WO2015121439A1 - Chambre de coupure pour appareil de coupure d'un courant électrique moyenne ou haute tension avec ampoule comprenant un liquide - Google Patents

Chambre de coupure pour appareil de coupure d'un courant électrique moyenne ou haute tension avec ampoule comprenant un liquide Download PDF

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WO2015121439A1
WO2015121439A1 PCT/EP2015/053145 EP2015053145W WO2015121439A1 WO 2015121439 A1 WO2015121439 A1 WO 2015121439A1 EP 2015053145 W EP2015053145 W EP 2015053145W WO 2015121439 A1 WO2015121439 A1 WO 2015121439A1
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WO
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contacts
chamber according
bulb
breaking
cut
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Application number
PCT/EP2015/053145
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Christophe Creusot
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Alstom Technology Ltd
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    • H01H33/56—Gas reservoirs
    • H01H2033/566—Avoiding the use of SF6

Definitions

  • the invention belongs to the field of electrical insulation and extinguishing of electric arcs in medium or high voltage electrical appliances.
  • the present invention relates to a choke chamber for use in an electrical current cut-off apparatus (also referred to as an electrical connection / disconnect apparatus) for medium voltage or high voltage, typically in the range. from 7.2 kV to 800 kV.
  • an electrical current cut-off apparatus also referred to as an electrical connection / disconnect apparatus
  • medium voltage or high voltage typically in the range. from 7.2 kV to 800 kV.
  • the breaking chamber according to the invention the extinction of electric arcs likely to occur or cut is provided by a liquid medium present in a breaking bulb, itself bathed in an insulating gas.
  • the present invention further relates to a switchgear comprising such a breaking chamber.
  • the power failure is typically obtained by the separation of electrical contacts and the formation between these contacts of an electric arc whose extinction is ensured by a cutoff medium.
  • the different cut-off media that have been or are used in switchgear are air, oil, vacuum and sulfur hexafluoride (SFe).
  • switchgear in which the arc extinction is provided by the ambient air are generally large and expensive while vacuum interrupters are very expensive and still technically limited to the field of medium voltage and up to 72.5 kV.
  • the gas most often used in cutting devices including high voltage is SF6.
  • This gas has, indeed, a relatively high dielectric strength, good thermal conductivity and low dielectric losses. It is chemically inert and non-toxic to humans and animals and, after being dissociated by an electric arc, it recombines quickly and almost completely. In addition, it is nonflammable and its price is still moderate today.
  • SF6 has the major drawback of presenting a global warming potential (PRG or GWP) of 22200 (relative to CO2 over 100 years) and a residence time in the atmosphere of 3200 years. which places it among the gases with strong greenhouse effect. SF6 was therefore included in the Kyoto Protocol (1997) on the list of gases whose emissions must be limited.
  • PRG global warming potential
  • GWP global warming potential
  • switchgear in which the extinction of electric arc is provided by oil such as oil circuit breakers had several advantages: no impact on the greenhouse effect of the cutoff fluid, low mass in movement, oil cooling capacity and ability to cut high frequency currents.
  • oil being flammable, the risk of explosion was high especially in case of no interruption or internal fault.
  • this risk is increased by the difficulty of treating the shock wave propagating in the liquid and binding for ceramic insulators for the case of AIS type circuit breakers for "Air-Insulated Switchgear".
  • the inventors have therefore set themselves the general goal of finding an alternative to the various cutting systems having a low environmental impact compared with a device identical to the SF6 while maintaining the characteristics of the apparatus, from the point from the point of view of its insulating and cutting capacity, close to that of SF6 without significantly increasing the size of the apparatus and the pressure of the gas inside.
  • the inventors have set themselves the goal of maintaining the operating temperature ranges of the electric apparatus of the electrical connection / disconnection type, close to those of equivalent SF6 devices, without external heating means.
  • the inventors have set themselves the goal of finding a cut-off system which, while having electric insulation and arc-extinguishing properties sufficient for an application in the field of high-voltage electrical equipment and especially comparable to those of SF6, has a low or no impact on the environment.
  • the goals set and still others are achieved by the invention which proposes a breaking chamber of a device for breaking a medium or high voltage electrical current, which has a sealed device, integrated within it and comprising a liquid.
  • This device referred to herein as the "cut-off bulb" ensures the extinction of electric arcs likely to occur in this chamber via the vaporization of the liquid contained.
  • the inventors propose, to achieve the goals set, not a particular dielectric fluid but rather a particular structure of the breaking chamber.
  • the terms “medium voltage” and “high voltage” are used in their usual acceptance, namely that the term “medium voltage” means a voltage that is greater than 1,000 volts in alternating current and at 1,500 volts in direct current but not exceeding 52,000 volts in alternating current and 75,000 volts in direct current, while the term “high voltage” means a voltage that is strictly greater than 52,000 volts alternating current and 75,000 volts DC.
  • the clipping system implemented in the context of the present invention is based on a medium liquid as an arcing extinguishing medium, physically separated from the insulating gas present in the interrupting chamber of the apparatus for breaking an electric current of medium or high voltage.
  • the present invention is based on the use of a sealed break bulb containing a liquid ensuring the extinction of electric arcs may occur in this bulb, placed in the arc chute, itself comprising at least one insulating gas with a low environmental impact.
  • the present invention proposes a breaking chamber of a medium or high voltage breaking device comprising, on the one hand, at least one insulating gas with a low environmental impact and, on the other hand, a leak tight bulb containing a fluid having a boiling point at atmospheric pressure greater than 90 ° C.
  • the enclosure that forms the interrupting chamber according to the invention therefore comprises two separate volumes that are, on the one hand, the cut-off ampoule which contains a fluid whose boiling temperature at atmospheric pressure is greater than 90 ° C. and, on the other hand, the remainder of the interrupting chamber in which at least one insulating gas is located.
  • the present invention provides a breaking chamber of a medium or high voltage breaking device consisting of an enclosure comprising a sealed break bulb. containing a fluid whose boiling point at atmospheric pressure is greater than 90 ° C and whose melting temperature at atmospheric pressure is less than -5 ° C, at least one low environmental impact insulation gas found in the rest of said enclosure.
  • the cut-off bulb comprises a fluid whose boiling temperature at atmospheric pressure is greater than 90 ° C., hereinafter referred to as "cutting fluid".
  • cutting fluid a fluid whose boiling temperature at atmospheric pressure is greater than 90 ° C.
  • the cut-off fluid is liquid at atmospheric pressure and, since the maximum temperature in the breaking chamber during operation is of the order of 90 ° C., it remains liquid under these conditions since its boiling point is greater than temperature in the breaking chamber.
  • Atmospheric pressure is meant, according to customary acceptance, a pressure of 1 atm corresponding to a pressure of 760 mm Hg or a pressure of 101.3 kPa.
  • Any fluid having a boiling point above 90 ° C. at atmospheric pressure can be used in the context of the present invention.
  • the breaking liquid used in the context of the present invention is a non-flammable and typically non-corrosive fluid.
  • the cut-off liquid used in the context of the present invention has a global warming potential (GWP or GWP) of low global warming potential.
  • GWP global warming potential
  • low GWP is meant a GWP of less than 1000, especially less than 850, in particular less than 700, and more particularly, less than 500.
  • this minimum use temperature T m in is chosen from 0 ° C., -5 ° C., -10 ° C., -15 ° C., -20 ° C., -25 ° C., -30 ° C., -35 ° C. ° C, -40 ° C, -45 ° C and -50 ° C.
  • the cut-off liquid must have a melting temperature at atmospheric pressure of less than 0 ° C., especially less than -5 ° C., typically less than -10 ° C., in particular less than -15 ° C., more particularly below -20 ° C, more preferably below -25 ° C and most preferably below -30 ° C.
  • the cut-off liquid may have a melting point at atmospheric pressure of less than -35 ° C., especially less than -40 ° C., typically less than -45 ° C., in particular less than -50 ° C, more preferably less than -55 ° C and most preferably less than -60 ° C.
  • the fluid having a boiling point at atmospheric pressure greater than 90 ° C. and advantageously a melting temperature at atmospheric pressure below -5 ° C. is an optionally fluorinated organic compound. More particularly, the fluid having a boiling point at atmospheric pressure greater than 90 ° C. is or comprises an organic compound chosen from the group consisting of an optionally fluorinated or perfluorinated oxirane, an optionally fluorinated or perfluorinated ketone, an optionally fluorinated ether. or perfluorinated, a triester of fatty acids and glycerol, a tetraester of fatty acids and pentaerythritol and a mixture thereof.
  • fluorinated oxirane or ketone or ether
  • an oxirane or a ketone or an ether of which at least one hydrogen atom has been replaced by an atom of fluorine.
  • fluorinated oxirane or ketone or ether
  • oxirane (or ketone or ether) perfluorinated (e) is meant, in the context of the present invention, an oxirane (or a ketone or an ether) whose set of hydrogen atoms have been replaced by fluorine atoms.
  • oxirane (or ketone or an ether) whose set of hydrogen atoms have been replaced by fluorine atoms.
  • fluorine atoms The same definition applies mutatis mutandis to the (hetero) alkyl and (hetero) aryl groups presented below.
  • oxiranes that may be used in the context of the invention are oxiranes which correspond to the general formula (I) below: in which R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , which may be identical or different, represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an optionally fluorinated or perfluorinated alkyl group or an optionally fluorinated or perfluorinated heteroalkyl group.
  • alkyl group is meant in the context of the present invention a linear, cyclic or branched alkyl group comprising from 1 to 15 carbon atoms and in particular from 1 to 10 carbon atoms and optionally comprising one (or more) unsaturation. (s) single or double.
  • Heteroalkyl group means an alkyl group as defined above, substituted with a group comprising at least one heteroatom and / or interrupted by at least one heteroatom, said heteroatom being, for example, chosen from an oxygen atom, a nitrogen atom, a phosphorus atom, an iodine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a sulfur atom or a silicon atom.
  • the oxiranes that may be used in the context of the present invention comprise at least 5 carbon atoms and in particular at least 6 carbon atoms.
  • oxirane that may be used in the context of the present invention, mention may be made of 1H, 1H-perfluoropentyl-oxirane (CAS: 81190-28-5), 1H, 1H-perfluorohexyl-oxirane (CAS: 87375-53- 9), 1H, ⁇ -perfluoroheptyl-oxirane (CAS: 38565-52-5), 1H, ⁇ -perfluorooctyl-oxirane (CAS: 20084-49-5), 1H, ⁇ -perfluorononyl-oxirane (CAS: 38565-53-6), [2,3,3,4,4, 4-hexafluoro-2 (trifluoro)
  • Ketones may be used in the context of the present invention may have one (or more) function (s) ketone.
  • these ketones correspond to the general formula (II):
  • R 5 and R 6 which may be identical or different, represent an optionally fluorinated or perfluorinated alkyl group, an optionally fluorinated or perfluorinated heteroalkyl group, an optionally fluorinated or perfluorinated aryl group or an optionally fluorinated or perfluorinated heteroaryl group.
  • alkyl group and “heteroalkyl group” in the context of oxiranes also apply to ketones used in the context of the present invention.
  • aryl group is meant, in the context of the present invention, an aromatic, carbonaceous structure consisting of one (or more) aromatic ring (s) each having from 3 to 8 carbon atoms. carbon and in particular 6 carbon atoms, optionally mono- or polysubstituted as, for example, by alkyl groups of 1 to 6 carbon atoms.
  • heteroaryl group is meant, in the context of the present invention, an aryl group as defined above substituted by a group comprising at least one heteroatom and / or interrupted by at least one heteroatom, said heteroatom being, for example, selected from oxygen, nitrogen, phosphorus, iodine, chlorine, bromine, sulfur or silicon.
  • ketone used in the context of the present invention there may be mentioned 4H, 4H-decafluoroheptane-3,5-dione (CAS: 38007-33-9), 1H, 1H, 1H, 3H , 3H-perfluorododecane-2,4-dione (CAS: 203201-14-3), heptafluoropropylphenylketone (CAS: 559-91-1), 5,5,6,6,7,7,8, 8,9,9,9- undecafluorononane-2,4-dione (CAS: 75824-01-0), 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 8-nonafluorooctane-2,4- dione (CAS: 355-84-0), 5, 5, 6, 6, 7, 7, 7-heptafluoroheptane-2,4-dione (CAS: 356-30-9), 5, 5, 6, 6,6-pentafluorohexane-2,4-dione (CAS: 356-40-1), 5H
  • ethers that may be used in the context of the present invention may have one or more ether function (s).
  • these ethers correspond to the general formula (III):
  • R 7 and R 8 which may be identical or different, represent an optionally fluorinated or perfluorinated alkyl group, an optionally fluorinated or perfluorinated heteroalkyl group, an optionally fluorinated or perfluorinated aryl group or an optionally fluorinated or perfluorinated heteroaryl group.
  • Heteroalkyl group in the context of oxiranes and / or ketones also apply to the ethers used in the context of the present invention.
  • the usable ethers correspond to formula (III) in which R 7 represents a fluorinated or perfluorinated (hetero) alkyl group and R 8 represents a fluorinated or perfluorinated (hetero) alkyl group.
  • the ethers which can be used correspond to formula (III) in which R 7 represents a fluorinated alkyl group and in particular a fluorinated alkyl group comprising 1 to 5 carbon atoms and R 8 represents a fluorinated alkyl group and in particular a fluorinated alkyl group comprising 2 to 12 carbon atoms.
  • the usable ethers correspond to formula (III) in which R 7 represents a (hetero) alkyl group and R 8 represents a fluorinated or perfluorinated (hetero) alkyl group.
  • the usable ethers correspond to the formula (III) in which R 7 represents an alkyl group and in particular an alkyl group comprising 1 to 5 carbon atoms and R 8 represents a fluorinated or perfluorinated alkyl group and in particular a fluorinated or perfluorinated alkyl group comprising 2 to 12 carbon atoms.
  • ether which may be used in the context of the present invention, there may be mentioned 2-trifluoromethyl-3-ethoxy-dodecafluorohexane (CAS: 297730-93-9), 2-trifluoromethyl-3-methoxy -dodecafluorohexane, 4-trifluoromethyl-3-methoxy-decafluoropentane (CAS: 132182-92-4), 4-trifluoromethyl-3-ethoxy-decafluoropentane, 3-
  • a fatty acid triester and glycerol, also known under the term triglyceride, that can be used in the context of the present invention advantageously corresponds to the general formula (IV):
  • R 9 , R 10 and R 11 which may be identical or different, represent a linear alkyl group cyclic or branched, comprising from 4 to 22 carbon atoms and in particular 5 to 18 carbon atoms and optionally comprising one (or more) unsaturation (s) single (s) or double (s).
  • the fluid having a boiling point at atmospheric pressure greater than 90 ° C. may comprise at least two different triglycerides of formula (IV).
  • a fluid may especially be a vegetable oil such as sunflower oil, linseed oil, corn oil, castor oil or sesame oil.
  • pentaerythritol is a compound of formula C (CH 2 ⁇ 0H) 4.
  • a fatty acid tetraester and pentaerytritol which can be used in the context of the present invention advantageously corresponds to the general formula (V) :
  • alkyl group linear, cyclic or branched, comprising from 3 to 22 carbon atoms and in particular 4 to 18 carbon atoms and optionally comprising one (or more) unsaturation (s) single (s) or double (s) or
  • the fluid having a boiling point at atmospheric pressure greater than 90 ° C. may comprise at least two different fatty acid tetraester and pentaerytritol of formula (V).
  • a fluid can in particular be the mixture of fatty acid tetraesters comprising from 5 to 10 carbon atoms and pentaerythritol (CAS: 68424-31-7).
  • the fluid having a boiling point at atmospheric pressure greater than 90 ° C. and advantageously a melting point at atmospheric pressure of less than -5 ° C. is an optionally fluorinated organic compound.
  • fluorinated or perfluorinated oxirane type fluorinated or perfluorinated ketone or fluorinated or perfluorinated ether.
  • this fluid vaporized by the electric arc, produces fluorinated derivatives.
  • the organic compound having a boiling point at atmospheric pressure greater than 90 ° C. and advantageously a melting point at atmospheric pressure of less than -5 ° C. is chosen from group consisting of 2-trifluoromethyl-3-ethoxy-dodecafluorohexane (CAS: 297730-93-9), 4-trifluoromethyl-3-methoxy-decafluoropentane (CAS: 132182-92-4), 1, 1, 1 , 2,3,3-hexafluoro-4- (1,1,2,3,3,3-hexafluoropropoxy) -pentane (CAS: 870778-34-0) and a mixture thereof.
  • 2-trifluoromethyl-3-ethoxy-dodecafluorohexane CAS: 297730-93-9
  • 4-trifluoromethyl-3-methoxy-decafluoropentane CAS: 132182-92-4
  • the insulating gas contained in the breaking chamber according to the invention and in which the cut-off bulb is bathed can be any low-impact insulation gas.
  • environmental ie any insulation gas used or envisaged to replace SF6.
  • such an insulating gas may comprise one (or more) element (s) chosen from the group consisting of air and in particular dry air, nitrogen, oxygen, a neutral gas such as argon, a fluoroketone and in particular the fluoroketones C4K, C5K, C6K and C7K as defined in the international application WO 2012/038442 [4], an oxirane and in particular as defined in the application WO 2013/079569 [5] and heptafluoroisobutyronitrile (CAS: 42532-60-5).
  • element chosen from the group consisting of air and in particular dry air, nitrogen, oxygen, a neutral gas such as argon
  • a fluoroketone and in particular the fluoroketones C4K, C5K, C6K and C7K as defined in the international application WO 2012/038442 [4]
  • an oxirane and in particular as defined in the application WO 2013/079569 [5]
  • the interrupting chamber according to the present invention comprises:
  • a pair of main contacts at least one of which is movable under the action of a rod (or connecting rod) to which it is connected, to separate one another between a closed position in which a charge current can flow through and an open position in which the current is interrupted;
  • contact means the whole of a main contact, constituting an electrical contact through which the charging current passes and an arc contact on which an electric arc is established during a power failure.
  • the interrupting chamber may comprise a movable contact and a fixed contact, such a chamber being commonly called “single movement”.
  • the interrupting chamber according to the present invention may have two movable contacts both simultaneously, driven via a single operating rod, the transmission of a movable contact to the other being performed by appropriate means arranged in the interrupting chamber.
  • Such a room is commonly called “double movement”.
  • the breaking chamber according to the present invention is a single-action breaking chamber.
  • the breaking chamber according to the present invention has or comprises a first pair of contacts and a second pair of contacts, each pair of contacts comprises a main contact and an associated arcing contact, the contacts of the second pair of contacts. being movable in translation relative to the contacts of the first pair of contacts between a disconnected downstream position, an intermediate position in which only the arcing contacts of the two pairs of contacts are in electrical contact and an upstream closing position in which the contacts arc and the main contacts of the two pairs of contacts are in electrical contact with each other, the two pairs of contacts in the breakbulb of this chamber.
  • Any shape and architecture usually used for the main contacts and the arcing contacts in the breaking devices are usable in the context of the present invention.
  • the fixed contact is in the form of a tulip and the main contact and the arc contact of this fixed contact are located on two distinct areas of each finger of this tulip.
  • the movable contact is in the form of a rod and the main contact and the arc contact of the movable contact are on two distinct zones of this rod.
  • the fixed contact is mounted on or carried by a fixed contact support which is itself carried by or intermesh on a fixed contact door.
  • the movable contact slides in a movable contact support which is itself carried by or intermesh on a movable contact holder.
  • the breaking bulb of the breaking chamber according to the present invention has means capable of damping the shock wave generated during a cut.
  • the means used to damp the shock wave generated during a cut are intended to prevent bursting of the breaking bulb and are chosen among a bellows and a piston.
  • a piston is in the form of a plate mounted on a spring.
  • all or part of the means used to damp the shock wave are mounted directly on the bulb to ensure the simplicity of integration of said breaking bulb in the fixed and movable contact doors.
  • all or part of the means used to damp the shock wave are guided in an extension tube mounted on the fixed contact support, said extension tube not advantageously not in contact with the contact door fixed.
  • the breaking bulb of the breaking chamber according to the present invention has a cutoff pot.
  • the latter makes it possible to contain the electric arc during its formation while reducing the duration of this arc and the energy transmitted to the volume of cut-off liquid.
  • the cutoff pot is in the form of a hollow conduit in which the arc contacts and the main contacts are located, both in the disconnected position and in the connected position. More particularly, this conduit has a nozzle shape whose one end is mounted on the fixed contact support while the other end facing the movable contact carrier and the movable contact holder is of larger diameter.
  • the cutting pot used in the context of the present invention is an insulating material and / or is in the form of fibers coated with an insulating material.
  • Such fibers are especially glass fibers, aramid fibers, polyester fibers or a mixture thereof.
  • Such an insulating material is especially chosen from the group consisting of phenylene polysulfide, polyethyleneimine, polytetrafluoroethylene, polyimide, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polysulfone, polyetherimide, polyether ether ketone, parylene N TM, Nuflon TM, silicone and epoxy resin.
  • the inner wall of the cut pot may have one (or more) elements adapted to promote the extinction of the arc.
  • Such elements are in particular grooves and / or rings made of an insulating material different from the insulating material forming the cutting pot, said grooves and / or said rings being distributed and, advantageously, evenly distributed at the inner wall of the pot. cut.
  • the cut-off lamp of the breaking chamber according to the present invention has one (or more) element (s) guaranteeing the liquid / gas tightness chosen especially in the group consisting of a gasket. seal, a filler plug and a valve adapted to discharge the gas in the cut - off bulb.
  • this valve is located in the upper position at the cut-off bulb whereby only the gas contained in the latter is eliminated during the opening of the valve, without the risk that the breaking liquid is also eliminated.
  • the breakbulb according to the present invention may have both a filler cap and a valve.
  • this plug and this valve are two separate structures at the bulb.
  • the filler plug can also be used as a valve to eliminate steady state gases.
  • the breaking bulb of the interrupting chamber according to the present invention has an insulator which forms all or part of the walls of said bulb. Any insulating material may be used to prepare the isolator for the breakbulb.
  • this insulator is made of an insulating material and / or is in the form of fibers coated with an insulating material.
  • Such fibers are in particular glass fibers, aramid fibers, polyester or a mixture thereof.
  • Such an insulating material is especially chosen from the group consisting of phenylene polysulfide, polyethyleneimine, polytetrafluoroethylene, polyimide, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polysulfone, polyetherimide, polyether ether ketone, parylene N TM, Nuflon TM, silicone and epoxy resin.
  • the insulator is mounted on the fixed contact carrier and on the movable contact carrier. In an advantageous variant, the insulator is mounted on the fixed contact support and on the movable contact support.
  • the space between an insulator as previously defined, a device for damping the shock wave generated as previously defined, all or part of an extension tube as defined above, the mobile contact support as defined above and the fixed contact support as defined above materializes the internal volume of the breaking bulb of a breaking chamber according to the invention.
  • the invention also relates to an apparatus for breaking a high or medium voltage electrical current, comprising one (or more) cutoff chamber (s) described above.
  • the switching device is advantageously chosen from the group consisting of a circuit breaker, a switch, a fuse-switch combination and a GIS disconnect switch for Gas-Insulated Swithgear.
  • FIGS. 1A and 1B are longitudinal sectional views of a part of an interrupting chamber according to an embodiment of the invention showing both the closed position and an open position in which the current of arc is interrupted.
  • FIG. 2 is an enlargement of the longitudinal sectional view of a portion of an interrupting chamber according to an embodiment of the invention in an open position in which the arc current is interrupted in FIG. 1B. .
  • the breaking chambers for apparatus for breaking a high or medium voltage current according to the invention shown extend vertically and each comprise an insulating envelope 1 comprising a gas dielectric insulator 2 and in which there is a break bulb.
  • This cut-off bulb filled with a liquid 3 whose boiling point at atmospheric pressure is greater than 90 ° C. and whose melting temperature at atmospheric pressure is less than -5 ° C. has an insulator 13 made of glass coated with epoxy resin for example mounted on two support contacts that will be called fixed contact support 9 and movable contact support 17.
  • the breaking chamber has a first pair of contacts and a second pair of contacts, each pair of contacts comprises a main contact and an associated arcing contact, the contacts of the second pair of contacts being movable in translation. vertical to the contacts of the first pair of contacts between a disconnected downstream position ( Figures 1B and 2), an intermediate position in which only the arc contacts of the two pairs of contacts are in electrical contact and an upstream position of closure in wherein the arcing contacts and the main contacts of the two pairs of contacts are in electrical contact with each other ( Figure 1A), the two pairs of contacts being in the interrupter bulb of this chamber.
  • a 1 contact 6 fixed under tulip shape is mounted on the fixed contact carrier 9 (or tulip holder 9) which comes to be impaled on a fixed contact carrier 7 via a contact strip 9a.
  • Each contact finger has two distinct contact areas; one is dedicated to the passage of the charging current (contact main) when the breaker-type breaker is closed, the other (arc contact) is dedicated to the electric arc when the breaker is no longer in the closed state.
  • a 2 nd contact 5 movable in the form of rod slides in the movable contact carrier 17 (or shaft support 17), which spit on a movable contact holder 8.
  • the rod has an end (arc contact) WCu alloy about 20 mm long, the rest of the room including the main contact being copper.
  • the tulip there are two staggered studs which respectively correspond to the arc contact and the main contact: the first close to the end is also WCu alloy, the rest of the room including the second stud being copper .
  • the rod - tulip contact is made copper on copper which offers the best electrical resistance possible.
  • the movable contact 5 (ie the rod), when the circuit breaker is closed is socketed inside the fixed contact 6 (ie the tulip) ( Figure 1A).
  • the current is resumed between the moving contact 5 and the rod support 17 by sliding contacts and between the rod support 17 and the movable contact holder 8 by sliding contact strips 8a sized for the passage of the nominal current and the current of overcurrent.
  • the movable contact 5 is connected to an operating rod 4, itself connected to the operating member which provides the energy necessary to open and close the breaker-type circuit breaker.
  • a guide strip and a seal system providing a liquid / gas seal between the cut-off bulb containing liquid 3 and the chamber in which the bulb is integrated which contains an insulating gas 2.
  • This cut pot 12 is made of insulating material such as PEEK, PPS, PEI, resin coated fiberglass or polyester fiber coated with resin or resin-coated aramid fiber.
  • This cutting pot is hollow and has grooves 12c arranged regularly along the axis. These grooves 12c constitute expansion volumes for the gas vaporized by the electric arc in contact with the liquid. At the time of zero crossing of the current, the gas stored in these volumes relaxes on the electric arc and aims to eliminate it.
  • a device for damping the shock wave generated at the cut On the tulip support 9 is mounted a device for damping the shock wave generated at the cut.
  • This device may be a bellows (not shown) which deforms sufficiently or a plate 11 mounted on spring 10 and sliding inside an extension tube 16 extending the tulip support 9.
  • the extension tube 16 is not in contact with the fixed contact door 8.
  • the plate 11 is guided in the tube 16, but a liquid / gas seal is also made to maintain the autonomy of the cut-off bulb.
  • a filling plug 18 providing a liquid / gas seal.
  • the cut-off bulb may also have a valve adapted to eliminate the gas produced, during the various operations of power failure, in said bulb
  • the cut-off bulb is watertight and is plugged at each end onto supporting parts that connect to the power outlets.
  • the chamber in which the cut-off bulb is integrated is filled with an insulating gas 2.
  • This insulating gas is different from SF6 so as not to have an impact on the greenhouse effect.
  • This insulating gas can Nitrogen (N2), dry air or a gas mixture more conducive to gaseous isolation, such as a mixture comprising one heptafluoroisobutyronitrile and one or more dilution gases which compared to SF6 insulation allows keep the same envelope dimensions without having the disadvantage of the impact on the greenhouse effect.
  • an ether of formula (III) may be used and in particular 2-trifluoromethyl-3-ethoxy-dodecafluorohexane (CAS: 297730-93-9, C9H5F15O) and the 4-trifluoromethyl-3-methoxy-decafluoropentane (CAS: 132182-92-4, C7H3F13O).
  • Mass 1600 1660 1614 volume These different compounds have a low greenhouse effect.
  • C7H3F13O and C9H5F15O have a boiling point greater than 90 ° C and can be used in the context of the present invention in contrast to C6F 12O.
  • the best from the GWP point of view is the C9H5F15O.
  • This compound is also applicable to very low temperature countries such as Russia where -60 ° C can be specified.
  • the C9H5F15O has, relative to C 6 F 1 2O, a better heat diffusion potential due to the charging current of the passage (conduct 20% higher thermal ivity).

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Abstract

La présente invention concerne une chambre de coupure d'un appareil de coupure de courant moyenne ou haute tension consistant en une enceinte comprenant une ampoule de coupure étanche contenant un fluide dont la température d ' ébullition à pression atmosphérique est supérieure à 90°C et dont la température de fusion à pression atmosphérique est inférieure à -5°C, au moins un gaz d'isolation à faible impact environnemental se trouvant dans le reste de ladite enceinte. La présente invention concerne également un appareil de coupure comprenant une telle chambre de coupure.

Description

CHAMBRE DE COUPURE POUR APPAREIL DE COUPURE
D'UN COURANT ÉLECTRIQUE MOYENNE OU HAUTE TENSION
AVEC AMPOULE COMPRENANT UN LIQUIDE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention appartient au domaine de l'isolation électrique et de l'extinction des arcs électriques dans des appareils électriques moyenne ou haute tension.
Plus particulièrement, la présente invention concerne une chambre de coupure destinée à être utilisée dans un appareil de coupure d'un courant électrique (également appelé « appareil électrique de connexion/déconnexion ») pour la moyenne tension ou la haute tension, typiquement dans la gamme de 7,2 kV à 800 kV. Dans la chambre de coupure selon l'invention, l'extinction des arcs électriques susceptibles de se produire ou coupure est assurée par un milieu liquide présent dans une ampoule de coupure, elle-même baignant dans un gaz d'isolation.
La présente invention concerne en outre un appareil de coupure comprenant une telle chambre de coupure .
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Dans les appareils de coupure d'un courant électrique de moyenne ou haute tension, la coupure de courant est typiquement obtenue par la séparation de contacts électriques et la formation entre ces contacts d'un arc électrique dont l'extinction est assurée par un milieu de coupure. Les différents milieux de coupure qui ont été ou qui sont utilisés dans les appareils de coupure sont l'air, l'huile, le vide et l'hexafluorure de soufre (SFe) .
Toutefois, les appareils de coupure dans lesquels l'extinction d'arc électrique est assurée par l'air ambiant sont généralement de grandes dimensions et coûteux tandis que les appareils de coupure à ampoule à vide sont très onéreux et encore techniquement limités au domaine de la moyenne tension et jusqu'au niveau 72.5 kV.
Par ailleurs, le gaz le plus souvent utilisé dans les appareils de coupure notamment haute tension est le SF6. Ce gaz présente, en effet, une rigidité diélectrique relativement haute, une bonne conductivité thermique et des pertes diélectriques peu élevées. Il est chimiquement inerte et non toxique pour l'homme et les animaux et, après avoir été dissocié par un arc électrique, il se recombine rapidement et presque totalement. De plus, il est ininflammable et son prix est, encore aujourd'hui, modéré .
Toutefois, le SF6 a pour inconvénient majeur de présenter un potentiel de réchauffement global (PRG ou GWP pour « Global Warming Potential ») de 22200 (relativement au CO2 sur 100 ans) et une durée de séjour dans l'atmosphère de 3200 ans, ce qui le place parmi les gaz à fort pouvoir d'effet de serre. Le SF6 a donc été inscrit par le Protocole de Kyoto (1997) sur la liste des gaz dont les émissions doivent être limitées.
Le meilleur moyen de limiter les émissions du SF6 consiste à limiter l'utilisation de ce gaz en général et son utilisation dans des appareils de coupure en particulier, ce qui a conduit les industriels à chercher des alternatives au SF6.
Parmi les alternatives envisagées, on peut citer, à titre d'exemples illustratifs, l'utilisation de SF6 en mélange avec des gaz simples tels que l'air ou l'azote ; d'un fluorocarbone saturé et notamment choisi parmi le C2F5CN, le CBrClF2 et le c-C4F8 (Demande de brevet EP 0 131 922 [1]) ; ou de trifluoroiodométhane (CF3I) . Ces alternatives présentent, toutefois, des inconvénients du type PRG élevé, du type nécessité d'augmenter de façon drastique le volume et/ou la pression de remplissage des appareils utilisant de telles alternatives pour l'isolation électrique et/ou l'extinction d'arc électrique ou encore du type risques en termes de santé.
La demande internationale WO 2010/142346, [2], décrit l'utilisation d'une fluorocétone ayant de 4 à 12 atomes de carbone comme moyen d'isolation électrique et/ou d'extinction de l'arc électrique à faible impact environnemental. Ces fluorocétones, du fait de leurs points d'ébullition élevés, par exemple, 49°C pour le fluorocétone C6 et 23°C pour le fluorocétone C5, peuvent se présenter sous forme d'un mélange diphasique liquide/gaz.
De plus, la demande internationale WO 2012/080246, [3], décrit l'utilisation d'une (ou plusieurs) fluorocétone ( s ) en mélange avec l'air comme moyen d'isolation électrique et/ou d'extinction de l'arc électrique à faible impact environnemental. Comme précédemment expliqué, ces fluides se retrouvent à l'état liquide aux pressions et température minimales de service usuelles pour l'appareillage électrique moyenne et haute tension obligeant les inventeurs à ajouter des systèmes de vaporisation de la phase liquide ou de chauffage extérieur de l'appareillage afin de maintenir la température de l'appareil au-dessus de la température de liquéfaction des fluorocétones . Ce système extérieur de vaporisation et surtout de chauffe complique la conception de l'appareil électrique, en diminue sa fiabilité en cas de rupture d'alimentation électrique et engendre une consommation électrique additionnelle pouvant atteindre la centaine de MWh sur la durée de vie de l'appareil électrique, ce qui va à 1 'encontre de l'objectif de réduction de l'impact environnemental de l'appareil et notamment la réduction des émissions carbone. Du point de vue fiabilité à basse température, en cas de rupture d'alimentation électrique à basse température, la phase gazeuse du fluorocétone ( s ) liquéfierait abaissant fortement la concentration en fluorocétone ( s ) dans le mélange gazeux et diminuant ainsi le pouvoir d'isolation de l'appareil, qui serait incapable de tenir la tension en cas de réalimentation électrique .
Enfin, les appareils de coupure dans lesquels l'extinction d'arc électrique est assurée par de l'huile tels que les disjoncteurs à huile avaient plusieurs avantages : pas d'impact sur l'effet de serre du fluide de coupure, faible masse en mouvement, capacité de refroidissement de l'huile et capacité à couper des courants à haute fréquence. Cependant, l'huile étant inflammable, le risque d'explosion était élevé notamment en cas de non coupure ou de défaut interne. De plus, ce risque est accru par la difficulté à traiter l'onde de choc se propageant dans le liquide et contraignant pour les isolateurs céramiques pour le cas des disjoncteurs de type AIS pour « Air-Insulated Switchgear ».
Compte tenu de ce qui précède, les inventeurs se sont donc fixé pour but général de trouver une alternative aux différents systèmes de coupure présentant un impact environnemental faible par rapport à un appareil identique au SF6 tout en maintenant les caractéristiques de l'appareil, du point de vue de sa capacité d'isolation et de coupure, proches de celles du SF6 sans augmenter, de manière significative, la taille de l'appareil et la pression du gaz à l'intérieur.
De plus, les inventeurs se sont fixé pour but de maintenir les plages de température de service de l'appareil électrique du type appareil électrique de connexion/déconnexion, proches de celles des appareils équivalents SF6 et ce, sans moyen de chauffe extérieur.
Plus spécifiquement, les inventeurs se sont fixé pour but de trouver un système de coupure qui, tout en présentant des propriétés d'isolation électrique et d'extinction d'arc électrique suffisantes pour une application dans le domaine de l'appareillage électrique haute tension et notamment comparables à celles du SF6, ait un impact sur l'environnement faible ou nul.
Ils se sont aussi fixé pour but que le système de coupure qu'il comprend ne soit pas toxique pour l'homme et les animaux. Ils se sont encore fixé pour but que ce système de coupure ait un coût de fabrication ou d'achat compatible avec une utilisation à une échelle industrielle .
EXPOSÉ DE L' INVENTION
Les buts fixés et d'autres encore sont atteints par l'invention qui propose une chambre de coupure d'un appareil de coupure d'un courant électrique de moyenne ou haute tension, qui présente un dispositif étanche, intégré en son sein et comprenant un liquide. Ce dispositif désigné dans la présente par l'expression « ampoule de coupure » assure l'extinction des arcs électriques susceptibles de se produire dans cette enceinte via la vaporisation du liquide contenu. Ainsi, les inventeurs proposent, pour atteindre les buts fixés, non pas un fluide diélectrique particulier mais plutôt une structure particulière de la chambre de coupure.
Tout d'abord, dans ce qui précède et ce qui suit, les termes « moyenne tension » et « haute tension » sont utilisés dans leur acceptation habituelle, à savoir que le terme « moyenne tension » désigne une tension qui est supérieure à 1 000 volts en courant alternatif et à 1 500 volts en courant continu mais qui ne dépasse pas 52 000 volts en courant alternatif et 75 000 volts en courant continu, tandis que le terme « haute tension » désigne une tension qui est strictement supérieure à 52 000 volts en courant alternatif et à 75 000 volts en courant continu .
Ainsi, le système de coupure mis en œuvre dans le cadre de la présente invention est basé sur un milieu liquide comme milieu d'extinction des arcs électriques, physiquement séparé du gaz d'isolation présent dans la chambre de coupure de l'appareil de coupure d'un courant électrique de moyenne ou haute tension.
En d'autres termes, la présente invention est basée sur l'utilisation d'une ampoule de coupure étanche contenant un liquide assurant l'extinction des arcs électriques susceptibles de se produire dans cette ampoule, placée dans la chambre de coupure, elle-même comprenant au moins un gaz d'isolation à faible impact environnemental .
De façon générale, la présente invention propose une chambre de coupure d'un appareil de coupure de courant moyenne ou haute tension comprenant, d'une part, au moins un gaz d'isolation à faible impact environnemental et, d'autre part, une ampoule de coupure étanche, contenant un fluide dont la température d'ébullition à pression atmosphérique est supérieure à 90°C.
L'enceinte que forme la chambre de coupure selon l'invention comprend donc deux volumes distincts que sont, d'une part, l'ampoule de coupure qui contient un fluide dont la température d'ébullition à pression atmosphérique est supérieure à 90°C et, d'autre part, le reste de la chambre de coupure dans lequel se trouve au moins un gaz d'isolation.
Plus particulièrement, la présente invention propose une chambre de coupure d'un appareil de coupure de courant moyenne ou haute tension consistant en une enceinte comprenant une ampoule de coupure étanche contenant un fluide dont la température d ' ébullit ion à pression atmosphérique est supérieure à 90°C et dont la température de fusion à pression atmosphérique est inférieure à -5°C, au moins un gaz d'isolation à faible impact environnemental se trouvant dans le reste de ladite enceinte.
Il est clair que par « reste de l'enceinte », on entend le volume correspondant au volume de cette enceinte moins le volume de l'ampoule de coupure.
Dans le cadre de la présente invention, l'ampoule de coupure comprend un fluide dont la température d'ébullition à pression atmosphérique est supérieure à 90°C ci-après désigné « fluide de coupure ». Ainsi, le fluide de coupure est liquide à pression atmosphérique et, comme la température maximale dans la chambre de coupure en fonctionnement est de l'ordre de 90°C, il reste liquide dans ces conditions puisque son point d'ébullition est supérieur à la température dans la chambre de coupure .
Par « pression atmosphérique », on entend, selon l'acceptation habituelle, une pression de 1 atm correspondant à une pression de 760 mm Hg ou encore à une pression de 101,3 kPa.
Tout fluide présentant à pression atmosphérique une température d'ébullition supérieure à 90°C est utilisable dans le cadre de la présente invention.
Avantageusement encore, le liquide de coupure utilisé dans le cadre de la présente invention est un fluide ininflammable et typiquement non corrosif. De plus, le liquide de coupure utilisé dans le cadre de la présente invention présente un potentiel de réchauffement global (PRG ou GWP pour « Global Warming Potential ») faible. Par « PRG faible », on entend un PRG inférieur à 1000, notamment inférieur à 850, en particulier inférieur à 700 et, plus particulièrement, inférieur à 500.
Enfin, le liquide de coupure doit rester liquide à la température minimale d'utilisation Tmin de l'appareil de coupure contenant une ampoule de coupure selon l'invention. Avantageusement, cette température minimale d'utilisation Tmin est choisie parmi 0°C, -5°C, -10°C, - 15°C, -20°C, -25°C, -30°C, -35°C, -40°C, -45°C et -50°C. En d'autres termes, le liquide de coupure doit présenter une température de fusion à pression atmosphérique inférieure à 0°C, notamment inférieure à -5°C, typiquement inférieure à -10°C, en particulier inférieure à -15°C, plus particulièrement inférieure à -20°C, plus particulièrement encore inférieure à -25°C et, tout particulièrement, inférieure à -30°C. Dans certaines formes de mise en œuvre de l'invention, le liquide de coupure peut présenter une température de fusion à pression atmosphérique inférieure à -35°C, notamment inférieure à -40°C, typiquement inférieure à -45°C, en particulier inférieure à -50°C, plus particulièrement inférieure à -55°C et, tout particulièrement, inférieure à -60°C.
Dans une forme de mise en œuvre particulière de l'invention, le fluide présentant une température d'ébullition à pression atmosphérique supérieure à 90°C et avantageusement une température de fusion à pression atmosphérique inférieure à -5°C est un composé organique éventuellement fluoré. Plus particulièrement, le fluide présentant une température d ' ébullit ion à pression atmosphérique supérieure à 90 °C est ou comprend un composé organique choisi dans le groupe constitué par un oxirane éventuellement fluoré ou perfluoré, une cétone éventuellement fluorée ou perfluorée, un éther éventuellement fluoré ou perfluoré, un triester d'acides gras et du glycérol, un tetraester d'acides gras et du pentaérythritol et un de leurs mélanges.
Par « oxirane (ou cétone ou éther) fluoré (e) », on entend, dans le cadre de la présente invention, un oxirane (ou une cétone ou un éther) dont au moins un atome d'hydrogène a été remplacé par un atome de fluor. La même définition s'applique mutatis mutandis aux groupes (hétéro ) alkyle et (hétéro ) aryle présentés ci- dessous .
Par « oxirane (ou cétone ou éther) perfluoré (e) », on entend, dans le cadre de la présente invention, un oxirane (ou une cétone ou un éther) dont l'ensemble des atomes d'hydrogène ont été remplacés par des atomes de fluor. La même définition s'applique mutatis mutandis aux groupes (hétéro ) alkyle et (hétéro ) aryle présentés ci-dessous.
Les oxiranes susceptibles d'être utilisés dans le cadre de l'invention sont des oxiranes qui répondent à la formule générale (I) ci-après :
Figure imgf000013_0001
dans laquelle R1, R2, R3 et R4, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un atome de fluor, un groupe alkyle éventuellement fluoré ou perfluoré ou un groupe hétéroalkyle éventuellement fluoré ou perfluoré.
Par « groupe alkyle », on entend dans le cadre de la présente invention un groupe alkyle, linéaire, cyclique ou ramifié, comprenant de 1 à 15 atomes de carbone et notamment 1 à 10 atomes de carbone et comprenant éventuellement une (ou plusieurs) insaturation ( s ) simple(s) ou double(s) .
Par « groupe hétéroalkyle », on entend un groupe alkyle tel que précédemment défini, substitué par un groupement comprenant au moins un hétéroatome et/ou interrompu par au moins un hétéroatome, ledit hétéroatome étant, par exemple, choisi parmi un atome d'oxygène, un atome d'azote, un atome de phosphore, un atome d'iode, un atome de chlore, un atome de brome, un atome de soufre ou un atome de silicium.
En pratique, les oxiranes susceptibles d'être utilisés dans le cadre de la présente invention comprennent au moins 5 atomes de carbone et notamment au moins 6 atomes de carbone.
A titre d'exemples particuliers d'oxirane utilisable dans le cadre de la présente invention, on peut citer le 1H, IH-perfluoropentyl-oxirane (CAS : 81190- 28-5), le 1H, IH-perfluorohexyl-oxirane (CAS : 87375-53- 9), le 1H, ΙΗ-perfluoroheptyl-oxirane (CAS : 38565-52-5), le 1H, ΙΗ-perfluorooctyl-oxirane (CAS : 20084-49-5), le 1H, ΙΗ-perfluorononyl-oxirane (CAS : 38565-53-6), le [2,3,3,4,4, 4-hexafluoro-2 (trifluoro
méthyl) utyl] oxirane (CAS : 239463-94-6), le [2,2- bis ( trifluorométhyl ) -1H, IH-heptafluoropentyl ] oxirane (CAS : 119285-89-1), le ( 6-chloro-perfluorohexyl ) trifluoro-oxirane (CAS : 66443-82-1), le (2,2,3,3,4,4, 5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,11,11, 11-icosafluoro-10- (trifluorométhyl ) undecyl ) oxirane (CAS : 47795-34-6) et un de leurs mélanges.
Les cétones susceptibles d'être utilisées dans le cadre de la présente invention peuvent présenter une (ou plusieurs) fonction(s) cétone. Avantageusement, ces cétones répondent à la formule générale (II) :
R5-C(0)-R6 (II)
dans laquelle R5 et R6, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle éventuellement fluoré ou perfluoré, un groupe hétéroalkyle éventuellement fluoré ou perfluoré, un groupe aryle éventuellement fluoré ou perfluoré ou un groupe hétéroaryle éventuellement fluoré ou perfluoré.
Les définitions données pour « groupe alkyle » et « groupe hétéroalkyle » dans le cadre des oxiranes s'appliquent également aux cétones utilisables dans le cadre de la présente invention.
Par « groupe aryle », on entend, dans le cadre de la présente invention, une structure carbonée, aromatique, constituée d'un (ou plusieurs) cycle (s) aromatique ( s ) comportant chacun de 3 à 8 atomes de carbone et notamment 6 atomes de carbone, éventuellement mono- ou polysubst ituée comme, par exemple, par des groupes alkyles de 1 à 6 atomes de carbone.
Par « groupe hétéroaryle », on entend, dans le cadre de la présente invention, un groupe aryle tel que précédemment défini substitué par un groupement comprenant au moins un hétéroatome et/ou interrompu par au moins un hétéroatome, ledit hétéroatome étant, par exemple, choisi parmi un atome d'oxygène, un atome d'azote, un atome de phosphore, un atome d'iode, un atome de chlore, un atome de brome, un atome de soufre ou un atome de silicium.
A titre d'exemples particuliers de cétone utilisable dans le cadre de la présente invention, on peut citer la 4H, 4H-decafluoroheptane-3 , 5-dione (CAS : 38007-33-9), la 1H, 1H, 1H, 3H, 3H-perfluorododecane-2 , 4- dione (CAS : 203201-14-3), 1 ' heptafluoropropylphényl- cétone (CAS : 559-91-1), la 5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9- undecafluorononane-2 , 4-dione (CAS : 75824-01-0), la 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 8-nonafluorooctane-2, 4-dione (CAS : 355- 84-0), la 5, 5, 6, 6, 7, 7, 7-heptafluoroheptane-2, 4-dione (CAS : 356-30-9), la 5, 5, 6, 6, 6-pentafluorohexane-2, 4- dione (CAS : 356-40-1), la 5H, 5H-perfluorononane-4, 6- dione (CAS : 113116-18-0), la méthylperfluorohexyl- cétone (CAS : 80793-21-1), la méthylperfluorocyclo hexyl-cétone (CAS : 261761-77-7), la (perfluoro heptanoyl) -acétone (CAS : 82822-26-2), la 4,4,5,5, 6 , 6 , 6-heptafluorohexan-2-one (CAS : 136909-72-3), le, 1,1,1,2,2,3,3,5,5,6,6,7,7, 7-tetradecafluoro-4-heptanone (CAS : 378-90-5) , le 1,1,1,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7- tetradecafluoro-2-heptanone (ChemSpider ID : 10329620) et un de leurs mélanges.
Les éthers susceptibles d'être utilisés dans le cadre de la présente invention peuvent présenter une (ou plusieurs) fonction(s) éther . Avantageusement, ces éthers répondent à la formule générale (III) :
R7-0-R8 (III)
dans laquelle R7 et R8, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle éventuellement fluoré ou perfluoré, un groupe hétéroalkyle éventuellement fluoré ou perfluoré, un groupe aryle éventuellement fluoré ou perfluoré ou un groupe hétéroaryle éventuellement fluoré ou perfluoré.
Les définitions données pour « groupe alkyle »,
« groupe hétéroalkyle », « groupe aryle » et « groupe hétéroaryle » dans le cadre des oxiranes et/ou cétones s'appliquent également aux éthers utilisables dans le cadre de la présente invention.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les éthers utilisables répondent à la formule (III) dans laquelle R7 représente un groupe (hétéro ) alkyle fluoré ou perfluoré et R8 représente un groupe (hétéro ) alkyle fluoré ou perfluoré. Avantageusement, dans ce mode de réalisation, les éthers utilisables répondent à la formule (III) dans laquelle R7 représente un groupe alkyle fluoré et notamment un groupe alkyle fluoré comprenant 1 à 5 atomes de carbone et R8 représente un groupe alkyle fluoré et notamment un groupe alkyle fluoré comprenant 2 à 12 atomes de carbone. Dans un autre mode de réalisation particulier de l'invention, les éthers utilisables répondent à la formule (III) dans laquelle R7 représente un groupe (hétéro ) alkyle et R8 représente un groupe (hétéro ) alkyle fluoré ou perfluoré. Avantageusement, dans ce mode de réalisation, les éthers utilisables répondent à la formule (III) dans laquelle R7 représente un groupe alkyle et notamment un groupe alkyle comprenant 1 à 5 atomes de carbone et R8 représente un groupe alkyle fluoré ou perfluoré et notamment un groupe alkyle fluoré ou perfluoré comprenant 2 à 12 atomes de carbone.
A titre d'exemples particuliers d'éther utilisable dans le cadre de la présente invention, on peut citer le 2-trifluorométhyl-3-éthoxy-dodecafluoro hexane (CAS : 297730-93-9), le 2-trifluorométhyl-3- méthoxy-dodecafluorohexane, le 4-trifluorométhyl-3- méthoxy-decafluoropentane (CAS : 132182-92-4), le 4- trifluorométhyl-3-éthoxy-decafluoropentane, le 3-
(difluorométhyl ) -1, 1, 1, 2, 4, 5, 5, 5-octafluoro-3- (2, 2, 2- trifluoroéthoxy ) -pentane, le 1 , 1 , 1 , 2 , 3 , 3-hexafluoro-4- ( 1 , 1 , 2 , 3 , 3 , 3-hexafluoropropoxy ) -pentane (CAS : 870778- 34-0) et un de leurs mélanges.
Un triester d'acides gras et du glycérol, également connu sous le terme de triglycéride, susceptible d'être utilisé dans le cadre de la présente invention répond avantageusement à la formule générale (IV) :
H2C [OC (0) R9] -CH [OC (0) R10] -CH2 [OC (0) R11] (IV) dans laquelle R9, R10 et R11, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, linéaire, cyclique ou ramifié, comprenant de 4 à 22 atomes de carbone et notamment 5 à 18 atomes de carbone et comprenant éventuellement une (ou plusieurs) insaturation ( s ) simple(s) ou double(s) .
Dans un mode de réalisation particulier, le fluide présentant une température d ' ébullit ion à pression atmosphérique supérieure à 90 °C peut comprendre au moins deux triglycérides de formule (IV) différents. Un tel fluide peut notamment être une huile végétale telle qu'une huile de tournesol, une huile de lin, une huile de maïs, une huile de ricin ou une huile de sésame.
Pour rappel, le pentaérythritol est un composé de formule C( CH2<0H) 4. Aussi, un tetraester d'acides gras et du pentaérytritol susceptible d'être utilisé dans le cadre de la présente invention répond avantageusement à la formule générale (V) :
C(CH2OC(0)R12) (CH2OC (0) R13) ( CH2OC (0) R14) ( CH2OC ( 0 ) R15 ) (V) dans laquelle R12, R13, R14 et R15, identiques ou différents, représentent
- un groupe alkyle, linéaire, cyclique ou ramifié, comprenant de 3 à 22 atomes de carbone et notamment 4 à 18 atomes de carbone et comprenant éventuellement une (ou plusieurs) insaturation ( s ) simple (s) ou double (s) ou
- un groupe alkyle tel que précédemment défini. Dans un mode de réalisation particulier, le fluide présentant une température d'ébullition à pression atmosphérique supérieure à 90 °C peut comprendre au moins deux tetraester d'acides gras et du pentaérytritol de formule (V) différents. Un tel fluide peut notamment être le mélange de tétraesters d'acides gras comprenant de 5 à 10 atomes de carbone et du pentaérythritol (CAS : 68424- 31-7) . Dans une forme de mise en œuvre particulière de l'invention, le fluide présentant une température d'ébullition à pression atmosphérique supérieure à 90°C et avantageusement une température de fusion à pression atmosphérique inférieure à -5°C est un composé organique éventuellement fluoré du type oxirane fluoré ou perfluoré, cétone fluorée ou perfluorée ou éther fluoré ou perfluoré. Lorsqu'un fluide de coupure fluoré ou perfluoré est utilisé dans le cadre de la présente invention, ce fluide, vaporisé par l'arc électrique, produit des dérivés fluorés.
Dans une forme de mise en œuvre toute particulière de la présente invention, le composé organique présentant une température d'ébullition à pression atmosphérique supérieure à 90°C et avantageusement une température de fusion à pression atmosphérique inférieure à -5°C est choisi dans le groupe constitué par le 2-trifluorométhyl-3-éthoxy- dodecafluorohexane (CAS : : 297730-93-9), le 4- trifluorométhyl-3-méthoxy-decafluoropentane (CAS : 132182-92-4), le 1 , 1 , 1 , 2 , 3 , 3-hexafluoro-4- ( 1 , 1 , 2 , 3 , 3 , 3- hexafluoropropoxy ) -pentane (CAS : 870778-34-0) et un de leurs mélanges.
Le gaz d'isolation contenu dans la chambre de coupure selon l'invention et dans lequel baigne l'ampoule de coupure peut être tout gaz d'isolation à faible impact environnemental i.e. tout gaz d'isolation utilisé ou envisagé pour remplacer le SF6.
A titre d'exemples illustratifs et non limitatifs, un tel gaz d'isolation peut comprendre un (ou plusieurs) élément (s) choisi (s) dans le groupe constitué par l'air et notamment l'air sec, l'azote, l'oxygène, un gaz neutre comme l'argon, une fluorocétone et notamment les fluorocétones C4K, C5K, C6K et C7K telles que définies dans la demande internationale WO 2012/038442 [4], un oxirane et notamment tel que défini dans la demande internationale WO 2013/079569 [5] et de 1 'heptafluoro-isobutyronitrile (CAS : 42532-60-5) .
La chambre de coupure selon la présente invention comprend :
- une paire de contacts principaux dont au moins un est mobile sous l'action d'une tige (ou bielle) de manœuvre auquel il est lié, pour se séparer mutuellement entre une position de fermeture dans laquelle un courant de charge peut circuler à travers et une position d'ouverture dans laquelle le courant est interrompu ; et
— une paire de contacts d'arc dont au moins un est mobile également sous l'action de la tige de manœuvre auquel il est lié; la course en translation du contact mobile étant suffisamment élevée pour réaliser la coupure de courant quelle que soit sa valeur et pour obtenir la tenue diélectrique de l'appareil de coupure, lesdites paires de contacts principaux et d'arc se trouvant dans l'ampoule de coupure.
Par convention ici et dans le cadre de l'invention, on désigne par « contact », l'ensemble d'un contact principal, constituant un contact électrique par lequel transite le courant de charge et d'un contact d'arc sur lequel un arc électrique est établi lors d'une coupure du courant .
Avantageusement, dans le cadre de la présente invention, la chambre de coupure peut comprendre un contact mobile et un contact fixe, une telle chambre étant communément appelée « à simple mouvement ».
En variante, la chambre de coupure selon la présente invention peut présenter deux contacts mobiles l'un et l'autre simultanément, entraînés par l'intermédiaire d'une seule tige de manœuvre, la transmission d'un contact mobile à l'autre étant réalisée par des moyens appropriés agencés dans la chambre de coupure. Une telle chambre est communément appelée « à double mouvement ».
De façon avantageuse, la chambre de coupure selon la présente invention est une chambre de coupure à simple mouvement. Ainsi, la chambre de coupure selon la présente invention présente ou comprend une première paire de contacts et une deuxième paire de contacts, dont chaque paire de contacts comporte un contact principal et un contact d'arc associés, les contacts de la deuxième paire de contacts étant mobiles en translation par rapport aux contacts de la première paire de contacts entre une position aval déconnectés, une position intermédiaire dans laquelle seuls les contacts d'arc des deux paires de contacts sont en contact électrique et une position amont de fermeture dans laquelle les contacts d'arc et les contacts principaux des deux paires de contacts sont en contact électrique les uns avec les autres, les deux paires de contacts se trouvant dans l'ampoule de coupure de cette chambre.
En d'autres termes, aussi bien en position déconnectée qu'en position connectée, les contacts d'arc et les contacts principaux se trouvent dans l'ampoule de coupure contenant le liquide de coupure.
Toutes forme et architecture habituellement utilisées pour les contacts principaux et les contacts d'arc dans les appareils de coupure sont utilisables dans le cadre de la présente invention.
De façon avantageuse, le contact fixe se présente sous forme d'une tulipe et le contact principal et le contact d'arc de ce contact fixe se trouvent sur deux zones distinctes de chaque doigt de cette tulipe. Le contact mobile se présente sous forme d'une tige et le contact principal et le contact d'arc de ce contact mobile se trouvent sur deux zones distinctes de cette tige .
Avantageusement, le contact fixe est monté sur ou porté par un support de contact fixe qui lui-même est porté par ou s'embroche sur un porte contact fixe. De même, le contact mobile coulisse dans un support de contact mobile qui lui-même est porté par ou s'embroche sur un porte contact mobile.
L'ampoule de coupure de la chambre de coupure selon la présente invention présente des moyens aptes à amortir l'onde de choc générée lors d'une coupure.
En effet, lors d'une interruption de courant, l'arc électrique produit entraîne la vaporisation du liquide de coupure. Cette vaporisation produit une forte augmentation de pression du type onde de choc. Ainsi, les moyens mis en œuvre pour amortir l'onde de choc générée lors d'une coupure visent à éviter l'éclatement de l'ampoule de coupure et sont notamment choisis parmi un soufflet et un piston. Avantageusement, un tel piston se présente sous forme d'une plaque montée sur un ressort .
Avantageusement, tout ou partie des moyens mis en œuvre pour amortir l'onde de choc sont montés directement sur l'ampoule afin d'assurer la simplicité d'intégration de ladite ampoule de coupure dans les portes contacts fixe et mobile. Dans une mode de réalisation particulier, tout ou partie des moyens mis en œuvre pour amortir l'onde de choc sont guidés dans un tube prolongateur monté sur le support de contact fixe, ledit tube prolongateur n'étant avantageusement pas en contact avec le porte contact fixe.
L'ampoule de coupure de la chambre de coupure selon la présente invention présente un pot de coupure. Ce dernier permet de contenir l'arc électrique lors de sa formation tout en réduisant la durée de cet arc et l'énergie transmise au volume de liquide de coupure.
Tout type de pot de coupure connu de l'homme du métier dans le domaine des appareils de coupure haute ou moyenne tension est utilisable dans le cadre de la présente invention.
Avantageusement, le pot de coupure se présente sous forme d'un conduit creux dans lequel se trouvent les contacts d'arc et les contacts principaux, aussi bien en position déconnectée qu'en position connectée. Plus particulièrement, ce conduit a une forme de tuyère dont une extrémité est montée sur le support de contact fixe alors que l'autre extrémité dirigée vers le support de contact mobile et le porte contact mobile est de diamètre plus important.
Le pot de coupure mis en œuvre dans le cadre de la présente invention est en un matériau isolant et/ou se présente sous forme de fibres enrobées d'un matériau isolant. De telles fibres sont notamment des fibres de verre, des fibres d'aramide, des fibres de polyester ou un de leurs mélanges. Un tel matériau isolant est notamment choisi dans le groupe constitué par le polysulfure de phénylène, le polyéthylèneimine, le polytétrafluoroéthylène, le polyimide, le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène, le polycarbonate, le polyméthyl méthacrylate, le polysulfone, le polyetherimide, le polyéther éther cétone, le parylène N™, le Nuflon™, le silicone et la résine époxyde .
La paroi interne du pot de coupure peut présenter un (ou plusieurs) éléments adaptés pour favoriser l'extinction de l'arc. De tels éléments sont notamment des gorges et/ou des anneaux en un matériau isolant différent du matériau isolant formant le pot de coupure lesdites gorges et/ou lesdits anneaux étant répartis et, avantageusement, répartis de façon régulière au niveau de la paroi interne du pot de coupure.
L'ampoule de coupure de la chambre de coupure selon la présente invention présente un (ou plusieurs) élément (s) garantissant l'étanchéité liquide/gaz notamment choisi (s) dans le groupe constitué par un joint d ' étanchéité, un bouchon de remplissage et une soupape adaptée pour évacuer le gaz se trouvant dans l'ampoule de coupure .
Lors d'une coupure, une fraction du liquide contenu dans l'ampoule est vaporisée et reste sous forme gazeuse. Petit à petit, la pression peut augmenter dans l'ampoule de coupure, il est alors nécessaire d'installer une soupape de dégazage. Avantageusement, cette soupape se situe en position haute au niveau de l'ampoule de coupure moyennant quoi seul le gaz contenu dans cette dernière est éliminé lors de l'ouverture de la soupape, sans risquer que le liquide de coupure soit également éliminé .
L'ampoule de coupure selon la présente invention peut présenter à la fois un bouchon de remplissage et une soupape.
Dans une forme de mise en œuvre particulière, ce bouchon et cette soupape sont deux structures distinctes au niveau de l'ampoule. En variante, le bouchon de remplissage peut également servir de soupape pour éliminer les gaz produits en régime permanent.
De plus, l'ampoule de coupure de la chambre de coupure selon la présente invention présente un isolateur qui forme tout ou partie des parois de ladite ampoule. Tout matériau isolant peut être utilisé pour préparer l'isolateur de l'ampoule de coupure.
Avantageusement, cet isolateur est en un matériau isolant et/ou se présente sous forme de fibres enrobées d'un matériau isolant. De telles fibres sont notamment des fibres de verre, des fibres d'aramide, des fibres de polyester ou un de leurs mélanges. Un tel matériau isolant est notamment choisi dans le groupe constitué par le polysulfure de phénylène, le polyéthylèneimine, le polytétrafluoroéthylène, le polyimide, le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène, le polycarbonate, le polyméthyl méthacrylate, le polysulfone, le polyétherimide, le polyéther éther cétone, le parylène N™, le Nuflon™, le silicone et la résine époxyde .
Dans un mode de réalisation particulier, l'isolateur est monté sur le porte contact fixe et sur le porte contact mobile. En variante avantageuse, l'isolateur est monté sur le support de contact fixe et sur le support de contact mobile.
Dans une forme de mise en œuvre particulière, l'espace situé entre un isolateur tel que précédemment défini, un dispositif visant à amortir l'onde de choc générée tel que précédemment défini, tout ou partie d'un tube prolongateur tel que précédemment défini, le support de contact mobile tel que précédemment défini et le support de contact fixe tel que précédemment défini matérialise le volume interne de l'ampoule de coupure d'une chambre de coupure selon l'invention.
L'invention concerne également un appareil de coupure d'un courant électrique à haute ou moyenne tension, comprenant une (ou plusieurs) chambre (s) de coupure décrite (s) précédemment.
L'appareil de coupure selon la présente invention est avantageusement choisi dans le groupe constitué par un disjoncteur, un interrupteur, un combiné interrupteur- fusibles et un sectionneur GIS pour « Gas-Insulated Swithgear ».
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à l'homme du métier à la lecture de l'exemple ci-dessous donné à titre illustratif et non limitatif, et faisant référence aux figures annexées.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les Figures 1A et 1B sont des vues en coupe longitudinale d'une partie d'une chambre de coupure selon un mode de réalisation de l'invention montrant à la fois la position de fermeture et une position d'ouverture dans laquelle le courant d'arc est interrompu.
La Figure 2 est un agrandissement de la vue en coupe longitudinale d'une partie d'une chambre de coupure selon un mode de réalisation de l'invention en une position d'ouverture dans laquelle le courant d'arc est interrompu de la Figure 1B.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION D'UNE CHAMBRE DE COUPURE SELON L' INVENTION
I . Chambre de coupure selon l'invention.
Les chambres de coupure pour appareil de coupure d'un courant haute ou moyenne tension selon l'invention représentées s'étendent verticalement et comprennent chacune une enveloppe isolante 1 comprenant un gaz isolant diélectrique 2 et dans lequel se trouve une ampoule de coupure.
Cette ampoule de coupure remplie d'un liquide 3 dont la température d ' ébullit ion à pression atmosphérique est supérieure à 90°C et dont la température de fusion à pression atmosphérique est inférieure à -5°C présente un isolateur 13 réalisé en fibres de verre enrobées de résine epoxy par exemple monté sur deux support de contacts que l'on nommera support de contact fixe 9 et support de contact mobile 17.
La chambre de coupure selon la présente invention présente une première paire de contacts et une deuxième paire de contacts, dont chaque paire de contacts comporte un contact principal et un contact d'arc associés, les contacts de la deuxième paire de contacts étant mobiles en translation verticale par rapport aux contacts de la première paire de contacts entre une position aval déconnectés (Figures 1B et 2), une position intermédiaire dans laquelle seuls les contacts d'arc des deux paires de contacts sont en contact électrique et une position amont de fermeture dans laquelle les contacts d'arc et les contacts principaux des deux paires de contacts sont en contact électrique les uns avec les autres (Figure 1A) , les deux paires de contacts se trouvant dans l'ampoule de coupure de cette chambre.
Ainsi, un 1er contact 6, fixe, sous forme de tulipe est monté sur le support de contact fixe 9 (ou support de tulipe 9) qui vient s'embrocher sur un porte contact fixe 7 via une bande de contact 9a. Chaque doigt de contact comporte deux zones distinctes de contact ; l'une est dédiée au passage du courant de charge (contact principal) lorsque l'appareil de coupure du type disjoncteur est fermé, l'autre (contact d'arc) est dédiée à l'arc électrique lorsque le disjoncteur n'est plus à l'état fermé.
Un 2ème contact 5, mobile, sous forme de tige coulisse dans le support de contact mobile 17 (ou support de tige 17) qui s'embroche sur un porte contact mobile 8.
La tige comporte une extrémité (contact d'arc) en alliage WCu longue d'environ 20 mm, le reste de la pièce y compris le contact principal étant en cuivre. Sur la tulipe, il existe deux plots décalés qui correspondent respectivement au contact d'arc et au contact principal : le premier proche de l'extrémité est lui-aussi en alliage WCu, le reste de la pièce y compris le second plot étant en cuivre. En position fermée, le contact tige - tulipe se fait cuivre sur cuivre ce qui offre la meilleure résistance électrique possible. En séparant la tige, vient un moment où le second plot n'est plus en contact avec la tige puis plus tard, la tige quitte complètement la tulipe, l'arc se crée alors entre l'extrémité de la tige en WCu et le premier plot de la tulipe en WCu.
Le contact mobile 5 (i.e. la tige), lorsque le disjoncteur est fermé est embroché à l'intérieur du contact fixe 6 (i.e. la tulipe) (Figure 1A) . Le courant est repris entre le contact mobile 5 et le support de tige 17 par des contacts glissants puis entre le support de tige 17 et le porte contact mobile 8 par des bandes de contacts glissants 8a dimensionnés pour le passage du courant nominal et le courant de surintensité. Le contact mobile 5 est connecté à une bielle de manœuvre 4, elle-même reliée à l'organe de manœuvre qui fournit l'énergie nécessaire à ouvrir et fermer l'appareil de coupure du type disjoncteur.
Sur le porte contact fixe 7, en plus des contacts glissants 9a est montée une bande de guidage ainsi qu'un système de joints assurant une étanchéité liquide / gaz entre l'ampoule de coupure contenant du liquide 3 et la chambre dans laquelle l'ampoule est intégrée qui contient un gaz d'isolation 2.
Sur le porte contact fixe 7, est monté un pot de coupure 12 qui entoure les contacts 5 et 6 y compris quand ceux-ci sont ouverts. Ce pot de coupure 12 est réalisé en matière isolante comme du PEEK, du PPS, du PEI, de la fibre de verre enrobée de résine ou de la fibre de polyester enrobée de résine ou de la fibre d'aramide enrobée de résine.
Ce pot de coupure est creux et comporte des gorges 12c disposées régulièrement le long de l'axe. Ces gorges 12c constituent des volumes d'expansion pour le gaz vaporisé par l'arc électrique au contact du liquide. Au moment du passage par zéro du courant, le gaz stocké dans ces volumes se détend sur l'arc électrique et vise à l'éliminer.
Sur la paroi intérieure du pot de coupure 12 et entre les gorges 12c, on peut insérer des anneaux 12b de PTFE vierge ou chargé qui eux aussi vont partiellement se vaporiser sous l'effet de l'arc électrique et contribuer à la mise en pression des volumes d'expansion. L'extrémité du pot de coupure vers le contact mobile peut être profilée de manière à réaliser un divergent qui facilite l'évacuation des gaz et le soufflage de l'arc
(non représenté) .
Sur la paroi extérieure du pot de coupure, sont montés des anneaux métalliques 12a montés en potentiel flottant visant à réguler le champ électrique le long du pot de coupure en complément des capots 14 et 15 qui régulent le champ électrique sur les contacts d'arc.
Sur le support de tulipe 9, est monté un dispositif visant à amortir l'onde de choc générée à la coupure. Ce dispositif peut être un soufflet (non représenté) qui se déforme suffisamment ou une plaque 11 montée sur ressort 10 et coulissant à l'intérieur d'un tube prolongateur 16 prolongeant le support de tulipe 9.
Le tube prolongateur 16 n'est pas en contact avec le porte contact fixe 8. La plaque 11 est guidée dans le tube 16, mais une étanchéité liquide/gaz est également réalisée pour conserver l'autonomie de l'ampoule de coupure .
Sur le support de tige 17, est monté un bouchon de remplissage 18 assurant 1 'étanchéité liquide/gaz.
L'ampoule de coupure peut présenter également une soupape apte à éliminer le gaz produit, lors des différentes opérations de coupure de courant, dans ladite ampoule
(non représenté) .
L'ampoule de coupure est étanche et est embrochée à chaque extrémité sur des pièces support qui réalisent la connexion avec les prises de courant.
La chambre dans laquelle est intégrée l'ampoule de coupure est remplie avec un gaz d'isolation 2. Ce gaz d'isolation est différent du SF6 pour ne pas avoir d'impact sur l'effet de serre. Ce gaz d'isolation peut être de l'azote (N2) , de l'air sec ou un mélange de gaz plus propice à l'isolation gazeuse comme un mélange comprenant de 1 'heptafluoroisobutyronitrile et un ou plusieurs gaz de dilution qui comparativement à une isolation en SF6 permet de garder les mêmes dimensions d'enveloppe sans avoir l'inconvénient de l'impact sur l'effet de serre.
II . Exemple de fluides utilisables dans l'ampoule de la chambre de coupure selon l'invention.
Pour une ampoule de coupure telle que définie au point I ci-dessus, on peut utiliser un éther de formule (III) et notamment le 2-trifluorométhyl-3-éthoxy- dodecafluorohexane (CAS : 297730-93-9, C9H5F15O) et le 4- trifluorométhyl-3-méthoxy-decafluoropentane (CAS : 132182-92-4, C7H3F13O) .
Les propriétés de ces deux éthers comparées à une fluorocétone en C6 (dodecafluoro-2-methylpentan-2-one de formule C6F12O) sont les suivantes :
C6Fi20 C7H3F13O C9H5F15O
GWP 1 210 100
49 98 128 d ' ébullition
T° min -108 -38 -100
Conductivité 0,059 0, 063 0, 065 thermique
Rigidité >40 -40 -40 diélectrique
2,54 mm
Chaleur 88 102 89 latente de
vaporisation
Masse 1600 1660 1614 volumique Ces différents composés ont un faible impact effet de serre. De plus, le C7H3F13O et le C9H5F15O présentent une température d'ébullition supérieure à 90°C et sont utilisables dans le cadre de la présente invention contrairement au C6F 12O .
Le meilleur du point de vue GWP est le C9H5F15O. Ce composé est, en outre, applicable à des pays à très basse température comme la Russie où le -60°C peut être spécifié. Le C9H5F15O a, par rapport au C6F 12O , un meilleur potentiel de diffusion de la chaleur dû au passage du courant de charge ( conduct ivité thermique supérieure de 20%) .
En ce qui concerne le GWP, dans un disjoncteur AIS de niveau 145 kV utilisant du SF6, on a 12 à 14 kg de SF6 soit 266400 à 310800 kg équivalent CO2 qui peuvent être arrondis à 300000 (GWP SF6 = 22200) .
Avec un disjoncteur AIS de niveau 145 kV à ampoule de coupure au 2-trifluorométhyl-3-éthoxy- dodecafluorohexane (C9H5F15O) , si on considère 3 L par pôle soit 9 L au total à multiplier par sa masse volumique de 1,614 kg/L, on a -14,5 kg soit un équivalent de 1450 kg CO2 (GWP = 100) . Considérant que le reste du disjoncteur est isolé par un milieu gazeux de GWP<=1, on a alors une réduction de -99.5% par rapport à la solution SF6 en quantité installée. REFERENCES
[1] Demande de brevet européen, au nom de Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, publiée sous le n° 0 131 922 le 23 janvier 1985.
[2] Demande internationale WO 2010/142346, au nom d'ABB Technology AG., publié le 16 décembre 2010. [3] Demande internationale WO 2012/080246, au nom d'ABB Technology AG., publié le 21 juin 2012.
[4] Demande internationale WO 2012/038442, au nom d'Alstom Grid SAS et de Schneider Electric Energy France, publiée le 29 mars 2012.
[5] Demande internationale WO 2013/079569, au nom d'Alstom Technology Ltd, publiée le 6 juin 2013.

Claims

REVENDICATIONS
1) Chambre de coupure d'un appareil de coupure de courant moyenne ou haute tension consistant en une enceinte comprenant une ampoule de coupure étanche contenant un fluide dont la température d ' ébullit ion à pression atmosphérique est supérieure à 90°C et dont la température de fusion à pression atmosphérique est inférieure à -5°C,
au moins un gaz d'isolation à faible impact environnemental se trouvant dans le reste de ladite enceinte .
2) Chambre de coupure selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit fluide présente une température de fusion à pression atmosphérique inférieure à -10°C, en particulier inférieure à -15°C, plus particulièrement inférieure à -20°C, plus particulièrement encore inférieure à -25°C et, tout particulièrement, inférieure à -30°C.
3) Chambre de coupure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit fluide est ou comprend un composé organique choisi dans le groupe constitué par un oxirane éventuellement fluoré ou perfluoré, une cétone éventuellement fluorée ou perfluorée, un éther éventuellement fluoré ou perfluoré, un triester d'acides gras et du glycérol, un tetraester d'acides gras et du pentaérythritol et un de leurs mélanges. 4) Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit fluide est choisi dans le groupe constitué par le 2- trifluorométhyl-3-éthoxy-dodecafluorohexane, le 4- trifluorométhyl-3-méthoxy-decafluoropentane, le 1,1,1,2,3, 3-hexafluoro-4- (1,1,2,3,3,3- hexafluoropropoxy ) -pentane et un de leurs mélanges.
5) Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit gaz d'isolation comprend un ou plusieurs élément (s) choisi (s) dans le groupe constitué par l'air et notamment l'air sec, l'azote, l'oxygène, un gaz neutre, une fluorocétone, un oxirane et de 1 'heptafluoro- isobutyronitrile .
6) Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente une première paire de contacts et une deuxième paire de contacts, dont chaque paire de contacts comporte un contact principal et un contact d'arc associés, les contacts de la deuxième paire de contacts étant mobiles en translation par rapport aux contacts de la première paire de contacts entre une position aval déconnectés, une position intermédiaire dans laquelle seuls les contacts d'arc des deux paires de contacts sont en contact électrique et une position amont de fermeture dans laquelle les contacts d'arc et les contacts principaux des deux paires de contacts sont en contact électrique les uns avec les autres, les deux paires de contacts se trouvant dans l'ampoule de coupure de cette chambre .
7) Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un porte contact fixe (7) et un porte contact mobile ( 8 ) .
8) Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un support de contact fixe (9) qui lui-même est porté par ou s'embroche sur un porte contact fixe (7) et un support de contact mobile (17) qui lui-même est porté par ou s'embroche sur un porte contact mobile (8) .
9) Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente des moyens aptes à amortir l'onde de choc générée lors d'une coupure (10, 11) .
10) Chambre de coupure selon la revendication 9, caractérisée en ce que tout ou partie des moyens mis en œuvre pour amortir l'onde de choc (10,11) sont guidés dans un tube prolongateur (16) monté sur un support de contact fixe (9) .
11) Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente un pot de coupure (12) . 12) Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente un ou plusieurs élément (s) garantissant l'étanchéité liquide/gaz notamment choisi (s) dans le groupe constitué par un joint d ' étanchéité, un bouchon de remplissage et une soupape adaptée pour évacuer le gaz se trouvant dans l'ampoule de coupure.
13) Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente un isolateur (13) qui forme tout ou partie des parois de ladite ampoule.
14) Chambre de coupure selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'espace situé entre ledit isolateur (13), ledit dispositif visant à amortir l'onde de choc générée (11), le tube prolongateur (16), le support de contact mobile (17) et le support de contact fixe (9) matérialise le volume interne de ladite ampoule de coupure .
15) Appareil de coupure comprenant au moins une chambre de coupure telle que définie dans l'une quelconque des revendications précédentes.
16) Appareil de coupure selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit appareil de coupure est choisi dans le groupe constitué par un disjoncteur, un interrupteur, un combiné interrupteur-fusibles et un sectionneur GIS pour « Gas-Insulated Switchgear ».
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