FR2909230A1 - Insulating casing for e.g. high or medium voltage circuit breaker, has two half-shells connected to each other, where one of half-shells has membrane constituting impaired zone directly obtained by molding of half-shells - Google Patents
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Abstract
Description
1 ENVELOPPE D'APPAREILLAGE ELECTRIQUE HAUTE OU MOYENNE TENSION COMPORTANT1 ENCLOSURE OF ELECTRICAL EQUIPMENT HIGH OR MEDIUM VOLTAGE COMPRISING
UNE MEMBRANE CONSTITUANT UNE ZONE AFFAIBLIE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne une enveloppe d'appareillage électrique à haute ou moyenne tension remplie d'un gaz isolant sous pression et constituée de deux demi-coquilles raccordées l'une à l'autre. On connaît déjà des enveloppes de ce type. A titre d'exemple on a représenté sur les figures 1 à 3 un exemple d'enveloppe d'appareillage électrique tel qu'un interrupteur, sectionneur de ligne ou un disjoncteur à haute ou moyenne tension conforme à l'art antérieur. Cette enveloppe est constituée d'une demi- coquille supérieure 2 (voir figure 1) et d'une demi- coquille inférieure 4 (voir figure 2). La demi-coquille inférieure et la demi-coquille supérieure sont réalisées en une résine époxy thermodurcissable. On a désigné par la référence 6 les trois phases de raccordement de courant (voir figure 2). A l'intérieur de la demicoquille supérieure est monté un arbre porte-couteaux 8 portant des couteaux en cuivre 10. Au moment de l'ouverture des contacts, un arc électrique se produit entre les couteaux mobiles et des inserts fixes (non visibles sur la figure) en cuivre. Cet arc détériore la résine époxy. C'est la raison pour laquelle on a prévu des bandes de téflon 12 afin de 2909230 2 protéger la résine époxy contre l'arc électrique et le cheminement. A sa partie gauche, selon la figure 1, l'arbre porte-couteaux de l'interrupteur est relié à un 5 mécanisme de commande (non représenté). La demi-coquille supérieure 2 comporte un rebord 14 périphérique comportant une gorge 16 pour loger un joint d'étanchéité. Des trous 18 sont prévus dans le rebord 14 pour une fixation par vis et écrous. TECHNICAL FIELD The invention relates to a high or medium voltage electrical equipment envelope filled with an insulating gas under pressure and consisting of two half-shells connected to each other. Envelopes of this type are already known. By way of example, FIGS. 1 to 3 show an example of an electrical equipment envelope such as a switch, line disconnector or a high or medium voltage circuit breaker according to the prior art. This envelope consists of an upper half-shell 2 (see Figure 1) and a lower half-shell 4 (see Figure 2). The lower half-shell and the upper half-shell are made of a thermosetting epoxy resin. The three phases of the current connection have been designated by the reference 6 (see FIG. 2). Inside the upper half-cup is mounted a knife-carrying shaft 8 carrying copper knives 10. At the time of opening of the contacts, an electric arc occurs between the movable knives and fixed inserts (not visible on the figure) in copper. This arc deteriorates the epoxy resin. This is why teflon strips 12 were provided in order to protect the epoxy against arc flash and tracking. On its left side, according to FIG. 1, the cutter shaft of the switch is connected to a control mechanism (not shown). The upper half-shell 2 comprises a peripheral rim 14 having a groove 16 for housing a seal. Holes 18 are provided in the flange 14 for attachment by screws and nuts.
10 De la même manière, la demi-coquille inférieure 4 comporte un rebord 20 dans lequel est également formée une gorge (non visible sur la figure) pour la réception du joint d'étanchéité. Des trous 22 pour le passage des vis de fixation sont prévus dans le rebord 20.In the same way, the lower half-shell 4 has a flange 20 in which is also formed a groove (not visible in the figure) for receiving the seal. Holes 22 for the passage of the fixing screws are provided in the flange 20.
15 A l'extrémité de l'arbre porte-couteaux opposé au mécanisme d'entraînement est prévu une membrane 24 représentée en détail sur la figure 3. La membrane 24 comporte un joint d'étanchéité 26. Elle est maintenue dans la demi-coquille supérieure par une 20 goupille de cisaillement 28. La membrane 24 comporte deux butées de profondeur qui permettent le positionnement de la membrane et d'insérer la goupille de cisaillement entre la demi-coquille supérieure et la membrane.At the end of the knife shaft opposite the drive mechanism is provided a diaphragm 24 shown in detail in FIG. 3. The diaphragm 24 has a seal 26. It is held in the half-shell The diaphragm 24 has two depth stops which allow positioning of the diaphragm and inserting the shear pin between the upper half-shell and the diaphragm.
25 Une enveloppe d'appareillage électrique de ce type présente de multiples inconvénients : - le temps de fabrication est important de telle sorte que les pièces sont chères ; - les pièces en sortie de moule nécessitent 30 des reprises : un ébavurage, une conformation, une opération de post cuisson ; 2909230 3 - elle a une masse importante ; elle comporte une membrane de rupture rapportée qui peut entraîner des risques de fuite de gaz diélectrique et entraîne un surcoût ; 5 - les demi-coquilles sont assemblées l'une à l'autre, ce qui entraine des coûts spécifiques liés à la main d'oeuvre. La présente invention a précisément pour objet une enveloppe d'appareillage électrique à haute 10 ou moyenne tension qui remédie à ces inconvénients. Ces buts sont atteints conformément à l'invention, par le fait que l'une au moins des deux demi-coquilles comporte une membrane constituant une zone affaiblie obtenue directement par le moulage des demi-coquilles.An enclosure of electrical equipment of this type has many disadvantages: - the manufacturing time is important so that the parts are expensive; the pieces leaving the mold require reworking: deburring, a conformation, a post-baking operation; 2909230 3 - it has a large mass; it has a reported rupture membrane which can lead to risks of leakage of dielectric gas and leads to additional costs; 5 - the half-shells are assembled to one another, which entails specific costs related to the workforce. The present invention specifically relates to a high or medium voltage electrical equipment enclosure that overcomes these disadvantages. These objects are achieved according to the invention, in that at least one of the two half-shells comprises a membrane constituting a weakened zone obtained directly by the molding of the half-shells.
15 Dans une réalisation particulière une zone de concentration de contrainte est intégrée à l'une des demi-coquilles afin de réaliser la zone affaiblie. Avantageusement le pourtour de la membrane peut comporter des angles vifs favorisant des zones à 20 forte concentration de contraintes. De préférence l'épaisseur et la surface de la membrane sont déterminées en fonction de la pression du gaz isolant de remplissage de l'interrupteur et des caractéristiques de fluage et de rupture de la matière 25 constituant l'enveloppe. De préférence l'épaisseur de ses parois varie de lmm à 5mm. Avantageusement l'enveloppe est obtenue par le procédé d'injection ou d'injection compression.In a particular embodiment, a stress concentration zone is integrated with one of the half-shells in order to produce the weakened zone. Advantageously, the periphery of the membrane may comprise sharp angles favoring zones with a high concentration of stresses. Preferably, the thickness and the surface of the membrane are determined as a function of the pressure of the insulating gas filling the switch and the creep and rupture characteristics of the material constituting the envelope. Preferably the thickness of its walls varies from 1mm to 5mm. Advantageously, the envelope is obtained by the injection or compression injection method.
2909230 4 Selon une réalisation particulière l'enveloppe est réalisée en matériau thermoplastique (un polyamide aromatique de préférence). Selon un autre aspect, l'invention concerne 5 un appareillage électrique à haute ou moyenne tension comprenant un ou plusieurs pôles logés dans une enveloppe isolante remplie d'un gaz isolant sous pression et constituée de deux demi-coquilles raccordées l'une à l'autre, caractérisé en ce que les 10 deux demi-coquilles sont conformes à l'invention. L'invention apporte de nombreux avantages : - son coût est plus faible ; sa masse est diminuée de manière importante d'où une manutention plus aisée et une 15 diminution de la masse du matériel ; - sa fabrication implique moins d'opérations de montage, d'où un gain de temps améliorant la productivité ; - le matériau de l'enveloppe est 20 recyclable. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif en référence aux figures 25 annexées. Sur ces figures : - les figures 1 à 3, déjà décrites, représentent une enveloppe d'appareillage électrique à haute ou moyenne tension conforme à l'art antérieur ; - les figures 4 et 5 sont une vue d'une demi-coquille supérieure faisant partie d'une enveloppe conforme à la présente invention ; 2909230 5 - la figure 6 est une vue d'une demi-coquille inférieure faisant partie d'une enveloppe conforme à la présente invention ; - la figure 7 est une vue de détail qui 5 montre la zone de soudure ; - la figure 8 est une vue en perspective extérieure d'un appareillage électrique à haute ou moyenne tension unipolaire comportant une enveloppe conforme à la présente invention ; 10 - la figure 9 est une vue de dessus de l'appareillage électrique représenté sur la figure 8 ; -la figure 10 est une vue similaire à la figure 9 mais après éclatement de la zone affaiblie constituant la membrane.According to a particular embodiment the envelope is made of thermoplastic material (an aromatic polyamide preferably). According to another aspect, the invention relates to a high or medium voltage electrical apparatus comprising one or more poles housed in an insulating envelope filled with an insulating gas under pressure and consisting of two half-shells connected to one another. other, characterized in that the two half-shells are in accordance with the invention. The invention provides many advantages: - its cost is lower; its mass is significantly reduced, resulting in easier handling and a decrease in the mass of the material; - Its manufacture involves fewer assembly operations, which saves time and improves productivity; the material of the envelope is recyclable. Other features and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following description of an exemplary embodiment given by way of illustration with reference to the appended figures. In these figures: - Figures 1 to 3, already described, show a high or medium voltage electrical equipment envelope according to the prior art; FIGS. 4 and 5 are a view of an upper half-shell forming part of an envelope according to the present invention; Figure 6 is a view of a lower half-shell forming part of an envelope according to the present invention; Figure 7 is a detail view showing the weld area; FIG. 8 is an external perspective view of unipolar high or medium voltage electrical equipment comprising an envelope according to the present invention; Figure 9 is a top view of the electrical apparatus shown in Figure 8; FIG 10 is a view similar to Figure 9 but after bursting of the weakened zone constituting the membrane.
15 Sur les figures 4 et 5, la demi-coquille supérieure 40 comporte un rebord périphérique 42. Trois barres conductrices 44, correspondant aux trois phases de raccordement de l'appareillage tripolaire, amènent le courant électrique à l'intérieur 20 de l'appareil. Sur la figure 4 on observe le tube 46 permettant le passage de l'appareillage d'entraînement de l'arbre porte-couteaux (non représenté) et sur la figure 5, qui représente l'autre extrémité de l'enveloppe 40, on voit sur la partie droite de la 25 figure, une membrane d'éclatement 46. Avantageusement, la membrane d'éclatement peut comporter une épaisseur de paroi plus faible que le reste de l'enveloppe. Par exemple, elle peut avoir une épaisseur de 1mm, tandis que l'épaisseur générale du reste de l'enveloppe est de 30 5mm. Toutefois cette caractéristique n'est pas impérative et la membrane 46 peut comporter une 2909230 6 épaisseur qui n'est pas sensiblement inférieure à celle du reste de l'enveloppe. Dans ce cas, la membrane 46 constitue une zone de concentration de contraintes afin de réaliser une zone affaiblie. Cette zone de 5 concentration de contraintes est par exemple obtenue par des angles vifs. En cas de défaut interne, par exemple en cas de courtcircuit anormal entre les phases ou en cas de non coupure, le gaz, par exemple l'hexafluorure de 10 soufre, va monter en pression et va faire éjecter cette membrane par éclatement. Les gaz chauds vont être évacués à l'arrière de l'appareil. Ensuite la conception interne du matériel permet de protéger l'opérateur.In FIGS. 4 and 5, the upper half-shell 40 comprises a peripheral rim 42. Three conductive bars 44, corresponding to the three phases of connection of the three-pole apparatus, bring the electric current inside the apparatus 20. . FIG. 4 shows the tube 46 allowing the passage of the drive apparatus of the cutter shaft (not shown) and in FIG. 5, which represents the other end of the casing 40, one sees on the right side of the figure, a bursting membrane 46. Advantageously, the bursting membrane may have a smaller wall thickness than the rest of the envelope. For example, it may have a thickness of 1mm, while the overall thickness of the remainder of the envelope is 30mm. However, this characteristic is not imperative and the membrane 46 may comprise a thickness which is not substantially less than that of the remainder of the envelope. In this case, the membrane 46 constitutes a stress concentration zone in order to produce a weakened zone. This zone of stress concentration is for example obtained by sharp angles. In the event of an internal fault, for example in the event of an abnormal short circuit between the phases or in the case of non-cutting, the gas, for example sulfur hexafluoride, will rise in pressure and cause this membrane to burst. The hot gases will be evacuated at the back of the unit. Then the internal design of the equipment protects the operator.
15 On a représenté sur la figure 6 une vue extérieure d'une demi-coquille inférieure 50. Elle comporte un rebord 52 dont la forme est prévue pour s'adapter au rebord 42 de la demi-coquille supérieure 40. La demi-coquille supérieure 40 et la demi-coquille 20 inférieure 50 sont assemblées l'une à l'autre par soudage thermique, par exemple par vibration linéaire ou par soudure par infrarouge. La géométrie de la zone soudée dépend énormément des machines avec lesquelles la soudure sera 25 réalisée. Si la soudure est réalisée par friction, il y aura une production de copeaux. Pour cette raison, on prévoit des zones qui vont piéger ces copeaux au moment de la fermeture par soudure afin qu'ils n'aillent pas à l'intérieur de l'ampoule. En revanche, en cas de 30 soudure par infrarouge, il n'est pas nécessaire de prévoir de zones de piégeage de copeaux.FIG. 6 shows an external view of a lower half-shell 50. It comprises a flange 52 whose shape is adapted to fit the rim 42 of the upper half-shell 40. The upper half-shell 40 and the lower half-shell 50 are assembled to one another by thermal welding, for example by linear vibration or by infrared welding. The geometry of the welded zone depends greatly on the machines with which the weld will be made. If the welding is done by friction, there will be a production of chips. For this reason, there are areas that will trap these chips at the time of closure by welding so that they do not go inside the bulb. On the other hand, in the case of infrared welding, it is not necessary to provide chip trapping areas.
2909230 7 Sur la figure 6 la référence 54 désigne les trois barres conductrices correspondant aux trois phases de raccordement de l'appareillage électrique. On a représenté sur la figure 7, une vue 5 partielle des demi-coquilles supérieures 40 et inférieures 50 montrant le détail de la zone de soudure 60. On a représenté sur la figure 8 une vue extérieure en perspective d'un appareillage électrique 10 unipolaire tel qu'un disjoncteur ou un interrupteur. Il est constitué d'une demicoquille supérieure 70 et d'une demi-coquille inférieure 80. La demi-coquille supérieure 70 comporte un rebord 72 et la demi-coquille inférieure 80 comporte un rebord 82. Les deux demi- 15 coquilles sont assemblées l'une à l'autre par l'intermédiaire des rebords 72 et 82 par soudage thermique, comme on l'a expliqué précédemment. Une barre de raccordement de courant 74 est prévue à l'extrémité supérieure de la demi-coquille supérieure 20 70 et une barre conductrice 84 de sortie de courant est prévue à l'extrémité inférieure de la demi-coquille inférieure 80. En outre, la demi-coquille supérieure 70 comporte un tube 76 permettant le remplissage de l'appareil avec du gaz diélectrique, par exemple de 25 l'hexafluorure de soufre. On a représenté sur la figure 9, une vue de dessus de la demi-coquille supérieure 70. Elle comporte une collerette 90 qui délimite à l'intérieur, une zone de concentration de contrainte 92. Cette zone de 30 concentration de contraintes peut avoir la même épaisseur de paroi que le reste de la demi-coquille 2909230 8 supérieure ou bien elle peut avoir une épaisseur inférieure afin de réaliser une zone fragilisée. Si l'interrupteur ne coupe pas le courant électrique parce que ce dernier est trop important ou parce qu'il y un 5 défaut à l'intérieur de l'appareillage électrique le gaz monte en pression et éjecte par éclatement la zone 92 comportant une concentration de contraintes. On a représenté sur la figure 10 une vue de dessus de la demi-coquille supérieure et de la zone de 10 rupture 92 après éclatement.In FIG. 6 the reference 54 denotes the three conducting bars corresponding to the three phases of connection of the electrical equipment. FIG. 7 shows a partial view of the upper and lower half-shells 50 showing the detail of the welding zone 60. FIG. 8 shows an external perspective view of a unipolar electrical apparatus. such as a circuit breaker or a switch. It consists of an upper half-shell 70 and a lower half-shell 80. The upper half-shell 70 has a flange 72 and the lower half-shell 80 has a flange 82. The two half-shells are assembled together. to one another via flanges 72 and 82 by thermal welding, as previously explained. A current connecting bar 74 is provided at the upper end of the upper half-shell 70 and a current-conducting busbar 84 is provided at the lower end of the lower half-shell 80. In addition, the Upper half-shell 70 comprises a tube 76 for filling the apparatus with dielectric gas, for example sulfur hexafluoride. FIG. 9 shows a view from above of the upper half-shell 70. It comprises a flange 90 which delimits inside a stress concentration zone 92. This stress concentration zone may have the same wall thickness as the rest of the upper half-shell or it may have a lower thickness in order to achieve a weakened zone. If the switch does not cut the electric current because the latter is too important or because there is a fault inside the electrical equipment the gas rises in pressure and ejects by bursting the zone 92 having a concentration. constraints. FIG. 10 shows a view from above of the upper half-shell and the rupture zone 92 after bursting.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property |
Owner name: SCHNEIDER ELECTRIC ENERGY FRANCE, FR Effective date: 20120806 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20140731 |