FR2779566A1 - DOUBLE MOTION HIGH OR MEDIUM VOLTAGE CIRCUIT BREAKER INCLUDING A TRANSLATION-GUIDED BLOWER NOZZLE - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention se rapporte à un disjoncteur de moyenne ou de haute tensionThe invention relates to a medium or high voltage circuit breaker
qui comprend, à l'intérieur d'une chambre de coupure, un contact d'arc creux et un contact d'arc en forme de tige qui est inséré dans ledit contact creux suivant une direction axiale lorsque le disjoncteur est fermé, et une buse de soufflage qui est coaxiale et solidaire du contact d'arc creux et qui possède un col de buse traversé par le contact d'arc en forme de tige, le contact d'arc creux et la buse de soufflage d'une part, le contact d'arc en forme de tige d'autre part, étant déplacés suivant la direction axiale en sens which includes, inside a breaking chamber, a hollow arcing contact and a rod-shaped arcing contact which is inserted into said hollow contact in an axial direction when the circuit breaker is closed, and a nozzle blower which is coaxial and integral with the hollow arc contact and which has a nozzle neck crossed by the rod-shaped arc contact, the hollow arc contact and the blowing nozzle on the one hand, the contact rod-shaped arc on the other hand, being moved in the axial direction in direction
opposés lors de l'ouverture du disjoncteur. opposite when opening the circuit breaker.
Dans un tel disjoncteur, les deux contacts d'arc sont déplacés suivant un double mouvement en sens opposés pour minimiser la dépense d'énergie cinétique lors de l'ouverture du disjoncteur. La coupure d'un courant électrique alternatif s'obtient par la séparation des contacts d'arc après la séparation de contacts principaux. La séparation des contacts d'arc donne naissance à un arc électrique qui augmente la température d'un gaz diélectrique contenu dans une chambre d'extension thermique fermée par un jeu entre le contact d'arc en forme de tige et le col de la buse de soufflage. Il en résulte une surpression puis un échappement du gaz diélectrique le long du col de la buse de soufflage pour souffler l'arc électrique lors d'un In such a circuit breaker, the two arcing contacts are moved in a double movement in opposite directions to minimize the expenditure of kinetic energy when the circuit breaker opens. The interruption of an alternating electric current is obtained by the separation of the arcing contacts after the separation of main contacts. The separation of the arcing contacts gives rise to an electric arc which increases the temperature of a dielectric gas contained in a thermal extension chamber closed by a clearance between the arcing contact in the shape of a rod and the neck of the nozzle. blowing. This results in an overpressure and then an escape of the dielectric gas along the neck of the blowing nozzle to blow the electric arc during a
passage par zéro du courant de coupure. zero crossing current.
On sait que le double mouvement s'accompagne de vibrations qui provoquent des déplacements relatifs non désirés entre les contacts principaux et d'arc, et notamment entre le contact d'arc en forme de tige et le col de la buse de soufflage solidaire du contact It is known that the double movement is accompanied by vibrations which cause unwanted relative displacements between the main and arcing contacts, and in particular between the arcing contact in the form of a rod and the neck of the blowing nozzle integral with the contact.
d'arc creux.hollow arc.
Un contact ou un frottement du col de la buse sur le contact d'arc en forme de tige est préjudiciable au fonctionnement du disjoncteur dans la mesure o il conduit à un nouvel amorçage de l'arc électrique Contact or friction of the nozzle neck on the rod-shaped arcing contact is detrimental to the operation of the circuit breaker insofar as it leads to a new ignition of the electric arc
lors de la coupure des courants capacitifs. when the capacitive currents are cut.
Aujourd'hui, on supprime le risque de ré-amorçage en choisissant un jeu suffisamment grand entre le col de la buse et le contact d'arc en forme de tige. Cependant, cette solution n'est pas entièrement satisfaisante en ce qu'elle s'obtient au détriment de la surpression du gaz diélectrique dans la chambre d'extension thermique: un jeu important limite la surpression, et par conséquent, Today, the risk of re-ignition is eliminated by choosing a sufficiently large clearance between the nozzle neck and the rod-shaped arcing contact. However, this solution is not entirely satisfactory in that it is obtained at the expense of the overpressure of the dielectric gas in the thermal extension chamber: a significant clearance limits the overpressure, and consequently,
la coupure de courants élevés.breaking of high currents.
Le but de l'invention est d'augmenter la capacité de coupure d'un disjoncteur à double mouvement dans lequel un arc électrique est soufflé par un gaz diélectrique contenu dans une chambre d'extension thermique. L'idée à la base de l'invention est de limiter voire d'éliminer, lors de l'ouverture du disjoncteur, toute vibration du contact d'arc en forme The object of the invention is to increase the breaking capacity of a double movement circuit breaker in which an electric arc is blown by a dielectric gas contained in a thermal extension chamber. The idea behind the invention is to limit or even eliminate, when the circuit breaker opens, any vibration of the shaped arcing contact
de tige par rapport au col de la buse de soufflage qu'il traverse. rod relative to the neck of the blowing nozzle which it passes through.
A cet effet, I'invention a pour objet un disjoncteur de moyenne ou de haute tension qui comprend, à l'intérieur d'une chambre de coupure, un contact d'arc creux et un contact d'arc en forme de tige qui est inséré dans ledit contact creux suivant une direction axiale lorsque le disjoncteur est fermé, et une buse de soufflage qui est coaxiale et solidaire du contact d'arc creux et qui possède un col de buse traversé par le contact d'arc en forme de tige, le contact d'arc creux et la buse de soufflage d'une part, le contact d'arc en forme de tige d'autre part, étant déplacés suivant la direction axiale en sens opposés lors de l'ouverture du disjoncteur, caractérisé en ce que la buse de soufflage est guidée en translation le long du contact d'arc en forme de tige lors du déplacement en sens opposés des deux To this end, the invention relates to a medium or high voltage circuit breaker which includes, inside a breaking chamber, a hollow arcing contact and an arcing contact in the form of a rod which is inserted into said hollow contact in an axial direction when the circuit breaker is closed, and a blowing nozzle which is coaxial and integral with the hollow arc contact and which has a nozzle neck crossed by the rod-shaped arc contact, the hollow arcing contact and the blowing nozzle on the one hand, the rod-shaped arcing contact on the other hand, being displaced in the axial direction in opposite directions when the circuit breaker opens, characterized in that that the blowing nozzle is guided in translation along the rod-shaped arc contact when the two move in opposite directions
contacts d'arc.arcing contacts.
En guidant la buse de soufflage en translation le long du contact d'arc en forme de tige, on l'oblige à se déplacer sans vibrer par rapport à ce dernier, ce qui permet de réduire considérablement le risque d'un contact ou d'un frottement du col de la buse sur le contact d'arc. Le jeu entre ces deux éléments est ramené à une valeur qui permet d'augmenter la surpression du gaz diélectrique contenu dans la chambre d'expansion thermique tout en maintenant une même sécurité vis à vis du ré-amorçage de l'arc électrique. Il en résulte une augmentation de la capacité de coupure du disjoncteur à double By guiding the blowing nozzle in translation along the rod-shaped arc contact, it is forced to move without vibrating relative to the latter, which considerably reduces the risk of contact or friction of the nozzle neck on the arcing contact. The clearance between these two elements is reduced to a value which makes it possible to increase the overpressure of the dielectric gas contained in the thermal expansion chamber while maintaining the same security with respect to the re-ignition of the electric arc. This results in an increase in the breaking capacity of the double circuit breaker.
mouvement.movement.
De préférence, le guidage le long du contact d'arc en forme de tige est obtenu par l'intermédiaire d'une jupe cylindrique qui est fixée à la buse de soufflage pour coulisser à l'intérieur d'une couronne de guidage montée à l'intérieur d'un tube de contact principal solidaire du Preferably, the guidance along the rod-shaped arc contact is obtained by means of a cylindrical skirt which is fixed to the blowing nozzle to slide inside a guide ring mounted on the inside a main contact tube secured to the
contact d'arc en forme de tige.rod-shaped arcing contact.
Selon un mode de réalisation avantageux, la jupe cylindrique est fixée par une extrémité à un divergent de la buse de soufflage et possède une autre extrémité libre. Cet agencement permet de créer une ligne de fuite suffisamment importante pour empêcher que l'arc électrique étiré entre les deux contacts d'arc chemine le long du divergent et de la jupe cylindrique en étant attiré par le contact principal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront According to an advantageous embodiment, the cylindrical skirt is fixed by one end to a divergent part of the blowing nozzle and has another free end. This arrangement makes it possible to create a sufficiently large creepage distance to prevent the electric arc drawn between the two arcing contacts from traveling along the diverging part and of the cylindrical skirt while being attracted by the main contact. Other characteristics and advantages of the invention will appear
à la lecture de la description d'un mode de réalisation illustré par les on reading the description of an embodiment illustrated by
dessins.drawings.
La figure 1 est une demi coupe axiale d'un disjoncteur à double mouvement en position fermée, dans lequel une buse de soufflage est Figure 1 is an axial half section of a double movement circuit breaker in the closed position, in which a blowing nozzle is
guidée en translation par une jupe cylindrique. guided in translation by a cylindrical skirt.
La figure 2 montre le disjoncteur de la figure 1 dans une position Figure 2 shows the circuit breaker of Figure 1 in a position
d'ouverture intermédiaire.intermediate opening.
La figure 3 montre le disjoncteur de la figure 1 dans une positon Figure 3 shows the circuit breaker of Figure 1 in a position
d'ouverture complète.full opening.
Un disjoncteur de moyenne ou de haute tension comprend, figure 1, une enveloppe isolante 1 formant une chambre de coupure qui s'étend suivant une direction axiale A. Un premier contact principal 3A et un premier contact d'arc creux 3B sont portés par deux tubes coaxiaux 3C et 3D qui sont solidaires et mobiles suivant la direction axiale A. Un organe de manoeuvre non représenté déplace en translation les deux tubes 3C et 3D qui coulissent par rapport à deux tubes coaxiaux 7A et 7B d'un support fixe 7 par l'intermédiaire de A medium or high voltage circuit breaker comprises, FIG. 1, an insulating jacket 1 forming a breaking chamber which extends in an axial direction A. A first main contact 3A and a first hollow arcing contact 3B are carried by two coaxial tubes 3C and 3D which are integral and movable in the axial direction A. An actuator not shown moves in translation the two tubes 3C and 3D which slide relative to two coaxial tubes 7A and 7B of a fixed support 7 by l ''
contacts glissants 7C.sliding contacts 7C.
De manière connue, les deux tubes coaxiaux 3C et 3D forment une chambre de compression 3E qui communique avec la chambre de coupure par l'intermédiaire d'une ouverture 7D formée à une extrémité 7E de l'un 7B des tubes du support fixe 7, et d'ouvertures 7F et 7G formées respectivement dans les deux tubes 7A et 7B du support fixe 7. Un gaz diélectrique du type azote N2 ou hexafluorure de soufre SF6 est présent dans la chambre de coupure sous une pression de quelques bars et circule à l'intérieur de la chambre de compression In known manner, the two coaxial tubes 3C and 3D form a compression chamber 3E which communicates with the breaking chamber via an opening 7D formed at one end 7E of one of the tubes of the fixed support 7, and of openings 7F and 7G formed respectively in the two tubes 7A and 7B of the fixed support 7. A dielectric gas of the nitrogen N2 or sulfur hexafluoride SF6 type is present in the interrupting chamber under a pressure of a few bars and circulates at l inside the compression chamber
par l'intermédiaire des ouvertures. through the openings.
Le disjoncteur comprend un deuxième contact principal 5A et un deuxième contact d'arc en forme de tige 5B qui sont portés respectivement par un tube 5C et un cône 5D coaxiaux qui sont solidaires et mobiles suivant la direction axiale A. Lorsque le disjoncteur est en position fermée, le contact d'arc en forme de tige est inséré dans le contact d'arc creux suivant la direction axiale A. Le contact principal 3A porte une buse de soufflage 9 qui possède un col de buse 9A traversé avec un jeu par le contact d'arc en forme de tige 5B pour fermer une chambre d'expansion thermique 3H délimitée par la buse de soufflage 9 et les contacts principal 3A et d'arc 3B. La chambre d'expansion thermique 3H communique avec la chambre de compression 3E par l'intermédiaire d'une ouverture 31 The circuit breaker comprises a second main contact 5A and a second rod-shaped arcing contact 5B which are carried respectively by a tube 5C and a coaxial cone 5D which are integral and mobile in the axial direction A. When the circuit breaker is in position closed, the rod-shaped arcing contact is inserted into the hollow arcing contact in the axial direction A. The main contact 3A carries a blowing nozzle 9 which has a nozzle neck 9A traversed with play by the contact a rod-shaped arc 5B for closing a thermal expansion chamber 3H delimited by the blowing nozzle 9 and the main contacts 3A and an arc 3B. The thermal expansion chamber 3H communicates with the compression chamber 3E via an opening 31
formée dans un piston 3J solidaire des deux tubes coaxiaux 3C et 3D. formed in a piston 3J integral with the two coaxial tubes 3C and 3D.
Le disjoncteur est à double mouvement pour minimiser la dépense d'énergie de l'organe de manoeuvre. Lors de l'ouverture du disjoncteur, le contact principal 3A et le contact d'arc creux 3B sont déplacés solidairement suivant la direction axiale A vers la droite sur la figure 1, pour être séparés respectivement du contact principal 5A et du contact d'arc en forme de tige 5B qui sont déplacés solidairement suivant la direction axiale A en sens opposé, vers la The circuit breaker is double-movement to minimize the energy expenditure of the operating member. When the circuit breaker opens, the main contact 3A and the hollow arcing contact 3B are moved integrally in the axial direction A to the right in FIG. 1, to be separated from the main contact 5A and the arcing contact respectively rod-shaped 5B which are moved integrally in the axial direction A in the opposite direction, towards the
gauche sur la figure 1.left in figure 1.
Le déplacement du piston 3J entraîne une compression du gaz diélectrique contenu dans la chambre de compression 3E. L'élévation de pression se transmet au gaz diélectrique contenu dans la chambre d'extension thermique 3H et est renforcée par l'élévation de température due à la formation d'un arc électrique étiré entre les deux contacts d'arc 3B et 5B après leur séparation. Lorsque le contact d'arc en forme de tige 5B sort du col 9A de la buse de soufflage 9, le gaz diélectrique est soufflé sur l'arc électrique pour l'éteindre lors d'un The displacement of the piston 3J causes compression of the dielectric gas contained in the compression chamber 3E. The pressure rise is transmitted to the dielectric gas contained in the thermal extension chamber 3H and is reinforced by the temperature rise due to the formation of an electric arc drawn between the two arcing contacts 3B and 5B after their separation. When the rod-shaped arc contact 5B comes out of the neck 9A of the blowing nozzle 9, the dielectric gas is blown on the electric arc to extinguish it during a
passage par zéro du courant de coupure. zero crossing current.
Selon l'invention, la buse de soufflage 9 est déplacée solidairement du contact d'arc creux 3B en étant guidée en translation suivant la direction axiale A le long du contact d'arc en forme de tige According to the invention, the blowing nozzle 9 is moved integrally from the hollow arc contact 3B while being guided in translation in the axial direction A along the rod-shaped arc contact
5B.5B.
Figure 1, le guidage en translation est obtenu par l'intermédiaire d'une jupe cylindrique isolante 11 qui est fixée à la buse de soufflage 9 pour coulisser à l'intérieur d'une couronne de guidage 5E fixée de façon radiale à l'intérieur du contact principal 5A solidaire du contact Figure 1, the guiding in translation is obtained by means of an insulating cylindrical skirt 11 which is fixed to the blowing nozzle 9 to slide inside a guide ring 5E fixed radially inside of the main contact 5A secured to the contact
d'arc en forme de tige 5B.arc shaped rod 5B.
Comme indiqué précédemment, en guidant la buse de soufflage 9 en translation suivant la direction axiale A à l'aide du contact principal 5A, on l'oblige, lors de l'ouverture du disjoncteur, à se déplacer sans vibrer par rapport au contact d'arc en forme de tige 5B solidaire de ce contact principal 5A. Cela permet de réduire considérablement le risque d'un contact ou d'un frottement du col 9A de la buse sur le contact d'arc 5B. Le jeu entre ces deux éléments 9A et 5B est ramené à une valeur qui permet d'augmenter la surpression du gaz diélectrique contenu dans la chambre d'expansion thermique 3H tout en maintenant une même sécurité vis à vis du ré-amorçage de l'arc électrique. Il en résulte une augmentation de la capacité de As indicated above, by guiding the blowing nozzle 9 in translation in the axial direction A using the main contact 5A, it is forced, when the circuit breaker opens, to move without vibrating relative to the contact d 'arc shaped rod 5B integral with this main contact 5A. This makes it possible to considerably reduce the risk of contact or friction of the neck 9A of the nozzle on the arcing contact 5B. The clearance between these two elements 9A and 5B is reduced to a value which makes it possible to increase the overpressure of the dielectric gas contained in the thermal expansion chamber 3H while maintaining the same safety with regard to the re-ignition of the arc electric. This results in an increase in the capacity of
coupure du disjoncteur à double mouvement. break of the double movement circuit breaker.
A titre d'exemple, le disjoncteur possède un jeu de l'ordre de 0,5 millimètres (mm), à comparer avec un jeu de l'ordre de 2 mm dans un For example, the circuit breaker has a play of the order of 0.5 millimeters (mm), to be compared with a play of the order of 2 mm in a
disjoncteur selon l'art antérieur.circuit breaker according to the prior art.
Figure 2, le disjoncteur est ouvert dans une position intermédiaire qui correspond à la séparation des contacts d'arc 3B et B après la séparation des contacts principaux 3A et 5A. Un arc électrique non représenté est étiré entre les deux contact d'arc 3B et 5B. La buse de soufflage 9 a été déplacée solidairement du contact principal 3A en étant guidée en translation le long du contact d'arc en forme de tige 5B par la jupe cylindrique 11 qui coulisse à l'intérieur de Figure 2, the circuit breaker is open in an intermediate position which corresponds to the separation of the arcing contacts 3B and B after the separation of the main contacts 3A and 5A. An electric arc, not shown, is drawn between the two arcing contacts 3B and 5B. The blowing nozzle 9 has been moved integrally from the main contact 3A while being guided in translation along the rod-shaped arc contact 5B by the cylindrical skirt 11 which slides inside
la couronne de guidage 5E.the guide ring 5E.
Le jeu réduit qui existe entre le col 9A de la buse de soufflage 9 et le contact d'arc 5B de l'équipage semi mobile 5 permet d'atteindre une surpression du gaz diélectrique dans la chambre d'extension thermique 3H plus importante que dans l'art antérieur. Il en résulte une plus grande efficacité du soufflage de l'arc électrique en vue de The reduced clearance which exists between the neck 9A of the blowing nozzle 9 and the arcing contact 5B of the semi-movable assembly 5 makes it possible to achieve a higher pressure of the dielectric gas in the thermal extension chamber 3H than in prior art. This results in greater efficiency of the blowing of the electric arc with a view to
couper des courants électriques alternatifs de plus forte intensité. cut higher current alternating electric currents.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la jupe cylindrique 1 1 est fixée par une extrémité 11 B à un divergent 9C de la buse de soufflage 9, et possède une autre extrémité libre 11C. Cet agencement permet de créer une ligne de fuite suffisamment importante pour empêcher que l'arc électrique étiré entre les deux contacts d'arc 3B et 5B ne chemine le long du divergent 9C et de la jupe cylindrique 11 en étant attiré par le contact principal 5A de l'équipage semi mobile 5 par l'intermédiaire de la couronne de According to an advantageous embodiment of the invention, the cylindrical skirt 1 1 is fixed by one end 11 B to a divergent 9C of the blowing nozzle 9, and has another free end 11C. This arrangement makes it possible to create a sufficiently large creepage distance to prevent the electric arc drawn between the two arcing contacts 3B and 5B from traveling along the diverging part 9C and the cylindrical skirt 11 while being attracted by the main contact 5A of the semi-mobile crew 5 via the crown of
guidage 5E.guide 5E.
Figure 3, le disjoncteur est ouvert dans une position qui correspond à une course complète de séparation des contacts principaux 3A et 5A. L'arc électrique étiré entre les deux contacts d'arc 3B et 5B a été soufflé par le gaz diélectrique comprimé dans la Figure 3, the circuit breaker is open in a position which corresponds to a complete separation stroke of the main contacts 3A and 5A. The electric arc drawn between the two arcing contacts 3B and 5B was blown away by the compressed dielectric gas in the
chambre d'extension thermique 3H.3H thermal extension chamber.
La buse de soufflage 9 a été guidée en translation par la jupe cylindrique 11 suivant la direction axiale A. De préférence, la jupe cylindrique 11 s'étend sur une longueur suffisante pour guider la buse de soufflage 9 jusqu'au retrait du contact d'arc en forme de tige 5B The blowing nozzle 9 has been guided in translation by the cylindrical skirt 11 in the axial direction A. Preferably, the cylindrical skirt 11 extends over a length sufficient to guide the blowing nozzle 9 until the contact is removed. rod-shaped arc 5B
hors du col de la buse 9A.out of the neck of nozzle 9A.
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