FR2784793A1 - Fusible high voltage circuit breaker design/assembly having inner conductor fusible/ejection element and having oil filled section outer conductor zone/ inner sleeve zone placed. - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a trait à un coupe-circuit haute tension et à son procédé d'assemblage. The invention relates to a high voltage circuit breaker and its assembly process.
Dans le domaine des coupe-circuit ou fusibles, il est connu de réaliser un coupe-circuit dit"à coupure intégrale qui est actif sur une large plage de valeurs de courant, en associant au moins un élément fusible limiteur, réalisé par exemple avec un fil d'argent, et au moins un élément fusible à expulsion, réalisé par exemple avec un fil d'étain. Un tel fusible, qui peut tre immergé, est connu de US-A-4,146,862. In the field of circuit breakers or fuses, it is known to produce a so-called "integral break" circuit breaker which is active over a wide range of current values, by associating at least one limiting fuse element, produced for example with a silver wire, and at least one expulsion fusible element, produced for example with a tin wire Such a fuse, which can be submerged, is known from US-A-4,146,862.
Lorsque plusieurs fusibles de ce type sont immergés côte à côte dans une huile, telle qu'une huile diélectrique de transformateur, le champ électrostatique créé entre les différents éléments de ces fusibles qui sont portés à des potentiels électriques différents est intense et inhomogène, ce qui induit des claquages permanents ou quasi-permanents sur le fil d'étain qui est disposé à l'intérieur d'une gaine électri- quement isolante. Ces claquages ont pour effet de creuser la surface interne de cette gaine isolante au point de la percer complètement à certains endroits, ce qui la rend inefficace, le champ électrostatique étant alors encore plus inhomogène et les fusibles pouvant devenir inefficaces. Le jeu entre le fil d'étain et la gaine isolante ne peut pas tre réduit pour limiter les étincelles de claquage sans risque de coincement ou de rupture du fil d'étain lors de son introduction dans la gaine. Le niveau de claquage ne peut donc pas tre amélioré sur les coupe-circuit connus. When several fuses of this type are immersed side by side in an oil, such as a transformer dielectric oil, the electrostatic field created between the different elements of these fuses which are brought to different electrical potentials is intense and inhomogeneous, which induces permanent or quasi-permanent breakdowns on the tin wire which is placed inside an electrically insulating sheath. These breakdowns have the effect of digging the internal surface of this insulating sheath to the point of completely piercing it in certain places, which makes it ineffective, the electrostatic field then being even more inhomogeneous and the fuses being able to become ineffective. The clearance between the tin wire and the insulating sheath cannot be reduced in order to limit the sparking sparks without risk of jamming or breaking of the tin wire when it is introduced into the sheath. The breakdown level cannot therefore be improved on known circuit breakers.
C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un fusible et un procédé d'assemblage qui permettent d'obtenir une isolation efficace du fil de l'élément fusible à expulsion, y compris lorsque le fusible est soumis à un champ électrostatique intense, comme lorsqu'il est immergé dans un bain d'huile. It is to these drawbacks that the invention more particularly intends to remedy by proposing a fuse and an assembly method which make it possible to obtain effective insulation of the wire of the expelling fuse element, including when the fuse is subjected. to an intense electrostatic field, such as when immersed in an oil bath.
Dans cet esprit, 1'invention concerne un coupe-circuit haute tension comportant, en série, au moins un élément fusible limiteur et au moins un élément fusible à expulsion comprenant un fil électriquement conducteur entouré d'une gaine électri- quement isolante, caractérisé en ce que 1'espace formant jeu, défini entre la surface externe du fil et la surface interne de la gaine, est garni d'un fluide électriquement isolant. In this spirit, the invention relates to a high-voltage circuit breaker comprising, in series, at least one limiting fuse element and at least one expulsion fuse element comprising an electrically conductive wire surrounded by an electrically insulating sheath, characterized in that the clearance space, defined between the outer surface of the wire and the inner surface of the sheath, is provided with an electrically insulating fluid.
Grace à l'invention, il n'existe pas, entre le fil et la gaine isolante, de vide d'air dans lequel pourraient se former des étincelles de claquage. Au contraire, le fluide électriquement isolant augmente l'isolation du fil par rapport à son environnement. L'invention permet au fusible de l'invention de fonctionner correctement, y compris lorsqu'il est soumis à un champ électrostatique intense, alors que le jeu de montage du fil d'étain à l'intérieur de sa gaine isolante peut tre suffisant pour permettre une introduction aisée du fil dans la gaine. Thanks to the invention, there is no air gap between the wire and the insulating sheath in which sparking sparks could form. On the contrary, the electrically insulating fluid increases the insulation of the wire with respect to its environment. The invention allows the fuse of the invention to function correctly, including when it is subjected to an intense electrostatic field, while the mounting clearance of the tin wire inside its insulating sheath may be sufficient to allow easy insertion of the wire into the sheath.
Selon des aspects avantageux de l'invention, le coupecircuit incorpore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
-le fluide électriquement isolant possède des propriétés de lubrifiant. Ceci facilite l'introduction du fil à l'intérieur de la gaine.According to advantageous aspects of the invention, the circuit breaker incorporates one or more of the following characteristics:
the electrically insulating fluid has lubricant properties. This facilitates the introduction of the wire inside the sheath.
-le fluide électriquement isolant est un gel ou une pate à base de silicone. the electrically insulating fluid is a gel or a paste based on silicone.
-le fluide électriquement isolant est obtenu par vulcanisation d'une huile déposée dans la gaine avant ou après insertion du fil. the electrically insulating fluid is obtained by vulcanization of an oil deposited in the sheath before or after insertion of the wire.
-le fil est un fil fusible à base d'étain. the wire is a fusible wire based on tin.
L'invention concerne également un procédé d'assemblage d'un coupe-circuit tel que précédemment décrit et, plus précisément, un procédé qui consiste à garnir 1'espace formant jeu, défini entre la surface externe du fil et la surface interne de la gaine, avec un fluide électriquement isolant. The invention also relates to a method of assembling a circuit breaker as described above and, more specifically, a method which consists in lining the clearance space, defined between the external surface of the wire and the internal surface of the sheath, with an electrically insulating fluid.
Selon une première variante, on dépose le fluide électriquement isolant à l'intérieur de la gaine avant insertion du fil dans la gaine. Selon une seconde variante, on applique le fluide électriquement isolant sur le fil avant son introduction dans la gaine. Selon une troisième variante, on introduit le fil dans la gaine, puis on remplit 1'espace défini entre le fil et la gaine avec le fluide électriquement isolant. Quelle que soit la variante du procédé envisagée, on peut vulcaniser le fluide électriquement isolant après mise en place du fil dans la gaine. According to a first variant, the electrically insulating fluid is deposited inside the sheath before insertion of the wire into the sheath. According to a second variant, the electrically insulating fluid is applied to the wire before it is introduced into the sheath. According to a third variant, the wire is introduced into the sheath, then the space defined between the wire and the sheath is filled with the electrically insulating fluid. Whatever the variant of the process envisaged, the electrically insulating fluid can be vulcanized after placing the wire in the sheath.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un coupecircuit conforme à son principe et de son procédé d'assemblage, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
-la figure 1 est une coupe longitudinale d'un coupecircuit conforme à l'invention ;
-la figure 2 est une vue extérieure de l'élément fusible à expulsion du coupe-circuit de la figure 1 et
-la figure 3 est une coupe à plus grande échelle selon la ligne III-III à la figure 2.The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly in the light of the following description of an embodiment of a circuit breaker in accordance with its principle and of its assembly process, given by way of example only and with reference to the appended drawings in which:
FIG 1 is a longitudinal section of a circuit breaker according to the invention;
FIG. 2 is an external view of the fuse element with expulsion from the circuit breaker of FIG. 1 and
FIG. 3 is a section on a larger scale along the line III-III in FIG. 2.
Le coupe-circuit 1, représenté à la figure 1, se compose d'un tube isolant 2 dont les deux extrémités sont obturées par des bouchons 3 et 4 prévus pour tre connectés à une ligne électrique. Entre les bouchons 3 et 4 est disposée une armature 5, réalisée en matériau électriquement isolant et autour de laquelle sont entourés un ou plusieurs éléments limiteurs formés chacun d'un fil d'argent. Pour la clarté du dessin, un seul fil d'argent 6 est représenté à la figure 1, ce fil d'argent étant disposé de façon hélicoïdale autour de l'arma- ture 5. The circuit breaker 1, shown in FIG. 1, is made up of an insulating tube 2, the two ends of which are closed by plugs 3 and 4 designed to be connected to an electric line. Between the plugs 3 and 4 is disposed a frame 5, made of electrically insulating material and around which are surrounded one or more limiting elements each formed of a silver wire. For clarity of the drawing, a single silver wire 6 is shown in FIG. 1, this silver wire being placed helically around the frame 5.
Le fil d'argent 6 est soudé par une extrémité 6a sur une bague conductrice 5a portée par l'armature 5. Une extrémité 7a d'un fil d'étain 7, logé dans une gaine isolante 8 réalisée en silicone, est également soudée sur la bague 5a. The silver wire 6 is welded by one end 6a to a conductive ring 5a carried by the armature 5. One end 7a of a tin wire 7, housed in an insulating sheath 8 made of silicone, is also welded to ring 5a.
Le fil 7 et la gaine 8 constituent un élément à expulsion 9 monté en série avec le fil 6, entre les bouchons 3 et 4. The wire 7 and the sheath 8 constitute an expulsion element 9 mounted in series with the wire 6, between the plugs 3 and 4.
L'élément à expulsion 9 est également disposé en hélice autour de l'armature 5.The expulsion element 9 is also arranged in a helix around the frame 5.
Un machon 10 réalisé en tissu de fibres de verre est disposé autour de la gaine 8 et constitue la surface extérieure de l'élément à expulsion 9. Ce manchon 10 a une fonction de renforcement de la gaine 8, notamment en cas d'élévation de la pression régnant à l'intérieur de cette gaine. A machon 10 made of glass fiber fabric is disposed around the sheath 8 and constitutes the outer surface of the expulsion element 9. This sleeve 10 has a function of reinforcing the sheath 8, in particular in the event of an elevation of the pressure prevailing inside this sheath.
Lorsque le fusible comprend plusieurs éléments limiteurs 6, plusieurs éléments à explusion correspondants 9 sont prévus. When the fuse comprises several limiting elements 6, several corresponding exploding elements 9 are provided.
Comme il ressort plus clairement de la figure 3, un espace
E formant jeu est défini à l'intérieur de la gaine 8 autour du conducteur 7. Cet espace E a une forme annulaire allongée car il est délimité par la surface externe sensiblement cylindrique 7b du conducteur 7 et par la surface interne sensiblement cylindrique 8b de la gaine 8. Le jeu obtenu doit tre suffisant pour permettre une introduction aisée du fil conducteur à l'intérieur de la gaine 8.As shown more clearly in Figure 3, a space
E forming a clearance is defined inside the sheath 8 around the conductor 7. This space E has an elongated annular shape because it is delimited by the substantially cylindrical external surface 7b of the conductor 7 and by the substantially cylindrical internal surface 8b of the sheath 8. The clearance obtained must be sufficient to allow easy introduction of the conductive wire inside the sheath 8.
Conformément à l'invention, 1'espace E est rempli d'un gel 20 à base de silicone ce gel étant électriquement isolant. According to the invention, space E is filled with a silicone-based gel 20, this gel being electrically insulating.
Grâce à l'invention, les risques de claquage entre les surfaces 7b et 8b sont fortement diminués, voire supprimés. Thanks to the invention, the risks of breakdown between the surfaces 7b and 8b are greatly reduced, or even eliminated.
Le fait que le gel 20 est à base de silicone lui confère également des propriétés de lubrifiant qui sont utilisées lors de l'introduction du fil 7 dans la gaine 8. The fact that the gel 20 is based on silicone also gives it lubricant properties which are used during the introduction of the wire 7 into the sheath 8.
L'assemblage du coupe-circuit 1 comprend une étape de garnissage de 1'espace E avec le gel 20. The assembly of the circuit breaker 1 comprises a step of filling the space E with the gel 20.
Selon une première variante, ce garnissage peut tre effectué en déposant le gel 20 à l'intérieur de la gaine 8, puis en insérant le fil 7 dans cette gaine, les propriétés de lubrifiant du silicone étant alors utilisées pour le glissement du fil 7 par rapport au volume de gel 20 remplissant 1'espace
E.According to a first variant, this filling can be carried out by depositing the gel 20 inside the sheath 8, then by inserting the wire 7 in this sheath, the lubricant properties of the silicone then being used for the sliding of the wire 7 by compared to the volume of gel 20 filling the space
E.
Il est également possible de prévoir d'appliquer le gel 20 sur la surface externe 7b du fil 7, avant d'introduire ce fil dans la gaine. Dans ce cas, le caractère lubrifiant du silicone est utilisé pour le glissement du gel 20 par rapport à la surface interne 8b de la gaine 8. It is also possible to plan to apply the gel 20 to the external surface 7b of the wire 7, before introducing this wire into the sheath. In this case, the lubricating nature of the silicone is used for the sliding of the gel 20 relative to the internal surface 8b of the sheath 8.
Selon une autre variante du procédé, on met en place le fil 7 dans la gaine 8 et on garnit 1'espace E en fluide électriquement isolant 20, par exemple en créant une dépression par aspiration à une extrémité de l'élément fusible, alors qu'une quantité suffisante de fluide est disposée au niveau de l'autre extrémité. According to another variant of the method, the wire 7 is placed in the sheath 8 and the space E is filled with electrically insulating fluid 20, for example by creating a vacuum by suction at one end of the fusible element, whereas a sufficient amount of fluid is disposed at the other end.
Le gel 20 peut également tre obtenu par vulcanisation d'une huile à basse viscosité, une telle huile pouvant tre introduite dans 1'espace E avant ou après mise en place du fil 7 dans la gaine 8 à cause de sa faible viscosité. Lorsque le fil est en place dans la gaine, cette huile est vulcanisée, ce qui lui confère une viscosité plus importante permettant son immobilisation par rapport au fil 7 et à la gaine 8. The gel 20 can also be obtained by vulcanization of a low viscosity oil, such an oil being able to be introduced into the space E before or after placing the wire 7 in the sheath 8 because of its low viscosity. When the wire is in place in the sheath, this oil is vulcanized, which gives it a higher viscosity allowing it to be immobilized compared to the wire 7 and the sheath 8.
Des composants autres que le silicone peuvent tre utilisés pour réaliser un gel, une pate ou une huile de garnissage de 1'espace E. Components other than silicone can be used to make a gel, a paste or an oil for filling the space E.
Un fusible réalisé grâce à l'invention peut tre soumis à un champ électrostatique intense tel qu'on en rencontre, notamment, dans les bains diélectriques des transformateurs. A fuse produced by the invention can be subjected to an intense electrostatic field such as is encountered, in particular, in the dielectric baths of the transformers.
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