FR2810805A1

FR2810805A1 - High voltage network hybrid switch having isolating column mounted switching chamber and control unit isolating switching chamber and control unit isolating rod activating chamber/passing metallic shielded transformer.

Info

Publication number: FR2810805A1
Application number: FR0008119A
Authority: FR
Inventors: Jean Marmonier
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2001-12-28
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: FR2810805B1

Abstract

The network switching mechanism has a switching chamber (1b) with a lower isolating column (2b). The chamber is activated by an isolating rod (3) connected to a control unit (4b). There is a transformer (5b) with a metallic cover between the isolation column and the control unit.

Description

Dispositif interrupteur à isolation dans l'air comprenant un transformateur de tension blindé. L'invention a pour objet un dispositif interrupteur hybride comprenant un transformateur tension blindé, c'est-à-dire issu de la technologie sous enveloppe métallique, associé à un disjoncteur à chambre de coupure technologie dite conventionnelle c'est-à-dire à isolation dans l'air. Le terme "transformateur" signifie dans présente un capteur permettant d'obtenir une mesure réduite d'une grandeur telle la tension ou le courant. Air-insulated switch device comprising a shielded voltage transformer. The invention relates to a hybrid switch device comprising a shielded voltage transformer, that is to say derived from the metal-enclosed technology, associated with a circuit breaking circuit breaker so-called conventional technology that is to say to insulation in the air. The term "transformer" herein means a sensor for obtaining a reduced measurement of a magnitude such as voltage or current.

Classiquement, un départ de poste moyenne ou haute tension comprend un disjoncteur technologie conventionnelle AIS (air insulated system) monté sur châssis et reliée à un transformateur de tension monté séparément sur son propre châssis. Un tel agencement présente néanmoins des inconvénients, principalement en termes de coût du matériel, de surface au sol occupée et de difficulté d'installation, du fait que les éléments de coupure du disjoncteur et les éléments de mesure de la tension sont réalisés et installés séparément. Des développements ont ainsi été réalisés, réunissant en un même objet l'appareil coupure et le transformateur de tension. En particulier, la demande de brevet 780941 divulgue un dispositif hybride comprenant un transformateur de tension inductif (à bobinages) intégré à un disjoncteur à isolation dans l'air. Cette intégration est réalisée en séparant la colonne du disjoncteur en une partie haute comprenant'une chambre de coupure et une partie basse regroupant une colonne d'isolation dans l'air prolongée par mécanisme de commande du disjoncteur. Le transformateur de tension est technologie blindée GIS (gas insulated system), c'est-à-dire à isolation au gaz sous enveloppe métallique, et est installé entre parties haute et basse du disjoncteur. Il est traversé par une bielle verticale reliant le mécanisme de commande du disjoncteur à la chambre de coupure. Cette bielle est guidée à l'intérieur d'un tube logé principalement dans la partie basse du disjoncteur et relié électriquement à la masse d'un châssis supportant le dispositif. Conventionally, a medium or high voltage substation includes a conventional circuit-mounted AIS (air insulated system) circuit breaker connected to a separately mounted voltage transformer on its own chassis. Such an arrangement nevertheless has drawbacks, mainly in terms of the cost of the equipment, the occupied floor area and the difficulty of installation, since the breaking elements of the circuit breaker and the voltage measuring elements are made and installed separately. . Developments have been made, bringing together in a single object the cut-off device and the voltage transformer. In particular, patent application 780941 discloses a hybrid device comprising an inductive voltage transformer (with coils) integrated in an air-insulated circuit breaker. This integration is achieved by separating the column of the circuit breaker in a high part comprising'a breaking chamber and a lower part grouping an insulating column in the air extended by control mechanism of the circuit breaker. The voltage transformer is shielded GIS (gas insulated system) technology, that is to say with gas insulated metal enclosure, and is installed between high and low parts of the circuit breaker. It is crossed by a vertical connecting rod connecting the control mechanism of the circuit breaker to the interrupting chamber. This rod is guided inside a tube housed mainly in the lower part of the circuit breaker and electrically connected to the ground of a frame supporting the device.

Un tel agencement est néanmoins limité à l'intégration transformateur de tension blindé conventionnel (inductif) et n'est pas adapté à l'intégration de certains types de transformateurs de tension sous enveloppe métallique, notamment ceux de type capacitif. D'autre part, le disjoncteur peut difficilement servir de support à des transformateurs de courant intégrés, car les problèmes d'encombrement et de répartition des masses deviennent critiques pour un tel agencement. Such an arrangement is nevertheless limited to conventional shielded voltage transformer integration (inductive) and is not adapted to the integration of certain types of voltage transformers in metal casings, in particular those of capacitive type. On the other hand, the circuit breaker can hardly serve as support for integrated current transformers, because the problems of space and distribution of masses become critical for such an arrangement.

La demanderesse a quant à elle conçu un dispositif interrupteur comprenant un disjoncteur à isolation dans l'air associé à un transformateur de tension sous enveloppe métallique, et présentant une architecture différente celle du dispositif mentionné ci dessus. Cette nouvelle architecture de dispositif permet d'utiliser la plupart types de transformateurs de tension connus en les insérant dans le prolongement de la colonne isolante du disjoncteur entre ladite colonne et le mécanisme de commande. Il est en particulier possible d'utiliser un transformateur de tension de type capacitif conçu pour des postes blindés. The Applicant has meanwhile designed a switch device comprising an air-insulated circuit breaker associated with a metal-jacketed voltage transformer, and having an architecture different from that of the device mentioned above. This new device architecture makes it possible to use most types of known voltage transformers by inserting them in the extension of the insulating column of the circuit breaker between said column and the control mechanism. In particular, it is possible to use a capacitive type voltage transformer designed for shielded substations.

L'invention pour objet un dispositif interrupteur, destiné notamment à installé dans un départ de réseau moyenne ou haute tension, comprenant une chambre de coupure prolongée en sa partie basse par une colonne isolante, ladite chambre de coupure pouvant être actionnée par l'intermédiaire d'une bielle isolante reliée à un mécanisme de commande, caractérisé en ce que qu'il comprend entre ladite colonne isolante ledit mécanisme de commande un transformateur de tension sous enveloppe métallique. The invention relates to a switch device, intended in particular for installation in a medium or high voltage network outlet, comprising an interrupting chamber extended in its lower part by an insulating column, said breaking chamber being operable via an insulating connecting rod connected to a control mechanism, characterized in that it comprises between said insulating column said control mechanism a voltage transformer in a metal envelope.

Dans un mode préféré de réalisation selon l'invention, un tube conducteur traverse ladite colonne isolante le long de son axe pour relier électriquement le pole inférieur de la chambre de coupure au transformateur de tension. In a preferred embodiment of the invention, a conductive tube passes through said insulating column along its axis to electrically connect the lower pole of the interrupting chamber to the voltage transformer.

Dans variante de réalisation, le tube conducteur est fixe et de forme cylindrique creuse, bielle isolante traverse ledit tube en toute sa longueur et est mécaniquement reliée au pôle inférieur 13B. In an alternative embodiment, the conductive tube is fixed and of hollow cylindrical shape, the insulating rod passes through said tube in its entire length and is mechanically connected to the lower pole 13B.

Dans autre variante de réalisation, le tube conducteur est mobile et' est mécaniquement relié au pôle inférieur 13B ainsi qu'à la bielle isolante (3). L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans description qui suit en rapport avec les figures ci dessous. In another embodiment, the conductive tube is movable and is mechanically connected to the lower pole 13B and the insulating rod (3). The invention, its characteristics and its advantages are specified in the following description with reference to the figures below.

La figure 1 A représente schématiquement une installation complète départ de poste, comprenant de façon connue un disjoncteur de technologie AIS et un transformateur de tension de technologie GIS associés en série. FIG. 1A schematically represents a complete station departure installation, comprising, in a known manner, an AIS technology circuit breaker and a GIS technology voltage transformer associated in series.

La figure 1 B représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif interrupteur hybride selon l'invention. FIG. 1B diagrammatically represents an embodiment of the hybrid switch device according to the invention.

La figure 2 est une représentation en perspective du mode de réalisation d'un interrupteur hybride selon l'invention représenté figure 1B. Figure 2 is a perspective representation of the embodiment of a hybrid switch according to the invention shown in Figure 1B.

FigureIA, le disjoncteur 10A forme un ensemble à isolation dans l'air (AIS) comprenant une chambre de coupureIA montée sur une colonne isolante 2A. Cet ensemble comprend aussi avantageusement des transformateurs de courant 8A fixés sur la chambre de coupureIA et reliés électriquement à ses pôles 13A. La commande des pôles est assurée par un mécanisme 4A par l'intermédiaire d'une bielle isolante 14 actionnée en translation ou en rotation de façon classique. Le disjoncteur 10A est relié par un câble 16 à un dispositif 20 de mesure de tension comprenant un transformateur de tension 5A en technologie GIS, c'est-à-dire sous enveloppe métallique remplie de gaz isolant, à l'intérieur duquel le potentiel du réseau est acheminé par une barre conductrice 15. La cuve blindée 9A du transformateur 5A est reliée à la masse du châssis 7A supportant l'ensemble et coiffée sur sa partie haute par une cloison isolante 11 A traversée par la barre 15. façon générale, le transformateur 5A contient dans sa cuve 9A un capteur assurant la fonction de réducteur de potentiel, classiquement de type inductif bobinages) ou de type électro-optique (à cellule de Pockels). Figure IA, 10A circuit breaker forms an air-insulated (AIS) assembly comprising an IA breaking chamber mounted on an insulating column 2A. This assembly also advantageously comprises current transformers 8A fixed on the breaking chamber IA and electrically connected to its poles 13A. The control of the poles is provided by a mechanism 4A by means of an insulating rod 14 actuated in translation or rotation in a conventional manner. The circuit breaker 10A is connected by a cable 16 to a voltage measuring device 20 comprising a voltage transformer 5A in GIS technology, that is to say a metal envelope filled with insulating gas, inside which the potential of the The grid tank 9A of the transformer 5A is connected to the ground of the frame 7A supporting the assembly and capped on its upper part by an insulating partition 11 A crossed by the bar 15. Generally, the transformer 5A contains in its tank 9A a sensor providing the function of potential reducer, classically inductive type windings) or electro-optical type (cell Pockels).

schéma figurant sur la partie supérieure de la figure est une représentation symbolique du circuit équivalent à l'installation complète. Les références 8', l' et 5' désignent respectivement un transformateur de courant, un disjoncteur et transformateur de tension. Le courant circule de gauche à droite dans le sens de flèche. diagram shown on the upper part of the figure is a symbolic representation of the circuit equivalent to the complete installation. References 8 ', 1' and 5 'respectively denote a current transformer, a circuit breaker and a voltage transformer. The current flows from left to right in the direction of arrow.

Figure I B, le mode de réalisation représenté comprend une partie haute à isolation dans l'air et une partie basse sous enveloppe métallique. La partie haute comporte un disjoncteur 10B renfermant une chambre de coupure 1B qui possède un pôle inférieur 13B mobile pour assurer la coupure. Des transformateurs de courant 8B sont fixés au disjoncteur de même que représenté à la figureIA. Un tube conducteur 6 relie électriquement le pôle 13B à un transformateur de tension 5B de type capacitif blindé. L'ensemble est supporté par un châssis métallique 7B relié à la terre. Figure I B, the embodiment shown comprises an upper part insulating in the air and a lower part in metal casing. The upper part comprises a circuit breaker 10B enclosing a breaking chamber 1B which has a lower pole 13B mobile to ensure the cut. Current transformers 8B are attached to the circuit breaker as shown in FIG. IA. A conductive tube 6 electrically connects the pole 13B to a shielded capacitive type voltage transformer 5B. The assembly is supported by a metal chassis 7B connected to the ground.

Dans une première variante de réalisation, le tube conducteur 6 est fixe, de forme cylindrique creuse, et est traversé par une bielle isolante 3 mobile reliant mécanisme de commande 4B au pôle inférieur 13B. La bielle 3 est actionnée façon classique par le mécanisme de commande 4B, en translation ou en rotation autour de son axe, voire en une combinaison de translation et de rotation. Le mécanisme d'ouverture et de fermeture de la chambre de coupure 1B n'est pas détaillé dans la présente car connu en soi. L'extrémité basse du tube conducteur 6 logée dans la cuve 9B du transformateur de tension, le long de l'axe de symétrie la cuve, pour constituer une électrode centrale 17 reliée au potentiel du réseau. Des électrodes 12 installées dans la cuve 9B permettent de récupérer un potentiel réduit par rapport à celui de l'électrode centrale 17, d'un facteur constant déterminé grâce au principe connu de la division capacitive. Ces électrodes 12 sont à symétrie cylindrique et sont séparées de la surface interne de la cuve 9B par un isolant représenté, typiquement de faible épaisseur. Une certaine distance d'isolement nécessaire entre l'extrémité basse du tube 6 et la base 9C de la cuve 9B, cette dernière étant à la masse du châssis 7B. In a first embodiment, the conductive tube 6 is fixed, of hollow cylindrical shape, and is traversed by a movable connecting rod 3 movable connecting control mechanism 4B to the lower pole 13B. The rod 3 is actuated conventionally by the control mechanism 4B, in translation or rotation about its axis, or in a combination of translation and rotation. The opening and closing mechanism of the breaking chamber 1B is not detailed in the present as known per se. The lower end of the conductive tube 6 housed in the tank 9B of the voltage transformer, along the axis of symmetry of the tank, to form a central electrode 17 connected to the potential of the network. Electrodes 12 installed in the tank 9B make it possible to recover a reduced potential compared to that of the central electrode 17, by a constant factor determined by the known principle of capacitive division. These electrodes 12 are cylindrically symmetrical and are separated from the inner surface of the tank 9B by an insulator shown, typically of small thickness. A certain isolation distance required between the lower end of the tube 6 and the base 9C of the tank 9B, the latter being grounded to the chassis 7B.

Dans une deuxième variante de réalisation, le tube conducteur 6 est mobile, est mécaniquement relié au pôle 13B assurant la coupure, et est couplé par -son extrémité basse à la bielle isolante 3 qui est actionnée de façon classique par le mécanisme de commande 4B. Dans cette variante, l'entraînement du pôle 13B pour l'ouverture et la fermeture de la chambre de coupure est effectué par l'intermédiaire du tube conducteur 6 lui même solidaire en mouvement de la bielle 3. Une cloison isolante 11 B permet le guidage du tube 6 en translation ou en rotation. Une telle réalisation présente l'avantage d'utiliser une bielle isolante bien plus courte que dans la première variante dans laquelle la bielle traverse le tube 6 en toute sa longueur. Une telle variante de réalisation est particulièrement intéressante dans le cas où le tube 6 est actionné en rotation, puisque l'inertie des éléments mobiles est relativement faible pour une rotation autour de l'axe du tube. In a second embodiment, the conductive tube 6 is movable, is mechanically connected to the pole 13B providing the cut, and is coupled by its lower end to the insulating rod 3 which is actuated in a conventional manner. by the control mechanism 4B. In this variant, the driving of the pole 13B for the opening and closing of the interrupting chamber is carried out via the conductive tube 6 itself integral moving the connecting rod 3. An insulating partition 11 B allows the guide of the tube 6 in translation or in rotation. Such an embodiment has the advantage of using a much shorter insulator rod than in the first variant in which the connecting rod passes through the tube 6 in all its length. Such an embodiment variant is particularly advantageous in the case where the tube 6 is actuated in rotation, since the inertia of the movable elements is relatively small for rotation about the axis of the tube.

La bielle isolante 3 comporte avantageusement une portion métallique au niveau de la traversée bas de la cuve 9B du transformateur de tension, afin de procurer un système d'étanchéité métal contre métal fiable même lorsqu'elle est en mouvement. De manière générale, un interrupteur hybride selon l'invention permet d'utiliser pour le transformateur de tension 5B sous enveloppe métallique différents types de capteurs réducteurs de potentiel, en particulier des capteurs de type inductif, électro optique, ou capacitif, dès lors que ceux-ci sont susceptibles d'être logés dans cuve blindée a symétrie axiale et d'être traversés par un tube relié au potentiel réseau. The insulative rod 3 advantageously comprises a metal portion at the bottom passage of the tank 9B of the voltage transformer, in order to provide a reliable metal-against-metal sealing system even when it is in motion. In general, a hybrid switch according to the invention makes it possible to use different types of potential-reducing sensors for the voltage transformer 5B in metal casings, in particular sensors of the inductive, electro-optical or capacitive type, provided that those These are likely to be housed in an axially symmetric shielded tank and to be traversed by a tube connected to the mains potential.

En comparaison avec une installation de technologie connue représentée à la figure 1 A et comportant des appareillages séparés, le dispositif hybride décrit ci dessus est de manière générale particulièrement avantageux en terme de réduction des coûts et de la surface occupée au sol. Il permet en effet d'utiliser notamment un seul châssis, un seul coffret de regroupement basse tension, un seul système de surveillance de gaz SF6, ainsi que d'autres éléments uniques qui nécessitent d'être dupliqués dans type d'installation décrit à la figure l A. Compared with a known technology installation shown in Figure 1A and comprising separate apparatus, the hybrid device described above is generally particularly advantageous in terms of cost reduction and the floor area occupied. It makes it possible to use, in particular, a single chassis, a single low-voltage grouping box, a single SF6 gas monitoring system, as well as other unique elements that need to be duplicated in the type of installation described in FIG. figure l A.

Figure 2, un interrupteur hybride selon l'invention est représenté perspective. tube conducteur 6 est fixe et est traversé en toute sa longueur par bielle isolante 3 reliée au pôle 13B de la chambre de coupure 1B. Dans ce mode de réalisation, le transformateur de tension 5B est de type capacitif sous enveloppe métallique. Du fait que la cuve 9B est électriquement reliée à la masse du châssis 7B, ce dernier peut être accolé au transformateur de tension. Le dispositif interrupteur hybride occupe ainsi une surface au sol limitée. Figure 2, a hybrid switch according to the invention is shown perspective. Conductive tube 6 is fixed and is traversed throughout its length by insulating rod 3 connected to the pole 13B of the breaking chamber 1B. In this embodiment, the voltage transformer 5B is of the capacitive type under a metal envelope. Because the tank 9B is electrically connected to the chassis 7B mass, the latter can be attached to the voltage transformer. The hybrid switch device thus occupies a limited floor area.

De même que représenté à la figure 1B, des transformateurs de courant 8B sont fixés sur le disjoncteur 10B, permettant de compléter le dispositif interrupteur pour obtenir un ensemble compact assurant les fonctions de coupure de ligne, mesuré de courant et mesure de tension.As shown in FIG. 1B, current transformers 8B are fixed on the circuit breaker 10B, making it possible to complete the switch device to obtain a compact assembly providing the functions of line breaking, measured current and voltage measurement.

Claims

CLAIMS 1 / Switching device intended in particular to be installed in a medium or high voltage network, comprising a breaking chamber B) extended in the lower part by an insulating column (2B), said breaking chamber can be actuated via an insulating rod (3) connected to a control mechanism (4B), characterized in that it comprises between said insulating column and said control mechanism a voltage transformer (5B) in a metal envelope. 2 / A switch device according to claim 1 wherein a conductive tube (6) passes through said insulating column (2B) along axis to electrically connect the lower pole (13B) of the breaking chamber (IB) to the voltage transformer (5B) . Switching device according to claim 2 wherein the conductive tube (6) is fixed and hollow cylindrical, and wherein the insulating rod (3) passes through said tube in all its length and is mechanically connected to the lower pole 13B. 4 / A switch device according to claim 2 wherein the conductive tube is movable and is mechanically connected to the lower pole 13B and the insulating rod (3). Switching device according to one of claims 1 to 4 wherein the insulating rod is rotated by the control mechanism (4B). Switching device according to one of claims 1 to 5 wherein the insulating rod comprises a metal portion at the passage of the base (9C) of the vessel (9B) of the voltage transformer. 7 / Switch device according to one of claims 2 to wherein the voltage transformer is capacitive type, and wherein the conductive tube is the electrode (17) of said transformer connected to the potential of the network. 8 / Switching device according to one of claims 1 to 7 wherein the insulating column (2B) is supported by a frame (7B) and wherein the voltage transformer is contained in the space defined by the frame of said frame. 9 / switch device according to one of claims 1 to wherein current transformers (8B) are attached to the interrupting chamber.