WO2011110557A1 - Interrupteur electrique moyenne et haute tension avec retour sur fermeture et dispositif d'insertion d'une resistance - Google Patents

Interrupteur electrique moyenne et haute tension avec retour sur fermeture et dispositif d'insertion d'une resistance Download PDF

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WO2011110557A1
WO2011110557A1 PCT/EP2011/053466 EP2011053466W WO2011110557A1 WO 2011110557 A1 WO2011110557 A1 WO 2011110557A1 EP 2011053466 W EP2011053466 W EP 2011053466W WO 2011110557 A1 WO2011110557 A1 WO 2011110557A1
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contact
control rod
movable
resistance insertion
movable resistance
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André Cimala
Gwénaël MARQUEZIN
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Alstom Grid Sas
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    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid

Definitions

  • Temporary elastic connection means are used between the movable resistance contact and its support element so that the movable resistance contact can take two defined positions.
  • These temporary elastic connection means are composed of several balls 19, placed in holes and each pushed by a spring 18 towards the inner wall of the movable resistance contact 12, which comprises two series of notches 20 and 21 corresponding to the two positions of the means of temporary elastic connection.
  • a first object of the invention is a medium or high voltage electrical switch, equipped with a mechanical device comprising:
  • a contact carrier of the movable resistance insertion contact capable of passing the current flowing in the resistor
  • At least one return spring constituting the energy storage system, which allows to return to its initial position the movable resistance insertion contact and which is placed between the contact carrier which is tubular, and the contact movable resistance insertion which is also tubular and integral with the control rod, the at least one return spring which can serve as a conductor vis-à-vis the resistance;
  • the elastic connecting element between the movable resistance insertion contact and the control rod consists of the spring of the flexible toroidal helical type placed in a notch of the control rod (or the movable contact of insertion of resistance) and a groove of the control rod (or movable contact), and the device comprises one or more return springs.
  • it comprises an intermediate contact for effecting the passage of the insertion current of the resistor between one end of the movable resistance insertion contact and the contact carrier.
  • At least a portion of the insertion resistor is placed around the control rod.
  • the first intended use of the switch according to the invention is provided for a resistance insertion device according to the invention can be used in parallel with the switch-off chamber of the switch on which the assembly is installed. It is recalled that the goal is to insert resistors for a time varying from four milliseconds to fifteen milliseconds in order to dissipate some of the energy that can cause overvoltages during closing operations under long power lines.
  • the resistance insertion device makes it possible, in the resistance insertion contact, to return to the open position before the main contacts of the switch or circuit breaker have the time to close and reopen during the first time. a closing / opening operation. This is intended not to interfere with the switch or circuit breaker, during the opening operation, in particular so as to maintain the recovery voltage during the break. For this reason, the contacts of the resistor insertion device must be at a sufficient distance to allow to obtain certain recovery voltage, when opening the main contacts of the switch. or circuit breaker on which is installed the device according to the invention.
  • the insertion device has a control rod 1, or a movement input link, which is directly linked to the travel of the main switch chamber of the switch or the circuit breaker, the races of which may be different.
  • This control rod 1 is temporarily secured to a movable resistance insertion contact 2 whose end 2A is provided to come into contact with the end 6A of a fixed contact insertion resistance 6.
  • All these elements are, in the embodiment described here, a shape of revolution about a common axis 10, which may preferably be parallel to the axis of the direction of movement of the main contacts of the switch or circuit breaker, to which the insertion device according to the invention.
  • a contact carrier 3 makes it possible to maintain the assembly and to make the current flow, if necessary, for example if the control rod 1 is made of insulating material and the resistor itself, which is not not shown in this figure is placed around it.
  • an intermediate contact 5 placed between the end of a contact carrier 3 and the movable contact for resistance insertion 2 is used.
  • the contact carrier 3 serves as a guide for the moving contact of resistance insertion 2.
  • the movable resistance insertion contact 2 comprises a shoulder 9 itself carrying a band 7 to guide its movements in the contact carrier 3.
  • This contact carrier 3 is integral with the movable resistance insertion contact 2 and the control rod 1.
  • One or more return springs 4 are placed in the cylindrical space formed between the inner face of the contact carrier 3 and the outer face of the movable resistance insertion contact 2.
  • the return springs 4 can serve as drivers for -vis resistance to insert.
  • the movable resistance insertion contact 2 as well as the control rod 1 have moved to the right until the end 2A of the movable insertion contact 2 penetrates inside. the end 6A and the fixed resistance insertion contact to establish the electrical contact between them and make the resistance operational. As a result, the springs 4 have been compressed.
  • the temporary connection means between the control rod 1 and the movable resistance insertion contact 2 consist of a groove 1A, made on the outer surface of the control rod 1, of a helical coil spring 8 which is flexible and a notch 2B, made on the inner surface of the movable resistance insertion contact 2.
  • the latter offers a resistance such that it pushes, via a shoulder 9, the movable resistance insertion contact 2 towards its position.
  • the flexible toric coil spring 8 deforming under the pressure of the force. As a result, it leaves the notch 2B of the movable resistance insertion contact 2 and allows the latter to move back to its initial position.
  • FIG. 4 shows this retracted position of the movable resistance contact 2.
  • the control rod has slightly continued its translational movement along the axis 10, keeping the flexible coil spring 8 in its notch 1A.
  • the interrupting chamber drives the control rod 1 in the opposite direction, that is to say it returns to the position of Figure 1, the coil spring 8 flexible found the notch 2B of the resistance insertion mobile contact 2.
  • Another shock can be deliberately provoked in another way.
  • a second type of spring may be added to the return springs 4, but having a different stiffness to cause a sudden increase in end-of-stroke forces. It can be seen that this system is relatively simple, while making it possible to achieve the going and the return of the movable resistance insertion contact.
  • the flexible toroidal coil spring 8 used in the switch according to the invention is a known spring.
  • This type of spring is of the type of the one marketed, inter alia, by the company BAL SEAL ENGINEERING.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

L'interrupteur peut être utilisé, entre autres, dans un dispositif d'insertion de résistance ne nécessite pas de pièces mécaniques mobiles supplémentaires. Il possède principalement un ressort hélicoïdal torique souple (8) placé dans une rainure de la tige de commande (1) portant le contact d'insertion de résistance (2) et des ressorts (4) placés autour du contact mobile d'insertion de résistance et destinés à être comprimés jusqu'à une certaine valeur pour laquelle le ressort hélicoïdal torique souple 8 se déforme sous l'effort et permet le retrait du contact mobile d'insertion de résistance (2). Application au disjoncteur et interrupteur de courant à haute et très haute tensions.

Description

INTERRUPTEUR ELECTRIQUE MOYENNE ET HAUTE TENSION AVEC
RETOUR SUR FERMETURE ET DISPOSITIF D' INSERTION D'UNE
RESISTANCE DESCRIPTION
Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine des appareillages électriques de haute et très haute tensions, notamment les interrupteurs et/ou disjoncteurs utilisant l'insertion d'une ou de plusieurs résistances, lors des opérations de fermeture du courant .
Art antérieur et problème posé
Dans les appareils d'interruption et de coupure de courant hautes et très hautes tensions, il est connu d'utiliser une ou plusieurs résistances, montées en parallèle à la chambre de retour de l'ensemble, pour limiter les phénomènes de surtension lors de refermeture sur les lignes aériennes. Ainsi, les différents mécanismes prévoient l'insertion de ladite résistance où des résistances juste avant la fermeture des contacts principaux devant assurer le passage du courant principal.
De nombreux dispositifs ont été conçus. Toutefois, ils entraînent quelques inconvénients qui sont, entre autres, un coup de fabrication trop élevé à cause d'un grand nombre de fraisage et l'utilisation d'un système de déverrouillage avec un point mort.
Or, en référence à la figure 1, par la demande de brevet d'invention en France, publiée sous le numéro 2 450 501, on connaît un dispositif d'insertion d'une résistance à la fermeture d'un appareil d'interruption de courant comprenant une chambre de coupure, un contact principal mobile 15, les contacts d'insertion 12 et 13 de la résistance étant disposés dans la chambre de coupure de l'appareil avec un déplacement selon une trajectoire parallèle à celui du contact principal mobile 15. Dans ce dispositif, la résistance de fermeture est dans l'alignement de la chambre disposée dans la chambre de coupure et ne se voit pas sur les dessins, un des contacts assurant l'insertion de la résistance de fermeture est fixé à l'un des contacts principaux de coupure et est disposé de façon coulissante par rapport à l'un des contacts principaux de coupure. On utilise des moyens de liaison élastique temporaire entre le contact mobile de résistance et son élément support pour que le contact mobile de résistance puisse prendre deux positions définies. Ces moyens de liaison élastique temporaire sont composés de plusieurs billes 19, placées dans des trous et poussées chacune par un ressort 18 vers la paroi interne du contact mobile de résistance 12, qui comporte deux séries d'encoches 20 et 21 correspondant aux deux positions des moyens de liaison élastique temporaire .
Ce système est relativement compliqué mécaniquement . D'autre part, il existe des ressorts hélicoïdaux toriques et souples servant de moyens de liaison mécanique temporaire. Le document de brevet WO 2004/031595 A2 décrit un tel ressort.
Résumé de l'invention
Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients des systèmes évoqués ci-dessus. A cet effet, un premier objet de l'invention est un interrupteur électrique à moyenne ou haute tension, équipé d'un dispositif mécanique comprenant :
- une tige de commande, et
un contact mobile solidarisable temporairement avec la tige de commande.
Selon l'invention, cet interrupteur électrique possède un ressort hélicoïdale torique souple placé dans une rainure de la tige de commande et un système d'accumulation d'énergie prenant appui sur la tige mobile qui est destiné à être chargé jusqu'à une certaine valeur déterminée pour laquelle le ressort hélicoïdale torique souple se déforme sous l'effort et permet le retrait du contact mobile.
Un deuxième objet de l'invention est un dispositif d'insertion d'une résistance utilisable dans un interrupteur électrique, lors d'une manœuvre de fermeture de l'interrupteur, l'insertion de la résistance devant se faire parallèlement au mouvement de la chambre de coupure de l'interrupteur, le dispositif comprenant : - deux contacts d'insertion de résistance, un mobile et un fixe ;
- la tige de commande (bielle d'entrée de mouvement), directement liée à la chambre de coupure et solidarisée temporairement avec le contact mobile d'insertion de résistance ;
un porte-contact du contact mobile d'insertion de résistance pouvant faire transiter le courant circulant dans la résistance ;
- au moins un ressort de rappel constituant le système d'accumulation d'énergie, qui permet de faire revenir à sa position initiale le contact mobile d'insertion de résistance et qui est placé entre le porte-contact qui est tubulaire, et le contact mobile d'insertion de résistance qui est également tubulaire et solidaire de la tige de commande, le au moins un ressort de rappel pouvant servir de conducteur vis-à- vis de la résistance ;
une bande de guidage entre le contact mobile d'insertion et son porte-contact ; et
un élément élastique de liaison temporaire entre le contact mobile d'insertion de résistance et la tige de commande pour solidariser ces deux pièces temporairement.
Selon l'invention, l'élément de liaison élastique entre le contact mobile d'insertion de résistance et la tige de commande est constitué du ressort du type hélicoïdal torique souple placé dans une encoche de la tige de commande (ou du contact mobile d'insertion de résistance) et une rainure de la tige de commande (ou du contact mobile) , et le dispositif comprend un ou plusieurs ressorts de rappel.
De préférence, il comprend un contact intermédiaire pour réaliser le passage du courant d'insertion de la résistance entre une extrémité du contact mobile d'insertion de résistance et le porte- contact .
Dans une réalisation préférentielle, au moins une partie de la résistance d'insertion est placée autour de la tige de commande.
Liste des figures
L'invention et ses différentes caractéristiques seront mieux comprises à la description qui suit d'une réalisation de l'invention et qui est accompagnée de quatre figures représentant respectivement :
figure 1, déjà décrite, un dispositif d'insertion de résistance selon l'art antérieur ;
- figure 2, l'interrupteur selon l'invention avec un dispositif d'insertion de résistance selon l'invention dans une première position avant la fermeture de 1 ' interrupteur électrique dans une première position ;
- figure 3, en coupe, le même interrupteur selon l'invention dans une deuxième position de fermeture de l'interrupteur, et
- figure 4, en coupe, le même interrupteur dans une troisième position de fermeture de
1 ' interrupteur . Description détaillée d'une réalisation de
1 ' invention
La première utilisation prévue de l'interrupteur selon l'invention est prévue pour un dispositif d'insertion de résistance selon l'invention est utilisable en parallèle à la chambre de coupure de l'interrupteur sur lequel est installé l'ensemble. On rappelle que le but est d'insérer des résistances pendant un temps variant de quatre millisecondes à quinze millisecondes afin de dissiper une partie de l'énergie susceptible de provoquer des surtensions lors des manœuvres fermeture sous tension longues lignes électriques .
Le dispositif d'insertion de résistance selon l'invention permet, au contact d'insertion de résistances, de revenir en position ouverture avant que les contacts principaux de l'interrupteur ou du disjoncteur n'aient le temps de fermer et de rouvrir lors d'une opération de fermeture/ouverture. Ceci est prévu pour ne pas gêner 1 ' interrupteur ou le disjoncteur, lors de l'opération d'ouverture, notamment de manière à tenir la tension de rétablissement lors de la coupure. Pour cette raison, les contacts du dispositif d'insertion de résistance doivent être à une distance suffisante pour permettre d'obtenir de façon certaine la tension de rétablissement, lors de l'ouverture des contacts principaux de l'interrupteur ou du disjoncteur sur lequel est installé le dispositif selon l'invention.
En référence à la figure 2, le dispositif d'insertion selon l'invention possède une tige de commande 1, ou bielle d'entrée de mouvement, qui est directement liée à la course de la chambre de coupure principale de l'interrupteur ou du disjoncteur, les courses de celles-ci pouvant être différentes. Cette tige de commande 1 est solidaire temporairement d'un contact mobile d'insertion de résistance 2 dont l'extrémité 2A est prévue pour rentrer en contact avec l'extrémité 6A d'un contact fixe d'insertion de résistance 6. Tous ces éléments sont, dans la réalisation décrite ici, de forme de révolution autour d'un axe commun 10, qui peut préfèrentiellement être parallèle à l'axe de la direction du mouvement des contacts principaux de l'interrupteur ou du disjoncteur, auquel s'applique le dispositif d'insertion selon l'invention.
Dans cette réalisation, un porte-contacts 3 permet de maintenir l'ensemble et de faire transiter le courant, le cas échéant, par exemple si la tige de commande 1 est en matériau isolant et que la résistance elle-même, qui n'est pas représentée sur cette figure est placée autour de celle-ci. Dans ce cas, on utilise un contact intermédiaire 5 placé entre l'extrémité d'un porte-contact 3 et le contact mobile d'insertion de résistance 2. Enfin et surtout, le porte-contact 3 sert de guide au contact mobile d'insertion de résistance 2. A ce titre, le contact mobile d'insertion de résistance 2 comporte un épaulement 9 portant lui-même une bande de guidage 7 pour guider ses mouvements dans le porte- contact 3. Ce porte-contact 3 est solidaire du contact mobile d'insertion de résistance 2 et à la tige de commande 1.
Un ou plusieurs ressorts de rappel 4 sont placés dans l'espace cylindrique ménagé entre la face interne du porte-contact 3 et la face externe du contact mobile d'insertion de résistance 2. Les ressorts de rappel 4 peuvent servir de conducteurs vis- à-vis de la résistance à insérer.
En référence à la figure 3, le contact mobile d'insertion de résistance 2 ainsi que la tige de commande 1 se sont translatés vers la droite jusqu'à ce que l'extrémité 2A du contact mobile d'insertion 2 pénètre à l'intérieur de l'extrémité 6A et du contact fixe d'insertion de résistance pour établir le contact électrique entre ceux-ci et rendre la résistance opérationnelle. De ce fait, les ressorts 4 ont été comprimés .
Les moyens de liaison temporaire entre la tige de commande 1 et le contact mobile d'insertion de résistance 2 sont constitués d'une rainure 1A, pratiquée sur la surface extérieure de la tige de commande 1, d'un ressort hélicoïdal torique 8 qui est souple et d'une encoche 2B, pratiquée sur la surface interne du contact mobile d'insertion de résistance 2.
Une fois que la compression des ressorts de rappel 4 a atteint une certaine valeur, celle-ci offre une résistance telle qu'elle pousse, par l'intermédiaire d'un épaulement 9, le contact mobile d'insertion de résistance 2 vers sa position initiale, le ressort hélicoïdal torique 8 souple se déformant sous la pression de l'effort. De ce fait, il sort de l'encoche 2B du contact mobile d'insertion de résistance 2 et permet à ce dernier de reculer dans sa position initiale.
La figure 4 montre cette position de recul du contact mobile de résistance 2. Par contre, la tige de commande a continué légèrement son mouvement de translation selon l'axe 10, gardant le ressort hélicoïdal souple 8 dans son encoche 1A.
Lors d'une ouverture de l'interrupteur ou du disjoncteur, la chambre de coupure entraîne la tige de commande 1 dans le sens inverse, c'est-à-dire qu'elle revient dans la position de la figure 1, le ressort hélicoïdal 8 souple retrouvant l'encoche 2B du contact mobile d'insertion de résistance 2.
On peut également provoquer le décrochement du contact mobile d'insertion 2 et de la tige de commande 1 par le choc des contacts électriques, à savoir les extrémités 2A du contact mobile d'insertion 2 et 6A du contact fixe d'insertion de résistance 6. Dans ce cas, l'inertie du contact mobile d'insertion de résistance 2 fait qu'il pénètre dans le contact fixe d'insertion de résistance 6 et repart dans l'autre sens, sous l'effet des ressorts de rappel 4.
Un autre choc peut être provoqué volontairement d'une autre manière.
Enfin, un deuxième type de ressort peut être ajouté aux ressorts de rappel 4, mais ayant une raideur différente pour provoquer une augmentation brutale des efforts en fin de course. On constate que ce système est relativement simple, tout en permettant de réaliser l'aller et le retour du contact mobile d'insertion de résistance.
Il évite d'utiliser des parties mobiles rétractables, que se soit du contact fixe d'insertion de résistance ou du contact mobile d'insertion de résistance .
Le ressort hélicoïdal torique souple 8 utilisé dans l'interrupteur selon l'invention est un ressort connu. Ce type de ressort est du type de celui commercialisé, entre autres, par la Société BAL SEAL ENGINEERING.

Claims

REVENDICATIONS
1. Interrupteur électrique à moyenne ou haute tension équipé d'un dispositif mécanique comprenant :
- une tige de commande (1), et
un contact mobile d'insertion de résistance (2) solidarisable temporairement avec la tige de commande (1),
caractérisé en ce qu'il possède un ressort hélicoïdal torique souple (8) placé dans une rainure de la tige de commande et un système d'accumulation d'énergie prenant appui sur le contact mobile d'insertion de résistance (2) et qui est destiné à être chargé jusqu'à une certaine valeur pour laquelle le ressort hélicoïdal (8) torique souple se déforme sous l'effort et permet le retrait du contact mobile d'insertion de résistance (2).
2. Dispositif d'insertion d'une résistance comprenant :
- deux contacts d'insertion de résistance un mobile (2) et un fixe (6) ;
la tige de commande (1) solidarisée temporairement avec le contact mobile d'insertion de résistance (2) ;
- un porte-contact (3) du contact mobile d'insertion de résistance (2) pouvant faire transiter le courant circulant dans la résistance ;
- au moins un ressort de rappel (4) constituant le système d'accumulation d'énergie et permettant de faire revenir dans sa position initiale le contact mobile d'insertion de résistance (2) et placé entre un porte-contact (3) qui est tubulaire, et le contact mobile d'insertion de résistance (2) qui est également tubulaire et solidaire de la tige de commande (1), le au moins un ressort de rappel (4) pouvant servir de conducteur vis-à-vis de la résistance ;
- une bande de guidage (7) entre le contact mobile d'insertion de résistance (2) et le porte- contact (3) ; et
un élément élastique de liaison temporaire entre le contact mobile d'insertion de résistance (2) et la tige de commande (1) pour solidariser ces deux pièces temporairement,
caractérisé en ce que l'élément élastique de liaison élastique, entre le contact mobile d'insertion de résistance (2) et la tige de commande (1), est constitué d'un ressort hélicoïdal torique et souple (8) placé dans une encoche (2B) de la tige de commande (1) ou du contact mobile d'insertion de résistance (2) et une rainure (1A) de la tige de commande (1) ou du contact mobile d'insertion de résistance (2) et en ce qu'il comprend un ou plusieurs ressorts de rappel (4) .
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un contact intermédiaire (5) pour réaliser le passage du courant d'insertion entre l'extrémité (2a) du contact mobile d'insertion de résistance (2) et le porte-contact (3).
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie ou la totalité de la résistance d'insertion est placée autour de la tige de commande ( 1 ) .
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