement adopté pour les interrupteurs est très onéreux pour abrupt closing which, considerably reducing the duration of the arc, prevents it from developing erratically. Such a device, generally adopted for switches is very expensive for
le sectionneur.the disconnector.
L'invention a pour but un sectionneur à manoeuvre lente, dans lequel les contacts fixes et mobiles et les capots pare-effluves ont une forme telle que la longueur de l'arc soit faible1 le champ électrique au voisinage de l'axe des contacts soit faible aussi et que l'arc dès sa naissance et au cours de son développement reste The aim of the invention is a sluggish disconnector, in which the fixed and movable contacts and the corona shields have a shape such that the length of the arc is small1 the electric field in the vicinity of the axis of the contacts is weak too and that the bow from birth and during its development remains
dans la zone à faible champ au voisinage de l'axe. in the low-field area near the axis.
L'invention a pour objet un sectionneur pour poste blindé sous enveloppe métallique coaxiale remplie de gaz diélectrique comprimé, ledit sectionneur comprenant un contact mobile, coopérant avec un contact fixe, lesdits contacts comportant un support de contact tubulaire fixe coaxial avec l'enveloppe, caractérisé en ce que les extrémités en regard des porte-contacts sont munies d'un capot pare-effluves sensiblement hémisphérique présentant un col cylindrique rentrant The subject of the invention is a disconnector for a shielded station in a coaxial metal envelope filled with compressed dielectric gas, said disconnector comprising a movable contact cooperating with a fixed contact, said contacts comprising a fixed tubular contact support coaxial with the envelope, characterized in that the ends opposite the contact-holders are provided with a substantially hemispherical corona-bonnet having a re-entrant cylindrical neck
destiné au passage du contact mobile. intended for the passage of the moving contact.
Selon certaines caractéristiques, le contact mobile présente According to certain characteristics, the mobile contact presents
un embout hémisphérique. Le contact fixe comporte un contact semi- a hemispherical tip. The fixed contact has a semi contact
mobile de même diamètre que celui de l'embout du contact mobile. mobile of the same diameter as that of the tip of the movable contact.
En position d'ouverture, l'extrémité de l'embout du contact semi- In the open position, the end of the tip of the semi-contact
mobile est disposée entre le seuil d'entrée du capot pare-effluves mobile is arranged between the inlet threshold of the corona shield
et l'extrémité du cercle d'inscription de sa partie hémisphérique. and the end of the inscription circle of its hemispherical part.
Selon d'autres caractéristiques, l'embout du contact mobile étant disposé en retrait du seuil d'entrée du col cylindrique du According to other features, the tip of the movable contact being disposed behind the entrance threshold of the cylindrical neck of the
capot pare-effluves, la distance séparant les seuils des capots pare- corona shield, the distance separating the thresholds of the protective covers
effluves est comprise entre 50% et 100% du diamètre des parties hémis- between 50% and 100% of the diameter of the hemispherical
phériques. Le diamètre des cols cylindriques est compris entre 20% eral. The diameter of the cylindrical necks is between 20%
et 35% du diamètre des parties hémisphériques. and 35% of the diameter of the hemispherical parts.
La figure 1 représente une vue schématique partielle et en FIG. 1 represents a partial diagrammatic view and in
coupe axiale d'un sectionneur de poste blindé selon l'invention. axial section of a shielded section switch according to the invention.
La figure 2 représente une vue schématique en coupe axiale FIG. 2 represents a schematic view in axial section
d'une variante de capot pare-effluves d'un sectionneur selon l'invention. of a variant of corona shield of a disconnector according to the invention.
La figure 3 représente une vue en coupe agrandie d'une variante FIG. 3 represents an enlarged sectional view of a variant
de l'embout de contact.of the contact tip.
24 8 3 1 2124 8 3 1 21
-3- Dans la figure 1 on a représenté une portion de poste blindé, constitué à l'aide des enveloppes métalliques tubulaires, telles que 1, dont les extrémités comportent des brides de raccordement, telles que 2, entre lesquelles sont serrés des isolateurs 3 qui supportent des parties actives de l'installation disposées coaxialement. Les enveloppes tubulaires 1 sont remplies d'un gaz diélectrique tel que de l'hexafluorure de soufre sous une pression d'environ trois FIG. 1 shows a shielded post portion constituted by tubular metal envelopes, such as 1, the ends of which comprise connection flanges, such as 2, between which insulators 3 are clamped together; which support active parts of the installation disposed coaxially. The tubular casings 1 are filled with a dielectric gas such as sulfur hexafluoride under a pressure of about three
à cinq bars.at five bars.
Les enveloppes 1 contiennent les éléments constitutifs d'un sectionneur dont la partie mobile est disposée à droite et la partie The envelopes 1 contain the constituent elements of a disconnector whose movable part is arranged on the right and the part
fixe est disposée à gauche.fixed is arranged on the left.
La partie mobile du sectionneur comprend un contact mobile tubulaire 8, coaxial avec l'enveloppe 1, dont l'extrémité visible comporte un embout hémisphérique 9. Le déplacement axial du contact mobile 8 est commandé par l'intermédiaire d'un mécanisme non représenté sous la dépendance d'un opérateur. Le contact mobile 8 est placé The movable portion of the disconnector comprises a tubular movable contact 8, coaxial with the casing 1, whose visible end comprises a hemispherical tip 9. The axial displacement of the movable contact 8 is controlled via a mechanism not shown in FIG. the dependency of an operator. The movable contact 8 is placed
à l'intérieur d!un porte-contact 4 tubulaire supporté par l'isolateur 3. inside a tubular contact carrier 4 supported by the insulator 3.
Le contact mobile 8 est relié au porte-contact 4 par l'intermédiaire de contacts glissants 46 disposés dans des rainures circulaires 45 ménagées à l'intérieur du porte-contact 4. Un capot pare-effluves 7 est disposé entre l'isolateur 3 et l'extrémité du porte-contact 4 entourant l'embout 9. Le capot 7 comporte une partie hémisphérique 70 reliant une enveloppe cylindrique 71 à un col cylindrique 72 rentrant vers l'intérieur, les parties cylindriques comportent une génératrice The movable contact 8 is connected to the contact carrier 4 by means of sliding contacts 46 arranged in circular grooves 45 formed inside the contact carrier 4. A corona shield 7 is arranged between the insulator 3 and the end of the contact carrier 4 surrounding the nozzle 9. The cover 7 has a hemispherical portion 70 connecting a cylindrical casing 71 to a cylindrical neck 72 retreating inwardly, the cylindrical portions comprise a generator
parallèle à l'axe du sectionneur.parallel to the axis of the disconnector.
La partie fixe du sectionneur comprend un contact semi-mobile tubulaire 13 coaxial avec l'enveloppe 1, dont une extrémité comporte un embout hémisphérique 14,disposé en regard de l'embout 9. Le contact semimobile 13 comporte sur son autre extrémité un collet 15 soumis à un ressort de compression fixe 16 qui a tendance à L'appuyer contre une bague 17 formant butée. Un porte-contact 10 tubulaire, disposé autour du contact semi-mobile 13 et coaxial avec l'enveloppe 1, est The fixed part of the disconnector comprises a semi-mobile tubular contact 13 coaxial with the casing 1, one end of which has a hemispherical tip 14, arranged facing the endpiece 9. The semimobile contact 13 has on its other end a collar 15 subjected to a fixed compression spring 16 which tends to press against a ring 17 forming a stop. A tubular contact carrier 10 disposed around the semi-moving contact 13 and coaxial with the casing 1 is
supporté par un isolateur tel que 3, non représenté dans la figure. supported by an insulator such as 3, not shown in the figure.
Le ressort 16 est assujetti à l'intérieur du porte-contact 10 qui supporte du côté opposé une couronne de doigts de contact 12 susceptible de coopérer avec le contact semi-mobile 13 disposé coulissant le The spring 16 is secured inside the contact carrier 10 which supports on the opposite side a ring of contact fingers 12 capable of cooperating with the semi-moving contact 13 slidably disposed on
2 48 312 12 48 312 1
-4 - long de la bague 17. Un capot pare-effluves 6 analogue au capot 7 -4 - along the ring 17. A corona shield 6 similar to the cover 7
est disposé à l'extrémité du porte-contact 10 et en regard du capot 7. is disposed at the end of the contact carrier 10 and facing the cover 7.
Le capot 6 comporte ainsi une partie hémisphérique 60 reliant une The cover 6 thus has a hemispherical portion 60 connecting a
enveloppe cylindrique 61 à un col cylindrique 62 rentrant vers l'inté- cylindrical casing 61 with a cylindrical neck 62 returning to the interior.
- rieur, les parties cylindriques comportant une génératrice parallèle à l'axe du sectionneur. Les diamètres des parties cylindriques 61 et 71 d'une part et 62 et 72 d'autre part sont égaux, tandis que les rayons de courbure des parties hémisphériques 60 et 70 sont les mêmes. En position d'ouverture représentée en figure 1, l'extrémité de l'embout hémisphérique 9 du contact mobile 8 est disposé légèrement en retrait du seuil 73 d'entrée du col cylindrique 72. Par contre l'extrémité de l'embout hémisphérique 14 est disposée sensiblement à mi-distance entre le seuil d'entrée 63 du col cylindrique 62 et ce qui constituerait l'extrémité 64 de la sphère d'inscription de Cylindrical parts having a generatrix parallel to the axis of the disconnector. The diameters of the cylindrical portions 61 and 71 on the one hand and 62 and 72 on the other hand are equal, while the radii of curvature of the hemispherical portions 60 and 70 are the same. In the open position shown in Figure 1, the end of the hemispherical tip 9 of the movable contact 8 is slightly set back from the threshold 73 of the inlet of the cylindrical neck 72. By against the end of the hemispherical tip 14 is disposed substantially midway between the entrance threshold 63 of the cylindrical neck 62 and what would constitute the end 64 of the inscription sphere of
la partie hémisphérique 60.the hemispherical part 60.
Lors de la fermeture du sectionneur, le contact semi-mobile 8 et l'embout 9 sont déplacés de droite à gauche. L'embout 9 prend en particulier la position intermédiaire tracée en tirets et repérée en 59 dans cette position; la distance entre l'embout 6 et l'embout 59 est courte et un arc grèle 20 Jaillit entre ces embouts. Le champ électrique déformé au voisinage des embouts 59 et 14 est représenté par les lignes équipotentielles 23 tracées par des tirets, à la partie supérieure de la figure 1. L'arc 20 restant sensiblement parallèle aux lignes équipotentielles n'a pas tendance à se déplacer. Il s'éteint lors de l'entrée en contact galvanique des embouts 9 et 14. Quand le sectionneur a terminé sa course, le contact s'établit entre les doigts de contact 12 et le contact mobile 8, qui a le même diamètre que le contact semi-mobile 13 et qui est repoussé contre l'action du ressort 16; son embout 14 prend la position repérée en 54 et When closing the disconnector, the semiautomatic contact 8 and the tip 9 are moved from right to left. The tip 9 takes in particular the intermediate position drawn in indents and marked at 59 in this position; the distance between the tip 6 and the tip 59 is short and a wide bow 20 springs between these tips. The deformed electric field in the vicinity of the end pieces 59 and 14 is represented by the equipotential lines 23 drawn by dashes, at the upper part of FIG. 1. The arc 20 remaining substantially parallel to the equipotential lines does not tend to move. . It goes out when the tips 9 and 14 come into galvanic contact. When the disconnector has completed its travel, the contact is established between the contact fingers 12 and the movable contact 8, which has the same diameter as the semi-moving contact 13 and which is pushed against the action of the spring 16; its tip 14 takes the position marked 54 and
l'embout est alors en 69.the tip is then in 69.
2 4 8 3 1 22 4 8 3 1 2
Dans ces conditions, on obtient dans l'intervalle entre les capots 7 et 6 un champ électrique dont les lignes équipotentielles 22, sensiblement symétriques sont matérialisées par des tirets à la partie Under these conditions, an electric field is obtained in the gap between the covers 7 and 6, the substantially symmetrical equipotential lines 22 of which are indicated by dashes in the portion
inférieure de la figure 1.bottom of Figure 1.
Lors de l'ouverture du sectionneur, le déplacement du contact semi-mobile 8 de gauche à droite entraîne le même mouvement de gauche à droite du contact semi-mobile 13 sous l'action du ressort 16 jusqu'à ce que le collet 15 vienne buter contre la bague 17. Après séparation galvanique des embouts 9 et 14 un arc prend naissance entre ces embouts, l'arc étant dans une zone à faible gradient reste rectiligne et se déplace au maximum sur l'extrémité droite du capot 6. La forme sphérique du capot 6 empêche le déplacement de l'arc vers la partie cylindrique 60 et vers l'enveloppe 1. Le courant a une très faible valeur, inférieure à un ampère, et l'arc s'éteint de lui-même dans le gaz diélectrique d'hexafluorwre de soufre quand la distance entre les embouts 9 et 14 est suffisante. On obtient de bons résultats quand la distance d'ouverture séparant les capots 7 et l'embout 9 est comprise entre % et 100% du diamètre des enveloppes cylindriques 71 et 61, la When opening the disconnector, the displacement of the semi-moving contact 8 from left to right causes the same movement from left to right of the semi-moving contact 13 under the action of the spring 16 until the collar 15 comes abut against the ring 17. After galvanic separation of the tips 9 and 14 an arc arises between these tips, the arc being in a low gradient zone remains rectilinear and moves at the maximum on the right end of the cover 6. The shape spherical bonnet 6 prevents the displacement of the arc to the cylindrical portion 60 and to the casing 1. The current has a very low value, less than one ampere, and the arc goes out of itself in the gas Sulfur hexafluoride dielectric when the distance between the tips 9 and 14 is sufficient. Good results are obtained when the opening distance separating the covers 7 and the tip 9 is between% and 100% of the diameter of the cylindrical envelopes 71 and 61, the
valeur optimale étant voisine de 75%. optimum value being close to 75%.
Le diamètre des embouts hémisphériques 9 et 6 et des contacts tubulaires 8 et 13 doit être compris entre 20 et 35% du diamètre The diameter of the hemispherical tips 9 and 6 and the tubular contacts 8 and 13 must be between 20 and 35% of the diameter
des parties cylindriques 71 et 61 des capots 7 et 6. cylindrical portions 71 and 61 of covers 7 and 6.
Dans la figure 2 on a représenté une variante de réalisation des capots qui donne encore de bons résultats. Le seuil 63 d'entrée du col c. lindrique 62 comporte une plage transversale plate dont l'extrémité droite du capot 6 représente une partie plate d'un diamètre, le diamètre extérieur ne dépasse pas la moitié du diamètre de la In Figure 2 there is shown an alternative embodiment of the hoods which still gives good results. The entrance threshold 63 of the neck c. lindrique 62 comprises a flat transverse beach whose right end of the hood 6 represents a flat portion of a diameter, the outer diameter does not exceed half the diameter of the
partie cylindrique 61.cylindrical part 61.
Dans une autre variante de réalisation du sectionneur, non représentée, on peut aussi simplifier le contact du côté de la partie fixe en supprimant le tube 13, son embout 14 et le ressort 16, mais en conservant les doigts de contact 12 et le capot 6 dont la forme est représentée sur la figure 1. L'arc de préamorçage ou de coupure éclate alors entre l'embout 9 et l'extrémité hémisphérique 61 du In another alternative embodiment of the disconnector, not shown, it is also possible to simplify the contact on the side of the fixed part by removing the tube 13, its endpiece 14 and the spring 16, but keeping the contact fingers 12 and the cover 6 whose shape is shown in FIG. 1. The pre-arc or cut-off arc then bursts between the endpiece 9 and the hemispherical end 61 of the
capot 6.hood 6.
2 48 312 12 48 312 1
-6- Dans une autre variante l'embout de contact peut présenter un trou borgne. Cette disposition peut intéresser aussi bien l'embout 9 que l'embout 14. La figure 3 représente un tel embout 80 comportant un trou borgne 81; les bords du trou sont arrondis, ceci permet de centrer l'arc, en le forçant à s'accrocher sur l'extrémité de l'embout (extrémité arrondie du trou). Les dimensions du trou sont les suivantes pour le meilleur résultat: diamètre du trou d entre et 30% du diamètre maximal D de l'embout 80, rayon r de l'arrondi à l'extrémité du trou compris entre 20 et 50% du diamètre In another variant, the contact tip may have a blind hole. This arrangement may interest both the tip 9 and the tip 14. Figure 3 shows such a tip 80 having a blind hole 81; the edges of the hole are rounded, this allows to center the arc, forcing it to hook on the end of the tip (rounded end of the hole). The dimensions of the hole are as follows for the best result: diameter of the hole d between and 30% of the maximum diameter D of the tip 80, radius r of the rounded end of the hole between 20 and 50% of the diameter
du trou.the hole.
Il est évident que l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés et qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples; en particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la It is obvious that the invention is not limited to the embodiments which have just been described and shown and which have been given only as examples; in particular, it is possible, without departing from the scope of the invention, to modify certain provisions or to replace certain means by equivalent means or else to replace certain elements by others capable of ensuring
même fonction technique ou une fonction technique équivalente. same technical function or an equivalent technical function.
2 48 312 12 48 312 1
-7 --7 -
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