FR2637423A1 - Electrical unit or cell with gas insulation, equipped with a device for locking under lack of gas pressure - Google Patents

Electrical unit or cell with gas insulation, equipped with a device for locking under lack of gas pressure Download PDF

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Abstract

A unit or cell with sealed vessel 14 filled with pressurised SF6 includes a gas pressure detector with metal bellows 26 connected to the vessel 14, and a locking device with tilting catch 20 intended to fasten the hood 16 in order to bar access to the mechanism in the event of an abnormal drop in pressure. The trip rod 38 of the bellows 26 cooperates with a control lever 34 of the catch 20 to form a breakable mechanical link. The actuation of a switch 36 by the control lever 34 operates a protection device 54 formed either by an alarm indicator, or by the trip of the mechanism. Adjustment of the tripping threshold is effected by varying the bearing stroke L of the control lever 34 on the rod 38 of the bellows 26.

Description

POSTE OU CELLULE ELECTRIQUE A ISOLEMENT GAZEUX, EQUIPE D'U
DISPOSITIF DE VERROUILLAGE A 'v'A.3; DE PRESSION7 DE GAZ.ELECTRICAL STATION OR CELL WITH GAS INSULATION, EQUIPPED WITH A
LOCKING DEVICE AT 'v'A.3; GAS PRESSURE7.

L' invention est relative à un poste ou cellule électrique à cuve étanche remplie de gaz isolant à rigidite aiélectrique élevée, notamment du SF6 sous pression, comprenant un mécanisme de commande exterieur a la cuve pour piloter la commutation de l'appareillage électrique agencé à l'intérieur de la cuve, un capot d'obturation recouvrant le mécanisme de commande, et un détecteur de pression de gaz cooperant avec un dispositif de verrouillage du capot pour interdire l'accus au mécanisme en cas de baisse anormale de pression oU gaz dans la cuve.The invention relates to an electrical substation or cell with a sealed tank filled with insulating gas with high electrical stiffness, in particular pressurized SF6, comprising a control mechanism external to the tank to control the switching of the electrical equipment arranged at the inside the tank, a shutter cover covering the control mechanism, and a gas pressure detector cooperating with a cover locking device to prevent the battery from accumulating in the mechanism in the event of an abnormal drop in pressure or gas in the tank.

Le détecteur d'une cellule connue est constitué par un piston soumis à la pression de gaz, et accouplé par une transmission au dispositif de verrouillage du capot. La sensibilité d'un tel détecteur G piston convient parfaitement pour des fortes variations de pression, notamment pour des postes ayant des pressions internes de plusieurs bars. Pour des cellules à moyenne tension et à pression nominale faible, de l'ordre de un bar, la sensibilité d'un détecteur à piston n'est pas suffisante pour détecter des faibles variations de pression, par exemple de 100 à 200 millibars.The detector of a known cell consists of a piston subjected to gas pressure, and coupled by a transmission to the hood locking device. The sensitivity of such a piston G detector is perfectly suited for large pressure variations, in particular for stations with internal pressures of several bars. For cells at medium voltage and at low nominal pressure, of the order of one bar, the sensitivity of a piston detector is not sufficient to detect small variations in pressure, for example from 100 to 200 millibars.

L'objet de l'invention consiste a realiser un dispositif de verrouillage à manque de pression de grande sensibilité, et à seuil de déclenchement facilement ajustable.The object of the invention is to provide a locking device for lack of pressure of high sensitivity, and easily adjustable trigger threshold.

Le poste selon l'invention est caractérisé en ce que ledit détecteur de pression est formé par un soufflet métallique ayant une conduite en communication directe avec l'intérieur de la cuve, et une tige de déclenchement déplaçable en translation en fonction des variations de volume du soufflet. L'utilisation d'un soufflet comme détecteur de pression permet la détection de faibles variations de pression dans la cuve.The station according to the invention is characterized in that said pressure detector is formed by a metal bellows having a pipe in direct communication with the interior of the tank, and a trigger rod movable in translation as a function of the volume variations of the bellows. The use of a bellows as a pressure detector allows the detection of small pressure variations in the tank.

La tige de déclenchement du soufflet coopère par une liaison mécanique brisable avec un levier de commande du dispositif de verrouillage, lequel est équipe d'un crochet de retenue déplaçable entre des positions inactive et active, respectivement de déverrouillage et de verrouillage du capot, en fonction de l'état de la liaison mécanique dépendant de la position de la tige avant et après déclenchement par le soufflet.The bellows trigger rod cooperates by a breakable mechanical connection with a control lever of the locking device, which is equipped with a retaining hook movable between inactive and active positions, respectively unlocking and locking the cover, depending the state of the mechanical connection depending on the position of the rod before and after triggering by the bellows.

Le levier de commande coopère avec un interrupteur de contrôle et de signalisation en liaison électrique avec un dispositif de protection foré soit par un indicateur d'alarme, soit par un déclencheur cu mécanisme de commande. Dans le cas d'un déclenctement par manGue de pression, le soufflet pilote simultanément un verrouillage mécanique du capot par le crochet de retenue, et un verrouillage électrique du déclencheur.The control lever cooperates with a control and signaling switch in electrical connection with a protection device drilled either by an alarm indicator or by a trigger or control mechanism. In the event of a pressure release, the bellows simultaneously controls a mechanical locking of the cover by the retaining hook, and an electrical locking of the release.

Le réglage du seuil de déclenchement s'opère par variation de la course d'appui du levier de commande en forme de palette sur la tige de soufflet.The trigger threshold is adjusted by varying the support stroke of the pallet-shaped control lever on the bellows rod.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description iiui va suivre d'un rode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue partielle en perspective du poste équipé du dispositif de verrouillage à manque de pression; - la figure 2 montre une vue en élévation du dispositif de verrouillage selon la figure 1, le crochet de retenue étant représenté en position inactive de déverrouillage (traits forts, et en position active de verrouillage (traits pointillés); - la figure 3 est une vue en plan de la figure 2; - les figures 4 et 5 représentent un schéma synoptique du dispositif de verrouillage, respectivement en positions de déverrouillage et de verrouillage du capot.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows from an embodiment of the invention given by way of nonlimiting example and shown in the appended drawings in which: - Figure 1 is a partial view in perspective of the station equipped with the pressure-relief locking device; - Figure 2 shows an elevational view of the locking device according to Figure 1, the retaining hook being shown in the inactive unlocking position (strong lines, and in the active locking position (dotted lines); - Figure 3 is a plan view of Figure 2; - Figures 4 and 5 show a block diagram of the locking device, respectively in the unlocking and locking positions of the cover.

Sur les figures, un dispositif de verrouillage 10 mécanique et électrique sensible à une manque de pression, est logé dans un coffret Il fixé a un poste 12 ou cellule à moyenne ou haute tension renfermant de l'appareillage électrique de coupure et de connexion. La cuve 14 du poste 12 est étanche et remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique elevée, notamment du SF6 sous pression, utilisé comme agent d'isolement et d'extinction de l'arc. La structure interne du poste 12 est décrite à titre c'exemple dans le brevet français 2507c35, lequel comporte un mécanisme de commande (non representéX, agencé sur la face avant pour piloter les mouvements d'ouverture ou de fermeture des disjoncteurs ou interrupteurs constituant l'appareillage électrique.In the figures, a mechanical and electrical locking device 10 sensitive to a lack of pressure, is housed in a box It fixed to a station 12 or medium or high voltage cell containing electrical cut-off and connection equipment. The tank 14 of the station 12 is sealed and filled with insulating gas with high dielectric strength, in particular SF6 under pressure, used as an agent for isolating and extinguishing the arc. The internal structure of the station 12 is described by way of example in French patent 2507c35, which includes a control mechanism (not shown, arranged on the front face to control the opening or closing movements of the circuit breakers or switches constituting the 'electrical equipment.

La manoeuvre par levier ou bouton-poussoir du mécanisme de commande est autorisée apres relèvement obligatoire d'un capot 16 à plastron d'obturation monté basculant sur un premier axe 18 norizontal parallèle à la race avant. L'accès au mécanisme peut être condamné après verrouillage mécanique du capot 16 au moyen d'un crochet 20 de retenue en forme de yâche qui s'engage dans un orifice 22 du capot 16 pour le maintenir fermé. Le crochet 20 est logé dans le coffret 11, et est monté à pivotement limité sur un deuxième axe 24 entre une position inactive relevée de déverrouillage du capot 16, et une position active abaissée de verrouillage du capot 16, représentées respectivement en traits forts et pointillés sur la figure 2.Maneuvering by lever or push button of the control mechanism is authorized after compulsory raising of a cover 16 with shutter plate mounted tilting on a first norizontal axis 18 parallel to the front race. Access to the mechanism can be blocked after mechanical locking of the cover 16 by means of a yach shaped retaining hook 20 which engages in an orifice 22 in the cover 16 to keep it closed. The hook 20 is housed in the box 11, and is mounted with limited pivoting on a second axis 24 between a raised inactive position for unlocking the cover 16, and a lowered active position for locking the cover 16, shown respectively in strong and dotted lines. in figure 2.

L'ordre de verrouillage du crochet 20 est élaboré a partir d'une variation de volume d'un soufflet 26 métallique ayant une conduite d'entrée 28 en liaison directe avec l'intérieur de la cuve 14 du poste 12. Un écrou 30 de fixation solidarise la conduite 28 à la paroi de la cuve 14 et des flasques 32 latéraux assurent le guidage longitudinal en translation du soufflet 26 lors de son mouvement relatif de compression et de rétraction dépendant de la variation de pression du gaz SF6.The hook locking order 20 is developed from a volume variation of a metal bellows 26 having an inlet pipe 28 in direct connection with the interior of the tank 14 of the station 12. A nut 30 of fixing secures the pipe 28 to the wall of the tank 14 and side flanges 32 provide longitudinal guidance in translation of the bellows 26 during its relative compression and retraction movement depending on the pressure variation of the SF6 gas.

Au crochet 20 est associé un levier de commande 34 en forme de palette coopérant avec un interrupteur 36 de contrôle et de signalisation, et une tige 38 de déclenchement solidaire du soufflet 26. Un ressort 4u, notament de torsion, est ancré entre un point fixe 42 et le levier de commande 34 pour solliciter le crochet 20 en pivotement, vers la position active abaissez, après l'action de déclenchement provoquée par le retrait de la tige 38, engendrant la rupture de la liaison mécanique entre le levier de commande 34 et le soufflet 26.Le seuil de déclenchement peut être facilement ajusté à une valeur prédéterminée de la pression, en faisant varier la course d'appui L (figure 4) du levier de commande 34 sur la tige 33. le réglage de cette course de déclenchement s'opère par variation de la longueur du levier de commande 34 au moyen de vis 44 d'ajustage.The hook 20 is associated with a control lever 34 in the form of a pallet cooperating with a control and signaling switch 36, and a rod 38 for triggering secured to the bellows 26. A spring 4u, notably of torsion, is anchored between a fixed point 42 and the control lever 34 for biasing the hook 20 in pivoting, towards the active position lower, after the tripping action caused by the withdrawal of the rod 38, causing the breaking of the mechanical connection between the control lever 34 and the bellows 26.The triggering threshold can be easily adjusted to a predetermined value of the pressure, by varying the bearing stroke L (FIG. 4) of the control lever 34 on the rod 33. the adjustment of this triggering stroke operates by varying the length of the control lever 34 by means of adjustment screws 44.

Le volume interne du soufflet 26 est mis en communication par une conduite auxiliaire 46 avec un manomètre 48 fixé sur la face avant du coffret 11 en-dessous du crochet de retenue 20.The internal volume of the bellows 26 is placed in communication by an auxiliary pipe 46 with a pressure gauge 48 fixed on the front face of the box 11 below the retaining hook 20.

L' interrupteur 36 est relié par un circuit électrique 50 interne à un bornier 52 fixe sur le coffret 11. Au bornier 52 peut être raccordé électriquement un dispositif de protection 54 relié par exemple à un indicateur d'alarme visuel ou sonore, ou au déclencheur du mécanisme de commande du poste 12.The switch 36 is connected by an internal electrical circuit 50 to a terminal block 52 fixed on the box 11. To the terminal block 52 can be electrically connected a protection device 54 connected for example to a visual or audible alarm indicator, or to the trigger of the control mechanism of the station 12.

Le fonctionnement du dispositif de verrouillage 10 à manque de pression est illustré sur les figures 4 et 5: - Dans la position inactive relevée du crochet de retenue 20, le capot 16 n'est pas verrouillé, ce qui correspond à une pression normale de gaz SF6 à l'intérieur de la cuve 14. Le levier de commande 34 se trouve en appui sur la tige 38 du soufflet 26 de manière à maintenir le crochet 20 en position inactive, et l'interrupteur 36 est en position de fermeture. Le manomètre 48 indique une valeur normale de la pression de gaz. Lorsque l'appareillage du poste 12 comporte un disjoncteur, le dispositif de protection 54 valide le fonctionnement du déclencheur associé au disjoncteur grâce à la fermeture de l'interrupteur 36. Le capot 16 peut etre basculé autour du premier axe 18 dans le sens de la flèche "F", pour l'accès au mécanisme.The operation of the locking device 10 with insufficient pressure is illustrated in FIGS. 4 and 5: - In the raised inactive position of the retaining hook 20, the cover 16 is not locked, which corresponds to a normal gas pressure SF6 inside the tank 14. The control lever 34 is supported on the rod 38 of the bellows 26 so as to keep the hook 20 in the inactive position, and the switch 36 is in the closed position. The pressure gauge 48 indicates a normal value for the gas pressure. When the switchgear at post 12 includes a circuit breaker, the protection device 54 validates the operation of the trip device associated with the circuit breaker by closing the switch 36. The cover 16 can be tilted around the first axis 18 in the direction of arrow "F", for access to the mechanism.

- En cas de fuite de gaz (figure 5), la pression a l'intérieur de la cuve 14 diminue, provoquant la rétraction du soufflet 26. Le retrait de la tige 38 de déclenchement libere le levier de commande 34 lorsque la pression tombe sous le seuil de déclenchement, entraînant le basculement du crochet de retenue 20 vers la position active abaissée. Le capot 16 est alors verrouillé positivement, ce qui interdit toute manoeuvre locale du mécanisme du disjoncteur. Le manometre 48 indique le défaut de pression, et l'interrupteur 36 est ouvert. le dispositif de protection 54 détecte l'état ouvert de l'interrupteur 36, et envoie un ordre d'inhibition, au déclencheur du disjoncteur.Le manque de pression est en effet préjudiciable à l'extinction de l'arc par le disjoncteur, et il est nécessaire d'interdire le fonctionnement de ce dernier, pour éviter tout dommage, notamment lors de l'apparition d'un court-circuit. La fonction de protection contre les surcharges est reportée vers l'amont du poste 12. Dans le cas d'un déclencheur statique analogique ou numérique, il suffit d'interrompre l'alimentation du déclencheur pour inhiber son fonctionnement. Le dispositif de protection 54 peut également signaler l'état de manque de pression a l'indicateur d'alarme.- In the event of a gas leak (Figure 5), the pressure inside the tank 14 decreases, causing the bellows to retract 26. The withdrawal of the trigger rod 38 releases the control lever 34 when the pressure drops below the triggering threshold, causing the retaining hook 20 to tilt towards the lowered active position. The cover 16 is then positively locked, which prohibits any local operation of the circuit breaker mechanism. The pressure gauge 48 indicates the pressure fault, and the switch 36 is open. the protection device 54 detects the open state of the switch 36, and sends an inhibition order, to the trip device of the circuit breaker. The lack of pressure is indeed detrimental to the extinction of the arc by the circuit breaker, and it is necessary to prohibit the operation of the latter, to avoid any damage, especially when a short circuit appears. The overload protection function is carried upstream of station 12. In the case of a static analog or digital trip unit, it is sufficient to interrupt the supply of the trip unit to inhibit its operation. The protective device 54 can also signal the state of lack of pressure to the alarm indicator.

L'utilisation d1un soufflet 26 métallique en tant que détecteur de pression, augmente la sensibilité de fonctionnement du dispositif de verrouillage 10, et autorise une détection précise de faibles variations de pression, par exemple entre 100 et 200 millibars. Le seuil de déclenchement, une fois règlé, reste constant, grâce a l'absence de remanence du soufflet 26, lequel revient automatiquement dans la position initiale de repos lorsque la pression normale est rétablie. The use of a metal bellows 26 as a pressure detector increases the operating sensitivity of the locking device 10, and allows precise detection of small pressure variations, for example between 100 and 200 millibars. The trigger threshold, once set, remains constant, thanks to the absence of remanence of the bellows 26, which automatically returns to the initial rest position when the normal pressure is restored.

Claims (9)

REVENDICATIONS I. Poste ou cellule électrique à cuve (14) étanche remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment du S6 sous pression, comprenant un mécanisme de commande extérieur à la cuve (14) pour piloter la commutation de l'appareillage électrique agencé à l'intérieur de la cuve (14), un capot (16) d'obturation recouvrant le mécanisme de commande, et un détecteur de pression de gaz coopérant avec un dispositif de verrouillage (10) du capot (16 > pour interdire l'accès au mécanisme en cas- de baisse anormale de pression du gaz dans la cuve (14), caractérisé en ce que ledit détecteur de pression est formé par un soufflet (26) métallique ayant une conduite (28) en communication directe avec l'intérieur de la cuve (14), et une tige de déclenchement (36) déplaçable en translation en fonction des variations de volume du soufflet (26).  I. Station or electrical cell with sealed tank (14) filled with insulating gas with high dielectric strength, in particular pressurized S6, comprising a control mechanism external to the tank (14) for controlling the switching of the electrical equipment arranged at the interior of the tank (14), a cover (16) shutter covering the control mechanism, and a gas pressure detector cooperating with a locking device (10) of the cover (16> to prevent access to the mechanism in the event of an abnormal drop in gas pressure in the tank (14), characterized in that said pressure detector is formed by a metal bellows (26) having a line (28) in direct communication with the interior of the tank (14), and a trigger rod (36) displaceable in translation as a function of the volume variations of the bellows (26). 2. Poste ou cellule électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que la tige de déclenchement (38) du soufflet (26) coopère par une liaison mécanique brisable avec un levier de commande (34) du dispositif de verrouillage (10), lequel est équipé d'un crochet de retenue (20) déplaçable entre deux positions inactive et active, respectivement de déverrouillage et de verrouillage du capot (16), en fonction de l'état de la liaison mécanique dépendant de la position de la tiye (38) avant et après déclenchement par le soufflet (26).2. Station or electrical cell according to claim 1 characterized in that the trigger rod (38) of the bellows (26) cooperates by a breakable mechanical connection with a control lever (34) of the locking device (10), which is equipped with a retaining hook (20) movable between two inactive and active positions, respectively unlocking and locking the cover (16), depending on the state of the mechanical connection depending on the position of the rod (38) before and after triggering by the bellows (26). 3. Poste ou cellule électrique selon la revendication 2, caractérise en ce que le levier de commande (34) est monté à pivotement avec le crochet de retenue (20) sur un axe (24), et qu'un ressort de rappel (40) sollicite le crochet (20) vers la position active apres déclenchement.3. Station or electrical cell according to claim 2, characterized in that the control lever (34) is pivotally mounted with the retaining hook (20) on an axis (24), and that a return spring (40 ) requests the hook (20) to the active position after tripping. 4. Poste ou cellule électrique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé e;: e que le levier de commande (34) coopere avec un interrupteur (6) de controle et de signalisation en liaison électrique avec un dispositif de protection (54) formé soit par un indicateur d'alarme, soit par un déclencheur du mécanisme de commande.4. Station or electrical cell according to claim 2 or 3, characterized e ;: e that the control lever (34) cooperates with a switch (6) control and signaling in electrical connection with a protection device (54) formed either by an alarm indicator or by a trigger of the control mechanism. 5. Poste ou cellule électrique selon la revendication 4, dans lequel le mécanisme comporte un déclencheur statique analogique ou numérique, caractérisé en ce que l'interrupteur (36) est fermé lorsque la pression de gaz est normale, et ouvert lorsque la pression tombe en-dessous du seuil de déclenchement du soufflet (26), et que l'alimentation du déclencheur est automatiquement interrompue lorsque l'interrupteur (36) est ouvert de manière à inhiber le fonctionnement du déclencheur.5. Electrical post or cell according to claim 4, in which the mechanism comprises a static analog or digital trip device, characterized in that the switch (36) is closed when the gas pressure is normal, and open when the pressure drops. below the bellows triggering threshold (26), and that the power supply to the trigger is automatically interrupted when the switch (36) is open so as to inhibit the functioning of the trigger. 6. Poste ou cellule selon la revendication 4 ou 5, caractériséen ce que le soufflet (26), le dispositif de verrouillage (î) à crochet (20) et l'interrupteur (36) sont logés dans un coffret (11) ) fixé à la cuve (14), et que l'interrupteur (36) est relie par un circuit interne (50) à un bornier (52) du coffret (11), auquel peut être raccordé électriquement ledit dispositif de protection (54).6. Station or cell according to claim 4 or 5, characterized in that the bellows (26), the locking device (î) hook (20) and the switch (36) are housed in a box (11)) fixed to the tank (14), and that the switch (36) is connected by an internal circuit (50) to a terminal block (52) of the box (11), to which said protection device (54) can be electrically connected. 7. Poste ou cellule selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le levier de commande (34) se trouve en appui sur la tige de déclenchement (38) du soufflet (26) durant une course L de déclenchement ajustable, correspondant au seuil de déclenchement du soufflet (26), et que le soufflet (26) est guidé en translation par des flasques (32) lors de son mouvement relatif de compression et de rétraction dépendant de la pression du gaz.7. Station or cell according to one of claims 2 to 6, characterized in that the control lever (34) is supported on the trigger rod (38) of the bellows (26) during an adjustable trip stroke L , corresponding to the trigger threshold of the bellows (26), and that the bellows (26) is guided in translation by flanges (32) during its relative movement of compression and retraction depending on the pressure of the gas. 8. Poste ou cellule selon la revendication 7, caractérisé en ce que le réglage ou seuil de déclenchement s'opère par variation de la longueur du levier de commande (34) en forme de palette au moyen de vis (44) d'ajustage.8. Station or cell according to claim 7, characterized in that the setting or triggering threshold is effected by varying the length of the control lever (34) in the form of a pallet by means of adjustment screws (44). 9. Poste ou cellule selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que un manomètre (48: est relié par une conduite (46) auxiliaire au soufflet (26). 9. Station or cell according to one of claims 1 to 8, characterized in that a pressure gauge (48: is connected by a pipe (46) auxiliary to the bellows (26).
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