FR2753833A1 - GENERATOR CIRCUIT BREAKER WITH VARIABLE DAMPING RESISTANCE - Google Patents
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Abstract
Disjoncteur de générateur mettant en oeuvre des bâtonnets de résistance à polymère chargé de noir de carbone, lesdits bâtonnets étant composés d'éléments de résistance en série intercalés par des espaces libres et connectés par des électrodes en quinconce.Generator circuit breaker using resistance rods made of a polymer charged with carbon black, said rods being composed of resistance elements in series interposed by free spaces and connected by staggered electrodes.
Description
i Disjoncteur de générateur avec résistance d'amortissement variable Lai Generator circuit breaker with variable damping resistor La
présente invention concerne un disjoncteur de the present invention relates to a circuit breaker
générateur avec résistance d'amortissement variable. generator with variable damping resistance.
Dans le domaine de l'appareillage et, notamment, pour les disjoncteurs de générateur protégeant les alternateurs de grande puissance, il est nécessaire d'équiper ces disjoncteurs de résistances de faible valeur ohmique, ou résistances d'amortissement, afin de réduire fortement la vitesse d'accroissement de la tension transitoire de In the field of switchgear and, in particular, for generator circuit breakers protecting high power alternators, it is necessary to equip these circuit breakers with resistors of low ohmic value, or damping resistors, in order to greatly reduce the speed increase in transient voltage by
rétablissement lors de la coupure.recovery when the power is turned off.
Les résistances utilisées jusqu'à maintenant sont souvent des résistances céramiques à base de carbone ou graphite de valeur constante, se présentant sous la forme de disques.20 Pour diminuer fortement le courant résiduel à couper par un disjoncteur auxiliaire, il est nécessaire d'avoir une The resistors used until now are often ceramic resistors based on carbon or graphite of constant value, in the form of discs.20 To greatly reduce the residual current to be cut by an auxiliary circuit breaker, it is necessary to have a
résistance de forte valeur.high value resistance.
Le premier but de l'invention est de proposer une résistance augmentant sa valeur initiale rapidement, passant, par exemple, de quelques ohms à quelques dizaines d'ohms en 50 millisecondes afin de satisfaire aux deux conditions simultanément. Un second but de l'invention est de réduire le volume et The first object of the invention is to propose a resistance increasing its initial value rapidly, passing, for example, from a few ohms to a few tens of ohms in 50 milliseconds in order to satisfy the two conditions simultaneously. A second object of the invention is to reduce the volume and
le poids de la résistance.the weight of the resistance.
On connaît par ailleurs les résistances autorégulantes à polymère, utilisées dans l'industrie notamment pour chauffer les conduits d'eau afin d'éviter le gel pendant l'hiver.35 En effet à température basse, la résistance formée de polymère chargé de noir de carbone ayant une valeur ohmique faible laisse passer un courant plus grand, par exemple sous une tension permanente de 220V pour une puissance absorbée Self-regulating polymer resistors are also known, used in industry in particular for heating water pipes in order to prevent freezing during winter.35 Indeed, at low temperature, the resistance formed from black charged polymer of carbon with a low ohmic value allows a larger current to flow, for example under a permanent voltage of 220V for a power absorbed
de 30 à 40 W/m.from 30 to 40 W / m.
A température plus élevée (en été par exemple), la résistivité augmente et la puissance consommée devient beaucoup plus faible, i.e. inférieure à 5 W/m. Pour obtenir plus de renseignements sur le principe des résistances autorégulantes à polymère, on pourra se reporter à l'article de F. Legros, A. Brault et G. Lorguilloux, At higher temperature (in summer for example), the resistivity increases and the power consumed becomes much lower, i.e. less than 5 W / m. For more information on the principle of self-regulating polymer resistances, reference may be made to the article by F. Legros, A. Brault and G. Lorguilloux,
" Câbles autorégulants: principe et utilisation industrielle " (Société Acome, RGE n 11, décembre 1989). "Self-regulating cables: principle and industrial use" (Acome Company, RGE n 11, December 1989).
La solution proposée par l'invention consiste à utiliser une résistance variable, constituée d'éléments en polymère dans un disjoncteur de générateur. Ainsi, l'échauffement des éléments lorsqu'ils sont traversés par un courant élevé, conduira à une élévation brusque de leur résistivité à partir d'un certain seuil de température, 120 C par exemple. La présente invention présente une architecture particulière pour la résistance variable. Ladite résistance se présente sous la forme d'un bâtonnet constitué de The solution proposed by the invention consists in using a variable resistor, consisting of polymer elements in a generator circuit breaker. Thus, the heating of the elements when they are traversed by a high current, will lead to an abrupt increase in their resistivity from a certain temperature threshold, 120 C for example. The present invention presents a particular architecture for variable resistance. Said resistance is in the form of a stick consisting of
plusieurs éléments résistifs en série, séparés par des espaces vides. L'ensemble est recouvert d'une gaine isolante et comporte des électrodes plates, en cuivre, parallèles25 entre elles et possédant des bords recourbés vers l'extérieur. several resistive elements in series, separated by empty spaces. The assembly is covered with an insulating sheath and comprises flat copper electrodes which are mutually parallel and which have edges curved outwards.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention résulteront de la description qui va suivre en Other advantages and characteristics of the present invention will emerge from the description which follows.
référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente une coupe longitudinale selon l'axe I-I de la figure 2 d'un bâtonnet de résistance reference to the attached drawings in which: FIG. 1 represents a longitudinal section along the axis I-I of FIG. 2 of a resistance rod
variable en polymère selon l'invention. La figure 2 montre une vue en section du même bâtonnet. variable in polymer according to the invention. Figure 2 shows a sectional view of the same stick.
La figure 3 montre schématiquement la disposition d'ensemble du disjoncteur de générateur mettant en oeuvre Figure 3 shows schematically the overall arrangement of the generator circuit breaker implementing
des bâtonnets de résistance variable. sticks of variable resistance.
La figure 4 montre un agencement physique des résistances variables autour de la chambre de coupure du disjoncteur. FIG. 4 shows a physical arrangement of the variable resistances around the breaking chamber of the circuit breaker.
La figure 5 montre une variante de réalisation des bâtonnets de résistance variable. Figure 5 shows an alternative embodiment of the sticks of variable resistance.
Dans la figure 1, le bâtonnet 1 est formé d'éléments de résistance variable 2 de longueur L en série et présentés sous forme parallélépipèdique. L'élément de base de résistance 2 constitué d'une matrice de résistance 3 en polymère chargé de noir de carbone et muni de deux électrodes, 4 et 5, plates, parallèle, recourbées sur les deux bords longitudinaux, en In FIG. 1, the rod 1 is formed of elements of variable resistance 2 of length L in series and presented in the form of a parallelepiped. The basic resistance element 2 consists of a resistance matrix 3 made of a polymer charged with carbon black and provided with two electrodes, 4 and 5, flat, parallel, curved on the two longitudinal edges, in
cuivre étamé et écartées l'une de l'autre de d mm. Les courbures sur les bords longitudinaux ont pour but d'éviter des amorçages au niveau des angles. tinned copper and spaced from each other by d mm. The purpose of the curvatures on the longitudinal edges is to avoid arcing at the corners.
La résistance 2 a avantageusement une résistivité de l'ordre d'une centaine d'ohms par centimètres, par exemple entre 100 o.cm et 300 Q.cm. L'élément de base 2 est protégé de l'extérieur par une gaine rigide isolante 6 réticulée qui couvre en même temps Resistor 2 advantageously has a resistivity of the order of a hundred ohms per centimeter, for example between 100 o.cm and 300 Q.cm. The basic element 2 is protected from the outside by a rigid cross-linked insulating sheath 6 which covers at the same time
les autres éléments en série et les espaces libres 9. the other elements in series and the free spaces 9.
L'objet de ces espaces libres est d'empêcher un amorçage sous l'effet de la différence de potentiel entre deux The purpose of these free spaces is to prevent ignition under the effect of the potential difference between two
éléments en polymère successifs.successive polymer elements.
Préférentiellement, la longueur 1 de ces espaces libres Preferably, the length 1 of these free spaces
est de 10 mm.is 10 mm.
Un petit trou 10 percé dans l'enveloppe de protection 6 au niveau des espaces libres 9 permet d'écouler l'air chauffé dans ces espaces libres. Les électrodes 4 et 5 ont des longueurs valant 2L+l et A small hole 10 drilled in the protective casing 6 at the free spaces 9 allows the heated air to flow into these free spaces. The electrodes 4 and 5 have lengths equal to 2L + l and
sont disposées en quinconce au sein des bâtonnets 1. are arranged in staggered rows within the rods 1.
Dans la figure 3 qui montre schématiquement la disposition d'ensemble du disjoncteur de générateur, le In Figure 3 which schematically shows the overall arrangement of the generator circuit breaker, the
compartiment 11 représente la chambre de coupure principale, et le compartiment 12 la chambre de coupure auxiliaire 5 utilisée pour la coupure du courant résiduel traversant la résistance 1 et pour l'isoler du circuit. compartment 11 represents the main breaking chamber, and compartment 12 the auxiliary breaking chamber 5 used for breaking the residual current passing through the resistor 1 and for isolating it from the circuit.
La chambre auxiliaire 12 et les bâtonnets de résistance variable 1 sont en parallèle avec la chambre principale 11. The auxiliary chamber 12 and the variable resistance rods 1 are in parallel with the main chamber 11.
Plusieurs bâtonnets de résistance variable peuvent être Several sticks of variable resistance can be
montés en parallèle les uns par rapport aux autres par l'intermédiaire des collecteurs 13 et 14. mounted in parallel with each other via collectors 13 and 14.
Les connexions 7 et 8 de la résistance variable sont reliées aux collecteurs 13 et 14 du disjoncteur de générateur.15 La figure 4 montre la disposition des bâtonnets de résistances 1, en partie, autour de la chambre principale 11, afin d'obtenir une résistance initiale de valeur faible par la mise en parallèle desdits bâtonnets de résistances 1 The connections 7 and 8 of the variable resistor are connected to the collectors 13 and 14 of the generator circuit breaker. 15 Figure 4 shows the arrangement of the resistor rods 1, in part, around the main chamber 11, in order to obtain a resistance initial of low value by paralleling said resistance rods 1
à l'aide des collecteurs 13 et 14.using collectors 13 and 14.
Cette disposition n'est bien sûr pas limitative. This provision is of course not limiting.
Le dispositif fonctionne comme suit: En fonctionnement normal, les chambres de coupure 11 et 12 sont fermées. Le courant traverse 11, celui passant par la chambre de coupure auxiliaire 12 et par la résistance 1 étant négligeable. L'élément 1 présente une résistance faible, par exemple 5 ohms à la température ambiante de C. The device operates as follows: In normal operation, the interrupting chambers 11 and 12 are closed. The current flows through 11, that passing through the auxiliary breaking chamber 12 and through the resistor 1 being negligible. Element 1 has a low resistance, for example 5 ohms at room temperature of C.
A l'ouverture de l'interrupteur contenu dans la chambre principale 11 et au passage à zéro du courant de court- When the switch contained in the main chamber 11 is opened and the short-circuit current goes to zero
circuit, l'arc s'éteindra dans la chambre 11 s'il y a coupure définitive. Pendant l'application de la tension transitoire de rétablissement aux bornes de la chambre de coupure principale 11, un courant résistif traverse la chambre de coupure auxiliaire 12 et les bâtonnets de résistance 1. Ce courant chauffe la matrice en polymère 3 contenue dans chacun des bâtonnets et fait augmenter fortement sa valeur circuit, the arc will extinguish in chamber 11 if there is a final cut. During the application of the transient recovery voltage across the main interrupting chamber 11, a resistive current flows through the auxiliary interrupting chamber 12 and the resistance rods 1. This current heats the polymer matrix 3 contained in each of the rods and greatly increases its value
ohmique à chaque alternance du courant résiduel. ohmic at each alternation of the residual current.
Environ 50 ms après l'ouverture de la chambre de coupure principale 11, l'interrupteur contenu dans la chambre de coupure auxiliaire 12 s'ouvre et coupe le courant résiduel qui, par rapport à sa valeur initiale, est réduit de l'ordre de 10 fois. L'interrupteur de la chambre 12 n'a donc plus About 50 ms after the opening of the main breaking chamber 11, the switch contained in the auxiliary breaking chamber 12 opens and cuts the residual current which, compared to its initial value, is reduced by about 10 times. The switch in room 12 therefore no longer has
qu'un faible courant résistif à couper. than a small resistive current to cut.
L'utilisation d'une résistance variable à polymère permet ainsi de pouvoir réduire fortement le pouvoir de coupure de l'interrupteur 11 et de diminuer aussi le volume et le poids de la résistance d'amortissement.15 La forme parallélépipèdique et de faible dimension des bâtonnets de résistance variable 1 facilite aussi sa mise en parallèle autour de la chambre de coupure principale 11. A titre d'exemple de réalisation, on pourra prendre pour un réseau de 17 kV avec une résistance initiale de 5 ohm les valeurs suivantes: - l'écartement d entre les deux électrodes est de 10 mm; - la longueur h de chaque électrode est de 15 mm; - la longueur 1 des espaces libres est de 10 mm; - la longueur L d'une matrice de résistance est de 50 mm; - chaque bâtonnet de résistance 1 est formée de 10 éléments 2 en série; -40 bâtonnets de résistance 1 sont placées en parallèle; The use of a variable polymer resistor thus makes it possible to be able to greatly reduce the breaking capacity of the switch 11 and also to reduce the volume and the weight of the damping resistor.15 The parallelepiped shape and small dimensions of the variable resistance rods 1 also makes it easier to parallel it around the main breaking chamber 11. As an example of an embodiment, the following values may be taken for a 17 kV network with an initial resistance of 5 ohms: - l spacing between the two electrodes is 10 mm; - the length h of each electrode is 15 mm; - the length 1 of the free spaces is 10 mm; - the length L of a resistance matrix is 50 mm; each resistance rod 1 is formed of 10 elements 2 in series; -40 resistance rods 1 are placed in parallel;
Le volume utile de la résistance est alors de 7000 cm3 environ pour une résistance finale de 50 ohms. The useful volume of the resistor is then approximately 7000 cm3 for a final resistance of 50 ohms.
La figure 5 indique une variante de réalisation des bâtonnets dans laquelle on a remplacé les électrodes 4 et 5 par des conducteurs cylindriques en cuivre disposés l'un au dessus de l'autre. L'enveloppe 6 et la matrice 3 sont aussi FIG. 5 indicates an alternative embodiment of the rods in which the electrodes 4 and 5 have been replaced by cylindrical copper conductors arranged one above the other. Envelope 6 and matrix 3 are also
de forme cylindrique. Les électrodes 4 et 5 ont un diamètre de l'ordre de 4 mm, pour une longueur L de la matrice 3 et un écartement 1 entre les électrodes identique à ceux du 5 premier mode de réalisation. Le volume équivalent est aussi de 7000 cm3- pour une résistance finale de 50 ohms. cylindrical in shape. The electrodes 4 and 5 have a diameter of the order of 4 mm, for a length L of the matrix 3 and a spacing 1 between the electrodes identical to those of the first embodiment. The equivalent volume is also 7000 cm3 - for a final resistance of 50 ohms.
Bien que seuls deux modes de réalisation aient été décrits, il est clair que toute modification ou amélioration Although only two embodiments have been described, it is clear that any modification or improvement
apportée à la présente invention et qui serait évidente pour l'homme du métier est comprise dans le cadre de l'invention. made to the present invention and which would be obvious to a person skilled in the art is included within the scope of the invention.
Claims (7)
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Family Applications (1)
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Citations (5)
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- 1996-09-20 FR FR9611493A patent/FR2753833B1/en not_active Expired - Fee Related
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1997
- 1997-09-15 EP EP97402135A patent/EP0831505A1/en not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0831505A1 (en) | 1998-03-25 |
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