FR2922679A1

FR2922679A1 - Interrupter chamber for high-voltage circuit-breaker, has contact and nozzle whose shapes, sizes, and arrangement are chosen so as to move gas turbulences blown towards downstream end while reducing quantity of gas released by nozzle

Info

Publication number: FR2922679A1
Application number: FR0852525A
Authority: FR
Inventors: Denis Dufournet; Dan Penache; Nasser Kairouani; Jouan Philippe Robin
Original assignee: Areva T&D SAS
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2009-04-24

Abstract

The chamber (1) has a fixed arcing contact (2) and a tulip shaped arcing contact separated during breaking an arc. Shapes, sizes, and relative arrangement of the contact (2) and an arc blow nozzle (3) are chosen so as to move gas turbulences (T1, T2) blown towards a downstream end (3150) of a divergent section (31) of the nozzle while reducing quantity of gas released by the nozzle, from a separation position of the contacts till an intermediate position. A circuit-breaker breaks the arc, in the intermediate position, with a maximum arc duration defined by CEI 62271-100standard.

Description

CHAMBRE DE COUPURE DE DISJONCTEUR A LA TENUE EN TENSION TRANSITOIRE DE RETABLISSEMENT AMELIOREE CIRCUIT BREAKER BREAK CHAMBER AT TRANSIENT VOLTAGE OF IMPROVED RE-ESTABLISHMENT

DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne une chambre de coupure de courant élevé d'un disjoncteur à haute ou moyenne tension, ce dernier comportant une ou plusieurs chambres de coupure par pôle. 10 Elle concerne plus particulièrement l'amélioration de la coupure de courant réalisée par soufflage à travers une buse isolante implantée dans la chambre de coupure. Plus précisément, l'invention a trait à la 15 forme géométrique de la buse isolante de soufflage et du contact d'arc qui coopère avec celle-ci lors du soufflage, afin d'améliorer l'efficacité de celui-ci. ART ANTÉRIEUR Dans une chambre de coupure de courant 20 élevé de disjoncteurs haute ou moyenne tension (HT ou MT), l'arc formé entre les contacts d'arc au moment de la séparation des contacts (principaux et d'arc) est interrompu, ou autrement dit coupé, par l'action combinée d'un soufflage d'origine thermique et d'un 25 soufflage d'origine mécanique. Le soufflage thermique est ainsi généré par le gaz interne au disjoncteur et porté à haute température et forte pression par l'arc. Le soufflage mécanique est généré par compression du TECHNICAL FIELD The invention relates to a high current breaking chamber of a high or medium voltage circuit breaker, the latter comprising one or more breaking chambers per pole. It relates more particularly to the improvement of the power failure effected by blowing through an insulating nozzle implanted in the interrupting chamber. More specifically, the invention relates to the geometric shape of the insulating nozzle and the arc contact which cooperates with it during blowing, in order to improve the efficiency thereof. PRIOR ART In a high current breaking chamber of high or medium voltage circuit breakers (HT or MV), the arc formed between the arcing contacts at the time of separation of the contacts (main and arc) is interrupted. or otherwise cut, by the combined action of a blow of thermal origin and a blowing of mechanical origin. The thermal blowing is thus generated by the gas inside the circuit breaker and brought to high temperature and high pressure by the arc. Mechanical blowing is generated by compression of the

gaz interne au disjoncteur, comprimé puis brusquement libéré pendant l'ouverture des contacts du disjoncteur. Plus les courants à couper ont une amplitude importante, plus l'action du soufflage thermique est prépondérante. Pour favoriser l'action du soufflage thermique, et ainsi la coupure du courant élevé, il est nécessaire que la chaleur engendrée par l'arc soit diffusée le plus rapidement possible afin d'éviter les points chauds avec un volume de gaz le plus faible possible afin d'obtenir une pression élevée. La buse isolante de soufflage doit ainsi permettre par soufflage thermique optimisé d'obtenir la coupure pour des courants dont la valeur peut être très faible (courants de lignes à vide) et atteint celle du pouvoir de coupure en court-circuit du disjoncteur HT ou MT. De nombreuses formes géométriques de buses de soufflage ont été jusqu'à présent implantées dans les chambres de coupure de disjoncteurs HT ou MT pour accroitre l'efficacité de la coupure de courant. Ainsi, il est connu des buses de soufflage à profil interne en partie conique à angle de divergence important, typiquement supérieur à 30°, en particulier de l'ordre de 40 à 70°. On peut citer par exemple les buses de soufflage décrites respectivement dans les demandes de brevet EP 0 752 714, EP 0 840 340, EP 1 372 172 et EP 1 109 187. Il est canna également des buses de soufflage à profil interne avec deux parties coniques en continuité l'une de l'autre avec un angle de gas internal circuit breaker, compressed and suddenly released during the opening of the contacts of the circuit breaker. The more the currents to be cut have a large amplitude, the more the action of the thermal blow is preponderant. To promote the action of thermal blowing, and thus the high current cut, it is necessary that the heat generated by the arc is diffused as quickly as possible in order to avoid hot spots with the lowest possible gas volume. in order to obtain a high pressure. The blow-off insulating nozzle must thus make it possible, by optimized thermal blowing, to obtain the cut-off for currents whose value may be very low (vacuum line currents) and reach that of the breaking capacity in short circuit of the HV or MV circuit-breaker. . Numerous geometrical shapes of blow nozzles have heretofore been installed in the HV or MV circuit breaking chambers to increase the efficiency of the power failure. Thus, there are known blow-molding nozzles with a cone-shaped internal profile with a large divergence angle, typically greater than 30 °, in particular of the order of 40 to 70 °. For example, the blowing nozzles described in patent applications EP 0 752 714, EP 0 840 340, EP 1 372 172 and EP 1 109 187 respectively. It is also possible to use internal profile blowing nozzles with two parts. tapered in continuity with one another at an angle of

divergence différent. On peut citer par exemple les buses de soufflage décrites respectivement dans les demandes de brevet EP 0 676 783, EP 1 347 484 et EP 1 218 906. different divergence. For example, the blowing nozzles described respectively in patent applications EP 0 676 783, EP 1 347 484 and EP 1 218 906.

L'ensemble de ces buses de soufflage convient globalement pour des applications où la tension est inférieure à 245 kV. Par contre, au-delà de cette valeur, elles ne sont pas pleinement satisfaisantes. En effet, pour les très hautes tensions, la tenue diélectrique du disjoncteur à la tension transitoire de rétablissement (TTR), qui est la tension qui se rétablit aux bornes du disjoncteur après coupure, n'est pas assurée à coup sûr. Cette tenue de la TTR doit être assurée à la fois entre contacts et en ligne de fuite le long de la buse isolante. En effet, pour les buses à profil interne conique à angle de divergence important, des turbulences apparaissent en aval de la buse et nuisent ainsi à une bonne tenue diélectrique après coupure. All of these blow nozzles are generally suitable for applications where the voltage is below 245 kV. On the other hand, beyond this value, they are not fully satisfactory. Indeed, for very high voltages, the dielectric strength of the circuit breaker at the transient voltage recovery (TTR), which is the voltage that is recovering across the circuit breaker after cut, is not assured for sure. This holding of the TTR must be ensured both between contacts and in line of leakage along the insulating nozzle. In fact, for the conical inner profile nozzles with large divergence angle, turbulence appears downstream of the nozzle and thus adversely affect a good dielectric strength after breaking.

Pour les buses à profil interne conique à angle de divergence plus faible, les durées d'arc ont tendance à être prolongées. C'est pourquoi, la demanderesse a déjà proposé une buse de soufflage améliorée dans la demande de brevet EP 1 158 556. La buse ainsi proposée présente un profil interne à deux parties coniques divergentes en continuité l'une de l'autre, l'angle de divergence de la partie en amont du soufflage présentant un angle de divergence compris entre 8 et 17° tandis que la partie en aval du soufflage présente un angle de divergence compris entre 12 et 25°. For conical inner profile nozzles with lower divergence angle, arc durations tend to be extended. That is why the Applicant has already proposed an improved blowing nozzle in the patent application EP 1 158 556. The nozzle thus proposed has an internal profile with two diverging conical parts in continuity with one another, the angle of divergence of the upstream portion of the blow having a divergence angle between 8 and 17 ° while the downstream portion of the blow has a divergence angle between 12 and 25 °.

Cependant, la buse proposée n'est pas pleinement satisfaisante car, l'écoulement des gaz après coupure est toujours perturbé par des turbulences et, en conséquence, la tenue de la TTR n'est pas suffisante. Le but de l'invention est alors de proposer une solution qui permette d'améliorer l'écoulement des gaz dans la partie aval d'une buse de soufflage afin d'éviter ou tout du moins réduire l'effet des turbulences et ainsi, augmenter la tenue à la tension transitoire de rétablissement (TTR) par un disjoncteur de tensions supérieures ou égales à 245 kV. EXPOSÉ DE L'INVENTION Pour ce faire, l'invention a pour objet une chambre de coupure pour disjoncteur haute tension, comprenant une buse de soufflage d'arc comprenant un divergent et, deux paires de contacts adaptées pour se séparer l'une de l'autre lors d'une coupure d'arc, dont l'une est solidaire de la buse de soufflage d'arc et comprenant chacune un contact d'arc, chambre dans laquelle la forme, les dimensions respectives de buse et du contact d'arc non solidaire de la buse ainsi que leur agencement relatif sent choisis de sorte à décaler au moins une partie des turbulences des gaz soufflés vers la partie aval du divergent de buse tout en réduisant la quantité d'échappement des gaz par ce dernier, depuis la position de séparation des contacts jusqu'à au moins une position intermédiaire pour laquelle le disjoncteur doit être capable de couper However, the proposed nozzle is not fully satisfactory because the flow of gas after cutting is still disturbed by turbulence and, consequently, the holding of the TTR is not sufficient. The object of the invention is then to propose a solution which makes it possible to improve the flow of gases in the downstream part of a blast nozzle in order to avoid or at least reduce the effect of turbulence and thus increase resistance to transient recovery voltage (TTR) by a circuit breaker of voltages greater than or equal to 245 kV. SUMMARY OF THE INVENTION To this end, the subject of the invention is a breaking chamber for a high-voltage circuit breaker, comprising an arc-blowing nozzle comprising a diverging section and two pairs of contacts adapted to separate one of the two. the other during an arc cutting, one of which is integral with the arc-blowing nozzle and each comprising an arc contact, wherein the shape, the respective nozzle dimensions and the contact of the arc non-integral arc of the nozzle and their relative arrangement are chosen so as to shift at least a portion of the turbulence of the gas blown to the downstream portion of the nozzle divergent while reducing the amount of gas exhaust by the latter, since the contact separation position to at least one intermediate position for which the circuit breaker must be able to cut

avec la durée d'arc maximale définie par la norme de disjoncteurs à haute tension CEI 62271-100 (édition 2). L'article 6.102.10 de a norme CEI 62271-100 (édition 2) définit les durées d'arc (intervalle de temps entre l'instant de séparation des contacts et l'instant de passage par zéro du courant) pour laquelle la coupure doit être vérifiée. Les durées d'arc exigées sont comprises entre une valeur minimale Ta min, dépendant de l'appareil considéré et de la séquence d'essai/intensité du courant, et une valeur maximale Ta max telle que l'intervalle Ta max - Ta min soit défini par la norme CEI référencée ci-dessus et dont le contenu fait partie intégralement de la présente demande. with the maximum arc duration defined by IEC 62271-100 High Voltage Circuit Breaker Standard (Edition 2). Article 6.102.10 of IEC 62271-100 (Edition 2) defines the arc durations (time interval between the moment of separation of the contacts and the moment of zero crossing of the current) for which the breaking must be verified. The required arc times are between a minimum value Ta min, depending on the device under consideration and the test sequence / current intensity, and a maximum value Ta max such that the interval Ta max - Ta min is defined by the IEC standard referenced above and whose content is an integral part of this application.

Ainsi, selon l'invention, la section d'échappement des gaz étant réduite et les turbulences décalées vers la zone aval du divergent de buse, le flux des gaz dans le divergent peut chasser plus efficacement les gaz chauds issus de la coupure dans le divergent de buse. La conséquence est que cela conduit à un ratio E/N plus faible, E étant la valeur du champ électrique et N étant la valeur de la densité de gaz, puisque cette dernière est augmentée. Comme expliqué dans le mode de réalisation particulier illustré ci-après, cette augmentation de densité de gaz peut atteindre une valeur proche de 12 % en bout de contact d'arc dans la position intermédiaire de courant à zéro. On diminue ainsi le risque de réamorçage électrique entre contacts après coupure. Autrement dit, la tenue à la tension transitoire de rétablissement TTR est augmentée. Thus, according to the invention, the gas exhaust section being reduced and the turbulence offset to the downstream zone of the nozzle divergence, the flow of gases in the divergent can more effectively drive the hot gases from the cut in the divergent nozzle. The consequence is that this leads to a lower E / N ratio, where E is the value of the electric field and N is the value of the gas density, since the latter is increased. As explained in the particular embodiment illustrated hereinafter, this increase in gas density can reach a value close to 12% at the end of arc contact in the intermediate current position at zero. This reduces the risk of electrical reboot between contacts after cutting. In other words, the resistance to the transient recovery voltage TTR is increased.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la chambre de coupure comprend : - une buse de soufflage d'arc de révolution comportant intérieurement une partie centrale tubulaire creuse, dite col, et une partie périphérique, dite divergent, s'étendant à la périphérie et en continuité avec la partie centrale, le divergent comprenant un tronc de cône, une première portion cylindrique en aval et en continuité avec le tronc de cône et une portion cylindrique d'échappement en aval de la première portion cylindrique, - un contact d'arc de révolution d'axe aligné avec celui de la buse et comportant une première portion cylindrique pleine, une portion pleine en continuité de la portion cylindrique pleine qui a la forme d'un tronc de cône et une deuxième portion cylindrique pleine en continuité avec le tronc de cône ; chambre dans laquelle : 0 les différences de diamètre entre d'une part, la première portion pleine du contact d'arc et le col de buse et d'autre part, entre la deuxième portion pleine du contact d'arc et la première portion cylindrique du divergent de buse sont réduites à un jeu de montage entre la buse et le contact d'arc, - dans la position intermédiaire, le raccordement entre le tronc de cône et la deuxième portion cylindrique de contact d'arc est situé à proximité de l'extrémité libre du divergent de la portion cylindrique d'échappement de buse. Selon une caractéristique avantageuse, la section du col étant définie par S1 et la différence de 30 section entre la deuxième portion cylindrique de contact d'arc et la port__on cylindrique d'échappement du divergent de buse étant définie par S3, le rapport entre S1 et S3 est choisi tel que 5 < S3/S1 < 7.5. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la différence de section entre les premières portions cylindriques de contact d'arc et du divergent de buse étant définie par S2, le rapport entre S2 et S3 est choisi tel que : 0.65 < S3/S2 < 0.90 Selon une variante de réalisation de la chambre de coupure selon l'invention, le contact d'arc non solidaire de la buse est fixe. According to a preferred embodiment of the invention, the interrupting chamber comprises: a revolution arc blast nozzle comprising internally a hollow tubular central part, called a neck, and a peripheral part, said divergent, extending to the periphery and in continuity with the central part, the divergent comprising a truncated cone, a first cylindrical portion downstream and in continuity with the truncated cone and a cylindrical exhaust portion downstream of the first cylindrical portion, - a contact of axis of revolution arc aligned with that of the nozzle and having a first solid cylindrical portion, a solid portion in continuity of the solid cylindrical portion which has the shape of a truncated cone and a second continuous cylindrical portion in continuity with the truncated cone; a chamber in which: 0 the differences in diameter between firstly, the first solid portion of the arc contact and the nozzle neck and secondly, between the second solid portion of the arc contact and the first cylindrical portion of the nozzle divergent are reduced to a mounting clearance between the nozzle and the arcing contact, - in the intermediate position, the connection between the truncated cone and the second cylindrical arc contact portion is located near the free end of the diverging portion of the cylindrical nozzle exhaust portion. According to an advantageous characteristic, the section of the neck being defined by S1 and the section difference between the second cylindrical arc contact portion and the cylindrical exhaust port of the nozzle divergent being defined by S3, the ratio between S1 and S3 is chosen such that <S3 / S1 <7.5. According to another advantageous characteristic of the invention, the difference in section between the first cylindrical arc contact portions and the nozzle divergent being defined by S2, the ratio between S2 and S3 is chosen such that: 0.65 <S3 / S2 <0.90 According to an alternative embodiment of the breaking chamber according to the invention, the non-integral arc contact of the nozzle is fixed.

Selon une variante de réalisation alternative de la chambre de coupure selon l'invention, il est prévu des moyens pour séparer mutuellement les deux paires de contacts, lors d'une coupure d'arc. L'invention concerne également un disjoncteur de tension supérieure ou égale à 245 kV, comprenant, pour un pôle, une ou plusieurs chambres de coupure telles que décrites précédemment. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée faite en référence aux figures suivantes parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en coupe montrant en partie une chambre de coupure selon l'état de l'art dans laquelle les contacts sont en position de courant à zéro, et sur laquelle sont représentées les lignes de flux de gaz, - la figure 2A est une vue en coupe montrant en partie une chambre de coupure selon l'invention dans laquelle les contacts sont également en position de courant à zéro, et sur laquelle sont représentées les lignes de flux de gaz, - la figure 2B est une vue en coupe montrant la chambre de coupure selon la figure 2A mais 10 avec les contacts en position de fermeture, - la figure 3 est un graphe comparatif montrant l'évolution de la densité du gaz ainsi que de la valeur du courant à l'extrémité libre du contact d'arc en fonction du temps à partir de la position de 15 fermeture des contacts respectivement pour la chambre de coupure selon la figure 1 et selon les figures 2A et 2B. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On précise que l'ensemble des 20 représentations des lignes de flux de gaz tel qu'illustré a été réalisé avec le logiciel MC3 (dont le nom anglais est Modelling and Computation of Circuitbreaker Chambers ) qui est un code CFD (en anglais Computational Fluid Dynamics ) dédié à l'étude des 25 écoulements dans les dis oncteurs. Ce logiciel MC3 a été développé par le Centre de Recherche en Calcul Appliqué (CERCA) de Montréal. Par souci de clarté, les mêmes pièces et portions de pièces sont désignées par les mêmes 30 références numériques à la fois pour la chambre de According to an alternative embodiment of the breaking chamber according to the invention, there are provided means for mutually separating the two pairs of contacts, during an arc cut. The invention also relates to a circuit breaker with a voltage greater than or equal to 245 kV, comprising, for a pole, one or more breaking chambers as described above. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other advantages and features will become more apparent on reading the detailed description given with reference to the following figures, in which: FIG. 1 is a sectional view partly showing a breaking chamber according to the state of the art; art in which the contacts are in zero current position, and on which the gas flow lines are shown; - Figure 2A is a sectional view partly showing a breaking chamber according to the invention in which the contacts are also in the zero current position, and on which the gas flow lines are shown; - FIG. 2B is a sectional view showing the interrupting chamber according to FIG. 2A but with the contacts in the closed position, FIG. 3 is a comparative graph showing the evolution of the density of the gas as well as the value of the current at the free end of the arc contact as a function of time from the position for closing the contacts respectively for the interrupting chamber according to FIG. 1 and according to FIGS. 2A and 2B. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS It is pointed out that all of the 20 representations of the gas flow lines as illustrated have been made with the MC3 software (which is called the Modeling and Computation of Circuitbreaker Chambers) which is a code CFD (in English Computational Fluid Dynamics) dedicated to the study of 25 flows in detuners. This MC3 software was developed by the Applied Computing Research Center (CERCA) in Montreal. For the sake of clarity, the same parts and portions of parts are designated by the same numerical references both for the chamber of

coupure selon l'état de l'art et pour celle selon l'invention. Dans l'ensemble des figures, ne sont pas représentées les deux ccntacts principaux de chaque chambre de coupure dont l'un est solidaire de la buse de soufflage. On précise également que les termes aval et amont utilisés le sont par rapport au sens d'écoulement des gaz lors d'une coupure, c'est-à-dire de droite à gauche sur les figures. Sur la figure 1, est représenté une partie de chambre de coupure 1 d'un disjoncteur très haute tension, typiquement supérieure à 245 kV. Cette chambre de coupure 1 comprend un contact d'arc 2 sous la forme d'une tige cylindrique pleine et une buse de soufflage 3 qui est solidaire de l'autre contact d'arc sous la forme d'une tulipe et qui n'est pas représentée ic=_. Tel qu'illustré, seule la buse de soufflage 3 est. mobile lors d'une coupure d'arc, la tige de contact d'arc étant fixe. Cette chambre de coupure 1 selon l'état de l'art est représentée dans la position intermédiaire de courant à zéro en bout de tige 2 de contact d'arc. La buse de soufflage 3 selon l'état de l'art comprend une partie centrale tubulaire appelée col 30 dont le diamètre est égal à celui de la tige de contact d'arc 2 au jeu de montage près. Dans la continuité, s'étend la partie périphérique 31 de la buse appelée divergent. cutting according to the state of the art and for that according to the invention. In all the figures, are not shown the two principal ccntacts of each cutting chamber, one of which is integral with the blowing nozzle. It is also specified that the terms downstream and upstream used are in relation to the direction of flow of gas during a cut, that is to say from right to left in the figures. In Figure 1, there is shown a part of a breaking chamber 1 of a very high voltage circuit breaker, typically greater than 245 kV. This breaking chamber 1 comprises an arc contact 2 in the form of a solid cylindrical rod and a blast nozzle 3 which is integral with the other arc contact in the form of a tulip and which is not not shown ic = _. As illustrated, only the blast nozzle 3 is. mobile during an arc cut, the arc contact rod being fixed. This breaking chamber 1 according to the state of the art is represented in the intermediate position of current zero at the end of the rod 2 arc contact. The blowing nozzle 3 according to the state of the art comprises a tubular central portion called neck 30 whose diameter is equal to that of the arc contact rod 2 to the mounting clearance. In continuity, extends the peripheral portion 31 of the nozzle called divergent.

Ce divergent 31 comprend respectivement un premier tronc de cône 310 et s'évase comme décrit This divergent 31 comprises respectively a first truncated cone 310 and flares out as described

ci-après jusqu'à une portion cylindrique désignée par portion cylindrique d'échappement 3L5. Le premier tronc de cône 310 est prolongé par une première portion cylindrique 311. Une partie intermédiaire qui s'étend entre cette première portion cylindrique 311 et la portion cylindrique d'échappement 315 est constituée de deux troncs de cône 312, 314 supplémentaires reliés entre eux par une portion cylindrique intermédiaire 313 et dont l'un 312 prolonge la première portion cylindrique 311 et dont l'autre 314 est prolongée par la portion cylindrique d'échappement 315. Dans la position de courant à zéro de la chambre de coupure selon l'état de l'art (figure 1), on voit clairement que l'écoulement des gaz est perturbé par des turbulences en partie présentes dans la partie aval du divergent 31 de buse. Une partie des turbulences T1 gênant l'échappement des gaz est essentiellement présente à proximité du tronc de cône 314 le plus en aval et de la portion cylindrique d'échappement 315. Une autre partie des turbulences T2 est présente à proximité du raccordement entre la portion cylindrique 313 et du tronc de cône 314. Sur la figure 1, on peut voir que la densité de gaz dans le divergent 31 n'est pas élevée du fait de la grande section S d'échappement réalisée c'est-à-dire entre la tige de contact d'arc 2 et la portion cylindrique d'échappement 315. On peut constater enfin que les zones Z dans lesquelles les contacts fixes sont relativement contraints par la densité de gaz importante. hereinafter to a cylindrical portion designated per cylindrical exhaust portion 3L5. The first truncated cone 310 is extended by a first cylindrical portion 311. An intermediate portion extending between this first cylindrical portion 311 and the exhaust cylindrical portion 315 consists of two further frustums 312, 314 interconnected by an intermediate cylindrical portion 313 and one 312 extends the first cylindrical portion 311 and the other 314 is extended by the exhaust cylindrical portion 315. In the zero current position of the breaking chamber according to the state of the art (Figure 1), it is clearly seen that the flow of gas is disturbed by turbulence partly present in the downstream portion of the nozzle divergent 31. Part of the turbulence T1 hindering the escape of gases is essentially present near the truncated cone 314 furthest downstream and the cylindrical exhaust portion 315. Another part of turbulence T2 is present near the connection between the portion cylindrical 313 and truncated cone 314. In Figure 1, we can see that the gas density in the divergent 31 is not high because of the large section S exhaust made that is to say between the arc contact rod 2 and the cylindrical exhaust portion 315. It can be seen finally that Z zones in which the fixed contacts are relatively constrained by the high gas density.

La chambre de coupure selon un mode de réalisation de l'invention (figures 2A et 2B) présente les différences structurelles suivantes par rapport à la chambre de coupure selon l'état de l'art (figure 1). The breaking chamber according to one embodiment of the invention (FIGS. 2A and 2B) has the following structural differences with respect to the cutting chamber according to the state of the art (FIG. 1).

Tout d'abord, la buse de soufflage 3 est rallongée d'une longueur L choisie judicieusement comme expliqué ci-après. Le contact d'arc fixe 2 selon l'invention comporte une première portion cylindrique pleine 20, une portion pleine en continui:é de la portion cylindrique pleine qui a la forme d'un tronc de cône 21 et une deuxième portion cylindrique 22 pleine en continuité avec le tronc de cône 21. Selon l'invention, la longueur L correspondant au rallongement de la portion cylindrique de buse 315, les dimensions relatives et l'agencement relatif du contact d'arc fixe 2 par rapport à la buse 3 sont choisis pour avoir dans la position intermédiaire de courant à zéro (figure 2A) le raccordement entre le tronc de cône 21 et la deuxième po:Ttion cylindrique 22 de tige 2 sensiblement dans le plan défini par l'extrémité libre circulaire 3150 du divergent 31 de buse 3. Selon le mode de réalisation illustré (figure 2B), les différences de diamètre entre d'une part, la première portion pleine 20 du contact d'arc 2 et le col de buse 30 et d'autre part, entre la deuxième portion pleine 22 du cor.tact d'arc 2 et la première portion cylindrique 311 du divergent 31 de buse sont réduites à un jeu de montage entre la buse et le contact d'arc. Firstly, the blast nozzle 3 is lengthened by a length L judiciously chosen as explained below. The fixed arcing contact 2 according to the invention comprises a first solid cylindrical portion 20, a continuous solid portion é of the solid cylindrical portion which is in the form of a cone frustum 21 and a second cylindrical portion 22 solid. continuity with the truncated cone 21. According to the invention, the length L corresponding to the extension of the cylindrical nozzle portion 315, the relative dimensions and the relative arrangement of the fixed arc contact 2 relative to the nozzle 3 are chosen to have in the intermediate position current zero (Figure 2A) the connection between the truncated cone 21 and the second cylindrical po: tion 22 rod 2 substantially in the plane defined by the circular free end 3150 of the divergent nozzle 31 3. According to the illustrated embodiment (FIG. 2B), the differences in diameter between, on the one hand, the first full portion 20 of the arcing contact 2 and the nozzle collar 30 and, on the other hand, between the second portion full 22 of arc joint 2 and the first cylindrical portion 311 of the nozzle divergent 31 are reduced to a mounting clearance between the nozzle and the arc contact.

Comme visible sur la figure 2B, l'agencement entre le contact d'arc 2 et la buse 3 es: choisi pour qu'en position de fermeture il y ait un certain recouvrement R entre la deuxième portion pleine 22 du contact d'arc 2 et la première portion cylindrique 311 du divergent 31 de buse. La valeur de R doit être telle que le plein soufflage est assuré lorsque le contact d'arc 2 sort du col 30 de buse et que la coupure devient dès lors possible. As can be seen in FIG. 2B, the arrangement between the arcing contact 2 and the nozzle 3 is chosen so that in the closed position there is a certain overlap R between the second solid portion 22 of the arcing contact 2. and the first cylindrical portion 311 of the nozzle divergent 31. The value of R must be such that full blowing is ensured when the arc contact 2 leaves the nozzle neck 30 and the cut becomes possible.

Par plein soufflage, il faut comprendre ici et dans le cadre de l'invention, que le soufflage est assuré par l'ensemble du volume des gaz comprimés. Selon l'invention, on obtient ainsi un décalage d'au moins une partie des turbulences des gaz soufflés vers la partie aval 315 du divergent 31 de buse et une réduction de la quantité d'échappement des gaz par ce dernier lorsque la ccupure est effectuée avec des durées d'arc lcngues, comme illustré par la figure 2A. Ces durées d'arc longues spécifiques à chaque type de disjoncteur haute tension, sont données par la norme CEI 62271-100 (édition 2), et plus précisément par son article 6.102.10. Plus précisément en observant les lignes de flux de gaz sur la figure 2A, on voit que les parties contraintes dans les zones Z sont plus soufflées par un flux de gaz plus important, en particulier sur le contact fixe par rapport à la chambre de coupure 1 selon l'état de l'art. L'élargissement du contact d'arc 2 par la portion cylindrique 22 à l'extrémité aval 3150 du divergent de buse a permis un déplacement vers l'aval By full blowing, it should be understood here and in the context of the invention, that the blowing is provided by the entire volume of the compressed gases. According to the invention, an offset of at least a portion of the turbulence of the gases blown to the downstream portion 315 of the nozzle divergent 31 is thus obtained and a reduction in the amount of gas escape by the latter when the ccupure is performed. with arc lengths as shown in FIG. 2A. These long arc durations specific to each type of high-voltage circuit breaker, are given by IEC 62271-100 (Edition 2), and more specifically by its Article 6.102.10. More precisely, by observing the gas flow lines in FIG. 2A, it can be seen that the portions constrained in zones Z are no longer blown by a larger gas flow, in particular on the fixed contact with respect to the breaking chamber 1. according to the state of the art. The widening of the arc contact 2 by the cylindrical portion 22 at the downstream end 3150 of the nozzle divergent has allowed a downstream movement

de buse (sur la gauche sur la figure 2A) des turbulences Tl et T2. Cet élargissement qui se traduit donc par la réduction de section d'échappement en S3 a permis d'augmenter la densité de gaz à proximité de l'extrémité 200 du contact d'arc 2, ainsi qu'il est démontré sur la figure 3. Ainsi, dans la chambre de coupure selon l'invention 1 la tenue transitoire de rétablissement TTR entre contacts est augmentée. nozzle (on the left in FIG. 2A) turbulences T1 and T2. This enlargement, which is thus reflected in the reduction of the exhaust section at S3, has made it possible to increase the density of gas near the end 200 of the arcing contact 2, as shown in FIG. Thus, in the breaking chamber according to the invention 1, the transient restoring TTR between contacts is increased.

Des simulations ont été effectuées à l'aide du logiciel MC3. Leurs résultats sont montrés en figure 3. Sur cette figure, la ligne droite décroissante représentée en traits pleins montre l'évolution de la valeur du courant à l'extrémité 200 du contact d'arc à la fois pour la chambre de coupure selon l'état de l'art (figure 1) et pour la chambre de coupure selon l'invention (figures 2A et 2B). A l'instant de passage par la position intermédiaire de valeur zéro du courant correspondant à la valeur de durée d'arc longue selon la norme CEI visée ci-dessus(30.5 ms dans l'exemple de la figure 3), on voit clairement que la densité de gaz atteinte en extrémité 200 de contact d'arc est supérieure dans la chambre de coupure selon l'invention (courbe 1) par rapport à la densité de gaz dans la chambre de coupure selon l'état de l'art (courbe 2). Les simulations donnent une augmentation de densité de courant de l'ordre de 12 % en faveur de la chambre de coupure selon les figures 2A et 2B par rapport à la chambre de coupure selon la figure 1. Il s'en suit que la tenue à Simulations were performed using the MC3 software. Their results are shown in FIG. 3. In this figure, the decreasing straight line represented in solid lines shows the evolution of the value of the current at the end 200 of the arcing contact for both the breaking chamber according to FIG. state of the art (Figure 1) and for the breaking chamber according to the invention (Figures 2A and 2B). At the instant of passing through the intermediate position of zero value of the current corresponding to the long arc duration value according to the IEC standard referred to above (30.5 ms in the example of FIG. 3), it is clearly seen that the gas density reached at the arc contact end 200 is greater in the breaking chamber according to the invention (curve 1) relative to the gas density in the breaking chamber according to the state of the art (curve 2). The simulations give a current density increase of the order of 12% in favor of the interrupting chamber according to FIGS. 2A and 2B with respect to the interrupting chamber according to FIG.

la tension transitoire de rétablissement TTR est augmentée d'une même valeur. Des simulations supplémentaires ont permis de montrer que l'effet d'augmentation de la densité de gaz à proximité de l'extrémité libre 200 du contact d'arc 2 en position de courant à zéro est tout à fait significatif lorsque les rapports de section suivants entre Sl, S2 et S3 sont atteints : 5 < S3/S1 < 7.5. 0.65 < S3/S2 < 0.90 On rappelle ici et comme représenté que la section Sl est celle du col, la section S2 est la différence de section entre les premières portions cylindriques 21 de contact; d'arc et 311 du divergent 31 de buse et la section S3 est la différence de section entre la deuxième porticn cylindrique 22 du contact d'arc 2 et la portion cylindrique d'échappement 315 du divergent 31 de buse. Ainsi, grâce à l'invention, on obtient une chambre de coupure de disjoncteur dont la tenue à la tension transitoire de rétablissement TTR est augmentée (d'une valeur de 12 d'après les simulations réalisées). Il est ainsi possible d'envisager d'appliquer l'invention à des disjoncteurs avec des tensions supérieures ou égales à 245 kV. Typiquement, l'invention s'applique tout particulièrement pour les applications de tensions assignées supérieures à 300 kV où des TTR d'amplitude très élevées doivent être tenues. the transient recovery voltage TTR is increased by the same value. Additional simulations have shown that the effect of increasing the gas density near the free end 200 of the arcing contact 2 in zero current position is quite significant when the following sectional ratios between S1, S2 and S3 are reached: <S3 / S1 <7.5. 0.65 <S3 / S2 <0.90 It is recalled here and as shown that the section S1 is that of the neck, the section S2 is the section difference between the first cylindrical portions 21 of contact; arc 30 and 311 of the nozzle divergent 31 and the section S3 is the section difference between the second cylindrical porticn 22 of the arc contact 2 and the cylindrical exhaust portion 315 of the nozzle divergent 31. Thus, thanks to the invention, a circuit breaker breaking chamber is obtained whose resistance to the transient recovery voltage TTR is increased (by a value of 12 according to the simulations carried out). It is thus possible to envisage applying the invention to circuit breakers with voltages greater than or equal to 245 kV. Typically, the invention is particularly applicable for applications with rated voltages above 300 kV where very high amplitude TTRs must be maintained.

Bien entendu, il va de soi que des perfectionnements peuvent être apportés sans pour Of course, it goes without saying that improvements can be made without

autant sortir du cadre de l'invention. Par exemple, alors que le mode de ré6lisation illustré prévoit un contact fixe (comprenant le contact d'arc fixe 2), l'invention peut tout aussi bien s'appliquer à une chambre de coupure dite à double mouvement, c'est-à-dire dans laquelle les deux contacts sont mobiles et se séparent mutuellement lors d'une coupure. as far out of the scope of the invention. For example, while the illustrated embodiment provides a fixed contact (comprising the fixed arcing contact 2), the invention can equally well be applied to a so-called double-motion interrupting chamber, that is to say in which the two contacts are movable and separate each other during a break.

Claims

1. Cutoff chamber (1) for a high-voltage circuit breaker, comprising: an arc discharge nozzle (3) comprising a diverging portion (31) and two pairs of contacts adapted to separate from one another when an arc-breaking, one of which is integral with the arc-blowing nozzle and each comprising an arc-contact, wherein the shape, the respective nozzle dimensions and the arc contact (2) not integral with the nozzle (3) and their relative arrangement are chosen so as to shift at least a portion of the turbulence (Ti, T2) of the gas blown to the downstream portion (315, 3150) of the nozzle divergent (31) while by reducing the amount of gas exhaust through the latter, from the contact separation position to at least one intermediate position for which the circuit breaker must be able to cut with the maximum arc duration defined by the standard of circuit breakers high voltage IEC 62271-100 (edition

2). 2. Cutoff chamber (1) according to claim 1, comprising: - an arc-blowing nozzle (3) of revolution internally comprising a hollow tubular central portion (30), said collar, and a peripheral portion (31), said divergent, extending peripherally and in continuity with the central portion, the divergent comprising a cone frustum (310), a first cylindrical portion (311) downstream and in continuity with the truncated cone and a cylindrical portion of exhaust (315) downstream of the first cylindrical portion (310), - an arc contact (2) of axis revolution aligned with that of the nozzle and having a first solid cylindrical portion (20), a solid portion (21) in continuity with the solid cylindrical portion which has the shape of a truncated cone and a second solid cylindrical portion (22) in continuity with the truncated cone; chamber in which: - the differences in diameter between firstly, the first solid portion of the arc contact and the nozzle neck and secondly, between the second solid portion of the arc contact and the first cylindrical portion of the nozzle divergent are reduced to a mounting clearance between the nozzle and the arcing contact, - in the intermediate position, the connection between the truncated cone (21) and the second cylindrical arc contact portion (22). is located near the free end (3150) of the cylindrical exhaust portion (315) of the nozzle divergent.

3. Cutoff chamber (1) according to claim 2, wherein the section of the neck being defined by S1 and the section difference between the second cylindrical portion (22) of arc contact (2) and the cylindrical portion of escapement (315) of the nozzle divergent being defined by S3, the ratio of S1 to S3 is chosen such that: <S3 / S1 <7.5

4. Cutoff chamber (1) according to claim 3, wherein the section difference between the first cylindrical portions (20) of arc contact and the divergent nozzle (310) being defined by S2, the ratio between S2 and S3 is chosen such that. 0.65 <S3 / S2 <0.90

5. Cutoff chamber (1) according to one of claims 1 to 4, wherein the arc contact (2) not secured to the nozzle is fixed.

6. Cutoff chamber (1) according to one of claims 1 to 4, comprising means for mutually separating the two pairs of contacts, during a break arc.

7. High-voltage circuit breaker greater than or equal to 245 kV, comprising, for a pole, one or more breaking chambers (1) according to any one of the preceding claims.