FR2782409A1 - UNDERWATER TRANSFORMER SELF-PROTECTED BY A DEVICE INCLUDING A CIRCUIT BREAKER AND FUSES - Google Patents
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Abstract
Le transformateur électrique 1 comporte une cuve 4 contenant un diélectrique liquide ou gazeux 5, et dans laquelle sont immergés : un circuit primaire et un circuit secondaire, et un dispositif de protection relié au circuit primaire et comportant un disjoncteur 15 commandé par des moyens de déclenchement et un ou plusieurs fusibles 11. Les fusibles sont disposé entre une traversée 6 de la cuve et le disjoncteur 15. Les fusibles 11, le disjoncteur 15 et les moyens de déclenchement sont associés de telle manière que dans des conditions correspondant à un court-circuit aux bornes du circuit secondaire, les organes de contact du disjoncteur se séparent et interrompent le courant sans que ne débute une fusion du fusible, et qu'il existe une valeur seuil d'intensité du courant traversant le fusible, inférieure au pouvoir de coupure du pôle correspondant du disjoncteur et au delà de laquelle la fusion du fusible est achevée avant qu'un ordre de séparation des organes de contact donné par les moyens de déclenchement ait pu entraîner la séparation des contacts.The electrical transformer 1 comprises a tank 4 containing a liquid or gaseous dielectric 5, and in which are immersed: a primary circuit and a secondary circuit, and a protection device connected to the primary circuit and comprising a circuit breaker 15 controlled by tripping means and one or more fuses 11. The fuses are arranged between a passage 6 of the tank and the circuit breaker 15. The fuses 11, the circuit breaker 15 and the tripping means are combined in such a way that under conditions corresponding to a short circuit at the terminals of the secondary circuit, the circuit breaker contact members separate and interrupt the current without a fuse blowing, and there is a threshold value of current intensity passing through the fuse, lower than the breaking capacity of the corresponding pole of the circuit breaker and beyond which the blowing of the fuse is completed before an order to separate the components of c ontact given by the tripping means could have caused the separation of the contacts.
Description
TRANSFORMATEUR IMMERGE AUTO-PROTEGE PAR UN DISPOSITIFUNDERWATER TRANSFORMER SELF-PROTECTED BY A DEVICE
INCLUANT UN DISJONCTEUR ET DES FUSIBLES INCLUDING A CIRCUIT BREAKER AND FUSES
L'invention concerne un transformateur électrique dont les enroulements et le circuit magnétique sont immergés dans un liquide ou un gaz diélectrique contenu dans une cuve, et qui est doté d'un dispositif de protection intégré, destiné à limiter les effets d'une défaillance The invention relates to an electric transformer whose windings and magnetic circuit are immersed in a liquid or dielectric gas contained in a tank, and which is provided with an integrated protection device, intended to limit the effects of a failure.
interne du transformateur.internal of the transformer.
Le document FR-A-2 712 730 décrit un transformateur triphasé de ce type baignant dans une cuve d'huile, dont le dispositif de protection comporte par phase au moins un fusible de protection disposé entre chaque phase d'alimentation électrique et les enroulements primaires correspondants du transformateur, et un rupteur triphasé disposé entre les fusibles et les phases correspondantes du transformateur. L'ouverture du rupteur est assurée par un déclencheur, en réponse à un signal d'un capteur sensible aux variations d'au moins un paramètre représentatif des caractéristiques du liquide diélectrique. Le paramètre mesuré est la pression du diélectrique, qui peut constituer un indice des défauts locaux internes aux circuits du transformateur - par exemple d'un défaut ponctuel de l'isolation électrique d'un enroulement, susceptible de dégénérer en point chaud - ne se manifestant que par une surintensité très faible du courant d'alimentation du primaire. Les fusibles sont destinés à pallier les effondrements de l'impédance interne du transformateur, induisant une chute ohmique importante. Pour assurer une protection optimale, au moins deux fusibles sont montés en série sur chaque phase, avec des seuils de coupure étagés: l'un des fusibles a une constante de temps très courte et est sensible aux courants très importants dépassant six fois le courant nominal du transformateur; l'autre est sensible aux surcharges correspondant à trois à cinq fois l'intensité nominale, avec une constante de temps supérieure. L'ensemble est conçu de manière que, s'il intervient pour interrompre l'alimentation des enroulements primaires du transformateur, il ne soit pas possible de rétablir cette alimentation sans intervention spéciale de démontage de la cuve par un spécialiste. C'est la raison pour laquelle le rupteur est non Document FR-A-2 712 730 describes a three-phase transformer of this type immersed in an oil tank, the protection device of which comprises at least one protective fuse per phase disposed between each phase of electrical supply and the primary windings transformer, and a three-phase breaker located between the fuses and the corresponding transformer phases. The breaker is opened by a trigger, in response to a signal from a sensor sensitive to variations in at least one parameter representative of the characteristics of the dielectric liquid. The parameter measured is the pressure of the dielectric, which can constitute an index of local faults internal to the transformer circuits - for example a point fault in the electrical insulation of a winding, liable to degenerate into a hot spot - not manifested. only by a very low overcurrent of the primary supply current. The fuses are intended to compensate for collapses of the internal impedance of the transformer, inducing a significant ohmic drop. To ensure optimum protection, at least two fuses are connected in series on each phase, with stepped cut-off thresholds: one of the fuses has a very short time constant and is sensitive to very large currents exceeding six times the rated current the transformer; the other is sensitive to overloads corresponding to three to five times the nominal intensity, with a higher time constant. The assembly is designed so that, if it intervenes to interrupt the supply of the primary windings of the transformer, it is not possible to restore this supply without special intervention to disassemble the tank by a specialist. This is the reason why the breaker is not
réarmnable et immergé dans la cuve, ainsi que les fusibles. Cette disposition délibérée sous- resettable and submerged in the tank, as well as the fuses. This deliberate provision under-
tend l'idée que tout déclenchement du dispositif de protection correspond nécessairement à un défaut interne du transformateur, et en aucun cas à un incident externe. En effet, il serait tout à fait inadmissible d'imposer une intervention sur un transformateur sain, du fait d'un défaut externe, notamment sur l'installation aval. Il faut donc nécessairement que soient prévus des suggests that any tripping of the protection device necessarily corresponds to an internal fault in the transformer, and in no case to an external incident. Indeed, it would be completely inadmissible to impose an intervention on a healthy transformer, due to an external fault, especially on the downstream installation. It is therefore essential that provision be made for
moyens assurant la sélectivité vis-à-vis des défauts électriques extérieurs au transformateur. means ensuring selectivity with respect to electrical faults external to the transformer.
L'expérience montre qu'il subsiste en pratique un risque de fusion non désirée des fusibles du dispositif de protection, et notamment des fusibles travaillant dans le domaine des faibles surintensités. Experience shows that in practice there remains a risk of unwanted melting of the fuses of the protection device, and in particular of fuses working in the field of low overcurrents.
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Par ailleurs, en cas de faible surintensité, légèrement inférieure à trois fois l'intensité nominale du transformateur par exemple, les fusibles à faible courant de fusion immergés du dispositif de protection peuvent donner lieu à des échauffements inadmissibles pour leur environnement immédiat, sans toutefois fondre et interrompre le courant. On peut alors générer des défaillances graves qui vont à l'encontre de l'objectif recherché avec la mise en place du fusible. De plus, l'échauffement des fusibles provoque leur vieillissement prématuré, et donc Furthermore, in the event of a low overcurrent, slightly less than three times the nominal current of the transformer for example, the fuses with low melting current submerged in the protection device can give rise to unacceptable heating for their immediate environment, without however melting and interrupt the current. We can then generate serious failures that go against the objective sought with the installation of the fuse. In addition, the heating of the fuses causes their premature aging, and therefore
un risque croissant de dysfonctionnement avec le temps. an increasing risk of dysfunction over time.
Le document EP-A-0 468 299 décrit par ailleurs un transformateur triphasé immergé dans l'huile, auquel est associé, pour chaque phase de primaire, un dispositif de protection comportant, branchés en série avec les enroulements de la phase primaire concernée, un disjoncteur monophasé commandé par un déclencheur à maximum de courant sensible au courant traversant le disjoncteur, et un fusible dont l'intensité du courant nominal est au moins 5 fois plus importante que l'intensité du courant nominal de phase du transformateur, et !5 de manière préférentielle 10 ou 20 fois plus importante. Un tel dimensionnement permet de limiter le domaine d'intervention des fusibles aux courts- circuits primaires du transformateur, les autres incidents électriques, y compris les sur-courants primaires dus à des courts-circuits du côté secondaire du transformateur, étant pris en compte par le disjoncteur. La présence des Document EP-A-0 468 299 also describes a three-phase transformer immersed in oil, with which is associated, for each primary phase, a protection device comprising, connected in series with the windings of the primary phase concerned, a single-phase circuit breaker controlled by an overcurrent release sensitive to the current flowing through the circuit breaker, and a fuse whose nominal current intensity is at least 5 times greater than the nominal phase current of the transformer, and! 5 preferably 10 or 20 times greater. Such sizing makes it possible to limit the field of intervention of fuses to the primary short-circuits of the transformer, other electrical incidents, including the primary over-currents due to short-circuits on the secondary side of the transformer, being taken into account by the circuit breaker. The presence of
fusibles permet en retour de choisir un disjoncteur de faibles performances, donc peu onéreux. fuses in turn allow you to choose a circuit breaker of low performance, therefore inexpensive.
ayant notamment un pouvoir de coupure relativement faible. notably having a relatively low breaking capacity.
Toutefois, ce dispositif est situé à l'extérieur du transformateur. Il s'en suit un encombrement important et une complexité de montage sur site. En particulier, une distance de contournement importante dans l'air doit être préservée entre les connexions amont et aval du disjoncteur, du fait des très forts courant susceptibles de le traverser lors d'un court-circuit primaire. Le nombre important de connexions hors de la cuve du transformateur et dont However, this device is located outside the transformer. This results in a large footprint and a complexity of assembly on site. In particular, a large bypass distance in the air must be preserved between the upstream and downstream connections of the circuit breaker, due to the very high currents likely to pass through during a primary short circuit. The large number of connections outside the transformer tank and of which
l'isolement est difficile à maîtriser, induit un risque supplémentaire de défaillance. isolation is difficult to control, induces an additional risk of failure.
Ce problème est d'ailleurs accentué par le fait que le dispositif n'est pas actif vis-à-vis des courts-circuits en amont du fusible, notamment ceux générés par la liaison électrique entre le disjoncteur et le fusible. En effet, le fusible est branché en série entre le disjoncteur et le transformateur et le capteur de courant pilotant le déclenchement du disjoncteur est en aval du fusible. De ce fait, le courant de défaut en cas de court-circuit entre le disjoncteur et le fusible, traverse le disjoncteur avec une intensité qui dépasse son pouvoir de coupure, si bien que le disjoncteur n'est pas en mesure de couper le circuit. Le défaut entraîne alors une This problem is further accentuated by the fact that the device is not active with respect to short circuits upstream of the fuse, in particular those generated by the electrical connection between the circuit breaker and the fuse. Indeed, the fuse is connected in series between the circuit breaker and the transformer and the current sensor controlling the tripping of the circuit breaker is downstream of the fuse. As a result, the fault current in the event of a short circuit between the circuit breaker and the fuse crosses the circuit breaker with an intensity which exceeds its breaking capacity, so that the circuit breaker is not able to break the circuit. The fault then leads to a
coupure au niveau d'un noeud amont du réseau, au détriment de la disponibilité globale. outage at an upstream node of the network, to the detriment of overall availability.
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De plus, le dispositif ne prévoit pas le déclenchement simultané des trois disjoncteurs associés chacun à une phase du primaire du transformateur. De ce fait, on peut assister dans certaines conditions à un déclenchement partiel dû à un défaut, laissant dans une phase non ouverte un courant de fuite qui reste inférieur au courant de déclenchement du disjoncteur ou qui induit un retardement important à la coupure, avec toutes les conséquences néfastes pour le circuit primaire (risques d'explosion) et/ou pour l'ensemble de l'installation (non sélectivité par In addition, the device does not provide for the simultaneous tripping of the three circuit breakers each associated with a phase of the transformer primary. As a result, we can witness, under certain conditions, a partial tripping due to a fault, leaving in an unopened phase a leakage current which remains lower than the tripping current of the circuit breaker or which induces a significant delay in breaking, with all harmful consequences for the primary circuit (risk of explosion) and / or for the entire installation (non-selectivity by
rapport au poste source).source station report).
Le document US-A-4 323 871 décrit un appareillage de protection de circuit électrique, non spécifiquement dédié à la protection d'un transformateur, et comportant un disjoncteur et des fusibles, le tout immergé dans une cuve remplie d'huile. Le disjoncteur est destiné à couper les faibles courants de défaut alors que les fusibles sont destiner à couper les courant de défaut importants. Le disjoncteur comporte, dans sa version monophasée, une ampoule à vide conventionnelle avec un organe de contact fixe et un organe de contact mobile en translation !5 dans le corps cylindrique de l'ampoule. L'organe de contact mobile comporte une tige reliée cinématiquement à un mécanisme d'ouverture et de fermeture avec un ressort d'ouverture. Ce mécanisme comporte un levier de manoeuvre permettant l'ouverture et la fermeture manuelle au travers de la cuve. Il comporte également un verrou d'ouverture en forme de came qui est rappelé élastiquement vers une position de repos. Un dispositif de déclenchement à bilame en U coopère avec la came et la retient dans une position active o elle bloque le mécanisme en position fermée. La bilame est parcourue par le courant traversant l'ampoule. En cas de courant de défaut, elle s'incurve et libère la came, qui libère à son tour un cliquet d'ouverture agissant sur le ressort d'ouverture et provoquant l'ouverture du mécanisme. Un disjoncteur triphasé est dérivé du précédent par juxtaposition de trois disjoncteurs monophasés. Les mécanismes d'ouverture et de fermeture monophasés sont reliés mécaniquement entre eux, d'une part au niveau des cliquets d'ouverture, et d'autre part au niveau des leviers de manoeuvre, de manière à former un mécanisme unique permettant une ouverture et une fermeture simultanée ou quasi-simultanée des trois pôles du disjoncteur, à la fois sur défaut électrique et sur commande manuelle. Dans ces dispositifs, la bilame de chaque phase est branchée en série entre la traversée et l'ampoule à vide correspondante et est parcourue par le courant de phase. Elle introduit donc par sa présence un risque supplémentaire de défaut électrique, d'autant qu'elle constitue un conducteur mobile et non protégé directement plongé dans l'huile. De plus, la bilame est placée, pour des raisons constructives, directement en amont ou en aval du disjoncteur qu'elle commande. Elle ne peut donc pas prendre en compte Document US-A-4 323 871 describes an electrical circuit protection apparatus, not specifically dedicated to the protection of a transformer, and comprising a circuit breaker and fuses, all immersed in a tank filled with oil. The circuit breaker is intended to cut low fault currents while fuses are intended to cut large fault currents. The circuit breaker comprises, in its single-phase version, a conventional vacuum interrupter with a fixed contact member and a movable contact member in translation! 5 in the cylindrical body of the bulb. The movable contact member comprises a rod kinematically connected to an opening and closing mechanism with an opening spring. This mechanism includes an operating lever allowing manual opening and closing through the tank. It also has a cam-shaped opening lock which is resiliently returned to a rest position. A U-shaped bimetal trigger device cooperates with the cam and retains it in an active position where it blocks the mechanism in the closed position. The bimetallic strip is traversed by the current passing through the bulb. In the event of a fault current, it curves and releases the cam, which in turn releases an opening pawl acting on the opening spring and causing the opening of the mechanism. A three-phase circuit breaker is derived from the previous one by juxtaposition of three single-phase circuit breakers. The single-phase opening and closing mechanisms are mechanically linked together, on the one hand at the level of the opening pawls, and on the other hand at the level of the operating levers, so as to form a single mechanism allowing opening and simultaneous or almost simultaneous closing of the three poles of the circuit breaker, both on electrical fault and on manual command. In these devices, the bimetallic strip of each phase is connected in series between the bushing and the corresponding vacuum interrupter and is traversed by the phase current. It therefore introduces by its presence an additional risk of electrical fault, especially since it constitutes a mobile and unprotected conductor directly immersed in the oil. In addition, the bimetallic strip is placed, for constructive reasons, directly upstream or downstream of the circuit breaker that it controls. It cannot therefore take into account
les courts-circuits au niveau des traversées, ou entre la traversée et le disjoncteur. short circuits at the bushings, or between the bushing and the circuit breaker.
L'invention vise donc à pallier les inconvénients de l'état de la technique et notamment à réaliser, à faible coût et dans le volume d'une cuve de transformateur immergé The invention therefore aims to overcome the drawbacks of the state of the art and in particular to achieve, at low cost and in the volume of a submerged transformer tank
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conventionnelle, une protection intégrée de grande sûreté, qui soit active pour des faibles surintensités tout en évitant les risques de fusion intempestives rencontrés dans les dispositifs conventional, high-security integrated protection, which is active for low overcurrents while avoiding the untimely risks of fusion encountered in the devices
à fusibles.with fuses.
Plus généralement, l'invention vise à proposer, à faible coût et dans un volume réduit, un transformateur avec dispositif de protection intégré de fonctionnement sûr, qui soit apte à traiter à la fois les défauts internes et les défauts aux bornes secondaires. Rappelons que l'exigence de sûreté de fonctionnement d'un système implique que soient pris en compte simultanément: la sécurité du système, c'est à dire sa capacité à éviter un événement catastrophique; sa fiabilité, c'est à dire sa probabilité de n'être pas défaillant sur une durée donnée; sa disponibilité, c'est-à-dire sa probabilité de fonctionner à un instant donné, qui dépend elle-même de la fiabilité et de la maintenabilité du système, qui est sa probabilité d'être réparée dans un intervalle de temps donné. En l'espèce, l'exigence de sécurité implique que tous les défauts internes du transformateur qui sont susceptibles d'entraîner l'explosion de la cuve, entraînent la mise hors circuit du transformateur. L'exigence de fiabilité implique en particulier que la présence du dispositif de protection lui-même n'engendre pas de risque de défaillance supplémentaire. Les exigences de disponibilité et de maintenabilité impliquent quant à elles une bonne sélectivité dans le traitement des défauts interne nécessitant une intervention lourde sur le transformateur et le traitement des défauts sur le circuit secondaire à l'extérieur du transformateur pour lesquelles les interventions doivent être réduites au minimum. Selon un premier aspect de l'invention, ces objectifs sont atteints grâce à un transformateur électrique triphasé comportant: e une cuve contenant un diélectrique liquide ou gazeux, * un circuit primaire triphasé et un circuit secondaire triphasé, comportant chacun des enroulements immergés dans le diélectrique, chaque phase du circuit primaire pénétrant dans la cuve par une traversée isolante, * un dispositif de protection comportant: 30. au moins deux fusibles immergés dans le diélectrique, les fusibles étant branchés en série chacun sur une phase du circuit primaire du transformateur entre la traversée isolante et les enroulements du circuit primaire et ayant un pouvoir de coupure suffisant pour assurer la coupure de la phase correspondante en cas de court-circuit triphasé du circuit primaire, * un disjoncteur multipolaire comportant, pour chaque phase munie d'un des fusibles, un pôle immergé dans le diélectrique et connecté en série sur ladite phase entre le fusible correspondant et les enroulements, chaque pôle comportant des organes de contact aptes à prendre l'un par rapport à l'autre More generally, the invention aims to propose, at low cost and in a reduced volume, a transformer with integrated protection device for safe operation, which is able to deal with both internal faults and faults at the secondary terminals. Recall that the requirement for the dependability of a system implies that the following must be taken into account simultaneously: system security, ie its ability to avoid a catastrophic event; its reliability, ie its probability of not failing over a given period; its availability, that is to say its probability of operating at a given instant, which itself depends on the reliability and maintainability of the system, which is its probability of being repaired in a given time interval. In this case, the safety requirement implies that all internal faults of the transformer which are likely to cause the explosion of the tank, cause the transformer to be switched off. The reliability requirement implies in particular that the presence of the protection device itself does not create the risk of additional failure. The availability and maintainability requirements imply good selectivity in the treatment of internal faults requiring a heavy intervention on the transformer and the treatment of faults on the secondary circuit outside the transformer for which the interventions must be reduced to minimum. According to a first aspect of the invention, these objectives are achieved by means of a three-phase electric transformer comprising: e a tank containing a liquid or gaseous dielectric, * a three-phase primary circuit and a three-phase secondary circuit, each comprising windings immersed in the dielectric , each phase of the primary circuit entering the tank through an insulating bushing, * a protection device comprising: 30. at least two fuses immersed in the dielectric, the fuses being connected in series each on a phase of the primary circuit of the transformer between the insulating bushing and the windings of the primary circuit and having a breaking capacity sufficient to ensure the breaking of the corresponding phase in the event of a three-phase short circuit of the primary circuit, * a multipolar circuit breaker comprising, for each phase provided with one of the fuses, a pole immersed in the dielectric and connected in series on said phase between the corresponding fuse and the windings, each pole comprising contact members capable of being taken in relation to each other
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une position de contact dans laquelle ils assurent le passage du courant et une position de séparation, le disjoncteur comportant en outre un mécanisme d'ouverture commun à l'ensemble des pôles, apte à faire passer les organes de contacts de leur position de contact à leur position de séparation, s. des moyens de déclenchement associés au mécanisme d'ouverture du disjoncteur et comportant un dispositif déclencheur à maximum de courant, les fusibles, le disjoncteur et les moyens de déclenchement étant associés de telle manière que dans des conditions correspondant à un court-circuit aux bornes du circuit secondaire, les organes de contact du disjoncteur se séparent et interrompent le courant sans que ne débute une fusion des fusibles, et qu'il existe une valeur seuil d'intensité du courant traversant chaque fusible, inférieure au pouvoir de coupure du pôle correspondant du disjoncteur et au delà de laquelle la fusion du fusible est achevée avant qu'un ordre de séparation des organes de contact donné par le dispositif déclencheur à maximum de a contact position in which they ensure the passage of current and a separation position, the circuit breaker further comprising an opening mechanism common to all of the poles, capable of passing the contact members from their contact position to their position of separation, s. tripping means associated with the circuit breaker opening mechanism and comprising an overcurrent tripping device, the fuses, the circuit breaker and the tripping means being associated in such a way that under conditions corresponding to a short circuit at the terminals of the secondary circuit, the circuit breaker contact members separate and interrupt the current without the fuses starting, and there is a threshold value for the intensity of the current flowing through each fuse, lower than the breaking capacity of the corresponding pole of the circuit breaker and beyond which the blowing of the fuse is completed before an order for separation of the contact members given by the tripping device at a maximum of
courant ait pu entraîner la séparation des contacts. current could have caused the contacts to separate.
Selon un deuxième aspect de l'invention, ces objectif sont atteints grâce à un transformateur électrique monophasé comportant: * une cuve contenant un diélectrique liquide ou gazeux un circuit primaire et un circuit secondaire, comportant chacun un ou plusieurs enroulements immergés dans le diélectrique, la phase du circuit primaire pénétrant dans la cuve par une traversée isolante, un dispositif de protection comportant: au moins un fusible immergé dans le diélectrique, branché en série sur la phase du circuit primaire du transformateur entre la traversée isolante et le ou les enroulements du circuit primaire et ayant un pouvoir de coupure According to a second aspect of the invention, these objectives are achieved by means of a single-phase electric transformer comprising: * a tank containing a liquid or gaseous dielectric, a primary circuit and a secondary circuit, each comprising one or more windings immersed in the dielectric, the phase of the primary circuit entering the tank via an insulating bushing, a protection device comprising: at least one fuse immersed in the dielectric, connected in series with the phase of the primary circuit of the transformer between the insulating bushing and the circuit winding (s) primary and having a breaking capacity
suffisant pour assurer la coupure de la phase correspondante en cas de court- sufficient to ensure the breaking of the corresponding phase in the event of a short-
circuit du circuit primaire, un disjoncteur comportant un pôle immergé dans le diélectrique, connecté en série entre le fusible et les enroulements, et comportant des organes de contact aptes à prendre l'un par rapport à l'autre une position de contact dans laquelle ils assurent le passage du courant et une position de séparation, le disjoncteur comportant en outre un mécanisme d'ouverture apte à faire passer les organes de contacts de leur position de contact à leur position de séparation, À des moyens de déclenchement associés au mécanisme d'ouverture du disjoncteur et comportant un dispositif déclencheur à maximum de courant, le fusible, le disjoncteur et les moyens de déclenchement étant associés de telle manière que dans des conditions correspondant à un court-circuit aux bornes du circuit secondaire, circuit of the primary circuit, a circuit breaker comprising a pole immersed in the dielectric, connected in series between the fuse and the windings, and comprising contact members capable of taking one relative to the other in a contact position in which they ensure the passage of current and a separation position, the circuit breaker further comprising an opening mechanism capable of passing the contact members from their contact position to their separation position, to tripping means associated with the opening of the circuit breaker and comprising an overcurrent tripping device, the fuse, the circuit breaker and the tripping means being associated in such a way that under conditions corresponding to a short circuit at the terminals of the secondary circuit,
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les organes de contact du disjoncteur se séparent et interrompent le courant sans que ne débute une fusion du fusible, et qu'il existe une valeur seuil d'intensité du courant traversant le fusible, inférieure au pouvoir de coupure du pôle correspondant du disjoncteur et au delà de laquelle la fusion du fusible est achevée avant qu'un ordre de séparation des organes de contact donné par le dispositif déclencheur à maximum de courant ait pu the circuit breaker contact members separate and interrupt the current without a fuse blowing, and there is a threshold value for the intensity of the current flowing through the fuse, lower than the breaking capacity of the corresponding pole of the circuit breaker and beyond which the blowing of the fuse is completed before an order for separation of the contact members given by the overcurrent tripping device has been able to
entraîner la séparation des contacts. lead to separation of the contacts.
Les développements ci-après, plus focalisés sur l'ensemble triphasé, s'appliquent également The following developments, more focused on the three-phase assembly, also apply
au transformateur monophasé, sauf précision contraire. to the single-phase transformer, unless otherwise specified.
La présence d'un disjoncteur dans le dispositif de protection permet de limiter l'indisponibilité en cas de défaut sur le circuit secondaire. Il suffit alors, après disparition de la cause du défaut, de refermer le disjoncteur, manoeuvre qui n'exige pas de grosse intervention sur site, et peut même être le cas échéant effectuée à distance, si le disjoncteur est muni d'une télécommande de fermeture électrique. L'ouverture de l'ensemble des pôles du disjoncteur étant simultanée, tout risque de coupure partielle du transformateur, c'est à dire de coupure d'un nombre insuffisant de phases, laissant fermée une des boucles de courant du circuit The presence of a circuit breaker in the protection device makes it possible to limit unavailability in the event of a fault on the secondary circuit. It is then sufficient, after the cause of the fault has disappeared, to close the circuit breaker, an operation which does not require major intervention on site, and can even be carried out remotely if necessary, if the circuit breaker is fitted with a remote control for electric lock. The opening of all the poles of the circuit breaker being simultaneous, any risk of partial interruption of the transformer, i.e. of interruption of an insufficient number of phases, leaving one of the circuit's current loops closed
primaire, est écarté.primary, is discarded.
Du fait de l'immersion des pôles du disjoncteur et des fusibles dans la cuve du disjoncteur, il est possible de proposer un ensemble monté en usine, pour lequel la mise en place sur site est réduite, ce qui diminue notablement les risques de défaillance engendrés par le dispositif de protection. La disposition des fusibles en amont du disjoncteur permet de traiter les risques de Due to the immersion of the circuit breaker poles and fuses in the circuit breaker tank, it is possible to offer a factory-mounted assembly, for which installation on site is reduced, which significantly reduces the risks of failure caused by the protection device. The arrangement of fuses upstream of the circuit breaker makes it possible to deal with the risks of
défauts électriques induits par la présence du disjoncteur. electrical faults induced by the presence of the circuit breaker.
L'immersion du mécanisme d'ouverture offre quant à elle une protection anticorrosion et une lubrification qui sont favorables du point de vue du vieillissement. La fiabilité globale en est accrue. Il est possible de prévoir des pôles de très faibles dimensions du fait d'une part des faibles performances de coupure exigées du disjoncteur, et d'autre part de l'immersion dans le diélectrique, qui permet de réduire la distance de contournement du disjoncteur, c'est-à-dire The immersion of the opening mechanism offers corrosion protection and lubrication which are favorable from the point of view of aging. The overall reliability is increased. It is possible to provide very small poles due on the one hand to the low breaking performance required of the circuit breaker, and on the other hand to the immersion in the dielectric, which makes it possible to reduce the bypass distance of the circuit breaker, that is to say
la distance entre ses connexions amont et aval. the distance between its upstream and downstream connections.
En ce qui concerne spécifiquement le transformateur triphasé, notons que l'on peut monter idéalement sur chaque phase un fusible et un pôle du disjoncteur, mais que l'on peut également prévoir de ne munir que deux des trois phases d'un fusible et d'un pôle du disjoncteur, ce qui est suffisant pour interrompre le courant dans l'ensemble du circuit With regard specifically to the three-phase transformer, it should be noted that a fuse and a pole of the circuit breaker can be fitted ideally on each phase, but that it is also possible to provide only two of the three phases with a fuse and d '' a pole of the circuit breaker, which is sufficient to interrupt the current in the whole circuit
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primaire et permet par ailleurs de réduire les coûts, ceci à condition d'admettre la perte de sélectivité vis-à-vis des moyens de protection du réseau en amont du transformateur dans les primary and also makes it possible to reduce costs, provided that the loss of selectivity vis-à-vis the network protection means upstream of the transformer in the
cas de défaut à la terre.earth fault.
Avantageusement, le dispositif déclencheur à maximum de courant comprend au moins un moyen de mesure pour mesurer l'intensité du courant circulant dans une phase du circuit primaire du transformateur. En pratique, le capteur est un transformateur de courant. Une telle disposition assure qu'un court-circuit dans la cuve entre une phase et la terre en un point situé entre le fusible et le pôle correspondant du disjoncteur, qui donne lieu à fusion de ce fusible, soit vue par les moyens de déclenchement de manière à assurer la séparation totale du transformateur. Il est particulièrement avantageux de le moyen de mesure mesure le courant circulant en un point situé en amont du fusible, de préférence hors de la cuve, en amont de la traversée. On assure ainsi que tous les défauts à l'intérieur de la cuve, y compris les défauts au niveau de la traversée ou de sa connexion au fusible seront vu par le capteur et entraîneront l'ouverture du disjoncteur. Afin d'éviter les cas de déclenchement pour défauts externes à la cuve, il est alors indiqué de choisir un point de mesure aussi proche que possible de la traversée. Un choix particulièrement avantageux est de disposer un tore de transformateur de Advantageously, the overcurrent triggering device comprises at least one measuring means for measuring the intensity of the current flowing in a phase of the primary circuit of the transformer. In practice, the sensor is a current transformer. Such an arrangement ensures that a short circuit in the tank between a phase and the earth at a point located between the fuse and the corresponding pole of the circuit breaker, which gives rise to this fuse, is seen by the tripping means of so as to ensure complete separation of the transformer. It is particularly advantageous for the measuring means to measure the current flowing at a point located upstream of the fuse, preferably outside the tank, upstream of the crossing. This ensures that all faults inside the tank, including faults at the bushing or its connection to the fuse will be seen by the sensor and will cause the circuit breaker to open. In order to avoid triggering cases for faults external to the tank, it is then advisable to choose a measurement point as close as possible to the crossing. A particularly advantageous choice is to have a transformer toroid of
courant sur la partie de la traversée externe à la cuve, ou à proximité immédiate de celle-ci. current on the part of the crossing external to the tank, or in the immediate vicinity thereof.
Selon un mode de réalisation avantageux, le ou les fusibles ont une forme allongée avec deux extrémités conductrices destinées à leur connexion amont du côté de la traversée et aval du côté du disjoncteur, situées de part et d'autre d'une partie médiane dont la surface externe est isolée, et en ce que, pour chaque phase munie d'un fusible, les parties conductrices situées entre la traversée isolante et la surface externe isolée de la partie médiane du fusible sont enveloppées par un isolant solide. En effet, la jonction électrique entre la traversée et le According to an advantageous embodiment, the fuse or fuses have an elongated shape with two conductive ends intended for their connection upstream on the side of the bushing and downstream on the side of the circuit breaker, located on either side of a median part whose external surface is insulated, and in that, for each phase provided with a fuse, the conductive parts situated between the insulating bushing and the external surface isolated from the middle part of the fuse are surrounded by a solid insulator. Indeed, the electrical junction between the crossing and the
fusible est le seul point de l'installation non protégé par l'association fusible et disjoncteur. fuse is the only point in the installation not protected by the fuse and circuit breaker combination.
C'est donc un point vulnérable sur le plan de la sécurité de l'installation. L'isolement solide offre de ce fait une bonne garantie d'absence de défaut. Alternativement, et de façon préférentielle, le ou les fusibles ont une forme allongée avec deux extrémités conductrices destinées à leur connexion amont du côté de la traversée et aval du côté du disjoncteur, situées de part et d'autre d'une partie médiane dont la surface externe est constituée d'un isolant, et It is therefore a vulnerable point in terms of installation security. The solid insulation therefore offers a good guarantee that there are no faults. Alternatively, and preferably, the fuse (s) have an elongated shape with two conductive ends intended for their connection upstream on the side of the bushing and downstream on the side of the circuit breaker, located on either side of a median part whose external surface consists of an insulator, and
en ce que pour chaque phase munie d'un fusible, le fusible constitue avec la traversée un sous- in that for each phase provided with a fuse, the fuse constitutes with the crossing a
ensemble monobloc et en ce que la surface extérieure de ce sous-ensemble, dans sa partie interne à la cuve, comprenant la traversée, l'extrémité conductrice amont et la partie médiane du fusible, est constituée d'un ou plusieurs isolants solides formant une isolation solide sans interruption. On élimine alors tout risque de court-circuit primaire à l'intérieur de la cuve en monobloc assembly and in that the external surface of this sub-assembly, in its part internal to the tank, comprising the bushing, the upstream conductive end and the central part of the fuse, consists of one or more solid insulators forming a solid insulation without interruption. This eliminates any risk of primary short circuit inside the tank by
amont du fusible, donc tout risque de défaut entraînant l'explosion de la cuve. upstream of the fuse, therefore any risk of fault leading to the explosion of the tank.
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Pour affiner la protection vis-à-vis des défauts internes, il est avantageux de prévoir que les moyens de déclenchement comportent en outre un dispositif déclencheur commandant l'ouverture du disjoncteur lorsqu'au moins un paramètre représentatif de l'état dudit diélectrique dépasse un seuil déterminé. En pratique, différents paramètres physiques de l'état du diélectrique sont accessibles: la pression du liquide, sa température, le niveau du liquide dans la cuve, mais aussi la présence de gaz dans la cuve qui permet entre autres de détecter une décomposition gazeuse du diélectrique ou d'un isolant solide, par exemple par un arc de faible puissance entre spires sur l'un des enroulements du transformateur. Il est également avantageux de prévoir un déclenchement du disjoncteur en fonction de certaines caractéristiques du circuit secondaire (courant secondaire) ou primaire (fusion d'un ou To refine the protection against internal faults, it is advantageous to provide that the tripping means further comprise a tripping device controlling the opening of the circuit breaker when at least one parameter representative of the state of said dielectric exceeds a threshold determined. In practice, various physical parameters of the state of the dielectric are accessible: the pressure of the liquid, its temperature, the level of the liquid in the tank, but also the presence of gas in the tank which makes it possible inter alia to detect a gaseous decomposition of the dielectric or solid insulator, for example by a low power arc between turns on one of the transformer windings. It is also advantageous to provide for tripping of the circuit breaker as a function of certain characteristics of the secondary circuit (secondary current) or primary circuit (melting of one or
plusieurs fusibles).multiple fuses).
On peut également prévoir, en alternative ou conjointement avec le capteur de courant au primaire du transformateur que le dispositif déclencheur à maximum de courant comprenne au moins un moyen de mesure pour mesurer l'intensité du courant circulant dans une phase du circuit secondaire du transformateur. Du fait de la saturation potentielle du circuit magnétique du transformateur, il n'est pas toujours satisfaisant de prendre l'information de déclenchement du disjoncteur sur le circuit primaire. En pratique il est possible d'équiper une ou plusieurs branches du circuit secondaire, de préférence chacune des phases et le cas échéant le neutre, d'un capteur de courant. Selon un mode de réalisation, les deux moyens de mesure du courant sont en outre associés dans un dispositif de protection différentielle du transformateur. Un dispositif de ce type est décrit par exemple dans le document FR-A-2 14 771 intégré It can also be provided, as an alternative or in conjunction with the current sensor at the transformer primary, that the overcurrent triggering device includes at least one measuring means for measuring the intensity of the current flowing in a phase of the secondary circuit of the transformer. Due to the potential saturation of the magnetic circuit of the transformer, it is not always satisfactory to take the trip information from the circuit breaker on the primary circuit. In practice it is possible to equip one or more branches of the secondary circuit, preferably each of the phases and if necessary the neutral, with a current sensor. According to one embodiment, the two means for measuring the current are also associated in a differential protection device of the transformer. A device of this type is described for example in the document FR-A-2 14 771 integrated
sur ce point ici par référence.on this point here by reference.
Préférentiellement, le ou les fusibles, le disjoncteur et les moyens de déclenchement sont associés de telle manière que si le fusible ou l'un des fusibles fond, les moyens de déclenchement donnent un ordre de séparation des contact. Il existe un domaine de valeurs de l'intensité du courant - à savoir: les valeurs dépassant la valeur seuil d'intensité au delà de laquelle la fusion du fusible est achevée avant qu'un ordre de séparation des organes de Preferably, the fuse (s), the circuit breaker and the tripping means are associated in such a way that if the fuse or one of the fuses blows, the tripping means give an order for contact separation. There exists a range of values of the current intensity - namely: the values exceeding the threshold value of intensity beyond which the blowing of the fuse is completed before an order of separation of the organs of
contact donné par les moyens de déclenchement ait pu entraîner la séparation des contacts - contact given by the tripping means could have resulted in the separation of the contacts -
pour lequel la séparation des contacts des pôles du disjoncteur est postérieure à la fusion d'au moins un des fusibles. Il existe également un domaine de valeurs de l'intensité du courant de for which the separation of the contacts of the poles of the circuit breaker is subsequent to the melting of at least one of the fuses. There is also a range of current intensity values for
phase primaire - à savoir: les valeurs comprises entre la valeur correspondant à un court- primary phase - namely: the values between the value corresponding to a short-
circuit secondaire et la valeur seuil définie précédemment - pour lesquelles l'ordre dans lequel se succèdent la fusion du ou des fusibles et la séparation des contacts, est indifférent. Dans ce domaine en effet, le courant de défaut est inférieur au pouvoir de coupure du disjoncteur et a secondary circuit and the threshold value defined previously - for which the order in which the blowing of the fuse (s) succeeds and the separation of the contacts is indifferent. In this field, in fact, the fault current is less than the breaking capacity of the circuit breaker and has
fortiori au pouvoir de coupure des fusibles. especially with the breaking capacity of fuses.
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Préférentiellement, le ou les fusibles sont limiteurs. On assure ainsi que le courant circulant Preferably, the fuse or fuses are limiting. This ensures that the current flowing
dans le circuit primaire durant la fusion des fusibles reste à un niveau admissible. in the primary circuit during blown fuses remains at an acceptable level.
De façon particulièrement avantageuse chaque pôle du disjoncteur comporte une ampoule à vide immergée dans le diélectrique. Du fait de la présence des fusibles assurant la protection dans les cas de courant de court-circuit de forte intensité, il est possible d'utiliser des ampoules à vide de faibles performances, très peu encombrantes. La faible distance de contournement de l'ampoule à vide, c'est-à-dire la faible distance entre les connexions amont et aval de l'ampoule, n'engendre alors aucun problème supplémentaire, puisque les connexions baignent dans l'huile qui assure une bonne isolation électrique. L'ampoule à vide offre donc un compromis tout à fait favorable en termes d'encombrement, de performance et In a particularly advantageous manner, each pole of the circuit breaker comprises a vacuum interrupter immersed in the dielectric. Due to the presence of fuses providing protection in the event of high short-circuit current, it is possible to use vacuum bulbs of low performance, very compact. The short bypass distance of the vacuum interrupter, that is to say the short distance between the upstream and downstream connections of the ampoule, does not cause any additional problem, since the connections are immersed in the oil which provides good electrical insulation. The vacuum interrupter therefore offers an entirely favorable compromise in terms of space, performance and
de coût.of cost.
De préférence, le disjoncteur comporte un mécanisme de fermeture apte à faire passer les organes de contact de leur position séparée à leur position de contact, comportant un organe de manoeuvre accessible de l'extérieur de la cuve, le mécanisme d'ouverture étant apte à provoquer l'ouverture du ou des pôles du disjoncteur quel que soit l'état du mécanisme de fermeture. Il est alors possible, dans le cas o le déclenchement a une origine extérieure au transformateur, de remettre celui-ci en service sans ouverture de la cuve. La priorité à l'ouverture permet éviter toute détérioration du transformateur dans le cas d'un maintien du Preferably, the circuit breaker includes a closing mechanism capable of passing the contact members from their separate position to their contact position, comprising an operating member accessible from outside the tank, the opening mechanism being suitable for cause the breaker (s) to open, regardless of the state of the closing mechanism. It is then possible, in the event that the trip originates from outside the transformer, to put it back into service without opening the tank. Priority in opening prevents deterioration of the transformer in the event of maintenance of the
défaut au moment de la fermeture.fault at the time of closing.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va Other advantages and characteristics of the invention will emerge from the description which follows
suivre de différents modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un schéma électrique d'un transformateur selon un premier mode de réalisation de l'invention; * la figure 2 représente une coupe d'un agencement correspondant au premier mode de réalisation de l'invention; 30. la figure 3 représente une coupe dans un plan perpendiculaire au plan de la figure 1; la figure 4 représente un diagramme o sont portées les caractéristiques temps courant du disjoncteur et des fusibles du transformateur; la figure 5 représente schématiquement les éléments d'un transformateur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; 35. la figure 6 représente un schéma électrique d'un troisième mode de réalisation de l'invention; a la figure 7 représente schématiquement les éléments d'un transformateur selon un follow different embodiments of the invention, given by way of nonlimiting examples and represented in the appended drawings in which: FIG. 1 represents an electrical diagram of a transformer according to a first embodiment of the invention; * Figure 2 shows a section of an arrangement corresponding to the first embodiment of the invention; 30. Figure 3 shows a section in a plane perpendicular to the plane of Figure 1; FIG. 4 represents a diagram where the current time characteristics of the circuit breaker and the fuses of the transformer are shown; FIG. 5 schematically represents the elements of a transformer according to a second embodiment of the invention; 35. FIG. 6 represents an electrical diagram of a third embodiment of the invention; in FIG. 7 schematically represents the elements of a transformer according to a
quatrième mode de réalisation de l'invention. fourth embodiment of the invention.
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En référence aux figures 1 à 3, un transformateur moyenne tension basse tension triphasé I comporte des enroulements primaires 2 et secondaires 3 immergés dans une cuve 4 contenant un liquide diélectrique 5, en pratique de l'huile. Chaque phase du circuit primaire du transformateur pénètre dans la cuve 4 par l'intermédiaire d'une pièce multifonctions 6 With reference to FIGS. 1 to 3, a three-phase low-voltage medium voltage transformer I comprises primary 2 and secondary 3 windings immersed in a tank 4 containing a dielectric liquid 5, in practice oil. Each phase of the primary circuit of the transformer enters the tank 4 via a multifunctional part 6
comportant une traversée moyenne tension 7. with a medium voltage crossing 7.
La pièce multifonctions 6 comporte dans sa partie externe à la cuve 4 une zone d'embrochage 8 spécifique et dans sa partie interne à la cuve une zone d'enfichage 9 d'une tête 10 d'un fusible 11. Le fusible 11 est un fusible limiteur conventionnel, avec une partie médiane formant un corps 12 dont la paroi externe est cylindrique et isolante, et deux extrémités la tête 10 et le pied 13 - en métal. La zone d'enfichage 9 comporte une paroi externe tubulaire en matériau élastomère électriquement isolant, dont l'extrémité inférieure coopère avec le The multifunctional part 6 has in its external part to the tank 4 a specific racking-in area 8 and in its internal part to the tank a plug-in area 9 for a head 10 of a fuse 11. The fuse 11 is a conventional limiting fuse, with a central part forming a body 12 whose external wall is cylindrical and insulating, and two ends the head 10 and the foot 13 - made of metal. The insertion zone 9 comprises a tubular external wall of electrically insulating elastomeric material, the lower end of which cooperates with the
corps 12 du fusible 11 de manière à faire étanchéité entre la tête 10 du fusible et l'huile 5. body 12 of fuse 11 so as to seal between the head 10 of the fuse and the oil 5.
L'extrémité supérieure de cette paroi tubulaire fait une étanchéité avecla zone d'embrochage 8. La pièce multifonctions 6 constitue de ce fait, avec le fusible 11 monté, un ensemble monobloc dont les parois externes forment une isolation solide sans interruption entre la traversée 7 et la partie médiane 12 du fusible 11. On s'assure ainsi que tout défaut électrique en amont du fusible 11 est en fait extérieur à la cuve 4, et n'engendre par conséquent aucun The upper end of this tubular wall forms a seal with the racking-in zone 8. The multifunctional part 6 therefore constitutes, with the fuse 11 mounted, a monobloc assembly whose external walls form a solid insulation without interruption between the bushing 7 and the middle part 12 of the fuse 11. It is thus ensured that any electrical fault upstream of the fuse 11 is in fact external to the tank 4, and consequently does not generate any
risque d'explosion de celle-ci.risk of explosion.
L'autre extrémité du fusible 11 est reliée à une plage de connexion côté source 14 d'un module disjoncteur 15, par l'intermédiaire d'une liaison électrique 16 comportant un The other end of the fuse 11 is connected to a connection side on the source side 14 of a circuit breaker module 15, via an electrical connection 16 comprising a
conducteur électrique gainé.sheathed electrical conductor.
Le module disjoncteur 15 comporte, pour chaque phase, une ampoule à vide 17 de structure conventionnelle, avec un corps 18 formant une chambre cylindrique contenant un organe de contact fixe 19 et un organe de contact mobile 20 guidé axialement dans l'ampoule et prolongé par une tige de commande 21. Une ampoule de ce type est décrite par exemple dans le document US-A-4 323 871 dont l'exposé est incorporé ici sur ce point par référence. Un mécanisme d'ouverture et de fermeture 22 de ce disjoncteur est également du type décrit dans le document US-A-4 323 871 dont l'exposé est sur ce point incorporé ici par référence. Ce mécanisme 22 est pourvu d'un levier de manoeuvre 23 accessible de l'extérieur de la cuve 4, The circuit breaker module 15 comprises, for each phase, a vacuum interrupter 17 of conventional structure, with a body 18 forming a cylindrical chamber containing a fixed contact member 19 and a movable contact member 20 guided axially in the bulb and extended by a control rod 21. A bulb of this type is described for example in document US-A-4 323 871 whose description is incorporated here on this point by reference. An opening and closing mechanism 22 of this circuit breaker is also of the type described in document US-A-4 323 871, the description of which is incorporated here by reference. This mechanism 22 is provided with an operating lever 23 accessible from the outside of the tank 4,
qui permet l'ouverture et la fermeture manuelle. which allows manual opening and closing.
La plage de connexion côté charge 24 du module disjoncteur 15 est reliée aux enroulements primaires 2 du transformateur 1 par l'intermédiaire d'un changeur de prise 25. Le changeur de prise est du type décrit par exemple dans le document US-A-4 504 811, dont l'exposé est il 2782409 incorporé sur ce point ici par référence. Il possède une barrette fixe de connexion assurant des départs vers différents points des enroulements primaires, et une barrette mobile portant les points de connexions aux plages aval du disjoncteur. Le déplacement de la barrette mobile permet, simultanément pour chaque phase du primaire, la connexion de la plage côté charge du disjoncteur sélectivement à l'un des points de départ vers l'enroulement primaire correspondant. La cuve 4 est étanche ou quasi-étanche (ce dernier terme recouvrant le cas des cuves comportant par exemple une tubulure d'assèchement d'air de faible dimension) et le niveau d'huile est tel que la zone d'enfichage 9, les fusibles 11 et les ampoules à vide 17, de même que les parties mobiles du mécanisme 22 du disjoncteur 15, autres que le levier de manoeuvre The connection area on the load side 24 of the circuit breaker module 15 is connected to the primary windings 2 of the transformer 1 via a tap changer 25. The tap changer is of the type described for example in document US-A-4 504 811, the description of which is there 2782409 incorporated on this point here by reference. It has a fixed connection bar ensuring departures to different points of the primary windings, and a mobile bar carrying the connection points to the downstream areas of the circuit breaker. The displacement of the movable bar allows, simultaneously for each phase of the primary, the connection of the load side of the circuit breaker selectively at one of the starting points towards the corresponding primary winding. The tank 4 is sealed or almost sealed (the latter term covering the case of tanks comprising, for example, a small air drying pipe) and the oil level is such that the insertion zone 9, the fuses 11 and the vacuum bulbs 17, as well as the moving parts of the mechanism 22 of the circuit breaker 15, other than the operating lever
23, sont immergés.23, are immersed.
A proximité de la traversée moyenne tension 7, à l'extérieur de la cuve 4, est disposé un tore 26 de transformateur de mesure 27 donnant une mesure de l'intensité du courant circulant dans la traversée. Un dispositif de déclenchement à maximum de courant 28 reçoit le signal et Near the medium-voltage crossing 7, outside the tank 4, is arranged a toroid 26 of a measuring transformer 27 giving a measurement of the intensity of the current flowing in the crossing. An overcurrent release device 28 receives the signal and
commande le mécanisme d'ouverture et de fermeture 22 du module disjoncteur 15. controls the opening and closing mechanism 22 of the circuit breaker module 15.
Le diagramme temps courant de la figure 4 permet de visualiser le comportement du dispositif. Ont été portés sur ce diagramme: en ordonnée le temps et en abscisse l'intensité du courant de phase. On a représenté d'une part la courbe de déclenchement 40 du disjoncteur et The current time diagram in FIG. 4 makes it possible to visualize the behavior of the device. Have been plotted on this diagram: on the ordinate the time and on the abscissa the intensity of the phase current. On the one hand, the tripping curve 40 of the circuit breaker is shown and
d'autre part la courbe de fusion 41 du fusible de la phase correspondante. on the other hand the melting curve 41 of the fuse of the corresponding phase.
Par rapport au courant nominal IN. le disjoncteur admet une surcharge Is sans déclencher. La courbe de déclenchement 40 du disjoncteur s'infléchit au delà d'Is de façon à ce qu'à une valeur seuil ICCBT correspondant à l'intensité du courant circulant dans une phase du primaire lors d'un court-circuit triphasé au secondaire du transformateur, le disjoncteur ait un temps de déclenchement court, dans cet exemple 0,1 seconde. La courbe de fusion 41 du fusible est, dans cette zone, bien au dessus de la courbe de coupure du disjoncteur, puisque la fusion n'aurait lieu qu'après 3 secondes d'exposition au courant. En pratique ceci se traduit par le fait qu'en cas de court- circuit au secondaire du transformateur, le disjoncteur commandé par son relais à maximum de courant coupe le courant dans le primaire du transformateur avant que Compared to the nominal current IN. the circuit breaker admits an Is overload without tripping. The tripping curve 40 of the circuit breaker bends beyond Is so that at a threshold value ICCBT corresponding to the intensity of the current flowing in a phase of the primary during a three-phase short circuit in the secondary of the transformer, the circuit breaker has a short tripping time, in this example 0.1 seconds. The fuse blowing curve 41 is, in this zone, well above the circuit breaker breaking curve, since the blowing would only take place after 3 seconds of exposure to the current. In practice this results in the fact that in the event of a short circuit in the transformer secondary, the circuit breaker controlled by its overcurrent relay cuts the current in the transformer primary before
les fusibles n'aient le temps de s'échauffer notablement. the fuses do not have time to heat up significantly.
Au delà de la valeur seuil ICCBT, il existe une valeur seuil IF, inférieure au pouvoir de coupure Ic du disjoncteur, à laquelle les courbes de déclenchement 40 du disjoncteur et de fusion 41 des fusibles se croisent. Ceci signifie que si un court-circuit sur le circuit primaire du transformateur 1 provoque un courant d'intensité supérieure à IF sur une phase au moins, la Beyond the threshold value ICCBT, there is a threshold value IF, lower than the breaking capacity Ic of the circuit breaker, at which the tripping curves 40 of the circuit breaker and of blowing 41 of the fuses intersect. This means that if a short circuit on the primary circuit of transformer 1 causes a current of intensity greater than IF on at least one phase, the
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fusion du ou des fusibles 11 exposés à ce courant sera achevée avant qu'un ordre de blowing of the fuse (s) 11 exposed to this current will be completed before an order of
déclenchement n'ait été transmis au disjoncteur 15 par le dispositif de déclenchement 28. trip was not transmitted to the circuit breaker 15 by the trip device 28.
Toutefois, l'un des capteurs de courant 27 aura bien vu passer le courant de court circuit et le dispositif de déclenchement 28 provoquera a posteriori l'ouverture du disjoncteur 15. Cette disposition permet de s'assurer que l'ensemble du circuit primaire est isolé, même si le court- However, one of the current sensors 27 will have seen the short-circuit current pass and the tripping device 28 will subsequently cause the circuit breaker to open 15. This arrangement makes it possible to ensure that the entire primary circuit is isolated even if the short
circuit n'a provoqué que la fusion d'un seul fusible 11. circuit caused only one fuse to blow 11.
D'autres modes de déclenchement du disjoncteur sont prévus. En particulier, on prévoit un ou plusieurs capteurs 29 de données représentatives de l'état du diélectrique, reliés à un dispositif de déclenchement 30. Dans le cas présent d'un diélectrique liquide, ces données comprennent par exemple des mesures du niveau du liquide, de sa température, de sa pression, ou de la Other circuit breaker trip modes are provided. In particular, one or more sensors 29 of data representative of the state of the dielectric are provided, connected to a tripping device 30. In the present case of a liquid dielectric, this data includes, for example, measurements of the level of the liquid, temperature, pressure, or
présence d'un gaz dans la cuve.gas in the tank.
Selon un deuxième mode de réalisation, représenté sur la figure 5, un sous-ensemble multifonctions monobloc 50 comporte une pièce de connexion moyenne tension 51, une According to a second embodiment, shown in FIG. 5, a one-piece multifunctional sub-assembly 50 comprises a medium-voltage connection part 51, a
liaison électrique souple 52, une traversée 53 et une pièce d'enfichage 54 de la tête de fusible. flexible electrical connection 52, a bushing 53 and a plug-in part 54 of the fuse head.
La liaison souple 52 comporte une âme 55 comportant une tresse métallique ou un câble fin. The flexible link 52 comprises a core 55 comprising a metal braid or a thin cable.
Le sous-ensemble comporte un revêtement extérieur 56 moulé en matériau élastomère isolant. The sub-assembly comprises an outer covering 56 molded from insulating elastomeric material.
Une bride 57 permet la fixation à la cuve 4. On obtient ainsi une isolation électrique sans interruption entre la partie médiane du fusible 11 et la connexion moyenne tension 51 extérieure à la cuve. Ce dispositif a l'avantage supplémentaire par rapport au précédent A flange 57 allows attachment to the tank 4. This provides electrical insulation without interruption between the middle part of the fuse 11 and the medium voltage connection 51 outside the tank. This device has the additional advantage compared to the previous one
d'éliminer une pièce de connexion avec l'appareillage moyenne tension côté source. eliminate a connection piece with the medium-voltage switchgear on the source side.
Les mêmes principes s'appliquent en monophasé, comme en atteste la figure 6 représentant le schéma électrique d'un troisième mode de réalisation de l'invention. Un unique capteur de The same principles apply in single phase, as shown in Figure 6 showing the electrical diagram of a third embodiment of the invention. A single sensor
courant est alors suffisant pour assurer la commande du disjoncteur. current is then sufficient to control the circuit breaker.
Un quatrième mode de réalisation, illustré sur la figure 7, diffère du premier mode essentiellement par la structure de la traversée et de la connexion amont du fusible de chaque phase. La traversée est reliée à la connexion de tête du fusible limiteur 8, par l'intermédiaire d'une liaison électrique 58 constituée d'un conducteur gainé. Cette disposition, moins performante, est toutefois également moins onéreuse puisqu'elle réduit le nombre de pièces spécifiques. Les exemples de réalisations ci-dessus ont été pris dans le domaine des transformateurs moyenne tension basse tension. L'invention est toutefois également applicable à d'autres types de transformateurs, notamment à des transformateurs sources moyenne tension. Le A fourth embodiment, illustrated in FIG. 7, differs from the first embodiment essentially by the structure of the bushing and of the upstream connection of the fuse of each phase. The bushing is connected to the head connection of the limiting fuse 8, by means of an electrical connection 58 consisting of a sheathed conductor. This arrangement, which is less efficient, is however also less expensive since it reduces the number of specific parts. The examples of embodiments above have been taken in the field of low voltage medium voltage transformers. The invention is however also applicable to other types of transformers, in particular to medium voltage source transformers. The
branchement du primaire du transformateur peut être indifféremment en triangle ou en étoile. transformer primary connection can be either triangle or star.
Dans ce dernier cas, il peut être utile de disposer sur la traversée du neutre un capteur de In the latter case, it may be useful to have a sensor on the neutral bushing.
courant apte à piloter le dispositif à maximum de courant. current capable of driving the device at overcurrent.
Par ailleurs, il est possible d'envisager d'autres types de disjoncteur que les disjoncteurs à vide. L'invention trouve également à s'appliquer avec un diélectrique gazeux, notamment du SF6. Furthermore, it is possible to envisage other types of circuit breaker than vacuum circuit breakers. The invention also finds application with a gaseous dielectric, in particular SF6.
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Claims (11)
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