FR2960338A1

FR2960338A1 - ELECTRIC ARC BLOWING NOZZLE

Info

Publication number: FR2960338A1
Application number: FR1053923A
Authority: FR
Inventors: Oana Aitken; Chakib Fnineche
Original assignee: Areva T&D SAS
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2011-11-25
Anticipated expiration: 2030-05-20
Also published as: EP2572364A1; EP2572364B8; EP2572364B1; WO2011144713A1; FR2960338B1

Abstract

L'invention a trait à une nouvelle buse à soufflage d'arc électrique dont les différentes parties de cette buse sont réalisées à partir de matériaux présentant des valeurs de permittivité relative distinctes.The invention relates to a new electric arc blow-molding nozzle, the different parts of which are made from materials having distinct relative permittivity values.

Description

BUSE A SOUFFLAGE D'ARC ELECTRIQUE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a trait à une buse à soufflage d'arc électrique destinée à être incorporée dans un disjoncteur haute- ou moyenne-tension à soufflage d'arc et à un disjoncteur comprenant une telle buse. Un disjoncteur à soufflage d'arc utilise pour couper un arc électrique un gaz diélectrique isolant, tel que l'hexafluorure de soufre. Ce gaz diélectrique est délivré dans une chambre de coupure via une buse isolante, qui sert à canaliser le gaz et ainsi, à augmenter la pression du gaz isolant au voisinage de l'arc électrique, ce qui favorise la coupure de ce dernier. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Classiquement, un disjoncteur à soufflage d'arc électrique comprend respectivement au moins un contact d'arc fixe, par exemple sous forme de tige pleine et au moins un contact d'arc mobile, par exemple sous forme de tige creuse apte à accueillir le contact d'arc fixe, et une buse de soufflage coaxiale aux contacts d'arc susmentionnés. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric arc blow-molding nozzle intended to be incorporated in a high- or medium-voltage arc-blast circuit breaker and to a circuit breaker comprising such a nozzle. BACKGROUND OF THE INVENTION . An arc-blow breaker uses an insulating dielectric gas, such as sulfur hexafluoride, to cut an electric arc. This dielectric gas is delivered in a breaking chamber via an insulating nozzle, which serves to channel the gas and thus to increase the pressure of the insulating gas in the vicinity of the electric arc, which promotes the cutting of the latter. STATE OF THE PRIOR ART Conventionally, an electric arc-blowing circuit breaker comprises respectively at least one fixed arcing contact, for example in the form of a solid rod and at least one moving arcing contact, for example in the form of a hollow rod. adapted to receive the fixed arc contact, and a coaxial blowing nozzle to the aforementioned arc contacts.

Une buse à soufflage d'arc classique comporte les parties suivantes : *un col de section interne rétrécie par rapport aux autres sections internes de la buse, dont le volume interne est bouché par le contact d'arc fixe, lorsque le disjoncteur est en position fermée ; 2 *une partie d'extrémité située en amont du col définissant un canal annulaire par lequel circule le gaz d'extinction, lequel canal s'ouvre du côté de l'espace de coupure dans le col susmentionné ; *une partie d'extrémité située en aval du col. Lors de la coupure d'un courant, les contacts d'arc s'écartent l'un de l'autre engendrant la formation d'un arc électrique, qui est éteint par soufflage d'un gaz dans l'espace de coupure susmentionné, le gaz transitant avant l'accès au col par le canal annulaire situé en amont du col. Classiquement, les différentes parties d'une buse à soufflage d'arc sont constituées d'un même matériau, par exemple, un matériau composite à base d'un polymère fluoré chargé éventuellement avec une ou plusieurs charges inorganiques. C'est le cas ainsi des buses isolantes décrites dans WO 2009080123 qui sont constituées à partir d'un seul matériau qui consiste en un matériau composite comprenant une matrice en polytétrafluoroéthylène chargée en différentes catégories d'additifs (des additifs de nature à réduire la conductivité électrique de la buse et des additifs conférant des propriétés optiques spécifiques). La buse constituée à partir de ce matériau présente une permittivité relative faible dans son ensemble, ce qui ne permet pas d'engendrer une modification significative du champ électrique au niveau des contacts d'arc et ainsi une diminution du stress électrique au niveau de ces derniers. 3 Les buses isolantes peuvent être également constituées à partir de différents matériaux, tel que cela est décrit dans US 6,696,657, qui illustre une buse comprenant une partie formant col séparant une partie avale et une partie amont, la partie formant col étant constituée d'une résine (plus précisément, du polytétrafluoroéthylène) et d'une charge inorganique (plus précisément, du nitrure de bore) tandis que les parties avale et amont sont constituées d'une résine (également du polytétrafluoroéthylène) sans charge inorganique. Une telle configuration de buse ne permet pas également, du fait relative des matériaux parties de la buse, de champ électrique au électrique de sorte à moindre au niveau de ces des valeurs de permittivité constitutifs des différentes modifier significativement le niveau des contacts d'arc générer un stress électrique contacts. Au vu des modes de réalisation de l'art antérieur, il existe donc un véritable besoin pour des nouvelles buses à soufflage d'arc électrique dont les matériaux constitutifs permettent de modifier le champ électrique au niveau des contacts d'arc d'un disjoncteur lorsque ce dernier est en position ouverte et ainsi de diminuer le stress électrique au niveau de ces contacts. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a ainsi trait à une buse à soufflage d'arc électrique pour disjoncteur, ledit disjoncteur comprenant au moins un premier contact d'arc et au moins un deuxième contact d'arc se séparant 4 l'un de l'autre lorsque le disjoncteur est en position ouverte, la buse à soufflage entourant ledit premier contact d'arc et ledit deuxième contact d'arc, ladite buse à soufflage comprenant : - une partie formant col délimitant un espace de coupure de l'arc électrique, lequel arc est formé par la séparation dudit premier contact d'arc et dudit deuxième contact d'arc, cette partie formant col ayant son volume interne occlus par ledit premier contact d'arc lorsque le disjoncteur est en position fermée et formant un espace de séparation entre ledit premier contact d'arc et ledit deuxième contact d'arc, lorsque le disjoncteur est en position ouverte ; - une partie d'extrémité amont et une partie d'extrémité avale séparée par ladite partie formant col et liées à cette dernière, l'extrémité du premier contact d'arc se trouvant à hauteur de la partie d'extrémité avale et l'extrémité du deuxième contact d'arc se trouvant à hauteur de la partie d'extrémité amont, lorsque le disjoncteur est en position ouverte, caractérisée en ce que la partie formant col comprend un matériau polymérique fluoré présentant une permittivité relative allant de 1,9 à 3 et la partie d'extrémité amont et la partie d'extrémité avale comprennent un matériau polymérique fluoré présentant une permittivité relative allant de 3,5 à 10, de préférence de 5 à 7. A conventional arc-blower nozzle has the following parts: * a neck of internal section narrowed with respect to the other inner sections of the nozzle, whose internal volume is clogged by the fixed arc contact, when the circuit breaker is in position closed; 2 * an end portion located upstream of the neck defining an annular channel through which the extinguishing gas flows, which channel opens on the side of the cutoff space in the aforementioned neck; an end portion located downstream of the neck. When a current is cut, the arcing contacts move away from each other and cause the formation of an electric arc, which is extinguished by blowing a gas into the abovementioned cutoff space, the gas passing before the access to the neck by the annular channel located upstream of the neck. Conventionally, the different parts of an arc-blowing nozzle are made of the same material, for example, a composite material based on a fluorinated polymer optionally loaded with one or more inorganic fillers. This is the case of the insulating nozzles described in WO 2009080123 which are constituted from a single material which consists of a composite material comprising a matrix of polytetrafluoroethylene loaded into different categories of additives (additives of a nature to reduce the conductivity electric nozzle and additives conferring specific optical properties). The nozzle formed from this material has a low relative permittivity as a whole, which does not allow to generate a significant change in the electric field at the arcing contacts and thus a decrease in electrical stress at the level of the latter. . The insulating nozzles may also be made from different materials, as described in US 6,696,657, which illustrates a nozzle comprising a neck portion separating a downstream portion and an upstream portion, the neck portion being formed of a resin (more specifically, polytetrafluoroethylene) and an inorganic filler (more precisely, boron nitride) while the downstream and upstream parts consist of a resin (also polytetrafluoroethylene) without inorganic filler. Such a nozzle configuration also does not allow, because of the relative material of the nozzle parts, electric field to electric so less at these levels of permittivity constituents of different significantly change the level of the arc contacts generate electrical stress contacts. In view of the embodiments of the prior art, there is therefore a real need for new electric arc blowing nozzles whose constituent materials make it possible to modify the electric field at the arcing contacts of a circuit breaker when the latter is in the open position and thus reduce the electrical stress at these contacts. SUMMARY OF THE INVENTION The invention thus relates to an electric arc-blower nozzle for a circuit-breaker, said circuit-breaker comprising at least a first arcing contact and at least a second arcing contact separating one from the other. the other when the circuit breaker is in the open position, the blast nozzle surrounding said first arcing contact and said second arcing contact, said blowing nozzle comprising: - a collar portion delimiting a gap in the arc electrical, which arc is formed by separating said first arcing contact and said second arcing contact, said collet portion having its internal volume occluded by said first arcing contact when the circuit breaker is in a closed position and forming a gap separating between said first arcing contact and said second arcing contact when the circuit breaker is in the open position; an upstream end portion and a downstream end portion separated by said neck portion and bonded thereto, the end of the first bow contact being at the height of the downstream end portion and the end the second arcing contact being at the height of the upstream end portion, when the circuit breaker is in the open position, characterized in that the neck portion comprises a fluorinated polymeric material having a relative permittivity ranging from 1.9 to 3 and the upstream end portion and the downstream end portion comprise a fluorinated polymeric material having a relative permittivity of from 3.5 to 10, preferably from 5 to 7.

La permittivité relative mentionnée ci-dessus est une grandeur sans dimension, qui peut être définie par les relations suivantes : The relative permittivity mentioned above is a dimensionless quantity, which can be defined by the following relationships:

Er= E/Eo avec Er = E / Eo with

c= (e*C) /S et Eo= (1/36n*109) dans lesquelles : c = (e * C) / S and Eo = (1 / 36n * 109) in which:

*Er correspond à la permittivité relative du matériau ; *E correspond à la permittivité absolue (en F.m-1) du matériau ; *co correspond à la permittivité du vide (en F.m-1) ; *C correspond à la capacité mesurée (en F) d'un condensateur plan comprenant deux électrodes parallèles entre lesquelles est disposée une couche du 20 matériau (cette couche correspondant à une éprouvette) ; *e correspond à la distance interélectrode (en m) entre les deux électrodes parallèles du condensateur plan, ce qui correspond, dans notre cas, à 25 l'épaisseur de la couche de matériau ; *S correspond à la surface de chaque électrode constitutive du condensateur en plan (en m2). Dans notre cas, la capacité est mesurée par une méthode impliquant un pont de Schering, 30 conformément à ce qui est décrit dans la norme CEI 60250-edl.0, le condensateur comprenant deux électrodes 5 10 15 6 circulaires d'un diamètre allant de 50 mm à 54 mm, solidaires de l'éprouvette constituée du matériau, ces électrodes étant obtenues par pulvérisation d'une peinture conductrice avec un dispositif de garde. * Er corresponds to the relative permittivity of the material; * E corresponds to the absolute permittivity (in F.m-1) of the material; * co corresponds to the permittivity of the vacuum (in F.m-1); * C corresponds to the measured capacitance (in F) of a plane capacitor comprising two parallel electrodes between which is disposed a layer of the material (this layer corresponding to a specimen); * e corresponds to the interelectrode distance (in m) between the two parallel electrodes of the plane capacitor, which corresponds, in our case, to the thickness of the layer of material; * S corresponds to the surface of each constituent electrode of the capacitor in plane (in m2). In our case, the capacitance is measured by a method involving a Schering bridge, as described in IEC 60250-ed. 0, the capacitor comprising two circular electrodes having a diameter ranging from 50 mm to 54 mm, integral with the test piece made of the material, these electrodes being obtained by spraying a conductive paint with a guard device.

L'éprouvette présente des dimensions de 100 mm*100 mm et une épaisseur de 3 mm. La surface des électrodes circulaires correspond à la grandeur S mentionnée ci- dessus, tandis que la distance interélectrode correspond à la grandeur e, qui est de 3 mm (ce qui correspond à l'épaisseur de l'éprouvette de matériau). La capacité est mesurée sous un niveau d'excitation de 500 V (R.M.S) à une fréquence de 50 Hz sous une température de 23°C à 50% d'humidité relative. La durée d'application de la tension susmentionnée est de 1 minute. Lors de la séparation des contacts d'arc, il se forme un arc électrique entre les extrémités desdits contacts d'arc, cet arc électrique passant par l'espace délimité par la partie formant col susmentionnée, cet arc électrique générant des lignes de champ électriques concentriques entre les deux extrémités des contacts d'arc. En utilisant un matériau de permittivité telle que définie ci-dessus pour entrer dans la composition de la partie formant col, l'on assiste à une concentration des lignes de champs sur cette partie par rapport aux parties d'extrémité avale et amont susmentionnées à hauteur desquelles se trouvent les extrémités des contacts d'arc après séparation, lorsque le disjoncteur est en position ouverte, et ainsi à un 7 stress électrique moindre au niveau de ces contacts d'arc électrique. En d'autres termes, l'augmentation de la permittivité relative des parties d'extrémité amont et avale par rapport à celle de la partie formant col a pour effet de diminuer la valeur du champ électrique au niveau des contacts d'arc, qui, après ouverture, se trouvent à hauteur respectivement de la partie d'extrémité amont et de la partie d'extrémité avale. La diminution de la valeur du champ électrique au niveau des contacts d'arc permet une meilleure isolation électrique entre les contacts d'arc. Le matériau polymérique fluoré entrant dans la composition de la partie formant col et le matériau polymérique fluoré entrant dans la composition des parties d'extrémité avale et amont répondant à la spécificité mentionnée ci-dessus en terme de permittivité relative peuvent être des matériaux polymériques composites comprenant une matrice de base polymérique fluorée et une charge inorganique appropriée de nature à conférer la permittivité relative adéquate. La matrice de base polymérique fluoré peut être avantageusement une matrice en polymère fluoré, qui peut être identique pour la partie formant col et les parties avale et amont. Elle peut être notamment en un polymère fluoré choisi parmi les polytétrafluoroéthylènes (connus sous l'abréviation PTFE), les copolymères d'éthylène et de tétraéthylène (connus sous l'abréviation ETFE), les polyfluorures de 8 vinylidène (connus sous l'abréviation PVDF) et les mélanges de ceux-ci. La charge entrant dans la composition du matériau composite constitutif de la partie formant col peut être choisie parmi les charges inorganiques du type sulfure, telles que MoS2r Sb2S5, Sb2S3 et les mélanges de ceux-ci, les charges inorganiques du type fluorure, les charges inorganiques du type oxyde, telles que SiO2, TiO2, Al2O3, Al2CoO4, P2O5 et les mélanges de ceux-ci, et les mélanges de celles-ci. Avantageusement, la charge entrant dans la composition du matériau est une charge de haute pureté chimique, pouvant se présenter sous forme de particules présentant un diamètre moyen de particules allant de 0,1 }gym à 100 }gym, cette charge étant avantageusement répartie de façon homogène dans le matériau composite. La charge entrant dans la composition du matériau composite constitutif de la partie formant col peut être présente dans ledit matériau à hauteur de 0,01 à 35% en masse par rapport à la masse totale du matériau. La proportion massique de charge dans le matériau composite pourra être fixée par l'homme du métier de sorte à obtenir un matériau composite présentant les valeurs de permittivité relative mentionnées ci-dessus. En particulier, un matériau susceptible d'entrer dans la constitution de la partie formant col peut être un matériau composite comprenant une matrice polymérique en polytétrafluoroéthylène comprenant une charge inorganique MoS2 à une teneur allant de 0,01% à 9 0,5% en masse par rapport à la masse totale du matériau. Des exemples spécifiques et avantageux de matériaux de ce type susceptibles d'entrer dans la constitution de la partie formant col peuvent être : *un matériau composite comprenant une matrice polymérique en polytétrafluoroéthylène comprenant une charge inorganique MoS2 à hauteur de 0,01 à 1% en masse par rapport à la masse totale du matériau et une charge inorganique SiO2 à hauteur de 0,01 à 5% en masse par rapport à la masse totale du matériau ; *un matériau composite comprenant une matrice polymérique en polytétrafluoroéthylène comprenant une charge inorganique MoS2 à hauteur de 0,01 à 1% en masse par rapport à la masse totale du matériau, de préférence de 0,01 à 0,5% en masse par rapport à masse totale du matériau et une charge inorganique Al2CoO4 à hauteur de 0,01 à 5% en masse par rapport à la masse totale du matériau. La charge entrant dans la composition du matériau composite constitutif des parties d'extrémité avale et amont peut être choisie parmi les charges inorganiques du type fluorure, telles que CaF2, les charges inorganiques du type mica, en particulier du type mica muscovite (tel que du mica potassique), les charges inorganiques du type verre, par exemple sous forme de fibres de verre, les charges inorganiques du type céramique, telles que qu'un mélange Bi203-ZnO- Nb2O3r du graphite et des mélanges de celles-ci.The test piece has dimensions of 100 mm * 100 mm and a thickness of 3 mm. The surface of the circular electrodes corresponds to the size S mentioned above, while the interelectrode distance corresponds to the size e, which is 3 mm (which corresponds to the thickness of the specimen of material). The capacity is measured under an excitation level of 500 V (R.M.S) at a frequency of 50 Hz at a temperature of 23 ° C to 50% relative humidity. The duration of application of the above-mentioned voltage is 1 minute. During the separation of the arcing contacts, an arc is formed between the ends of said arcing contacts, this electric arc passing through the space delimited by the abovementioned collar portion, this electric arc generating electric field lines. concentric between the two ends of the arcing contacts. By using a permittivity material as defined above to enter the composition of the neck portion, there is a concentration of the field lines on this portion relative to the above mentioned downstream and upstream end portions at height. which are the ends of the arcing contacts after separation, when the circuit breaker is in the open position, and thus at a lower electrical stress at these arcing contacts. In other words, the increase in the relative permittivity of the upstream and downstream end parts relative to that of the neck portion has the effect of reducing the value of the electric field at the arcing contacts, which, after opening, are respectively at the height of the upstream end portion and the downstream end portion. Decreasing the value of the electric field at the arcing contacts allows better electrical isolation between the arcing contacts. The fluorinated polymeric material used in the composition of the neck portion and the fluorinated polymeric material used in the composition of the downstream and upstream end portions corresponding to the specificity mentioned above in terms of relative permittivity may be composite polymeric materials comprising a fluorinated polymeric base matrix and an appropriate inorganic filler capable of conferring adequate relative permittivity. The fluoropolymeric base matrix may advantageously be a fluoropolymer matrix, which may be identical for the neck portion and the downstream and upstream portions. It may especially be a fluorinated polymer chosen from polytetrafluoroethylenes (known under the abbreviation PTFE), copolymers of ethylene and tetraethylene (known by the abbreviation ETFE), polyvinylidene fluorides (known by the abbreviation PVDF). ) and mixtures thereof. The feedstock used in the composition of the composite material constituting the neck portion may be chosen from inorganic fillers of the sulphide type, such as MoS2rSb2S5, Sb2S3 and mixtures thereof, the inorganic fillers of the fluoride type, and inorganic fillers. of the oxide type, such as SiO2, TiO2, Al2O3, Al2CoO4, P2O5 and mixtures thereof, and mixtures thereof. Advantageously, the filler entering the composition of the material is a charge of high chemical purity, which may be in the form of particles having an average particle diameter ranging from 0.1 μm to 100 μm, this charge being advantageously distributed in a homogeneous in the composite material. The filler used in the composition of the composite material constituting the neck portion may be present in said material at a level of 0.01 to 35% by weight relative to the total mass of the material. The mass proportion of filler in the composite material may be fixed by those skilled in the art so as to obtain a composite material having the relative permittivity values mentioned above. In particular, a material likely to enter the constitution of the neck portion may be a composite material comprising a polytetrafluoroethylene polymer matrix comprising an inorganic filler MoS2 at a content ranging from 0.01% to 9 0.5% by weight relative to the total mass of the material. Specific and advantageous examples of materials of this type likely to enter into the constitution of the neck portion may be: a composite material comprising a polytetrafluoroethylene polymer matrix comprising an inorganic filler MoS2 at a level of 0.01 to 1% by weight; mass relative to the total mass of the material and an inorganic filler SiO2 at a level of 0.01 to 5% by weight relative to the total mass of the material; a composite material comprising a polytetrafluoroethylene polymer matrix comprising an inorganic filler MoS2 at a level of 0.01 to 1% by weight relative to the total mass of the material, preferably from 0.01 to 0.5% by weight relative to to total mass of the material and an inorganic filler Al2CoO4 at a level of 0.01 to 5% by weight relative to the total mass of the material. The feedstock used in the composition of the composite material constituting the downstream and upstream end parts may be chosen from inorganic fillers of the fluoride type, such as CaF 2, inorganic fillers of the mica type, in particular of the mica muscovite type (such as potassium mica), inorganic fillers of the glass type, for example in the form of glass fibers, inorganic fillers of the ceramic type, such as a Bi203-ZnO-Nb2O3r mixture of graphite and mixtures thereof.

10 La charge entrant dans la composition du matériau composite constitutif des parties d'extrémité avale et amont peut être présente dans ledit matériau à hauteur de 10 à 35% en masse par rapport à la masse totale du matériau. Des exemples spécifiques et avantageux de matériaux susceptibles d'entrer dans la constitution des parties d'extrémité avale et amont peuvent être : *un matériau composite comprenant une matrice polymérique en polytétrafluoroéthylène comprenant une charge inorganique CaF2 à hauteur de 15 à 35% en masse, avantageusement de 15 à 20% en masse, par rapport à la masse totale du matériau ; *un matériau composite comprenant une matrice polymérique en polytétrafluoroéthylène comprenant une charge inorganique du type mica muscovite (tel que du mica potassique) à hauteur de 15 à 25% en masse par rapport à la masse totale du matériau ; *un matériau composite comprenant une matrice polymérique en polytétrafluoroéthylène comprenant une charge inorganique du type verre, par exemple sous forme de fibres de verre, à hauteur de 20% en masse par rapport à la masse totale du matériau et comprenant du graphite à hauteur de 5% en masse par rapport à la masse totale du matériau. Les buses à soufflage d'arc de l'invention peuvent être conçues par moulage (par exemple, un moulage hydraulique ou un moulage isostatique) de mélange de poudres comprenant une poudre de polymère et une poudre de charge destinées à entrer dans la 11 constitution des matériaux composites constitutifs des différentes parties de la buse suivie d'un frittage des différentes parties moulées de sorte à les consolider. Ainsi, selon un premier mode de réalisation, les buses à soufflage d'arc de l'invention peuvent être réalisées par un procédé comprenant les étapes suivantes . - une étape de préparation d'un premier mélange de poudres comprenant une poudre de polymère et une poudre de charge inorganique destinée à entrer dans la constitution de la partie d'extrémité avale ou amont et d'un deuxième mélange de poudres comprenant une poudre de polymère et une poudre de charge inorganique destinées à entrer dans la constitution de la partie formant col ; - une étape de mise en place dans un moule de forme adaptée pour conférer la forme souhaitée à la pièce dudit premier mélange de poudres comprenant une poudre de polymère et une poudre de charge inorganique destinée à entrer dans la constitution de la partie d'extrémité avale ou amont ; - une étape de compression dudit premier mélange de poudres, moyennant quoi l'on obtient une préforme de la partie d'extrémité avale ou amont de la buse ; - une étape de mise en place dans ce même moule dudit deuxième mélange de poudres comprenant une poudre de polymère et une poudre de charge inorganique destinées à entrer dans la constitution de la partie formant col, ce deuxième mélange étant en contact avec la préforme obtenue à l'issue de l'étape précédente ; 12 - une étape de compaction dudit deuxième mélange de poudres, moyennant quoi l'on obtient une préforme de la partie formant col ; - une étape de mise en place dans ce même moule d'un troisième mélange de poudres comprenant une poudre de polymère et une poudre de charge inorganique destinée à entrer dans la constitution de la partie avale, si le premier mélange susmentionné était destiné à constituer la partie d'extrémité amont, ou de la partie amont, si le premier mélange susmentionnée était destiné à constituer la partie d'extrémité avale, ce troisième mélange étant en contact avec la préforme de la partie formant col ; - une étape de compaction dudit troisième mélange de poudres, moyennant quoi l'on obtient une préforme de la partie d'extrémité avale ou amont ; l'ensemble résultant de ces étapes étant une préforme de la buse de soufflage ; et - une étape de frittage de la préforme de la 20 buse de soufflage. La pièce issue du frittage de la préforme de la buse de soufflage, si elle ne présente pas les dimensions requises pour la buse à soufflage finale, peut être soumise à une étape d'usinage.The feedstock in the composition of the composite material constituting the downstream and upstream end parts may be present in said material at a level of 10 to 35% by weight relative to the total mass of the material. Specific and advantageous examples of materials that may form part of the downstream and upstream end portions may be: * a composite material comprising a polytetrafluoroethylene polymer matrix comprising an inorganic filler CaF2 at a level of 15 to 35% by weight, preferably from 15 to 20% by weight, relative to the total mass of the material; a composite material comprising a polytetrafluoroethylene polymer matrix comprising an inorganic filler of the muscovite mica type (such as potassium mica) in an amount of 15 to 25% by weight relative to the total mass of the material; a composite material comprising a polymeric polytetrafluoroethylene matrix comprising an inorganic filler of the glass type, for example in the form of glass fibers, at a level of 20% by weight relative to the total mass of the material and comprising graphite at a level of % by weight relative to the total mass of the material. The arc-blowing nozzles of the invention may be designed by molding (eg, a hydraulic molding or isostatic molding) of powder mixture comprising a polymer powder and a filler powder to enter into the constitution of the blends. composite materials constituting the different parts of the nozzle followed by sintering the various molded parts so as to consolidate them. Thus, according to a first embodiment, the arc-blowing nozzles of the invention can be made by a method comprising the following steps. a step of preparing a first mixture of powders comprising a polymer powder and an inorganic filler powder intended to enter into the constitution of the downstream or upstream end portion and of a second mixture of powders comprising a powder of polymer and an inorganic filler powder for entering the constitution of the neck portion; a step of placing in a mold of a shape adapted to give the desired shape to the part of said first mixture of powders comprising a polymer powder and an inorganic filler powder intended to enter into the constitution of the downstream end portion; or upstream; a step of compressing said first mixture of powders, whereby a preform is obtained from the downstream or upstream end portion of the nozzle; a step of placing in the same mold of said second mixture of powders comprising a polymer powder and an inorganic filler powder intended to enter into the constitution of the neck part, this second mixture being in contact with the preform obtained at the outcome of the previous step; A step of compacting said second powder mixture, whereby a preform of the neck portion is obtained; a step of placing in the same mold a third mixture of powders comprising a polymer powder and an inorganic filler powder intended to enter into the constitution of the downstream part, if the first mixture mentioned above was intended to constitute the upstream end portion, or upstream portion, if the aforementioned first mixture was intended to constitute the downstream end portion, this third mixture being in contact with the preform of the neck portion; a step of compaction of said third mixture of powders, whereby a preform of the downstream or upstream end portion is obtained; the assembly resulting from these steps being a preform of the blowing nozzle; and a step of sintering the preform of the blowing nozzle. The part resulting from the sintering of the preform of the blowing nozzle, if it does not have the dimensions required for the final blowing nozzle, can be subjected to a machining step.

25 Selon un deuxième mode de réalisation, les buses à soufflage d'arc de l'invention peuvent être réalisées par un procédé comprenant des étapes de formation indépendantes par moulage de poudres des trois parties de la buse suivie d'une étape 30 d'assemblage par frittage des trois parties, cette étape d'assemblage par frittage pouvant consister à 13 interposer entre les parties à assembler une couche de poudre de polymère suivie d'une compression par frittage pour assembler lesdites parties. Enfin, l'invention a également trait à un disjoncteur haute - ou moyenne-tension comprenant au moins un premier contact d'arc et au moins un deuxième contact d'arc et une buse à soufflage d'arc électrique telle que définie ci-dessus. L'invention va à présent être décrite en 10 référence au mode particulier de réalisation fourni ci-dessous et donné à titre illustratif et non limitatif. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure unique représente une buse selon l'invention représentée dans une vue partielle d'un 15 disjoncteur montrant les contacts d'arc électrique, lorsque le disjoncteur est en position ouverte. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Ce mode de réalisation particulier va être 20 décrit en référence à la figure 1 fournie en annexe représentant selon une coupe transversale une buse à soufflage d'arc électrique conforme à l'invention. En se référant à la figure 1, on voit partiellement un disjoncteur et plus particulièrement 25 les pièces de contact d'arc et la buse de soufflage d'arc de l'invention. On voit ainsi un premier contact d'arc 1 creux, dit contact d'arc mobile et un deuxième contact d'arc 3 plein, lequel deuxième contact d'arc 3 pénètre 14 dans le premier contact d'arc 1, lorsque le disjoncteur est en position fermée. Lorsque le disjoncteur est en position ouverte, ce qui est le cas sur la figure 1, les contacts 1 et 3 se séparent, générant ainsi la formation d'un arc électrique au moment de leur séparation et jusqu'à la coupure définitive de cet arc électrique. La buse à soufflage d'arc représentée sur cette figure comprend une partie formant col 5, c'est-à-dire une partie de section intérieure rétrécie par rapport aux autres parties de la buse, cette partie formant col assurant la séparation entre une partie amont 7 et une partie avale 9. A l'endroit de la partie formant col, le volume interne est de forme cylindrique et, en position fermée du disjoncteur, il est bouché par le contact d'arc fixe 3 ainsi que pendant quelques millisecondes après la séparation des contacts. La partie amont 7 entoure le premier contact mobile. Entre le premier contact d'arc mobile et la paroi de cette partie amont est disposé un canal de circulation 11 d'un gaz extincteur, qui permet l'acheminement de ce gaz à l'entrée du col et l'extinction de l'arc électrique formé entre le premier contact d'arc et le deuxième contact d'arc à l'entrée de ce col. La partie avale 9 comprend une première partie conique 9a succédant immédiatement au col, cette partie conique étant suivie d'une deuxième partie cylindrique 9b.According to a second embodiment, the arc-blowing nozzles of the invention can be made by a method comprising independent powder-molding forming steps of the three nozzle parts followed by a joining step. by sintering the three parts, this sintering assembly step may comprise interposing between the parts to assemble a layer of polymer powder followed by sintering compression to assemble said parts. Finally, the invention also relates to a high or medium voltage circuit breaker comprising at least a first arcing contact and at least a second arcing contact and an electric arcing nozzle as defined above. . The invention will now be described with reference to the particular embodiment provided below and given by way of illustration and not limitation. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The single figure shows a nozzle according to the invention shown in a partial view of a circuit breaker showing the arcing contacts, when the circuit breaker is in the open position. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS This particular embodiment will be described with reference to FIG. 1, given in the appendix, showing in cross-section an electric arc blow-molding nozzle according to the invention. Referring to FIG. 1, a circuit breaker and in particular the arc contact parts and the arc-blowing nozzle of the invention are partially visible. Thus, a first hollow arc contact 1, said movable arcing contact and a second full arcing contact 3, which second arcing contact 3 enters 14 into the first arcing contact 1, when the circuit breaker is in closed position. When the circuit-breaker is in the open position, which is the case in FIG. 1, the contacts 1 and 3 separate, thus generating the formation of an electric arc at the moment of their separation and until the definitive breaking of this arc. electric. The arc-blowing nozzle shown in this figure comprises a neck portion 5, i.e., a portion of inner section narrowed relative to the other parts of the nozzle, this neck portion providing separation between a portion upstream 7 and a downstream portion 9. At the location of the neck portion, the internal volume is of cylindrical shape and, in the closed position of the circuit breaker, it is plugged by the fixed arc contact 3 and for a few milliseconds after the separation of the contacts. The upstream portion 7 surrounds the first movable contact. Between the first moving arcing contact and the wall of this upstream portion is disposed a circulation channel 11 of a quenching gas, which allows the delivery of this gas to the entrance of the neck and the extinction of the arc formed between the first arcing contact and the second arcing contact at the entrance of this collar. The downstream portion 9 comprises a first conical portion 9a immediately succeeding the neck, this conical portion being followed by a second cylindrical portion 9b.

15 Il s'entend que conformément à l'invention, la partie formant col comprend un matériau polymérique présentant une permittivité relative allant de 1,9 à 3. La longueur des différentes parties est déterminée de sorte que, lorsque le disjoncteur est en position ouverte se matérialisant par la formation d'un arc électrique, l'extrémité du premier contact est en vis-à-vis de la partie cylindrique 9b, qui est en un matériau présentant une permittivité relative allant de 3,5 à 10 tandis que l'extrémité du deuxième contact d'arc est en vis-à-vis de la partie amont qui est en un matériau polymérique présentant une permittivité relative allant de 3,5 à 10. Une buse particulière conforme à l'invention peut être une buse pour laquelle : -la partie formant col est constituée d'un matériau composite comprenant une matrice en polytétrafluoroéthylène (PTFE) et une charge MoS2 à hauteur de moins de 0,5% (et plus de 0,01%) en masse par rapport à la masse totale du matériau (cette partie présentant une valeur de permittivité relative allant de 1,9 à 2,2) ; -les parties d'extrémité amont et d'extrémité avale sont constituées d'un matériau composite comprenant une matrice en polytétrafluoroéthylène (PTFE) et une charge CaF2 à hauteur de 15 à 20% en masse par rapport à la masse totale du matériau (ces parties présentant une valeur de permittivité relative allant de 3,5 à 4.30 16 Les buses de l'invention permettent grâce au choix de matériau spécifique constitutif des parties d'extrémité amont et d'extrémité avale de diminuer la valeur du champ électrique au niveau des contacts d'arc et grâce au choix de matériau spécifique constitutif de la partie formant col de faciliter la coupure de l'arc électrique, par exemple, grâce aux propriétés optiques de ce matériau.10 It is understood that in accordance with the invention, the neck portion comprises a polymeric material having a relative permittivity ranging from 1.9 to 3. The length of the different parts is determined so that when the circuit breaker is in the open position materializing by the formation of an electric arc, the end of the first contact is vis-à-vis the cylindrical portion 9b, which is a material having a relative permittivity ranging from 3.5 to 10 while the end of the second arc contact is vis-à-vis the upstream portion which is a polymeric material having a relative permittivity ranging from 3.5 to 10. A particular nozzle according to the invention may be a nozzle for which the neck portion is made of a composite material comprising a polytetrafluoroethylene (PTFE) matrix and a MoS2 filler at a level of less than 0.5% (and more than 0.01%) by mass relative to the mass total d u material (this part having a relative permittivity value ranging from 1.9 to 2.2); the upstream end and downstream end portions consist of a composite material comprising a polytetrafluoroethylene (PTFE) matrix and a CaF 2 filler at a level of 15 to 20% by weight relative to the total mass of the material (these parts having a relative permittivity value ranging from 3.5 to 4.30 The nozzles of the invention make it possible, by virtue of the choice of specific material constituting the upstream end and downstream end parts, to reduce the value of the electric field at the level of the arc contacts and thanks to the choice of specific material constituting the neck portion to facilitate the cutting of the electric arc, for example, thanks to the optical properties of this material.

Claims

REVENDICATIONS1. An electric arc flash nozzle for a circuit breaker, said circuit breaker comprising at least a first arcing contact and at least a second arcing contact separating from each other when the circuit breaker is in the open position, the arcing nozzle being blowing surrounding said first arcing contact and said second arcing contact, said blowing nozzle comprising: - a neck portion defining an arcing gap, which arc is formed by separating said first arcing contact; arc and said second arcing contact, said neck portion having its internal volume occluded by said first arcing contact when the circuit breaker is in the closed position and forming a separation space between said first arcing contact and said second arcing contact. arc, when the circuit breaker is in the open position; an upstream end portion and a downstream end portion separated by said neck portion and connected thereto, the end of the first bow contact being at the height of the end portion swallowing and the end the second arcing contact being at the height of the upstream end portion, when the circuit breaker is in the open position, characterized in that the neck portion comprises a fluorinated polymeric material having a relative permittivity ranging from 1.9 to 3 and the upstream end portion and the downstream end portion 18 comprise a fluorinated polymeric material having a relative permittivity of from 3.5 to 10.

A nozzle according to claim 1, wherein the fluorinated polymeric material forming the neck portion and the fluoropolymeric material used in the composition of the downstream and upstream end portions are composite polymeric materials comprising a base matrix. fluorinated polymer and an inorganic filler.

3. A nozzle according to claim 2, wherein the fluoropolymeric base matrix is a polymer selected from polytetrafluoroethylenes, copolymers of ethylene and tetraethylene, polyvinylidene fluorides and mixtures thereof.

4. Nozzle according to claim 2 or 3, wherein the inorganic filler used in the composition of the composite material constituting the neck portion is selected from the inorganic fillers of the sulfide type, the inorganic fillers of the fluoride type, the inorganic fillers of the type oxide and mixtures thereof.

5. A nozzle according to claim 4, wherein the sulphide type inorganic filler is selected from MoS2r Sb2S5, Sb2S3 and mixtures thereof.

The nozzle of claim 4 wherein the inorganic oxide filler is selected from SiO2, TiO2, Al2O3, Al2 CoO4, P2O5 and mixtures thereof.

7. Nozzle according to any one of claims 2 to 6, wherein the filler used in the composition of the composite material constituting the neck portion is present in said material to the extent of 0.01 to 35% by weight relative to the total mass of the material.

The nozzle according to claim 7, wherein the composite material forming part of the neck portion may be a composite material comprising a polytetrafluoroethylene polymer matrix comprising an inorganic MoS2 filler at a content ranging from 0.01% to 0, 5% by weight relative to the total mass of the material.

9. A nozzle according to any one of claims 2 to 8, wherein the composite material used in the composition of the neck portion is a composite material comprising a polymeric polytetrafluoroethylene matrix comprising a MoS2 inorganic filler at 0.01 to 0.01. 1% by weight relative to the total mass of the material and an inorganic SiO2 filler at a level of 0.01 to 5% by weight relative to the total mass of the material.

A nozzle according to any one of claims 2 to 8, wherein the composite material forming part of the neck portion is a composite material comprising a polytetrafluoroethylene polymer matrix comprising an inorganic MoS2 filler at a level of 0.01. at 1% by weight relative to the total mass of the material and an inorganic filler Al2CoO4 at a level of 0.01 to 5% by weight relative to the total mass of the material.

11. Nozzle according to any one of claims 2 to 10, wherein the inorganic filler used in the composition of the composite material constituting the downstream and upstream end portions may be selected from fluoride-type inorganic fillers, such as CaF2, inorganic fillers of the mica type, inorganic fillers of the glass type, inorganic fillers of the ceramic type, such as a Bi2O3-ZnO-Nb2O3r mixture of graphite and mixtures thereof.

12. Nozzle according to any one of claims 2 to 11, wherein the inorganic filler used in the composition of the composite material constituting the downstream and upstream end parts is present in said material at a level of 10 to 35% by weight by relative to the total mass of the material.

13. A nozzle according to any one of claims 2 to 12, wherein the composite material used in the composition of the downstream and upstream end portions 21 is a composite material comprising a polymeric polytetrafluoroethylene matrix comprising an inorganic filler CaF2 at 15 to 35% by weight relative to the total mass of the material.

14. A nozzle according to any one of claims 2 to 12, wherein the composite material used in the composition of the downstream and upstream end portions is a composite material comprising a polymeric polytetrafluoroethylene matrix comprising an inorganic filler of the type mica muscovite to height of 15 to 25% by weight relative to the total mass of the material.

15. Nozzle according to any one of claims 2 to 12, wherein the composite material used in the composition of the downstream and upstream end portions is a composite material comprising a polymeric polytetrafluoroethylene matrix comprising an inorganic filler glass type height 20% by weight relative to the total mass of the material and comprising graphite at a level of 5% by weight relative to the total mass of the material.

16. High or medium voltage circuit breaker comprising at least a first arcing contact and at least a second arcing contact and an electric arcing nozzle as defined in any one of claims 1 to 15.