NO320723B1

NO320723B1 - Submerged transformer, self-protected by a device comprising a circuit breaker and fuses

Info

Publication number: NO320723B1
Application number: NO19993766A
Authority: NO
Inventors: Jaques Wild; Didier Fulchiron; Christophe Preve
Original assignee: Schneider Electric Ind Sas
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2006-01-23
Also published as: AU4444799A; ES2213999T3; DE69914420D1; AR021200A1; EA199900657A2; DE69914420T2; CN1206670C; CN1245342A; EP0981140B1; ID23712A; EA199900657A3; NO993766D0; BR9903587A; AU753147B2; EP0981140A1; NO993766L; EA002377B1; FR2782409B1; FR2782409A1

Description

Oppfinnelsen vedrører en elektrisk transformator hvor viklingene og den magnetiske krets er nedsenket i en dielektrisk væske eller gass innesluttet i en tank, og som er utstyrt med en beskyttelsesanordning, utformet for å begrense effektene av en intern funksjonssvikt for transformatoren. The invention relates to an electrical transformer where the windings and the magnetic circuit are immersed in a dielectric liquid or gas enclosed in a tank, and which is equipped with a protective device, designed to limit the effects of an internal malfunction of the transformer.

Dokumentet FR-A-2 712 730 beskriver en trefasetransformator av denne type som ligger i et bad i en oljetank, hvor beskyttelsesanordningen omfatter i det minste én beskyttelsessikring for hver fase anordnet mellom hver elektrisk kraftforsynings-fase og den tilsvarende primære vikling for transformatoren, og en trefaset brytesvitsj anordnet mellom sikringene og de tilsvarende trans formatorfaser. Åpning av brytesvitsjen utføres av en utløseranordning som respons på et signal fra en sensor som er følsom overfor endringer i i.det minste en parameter som representerer karakteristikkene til den dielektriske væske. Den målte parameter er dielektrikumets trykk, som kan tilveiebringe en angivelse av lokale funksjonssvikt internt hos transformatorens kretser, f.eks. en punktfeil i den elektriske isolering i en vikling, som kan degenerere i et varmested, som vises bare som en veldig lav overstrøm i strømforsyningen til den primære kretsen. Sikringene er utformet for å lindre sammenbrudd i transformatorens interne impedanse, ved å innføre en stor resistiv feil. For å tilveiebringe optimal beskyttelse, er i det minste to sikringer anordnet i serie med hver fase, med trinnvis anordnet bryteterskler: en av sikringene har en veldig kort tidskonstant og er følsom overfor svært høy strøm som overskrider seks ganger den nominelle strøm for transformatoren, den andre sikring er følsom overfor overbelastninger som tilsvarer tre til fem ganger den nominelle strøm, med en større tidskonstant. Anordningen er utformet slik at hvis den avbryter strømforsyningen til transformatorens primære viklinger, kan ikke denne strømforsyning reetableres uten en spesiell demonteringsoperasjon for tanken, utført av en spesialist. Dette er grunnen til at brytesvitsjen ikke kan nullstilles og er nedsenket i tanken, sammen med sikringene. Denne bevisste anordning stammer fra idéen at en hvilken som helst utløsning av beskyttelsesanordningen nødvendigvis tilsvarer en intern funksjonssvikt i transformatoren, og ikke i noe tilfelle en ekstern begivenhet. Det vil sannelig være ganske uttillatelig å påtvinge en reparasjon av en transformator som er i god stand, på grunn av tilstedeværelse av en ekstern feil, spesielt på last side-anlegg. Det må derfor tilveiebringes anordninger som kan utføre selektivitet i forhold til elektriske feil som er utvendige overfor transformatoren. Erfaring har vist at det i praksis finnes risiko for uønsket smelting av sikringene i beskyttelsesanordningen, og spesielt for sikringene som opererer i lavoverstrøms-området. The document FR-A-2 712 730 describes a three-phase transformer of this type located in a bath in an oil tank, where the protection device comprises at least one protection fuse for each phase arranged between each electric power supply phase and the corresponding primary winding for the transformer, and a three-phase breaker switch arranged between the fuses and the corresponding transformer phases. Opening of the breaker switch is performed by a trigger device in response to a signal from a sensor which is sensitive to changes in at least one parameter representing the characteristics of the dielectric fluid. The measured parameter is the pressure of the dielectric, which can provide an indication of local malfunctions within the transformer's circuits, e.g. a point fault in the electrical insulation in a winding, which can degenerate in a hot spot, appearing only as a very low overcurrent in the power supply to the primary circuit. The fuses are designed to alleviate breakdowns in the transformer's internal impedance by introducing a large resistive fault. In order to provide optimum protection, at least two fuses are arranged in series with each phase, with step-arranged breaking thresholds: one of the fuses has a very short time constant and is sensitive to very high current exceeding six times the rated current of the transformer, the second fuse is sensitive to overloads corresponding to three to five times the rated current, with a larger time constant. The device is designed so that if it interrupts the power supply to the primary windings of the transformer, this power supply cannot be re-established without a special dismantling operation for the tank, carried out by a specialist. This is why the breaker switch cannot be reset and is submerged in the tank, along with the fuses. This deliberate device originates from the idea that any tripping of the protection device necessarily corresponds to an internal malfunction of the transformer, and in no case an external event. It would indeed be quite impermissible to force a repair of a transformer which is in good condition, due to the presence of an external fault, especially on the load side plant. Devices must therefore be provided which can perform selectivity in relation to electrical faults which are external to the transformer. Experience has shown that in practice there is a risk of unwanted melting of the fuses in the protection device, and especially for the fuses that operate in the low overcurrent area.

I tillegg, ved en liten overstrøm, f.eks. litt under tre ganger transformatorens nominelle intensitet f.eks., kan de nedsenkede lavsmeltingsstrømsikringer til beskyttelsesanordningen forårsake at varmen øker utillatelig for deres nærliggende miljø, uten at de imidlertid smelter og avbryter strømmen. Alvorlige feil kan da genereres som er det motsatte av hensikten med å anordne sikringen. I tillegg vil oppvarming av sikringene forårsake for tidlig aldring av disse, og derfor en økende risiko for funksjonssvikt med tid. In addition, in the event of a small overcurrent, e.g. slightly below three times the rated intensity of the transformer, for example, the submerged low-melting current fuses of the protective device may cause the heat to rise intolerably for their immediate environment, without, however, melting and interrupting the current. Serious errors can then be generated which is the opposite of the purpose of arranging the fuse. In addition, heating the fuses will cause them to age prematurely, and therefore an increasing risk of malfunction over time.

Dokumentet EP-A-0 468 299 beskriver ytterligere en trefasetransformator som er nedsenket i olje, til hvilken det er tilknyttet hver primære fase, en beskyttelsesanordning som omfatter, koblet i serie med viklingene til den aktuelle primære fase, en enkelfaset effektbryter styrt av en overbelastnings-utløseranordning som er følsom overfor strømmen i effektbryteren, og en sikring hvor den nominelle strømintensitet er i det minste fem ganger større enn den nominelle fasestrøms-intensitet for transformatoren, og fortrinnsvis 10 eller 20 ganger større. En slik dimensjonering tillater at driftsområdet for sikringene begrenses til primære kortslutninger i transformatoren, mens andre elektriske driftshendelser, omfattende primær overstrøm på grunn av kortslutninger på sekundærsiden til transformatoren, er tatt hensyn til av effektbryteren. Tilstedeværelsen av sikringene tillater i sin tur at en effektbryter med lav ytelse og derfor lave kostnader, men med en relativt lav utkoblingskapasitet velges. The document EP-A-0 468 299 further describes a three-phase oil-immersed transformer to which is connected to each primary phase a protective device comprising, connected in series with the windings of the relevant primary phase, a single-phase circuit breaker controlled by an overload - trip device which is sensitive to the current in the circuit breaker, and a fuse where the nominal current intensity is at least five times greater than the nominal phase current intensity of the transformer, and preferably 10 or 20 times greater. Such a dimensioning allows the operating range of the fuses to be limited to primary short circuits in the transformer, while other electrical operating events, including primary overcurrent due to short circuits on the secondary side of the transformer, are taken into account by the circuit breaker. The presence of the fuses in turn allows a circuit breaker with low performance and therefore low costs, but with a relatively low breaking capacity to be selected.

Imidlertid er denne anordningen plassert utenfor transformatoren. Dette resulterer i store generelle dimensjoner og kompleksitet ved monteringen på stedet. Spesielt må en stor avledningsavstand i luft beholdes mellom linjeside- og låstsidekoblingene for effektbryteren, på grunn av de høye strømmer som antageligvis vil strømme gjennom effektbryteren når en primær kortslutning oppstår. Det høye antall koblinger utenfor transformatorens tank, hvor isolasjon vanskelig kan styres, forårsaker en ytterligere risiko for feil. However, this device is located outside the transformer. This results in large overall dimensions and complexity for on-site assembly. In particular, a large clearance in air must be maintained between the line-side and latch-side connections of the circuit breaker, due to the high currents likely to flow through the circuit breaker when a primary short circuit occurs. The high number of connections outside the transformer's tank, where insulation is difficult to control, causes a further risk of failure.

Dette problem er ytterligere forverret av det faktum at anordningen ikke er aktiv i forhold til kortslutninger på sikringens linjeside, spesielt de som genereres av den elektriske kobling mellom effektbryteren og sikringen. Sikringen er faktisk koblet i serie mellom effektbryteren og transformatoren og en strømsensor som styrer utløsning av sikringen er anordnet på sikringens lastside. Feilstrømmen i tilfelle kortslutning mellom effektbryteren og sikringen vil således strømme gjennom effektbryteren med en intensitet som overskrider bryterens bryter-evnen, slik at effektbryteren ikke vil være i stand til å avbryte kretsen. Feilen vil da føre til en utkobling på nivå til en linjeside-node for kraftsystemet, og dette vil skade den globale tilgjengelighet. This problem is further aggravated by the fact that the device is not active with respect to short circuits on the line side of the fuse, especially those generated by the electrical connection between the circuit breaker and the fuse. The fuse is actually connected in series between the circuit breaker and the transformer and a current sensor that controls tripping of the fuse is arranged on the load side of the fuse. The fault current in the event of a short circuit between the circuit breaker and the fuse will thus flow through the circuit breaker with an intensity that exceeds the breaker's breaking capacity, so that the circuit breaker will not be able to interrupt the circuit. The fault will then lead to an outage at the level of a line-side node for the power system, and this will damage global availability.

Ytterligere tilveiebringer ikke anordningen samtidig utløsing av de tre effektbrytere som hver er tilknyttet en fase i transformatorens primærside. Delvis utløsning på grunn av en feil kan således oppstå under bestemte forhold, og det gjenstår en lekkasjestrøm i en ikke-åpnet fase som forblir lavere enn utløsningsstrømmen for effektbryteren eller som forårsaker en stor forsinkelse i utkoblingen, med alle de skadelige konsekvenser for den primære krets (eksplosjonsrisiko) og/eller for hele anlegget (ikke mulig å utføre selektivitet i forhold til kildens understasjon). Dokumentet US-A-4 323 871 beskriver et apparat for beskyttelse av en elektrisk krets, som ikke spesielt er ment for beskyttelse av en transformator og som omfatter en effektbryter og sikringer, hvor hele systemet er nedsenket i en tank som er fylt med olje. Effektbryteren er utformet for å avbryte lave feilstrømmer mens sikringene er utformet for å avbryte store feilstrømmer. Effektbryteren omfatter, i énfaseversjonen, en konvensjonell vakuumpatron med en stasjonær kontaktanordning og en bevegelig kontaktanordning som kan beveges translatorisk i patronens sylindriske legeme. Den bevegelige kontaktanordning omfatter en stang som er kinematisk koblet til en åpnings- og lukkemekanisme med en åpningsfjær. Denne mekanisme omfatter en betjeningsarm som tillater manuell åpning og lukking gjennom tanken. Den omfatter også en åpningslås i form av en kam som er fleksibelt presset til en hvilestilling. En U-formet utløsingsanordning med en bimetallstrimmel samvirker med kammen og holder den i en aktiv stilling hvor den blokkerer mekanismen i den lukkede stilling. Strømmen som strømmer gjennom patronen strømmer gjennom bimetall-strimmelen. Hvis det oppstår en feilstrøm, vil den bues og utløse kammen, som i sin tur utløser en åpningshakke som virker på åpningsfjæren og som forårsaker åpning av mekanismen. En trefaseeffektbryter avledes fra det ovennevnte ved å sette sammen tre enfase-effektbrytere. Enfaseåpnings- og lukkemekanismer er mekanisk koblet til hverandre, på den ene side på nivået til åpningshakkene, og på den andre side på nivået til åpningsarmene, for å danne en enkel mekanisme som tillater samtidig eller nesten samtidig åpning og lukking av de tre polene i effektbryteren, både under en elektrisk feil og ved manuell kontrolloperasjon. I disse anordninger er bimetall-strimmelen i hver fase koblet i serie mellom gjennomføringen og den tilsvarende vakuumpatron og fasestrømmen strømmer gjennom bimetall-strimmelen. Bimetall-strimmelen innfører derfor ved sin tilstedeværelse en ytterligere en risiko for elektrisk feil, siden den danner en ikke-beskyttet, bevegelig ledning som er direkte nedsenket i olje. Ytterligere er den bimetall-strimmelen, av konstruksjonsmessige grunner, plassert direkte oppstrøms eller nedstrøms for effektbryteren som den styrer. Den kan derfor ikke ta i betrakting kortsikringer ved gjennomføirngsnivået, eller mellom gjennomføringen og effektbryteren. Furthermore, the device does not provide simultaneous tripping of the three circuit breakers, each of which is associated with a phase in the primary side of the transformer. Partial tripping due to a fault can thus occur under certain conditions, leaving a leakage current in an unopened phase that remains lower than the tripping current of the circuit-breaker or that causes a large delay in tripping, with all the harmful consequences for the primary circuit (explosion risk) and/or for the entire plant (not possible to carry out selectivity in relation to the source substation). The document US-A-4 323 871 describes an apparatus for the protection of an electrical circuit, which is not particularly intended for the protection of a transformer and which comprises a circuit breaker and fuses, where the entire system is immersed in a tank filled with oil. The circuit breaker is designed to interrupt low fault currents while the fuses are designed to interrupt large fault currents. The circuit breaker comprises, in the single-phase version, a conventional vacuum cartridge with a stationary contact device and a movable contact device which can be moved translationally in the cylindrical body of the cartridge. The movable contact device comprises a rod which is kinematically connected to an opening and closing mechanism with an opening spring. This mechanism includes an operating arm that allows manual opening and closing through the tank. It also includes an opening lock in the form of a cam which is flexibly pressed into a resting position. A U-shaped release device with a bimetallic strip cooperates with the cam and holds it in an active position where it blocks the mechanism in the closed position. The current flowing through the cartridge flows through the bimetallic strip. If a fault current occurs, it will arc and trigger the cam, which in turn triggers an opening notch that acts on the opening spring and causes the mechanism to open. A three-phase circuit breaker is derived from the above by assembling three single-phase circuit breakers. Single-phase opening and closing mechanisms are mechanically connected to each other, on the one hand at the level of the opening notches, and on the other hand at the level of the opening arms, to form a simple mechanism that allows simultaneous or near-simultaneous opening and closing of the three poles of the circuit-breaker , both during an electrical fault and during manual control operation. In these devices, the bimetallic strip in each phase is connected in series between the bushing and the corresponding vacuum cartridge and the phase current flows through the bimetallic strip. The bimetallic strip therefore, by its presence, introduces a further risk of electrical failure, since it forms an unprotected, movable wire which is directly immersed in oil. Furthermore, the bimetallic strip is, for design reasons, located directly upstream or downstream of the circuit breaker that it controls. It cannot therefore take into account short fuses at the feed-through level, or between the feed-through and the circuit breaker.

Videre viser US 3 599 135 en beskyttelsesinnretning for en elektrisk krets omfattende en effektbryter og strømbegrensende sikring, hvor bryterens og sikringens bryterkaråkteristikker er avstemt på en slik måte at beskyttelsesinnretningens bryterevne overgår både bryterens og sikringens isolert sett. Furthermore, US 3 599 135 shows a protection device for an electric circuit comprising a circuit breaker and current limiting fuse, where the switch characteristics of the switch and the fuse are matched in such a way that the switching capacity of the protection device exceeds both the switch and the fuse in isolation.

Hensikten med oppfinnelsen er således å overvinne ulempene ved den kjente teknikk og spesielt å oppnå, med lave kostnader og i et volum som tilsvarer en konvensjonell nedsenket transformatortank, en integrert beskyttelse med en høy grad av sikkerhet, som er aktiv for lave overstrømmer mens den hindrer risikoen for støysmelting som oppstår ved sikringsanordninger. The purpose of the invention is thus to overcome the disadvantages of the known technique and in particular to achieve, at low costs and in a volume corresponding to a conventional submerged transformer tank, an integrated protection with a high degree of safety, which is active for low overcurrents while preventing the risk of noise melting arising from safety devices.

Mer generelt er hensikten med oppfinnelsen å foreslå, med lave kostnader og i et lite volum, en transformator med en integrert beskyttelsesanordning med pålitelig drift, som er i stand til å virke både for interne feil og for feil ved de sekundære poler. Man skal huske at driftssikkerhetskrav for et system innebærer at det følgende skal tas i betraktning samtidig: systemets sikkerhet, dvs. dets evne til å hindre en katastrofe; pålitelighet, dvs. sannsynligheten at det ikke feiler over en gitt tid; tilgjengelighet, dvs. sannsynligheten for operasjon ved et gitt tidspunkt, som i seg selv er avhengig av påliteligheten, og muligheten til å vedlikeholde systemet, som er sannsynligheten til reparasjonen innenfor et gitt tidsintervall. I dette spesielle tilfellet, innebærer sikkerhetskravene at alle de interne transformatorfeil som eventuelt kan forårsake eksplosjon i tanken resulterer i utkobling av transformatoren fra kretsen. Pålitelighetskravet innebærer spesielt at tilstedeværelsen av beskyttelsesanordningen i seg selv ikke genererer noen ytterligere risiko for feil. Tilgjengeligheten og muligheten for vedlikeholdskrav innebærer god selektivitet overfor interne feil som krever en tung vedlikeholdsoperasjon på transformatoren og ved feil på den sekundære kretsen utenfor transformatoren hvor vedlikeholdsoperasjonene må reduseres til det minimale. More generally, the purpose of the invention is to propose, at low cost and in a small volume, a transformer with an integrated protection device with reliable operation, capable of operating both for internal faults and for faults at the secondary poles. It must be remembered that operational security requirements for a system imply that the following must be taken into account at the same time: the system's security, i.e. its ability to prevent a disaster; reliability, i.e. the probability that it will not fail over a given time; availability, i.e. the probability of operation at a given time, which itself depends on the reliability, and the possibility of maintaining the system, which is the probability of the repair within a given time interval. In this particular case, the safety requirements imply that all internal transformer faults that could possibly cause an explosion in the tank result in disconnection of the transformer from the circuit. The reliability requirement implies in particular that the presence of the protective device itself does not generate any additional risk of failure. The availability and the possibility of maintenance requirements imply good selectivity towards internal faults which require a heavy maintenance operation on the transformer and in the case of faults on the secondary circuit outside the transformer where the maintenance operations must be reduced to the minimum.

Ifølge et første trekk ved oppfinnelsen, oppnås disse hensikter ved hjelp av en elektrisk trefase-transformator omfattende: According to a first feature of the invention, these purposes are achieved by means of an electrical three-phase transformer comprising:

• en tank som omfatter en dielektrisk væske eller gass, • a tank containing a dielectric liquid or gas,

• en primær trefasekrets og en sekundær trefasekrets, hvor begge omfatter viklinger som er nedsenket i dielektrikumet, hvor hver fase til den primære krets er innført i tanken via en isolerende gjennomføring, • a primary three-phase circuit and a secondary three-phase circuit, both of which comprise windings immersed in the dielectric, where each phase of the primary circuit is introduced into the tank via an insulating bushing,

• en beskyttelsesanordning omfattende: • a protective device comprising:

i det minste to sikringer som er nedsenket i dielektrikumet, idet hver sikring er koblet i serie på én fase i den primære kretsen i transformatoren mellom den isolerende gjennomføring og den primære kretsvikling, og har en tilstrekkelig bryterevne til å tilveiebringe avbrudd av den tilsvarende fase i tilfellet en trefasekortslutning i den primære krets, at least two fuses immersed in the dielectric, each fuse being connected in series on one phase of the primary circuit of the transformer between the insulating bushing and the primary circuit winding, and having a sufficient breaking capacity to provide interruption of the corresponding phase in in the case of a three-phase short circuit in the primary circuit,

en flerpolet effektbryter omfattende, for hver fase utstyrt med en av sikringene, en pol som er nedsenket i dielektrikumet og som er koblet i serie på nevnte fase mellom den tilsvarende sikring og viklingene, hvor hver pol omfatter kontaktanordninger som er i stand til å innta i forhold til hverandre en kontaktstilling hvor de sikrer strømning av strøm og en atskillelsesstilling, hvor effektbryteren i tillegg omfatter en åpningsmekanisme som er felles for alle polene, som er utformet for å bevege kontaktanordningene fra deres kontaktstilling til deres atskillelsesstilling, a multi-pole circuit breaker comprising, for each phase equipped with one of the fuses, a pole which is immersed in the dielectric and which is connected in series on said phase between the corresponding fuse and the windings, each pole comprising contact devices capable of receiving in relative to each other, a contact position where they ensure the flow of current and a disconnection position, where the circuit breaker additionally comprises an opening mechanism common to all poles, which is designed to move the contact devices from their contact position to their disconnection position,

en utløseranordning tilknyttet åpningsmekanismen for effektbryteren og omfattende en overbelastnings-utløseranordning, idet sikringene, effektbryteren og utløseranordningen er tilknyttet på en slik måte at under forhold som tilsvarer en kortslutning ved polene til den sekundære krets, vil kontaktanordningene i effektbryteren atskilles og avbryte strømmen uten at sikringene begynner å smelte, og at det finnes en terskelverdi for strømintensitet som strømmer i hver sikring, hvor denne terskelen er lavere enn bryterevnen til den tilsvarende pol i effektbryteren og over hvilken terskel vil smelting av en sikring ha foregått før en atskillelsesordre for kontaktanordningen gitt av overbelastnings-utløseranordningen er i stand til å forårsake atskillelse av kontaktene. a release device connected to the opening mechanism of the circuit breaker and comprising an overload release device, the fuses, the circuit breaker and the release device being connected in such a way that under conditions corresponding to a short circuit at the poles of the secondary circuit, the contact devices in the circuit breaker will separate and interrupt the current without the fuses begins to melt, and that there is a threshold value for current intensity flowing in each fuse, where this threshold is lower than the breaking capacity of the corresponding pole in the circuit breaker and above which threshold melting of a fuse will have taken place before a disconnection order for the contact device given by the overload - the release device is capable of causing separation of the contacts.

Ifølge et andre trekk ved oppfinnelsen, oppnås disse hensikter ved hjelp av en elektrisk enfase-transformator omfattende: According to a second feature of the invention, these purposes are achieved by means of an electrical single-phase transformer comprising:

• en tank omfattende en dielektrisk væske eller gass, • a tank comprising a dielectric liquid or gas,

• en primær krets og en sekundær krets, hvor hver omfatter én eller flere viklinger nedsenket i dielektrikumet, idet fasen til den primære krets er innført i tanken via en isolerende gjennomføring, • a primary circuit and a secondary circuit, where each comprises one or more windings immersed in the dielectric, the phase of the primary circuit being introduced into the tank via an insulating bushing,

• en beskyttelsesanordning omfattende: • a protective device comprising:

• i det minste én sikring nedsenket i dielektrikumet, og som er koblet i serie med fasen til den primære kretsen i transformatoren mellom den isolerende gjennomføring og viklingen eller viklingene i den primære krets og som har en tilstrekkelig bryterevne til å utføre avbrudd av den tilsvarende fase i tilfelle kortslutning i den primære kretsen, • en effektbryter omfattende en pol nedsenket i dielektrikumet, som er koblet i serie mellom sikringen og viklingene, og som omfatter kontaktanordninger som er i stand til å innta i forhold til hverandre en kontaktstilling hvor de sikrer strømmens strømning og en atskillelsesstilling, idet effektbryteren i tillegg omfatter en • at least one fuse immersed in the dielectric, and which is connected in series with the phase of the primary circuit in the transformer between the insulating bushing and the winding or windings in the primary circuit and which has a sufficient breaking capacity to carry out interruption of the corresponding phase in the event of a short circuit in the primary circuit, • a circuit breaker comprising a pole immersed in the dielectric, which is connected in series between the fuse and the windings, and which includes contact devices capable of assuming relative to each other a contact position where they ensure the flow of current and a separation position, as the circuit breaker also includes one

åpningsmekanisme som er utformet for å bevege kontaktanordningen fra deres kontaktstilling til deres atskillelsesstilling, opening mechanism designed to move the contact means from their contact position to their separation position,

en utløseranordning tilknyttet åpningsmekanismen i effektbryteren og som omfatter en overbelastnings-utløseranordning, a release device associated with the opening mechanism in the circuit breaker and comprising an overload release device,

idet sikringen, effektbryteren og utløseranordningen er tilknyttet på en slik måte at under forhold som tilsvarer en kortslutning ved polene til den sekundære krets, vil kontaktanordningene i effektbryteren atskilles og avbryte strømmen uten at sikringen begynner å smelte, og at det finnes en terskelverdi for strømintensitet som strømmer i sikringen, idet denne terskelen er lavere enn bryterevnen til den tilsvarende pol i effektbryteren og over hvilken terskel smelting av sikringen vil ha funnet sted før en atskillelsesordre for kontaktanordningen gitt av overbelastnings-utløseranordningen har vært i stand til å forårsake atskillelse av kontaktene. in that the fuse, the circuit breaker and the release device are connected in such a way that under conditions corresponding to a short circuit at the poles of the secondary circuit, the contact devices in the circuit breaker will separate and interrupt the current without the fuse starting to melt, and that there is a threshold value for current intensity which currents in the fuse, this threshold being lower than the breaking capacity of the corresponding pole of the circuit-breaker and above which threshold melting of the fuse will have taken place before a disconnect command for the contact device given by the overload release device has been able to cause the disconnection of the contacts.

Utviklingene nedenfor, fokusert mer spesielt på trefaseanordningen, er også gyldige når det gjelder enfase-transformatoren, med mindre man spesifiserer det motsatte. The developments below, focused more specifically on the three-phase device, are also valid for the single-phase transformer, unless otherwise specified.

Tilstedeværelse av en effektbryter i beskyttelsesanordningen tillater begrenset fravær av tilgjengeligheten i tilfelle feil på den sekundære kretsen. Etter at årsaken til feilen er funnet, er det simpelthen bare å lukke effektbryteren. Denne operasjonen vil bare kreve en enkel operasjon på stedet, og kan til og med utføres fjernt hvis effektbryteren er utstyrt med en elektrisk lukkingsfjernkontroll. Åpning av alle effektbryterens poler foregår samtidig, og deretter vil en hvilken som helst risiko for delvis utkobling av transformatoren, dvs. for avbrudd av et utilstrekkelig antall faser, noe som lar en av de primære kretsstrømningssløyfer lukket, unngås. The presence of a circuit breaker in the protection device allows limited absence of the availability in case of failure of the secondary circuit. After the cause of the error has been found, it is simply a matter of closing the circuit breaker. This operation will only require a simple on-site operation and can even be carried out remotely if the circuit breaker is equipped with an electric closing remote control. Opening of all circuit-breaker poles takes place simultaneously, and then any risk of partial disconnection of the transformer, i.e. of interruption of an insufficient number of phases, leaving one of the primary circuit current loops closed, is avoided.

På grunn av at effektbryterens poler og sikringene er nedsenket i effektbryterens tank, kan det foreslås en fabrikkmontert enhet, hvor monteringen på stedet og tilpasning på stedet er redusert, noe som reduserer risikoene for feil som genereres av beskyttelsesanordningen betraktelig. Monteringen av sikringene på linjeside av effektbryteren tillater å forholde seg til risikoene for elektriske feil som er forårsaket av tilstedeværelsen av effektbryteren. Due to the fact that the breaker poles and fuses are immersed in the breaker tank, a factory-assembled unit can be proposed, where on-site assembly and on-site adaptation is reduced, greatly reducing the risks of faults generated by the protection device. The installation of the fuses on the line side of the circuit breaker allows to deal with the risks of electrical faults caused by the presence of the circuit breaker.

Nedsenking av åpningsmekanismen vil på sin side tilveiebringe en antikorrosjons-beskyttelse og en smøring som er fordelaktige med hensyn på forelding. Den generelle pålitelighet er derved økt. Immersion of the opening mechanism will in turn provide an anti-corrosion protection and a lubrication which are advantageous with regard to obsolescence. The general reliability is thereby increased.

Poler med veldig små dimensjoner kan anordnes av flere grunner, på den ene side på grunn av den lave bryterytelse som kreves for effektbryteren, og på den andre side på grunn av nedsenkingen i dielektrikumet, som gjør det mulig å redusere effektbryterens avledningsavstand, dvs. avstanden mellom linjesiden og lastsidekoblingen. Poles with very small dimensions can be arranged for several reasons, on the one hand due to the low switching performance required for the circuit breaker, and on the other hand due to the immersion in the dielectric, which makes it possible to reduce the discharge distance of the circuit breaker, i.e. the distance between the line side and the load side coupling.

Spesielt vedrørende en trefase-transformator, skal man bemerke at en sikring og en pol for effektbryteren ideelt kan anordnes på hver fase men at det også kan utstyres bare to av de tre faser med en sikring og en pol for effektbryteren, som er tilstrekkelig for å avbryte strømmen i hele den primære krets og i tillegg tillater en kostreduksjon, gitt at den tapte selektivitet i forhold til kraftforsynings-beskyttelsesanordningen og linjeside-transformatoren i tilfelle jordfeil kan tillates. Especially regarding a three-phase transformer, it should be noted that a fuse and a pole for the circuit breaker can ideally be arranged on each phase but that it is also possible to equip only two of the three phases with a fuse and a pole for the circuit breaker, which is sufficient to interrupting the current in the entire primary circuit and, in addition, allows a cost reduction, given that the lost selectivity with respect to the power supply protection device and the line-side transformer in the event of an earth fault can be allowed.

Som en fordel omfatter overbelastnings-utløseranordningen i det minste en anordning for å måle strømintensitet i en fase i transformatorens primære krets. I praksis er sensoren en strømtransformator. En slik anordning sikrer at en kortslutning i tanken mellom en fase og jord ved et punkt mellom sikringen og den tilsvarende pol i effektbryteren, som resulterer i smelting av denne sikringen, ses av utløseranordningen for å oppnå en total atskillelse av transformatoren. Det er spesielt fordelaktig at måleanordningen måler den strøm som strømmer ved et punkt plassert på linjesiden av sikringen, fortrinnsvis utenfor tanken, på linesiden av gjennomføringen. Det vil således sikres at alle feilene innenfor tanken, inkludert feilene ved gjennomføirngsnivået eller ved dens kobling til sikringen ses av sensoren og resulterer i åpning av effektbryteren. For å hindre tilfeller av utløsning pga. feil utenfor tanken, vil det foreslås å velge et målepunkt så nær som mulig gjennomføringen. Et spesielt fordelaktig valg er å anordne en strømtransformator-toroid på den side av gjennomføringen som er utenfor tanken, eller i umiddelbar nærhet derav. As an advantage, the overload release device comprises at least a device for measuring current intensity in a phase in the primary circuit of the transformer. In practice, the sensor is a current transformer. Such a device ensures that a short circuit in the tank between a phase and earth at a point between the fuse and the corresponding pole of the circuit breaker, which results in the melting of this fuse, is seen by the trip device to achieve a total disconnection of the transformer. It is particularly advantageous that the measuring device measures the current that flows at a point located on the line side of the fuse, preferably outside the tank, on the line side of the bushing. It will thus be ensured that all errors within the tank, including errors at the implementation level or at its connection to the fuse, are seen by the sensor and result in the opening of the circuit breaker. To prevent cases of ejaculation due to error outside the tank, it will be suggested to choose a measurement point as close as possible to the implementation. A particularly advantageous choice is to arrange a current transformer toroid on the side of the bushing which is outside the tank, or in the immediate vicinity thereof.

Ifølge en fordelaktig utførelse, har sikringen eller sikringene en avlang form med to ledende ender som er utformet for deres linjeside-kobling til gjennomføirngssiden og lastside-kobling til effektbrytersiden, plassert på hver side av en mellomdel hvor den utvendige flate er isolert, og hver fase er utstyrt med en sikring, idet de ledende deler mellom den isolerende gjennomføring og den isolerte utvendige flate i mellomdelen i sikringen er innesluttet i en fast isolator. Den elektriske skjøten mellom gjennomføringen og sikringen er faktisk det eneste punkt i installasjonen som ikke er beskyttet av montasjen sikring/effektbryter. Den er derfor et sårbart punkt når det gjelder anleggets sikkerhet. Den faste isoleringen tilveiebringer derved en god sikring av fravær av feil. Som et alternativ og foretrukket, har sikringen eller sikringene en avlang form med to ledende ender som er utformet for deres linjeside-kobling på gjennomføringssiden og lastside-kobling på effektbryterens side, plassert på hver side av en mellomdel hvor den utvendige flate er dannet av en isolator, og hvor hver fase er utstyrt med sikring, hvor sikringen tilveiebringer en monoblokkmontasje.med gjennomføringen, og den eksterne overflate til denne montasje, i den delen som ligger innenfor tanken, omfatter gjennomføringen, den linjeside-ledende ende og sikringens mellomdel, og er dannet av én eller flere faste isolatorer som danner en fast isolasjon uten avbrytelse. En hvilken som helst risiko for en primær kortslutning innenfor tankens linjeside for sikringen, og således en hvilken som helst feilrisiko som fører til tankens eksplosjon, er således opphevet. According to an advantageous embodiment, the fuse or fuses have an elongated shape with two conductive ends designed for their line-side connection to the feed-through side and load-side connection to the circuit-breaker side, located on either side of an intermediate part where the outer surface is insulated, and each phase is equipped with a fuse, the conductive parts between the insulating bushing and the insulated external surface in the middle part of the fuse being enclosed in a fixed insulator. The electrical joint between the bushing and the fuse is actually the only point in the installation that is not protected by the fuse/circuit breaker assembly. It is therefore a vulnerable point when it comes to the facility's security. The fixed insulation thereby provides a good guarantee of the absence of errors. Alternatively and preferably, the fuse or fuses have an elongated shape with two conductive ends designed for their line-side connection on the feed-through side and load-side connection on the circuit-breaker side, located on either side of an intermediate part, the outer surface of which is formed by a insulator, and where each phase is equipped with a fuse, where the fuse provides a monobloc assembly. with the bushing, and the external surface of this assembly, in the part located inside the tank, includes the bushing, the line-side conducting end and the intermediate part of the fuse, and is formed by one or more solid insulators forming a solid insulation without interruption. Any risk of a primary short circuit within the tank's line side of the fuse, and thus any risk of failure leading to the tank's explosion, is thus eliminated.

For å forbedre beskyttelsen mot interne feil, er det fordelaktig at utløseranordningene i tillegg omfatter en utløseranordning som styrer åpning av effektbryteren når i det minste én parameter som representerer tilstanden til nevnte dielektrikum overskrider en fastsatt terskel. I praksis er forskjellige fysiske parametere for tilstanden til dielektrikumet tilgjengelige: væskens trykk, temperatur, væskens nivå i tanken, men også tilstedeværelse av gass i tanken som tillater blant annet å detektere et gassgjennombrudd for dielektrikumet eller for en solid isolator, f.eks. ved en bue av lavspenning mellom vindinger i én av transformatorens viklinger. Det er også fordelaktig å tilveiebringe utløsning av effektbryteren ifølge noen bestemte karakteristikker for den sekundære kretsen (sekundær strøm) eller primærkretsen (smelting av én eller flere sikringer). In order to improve the protection against internal faults, it is advantageous that the release devices additionally comprise a release device which controls the opening of the circuit breaker when at least one parameter representing the state of said dielectric exceeds a set threshold. In practice, various physical parameters for the state of the dielectric are available: pressure of the liquid, temperature, level of the liquid in the tank, but also presence of gas in the tank which allows, among other things, to detect a gas breakthrough for the dielectric or for a solid insulator, e.g. by an arc of low voltage between turns in one of the transformer's windings. It is also advantageous to provide tripping of the circuit breaker according to some specific characteristics of the secondary circuit (secondary current) or the primary circuit (melting of one or more fuses).

Det kan også tenkes som et alternativ eller sammen med strømsensoren på transformatorens primærside, at overbelastnings-utløseranordningen omfatter i det minste én måleanordning for å måle intensiteten til strømmen som strømmer i en fase i den sekundære kretsen til transformatoren. På grunn av den potensielle metning til den magnetiske krets i transformatoren, er det ikke alltid tilfredsstillende å ta effektbryterens utløserinformasjon fra den primære krets. I praksis er det mulig å utstyre én eller flere grener i den sekundære krets, fortrinnsvis hver av fasene og nullederen om den er tilstede med en strømsensor. Ifølge en utførelse, er de to strømmålingsanordninger i tillegg tilknyttet i en differensial beskyttelsesanordning for transformatoren. En anordning av denne type er beskrevet f.eks. i dokument FR-A-214 77 \ . It can also be envisaged as an alternative or together with the current sensor on the primary side of the transformer, that the overload release device comprises at least one measuring device to measure the intensity of the current flowing in one phase in the secondary circuit of the transformer. Because of the potential saturation of the magnetic circuit in the transformer, it is not always satisfactory to take the circuit breaker tripping information from the primary circuit. In practice, it is possible to equip one or more branches in the secondary circuit, preferably each of the phases and the neutral conductor if present, with a current sensor. According to one embodiment, the two current measuring devices are additionally connected in a differential protection device for the transformer. A device of this type is described e.g. in document FR-A-214 77 \ .

Fortrinnsvis, vil sikringen eller sikringene, effektbryteren og utløseranordningen være koblet på en slik måte at hvis sikringen eller en av sikringene smelter, gir utløseranordningen en atskillelsesordre til kontaktanordningen. Det finnes et verdiområde for strømintensitet, dvs. verdiene som overskrider intensitetsterskelens verdi over hvilken sikringen har fullstendig smeltet før en atskillelsesordre for kontaktanordningen gitt av utløseranordningen har vært i stand til å forårsake atskillelse av kontaktene, for hvilke atskillelse av kontaktene i effektbryterens spoler foregår etter smelting av i det minste én av sikringene. Det er også et verdiområde for primærfasestrøm-intensitet, dvs. verdiene som ligger mellom verdien som tilsvarer en sekundær kortslutning og den forhåndsdefinerte terskelverdi, for hvilke rekkefølgen for smelting av sikringen eller sikringene og atskillelse av kontaktene ikke er av betydning. I dette området, er feilstrøm faktisk lavere enn utkoblingskapasiteten til effektbryteren og høyere enn utkoblingskapasiteten for sikringene. Preferably, the fuse or fuses, the circuit breaker and the release device will be connected in such a way that if the fuse or one of the fuses melts, the release device gives a disconnection order to the contact device. There is a range of current intensity values, i.e. the values exceeding the intensity threshold value above which the fuse has completely melted before a disconnection order for the contact device given by the trip device has been able to cause the disconnection of the contacts, for which the disconnection of the contacts in the circuit-breaker coils takes place after melting off at least one of the fuses. There is also a range of values for primary phase current intensity, i.e. the values lying between the value corresponding to a secondary short circuit and the predefined threshold value, for which the order of melting the fuse or fuses and disconnecting the contacts is not important. In this range, the fault current is actually lower than the breaking capacity of the circuit breaker and higher than the breaking capacity of the fuses.

Fortrinnsvis er sikringen eller sikringene begrensende. Man sikrer således at strømmen som strømmer i den primære krets under smelting av sikringene forblir i et tillatelig nivå. Preferably, the fuse or fuses are limiting. It is thus ensured that the current flowing in the primary circuit during melting of the fuses remains at an acceptable level.

På en spesielt fordelaktig måte, omfatter hver effektbryter en vakuumpatron som er nedsenket i dielektrikumet. På grunn av tilstedeværelsen til sikringene som utfører beskyttelse i tilfelle en kortslutningsstrøm med høy intensitet, er det mulig å anvende lavytelsesvakuumpatroner med veldig små dimensjoner. Den lille avledningsavstand for vakuumpatronen, dvs. den korte avstand mellom linjeside- og lastside-koblingene for patronen, vil således ikke forårsake et ytterligere problem, siden koblingene er nedsenket i olje, noe som tilveiebringer en god elektrisk isolering. Vakuumpatronen vil således tilveiebringe et veldig fordelaktig kompromiss når det gjelder størrelse, ytelse og kostnader. In a particularly advantageous manner, each circuit breaker comprises a vacuum cartridge which is immersed in the dielectric. Due to the presence of the fuses that perform protection in the event of a short-circuit current of high intensity, it is possible to use low-performance vacuum cartridges with very small dimensions. The short lead distance for the vacuum cartridge, i.e. the short distance between the line side and load side connections for the cartridge, will thus not cause a further problem, since the connections are immersed in oil, which provides good electrical insulation. The vacuum cartridge will thus provide a very advantageous compromise in terms of size, performance and cost.

Fortrinnsvis omfatter effektbryteren en lukkemekanisme som er utformet for å bevege kontaktanordningene fra deres atskilte stilling til deres kontaktstilling, omfattende en betjeningsanordning som er tilgjengelig fra utsiden av tanken, idet åpningsmekanismen er utformet for å forårsake åpning av effektbryterpolen eller polene uansett tilstanden til lukkemekanismen. Det er således mulig, hvis utløsning oppstår på grunn av en årsak som er ekstern for transformatoren, å sette transformatoren tilbake i drift uten å åpne tanken. Det faktum at åpningen har prioritet hindrer skader til transformatoren hvis feilen fortsetter når lukkingen oppstår. Preferably, the circuit breaker comprises a closing mechanism designed to move the contact devices from their separated position to their contact position, comprising an operating device accessible from the outside of the tank, the opening mechanism being designed to cause opening of the circuit breaker pole or poles regardless of the state of the closing mechanism. It is thus possible, if tripping occurs due to a cause external to the transformer, to put the transformer back into operation without opening the tank. The fact that the opening has priority prevents damage to the transformer if the fault continues when the closing occurs.

Andre fordeler og trekk ved oppfinnelsen vil komme klarere frem fra den følgende beskrivelse av forskjellige utførelser av oppfinnelsen som bare er gitt som et ikke-begrenset eksempel og som representeres i de vedlagte tegninger, hvor: fig. 1 representerer et koblingsskjema for en transformator ifølge en første utførelse av oppfinnelsen; Other advantages and features of the invention will become clearer from the following description of various embodiments of the invention which are given only as a non-limiting example and which are represented in the attached drawings, where: fig. 1 represents a connection diagram for a transformer according to a first embodiment of the invention;

fig. 2 representerer et tverrsnitt av en anordning tilsvarende den første utførelse av oppfinnelsen; fig. 2 represents a cross-section of a device corresponding to the first embodiment of the invention;

fig. 3 representerer et tverrsnitt i et plan som er rettvinklet til planet i fig. 1; fig. 3 represents a cross-section in a plane which is at right angles to the plane in fig. 1;

fig. 4 representerer et diagram hvor tidsstrømkarakteristikkene for effektbryteren og sikringene i transformatoren er angitt; fig. 4 represents a diagram in which the time-current characteristics of the circuit breaker and the fuses in the transformer are indicated;

fig. 5 representerer skjematisk elementene i en transformator ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen; fig. 5 schematically represents the elements of a transformer according to another embodiment of the invention;

fig. 6 representerer et koblingsskjema av en tredje utførelse av oppfinnelsen; fig. 6 represents a connection diagram of a third embodiment of the invention;

fig. 7 representerer skjematisk elementene i en transformator ifølge en fjerde utførelse av oppfinnelsen. fig. 7 schematically represents the elements of a transformer according to a fourth embodiment of the invention.

Med henvisning til fig. 1 -3 omfatter en trefaset, mellomspenning/ lavspennings-transformator 1 primære viklinger 2 og sekundære viklinger 3 som er nedsenket i en tank 4 som omfatter en dielektrisk væske 5, i praksis olje. Hver fase i den primære kretsen i transformatoren innføres i tanken 4 via en fierfunksjonsdel 6 som omfatter en mellomspennings-gjennomføring 7. With reference to fig. 1 -3 comprises a three-phase, medium voltage/low voltage transformer 1 primary windings 2 and secondary windings 3 which are immersed in a tank 4 which comprises a dielectric liquid 5, in practice oil. Each phase in the primary circuit in the transformer is introduced into the tank 4 via a four-function part 6 which comprises an intermediate voltage bushing 7.

Flerfunksjonsdelen 6 omfatter i den delen som ligger utenfor tanken 4 et spesielt innføringsområde 8 og i den delen som er på innsiden av tanken et inngrepsområde 9 for hodet 10 til en sikring 11. Sikringen 11 er en konvensjonell begrensningssikring, med en mellomdel som danner legemet 12 med en sylindrisk og isolerende utvendig vegg, og to metallender, hodet 10 og foten 13. Inngrepssonen 9 omfatter en rørformet utvendig vegg dannet av et elektrisk isolerende elastomermateriale, hvor bunnenden samvirker med hovedlegemet 12 i sikringen 11 for å oppnå tetning mellom hodet 10 i sikringen og oljen 5. Toppenden til den rørformede vegg tilveiebringer tetthet med innføringsområdet 8. Flerfunksjonsdelen 6 danner derved, med sikringer 11 på plass, en monoblokkmontasje hvor de eksterne vegger danner en solid isolering uten avbrytelse mellom gjennomføringen 7 og mellomdel en 12 i sikringer 11. Man vil således sikre at en elektrisk feil som oppstår på linjesiden av sikringen 11 faktisk ligger utenfor tanken 4, og vil således ikke føre til noen eksplosjonsrisiko for tanken. The multi-function part 6 includes in the part that lies outside the tank 4 a special insertion area 8 and in the part that is inside the tank an engagement area 9 for the head 10 of a fuse 11. The fuse 11 is a conventional limiting fuse, with an intermediate part that forms the body 12 with a cylindrical and insulating outer wall, and two metal ends, the head 10 and the foot 13. The engagement zone 9 comprises a tubular outer wall formed from an electrically insulating elastomer material, where the bottom end interacts with the main body 12 of the fuse 11 to achieve a seal between the head 10 of the fuse and the oil 5. The top end of the tubular wall provides tightness with the insertion area 8. The multifunctional part 6 thereby forms, with fuses 11 in place, a monobloc assembly where the external walls form a solid insulation without interruption between the passage 7 and an intermediate part 12 in fuses 11. Man will thus ensure that an electrical fault that occurs on the line side of the fuse 11 actually does not exist for tank 4, and will thus not lead to any explosion risk for the tank.

Den andre ende av sikringen 11 er koblet til en kildeside-koblingsstrimmel 14 for en effektbrytermodul 15 ved hjelp av en elektrisk kobling som omfatter en skjermet elektrisk ledning. The other end of the fuse 11 is connected to a source-side connection strip 14 for a circuit breaker module 15 by means of an electrical connection comprising a shielded electrical wire.

Effektbrytermodulen 15 omfatter, for hver fase, en vakuumpatron 17 av konvensjonell struktur, med et hovedlegeme som danner et sylindrisk kammer som omfatter stasjonære kontaktanordninger 19 og en bevegelig kontaktanordning 20 som er styrt aksielt i patronen og som fortsetter med en kontrollstang 21. En patron av denne type er beskrevet f.eks. i dokumentet US-A-4 323 871. En åpnings- og lukkemekanisme 22 for denne effektbryter er også av den type beskrevet i dokumentet US-A-3 323 871. Denne mekanismen 22 er utstyrt med en betjeningsarm 23 som er tilgjengelig fra utsiden av tanken 4, og som tillater manuell åpning og lukking. The circuit breaker module 15 comprises, for each phase, a vacuum cartridge 17 of conventional structure, with a main body forming a cylindrical chamber comprising stationary contact devices 19 and a movable contact device 20 which is guided axially in the cartridge and which continues with a control rod 21. A cartridge of this type is described e.g. in document US-A-4 323 871. An opening and closing mechanism 22 for this circuit breaker is also of the type described in document US-A-3 323 871. This mechanism 22 is equipped with an operating arm 23 which is accessible from the outside of tank 4, and which allows manual opening and closing.

Koblingsspolen 24 på lastsiden av effektbrytermodulen 15 er koblet til de primære viklinger 2 i transformatoren 1 ved hjelp av en trinnkobler 25. Trinnkobleren er av den type beskrevet f.eks. i dokumentet US-A-4 504 811. Den har en fast koblingsstrimmel som gir adgang til forskjellige punkter i den primære vikling og en bevegelig strimmel som bærer koblingspunktene på lastsidekoblings-spolene til effektbryteren. Bevegelse av den bevegelige strimmel tillater samtidig kobling av hver fase i primæren, til lastsidekoblings-spolen for effektbryteren selektivt til ett av avgangspunktene i den tilsvarende primære vikling. The switching coil 24 on the load side of the circuit-breaker module 15 is connected to the primary windings 2 in the transformer 1 by means of a tap-changer 25. The tap-changer is of the type described e.g. in document US-A-4 504 811. It has a fixed connection strip which gives access to various points in the primary winding and a movable strip which carries the connection points of the load side connection coils of the circuit breaker. Movement of the movable strip allows simultaneous connection of each phase in the primary, to the load-side switching coil of the circuit-breaker selectively to one of the tap-off points of the corresponding primary winding.

Tanken 4 er lufrtett eller nesten lufttett (det siste dekker tilfellet for tanken som omfatter f.eks. en lufttørkepipe med små dimensjoner) og oljenivået er slik at inngrepsområdet 9, sikringene 11 og vakuumpatronene 17, og også de bevegelige deler av mekanismen 22 i effektbryteren 15, som ikke er betjeningsarm er 23, er nedsenket. The tank 4 is airtight or nearly airtight (the latter covers the case of the tank comprising, for example, an air drying pipe of small dimensions) and the oil level is such that the engagement area 9, the fuses 11 and the vacuum cartridges 17, and also the moving parts of the mechanism 22 in the circuit breaker 15, which is not an operating arm is 23, is submerged.

I nærheten av mellomspenningsgjennomføringen 7, utenfor tanken 4, er det. anordnet en toroide 26 for en mål etransformator 27 som gir et mål av strømintensiteten som strømmer i gjennomføringen. En overbelastnings-utløseranordning 28 mottar signalet og styrer åpnings- og lukkemekanismen 22 for effektbrytermodulen 15. In the vicinity of the intermediate voltage bushing 7, outside the tank 4, it is. arranged a toroid 26 for a measuring etransformer 27 which gives a measure of the current intensity flowing in the passage. An overload release device 28 receives the signal and controls the opening and closing mechanism 22 of the circuit breaker module 15.

Virkningen av anordningen kan ses i tids/strømdiagrammet i fig. 4. Det følgende er vist i dette diagram: på y-aksen vises tid og på x-aksen vises intensiteten til fasestrømmen. Effektbryterens utløserkurve 40 og smeltekurven 41 for sikringen i den tilsvarende fase er representert. The effect of the device can be seen in the time/current diagram in fig. 4. The following is shown in this diagram: on the y-axis time is shown and on the x-axis the intensity of the phase current is shown. The circuit breaker's tripping curve 40 and the melting curve 41 for the fuse in the corresponding phase are represented.

Med hensyn til den nominelle strøm In, tillater effektbryteren en overbelastning Is uten å utløses. Effektbryterens utløserkurve 40 avleder fra Is slik at med en terskelverdi Iccbt som tilsvarer strømintensiteten som strømmer i en fase av primæren når en trefasekortslutning oppstår på transformatorens sekundærside, har effektbryteren en kort utløsningstid, i dette eksempel 0,1 sekunder. Sikringens smeltekurve 41 ligger i dette området godt over effektbryterens utkoblingskurve, siden smelting bare vil oppstå etter 3 sekunders utsetting for strømmen. I praksis uttrykkes dette av det faktum at ved en kortslutning på transformatorens sekundær, vil effektbryteren som styres av dens overbelastningsrelé avbryte strømmen i transformatorens primærside før sikringene har tid til å varmes opp betraktelig. With respect to the nominal current In, the circuit-breaker allows an overload Is without tripping. The circuit-breaker's tripping curve 40 deviates from Is so that with a threshold value Iccbt which corresponds to the current intensity flowing in one phase of the primary when a three-phase short-circuit occurs on the transformer's secondary side, the circuit-breaker has a short tripping time, in this example 0.1 seconds. The fuse's melting curve 41 lies in this area well above the circuit breaker's cut-out curve, since melting will only occur after 3 seconds of exposure to the current. In practice, this is expressed by the fact that in the event of a short circuit on the transformer's secondary, the circuit breaker controlled by its overload relay will interrupt the current in the transformer's primary before the fuses have time to heat up significantly.

Utover terskelverdien Iccbt, finnes det en terskelverdi If, som er lavere enn effektbryterens utkoblingskapasitet, hvor effektbryterens utløsningskurve 40 og sikringens smeltekurve 41 krysser hverandre. Dette betyr at hvis en kortslutning på den primære side av transformatoren 1 forårsaker en strøm med en intensitet som er høyere enn lp på i det minste én fase, vil smelting av sikringen eller sikringene 11 som er utsatt for denne strøm være fullstendig før en utløsningsordre har vært overført til effektbryteren 15 av utløseranordningen 28. Imidlertid vil en av strømsensorene 27 ha sett kretskortslutningsstrømmen strømme og utløseranordningen 28 vil deretter forårsake åpning av effektbryteren 15. Denne montasje sikrer at hele den primære krets er isolert, selv om kortslutningen bare har forårsaket smelting av en enkelt sikring 11. Beyond the threshold value Iccbt, there is a threshold value If, which is lower than the circuit breaker's tripping capacity, where the circuit breaker's tripping curve 40 and the fuse's melting curve 41 cross each other. This means that if a short circuit on the primary side of the transformer 1 causes a current with an intensity higher than lp on at least one phase, the melting of the fuse or fuses 11 exposed to this current will be complete before a trip order has has been transferred to the circuit breaker 15 by the trip device 28. However, one of the current sensors 27 will have seen the short circuit current flowing and the trip device 28 will then cause the circuit breaker 15 to open. This assembly ensures that the entire primary circuit is isolated, even if the short circuit has only caused the melting of a single fuse 11.

Andre utløserformer for effektbryteren er tenkt. Spesielt er én eller flere sensorer for data som representerer tilstanden til dielektrikumet tilveiebragt, og koblet til en utløseranordning 30.1 det foregående tilfellet med en dielektrisk væske, vil disse data omfatte f.eks. målinger av væskens nivå, temperatur, trykk eller tilstedeværelse av en gass i tanken. Other release forms for the circuit breaker are envisaged. In particular, one or more sensors for data representing the state of the dielectric are provided, and connected to a trigger device 30.1 in the previous case with a dielectric liquid, this data will include e.g. measurements of the liquid's level, temperature, pressure or the presence of a gas in the tank.

Ifølge en andre utførelse, som representeres i fig. 5, omfatter en monoblokk flerfunksjons-undermontasje 50 en mellomspennings-koblingsdel 51, en fleksibel elektrisk kobling 52, en gjennomføring 53 og en del for sikringshode-tilpasning 54. Den fleksible kobling 52 omfatter en kjerne 55 som omfatter en metallflette eller en tynn kabel. Undermontasjen omfatter et støpt eksternt belegg 56 dannet av et isolerende elastomermateriale. En flens 57 er tilveiebragt for feste til tanken 4. Elektrisk isolering er således oppnådd uten avbrytelse mellom mellomdelen til sikringen 11 og mellomspennings-koblingen 51 på utsiden av tanken. Denne anordning har den ytterligere fordel i forhold til den forrige at den opphever en koblingsdel med mellomspennings-svitsjeapparatene på kildesiden. According to a second embodiment, which is represented in fig. 5, a monobloc multi-function subassembly 50 comprises an intermediate voltage connector part 51, a flexible electrical connector 52, a grommet 53 and a fuse head fitting part 54. The flexible connector 52 comprises a core 55 comprising a metal braid or a thin cable. The subassembly comprises a molded external coating 56 formed from an insulating elastomer material. A flange 57 is provided for attachment to the tank 4. Electrical isolation is thus achieved without interruption between the middle part of the fuse 11 and the intermediate voltage connection 51 on the outside of the tank. This device has the further advantage compared to the previous one that it eliminates a connection part with the medium voltage switching devices on the source side.

De samme prinsipper gjelder for en fase, som angitt ved fig. 6 som representerer koblingsskjemaet av en tredje utførelse av oppfinnelsen. En enkelt strømsensor er da tilstrekkelig for å utføre kontroll av effektbryteren. The same principles apply to a phase, as indicated by fig. 6 which represents the connection diagram of a third embodiment of the invention. A single current sensor is then sufficient to check the circuit breaker.

En fjerde utførelse, illustrert i fig. 7, avviker fra den første utførelse hovedsakelig i strukturen til gjennomføringen og til linjesidekoblingen for sikringer for hver fase. Gjennomføringen er koblet til hodekoblingen i den begrensende sikring 8, ved hjelp av en elektrisk kobling 58 dannet av en skjermet ledning. Denne anordning, med lavere ytelse, er imidlertid også mindre kostbar siden den reduserer antall spesifikke deler. A fourth embodiment, illustrated in fig. 7, differs from the first embodiment mainly in the structure of the bushing and of the line side connection for fuses for each phase. The lead-through is connected to the head connection in the limiting fuse 8, by means of an electrical connection 58 formed by a shielded wire. However, this device, with lower performance, is also less expensive since it reduces the number of specific parts.

De ovennevnte eksempler av utførelser har vært tatt i feltet mellomspennings/ lavspennings-transformatorer. Oppfinnelsen er imidlertid også anvendelig med andre typer transformatorer, spesielt for mellomspennings kildetransformatorer; Transformatorens primærside kan være enten deltakoblet eller stjernekoblet. I det siste tilfellet kan det være anvendelig å anordne en strømsensor på nulledergjennomføringen for å kontrollere overbelastningsanordningen. The above examples of designs have been taken in the field of medium voltage/low voltage transformers. However, the invention is also applicable with other types of transformers, especially for medium voltage source transformers; The primary side of the transformer can be either delta-connected or star-connected. In the latter case, it may be useful to arrange a current sensor on the neutral lead-through to control the overload device.

Oppfinnelsen kan også anvendes med en dielektrisk gass, spesielt SF6. The invention can also be used with a dielectric gas, especially SF6.

Claims

Electric three-phase transformer (1), characterized in that it comprises: • a tank (4) which comprises a dielectric liquid or gas (5), • a primary three-phase circuit and a secondary three-phase circuit, both of which comprise windings (2, 3) which is immersed in the dielectric, where each phase of the primary circuit is introduced into the tank (4) via an insulating bushing (7), • a protection device comprising: • at least two fuses (11) which are immersed in the dielectric (5), each fuse being connected in series on a phase in the primary circuit of the transformer (1) between the insulating bushing (7) and the primary windings (2) and having a sufficient breaking capacity to provide interruption of the corresponding phase in the event of a three-phase short circuit in the primary circuit, • a four-pole circuit breaker (15) comprising, for each phase equipped with one of the fuses (11), a pole which is immersed in the dielectric (5) and which is connected in series on said phase between the corresponding fuse ( 11) and viklin gene (2), where each pole comprises contact devices (19, 20) which are able to assume in relation to each other a contact position where they ensure the flow of current and a separation position, where the circuit breaker (15) additionally comprises an opening mechanism (22 ) which is common to all the poles, which is designed to move the contact devices (19, 20) from their contact position to their separation position,

a release device (28, 30) connected to the opening mechanism (22) for the circuit breaker (15) and comprising an overload release device (28), the fuses (11), the circuit breaker (15) and the release device (28, 30) being connected in such a way that under conditions corresponding to a short circuit at the poles of the secondary circuit, the contact devices (19, 20) in the circuit breaker (15) will separate and interrupt the current without the fuses (11) starting to melt, and that there is a threshold value for current intensity that flows in each fuse, where this threshold is lower than the breaking capacity of the corresponding pole in the circuit breaker (15) and above which threshold melting of the fuse (11) will have taken place before a separation order for the contact devices (19, 20) given by the overload release device (28) ) is able to cause separation of the contacts (19, 20).

2. An electric single-phase transformer (1), characterized in that it comprises: • a tank (4) comprising a dielectric liquid or gas (5), • a primary circuit and a secondary circuit, both of which comprise one or more windings ( 2, 3) immersed in the dielectric (5), the phase of the primary circuit being introduced into the tank (4) via an insulating bushing (7), • a protection device comprising: at least one fuse (11) immersed in the dielectric (5) ), and which is connected in series with the phase of the primary circuit in the transformer (1) between the insulating bushing (7) and the winding or windings in the primary circuit (2) and which has a sufficient breaking capacity to interrupt the corresponding phase in the event of a short circuit in the primary circuit, • a circuit breaker (15) comprising a pole immersed in the dielectric (5), which is connected in series between the fuse (11) and the windings in the primary circuit (2), and which includes contact devices ( 19, 20) which is able to consume in proportion ten l each other a contact position where they ensure the flow of current and a separation position, the circuit breaker (15) additionally comprising an opening mechanism (22) which is designed to move the contact devices (19, 20) from their contact position to their separation position, • a release device (28 , 30) associated with the opening mechanism (22) in the circuit breaker (15) and comprising an overload release device, the fuse (11), the circuit breaker (15) and the release device (28, 30) being connected in such a way that under conditions corresponding to a short circuit at the poles of the secondary circuit, the contact devices (19, 20) in the circuit breaker (15) will separate and interrupt the current without the fuse (11) starting to melt, and that there is a threshold value for current intensity flowing in the fuse (11), as this threshold is lower than the breaking capacity of the corresponding pole in the circuit breaker (15) and above which threshold melting of the fuse (11) will have occurred before a separation order for the tripping device (19, 20) provided by the overload release device (28) has been able to cause separation of the contacts.

3. Transformer according to one of claims 1 or 2,

characterized in that the overload release device (28) comprises at least one measuring device (27) for measuring the intensity of the current flowing in one phase of the primary circuit of the transformer (1).

4. Transformer according to claim 3, characterized in that the measuring devices (27) measure the current flowing at a point arranged on the line side of the fuse or fuses (11), especially outside the tank (4) on the line side of the bushing (7).

5. Transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the fuse or fuses (11) have an elongated shape with two conductive ends (10, 13) which are designed for their line-side connection on the bushing (7) side and load-side connection on the switch side (15) of the circuit, on each side of an intermediate part (12) where the outer surface is insulated, and that for each phase equipped with a fuse (11) the conductive parts arranged between the insulated bushing (7) and the insulated outer surface of the intermediate part (12) of the fuse enclosed in a fixed insulator.

6. Transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the fuse or fuses (11) have an elongated shape with two conductive ends (10, 13) designed for their line-side connection on the bushing (7) side and load-side connection on the circuit breaker's (15) side, located on each side of an intermediate part (12) where the external surface is formed by an insulator, and that for each phase equipped with a fuse (11), the fuse (11) forms a measuring block sub-assembly with the passage (7), and that the external surface of this subassembly, in the part that lies inside the tank (4), including the passage (7), the line-side leading end (10) and the intermediate part (12) in the fuse (11), is formed of one or more fixed insulators forming a fixed insulation without interruptions.

7. Transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the release devices (28, 30) additionally comprise a release device (30) which controls the opening of the circuit breaker when at least one parameter representing the state of said dielectric exceeds a particular threshold.

8. Transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the overload release device (28) comprises at least one measuring device for measuring the intensity of the current flowing in one phase in the secondary circuit of the transformer.

9. Transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the fuse or fuses (11), the circuit breaker (15) and the release devices (28, 30) are connected in such a way that if the fuse or one of the fuses melts, the release devices (28 , 30) give a separation order to the contact devices.

10. Transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the fuse or fuses (11) are limiting.

11. Transformer according to one of the preceding claims, characterized in that each pole of the circuit breaker comprises a vacuum cartridge (17) which is immersed in the dielectric (5).

12. Transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit breaker (15) comprises a closing mechanism (22) which is arranged to move the contact devices (19, 20) from their separated position to their contact position comprising an operating device (23) which is accessible from the outside of the tank (4), where the opening mechanism (22) is designed to cause the circuit breaker or poles to open regardless of the state of the closing mechanism (22).