FR2696316A1 - Circuit breaker for electricity distribution - has sliding contact section with inner tube and outer circular chamber forming gas suction section - Google Patents
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Abstract
Description
DISJONCTEUR A HAUTE OU MOYENNE TENSION A EXPANSION THERMIQUE ET SOUFFLAGE
ADDITIONNEL PAR ASPIRATION
La présente invention se rapporte à un disjoncteur à haute ou moyenne tension à expansion thermique et soufflage additionnel par aspiration.HIGH OR MEDIUM VOLTAGE CIRCUIT BREAKER WITH THERMAL EXPANSION AND BLOWING
ADDITIONAL BY SUCTION
The present invention relates to a high or medium voltage circuit breaker with thermal expansion and additional suction blowing.
Plus exactement, elle concerne un disjoncteur à haute ou moyenne tension comprenant pour chaque phase une enceinte isolante étanche remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques, un contact principal fixe définissant avec une buse isolante une chambre d'expansion, un contact d'arc fixe tubulaire intérieur à ladite chambre d'expansion et un équipage mobile comportant un contact principal mobile et un contact d'arc mobile tubulaire reliés à une tringle de manoeuvre, la buse de soufflage comportant une partie médiane de diamètre interne sensiblement égal au diamètre externe du contact d'arc mobile et se prolongeant par une partie d'extrémité de diamètre interne supérieur au diamètre externe du contact d'arc mobile et définissant un premier jeu annulaire entre elle et le contact d'arc mobile. More precisely, it relates to a high or medium voltage circuit breaker comprising for each phase a sealed insulating enclosure filled with gases with good dielectric properties, a fixed main contact defining with an insulating nozzle an expansion chamber, a fixed tubular arcing contact inside said expansion chamber and a movable assembly comprising a movable main contact and a tubular movable arcing contact connected to an operating rod, the blowing nozzle comprising a median part of internal diameter substantially equal to the external diameter of contact d movable arc and extending by an end portion of internal diameter greater than the external diameter of the movable arc contact and defining a first annular clearance between it and the movable arc contact.
Dans un tel disjoncteur dans le cas de grands courants, l'arc échauffe le gaz de la chambre d'expansion et l'échauffement est si fort qu'il en résulte un soufflage de l'arc. In such a circuit breaker in the case of large currents, the arc heats the gas in the expansion chamber and the heating is so strong that it results in a blowing of the arc.
Par contre, dans le cas de courants faibles, l'expansion thermique générée par l'arc peut s'avérer insuffisante en particulier dans le cas où la vitesse de rétablissement de tension est élevée. On the other hand, in the case of weak currents, the thermal expansion generated by the arc may prove to be insufficient in particular in the case where the speed of voltage recovery is high.
La présente invention se propose de résoudre ce problème en ajoutant un soufflage annexe. Le but de l'invention est de réaliser un disjoncteur haute ou moyenne tension à faible énergie de manoeuvre dont la coupure des forts courants et des courants intermédiaires soit 20 à 100% du pouvoir de coupure est obtenue par expansion thermique et la coupure des faibles courants est principalement obtenue par un soufflage d'appoint provoqué par une dépression générée en aval du volume d'expansion thermique. The present invention proposes to solve this problem by adding an additional blowing. The object of the invention is to produce a high or medium voltage circuit breaker with low operating energy, the breaking of high currents and intermediate currents of which is 20 to 100% of the breaking power is obtained by thermal expansion and the breaking of low currents is mainly obtained by an auxiliary blowing caused by a vacuum generated downstream of the thermal expansion volume.
Pour ce faire, conformément à l'invention, le disjoncteur comprend un agencement d'aspiration du gaz actionné lors de l'ouverture du disjoncteur et relié audit premier jeu. To do this, according to the invention, the circuit breaker comprises a gas suction arrangement actuated when the circuit breaker opens and connected to said first set.
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, ledit contact principal mobile est porté par une pièce tubulaire coaxiale audit contact d'arc mobile, extérieure à celui-ci, fermée à son extrémité opposée aux contacts fixes par une paroi annulaire et définissant un espace annulaire fermé de façon non étanche à son autre extrémité par une pièce annulaire de prolongement de la buse pour définir une chambre d'aspiration de volume minimal lorsque le disjoncteur est en position fermée et de volume maximal lorsque le disjoncteur est en position ouverte, ladite paroi annulaire étant pourvue d'au moins un orifice muni d'un clapet unidirectionnel n'autorisant que la sortie du gaz hors de la chambre d'aspiration. According to the preferred embodiment of the invention, said movable main contact is carried by a tubular part coaxial with said movable arcing contact, external to the latter, closed at its end opposite to the fixed contacts by an annular wall and defining a annular space closed in leaktight manner at its other end by an annular piece of extension of the nozzle to define a suction chamber of minimum volume when the circuit breaker is in the closed position and of maximum volume when the circuit breaker is in the open position, said annular wall being provided with at least one orifice provided with a unidirectional valve allowing only the exit of the gas out of the suction chamber.
Selon une caractéristique de l'invention, ladite pièce de prolongement définit un second jeu annulaire entre elle et ladite pièce tubulaire. According to a characteristic of the invention, said extension piece defines a second annular clearance between it and said tubular piece.
Selon une première variante, l'extrémité du contact d'arc mobile opposée aux contacts fixes est fermé par un clapet unidirectionnel coopérant avec au moins un orifice ménagé dans la paroi du contact d'arc mobile et autorisant la sortie du gaz de l'intérieur du contact d'arc mobile par cet orifice. According to a first variant, the end of the movable arcing contact opposite the fixed contacts is closed by a one-way valve cooperating with at least one orifice formed in the wall of the movable arcing contact and allowing the gas to exit from the interior of the movable arcing contact through this orifice.
Selon une seconde variante, le contact d'arc mobile est fermé par une paroi à proximité de son extrémité tournée vers les contacts fixes. According to a second variant, the movable arcing contact is closed by a wall near its end facing the fixed contacts.
Par ailleurs, selon une variante, le contact tubulaire fixe débouche dans une ouverture munie d'un clapet et mettant en communication, lorsque le clapet est ouvert, l'intérieur et l'extérieur de la chambre d'expansion, ce clapet ne pouvant s'ouvrir que si la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre d'expansion excède une valeur prédéterminée. Furthermore, according to a variant, the fixed tubular contact opens into an opening provided with a valve and bringing into communication, when the valve is open, the inside and the outside of the expansion chamber, this valve being unable to s '' open only if the pressure difference between the inside and the outside of the expansion chamber exceeds a predetermined value.
Selon une autre variante, le contact tubulaire fixe est fermé à son extrémité opposée aux contacts mobiles. According to another variant, the fixed tubular contact is closed at its end opposite to the movable contacts.
L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins ne représentant qu'un mode de réalisation préférée de l'invention. The invention is set out below in more detail with the aid of drawings representing only a preferred embodiment of the invention.
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une première variante de réalisation préférée d'un disjoncteur conforme à l'invention, en position fermée. Figure 1 is a longitudinal sectional view of a first preferred embodiment of a circuit breaker according to the invention, in the closed position.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de cette première variante de réalisation préférée d'un disjoncteur conforme à l'invention, en position d'ouverture, dans le cas de courants faibles. Figure 2 is a longitudinal sectional view of this first preferred embodiment of a circuit breaker according to the invention, in the open position, in the case of low currents.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale de cette première variante de réalisation préférée d'un disjoncteur conforme à l'invention, en position d'ouverture, dans le cas de courants forts. Figure 3 is a longitudinal sectional view of this first preferred embodiment of a circuit breaker according to the invention, in the open position, in the case of strong currents.
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale de cette première variante de réalisation préférée d'un disjoncteur conforme à l'invention, en position ouverte. Figure 4 is a longitudinal sectional view of this first preferred embodiment of a circuit breaker according to the invention, in the open position.
La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une deuxième variante de réalisation préférée d'un disjoncteur conforme à l'invention, en position d'ouverture, dans le cas de courants faibles. Figure 5 is a longitudinal sectional view of a second preferred embodiment of a circuit breaker according to the invention, in the open position, in the case of low currents.
La figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une troisième variante de réalisation préférée d'un disjoncteur conforme à l'invention, en position d'ouverture, dans le cas de courants faibles. Figure 6 is a longitudinal sectional view of a third preferred embodiment of a circuit breaker according to the invention, in the open position, in the case of low currents.
La figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'une quatrième variante de réalisation préférée d'un disjoncteur conforme à l'invention, en position d'ouverture, dans le cas de courants faibles. Figure 7 is a longitudinal sectional view of a fourth preferred embodiment of a circuit breaker according to the invention, in the open position, in the case of low currents.
Sur toutes les figures, le disjoncteur à haute ou moyenne tension comprend pour chaque phase une enceinte isolante étanche 1 remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques, un contact principal fixe 2 définissant avec une buse isolante 3 une chambre d'expansion V1, un contact d'arc fixe tubulaire 4 intérieur à ladite chambre d'expansion V1 et un équipage mobile comportant un contact principal mobile 5 et un contact d'arc mobile tubulaire 6 reliés à une tringle de manoeuvre 7, la buse de soufflage 3 comportant une partie médiane 11 de diamètre interne sensiblement égal au diamètre externe du contact d'arc mobile 6 et se prolongeant par une partie d'extrémité 12 de diamètre interne supérieur au diamètre externe du contact d'arc mobile 6 et définissant un premier jeu annulaire J1 entre elle et le contact d'arc mobile 6. In all the figures, the high or medium voltage circuit breaker comprises for each phase a sealed insulating enclosure 1 filled with gases with good dielectric properties, a fixed main contact 2 defining with an insulating nozzle 3 an expansion chamber V1, a contact d tubular fixed arc 4 inside said expansion chamber V1 and a movable assembly comprising a movable main contact 5 and a tubular movable arc contact 6 connected to an operating rod 7, the blowing nozzle 3 comprising a middle portion 11 of internal diameter substantially equal to the external diameter of the movable arcing contact 6 and extending by an end portion 12 of internal diameter greater than the external diameter of the movable arcing contact 6 and defining a first annular clearance J1 between it and the movable arcing contact 6.
Le disjoncteur comprend un agencement de mise en dépression du gaz actionné lors de l'ouverture du disjoncteur et relié audit premier jeu J1. The circuit breaker includes an arrangement for depressurizing the gas actuated when the circuit breaker opens and connected to said first set J1.
Plus précisément, ledit contact principal mobile 5 est porté par une pièce tubulaire 8 coaxiale audit contact d'arc mobile 6, extérieure à celui-ci, fermée à son extrémité opposée aux contacts fixes 2,4 par une paroi annulaire et définissant un espace annulaire fermé de façon non étanche à son autre extrémité par une pièce annulaire de prolongement 9 de la buse 3 pour définir une chambre d'aspiration V2 de volume minimal lorsque le disjoncteur est en position fermée comme représenté sur la figure 1 et de volume maximal lorsque le disjoncteur est en position ouverte comme représenté sur la figure 4, ladite paroi annulaire étant pourvue d'au moins un orifice muni d'un clapet unidirectionnel 10 n'autorisant que la sortie du gaz hors de la chambre d'aspiration V2. Ladite pièce de prolongement 9 définit un second jeu annulaire J2 entre elle et ladite pièce tubulaire 8. More specifically, said movable main contact 5 is carried by a tubular part 8 coaxial with said movable arcing contact 6, external to the latter, closed at its end opposite to the fixed contacts 2,4 by an annular wall and defining an annular space closed in leaktight manner at its other end by an annular extension piece 9 of the nozzle 3 to define a suction chamber V2 of minimum volume when the circuit breaker is in the closed position as shown in FIG. 1 and of maximum volume when the circuit breaker is in the open position as shown in Figure 4, said annular wall being provided with at least one orifice provided with a one-way valve 10 allowing only the outlet of the gas out of the suction chamber V2. Said extension piece 9 defines a second annular clearance J2 between it and said tubular piece 8.
Selon les figures 1 à 4, l'extrémité du contact d'arc mobile 6 opposée aux contacts fixes 2,4 est fermé par un clapet unidirectionnel 13 coopérant avec au moins un orifice 14 ménagé dans la paroi du contact d'arc mobile 6 et autorisant la sortie du gaz de l'intérieur du contact d'arc mobile 6 par cet orifice 14. Le clapet 13 est monté coulissant dans le tube support du contact d'arc mobile 6 et est sollicité par un ressort appuyé contre une bride annulaire intérieure à ce tube support, pour fermer sous l'action du ressort l'extrémité du contact d'arc 6. Dans cette position de fermeture, il bouche également les orifices 14 réalisés sur la paroi du tube support. According to FIGS. 1 to 4, the end of the movable arcing contact 6 opposite the fixed contacts 2,4 is closed by a one-way valve 13 cooperating with at least one orifice 14 formed in the wall of the movable arcing contact 6 and allowing the gas to exit from the inside of the movable arcing contact 6 through this orifice 14. The valve 13 is slidably mounted in the support tube of the movable arcing contact 6 and is biased by a spring pressed against an inner annular flange to this support tube, to close under the action of the spring the end of the arcing contact 6. In this closed position, it also plugs the orifices 14 made on the wall of the support tube.
Par ailleurs, le contact tubulaire fixe 4 débouche dans une ouverture 15 munie d'un clapet 16 et mettant en communication, lorsque le clapet 16 est ouvert, l'intérieur et l'extérieur de la chambre d'expansion V1, ce clapet 16 ne pouvant s'ouvrir que si la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre d'expansion V1 excède une valeur prédéterminée. Le clapet 16 est sollicité par un ressort pour venir fermer l'extrémité du contact d'arc fixe 4 et sous l'action d'une pression interne à ce dernier il coulisse dans un alésage fixe 17 pour ouvrir cette extrémité. Le gaz peut alors passer à l'extérieur de la chambre d'expansion thermique V1 par l'orifice 18.De plus, le clapet 16 comporte un alésage 19 de petite section transversale permettant un passage continu du gaz de l'extérieur vers l'intérieur de la chambre d'expansion thermique V1 comme il sera vu plus loin. Furthermore, the fixed tubular contact 4 opens into an opening 15 provided with a valve 16 and connecting, when the valve 16 is open, the inside and the outside of the expansion chamber V1, this valve 16 does not can only open if the pressure difference between the inside and the outside of the expansion chamber V1 exceeds a predetermined value. The valve 16 is biased by a spring to close the end of the fixed arcing contact 4 and under the action of an internal pressure on the latter it slides in a fixed bore 17 to open this end. The gas can then pass outside the thermal expansion chamber V1 through the orifice 18. In addition, the valve 16 has a bore 19 of small cross section allowing continuous passage of the gas from the outside to the interior of the thermal expansion chamber V1 as will be seen later.
Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant. The circuit breaker works as follows.
En cas de coupure de courants faibles, lors de l'ouverture, comme représenté sur la figure 2, le contact d'arc mobile 6 en se déplaçant augmente d'une part le volume d'aspiration V2 et dégage d'autre part le premier jeu J1. Il en résulte une succion ou aspiration comme représenté par des flèches et un déplacement du gaz à l'intérieur de la buse 3 au niveau de l'arc qui est ainsi soufflé. Le gaz aspiré provient de l'extérieur de la chambre d'expansion thermique V1 via l'alésage 19 à l'extrémité du contact d'arc fixe 4 et via le jeu J2. In the event of a break in low currents, during opening, as shown in FIG. 2, the movable arcing contact 6 while moving increases on the one hand the suction volume V2 and on the other hand releases the first set J1. This results in suction or aspiration as represented by arrows and a displacement of the gas inside the nozzle 3 at the level of the arc which is thus blown. The aspirated gas comes from outside the thermal expansion chamber V1 via the bore 19 at the end of the fixed arcing contact 4 and via the clearance J2.
Dans le cas de coupure de courants forts comme représenté sur la figure 3, l'arc entraîne une augmentation de pression dans la chambre d'expansion thermique V1 de façon classique en même temps qu'une aspiration du gaz est créée par le déplacement du contact d'arc mobile 6 au niveau de la chambre d'aspiration V2. I1 en résulte un soufflage efficace de l'arc sur les deux racines de ce dernier et compte tenu de la pression importante, les clapets 13 et 16 s'ouvrent et le gaz peut sortir par les orifices 14 et 18 vers l'extérieur des contacts. Il en est de même des clapets 10 qui permettent l'évacuation du gaz hors de la chambre d'aspiration V2. In the case of breaking of strong currents as shown in Figure 3, the arc causes an increase in pressure in the thermal expansion chamber V1 in a conventional manner at the same time that a gas suction is created by the displacement of the contact movable arc 6 at the suction chamber V2. I1 results in an effective blowing of the arc on the two roots of the latter and taking into account the high pressure, the valves 13 and 16 open and the gas can exit through the orifices 14 and 18 towards the outside of the contacts. . It is the same with the valves 10 which allow the evacuation of the gas out of the suction chamber V2.
Selon la figure 5, le contact d'arc mobile 6 est fermé par une paroi à proximité de son extrémité tournée vers les contacts fixes 2,4. Cette variante est une simplification de la précédente. Dans ce cas, lors de coupure de courants forts, le gaz sous pression ne s'échappe que par les clapets 10 de la chambre d'aspiration V2 et par le clapet 16 du contact d'arc fixe 4. According to FIG. 5, the movable arcing contact 6 is closed by a wall near its end facing the fixed contacts 2,4. This variant is a simplification of the previous one. In this case, when the strong currents are cut off, the gas under pressure escapes only through the valves 10 of the suction chamber V2 and through the valve 16 of the fixed arcing contact 4.
Selon la variante représenté sur la figure 6, le clapet 13 du contact d'arc mobile 6 est supprimé mais les orifices 14 conservés. Dans ce cas, lors de la coupure de courants faibles comme représente la figure 6, le gaz aspiré lors de l'ouverture, dans le jeu J1 provient directement de ces orifices 14 et il n'est pas nécessaire de prévoir un alésage de petite section dans le clapet 16 comme précédemment. According to the variant shown in Figure 6, the valve 13 of the movable arcing contact 6 is deleted but the holes 14 retained. In this case, when cutting low currents as shown in Figure 6, the gas sucked during opening, in the game J1 comes directly from these holes 14 and it is not necessary to provide a bore of small section in valve 16 as before.
Selon la figure 7, le contact tubulaire fixe 4 est fermé à son extrémité opposée aux contacts mobiles 5,6. Dans ce cas, l'agencement de la figure 6 est réalisé avec ses orifices 14 de passage afin d'alimenter en gaz la chambre d'aspiration V2 et soufflé l'arc dans la cas de coupure de courants faibles. According to FIG. 7, the fixed tubular contact 4 is closed at its end opposite to the movable contacts 5,6. In this case, the arrangement of FIG. 6 is produced with its orifices 14 for passage in order to supply gas to the suction chamber V2 and blown the arc in the case of breaking of low currents.
Dans tous les cas, la dépression créée dans la chambre d'aspiration V2 est fonction de la vitesse de déplacement de l'équipage mobile, du volume de la chambre d'aspiration V2 et des sections des jeux J1 et J2. On peut optimiser ces dimensions pour obtenir un soufflage suffisant pour toutes les durées d'arc dans le cas de coupure de courants faibles. In all cases, the vacuum created in the suction chamber V2 is a function of the speed of movement of the moving element, the volume of the suction chamber V2 and the sections of the sets J1 and J2. These dimensions can be optimized to obtain sufficient blowing for all the arc durations in the case of breaking of low currents.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |