NO315919B1

NO315919B1 - Elektrisk celle for middels spenning

Info

Publication number: NO315919B1
Application number: NO19986004A
Authority: NO
Inventors: Gabriel Balsarin; Stephane Furlano; Joseph Marzocca; Norbert Perrichon; Jacques Quenin
Original assignee: Schneider Electric Sa
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2003-11-10
Also published as: NO986004L; DE69840958D1; EP0924827A1; EP0924827B1; ES2327473T3; FR2773001B1; FR2773001A1; NO986004D0

Description

Oppfinnelsen angår en elektrisk celle for middels spenning, særlig ved utgangen og til beskyttelse av en transformator, omfattende - en bryter som oppstrøms er forbundet med et samleskinnesystem via en oppstrøms skillebryter, og nedstrøms med en sikringsbryter for beskyttelse av utgangskretsen,

- midler til jording av utgangskretsen,

- og en styringsmekanisme ti! styring av åpnings- og lukningsoperasjoner for skillebryteren, bryteren, og midlene til jording ifølge en på forhånd fastlagt sekvens.

I GB 2040580 er det beskrevet en brytercelle som er beregnet på middels spenning, og som omfatter en hovedbryter og en første skillebryter som er forbundet med en samleskinne. Hovedbryteren er forbundet direkte med en ledningskontakt, som kan være elektrisk forbundet med jord ved en kontakt når hovedbryteren er lukket, og videre skilt fra samleskinnen etter at den første skillebryter har blitt koblet mot kontakten i jordingsstillingen. Det er ikke anordnet noen sikring mellom hovedbryteren og ledningskontakten, og ingen annen, nedstrøms skillebryter som er elektrisk koblet i parallell med sikringen.

I FR 2116851 er det beskrevet en fordelingscelle som er innrettet til beskyttelse av en transformator, og som omfatter en jordingsbryter som er innrettet til simultant å jorde utgangsledningene, og begge ender av en sikring. Bryteren kan bli trukket tilbake for å bryte forbindelsen med samleskinnen når utgangsledningene er jordet. Det finnes ingen oppstrøms skillebryter, og jordingen av utgangsledningene blir ikke betjent gjennom bryteren. Dersom en returstrøm kommer fra transformatoren, kan det fås en elektrisk bue ved kontaktene av jordingsbryteren ved lukning.

På fig. 1 som viser kjent teknikk, omfatter en elektrisk celle 10 for middels spenning for beskyttelse av en transformator 12, en bryter 14 som oppstrøms er forbundet med et matesamlingsskinnesystem 16 via en skillebryter 18. Den annen klemme av bryteren 14 er forbundet med en sikringsbryter 20 som er

. innrettet til å beskytte utgangskretsen av transformatoren 12 for middels spenning/ lav spenning når det inntreffer en for sterk strøm eller en kortslutning ved utgangen av cellen 10. Sikringsbryteren 20 er forsynt med en smeltepatron som kan bli skiftet etter hver smelting. Bryteren 14 er dannet av en evakuert kolbe, og den bevegelige kontakt av skillebryteren 18 kan bli

forbundet med jord 21 ved hjelp av en første jordingsskillebryter 22, heretter kalt den oppstrøms jordingsbryter.

Utgangsklemmen av cellen 10 kan likeledes ligge på potensialet av jord 21 ved hjelp av en annen jordingsskillebryter. heretter kalt den nedstrøms jordingsbryter, som er forbundet direkte med jord. En mekanisk forbindelse 26 forbinder de to jordingsbrytere 22,24 mekanisk méd hverandre, hvilke jordingsbrytere blir drevet samtidig mot luknings- eller åpningsstillingen under operasjon av styremekanismen for cellen 10.1 eksempelet ifølge fig. 1 er skillebryteren 18 dannet av en strekningsdeler med to posisjoner, nemlig en lukkestilling for forbindelse av bryteren 14 med samleskinnesystemet 16, og en åpen stilling som muliggjør en isolasjon av bryteren 14 fra samleskinnesystemet 16.

I det eksempel som er vist på fig. 2 er skillebryteren 18 av den type som har tre posisjoner, hvor den bevegelige kontakt 18 befinner seg i en åpen stilling i en mellomstilling (angitt på fig. 2), og kan bli forbundet direkte med jord når den kommer i inngrep med en koblingsdel 28 for forbindelse med jord. I dette tilfelle kan den oppstrøms jordingsbryter 22 være utelatt. I dette tilfelle er den mekaniske forbindelse 26 tilkoblet mellom den bevegelige kontakt av skillebryteren 18 og den nedstrøms jordingsbryter 24.

Under lukkeoperasjonen som gjør det mulig å sette transformatoren 12 under spenning, skaffer styringsmekanismen 27 først en samtidig lukking av de to jordingsbrytere 22,24 (se fig. 1) eller 24,18 (se fig. 2) på grunn av den felles stang av den mekaniske forbindelse 26, og deretter en lukking av bryteren 14. Dersom det inntreffer en retur av strøm fra transformatoren 12, kan det likevel forekomme en elektrisk bue ved klemmene av den annen nedstrøms jordingsbryter 24 i det øyeblikk denne blir lukket. Bryteren 14, som i lukkeøyeblikket for den nedstrøms jordingsbryter 24 befinner seg i åpen tilstand, hindrer enhver dannelse av en bue ved klemmene av den oppstrøms jordingsbryter 22 (fig. 1), eller mellom den bevegelige kontakt av skillebryteren 18 og jordingskontaktdelen 28 (fig. 2). Risikoen for en dannelse av en bue på den nedstrøms jordingsbryter 24 kan likeledes skyldes en feilinnstilling av synkroniseringen mellom de forskjellige manøvrerings-stenger av styringsmekanismen 27.

Dannelsen av denne bue under lukkeoperasjonen er særlig farlig ved en gassisolert celle. Det inntreffer da en endring av isoleringsgassen, særlig ved en svovelheksafluorforbindelse SF6, som er inneholdt i huset eller omhylningen av cellen, med en risiko for en for tidlig forringelse av den dielektriske oppførsel eller egenskap av den utrustning som er inneholdt i cellen.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en gassisolert, elektrisk celle som har bedrede og stabile dielektriske egenskaper.

Cellen ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at bryteren er en vakuumbryter, og at jordingsmidlene omfatter en annen nedstrøms bryter som er parallelltilkoblet klemmene av sikringsbryteren, og en kontaktdel til tilkobling til jord som samvirker enten med den bevegelige kontakt av den oppstrøms treposisjonsskillebryter, eller med en oppstrøms jordingsbryter for å skaffe jordingen av utgangskretsen via bryteren når denne er omkastet til lukket stilling.

Ifølge en foretrukket utførelsesform er bryteren omfatter denne av en evakuert kolbe, som sammen med skillebryterene og/eller jordingsbryteren er montert i et hus som inneholder en isoleringsgass, særlig en svovelheksafluorforbindelse.

Den nedstrøms jording inntreffer da uten en bue.i isoleringsgassen, idet omkastningsbuen blir dannet i den evakuerte kolbe under lukkingen av dennes kontakter.

Ifølge et særtrekk ved oppfinnelsen, er den annen, nedstrøms skillebryter kinematisk forbundet med den oppstrøms skillebryter eller med den oppstrøms jordingsbryter via en felles, mekanisk stangforbindelse.

Styringsmekanismen er fortrinnsvis inneholdt i huset og driver direkte den bevegelige kontakt av bryteren og den bevegelige kontakt av skillebryteren, idet forskyvningen av den mekaniske forbindelse er avledet av svingebevegelsen av den bevegelige kontakt av skillebryteren.

Ytterligere, kjennetegnende trekk ved oppfinnelsen fremgår av krav 6.

Andre fordeler og karakteristiske trekk vil fremgå klarere av den følgende beskrivelse av en utførelsesform for oppfinnelsen som skal forstås slik at den ikke er begrensende, og som er vist på tegningen. Fig. 1 og 2 er elektriske diagrammer av to beskyttelsesceller ifølge kjent teknikk. Fig. 3 er et elektrisk diagram av en celle for middels spenning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 4 er et riss som likner fig. 3, av en variant.

Fig. 5 - 7 viser en utførelsesform for cellen ifølge det diagram som er vist på fig. 4, idet den er vist i ulike stillinger under lukkesekvensen for mating av transformatoren.

Det elektriske diagram for cellen 10 som er vist på fig. 3 tilsvarer det som er vist på fig. 1, men den annen, nedstrøms jordingsbryter 24 er elektrisk parallelltilkoblet klemmene av sikringsbryteren 20 i stedet for å være direkte forbundet mellom utgangsklemmen av utgangskretsen og jord 21. Resten er identisk med diagrammet på fig. 1.

Det samme er tilfellet for cellen 10 på fig. 4, hvis elektriske diagram likner det som er vist på fig. 2, idet den eneste forskjell er parallellforbindelsen av den annen, nedstrøms jordingsbryter 24 med klemmene av sikringsbryteren 20.

Lukkesekvensen ifølge fig. 3 likner den som er beskrevet i forbindelse med figurene 1 og 2. Styringsmekanismen 27 lukker først samtidig de to jordingsbrytere 22,24, deretter bryteren 14 med evakuert kolbe, og deretter skillebryteren 18. Jordingen av utgangskretsen fås via bryteren 14 når denne befinner seg i lukkestillingen. Når det inntreffer en retur av strøm fra transformatoren 12, kan buen ikke bli dannet ved klemmene av den annen jordingsbryter 24 under avslutningen av lukkeforløpet, fordi bryteren 14 i dette øyeblikk fremdeles befinner seg i den åpne stilling. Buen blir deretter dannet mellom kontaktene av den evakuerte kolbe under lukkingen av bryteren 14. Denne bue forblir innelukket i den evakuerte kolbe og forårsaker ikke en dekomponering eller forringelse av den svovelheksafluor-forbindelse som er inneholdt i cellen 10.

I det eksempel som er vist på fig. 4, inntreffer jordingen av utgangsklemmen av sikringen 20 når den oppstrøms treposisjonsskillebryter 18 selv blir aktivert mot jord 21.

En utførelsesform for oppfinnelsen i overensstemmelse med det diagram som er vist på fig. 4, er vist som et eksempel på fig. 5 - 7. De samme henvisnings-tall blir benyttet for angivelse av liknende eller identiske bestanddeler.

Den bevegelige kontakt 30 med tre stillinger av den øvre eller fremste skillebryter 18 er montert svingbart på en aksel 32 av styringsmekanismen 27 som aktiverer skillebryteren 18 og bryteren 14 under én eneste operasjon. Den bevegelige kontakt 30 samvirker under lukkefasen av skillebryteren 18 med en første koblingskontaktdel 34 på samleskinnesystemet 16. og under jordingen med en annen koblingskontaktdel 36 for jord 21. Samleskinnesystemet 16 er båret av isolatorer 37 som er festet til den øvre side av cellen.

Den evakuerte kolbe av bryteren 14 omfatter en bevegelig kontakt 38 som blir aktivert av styringsmekanismen 27, og en stasjonær kontakt 40 som via en elektrisk forbindelse 42 er forbundet med inngangsklemmen 44 av sikringsbryteren 20, og med den nedstrøms jordingsbryter 24. Den sistnevnte er parallellkoblet mellom inngangsklemmen 44 av sikringsbryteren 20 og den stasjonære kontakt 46 av jordingsbryteren 24 i direkte forbindelse med utgangsklemmen 48 av cellen 10.

Sikringsbryteren 20 er montert i et luftisolert rom 50 som er tettet av en propp 52, som tillater utskiftning av patronen når den har smeltet. Sikringsrommet 50 er tilknyttet huset 54 og elektrisk forbundet via gjennomføringer 56,58 med inngangsklemmen 44 resp. med den stasjonære kontakt 46 av den nedstrøms jordingsbryter 24.

Det tette hus 54 er fylt med en isoleringsgass, f.eks. SF6, og rommer montasjen av de aktive partier av cellen 10, bortsett fra sikringsbryteren 20. Ingen bue inntreffer på høyde med skillebryteren 18, og den nedstrøms jordingsbryter 24 og isoleringsgassen SF6 blir ikke endret under betjenings-operasjonene under åpning eller lukking.

Den felles stang av den mekaniske forbindelse 26 er forbundet med den bevegelige kontakt 30 av skillebryteren 18, og med den bevegelige kontakt av jordingsbryteren 24.

Virkemåten for cellen 10 ifølge fig. 5 - 7 er som følger.

På Fig. 5 befinner den bevegelige kontakt 30 av den oppstrøms skillebryter 18 seg i den åpne mellomstilling. Kontaktene 38, 40 av bryteren 14 er likeledes i den åpne stilling, i likhet med den nedstrøms jordingsbryter 24.

Under lukkefasen forårsaker styringsmekanismen 27, som under en første fase er styrt av en operasjonsarm (ikke vist), først en lukking av den nedstrøms jordingsbryter 24, samtidig som den bevegelige kontakt 30 av skillebryteren 18 kommer i kontakt med jordingskontaktdelen 36 (fig. 6). Kontaktene 38, 40 av bryteren 14 blir likeledes aktivert mot lukkestillingen, under en eventuell dannelse av en omkastningsbue i den evakuerte kolbe, på grunn av en tilbakestrøm fra transformatoren 12. Denne bue forblir innelukket i den evakuerte kolbe og kommer ikke i berøring med isoleringsgassen SF6. Den bevegelige kontakt 30 forblir i berøring med jordingskontaktdelen 36, og utgangsklemmen 48 blir jordet gjennom den evakuerte kolbe 14 og den oppstrøms skillebryter 18.

Under forløpet etter lukkingen, forblir bryteren 14 lukket, og styringsmekanismen 27 forårsaker lukkingen av skillebryteren 18 etter at den bevegelige kontakt 30 har kommet i kontakt med den første koblingskontaktdel 34 av samleskinnesystemet 16, og den samtidige åpning av den nedstrøms jordingsbryter 24 (fig. 7). Transformatoren 12 blir da normalt matet av samleskinnesystemet 16 og beskyttet av sikringsbryteren 20.

Det er innlysende at den evakuerte bryter 14 kan bli erstattet av et hvilket som helst annet elektrisk utstyr med tett omhylning.

Claims

1. Elektrisk celle for middels spenning, særlig ved utgangen og til beskyttelse av en transformator (12), omfattende - en bryter (14) som oppstrøms er forbundet med et samleskinnesystem (16) via en oppstrøms skillebryter (18), og nedstrøms med en sikringsbryter (20) for beskyttelse av utgangskretsen, - midler til jording av utgangskretsen, - og en styringsmekanisme (27) til styring av åpnings- og lukningsoperasjoner for skillebryteren (18), bryteren (14), og midlene til jording ifølge en på forhånd fastlagt sekvens, karakterisert ved at bryteren (14) er en vakuumbryter, og at jordingsmidlene omfatter en annen nedstrøms bryter (24) som er parallelltilkoblet klemmene av sikringsbryteren (20), og en kontaktdel (36) til tilkobling til jord. (21) som samvirker enten med den bevegelige kontakt av den oppstrøms treposisjonsskillebryter (18), eller med en oppstrøms jordingsbryter (22) for å skaffe jordingen av utgangskretsen via bryteren (14) når denne er omkastet til lukket stilling.

2. Celle ifølge krav 1, karakterisert ved at bryteren (14) omfatter en evakuert kolbe, som sammen med skillebryterene (18,24) og/eller jordingsbryteren (22) er montert i et hus (54) som inneholder en isoleringsgass, særlig en svovelheksafluorforbindelse.

3. Celle ifølge krav 2, karakterisert ved at sikringsbryteren (20) er montert i et luftisolert rom (50) som er tilknyttet huset (54) og elektrisk forbundet med den annen nedstrøms bryter (24) via tette gjennomføringer (56,58).

4. Celle ifølge krav 1, karakterisert ved at den annen, nedstrøms bryter (24) er kinematisk forbundet med den oppstrøms skillebryter (18) eller med den oppstrøms jordingsbryter (22) via en felles, mekanisk stangforbindelse (26).

5. Celle ifølge krav 4, karakterisert ved at styringsmekanismen (27) er inneholdt i huset (54) og direkte driver den bevegelige kontakt (38) av bryteren (14), og den bevegelige kontakt (30) av skillebryteren (18), idet forskyvningen av den mekaniske forbindelse (26) er avledet av svingebevegelsen av den bevegelige kontakt (30) av skillebryteren (18).

6. Celle ifølge krav 5, karakterisert ved at den bevegelige kontakt (30) av skillebryteren (18) er montert svingbart på en aksel (32) av styringsmekanismen (27), idet svingepunktet for stangen av den mekaniske forbindelse (26) befinner seg mellom akselen (32) og enden av den bevegelige kontakt (30) som samvirker med den første koblingskontaktdel (34) av samlingsskinnesystemet (16), og med den annen kontaktdel (36) til tilkobling til jord (21).