FR2729788A1 - High-tension contact breaker with gas blower - Google Patents
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Abstract
Description
DISJONCTEUR A HAUTE TENSION A GAZ DE SOUFFLAGE
La présente invention concerne les disjoncteurs à haute tension capables de couper des courants de forte intensité, de l'ordre de la centaine de kA.HIGH VOLTAGE CIRCUIT BREAKER WITH SUPPLY GAS
The present invention relates to high voltage circuit breakers capable of breaking high current currents, of the order of a hundred kA.
On a décrit, dans la demande de brevet français nO 89 05050, déposée le 17 avril 1989, un disjoncteur à haute tension à gaz de soufflage, comprenant, pour chaque pale, au moins une enceinte remplie d'un gaz à bonnes propriétés diélectriques et contenant des contacts principaux fixes et des contacts d'arc fixes, un contact principal mobile constitué d'un premier tube prolongé par une buse de soufflage, un contact d'arc mobile constitué d'un second tube coaxial et intérieur au premier tube et solidaire de celui-ci, les deux tubes définissant un volume de section annulaire dans lequel est placé un piston de soufflage fixe disposé à une première extrémité d'une première portion cylindrique fixe prolongée à sa deuxième extrémité par une seconde portion cylindrique de diamètre supérieur à celui de la première portion cylindrique, un second piston, solidaire des dits tubes coulissant dans ladite seconde portion, ledit second tube étant percé de larges ouvertures pour permettre, lors d'une ouverture du disjoncteur, aux gaz chauds de pénétrer dans ladite seconde portion et d'exercer une pression sur ledit second piston. French patent application No. 89 05050, filed on April 17, 1989, has described a high voltage blow-out circuit breaker, comprising, for each blade, at least one enclosure filled with a gas having good dielectric properties and containing fixed main contacts and fixed arcing contacts, a movable main contact consisting of a first tube extended by a blowing nozzle, a movable arcing contact consisting of a second coaxial tube and internal to the first tube and integral thereof, the two tubes defining an annular section volume in which is placed a fixed blowing piston disposed at a first end of a first fixed cylindrical portion extended at its second end by a second cylindrical portion of diameter greater than that of the first cylindrical portion, a second piston, integral with said tubes sliding in said second portion, said second tube being pierced with large openings es to allow, when the circuit breaker is opened, the hot gases to penetrate into said second portion and to exert pressure on said second piston.
Cette disposition, dans laquelle les gaz chauffés par l'arc lors d'une ouverture du disjoncteur exercent une grande pression sur le second piston, permettent d'utiliser une commande de puissance réduite, puisque la manoeuvre d'ouverture est très largement assistée par les gaz de soufflage. This arrangement, in which the gases heated by the arc during opening of the circuit breaker exert great pressure on the second piston, makes it possible to use a reduced power control, since the opening operation is very largely assisted by the blowing gas.
Mais il a été observé qu'en raison de la forte température des gaz et de leur grand pouvoir de corrosion, la paroi intérieure du second cylindre était détériorée après un nombre réduit de coupure. However, it has been observed that due to the high temperature of the gases and their great corrosion power, the inner wall of the second cylinder was damaged after a reduced number of cuts.
Un but de la présente invention est de modifier le disjoncteur décrit précédemment pour lui permettre d'améliorer se tenue mécanique. An object of the present invention is to modify the circuit breaker described above to allow it to improve mechanical strength.
Ceci est obtenu en chemisant la paroi intérieure du second cylindre, à l'aide d'une chemise en matériau résistant à la corrosion des gaz chauds. Ce matériau est avantageusement le polytétrafluoroéthylène, chargé ou non. This is obtained by lining the inner wall of the second cylinder, using a jacket made of a material resistant to corrosion of hot gases. This material is advantageously polytetrafluoroethylene, loaded or not.
L'invention a ainsi pour objet un disjoncteur à haute tension à gaz de soufflage, comprenant pour chaque pôle, au moins une enceinte remplie d'un gaz à bonnes propriétés diélectriques et contenant des contacts principaux fixes et des contacts d'arc fixes, un contact d'arc mobile constitué d'un premier tube relié à un organe de manoeuvre, un contact d'arc fixe constitué d'un second tube coaxial et extérieur au premier tube et solidaire de celui-ci et prolongé à une extrémité par une buse de soufflage, les deux tubes définissant un volume de section annulaire dans lequel est placé un piston de soufflage fixe disposé à une première extrémité d'une première portion cylindrique fixe prolongée à sa deuxième extrémité par une seconde portion cylindrique de diamètre supérieur à celui de la première portion cylindrique, un second piston, solidaire des dits tubes coulissant dans ladite seconde portion, ledit second tube étant percé de larges ouvertures pour permettre, lors d'une ouverture du disjoncteur, aux gaz chauds de pénétrer dans ladite seconde portion et d'exercer une pression sur ledit second piston, caractérisé en ce que la paroi intérieure de ladite seconde portion est revêtue d'une chemise en matériau isolant résistant aux effets de l'arc. The subject of the invention is therefore a high-voltage blow-out circuit breaker, comprising for each pole, at least one enclosure filled with a gas having good dielectric properties and containing fixed main contacts and fixed arcing contacts, a movable arcing contact consisting of a first tube connected to an operating member, a fixed arcing contact consisting of a second coaxial tube external to the first tube and integral with the latter and extended at one end by a nozzle blowing, the two tubes defining an annular section volume in which is placed a fixed blowing piston disposed at a first end of a first fixed cylindrical portion extended at its second end by a second cylindrical portion of diameter greater than that of the first cylindrical portion, a second piston, integral with said tubes sliding in said second portion, said second tube being pierced with large openings for per put, during an opening of the circuit breaker, the hot gases to penetrate into said second portion and to exert pressure on said second piston, characterized in that the interior wall of said second portion is coated with a jacket of insulating material resistant to the effects of the arc.
De préférence, le matériau est le polytétrafluoroéthylène. Preferably, the material is polytetrafluoroethylene.
Un exemple de mise en oeuvre de l'invention est maintenant décrit, en référence au dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 est une vue partielle en demi-coupe axiale d'une chambre de coupure d'un disjoncteur selon l'inventionr, représentée en position enclenchée,
- la figure 2 est une vue partielle en demi-coupe axiale de la même chambre de coupure, représentée en cours de déclenchement.An example of implementation of the invention is now described, with reference to the attached drawing in which:
FIG. 1 is a partial view in axial half-section of a breaking chamber of a circuit breaker according to the invention, shown in the engaged position,
- Figure 2 is a partial view in axial half-section of the same breaking chamber, shown during tripping.
Dans la figure 1, la référence 1 désigne une enveloppe en matériau isolant, tel que la céramique, de forme générale cylindrique d'axe xx et délimitant un volume intérieur Vo rempli de gaz à bonnes propriétés diélectriques, tel que l'hexafluorure de soufre (SF6), sous une pression de quelques bars. In FIG. 1, the reference 1 designates an envelope of insulating material, such as ceramic, of generally cylindrical shape with axis xx and delimiting an interior volume Vo filled with gases with good dielectric properties, such as sulfur hexafluoride ( SF6), under a pressure of a few bars.
La chambre de coupure, entièrement de révolution autour de l'axe xx, comprend un contact principal fixe 2 relié à une première prise de courant non représentée, et un contact d'arc fixe 3, ayant une extrémité 3A réalisée en un alliage résistant aux effets de l'arc, tel qu'un alliage de tungstène. The breaking chamber, entirely of revolution around the axis xx, comprises a fixed main contact 2 connected to a first socket not shown, and a fixed arcing contact 3, having one end 3A made of an alloy resistant to arc effects, such as a tungsten alloy.
L'équipage mobile comprend un premier tube 4, dont une extrémité 4A, en alliage résistant à l'arc, constitue le contact d'arc mobile. Le tube 4 est relié, à son autre extrémité 4B, à un dispositif de manoeuvre non représenté. The moving element comprises a first tube 4, one end of which 4A, made of an arc-resistant alloy, constitutes the moving arcing contact. The tube 4 is connected, at its other end 4B, to an operating device, not shown.
Le tube 4 est solidaire d'un tube 5 dont une extrémité 5A constitue le contact principal mobile.The tube 4 is integral with a tube 5, one end of which 5A constitutes the main movable contact.
A l'extrémité 5A est fixée une buse de soufflage 6, en matériau isolant, dont le col est obstrué par le contact d'arc 4 lorsque le disjoncteur est en position fermée. At the end 5A is fixed a blowing nozzle 6, of insulating material, the neck of which is obstructed by the arcing contact 4 when the circuit breaker is in the closed position.
Des trous 7 sont pratiqués dans la couronne reliant les tubes 4 et 5 qui définissent un cylindre de soufflage à section annulaire. Holes 7 are made in the crown connecting the tubes 4 and 5 which define an annular section blowing cylinder.
Le tube 5 est guidé par une première portion cylindrique 8A d'une pièce métallique 8 fixe comprenant une seconde portion cylindrique 8B de section supérieure à celle de la portion 8A. The tube 5 is guided by a first cylindrical portion 8A of a fixed metal part 8 comprising a second cylindrical portion 8B of section greater than that of the portion 8A.
La pièce 8 est reliée à une seconde prise de courant non représentée. The part 8 is connected to a second outlet not shown.
Le tube 5 porte un contact électrique glissant coopérant avec la portion cylindrique 8A. The tube 5 carries a sliding electrical contact cooperating with the cylindrical portion 8A.
Le cylindre de soufflage est fermé, à son extrémité située à droite dans la figure 1, par un piston de soufflage 10 solidaire de la portion cylindrique 8A; on désigne par V1 le volume, dit volume de soufflage, défini par le cylindre de soufflage et le piston 10. The blowing cylinder is closed, at its end situated on the right in FIG. 1, by a blowing piston 10 secured to the cylindrical portion 8A; V1 denotes the volume, called blowing volume, defined by the blowing cylinder and the piston 10.
Le piston 10 est muni d'un clapet 10A unidirectionnel, qui ne laisse passer le gaz que zen de l'extérieur vers l'intérieur du volume V1; des joints 11 et 12 assurent l'étanchéité entre le piston de soufflage et le cylindre de soufflage. The piston 10 is provided with a unidirectional valve 10A, which lets the gas pass only from the outside towards the inside of the volume V1; seals 11 and 12 seal between the blowing piston and the blowing cylinder.
En position enclenchée du disjoncteur, (Fig. 1), le courant circule par les pièces 2, 5 et 8. In the circuit-breaker on position (Fig. 1), the current flows through parts 2, 5 and 8.
Le tube 5 est solidaire d'un piston 14, dit piston moteur, placé à l'intérieur de la portion cylindrique 8B et pouvant y coulisser de manière étanche grace à un joint 14D. The tube 5 is integral with a piston 14, called the driving piston, placed inside the cylindrical portion 8B and capable of sliding therein in leaktight manner thanks to a seal 14D.
Le piston moteur délimite, avec les portions cylindriques 8A et 8B, et le piston 10, un volume V2. Le piston moteur comprend un siège muni d'ouvertures 14A pouvant être fermées par un clapet annulaire 16, dont la course est limitée par un ressaut 14B.The driving piston defines, with the cylindrical portions 8A and 8B, and the piston 10, a volume V2. The driving piston comprises a seat provided with openings 14A which can be closed by an annular valve 16, the stroke of which is limited by a projection 14B.
La section du piston moteur est grande vis-à-vis de celle du piston de soufflage, par exemple le rapport des sections est compris entre 1,5 et 2. The cross section of the driving piston is large compared to that of the blowing piston, for example the ratio of the sections is between 1.5 and 2.
Le siège du clapet possède facultativement des orifices de diamètre calibré pour limiter la pression sur le piston moteur. The valve seat optionally has orifices of calibrated diameter to limit the pressure on the driving piston.
Le tube 4 est percé, à sa surface, de très larges ouvertures 15, assurant par de vastes passages, la communication entre le volume V2 et le volume V3 intérieur au tube 5. Le volume V3 est fermé, côté organe de manoeuvre, par un disque 17 solidaire du tube 4. The tube 4 is pierced, on its surface, with very large openings 15, ensuring by wide passages, the communication between the volume V2 and the volume V3 inside the tube 5. The volume V3 is closed, on the operating member side, by a disc 17 integral with tube 4.
La coupure des courants de forte intensité (courants de court-circuit) s'opère de la manière suivante. High current currents (short-circuit currents) are cut as follows.
A la détection du court-circuit, le dispositif de manoeuvre du disjoncteur entraîne l'équipage mobile (tubes 4 et 5, buse 6, piston 14) vers la droite de la figure. Upon detection of the short circuit, the circuit breaker operating device drives the moving assembly (tubes 4 and 5, nozzle 6, piston 14) to the right of the figure.
Les contacts principaux se séparent et le courant traverse alors les contacts d'arc 3 et 4. The main contacts separate and the current then flows through the arcing contacts 3 and 4.
A la séparation des contacts d'arc, un arc 20 (Fig.2) se forme; il échauffe fortement le gaz environnant et la pression croît fortement. Le gaz chaud s'échappe par le volume V3 ( flèches F1 et F2), et la pression résultant vient fermer le clapet 16. La surface du piston étant très grande, la force exercée sur ce dernier, qui aide à la manoeuvre d'ouverture, est très grande. Le disjoncteur ne ralentit pas. Upon separation of the arcing contacts, an arcing 20 (Fig. 2) forms; it strongly heats the surrounding gas and the pressure increases strongly. The hot gas escapes through the volume V3 (arrows F1 and F2), and the resulting pressure closes the valve 16. The surface of the piston being very large, the force exerted on the latter, which helps in the opening operation , is very large. The circuit breaker does not slow down.
Le volume de soufflage injecte, par la buse de soufflage, du gaz comprimé, et l'arc s s'éteint au premier passage par zéro du courant. The blowing volume injects, via the blowing nozzle, compressed gas, and the arc s goes out at the first zero crossing of the current.
Pour éviter l'inconvénient mentionné plus haut, et qui est la rapide dégradation de la portion cylindrique 8B, il est prévu selon l'invention de chemiser intérieurement la portion cylindrique 8B au moyen d'une chemise 25 en matériau résistant aux gaz et permettant un frottement doux et étanche du piston moteur 14. Selon un mode préféré de réalisation, la chemise est réalisée en polytétrafluoroéthylène (connu sous la marque déposée
Téflon).To avoid the drawback mentioned above, which is the rapid degradation of the cylindrical portion 8B, it is provided according to the invention to liner the cylindrical portion 8B internally by means of a jacket 25 made of gas-resistant material and allowing a soft and tight friction of the driving piston 14. According to a preferred embodiment, the jacket is made of polytetrafluoroethylene (known under the registered trademark
Teflon).
Le matériau peut être chargé, pour améliorer sa tenue mécanique et sa tenue à l'arc. The material can be loaded, to improve its mechanical strength and its arc resistance.
Pour améliorer la tenue mécanique, la charge peut être constituée de particules de silice ou de fibres de verre. To improve the mechanical strength, the filler can consist of silica particles or glass fibers.
Pour améliorer la tenue à l'arc, la charge peut être constituée de sulfure de molybdène MoS2, de fluorure de calcium CaF2 ou d'aluminate de cobalt, cette liste n'étant pas limitative. To improve the arc resistance, the charge can consist of molybdenum sulfide MoS2, calcium fluoride CaF2 or cobalt aluminate, this list not being limiting.
On notera que le joint 14D peut être supprimé. Note that the 14D seal can be removed.
Grâce à l'invention, la tenue mécanique de la chambre de coupure est assurée pour des manoeuvres répétées de coupure de courants de forte intensité. Thanks to the invention, the mechanical strength of the breaking chamber is ensured for repeated switching operations of high current currents.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9500646A FR2729788A1 (en) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | High-tension contact breaker with gas blower |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9500646A FR2729788A1 (en) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | High-tension contact breaker with gas blower |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2729788A1 true FR2729788A1 (en) | 1996-07-26 |
| FR2729788B1 FR2729788B1 (en) | 1997-02-28 |
Family
ID=9475337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9500646A Granted FR2729788A1 (en) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | High-tension contact breaker with gas blower |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| FR (1) | FR2729788A1 (en) |
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- 1995-01-20 FR FR9500646A patent/FR2729788A1/en active Granted
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|---|---|
| FR2729788B1 (en) | 1997-02-28 |
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