FR2657194A1 - REACTANCE CIRCUIT BREAKER WITH LOW OVERVOLTAGES. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un disjoncteur de réactance. Elle a pour objet un disjoncteur de réactance comprenant pour chaque phase au moins une chambre de coupure, munie d'un organe de manoeuvre, et au moins une varistance aux bornes de ladite chambre de coupure, caractérisé en ce que ledit organe de manœuvre (3) est sous la dépendance d'un circuit donneur d'ordre (8) pour permettre une ouverture assurant une durée d'arc suffisante pour éviter tout réamorçage aux bornes de ladite chambre. Application à l'équipement des circuits électriques à haute tension.The invention relates to a reactance circuit breaker. It relates to a reactance circuit breaker comprising for each phase at least one interrupting chamber, provided with an operating member, and at least one varistor across said interrupting chamber, characterized in that said operating member (3 ) is under the control of an ordering circuit (8) to allow an opening ensuring a sufficient duration of arc to avoid any re-ignition at the terminals of said chamber. Application to the equipment of high voltage electrical circuits.
Description
DISJONCTEUR DE REACTANCE A FAIBLES SURTENSIONSLOW OVERVOLTAGE REACTANCE CIRCUIT BREAKER
La présente invention concerne un disjoncteur de The present invention relates to a circuit breaker
réactance à faibles surtensions.reactance at low voltages.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
La coupure d'une réactance shunt à haute tension (ou la coupure de tout autre circuit inductif) crée des contraintes à la fois sur la réactance et sur le disjoncteur. Les contraintes sur la réactance sont d'une part l'amplitude de la surtension, surtout suite à un réamorçage dans le disjoncteur, et, d'autre part, la vitesse d'accroissement de la surtension; cette vitesse dépend de la fréquence d'oscillation du circuit du jeu de barres Cette dernière contrainte est néfaste aux enroulement bobinés; on appelle ces ondes de tension des Cutting a high voltage shunt reactance (or breaking any other inductive circuit) creates constraints on both the reactance and the circuit breaker. The constraints on the reactance are on the one hand the amplitude of the overvoltage, especially following a reboot in the circuit breaker, and, on the other hand, the rate of increase of the overvoltage; this speed depends on the oscillation frequency of the busbar circuit This last constraint is detrimental to the wound windings; these voltage waves are called
ondes coupées.cut waves.
Dans le rapport "High frequency switching surges in EHV shunt reactor installation with reduced insulation levels", F-78 659-5, IEEE PES, Juillet 1978, Los Angeles, il a été signalé des surtensions de 2,3 p u et des fréquences de 300 k Hz mesurées sur un circuit de réactance à 500 k V de la BPA (Bonneville Power Administration, Etats-Unis) Le du/dt obtenu est de l'ordre de 560 In the report "High frequency switching surges in EHV shunt reactor installation with reduced insulation levels", F-78 659-5, IEEE PES, July 1978, Los Angeles, it was reported surges of 2.3 pu and frequencies of 300 kHz measured on a 500 kV reactance circuit of the BPA (Bonneville Power Administration, USA) The du / dt obtained is of the order of 560
Kilovolts par microsecondes.Kilovolts by microseconds.
D'après ce rapport, la conception de la réactance a permis à cette dernière de supporter sans difficulté According to this report, the design of the reactance allowed the latter to support without difficulty
toutes ces contraintes.all these constraints.
Dans le rapport "La coupure des courants inductifs des réactances shunt à extra-haute tension", CIGRE 1978, rapport NO 13-06, des ondes de surtension de durée de front de quelques microsecondes ont été mesurées sur les In the report "Cutoff of inductive currents of shunt reactances at extra-high voltage", CIGRE 1978, report No. 13-06, surge waves with a front duration of a few microseconds were measured on
réseaux 500 k V et 750 k V soviétiques. networks 500 k V and 750 k V Soviet.
Dans le rapport "Problèmes particuliers de coupure des circuits industriels et leur solution par l'emploi de 2 - résistances d'amortissement non linéaires", Conférence CIRED Mai 1977, Londres, Rapport N 06-4, il est précisé que, selon que le neutre du circuit est isolé ou à la terre, on peut obtenir des surtensions plus ou moins élevées Avec un neutre isolé, la surtension peut atteindre 4 à 5 p u suite à des réamorçages dans le disjoncteur Les auteurs ont fortement conseillé l'utilisation des résistances non linéaires pour éviter les réamorçages dans les disjoncteurs et les variations In the report "Particular Problems of Cut-off of Industrial Circuits and their Solution by the Use of 2 Nonlinear Damping Resistances", CIRED Conference May 1977, London, Report No. 06-4, it is stated that, depending on whether the neutral of the circuit is isolated or grounded, it is possible to obtain more or less overvoltages With an isolated neutral, the overvoltage can reach 4 to 5 pu following reboots in the circuit breaker The authors strongly advised the use of resistors not linear to avoid reboots in circuit breakers and variations
l O rapides de tension qui en découlent. l O rapid tension resulting from it.
Les contraintes sur le disjoncteur sont, pour une tension aux bornes du disjoncteur trop élevée suite à un arrachage de courant trop important par exemple, soit un amorçage interne soit des contournements externes, qui ont déjà entraîné des explosions de disjoncteurs, si les conditions atmosphériques sont défavorables (neige, pluie entraînant une mauvaise répartition de la tension sur le disjoncteur, en particulier dans le cas d'un disjoncteur à plusieurs The constraints on the circuit breaker are, for a voltage across the circuit breaker too high due to excessive current pulling for example, either an internal ignition or external bypass, which have already resulted in explosions of circuit breakers, if the weather conditions are unfavorable (snow, rain causing a bad distribution of the voltage on the circuit breaker, in particular in the case of a breaker with several
chambres).bedrooms).
Pour réduire l'amplitude des surtensions sur la réactance, on peut soit utiliser des parafoudres aux bornes de la réactance, soit empêcher des réamorçages dans le disjoncteur, surtout des réamorçages hauts qui To reduce the amplitude of the overvoltages on the reactance, one can either use arresters at the terminals of the reactance, or prevent reboots in the circuit breaker, especially high reboots which
entraînent des surtensions élevées. cause high overvoltages.
Dans le rapport cité en dernier lieu et dans le rapport "Disjoncteurs sans surtensions", CIGRE, 1958, rapport No 146, on a proposé d'utiliser des résistances variables ou non linéaires aux bornes du disjoncteur pour In the last quoted report and in the report "Non-overvoltage circuit breakers", CIGRE, 1958, report No. 146, it was proposed to use variable or non-linear resistors across the circuit-breaker for
limiter les surtensions.limit overvoltages.
Dans le brevet allemand 2 361 203 du 12 juin 1975 (Siemens), on a proposé des résistances non linéaires à oxydes métalliques de type Zn O. 3 L'utilisation de l'oxyde de zinc permet de s'affranchir d'un interrupteur série, étant donné le coefficient de non linéarité élevé, de l'ordre de 50 à In German Patent 2,361,203 of June 12, 1975 (Siemens), non-linear resistors with Zn O type metal oxides have been proposed. 3 The use of zinc oxide makes it possible to dispense with a series switch , given the high coefficient of non-linearity, of the order of 50 to
comparer à 6 pour le carbure de silicium. compare to 6 for silicon carbide.
Ceci permet d'obtenir un courant de suite très This allows to obtain a current of very
faible à la tension permanente de fonctionnement de 1 p u. low to the permanent operating voltage of 1 p u.
Plus la tension de fonctionnement de la varistance The higher the operating voltage of the varistor
est faible, plus la protection sera efficace. is low, the more effective the protection will be.
Dans l'état actuel des performances des oxydes de zinc, on ne peut pas fixer le seuil de fonctionnement des varistances au-dessous de 1,5 à 1,6 p u sans risquer d'échauffer exagérément la varistance en fonctionnement permanent à 1 p u, à moins d'utiliser un interrupteur en In the current state of performance of the zinc oxides, it is not possible to set the operating threshold of the varistors below 1.5 to 1.6 pu without risking overheating the varistor in continuous operation to 1 pu, unless you use a switch
série avec la varistance.series with the varistor.
Pour éviter l'amorçage dans le disjoncteur, lequel entraîne l'usure des contacts et de la buse isolante de soufflage, et crée des ondes à front raide dans le circuit à réactance, les auteurs du rapport CIGRE 13-06 de 1978 cité plus haut ont proposé d'utiliser l'ouverture synchronisée du disjoncteur afin d'éviter les temps d'arc To prevent ignition in the circuit-breaker, which causes wear of the contacts and the insulating nozzle, and creates steep-wave surges in the reactor, the authors of CIGRE report 13-06 of 1978 quoted above proposed to use the synchronized opening of the circuit breaker to avoid arc times
courts, c'est-à-dire des distances faibles entre contacts. short, that is to say, small distances between contacts.
Il s'agit de synchroniser l'ouverture du disjoncteur avec le début de l'onde de courant à fréquence industrielle dans le but d'obtenir des temps d'arc de This is to synchronize the opening of the circuit breaker with the beginning of the industrial frequency current wave in order to obtain arc times of
coupure longs.cut long.
En détectant la tension d'alimentation de la réactance et en tenant compte de la durée d'ouverture du disjoncteur, on peut aussi synchroniser l'ouverture du disjoncteur avec l'onde de tension pour avoir des temps d'arc longs, sachant que le courant est en quadrature avec By detecting the supply voltage of the reactor and taking into account the opening time of the circuit breaker, it is also possible to synchronize the opening of the circuit breaker with the voltage wave to have long arc times, knowing that the current is in quadrature with
la tension.voltage.
BUT DE L'INVENTIONPURPOSE OF THE INVENTION
Un but de l'invention est de réaliser un disjoncteur An object of the invention is to provide a circuit breaker
de réactance à faibles surtensions. Low voltage surge reactance.
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OBJET DE L'INVENTIONOBJECT OF THE INVENTION
La présente invention à pour objet un disjoncteur de réactance comprenant pour chaque phase au moins une chambre de coupure, munie d'un organe de manoeuvre, et au moins une varistance aux bornes de ladite chambre de coupure, caractérisé en ce que ledit organe de manoeuvre est sous la dépendance d'un circuit donneur d'ordre pour permettre une ouverture assurant une durée d'arc suffisante pour éviter tout réamorçage aux bornes de The subject of the present invention is a reactor interrupter comprising for each phase at least one interrupting chamber, provided with an actuator, and at least one varistor at the terminals of said interrupting chamber, characterized in that said actuator is under the control of an ordering circuit to allow an opening ensuring a sufficient duration of arc to avoid any rebooting at the terminals of
ladite chambre.said chamber.
Avantageusement, ladite varistance a une valeur de Advantageously, said varistor has a value of
fonctionnement comprise entre 1,5 et 1,7 p u. operation between 1.5 and 1.7 p u.
DESCRIPTION D'UN MODE Pk EFJOE Ki DE REALISATION DESCRIPTION OF A MODE Pk EFJOE Ki OF REALIZATION
L'invention est précisée par la description d'un The invention is specified by the description of a
mode préféré de réalisation, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue schématique d'une phase du disjoncteur de l'invention et de la réactance associée. Dans la figure, la référence 1 désigne une chambre de coupure disposée à l'extrémité d'un support 2 et manoeuvrée par un organe de manoeuvre 3 Le disj oncteur est en série dans le circuit 4 avec une réactance 5 Une varistance 6 est connectée aux bornes de la chambre de coupure. Selon l'invention, le disjoncteur est commandé par un circuit 8 donneur d'ordre d'ouverture synchronisée; ce dernier reçoit des informations de tension, par exemple par un diviseur capacitif Cl,C 2, et des informations de courant, par exemple grâce à un transformateur de courant 9 A partir de ces données, le donneur d'ordre élabore un ordre de déclenchement à un instant choisi pour assurer un temps d'arc suffisant pour éviter tout réamorçage dans le disjoncteur. preferred embodiment, with reference to the accompanying drawing in which the single figure is a schematic view of a phase of the circuit breaker of the invention and the associated reactance. In the figure, the reference numeral 1 designates a breaking chamber disposed at the end of a support 2 and operated by an actuator 3 The disjunctor is in series in the circuit 4 with a reactor 5 A varistor 6 is connected to the terminals of the breaking chamber. According to the invention, the circuit breaker is controlled by a synchronized opening gating circuit 8; the latter receives voltage information, for example by a capacitive divider C1, C 2, and current information, for example by means of a current transformer 9. From these data, the client prepares a trip command at a chosen time to ensure a sufficient arc time to avoid any reboot in the circuit breaker.
_ 5 _ 2657194_ 5 _ 2657194
La présence de la varistance permet de protéger le disjoncteur contre toute surcharge de tension dépassant le The presence of the varistor protects the circuit breaker against any voltage overload exceeding
seuil de fonctionnement de la varistance. operating threshold of the varistor.
On note que tout arrachage trop important du courant à couper peut créer une surtension élevée; par ailleurs, la pluie ou la neige peuvent surcharger en tension l'une It is noted that any excessive tearing of the current to be cut can create a high overvoltage; moreover, rain or snow can overload one of the
ou plusieurs des chambres de coupure d'une phase donnée. or more of the breaking chambers of a given phase.
Puisqu'il n'y a plus de réamorçage dans le disjoncteur, le seuil de tension de fonctionnement de la Since there is no more reboot in the circuit breaker, the operating voltage threshold of the
varistance peut être fixé utilement entre 1,5 et 1,7 p u. varistor can be usefully set between 1.5 and 1.7 p u.
Ce seuil de tension sera déterminé en fonction du comportement diélectrique entre entrée et sortie du This voltage threshold will be determined as a function of the dielectric behavior between input and output of the
disjoncteur et non celui de la réactance. circuit breaker and not that of the reactance.
L'invention trouve application dans l'équipement des The invention finds application in the equipment of
réseaux électriques à haute tension. high voltage electrical networks.
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