FR2971884A1

FR2971884A1 - Electric current arc extinguishing chamber for high or medium voltage circuit breaker, has insulating casing defining cavity, where casing is formed of composite material having matrix of materials having specific relative permittivity

Info

Publication number: FR2971884A1
Application number: FR1151292A
Authority: FR
Inventors: Chakib Fnineche; Oana Aitken
Original assignee: Alstom Grid SAS
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-08-24
Anticipated expiration: 2031-02-17
Also published as: FR2971884B1

Abstract

The chamber has an insulating casing (11) extending about a longitudinal axis (AX), where the casing includes an inner face (12) and an outer face (13) and defines a cavity that is filled with dielectric fluid. The cavity accommodates contacts to be separated during release of a circuit breaker. The insulation casing is formed of composite material having a matrix of a layer of material (20) of relative permittivity strictly less than 10, and another layer of material (21) of relative permittivity equal to or greater than 10.

Description

CHAMBRE DE COUPURE D'UN COURANT ELECTRIQUE POUR DISJONCTEUR A HAUTE OU MOYENNE TENSION ET DISJONCTEUR COMPRENANT UNE TELLE CHAMBRE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a trait à une chambre de coupure d'un courant électrique qui est destinée à être utilisée dans un disjoncteur à haute ou moyenne tension. Elle a trait également à un disjoncteur à haute ou moyenne tension qui comprend au moins une chambre de coupure d'un courant électrique de ce type. Dans ce qui précède et ce qui suit, les termes « haute tension » et « moyenne tension » sont utilisés dans leur acceptation habituelle, à savoir que le terme « haute tension » désigne une tension qui est strictement supérieure à 52 000 volts en courant alternatif et à 75 000 volts en courant continu, tandis que le terme « moyenne tension » désigne une tension qui est supérieure à 1 000 volts en courant alternatif et à 1 500 volts en courant continu mais qui ne dépasse pas 52 000 volts en courant alternatif et 75 000 volts en courant continu. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un certain nombre de disjoncteurs à haute tension comprennent, pour chaque phase, une chambre de coupure qui est remplie d'un fluide diélectrique tel qu'un gaz fluoré (c'est-à-dire contenant du fluor) tel que l'hexafluorure de soufre (SF6), et à l'intérieur de 2 laquelle se trouvent des contacts qui sont prévus pour se séparer l'un de l'autre lorsque le disjoncteur se déclenche en présence d'un courant électrique. Une fois ces contacts séparés, le courant continue à circuler via l'arc électrique créé lors de la séparation de ces contacts, lequel arc électrique est alors refroidi par le fluide diélectrique, ce qui permet d'entraîner l'extinction de cet arc. La coupure du courant électrique est alors obtenue. Il est connu que, pour faciliter l'extinction de l'arc électrique, notamment dans le cas de coupures consécutives à des défauts en ligne de forte intensité, il est préférable de retarder le moment où la tension électrique se rétablit aux bornes du disjoncteur lors de la coupure du courant électrique et de réduire la vitesse à laquelle cette tension se rétablit. Cette tension électrique est communément appelée « tension transitoire de rétablissement » ou TRV de l'anglais « Transient Recovery Voltage » et la vitesse à laquelle elle se rétablit est communément appelée « vitesse de montée » ou « pente ». Pour ce faire, il est usuel de monter des unités capacitives du type condensateurs, soit en parallèle au disjoncteur soit entre le disjoncteur et la ligne de distribution du courant. Dans le cas de disjoncteurs conventionnels (c'est-à-dire ne faisant pas partie de postes blindés), ces capacités sont logées dans des porcelaines qui, pour des raisons de tenue d'isolement, sont souvent de grandes dimensions. 3 C'est la raison pour laquelle il a été proposé, dans la demande de brevet français publiée sous le numéro 2 668 648 [1], de placer un condensateur a l'intérieur de la chambre de coupure d'un disjoncteur, avec éventuellement une varistance montée en parallèle, ces éléments étant associés à un mécanisme permettant leur insertion sur les contacts du disjoncteur. Le condensateur a pour fonction d'allonger le temps de retard de la TRV et de réduire la fréquence d'oscillation de la tension de la ligne, tandis que la varistance a pour fonction de limiter les surtensions. Cette solution n'est, toutefois, pas satisfaisante dans la mesure où toute adjonction de composants électriques supplémentaires dans une chambre de coupure d'un disjoncteur implique d'augmenter le volume de cette chambre et, partant, le volume de ce disjoncteur ainsi que la quantité de fluide diélectrique utilisée. Il a également été proposé, dans la demande de brevet japonais publiée sous le numéro 2003-217373 [2], d'intégrer un condensateur dans l'épaisseur de l'enveloppe de la chambre de coupure d'un disjoncteur. Cette enveloppe est formée par bobinage d'un matériau conducteur du type feuille d'aluminium et d'un matériau diélectrique constitué d'un papier ou d'un tissu imprégné d'une résine thermodurcissable, et est recouverte, sur sa surface extérieure, d'un revêtement isolant muni d'ailettes, du type revêtement en caoutchouc silicone. 4 Cette solution n'est pas non plus satisfaisante car elle est difficile à mettre en oeuvre et relativement coûteuse. Par ailleurs, pour résoudre un tout autre problème que celui de faciliter l'extinction d'arc électrique, il a été proposé, dans la demande de brevet français publiée sous le numéro 2 689 304 [3], de réaliser l'enveloppe d'une chambre de coupure en une résine munie d'inserts qui sont constitués d'un matériau capable résister aux effets délétères d'un arc électrique. La résine est une résine époxyde, polyuréthanne ou polyester, tandis que le matériau des inserts est un polymère fluoré du type polyfluoro- aniline, fluoroéthylpropylène ou polytétrafluoro- éthylène, ou un polymère technique du type polyétheréthercétone ou polyéthersulfone. Dans cette référence, les inserts n'ont pas d'autre fonction que celle de constituer un écran de protection contre l'arc électrique pour la résine. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a room for breaking an electric current which is intended to be used in a high-current circuit breaker. or medium voltage. It also relates to a high or medium voltage circuit breaker which comprises at least one breaking chamber of an electric current of this type. In the foregoing and the following, the terms "high voltage" and "medium voltage" are used in their usual acceptance that the term "high voltage" means a voltage that is strictly greater than 52,000 volts AC. and 75,000 volts DC, while the term "medium voltage" refers to a voltage that is greater than 1,000 volts AC and 1,500 volts DC, but does not exceed 52,000 volts AC, and 75,000 volts in direct current. STATE OF THE PRIOR ART A number of high-voltage circuit breakers comprise, for each phase, a breaking chamber which is filled with a dielectric fluid such as a fluorinated gas (that is to say containing fluorine) such sulfur hexafluoride (SF6), and within which there are contacts which are provided to separate from one another when the circuit breaker trips in the presence of an electric current. Once these contacts are separated, the current continues to flow via the electric arc created during the separation of these contacts, which electric arc is then cooled by the dielectric fluid, which causes the extinction of this arc. The cutoff of the electric current is then obtained. It is known that, in order to facilitate the extinction of the electric arc, especially in the case of cuts following in-line faults of high intensity, it is preferable to delay the moment when the electric voltage is restored at the terminals of the circuit breaker during cutting off the electric current and reducing the speed at which this voltage recovers. This voltage is commonly referred to as Transient Recovery Voltage (TRV), and the speed at which it recovers is commonly referred to as "climb speed" or "slope". To do this, it is customary to mount capacitive capacitor type units, either in parallel with the circuit breaker or between the circuit breaker and the current distribution line. In the case of conventional circuit breakers (that is to say not forming part of shielded substations), these capacities are housed in porcelain which, for reasons of insulation resistance, are often of large dimensions. This is the reason why it was proposed in the French patent application published under No. 2,668,648 [1] to place a capacitor inside the breaking chamber of a circuit breaker, with possibly a varistor mounted in parallel, these elements being associated with a mechanism for their insertion on the contacts of the circuit breaker. The function of the capacitor is to lengthen the delay time of the TRV and to reduce the oscillation frequency of the line voltage, while the varistor serves to limit overvoltages. This solution is, however, not satisfactory insofar as any addition of additional electrical components in a breaking chamber of a circuit breaker involves increasing the volume of this chamber and, therefore, the volume of this circuit breaker and the amount of dielectric fluid used. It has also been proposed in Japanese Patent Application Publication No. 2003-217373 [2], to integrate a capacitor in the thickness of the envelope of the circuit breaker interrupting chamber. This envelope is formed by winding a conductive material of the aluminum foil type and a dielectric material consisting of a paper or a fabric impregnated with a thermosetting resin, and is covered on its outer surface with an insulating coating provided with fins, of the silicone rubber coating type. This solution is not satisfactory either because it is difficult to implement and relatively expensive. Moreover, in order to solve a completely different problem than that of facilitating the extinction of an electric arc, it has been proposed in the French patent application published under the number 2,689,304 [3], to make the envelope of a resin cutting chamber provided with inserts which are made of a material capable of withstanding the deleterious effects of an electric arc. The resin is an epoxy, polyurethane or polyester resin, while the inserts material is a fluorinated polymer of the polyfluoroaniline, fluoroethylpropylene or polytetrafluoroethylene type, or a polyetheretherketone or polyethersulfone type technical polymer. In this reference, the inserts have no other function than that of constituting a shield against the electric arc for the resin.

EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention vise donc à fournir une solution pour à la fois retarder le moment où la TRV se rétablit aux bornes d'un disjoncteur, lors de la coupure d'un courant électrique, et ralentir la vitesse de montée de cette TRV, qui est exempte des inconvénients que présentent les solutions de l'état de la technique. Ainsi, l'invention a, en premier lieu, pour objet une chambre de coupure d'un courant électrique pour un disjoncteur à haute ou moyenne tension, qui comprend une enveloppe isolante s'étendant autour d'un axe longitudinal, laquelle enveloppe présente une face interne et une face externe et délimite une cavité qui est remplie d'un fluide diélectrique et dans laquelle sont logés des contacts prévus pour se séparer lors 5 d'un déclenchement du disjoncteur, et qui est caractérisée en ce que l'enveloppe isolante est formée d'un matériau composite qui comprend une matrice en un premier matériau de permittivité relative strictement inférieure à 10, dans laquelle est inclus un deuxième matériau de permittivité relative égale ou supérieure à 10. Ainsi, selon l'invention, on réalise l'enveloppe isolante de la chambre de coupure d'un disjoncteur en au moins deux matériaux différents dont l'un sert à conférer à cette enveloppe des propriétés adéquates de résistance, notamment mécanique, tandis que l'autre sert à lui conférer un caractère capacitif. De ce fait, le premier de ces matériaux présente une permittivité relative inférieure à 10 et forme une matrice dans laquelle est inclus le deuxième matériau qui, lui, présente une permittivité relative au moins égale à 10. On rappelle que la permittivité relative d'un matériau, qui est notée Er, est une grandeur sans dimension qui peut être définie par les formules suivantes . £r = £/£o, avec E _ (e * C) /S et £o = (1/36n * 109) dans lesquelles : - E correspond à la permittivité absolue (exprimée en Farads/mètre) du matériau ; 6 DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is therefore aimed at providing a solution for both delaying the moment when the TRV recovers at the terminals of a circuit breaker, during the breaking of an electric current, and slowing the speed of rise of this TRV, which is free from the disadvantages presented by the solutions of the state of the art. Thus, the subject of the invention is, in the first place, an electrical current breaking chamber for a high or medium voltage circuit breaker, which comprises an insulating envelope extending around a longitudinal axis, which envelope has a inner face and an outer face and delimits a cavity which is filled with a dielectric fluid and in which are housed contacts provided to separate upon tripping of the circuit breaker, and which is characterized in that the insulating envelope is formed of a composite material which comprises a matrix of a first material of relative permittivity strictly less than 10, in which is included a second material of relative permittivity equal to or greater than 10. Thus, according to the invention, the envelope is made isolating the circuit breaker interrupting chamber in at least two different materials, one of which serves to give this envelope adequate resistance properties e, especially mechanical, while the other serves to give it a capacitive character. As a result, the first of these materials has a relative permittivity of less than 10 and forms a matrix in which the second material is included, which in turn has a relative permittivity of at least 10. It will be recalled that the relative permittivity of a material, which is denoted Er, is a dimensionless quantity which can be defined by the following formulas. £ r = £ / £ o, with E _ (e * C) / S and £ o = (1 / 36n * 109) in which: - E corresponds to the absolute permittivity (expressed in Farads / meter) of the material; 6

- co correspond à la permittivité (exprimée en Farads/mètre) du vide ; - C correspond à la capacité (exprimée en Farads) d'un condensateur plan comprenant deux électrodes parallèles entre lesquelles est disposée une couche du matériau pour lequel on veut déterminer la permittivité, cette couche représentant une éprouvette ; e correspond à la distance (exprimée en mètres) entre les deux électrodes parallèles du condensateur plan, ce qui correspond, dans notre cas, à l'épaisseur de l'éprouvette; et - S correspond à la surface (exprimée en mètres carrés) de chaque électrode constitutive du condensateur plan. Dans le cadre de la présente invention, la capacité est déterminée comme dans la norme CEI 60250-ed1.0, à savoir en utilisant un condensateur comprenant deux électrodes circulaires d'un diamètre allant de 50 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. L'éprouvette présente des dimensions de 100 mm * 100 mm et une épaisseur de 3 mm. - co corresponds to the permittivity (expressed in Farads / meter) of the vacuum; - C corresponds to the capacity (expressed Farads) of a flat capacitor comprising two parallel electrodes between which is disposed a layer of the material for which we want to determine the permittivity, this layer representing a specimen; e corresponds to the distance (expressed in meters) between the two parallel electrodes of the plane capacitor, which corresponds, in our case, to the thickness of the specimen; and S corresponds to the area (in square meters) of each constituent electrode of the planar capacitor. In the context of the present invention, the capacity is determined as in the IEC 60250-ed1.0 standard, namely by using a capacitor comprising two circular electrodes with a diameter ranging from 50 to 54 mm, integral with the test piece constituted of the material, these electrodes being obtained by spraying a conductive paint with a guard. The test piece has dimensions of 100 mm * 100 mm and a thickness of 3 mm.

La distance entre les électrodes du condensateur, qui correspond à la grandeur e mentionnée ci-dessus, est donc de 3 mm. Par ailleurs, la capacité est déterminée sous un niveau d'excitation de 500 volts RMS, à une fréquence de 50 hertz, sous une température de 23°C et 7 une humidité relative de 50%. La durée d'application de la tension susmentionnée est de 1 minute. Conformément à l'invention, le deuxième matériau présente avantageusement une permittivité relative égale ou supérieure à 20, de préférence égale ou supérieure à 50 et, mieux encore, égale ou supérieure à 100. Ce matériau peut notamment être choisi parmi les céramiques de type I et les céramiques de type II telles que classiquement utilisées dans la fabrication des condensateurs céramiques. Les céramiques de type I sont à base de titanates et d'oxydes métalliques typiquement de magnésium et de terres rares, tandis que les céramiques de type II sont, elles, à base de titanates et de zirconates. Toutes ces céramiques ont une permittivité relative largement supérieure à 10, en particulier les céramiques de type II dont la permittivité relative est typiquement supérieure à 200 et peut atteindre 2 000. The distance between the electrodes of the capacitor, which corresponds to the size e mentioned above, is therefore 3 mm. Furthermore, the capacitance is determined under an excitation level of 500 volts RMS, at a frequency of 50 hertz, at a temperature of 23 ° C. and at a relative humidity of 50%. The duration of application of the above-mentioned voltage is 1 minute. According to the invention, the second material advantageously has a relative permittivity equal to or greater than 20, preferably equal to or greater than 50 and, more preferably, equal to or greater than 100. This material may in particular be chosen from type I ceramics. and type II ceramics as conventionally used in the manufacture of ceramic capacitors. Type I ceramics are based on titanates and metal oxides, typically magnesium and rare earths, whereas type II ceramics are based on titanates and zirconates. All these ceramics have a relative permittivity much greater than 10, in particular type II ceramics whose relative permittivity is typically greater than 200 and can reach 2,000.

Le deuxième matériau peut aussi être choisi parmi les oxydes métalliques qui présentent une permittivité relative au moins égale à 10 et leurs mélanges. Ainsi, par exemple, il peut être choisi parmi le dioxyde de hafnium (HfO2), le dioxyde de titane (TiO2, avantageusement du type rutile), l'oxyde de zinc (ZnO), le titanate de baryum (BaTiO3), le titanate de strontium (SrTiO3), le titanate de zirconium (ZrTiO4), le titanate de magnésium (MgTiO3), le titanate de calcium (CaTiO3), le titanate de strontium et de baryum (Ba1_XSrXTiO3) et leurs mélanges. 8 Le deuxième matériau peut également être lui-même un matériau composite, c'est-à-dire un matériau formé d'une matrice en un polymère diélectrique thermoplastique ou thermodurcissable dans laquelle sont dispersées, typiquement à hauteur de 5 à 70% en masse par rapport à la masse totale du premier matériau, des particules d'un matériau présentant une permittivité relative élevée, c'est-à-dire en pratique au moins égale à 20 comme, par exemple, des particules d'un ou plusieurs oxydes métalliques du type de ceux précédemment cités. Ces particules peuvent avantageusement être soumises à un traitement préalable permettant de rendre leur surface hydrophobe de manière à les rendre moins sensibles à l'humidité. Quand aux polymères diélectriques susceptibles de convenir, on peut citer les polyoléfines (polyéthylènes et polypropylènes notamment) et les polymères fluorés tels que les polytétra- fluoroéthylènes, les polyfluorures de vinyle, les polymères et copolymères à base de fluorure de vinylidène et les copolymères d'éthylène et de tétrafluoroéthylène, en tant que polymères thermoplastiques, et les résines du type résines époxydes, polyesters insaturés et vinylesters, en tant que polymères thermodurcissables. Le premier matériau est, lui, typiquement un polymère diélectrique thermoplastique ou thermo- durcissable, également du type de ceux précédemment mentionnés, ou bien un matériau composite comprenant une matrice en un tel polymère dans laquelle sont 9 dispersées des charges de renfort, c'est-à-dire des charges dont la fonction est d'augmenter les propriétés de résistance, notamment mécanique, de ce polymère et non pas de lui conférer un caractère capacitif. The second material may also be chosen from metal oxides which have a relative permittivity of at least 10 and mixtures thereof. Thus, for example, it may be chosen from hafnium dioxide (HfO 2), titanium dioxide (TiO 2, advantageously of the rutile type), zinc oxide (ZnO), barium titanate (BaTiO 3), titanate strontium (SrTiO3), zirconium titanate (ZrTiO4), magnesium titanate (MgTiO3), calcium titanate (CaTiO3), strontium titanate and barium (Ba1_XSrXTiO3) and mixtures thereof. The second material may itself be a composite material, that is to say a material formed of a matrix of a thermoplastic or thermosetting dielectric polymer in which are dispersed, typically at a level of 5 to 70% by weight relative to the total mass of the first material, particles of a material having a high relative permittivity, that is to say in practice at least equal to 20, such as, for example, particles of one or more metal oxides of the type mentioned above. These particles may advantageously be subjected to a prior treatment to make their surface hydrophobic so as to make them less sensitive to moisture. Suitable dielectric polymers that may be mentioned include polyolefins (especially polyethylenes and polypropylenes) and fluorinated polymers such as polytetrafluoroethylenes, polyvinyl fluorides, vinylidene fluoride-based polymers and copolymers and copolymers of ethylene and tetrafluoroethylene, as thermoplastic polymers, and resins of the epoxy resin, unsaturated polyester and vinylester type, as thermosetting polymers. The first material is typically a thermoplastic or thermosetting dielectric polymer, also of the type mentioned above, or a composite material comprising a matrix of such a polymer in which reinforcement fillers are dispersed, which is that is to say charges whose function is to increase the resistance properties, especially mechanical, of this polymer and not to confer a capacitive character.

Typiquement, ces charges auront donc une permittivité relative strictement inférieure à 20. De telles charges de renfort sont, par exemple, des fibres de verre, des fibres d'aramide, des particules de mica, des particules de céramiques, des particules de sulfures telles que des particules de sulfure de molybdène (MoS2) ou de sulfure d'antimoine (Sb2S5r Sb2S3), des particules de fluorures, des particules d'oxydes telles que des particules de silice (SiO2), d'alumine (Al2O3) , d'oxyde d'aluminium et de cobalt (Al2CoO4) ou de pentoxyde de phosphate (P2O5) . Dans un premier mode de réalisation préféré de l'invention, l'enveloppe isolante comprend une couche formée par le premier matériau et dans laquelle le deuxième matériau est inclus sous la forme de particules, c'est-à-dire d'éléments, sphériques ou non, dont la plus grande dimension ne dépasse pas 3 mm et dont la taille moyenne des particules est préférentiellement comprise entre 10 et 80 }gym. Des deuxièmes matériaux particulièrement bien adaptés à ce mode de réalisation sont notamment les oxydes métalliques et leurs mélanges précédemment évoqués. Dans un deuxième mode de réalisation préféré de l'invention, l'enveloppe isolante comprend une couche formée par le premier matériau et dans laquelle le deuxième matériau est inclus sous la forme 10 d'une pluralité de pièces disjointes, auquel cas ces pièces se présentent, de préférence, sous la forme de tiges à section droite circulaire, ovale, carrée ou autre, qui sont disposées parallèlement à l'axe longitudinal de l'enveloppe isolante. Toutefois, il est bien évident qu'il pourrait tout aussi bien s'agir de plaques. Des deuxièmes matériaux particulièrement bien adaptés à ce mode de réalisation sont notamment les céramiques de type I ou II et les matériaux composites renfermant des charges de permittivité relative élevée, évoqués ci-avant. Dans un troisième mode de réalisation préféré de l'invention, l'enveloppe isolante comprend une couche formée par le premier matériau et dans laquelle le deuxième matériau est inclus sous la forme d'une ou plusieurs couches minces, qui sont disposées parallèlement à l'axe longitudinal de l'enveloppe isolante. Typically, these charges will therefore have a relative permittivity strictly less than 20. Such reinforcing fillers are, for example, glass fibers, aramid fibers, mica particles, ceramic particles, sulfide particles such as molybdenum sulphide (MoS2) or antimony sulphide particles (Sb2S5r Sb2S3), fluoride particles, oxide particles such as silica (SiO2), alumina (Al2O3) particles, aluminum oxide and cobalt (Al2CoO4) or phosphate pentoxide (P2O5). In a first preferred embodiment of the invention, the insulating envelope comprises a layer formed by the first material and in which the second material is included in the form of particles, that is to say, spherical elements. or not, the largest dimension of which does not exceed 3 mm and whose average particle size is preferably between 10 and 80 μm. Second materials particularly well suited to this embodiment include metal oxides and mixtures thereof previously mentioned. In a second preferred embodiment of the invention, the insulating envelope comprises a layer formed by the first material and wherein the second material is included as a plurality of disjoint parts, in which case these pieces are preferably in the form of rods of circular, oval, square or other straight cross-section, which are arranged parallel to the longitudinal axis of the insulating envelope. However, it is obvious that they could just as well be plaques. Second materials particularly well suited to this embodiment include ceramics type I or II and composite materials containing high relative permittivity charges, mentioned above. In a third preferred embodiment of the invention, the insulating envelope comprises a layer formed by the first material and wherein the second material is included in the form of one or more thin layers, which are arranged parallel to the longitudinal axis of the insulating envelope.

Des deuxièmes matériaux particulièrement adaptés à ce mode de réalisation sont notamment les titanates comme, par exemple, le titanate de baryum et le titanate de strontium qui se prêtent à des dépôts en couches minces, par exemple par pulvérisation par faisceau d'ions (ou IDS de l'anglais « Ion-Beam Sputtering »), par dépôt chimique en phase vapeur (ou CVD de l'anglais « Chemical Vapour Deposition ») ou par dépôt physique en phase vapeur (ou PVD de l'anglais « Physical Vapour Deposition »). Second materials particularly suitable for this embodiment are in particular titanates such as, for example, barium titanate and strontium titanate which lend themselves to thin-layer deposits, for example by ion beam sputtering (or IDS "Ion-Beam Sputtering"), chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). ).

Conformément à l'invention, la couche constituée du premier matériau peut soit former la face 11 interne de l'enveloppe isolante soit être recouverte d'une couche qui forme la face interne de l'enveloppe isolante et qui est réalisée en un troisième matériau présentant, comme le premier matériau, une permittivité relative strictement inférieure à 10 mais dont la composition diffère de celle du premier matériau. Ce troisième matériau peut notamment être un matériau propre à conférer à la couche constituée du premier matériau une protection contre les effets nocifs des arcs électriques (tels que ceux liés, par exemple, à l'acidité des produits d'ionisation du SFJ et/ou à augmenter la résistivité surfacique de l'enveloppe isolante, auquel cas il s'agira typiquement d'un polymère diélectrique thermoplastique fluoré tel qu'un polytétrafluoroéthylène, un polyfluorure de vinyle, un polymère ou copolymère à base de fluorure de vinylidène ou un copolymère d'éthylène et de tétrafluoroéthylène, ou d'un matériau composite comprenant une matrice en un tel polymère et des charges de renfort. Quel que soit le mode de réalisation de l'enveloppe isolante retenu, les proportions entre les premier, deuxième et, éventuellement, troisième matériaux sont convenablement choisis de sorte que l'enveloppe isolante présente une capacité supérieure à 10 picofarads (pF), de préférence supérieure à 100 pF et, mieux encore supérieure à 300 pF, sachant que ce choix relèvera le plus souvent d'un compromis entre la valeur de capacité recherchée et le coût de fabrication du disjoncteur compte tenu du prix relativement élevé 12 que présentent, d'une manière générale, les matériaux de haute permittivité relative. L'invention a également pour objet un disjoncteur de haute ou moyenne tension, qui est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une chambre de coupure d'un courant électrique telle que précédemment définie. De préférence, ce disjoncteur est un disjoncteur qui contient comme fluide diélectrique, de l'hexafluorure de soufre (SF6) ou un mélange de gaz dont l'un au moins est un gaz fluoré tel que du SF6. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, qui est donnée à titre d'illustration de l'invention et en aucun cas, à titre de limitation, et qui se réfère aux figures annexées. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une représentation schématique d'un exemple d'une chambre de coupure d'un courant électrique selon l'invention, vue en coupe longitudinale. La figure 2 est une représentation schématique d'un premier exemple de réalisation d'une enveloppe isolante propre à entrer dans la constitution d'une chambre de coupure telle que montrée sur la figure 1, vue en coupe selon la ligne I-I de ladite figure 1. La figure 3 est une représentation schématique d'un deuxième exemple de réalisation d'une enveloppe isolante propre à entrer dans la constitution d'une chambre de coupure telle que montrée sur la 13 figure 1, vue en coupe selon la ligne I-I de ladite figure 1. La figure 4 est une représentation schématique d'un troisième exemple de réalisation d'une enveloppe isolante propre à entrer dans la constitution d'une chambre de coupure telle que montrée sur la figure 1, vue en coupe selon la ligne I-I de ladite figure 1. Sur les figures 1 à 4, les éléments qui sont identiques ou quasi identiques d'une figure à l'autre portent les mêmes références. Par ailleurs, sur les figures 2 à 4, les éléments ont volontairement été représentés à une plus grande échelle que sur la figure 1 pour des raisons de lisibilité. Pour les mêmes raisons, les éléments présents à l'intérieur de l'enveloppe isolante ont volontairement été omis sur les figures 2 à 4. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente, sous une forme schématique, un exemple d'une chambre de coupure 10 d'un courant électrique selon l'invention, vue en coupe longitudinale. Sur cette figure, la chambre de coupure 10 est une chambre de coupure d'un disjoncteur qui utilise du SF6 comme fluide diélectrique d'extinction d'arc électrique, et elle est représentée dans la configuration dans laquelle elle se trouve lorsque le disjoncteur est en position « fermée ». According to the invention, the layer consisting of the first material may either form the inner face 11 of the insulating envelope or be covered with a layer which forms the inner face of the insulating envelope and which is made of a third material having , as the first material, a relative permittivity strictly less than 10 but whose composition differs from that of the first material. This third material may in particular be a material capable of giving the layer made of the first material protection against the harmful effects of electric arcs (such as those related, for example, to the acidity of the SFJ ionization products and / or to increase the surface resistivity of the insulating envelope, in which case it will typically be a fluorinated thermoplastic dielectric polymer such as a polytetrafluoroethylene, a polyvinyl fluoride, a vinylidene fluoride-based polymer or copolymer or a copolymer of ethylene and tetrafluoroethylene, or a composite material comprising a matrix of such a polymer and reinforcing fillers, irrespective of the embodiment of the insulating casing selected, the proportions between the first, second and, optionally, third materials are suitably chosen so that the insulating envelope has a capacity greater than 10 picofarads (pF), meadow above 100 pF and more preferably greater than 300 pF, knowing that this choice will most often be a compromise between the desired capacity value and the cost of manufacturing the circuit breaker given the relatively high price 12 that present, d. In general, materials of high relative permittivity. The invention also relates to a high or medium voltage circuit breaker, which is characterized in that it comprises at least one breaking chamber of an electric current as previously defined. Preferably, this circuit breaker is a circuit breaker which contains as dielectric fluid, sulfur hexafluoride (SF6) or a gas mixture of which at least one is a fluorinated gas such as SF6. Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the detailed description which follows, which is given by way of illustration of the invention and in no case, by way of limitation, and which refers to the appended figures. . BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 is a schematic representation of an example of a breaking chamber of an electric current according to the invention, seen in longitudinal section. FIG. 2 is a diagrammatic representation of a first exemplary embodiment of an insulating envelope suitable for entering into the constitution of an interrupting chamber as shown in FIG. 1, seen in section along the line II of FIG. FIG. 3 is a diagrammatic representation of a second embodiment of an insulating envelope suitable for entering the constitution of an interrupting chamber as shown in FIG. 1, seen in section along the line II of said FIG. FIG. 4 is a diagrammatic representation of a third exemplary embodiment of an insulating envelope suitable for entering into the constitution of an interrupting chamber as shown in FIG. 1, seen in section along the line II of FIG. 1. In Figures 1 to 4, the elements that are identical or almost identical from one figure to another bear the same references. Moreover, in FIGS. 2 to 4, the elements have voluntarily been represented on a larger scale than in FIG. 1 for reasons of readability. For the same reasons, the elements present inside the insulating envelope have been deliberately omitted from FIGS. 2 to 4. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS Referring firstly to FIG. a schematic form, an example of a breaking chamber 10 of an electric current according to the invention, seen in longitudinal section. In this figure, the interrupting chamber 10 is a breaking chamber of a circuit breaker which uses SF6 as an electric arc extinguishing fluid, and is represented in the configuration in which it is located when the circuit breaker is in position. closed position.

De façon connue en soi, cette chambre de coupure comprend une enveloppe isolante 11 cylindrique, 14 d'axe de révolution AX, qui présente une face interne 12 et une face externe 13, et qui délimite une cavité 14 dans laquelle se trouvent, outre du SF6r les éléments mécaniques de la chambre de coupure. In a manner known per se, this breaking chamber comprises a cylindrical insulating envelope 11, 14 of axis of revolution AX, which has an inner face 12 and an outer face 13, and which delimits a cavity 14 in which there is, in addition to SF6r the mechanical elements of the breaking chamber.

De façon également connue en soi, ces éléments mécaniques comprennent deux contacts permanents (aussi appelés contacts principaux), respectivement 15 et 16, dont l'un est un contact fixe (contact 15) tandis que l'autre est un contact mobile (contact 16), et deux contacts d'arc (aussi appelés contacts auxiliaires), respectivement 17 et 18, dont l'un est un contact fixe (contact 17) tandis que l'autre est un contact mobile (contact 18). Les contacts mobiles 16 et 18 sont prévus pour se séparer respectivement des contacts fixes 15 et 17, lors d'une opération d'ouverture du disjoncteur, en se déplaçant le long de l'axe AX. La manière dont les contacts permanents 15 et 16, les contacts d'arc 17 et 18, ainsi que les autres éléments présents dans la cavité 14 sont agencés dans la chambre de coupure 10 montrée sur la figure 1 correspond à une conception particulière de cette chambre et il est évident que toute autre conception connue de l'homme du métier s'inscrit dans le cadre de l'invention. On se réfère à présent à la figure 2 qui montre, sous une forme schématique, un premier exemple de réalisation d'une enveloppe isolante 11 propre à entrer dans la constitution de la chambre de coupure montrée sur la figure 1, vue en coupe selon la ligne I-I de cette figure 1. 15 Dans cet exemple, l'enveloppe isolante 11 est constituée par une couche 20 en un matériau de permittivité relative strictement inférieur à 10, dans laquelle sont dispersées des particules 21 d'un matériau présentant une permittivité relative égale ou supérieure à 10. La couche 20 est, par exemple, constituée d'un polymère diélectrique thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un matériau composite comprenant une matrice en un tel polymère dans laquelle sont dispersées des charges de renfort, tandis que les particules 21 sont, par exemple, des particules d'un ou plusieurs oxydes métalliques du type HfO2r TiO2, ZnO, BaTiO3r SrTiO3, ZrTiO4, MgTiO3, CaTiO3 ou Ba1_XSrXTiO3. In a manner also known per se, these mechanical elements comprise two permanent contacts (also called main contacts), respectively 15 and 16, one of which is a fixed contact (contact 15) while the other is a movable contact (contact 16). ), and two arcing contacts (also called auxiliary contacts), respectively 17 and 18, one of which is a fixed contact (contact 17) while the other is a movable contact (contact 18). The movable contacts 16 and 18 are provided to separate respectively fixed contacts 15 and 17, during an opening operation of the circuit breaker, moving along the axis AX. The manner in which the permanent contacts 15 and 16, the arcing contacts 17 and 18, as well as the other elements present in the cavity 14 are arranged in the interrupting chamber 10 shown in FIG. 1 corresponds to a particular design of this chamber. and it is obvious that any other design known to those skilled in the art is within the scope of the invention. Referring now to Figure 2 which shows, in a schematic form, a first embodiment of an insulating casing 11 to enter the constitution of the interrupting chamber shown in Figure 1, sectional view according to the line II of this FIG. 1. In this example, the insulating envelope 11 is constituted by a layer 20 of a material of relative permittivity strictly less than 10, in which particles 21 of a material having an equal relative permittivity are dispersed. or greater than 10. The layer 20 is, for example, made of a thermoplastic or thermosetting dielectric polymer or a composite material comprising a matrix of such a polymer in which reinforcing fillers are dispersed, while the particles 21 are for example, particles of one or more metal oxides of the type HfO2r TiO2, ZnO, BaTiO3r SrTiO3, ZrTiO4, MgTiO3, CaTiO3 or Ba1_XSrXTiO3.

On se réfère à présent à la figure 3 qui montre, sous une forme schématique, un deuxième exemple de réalisation d'une enveloppe isolante 11 qui est aussi propre à entrer dans la constitution d'une chambre de coupure telle que montrée sur la figure 1, vue en coupe selon la ligne I-I de cette figure. Dans cet exemple, l'enveloppe isolante 11 est constituée par une couche 20 en un matériau de permittivité relative strictement inférieur à 10, dans laquelle est incluse une pluralité de pièces disjointes 22 qui sont formées chacune d'un matériau de permittivité relative égale ou supérieure à 10. La couche 20 est, par exemple, du même type que la couche 20 utilisée dans l'exemple précédent, tandis que les pièces 22 sont, par exemple, constituées d'une céramique de type I ou II telle que classiquement utilisée dans la fabrication des condensateurs 16 céramiques ou d'un matériau composite comprenant une matrice en un polymère diélectrique thermoplastique ou thermodurcissable dans laquelle sont dispersées des particules d'un matériau à permittivité relative élevée comme, par exemple, des particules d'un ou plusieurs oxydes métalliques du type de ceux précédemment cités. Les pièces 22 se présentent sous la forme de tiges, à section droite sensiblement circulaire, qui s'étendent au sein de la couche 20 selon une direction parallèle à l'axe AX et ce, sur une distance inférieure ou égale à la longueur de l'enveloppe isolante, symbolisée par la distance L sur la figure 1. Leur inclusion dans la couche 20 peut aisément être réalisée en effectuant dans l'épaisseur de cette couche, par exemple au moyen d'un foret, des trous de formes et de dimensions conjuguées à celles des pièces 22 et en introduisant ensuite ces dernières dans les trous ainsi formés. Sur la figure 3, les pièces 22 sont au nombre de 10 mais il va de soi qu'elles pourraient tout aussi bien être en nombre supérieur ou inférieur à 10. On se réfère maintenant à la figure 3 qui montre, sous une forme schématique, un deuxième exemple de réalisation d'une enveloppe isolante 11 qui est également propre à entrer dans la constitution d'une chambre de coupure telle que montrée sur la figure 1, vue en coupe selon la ligne I-I de cette figure. Dans cet exemple, l'enveloppe isolante 11 comprend une couche 20 d'un matériau de permittivité relative strictement inférieure à 10, dans laquelle est incluse une couche mince 23 d'un matériau de 17 permittivité relative égale ou supérieure à 10 qui est coaxiale avec la couche 20 et qui s'étend au sein de cette couche sur une distance inférieure ou égale à la longueur de l'enveloppe isolante, symbolisée par la distance L sur la figure 1. La couche 20 est, par exemple, du même type que les couches 20 utilisées dans les exemples précédents, tandis que la couche mince 23 est, par exemple, une couche de titanate de baryum ou de strontium ayant été déposée par IDS ou par CVD. Sur la figure 4, la couche mince 23 est située sensiblement au milieu de l'épaisseur e de la couche 20 mais il va de soi qu'elle pourrait tout aussi bien être située de façon décalée par rapport à ce milieu. A titre indicatif, le tableau 1 ci-après donne les valeurs de capacité théorique et calculée, exprimées en picofarads (pF), telles qu'obtenues pour des enveloppes isolantes tubulaires, formées : soit uniquement d'une couche d'un matériau de permittivité relative égale à 250, de 14 mm d'épaisseur (ci-après enveloppe isolante 1) ; soit d'une couche d'un matériau de permittivité relative égale à 4, de 1 mm d'épaisseur, revêtue sur l'une de ses faces d'une couche d'un matériau de permittivité relative égale à 250, de 13 mm d'épaisseur (ci-après enveloppe isolante 2) ; soit uniquement d'une couche d'un matériau de permittivité relative égale à 2500, de 14 mm d'épaisseur (ci-après enveloppe isolante 3) ; 18 Referring now to Figure 3 which shows, in a schematic form, a second embodiment of an insulating casing 11 which is also adapted to enter the constitution of a breaking chamber as shown in Figure 1 , sectional view along the line II of this figure. In this example, the insulating envelope 11 is constituted by a layer 20 of a material of relative permittivity strictly less than 10, in which is included a plurality of disjoint pieces 22 which are each formed of a material of relative permittivity equal to or greater 10. The layer 20 is, for example, of the same type as the layer 20 used in the preceding example, while the parts 22 are, for example, made of a type I or II ceramic such as conventionally used in the manufacture of ceramic capacitors 16 or of a composite material comprising a matrix of a thermoplastic or thermosetting dielectric polymer in which particles of a material with a high relative permittivity are dispersed, such as, for example, particles of one or more metal oxides of the type mentioned above. The parts 22 are in the form of rods, with a substantially circular cross section, which extend within the layer 20 in a direction parallel to the axis AX and this, for a distance less than or equal to the length of the insulating envelope, symbolized by the distance L in Figure 1. Their inclusion in the layer 20 can easily be achieved by performing in the thickness of this layer, for example by means of a drill, holes of shapes and dimensions together with those of the parts 22 and then introducing them into the holes thus formed. In FIG. 3, the pieces 22 are 10 in number, but it goes without saying that they could equally well be in number greater than or less than 10. Referring now to FIG. 3 which shows, in a schematic form, a second embodiment of an insulating envelope 11 which is also adapted to enter into the constitution of an interrupting chamber as shown in Figure 1, sectional view along the line II of this figure. In this example, the insulating envelope 11 comprises a layer 20 of a material of relative permittivity strictly less than 10, in which is included a thin layer 23 of a material of relative permittivity equal to or greater than 10 which is coaxial with the layer 20 and which extends within this layer over a distance less than or equal to the length of the insulating envelope, symbolized by the distance L in Figure 1. The layer 20 is, for example, of the same type as the layers used in the preceding examples, while the thin layer 23 is, for example, a layer of barium or strontium titanate which has been deposited by IDS or by CVD. In Figure 4, the thin layer 23 is located substantially in the middle of the thickness e of the layer 20 but it goes without saying that it could just as well be located offset from this medium. As an indication, Table 1 below gives the values of theoretical and calculated capacity, expressed in picofarads (pF), as obtained for tubular insulating envelopes, formed: either only of a layer of a permittivity material relative to 250, 14 mm thick (hereinafter insulating jacket 1); either of a layer of a material of relative permittivity equal to 4, 1 mm thick, coated on one of its faces with a layer of a relative permittivity material equal to 250, 13 mm d thickness (hereinafter insulating jacket 2); either only a layer of a relative permittivity material equal to 2500, 14 mm thick (hereinafter insulating jacket 3); 18

soit encore d'une couche d'un matériau de permittivité relative égale à 4, de 1 mm d'épaisseur, revêtue sur l'une de ses faces d'une couche d'un matériau de permittivité relative égale à 2500, de 13 mm d'épaisseur (ci-après enveloppe isolante 4). La capacité théorique de chacune de ces enveloppes isolantes est déterminée : - en mesurant la capacité C d'un condensateur plan comprenant deux électrodes parallèles entre lesquelles est disposée une éprouvette constituée par le matériau monocouche ou bicouche formant cette enveloppe isolante ; en déterminant, à partir de cette mesure, la permittivité absolue de ce matériau au moyen de la formule E = (e * C)/S précédemment mentionnée ; puis - en déterminant la capacité de l'enveloppe isolante au moyen de la formule ci-après : C = (E * S) /e dans laquelle : * C correspond à la capacité de l'enveloppe isolante ; * E correspond à la permittivité absolue du 25 matériau monocouche ou bicouche qui forme cette enveloppe ; * e correspond à l'épaisseur de l'enveloppe isolante, c'est-à-dire du matériau monocouche ou bicouche qui forme cette enveloppe ; et 19 or again of a layer of a material of relative permittivity equal to 4, 1 mm thick, coated on one of its faces with a layer of a relative permittivity material equal to 2500, 13 mm thickness (hereinafter insulating envelope 4). The theoretical capacity of each of these insulating shells is determined: by measuring the capacitance C of a plane capacitor comprising two parallel electrodes between which is disposed a specimen constituted by the monolayer or bilayer material forming this insulating envelope; by determining, from this measurement, the absolute permittivity of this material by means of the formula E = (e * C) / S previously mentioned; then - by determining the capacity of the insulating envelope by means of the following formula: C = (E * S) / e in which: * C corresponds to the capacity of the insulating envelope; * E corresponds to the absolute permittivity of the monolayer or bilayer material which forms this envelope; e corresponds to the thickness of the insulating envelope, that is to say of the monolayer or bilayer material which forms this envelope; and 19

* S correspond à la surface de l'enveloppe isolante. La capacité calculée est, elle, un résultat de calculs obtenu en utilisant le logiciel de 5 simulation Flux 2D (Société CEDRAT). Tableau 1 Enveloppe isolante 1 2 3 4 Capacité calculée 93 85 932 855 (pF) Capacité théorique 101 94 1018 942 (pF) Ecart 8% 9% 8% 9% REFERENCES CITEES [1] FR-A-2 668 648 10 [2] JP-A-2003-217373 [3] FR-A-2 689 304 * S corresponds to the surface of the insulating envelope. The calculated capacity is, it, a result of calculations obtained using the Flux 2D simulation software (CEDRAT Company). Table 1 Insulating jacket 1 2 3 4 Calculated capacity 93 85 932 855 (pF) Theoretical capacity 101 94 1018 942 (pF) Variation 8% 9% 8% 9% REFERENCES CITED [1] FR-A-2 668 648 10 [2 ] JP-A-2003-217373 [3] FR-A-2,689,304

Claims

REVENDICATIONS1. Switchgear chamber (10) for an electric current for a high or medium voltage circuit breaker, which comprises an insulating envelope (11) extending around a longitudinal axis (AX), which envelope has an inner face (12) and an outer face (13) and delimits a cavity (14) which is filled with a dielectric fluid and in which are housed contacts (15, 16, 17, 18) provided to separate upon tripping of the circuit breaker, and which is characterized in that the insulating envelope (11) is formed of a composite material which comprises a matrix of a first material of relative permittivity strictly less than 10, in which there is included a second material of relative permittivity equal to or greater than to 10.

2. Cutoff chamber (10) according to claim 1, characterized in that the second material has a relative permittivity equal to or greater than 20, preferably equal to or greater than 50 and, more preferably, equal to or greater than 100.

3. Cutoff chamber (10) according to claim 1 or claim 2, characterized in that the second material is selected from ceramics type I and ceramics type II.

4. Cutoff chamber (10) according to claim 1 or claim 2, characterized in that the second material is selected from metal oxides and mixtures thereof.

5. Cutoff chamber (10) according to claim 4, characterized in that the second material is selected from hafnium dioxide, titanium dioxide, zinc oxide, barium titanate, strontium titanate, zirconium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium and barium titanate, and mixtures thereof.

6. Cutoff chamber (10) according to claim 1 or claim 2, characterized in that the second material is a composite material comprising a matrix of a thermoplastic or thermosetting dielectric polymer in which particles of one or more oxides are dispersed. metal.

7. Cutoff chamber (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first material is a thermoplastic or thermosetting dielectric polymer or a composite material which comprises a matrix of a thermoplastic or thermosetting dielectric polymer in which are dispersed reinforcement loads.

8. Cutoff chamber (10) according to claim 1 or claim 2, characterized in that the insulating envelope (11) comprises a layer (20) formed by the first material and wherein the second material is included under the particle shape (21).

9. Cutoff chamber (10) according to claim 1 or claim 2, characterized in that the insulating envelope (11) comprises a layer (20) formed by the first material and wherein the second material is included in the form a plurality of disjoint pieces (22).

10. Cutoff chamber (10) according to claim 1 or claim 2, characterized in that the insulating envelope (11) comprises a layer (20) formed by the first material and wherein the second material is included in the form one or more thin layers.

11. High or medium voltage circuit breaker, characterized in that it comprises at least one breaking chamber (10) of an electric current as defined in any one of claims 1 to 10.

12. Circuit breaker according to claim 11, characterized in that it is a circuit breaker which contains sulfur hexafluoride or a gas mixture of which at least one is a fluorinated gas. 25