FR2665020A1

FR2665020A1 - Circuit breaker for cutting off heavy currents

Info

Publication number: FR2665020A1
Application number: FR9009164A
Authority: FR
Inventors: Thuries Edmond
Original assignee: GEC Alsthom SA
Current assignee: Alstom Holdings SA
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1992-01-24
Anticipated expiration: 2010-07-18
Also published as: FR2665020B1

Abstract

Circuit breaker with a gas having high dielectric strength, comprising two current connectors, fixed and moving main contacts, fixed and moving arc contacts, a blast piston, an insulating blast nozzle and a resistor of low ohmic value linked by a first end to one of the said current connectors, characterised in that it comprises an electrode (51) electrically linked to a second end of the said resistor (53), the said electrode being arranged in such a way as to be on the path of the arc and between the arc contacts (12, 16) at the end of the operation of opening the circuit breaker. Application to power station circuit breakers.

Description

DISJONCTEUR POUR LA COUPURE DES COURANTS ELEVES
La présente invention est relative à un disjoncteur à haute tension, dans lequel un gaz à rigidité diélectrique élevée assure l'isolation et favorise la coupure de l'arc.CIRCUIT BREAKER FOR CUTTING HIGH CURRENTS
The present invention relates to a high voltage circuit breaker, in which a gas with high dielectric strength provides insulation and promotes breaking of the arc.

L'invention concerne plus particulièrement un disjoncteur dans lequel le courant nominal a une intensite élevée, par exemple de l'ordre de plusieurs milliers d'ampères, le courant de défaut pouvant atteindre plusieurs dizaines de milliers d'ampères; il s'agit en particulier d'un disjoncteur dit "de centrale" placé directement à la sortie d'un alternateur, en amont d'un transformateur. The invention relates more particularly to a circuit breaker in which the nominal current has a high intensity, for example of the order of several thousand amperes, the fault current possibly reaching several tens of thousands of amperes; it is in particular a so-called "central" circuit breaker placed directly at the output of an alternator, upstream of a transformer.

Pour couper un courant d'une telle intensité, il faut réduire le taux de variation du/dt de la tension transitoire de rétablissement aux bornes des contacts du disjoncteur, sous peine d'échec de la coupure par reamorçage. To cut a current of such an intensity, it is necessary to reduce the rate of change du / dt of the transient recovery voltage across the terminals of the circuit breaker contacts, under penalty of failure to cut off by resetting.

Lorsque la régénération diélectrique du disjoncteur est insuffisante pour faire face à la tension transitoire de rétablissement, il est possible de modifier cette dernière en shuntant l'intervalle de coupure par une resistance de faible valeur, comprise par exemple entre 5 et 50 ohms. La vitesse initiale de la tension transitoire de rétablissement (TTR) devient alors indépendante des caractéristiques du circuit coupé et prend la valeur suivante:

When the dielectric regeneration of the circuit breaker is insufficient to cope with the transient recovery voltage, it is possible to modify the latter by shunting the breaking interval with a resistance of low value, for example between 5 and 50 ohms. The initial speed of the transient recovery voltage (TTR) then becomes independent of the characteristics of the circuit interrupted and takes the following value:

avec:
du/dt (volts/sec) vitesse initiale d'accroissement de la TTR,
W = 2f pulsation du réseau,
I (ampères) valeur efficace du courant de court-circuit,
R (ohms) valeur de la résistance aux bornes du disjoncteur. with:
du / dt (volts / sec) initial rate of increase of the TTR,
W = 2f pulsation of the network,
I (amperes) effective value of the short-circuit current,
R (ohms) value of the resistance across the circuit breaker.

On pourra se référer à l'article de E. MAURY dans: Techniques de l'Ingénieur " 3-1976 D 656-11. We can refer to the article by E. MAURY in: Engineering Techniques "3-1976 D 656-11.

Un but de l'invention est de réaliser un disjoncteur muni d'une telle résistance, dans lequel l'insertion de la résistance puisse être réalisée sans nécessiter un mécanisme compliqué ou une modification importante des appareils existants. An object of the invention is to provide a circuit breaker provided with such a resistor, in which the insertion of the resistor can be carried out without requiring a complicated mechanism or a significant modification of existing devices.

L'invention a pour objet un disjoncteur à gaz à rigidité diélectrique élevée comprenant deux prises de courant, des contacts principaux fixe et mobile, des contacts d'arc fixe et mobile, un piston de soufflage, une buse de soufflage isolante et une résistance de faible valeur ohmique reliée par une première extrémité à l'une desdites prises de courant, caractérisé en ce qu'il comprend une électrode reliée électriquement à une seconde extrémité de ladite résistance, ladite électrode étant disposée de maniere à se trouver sur le chemin de l'arc et entre les contacts d'arc en fin de manoeuvre d'ouverture du disjoncteur. The subject of the invention is a gas circuit breaker with high dielectric strength comprising two sockets, fixed and movable main contacts, fixed and movable arcing contacts, a blowing piston, an insulating blowing nozzle and a resistor. low ohmic value connected by a first end to one of said sockets, characterized in that it comprises an electrode electrically connected to a second end of said resistor, said electrode being arranged so as to be in the path of the 'arc and between the arcing contacts at the end of the circuit-breaker opening operation.

Avantageusement, ladite électrode est un anneau métallique solidaire de ladite buse de soufflage. Advantageously, said electrode is a metal ring integral with said blowing nozzle.

Dans un mode particulier de realisation, ledit anneau est disposé au col de ladite buse de soufflage. In a particular embodiment, said ring is arranged at the neck of said blowing nozzle.

En variante, ledit anneau est disposé dans le divergent de la buse. As a variant, said ring is placed in the divergent part of the nozzle.

L'invention est précisée sur un exemple de mise en oeuvre de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue partielle en coupe axiale d'un disjoncteur de centrale selon l'invention. The invention is specified on an exemplary implementation of the invention, with reference to the accompanying drawing in which the single figure is a partial view in axial section of a central circuit breaker according to the invention.

Dans la figure, la référence 1 désigne une enveloppe isolante étanche munie d'ailettes et délimitant, avec deux flasques métalliques d'extrémité 2 et 3 reliés respectivement à une première 2A et une seconde 3A prises de courant, un volume V dans lequel règne un gaz à bonnes propriétés diélectriques sous une pression de 1 à plusieurs bars. Le gaz est de préférence de l'hexafluorure de soufre pur ou mélangé à un autre gaz tel que l'azote. In the figure, the reference 1 designates a sealed insulating envelope provided with fins and delimiting, with two metal end flanges 2 and 3 connected respectively to a first 2A and a second 3A sockets, a volume V in which there prevails a gases with good dielectric properties under a pressure of 1 to several bars. The gas is preferably sulfur hexafluoride which is pure or mixed with another gas such as nitrogen.

L'enveloppe est disposée à l'intérieur d'une gaine métallique 5 et est soutenue par des isolateurs 6. La gaine, remplie d'air sous pression ou à la pression atmosphérique, est mise à la terre. The envelope is placed inside a metal sheath 5 and is supported by insulators 6. The sheath, filled with air under pressure or at atmospheric pressure, is earthed.

A l'intérieur de l'enveloppe isolante, on trouve un ensemble fixe comprenant un contact permanent 11, un contact d'arc 12, ces deux contacts étant portés par un tube métallique 13 relie électriquement et mécaniquement au flasque 2. Inside the insulating envelope, there is a fixed assembly comprising a permanent contact 11, an arcing contact 12, these two contacts being carried by a metal tube 13 electrically and mechanically connected to the flange 2.

On trouve également à l'intérieur de l'enveloppe un ensemble mobile comprenant un contact permanent 15 et un contact d'arc 16 relies tous les deux à un tube métallique 17 prolonge par une tringle métallique de manoeuvre 18, traversant de manière étanche le flasque 3. There is also inside the envelope a mobile assembly comprising a permanent contact 15 and an arcing contact 16 both connected to a metal tube 17 extended by a metal operating rod 18, sealingly passing through the flange 3.

Un piston de soufflage 20, disposé à l'extrémité d'un tube 21 fixé au flasque 3, est en mouvement relatif par rapport à un cylindre de soufflage métallique 22, électriquement et mécaniquement relié par une collerette métallique 23 au tube 17. Le cylindre de soufflage est terminé par des contacts électriques glissants 24 coopérant avec le tube 21. A blowing piston 20, disposed at the end of a tube 21 fixed to the flange 3, is in relative motion with respect to a metal blowing cylinder 22, electrically and mechanically connected by a metal flange 23 to the tube 17. The cylinder blowing is terminated by sliding electrical contacts 24 cooperating with the tube 21.

Un buse de soufflage 25 en matériau isolant complete l'équipement interieur de l'enveloppe 1. A blowing nozzle 25 made of insulating material completes the interior equipment of the casing 1.

La tringle de manoeuvre 18 est reliée, par une bielle 40 et une tringle isolante 41 à un dispositif de manoeuvre 42 mécanique, pneumatique ou hydraulique de type connu en soi. Un organe de verrouillage connu en soi et symbolisé dans la figure par le cadenas 43, permet d'interdire toute manoeuvre intempestive de l'appareil lorsqu'il est en position ouverte. The operating rod 18 is connected, by a connecting rod 40 and an insulating rod 41 to a mechanical, pneumatic or hydraulic operating device 42 of a type known per se. A locking member known per se and symbolized in the figure by the padlock 43, makes it possible to prohibit any untimely operation of the device when it is in the open position.

La gaine 5 porte un dispositif optique 37 permettant d'observer, à travers une ouverture 38 de la prise de courant 3A, la position de la bielle 40 et des tringles de manoeuvre 18 et 41. The sheath 5 carries an optical device 37 making it possible to observe, through an opening 38 in the socket 3A, the position of the connecting rod 40 and the operating rods 18 and 41.

Selon l'invention, une électrode 51 est disposée de manière à se trouver sur le chemin de l'arc et entre les contacts d'arc 12 et 16 lorsque le disjoncteur est en fin de manoeuvre d'ouverture. L'électrode est de préférence un anneau métallique placé coaxialement à l'enveloppe 1. L'anneau est relié par une connexion 52 à une première extrémité d'une résistance 53 dont l'autre extrémité est reliée électriquement au flasque 3. La valeur ohmique de la résistance est comprise entre 5 et 50 ohms. According to the invention, an electrode 51 is arranged so as to be on the path of the arc and between the arcing contacts 12 and 16 when the circuit breaker is at the end of the opening operation. The electrode is preferably a metal ring placed coaxially with the casing 1. The ring is connected by a connection 52 to a first end of a resistor 53 the other end of which is electrically connected to the flange 3. The ohmic value resistance is between 5 and 50 ohms.

Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant: à la séparation des contacts d'arc, un arc 60 jaillit entre ces derniers; l'arc qui s'accroche entre l'électrode 51 et le contact d'arc 16, s'éteint avant l'arc entre le contact 12 et l'électrode 51, car les potentiels sur les éléments 16 et 51 sont similaires. Ceci entraîne l'insertion de la résistance 53 dans le circuit; l'espace entre les éléments 51 et 16 voit donc une résistance en parallèle, dont l'insertion s'est effectuée de manière statique. Au passage suivant par zéro du courant, l'arc entre les éléments 12 et 51 s'éteint grâce au soufflage à travers la buse. L'arc s'éteint d'autant plus facilement que, r grâce à la présence de la résistance 53, le courant est de type résistif, c'est-à-dire en phase avec la tension. The operation of the circuit breaker is as follows: on separation of the arcing contacts, an arc 60 springs between them; the arc which hangs between the electrode 51 and the arcing contact 16, goes out before the arc between the contact 12 and the electrode 51, because the potentials on the elements 16 and 51 are similar. This results in the insertion of the resistor 53 into the circuit; the space between the elements 51 and 16 therefore sees a resistance in parallel, the insertion of which is carried out statically. On the next zero current crossing, the arc between the elements 12 and 51 is extinguished by blowing through the nozzle. The arc goes out all the more easily because, thanks to the presence of resistor 53, the current is of the resistive type, that is to say in phase with the voltage.

Le fonctionnement sera optimisé grâce à un choix judicieux de la position de l'électrode. Dans l'exemple de la figure, il a été observé que la meilleure manière de placer l'électrode est de la solidariser à l'équipage mobile et de la placer à l'intérieur de la buse et de préférence au col ou dans le divergent de la buse. La connexion 52 traverse alors la buse par un perçage pratiqué dans celle-ci. The operation will be optimized thanks to a judicious choice of the position of the electrode. In the example in the figure, it has been observed that the best way to place the electrode is to secure it to the mobile assembly and to place it inside the nozzle and preferably at the neck or in the divergent nozzle. The connection 52 then passes through the nozzle by a hole made in it.

Bien entendu, cette position n'est qu'un exemple de mise en ouvre de l'invention et l'homme du métier saura choisir, en fonction du type de disjoncteur, le meilleur emplacement pour l'électrode. Of course, this position is only an example of implementation of the invention and those skilled in the art will be able to choose, depending on the type of circuit breaker, the best location for the electrode.

Le schéma de la figure n'est qu'un schéma de principe en ce qui concerne la place de la résistance; celle-ci dépend du type de disjoncteur. Dans un disjoncteur de type blindé, il ne sera pas difficile de loger la résistance à l'intérieur de l'enveloppe blindée. The diagram of the figure is only a diagram of principle with regard to the place of resistance; this depends on the type of circuit breaker. In a shielded type circuit breaker, it will not be difficult to accommodate the resistor inside the shielded enclosure.

Dans un disjoncteur conventionnel, on pourra placer la résistance, soit de manière coaxiale à l'enveloppe et à l'intérieur de celle-ci, soit dans une enveloppe séparée, à l'extérieur.In a conventional circuit breaker, the resistor can be placed either coaxially with the envelope and inside it, or in a separate envelope, outside.

L'invention trouve application dans la réalisation de disjoncteurs de centrale ou dans l'aménagement de disjoncteurs de centrale déjà existant. The invention finds application in the production of central circuit breakers or in the layout of existing central circuit breakers.

Claims

1 / Gas circuit breaker with high dielectric strength comprising two sockets, fixed and movable main contacts, fixed and movable arcing contacts, a blowing piston, an insulating blowing nozzle and a low ohmic resistance connected by a first end to one of said sockets, characterized in that it comprises an electrode (51) electrically connected to a second end of said resistor (53), said electrode being arranged so as to be on the path of the arc and between the arcing contacts (12, 16) at the end of the circuit-breaker opening operation.

2 / A circuit breaker according to claim 1, characterized in that said electrode (51) is a metal ring secured to the blowing nozzle (25).

3 / A circuit breaker according to claim 2, characterized in that said ring (51) is disposed at the neck of said blowing nozzle (25).

4 / A circuit breaker according to claim 2, characterized in that said ring (51) is disposed in the diverging portion of the nozzle (25).