WO2017178761A1 - Electrical circuit breaker with liquid vaporization system - Google Patents

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WO2017178761A1
WO2017178761A1 PCT/FR2017/050883 FR2017050883W WO2017178761A1 WO 2017178761 A1 WO2017178761 A1 WO 2017178761A1 FR 2017050883 W FR2017050883 W FR 2017050883W WO 2017178761 A1 WO2017178761 A1 WO 2017178761A1
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WO
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injection
contacts
chamber
liquid
arc
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/050883
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French (fr)
Inventor
Sylvain NICHELE
Christophe Creusot
Original Assignee
Supergrid Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/80Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid flow of arc-extinguishing fluid from a pressure source being controlled by a valve
    • H01H33/84Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid flow of arc-extinguishing fluid from a pressure source being controlled by a valve the fluid being liquid, e.g. oil
    • HELECTRICITY
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    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/53Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/56Gas reservoirs
    • H01H2033/566Avoiding the use of SF6
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    • H01H33/88Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/92Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the arc-extinguishing fluid being liquid, e.g. oil

Definitions

  • an interrupting chamber comprises (FIG. 1), in a closed enclosure 10, a set of two pairs of arcing contacts 2, 3 and 4, 5, each 2, 5 being relatively movable relative to the other 3, 4 under the action of an operating member 13.
  • the contacts 2 and 3 ensure the passage of the permanent current when the circuit breaker is closed by limiting losses by Joule effect.
  • the contacts 4, 5 are dedicated solely to the passage of the highly destructive electric arc that is generated during the opening of the circuit breaker, at the precise moment of the physical separation of the contacts 4, 5.
  • an opening phase Contacts take place as follows.
  • the electric arc allows the electric current to continue to flow through the contacts 4, 5 which continue to deviate relative to each other. To stop this passage of the current and thus achieve the cut, the electric arc is elongated due to the distance of the contacts 4, 5, then blown until it is extinguished. The contacts 4, 5 continue to move away from each other to a position called "open" where the distance between the two contacts is such that there is more risk than an electric current settles again between contacts. The opening phase is then complete.
  • the chamber is filled with gas, typically SF6; thanks to the dielectric properties and the electronegativity properties of SF6 gas, the medium ionized by the electric arc forming at the time of the separation of the contacts quickly finds good insulating properties by attachment of free electrons on SF6 ions.
  • SF6 has established itself as the reference gas for switching off AC high-voltage lines (HVAC). But because of the impact of SF6 on global warming, solutions are being sought to replace SF6 gas. Among the more environmentally acceptable alternatives, studies are being conducted on carbon dioxide (CO2), nitrogen (N2) or even air.
  • liquid injection is difficult to achieve because it must be performed under very strong constraints.
  • the quantity of liquid must be perfectly controlled: too much liquid could result in an overpressure in the enclosure of the arc chute with risk of explosion.
  • a quantity of liquid may not be vaporized but be carbonized and then come "pollute" the inter-electrode space; this would lead to a degradation of the dielectric strength of the medium.
  • some liquids can have a significant cost; to inject strictly the necessary quantity of liquid thus also makes it possible to limit the cost of the device.
  • the injection member must be very fast to inject the liquid into the future arc zone during the opening of the circuit breaker. Indeed, the temperature and the pressure are very important in the arc zone at the moment when the arc burns between the two contacts 4, 5. This arc formed from the physical separation of the contacts 4, 5 is a medium. viscous "in which the injected liquid has great difficulty in penetrating: generally, the injected liquid bounces on the surface of the arc.
  • the invention proposes a new breaking system, not exhibiting all or part of the disadvantages of the known systems.
  • the invention proposes a current interruption system comprising an interrupting chamber comprising, in a closed enclosure, a pair of arcing contacts, one of the contacts being movable relative to the other under the action of an operating member, the contacts separating forming an electric arc in an arc zone inside the enclosure.
  • the system according to the invention is characterized in that it also comprises an injection means adapted to inject, in an injection zone adjacent to the arc zone or comprising the arc zone, a predefined volume of liquid in a first time less than a second time necessary for the appearance of the arc, second time composed of a time required for the operating member to take into account a contact opening control signal and put in motion the contacts and a time required for the operating member to move the contacts until the contacts physically separate by forming the electric arc.
  • the liquid is injected into the enclosure of the interrupting chamber after the supply of the contact opening control signal but before the appearance of the electric arc.
  • the electric arc arises at the time of the physical separation of the contacts, so after the operating member has taken into account a contact opening control signal and has set in motion one of the contacts relative to the other, but before the contacts are immobilized in a fully open position.
  • the temperature and the pressure are still limited in the breaking chamber, well below the temperature and the pressure generated by the electric arc, and the medium in which the liquid is injected is still gaseous, not "viscous". It follows much easier injection conditions, resulting in a volume of adequate liquid totally injected immediately available to be vaporized at the time of the appearance of the arc to extinguish.
  • the first time is less than a third time required for the operating member to take into account the opening control signal. This ensures that the injection is performed before any movement of the contacts, so well before the creation of the arc and a first rise in pressure in the interrupting chamber.
  • the cut-off system also comprises a control device adapted to simultaneously produce the opening control signal for the operating member and the injection control signal for the injection means when fault is detected.
  • a protection relay can provide an opening command to the control device when it detects a fault on the electrical network.
  • the liquid is injected into the interrupting chamber only when the breaking conditions are particularly difficult because of the presence of a fault current generally much higher than the current flowing normally in the line.
  • the gas initially present in the interrupting chamber is sufficient to blow the arc (much lower energy) and allow the cut.
  • the injection means comprises a pump comprising a tubular body in which a piston defines an injection chamber, an outlet of which is connected to the injection zone in the interrupting chamber, the piston being movably mounted between:
  • the total stroke of the piston is set and the volume of the pump body determines the predefined volume of liquid injected at each activation of the piston to achieve the desired performance.
  • the initial position of the piston can be adjusted precisely according to the volume of liquid to be injected.
  • the injection means also comprises a first valve positioned between the injection chamber and the interrupting chamber and adapted to:
  • the injection means further comprises a reservoir of liquid to be injected, an outlet of which is connected to an inlet of the injection chamber via a second valve of the injection means, said second valve being adapted to:
  • the presence of a reservoir of liquid to be injected makes it possible to refill the injection chamber of the pump immediately after an injection.
  • the injection means is ready to be reused in a very short practical time, similar to the time required to inject the predefined volume into the interrupting chamber.
  • the injection means also comprises a purge member adapted to evacuate any gas from the injection chamber before or at the time of a first filling of the injection chamber.
  • a purge member adapted to evacuate any gas from the injection chamber before or at the time of a first filling of the injection chamber.
  • the injection means, and if necessary the reservoir, may (may) be positioned outside the interrupting chamber.
  • the conditions of installation and maintenance of the injection means are thus facilitated, in particular the filling of the reservoir for successive uses.
  • the injection means outside the interrupting chamber is only subjected to ambient temperature and pressure conditions which makes its sizing easier, lighter; finally, the risk of undesired vaporization of the injection liquid inside the injection chamber or the reservoir is discarded.
  • the breaking chamber is filled with a gas selected from carbon dioxide, nitrogen, air or a combination of these gases; the injected liquid can in turn comprise compounds of hydrogen and / or fluorine.
  • Hydrogen has very interesting thermal properties to remove from the arc zone a significant part of the energy released at the time of the cut. Fluorine is very electronegative and thus easily captures the electrons released during the cut. Thus, fluorine makes it possible to limit the risk of restarting an electric arc in the second phase of electrical failure, when a very difficult transient recovery voltage appears at the contacts when the current is cut off.
  • FIG. 2 is a block diagram of a breaking system according to the invention
  • FIGS. 3a, 3b are a functional representation of an injection phase in a breaking system according to the invention.
  • FIGS. 4a, 4b are a functional representation of a refueling phase of a breaking system according to the invention.
  • the invention relates to a power failure system (electric circuit breaker) comprising a breaking chamber; the interrupting chamber comprises (Figs.1-2), in a closed enclosure 10, a pair of arcing contacts 4, 5, one of the contacts being movable relative to the other (the two contacts may be movable ) under the action of an operating member 13.
  • a power failure system electric circuit breaker
  • the interrupting chamber comprises (Figs.1-2), in a closed enclosure 10, a pair of arcing contacts 4, 5, one of the contacts being movable relative to the other (the two contacts may be movable ) under the action of an operating member 13.
  • an electric arc is formed in an arc zone 16 inside the enclosure 10.
  • the enclosure is filled with a gas, for example carbon dioxide, nitrogen, air or a combination of such gases, replacing the SF6 gas commonly used.
  • the system according to the invention also comprises an injection means 20 for injecting into an injection zone 17 adjacent to the arc zone 16 (or comprising it) a predefined volume of liquid.
  • the injection means is positioned outside the interrupting chamber, to facilitate the maintenance and filling operations of the injection means without opening the circuit breaker (see even without the turn off the filling time).
  • a receptacle 18 such as a cup is provided in the injection zone to receive the injected liquid.
  • the system according to the invention also comprises a control device 40 adapted to simultaneously control, via the control signals 41, 42, the operating member and the injection means when it receives an opening command issued by the relay. protection 50 having detected an electrical fault on the electrical network 60 that it monitors continuously.
  • the control device is also adapted to control, via a signal 43, only the operating member for an opening of the contacts 4, 5, when no fault current is detected on the network 60.
  • the energy of the arc at the moment of the cutoff is much lower than in the case of a fault current, the gas present in the chamber of the arc chute is sufficient to blow the arc and it does not it is not necessary to inject liquid. This is the case for example when the opening of the contacts is triggered by an operator.
  • the injection of the liquid is firstly less than a second time required for the operating member to take into account an opening control signal 41 of the contacts 4, 5 and physically separate the contacts , and preferably less than a third time required for the operating member to take into account the opening control signal 41.
  • the first time is equal to a time required to take into account a control signal of injection 42 by the injection means 20 plus a time required to inject the predefined volume of liquid.
  • Figures 3 and 4 show a preferred embodiment of an injection means according to the invention comprising a pump 21 and a reservoir 27.
  • the pump comprises a tubular body 22 closed at one end 22a; in the body 22, a sliding piston 23 defines a variable volume injection chamber; the piston is driven in motion by a jack (not shown but whose action is shown schematically by an arrow in Figs.3a, 4a); at the end 22a, an outlet of the injection chamber is connected to the breaking chamber 10 in the injection zone 17 via a pipe on which is mounted a first valve 24; on a pipe connecting an inlet of the injection chamber to an outlet of the tank 27 is mounted a second valve 25.
  • the injection means does not comprise a reservoir of injection liquid and the inlet of the injection chamber is connected to a liquid distribution network for example.
  • the first valve and / or the second valve are check valves likely to let a liquid pass in a single direction under the pressure of said liquid.
  • the first valve and / or the second valve are electro-pneumatic valves controlled by the injection control signal 41, the second valve being open after closure of the first valve.
  • the piston is here mounted mobile between two extreme positions: An initial position (FIG 4b) in which the injection chamber has a volume equal to the predefined volume of liquid to be injected; as an indication, the volume of the injection chamber is of the order of a few milliliters; for example, the predefined volume is of the order of 11 ml for a circuit breaker capable of cutting a current of 50 kA;
  • the first valve 24 of the injection means is adapted to:
  • the second valve 25 of the injection means is adapted to:
  • the pump 21 comprises a purge member 26 adapted to evacuate any gas from the injection chamber before or at the time of a first filling of the injection chamber.
  • the injection means and the reservoir are positioned outside the interrupting chamber.
  • the liquid in the reservoir may be composed of hydrogen atoms H with very advantageous thermal properties for absorbing the energy released by the arc towards current zeros and / or highly electronegative fluorine F atoms capable of easily capturing the electrons released at the time of the opening of the contacts and thus limit the risks of a restart of the arc.
  • the circuits of the injection means are first purged via the purge member 26 to expel any residual gas that may be present in the injection means of the circuits.
  • the piston 23 is then brought to its initial position (FIG. 4b), the first valve 24 being closed and the second valve 25 being open: the injection chamber fills with injection liquid.
  • the injection means is thus ready to be used.
  • the control device When the control device detects a fault current on the line connected to the contacts 4, 5, the control device produces an opening signal 41 to the contact operating member and an injection signal 42 to injection means.
  • the piston of the pump is set in motion, the first valve 24 being open and the second valve 25 being closed.
  • the liquid is pushed into the injection zone of the blowing chamber until the piston reaches its final position.
  • the actuator has not yet physically separated the contacts, the arc is not yet formed and the pressure in the interrupting chamber is "low" which facilitates the work of the piston to inject the liquid into the chamber cut.
  • the operating member slower than the injection means, then begins to physically separate the contacts 4, 5.
  • the injection system can be filled again with liquid, by moving the piston 23 to its initial position, the first valve 24 being closed and the second valve 25 being open. In this case, a part of the liquid present in the reservoir 27 is sucked up to fill the injection chamber.
  • the injection means is then very quickly ready for a next injection in the case of an OF-0 cycle, for example, with re-filling and injection times in line with those required to close and reopen the contacts. .

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Abstract

The invention relates to a medium- or high-voltage current breaking system comprising an arc-extinguishing chamber comprising, in a closed enclosure (10), a pair of arc contacts (4, 5), one (5) of the contacts being movable with respect to the other (4) under the action of a maneuvering member (13), the contacts separating while forming an electric arc in an arc zone (16) inside the enclosure (10). According to the invention, the system is characterized in that it also comprises an injection means (20) suitable for injecting, into an injection zone (17) adjacent to the arc zone (16) (or comprising it), a predefined volume of liquid in a first time that is shorter than a second time required for the appearance of the arc, which second time is composed of a time required by the maneuvering member to take account of a control signal for opening the contacts and setting the contacts in motion and a time required by the maneuvering member to move the contacts until the moment when the contacts physically separate while forming the electric arc. Application to the production of medium- or high-voltage circuit breakers.

Description

Disjoncteur électrique avec système de vaporisation liquide  Electric circuit breaker with liquid vaporization system
Domaine technique et état de l'art Technical field and state of the art
L'invention concerne un système de coupure de courant (ou disjoncteur électrique), du type comprenant une chambre de coupure. De manière connue notamment du document WO2016/005435, une chambre de coupure comprend (fig.1), dans une enceinte fermée 10, un jeu de deux paires de contacts d'arc 2, 3 et 4, 5, les uns 2, 5 étant mobiles par rapport aux autres 3, 4 de manière relative sous l'action d'un organe de manœuvre 13. Les contacts 2 et 3 assurent le passage du courant permanent lorsque le disjoncteur est fermé en limitant les pertes par effet Joule. Les contacts 4, 5 sont dédiés uniquement au passage de l'arc électrique très destructeur qui est généré pendant l'ouverture du disjoncteur, au moment précis de la séparation physique des contacts 4, 5. Pour couper le courant, une phase d'ouverture des contacts se déroule de la manière suivante. Initialement, les contacts 2, 3 se touchent et les contacts 4, 5 se touchent également (cf fig. 1) de sorte qu'un courant électrique circule à travers les deux contacts 2, 3. Lorsque l'organe de manœuvre 13 reçoit un signal de commande d'ouverture, l'organe de manœuvre 13 met en mouvement relatif le contact 2 par rapport au contact 3 ainsi que le contact 4 par rapport au contact 5. Puis les contacts 2, 3 vont se séparer physiquement. A partir de ce moment précis, le courant électrique se met à circuler uniquement dans les contacts 4, 5 qui continuent de se déplacer l'un par rapport à l'autre. Tant que les contacts 4, 5 se touchent (bien qu'en mouvement), le courant continue à circuler à travers les deux contacts 4, 5. En revanche, à l'instant où les contacts 4, 5 se séparent physiquement, c'est à dire à l'instant où les contacts 4, 5 n'ont plus de surface commune, un arc électrique naît des deux contacts, dans une zone d'arc à l'intérieur de l'enceinte. L'arc électrique permet au courant électrique de continuer à circuler à travers les contacts 4, 5 qui continuent à s'écarter l'un par rapport à l'autre. Pour arrêter ce passage du courant et ainsi réussir la coupure, l'arc électrique est allongé grâce à l'éloignement des contacts 4, 5, puis soufflé jusqu'à être éteint. Les contacts 4, 5 continuent à s'éloigner l'un de l'autre jusqu'à une position dite « ouverte » où la distance entre les deux contacts est telle qu'il n'y a plus de risque qu'un courant électrique s'établisse à nouveau entre les contacts. La phase d'ouverture est alors terminée. L'enceinte est remplie de gaz, classiquement du SF6 ; grâce aux propriétés diélectriques et aux propriétés d'électronégativité du gaz SF6, le milieu ionisé par l'arc électrique se formant au moment de la séparation des contacts retrouve rapidement de bonnes propriétés isolantes par attachement des électrons libres sur les ions SF6. Le SF6 s'est imposé comme le gaz de référence pour la coupure sur les lignes à haute tension à courant alternatif (HVAC). Mais en raison de l'impact du SF6 sur le réchauffement climatique, des solutions sont recherchées pour remplacer le gaz SF6. Parmi les gaz de substitution possibles plus acceptables sur le plan écologique, des études sont menées sur le gaz carbonique (C02), l'azote (N2) ou même l'air. Mais ces gaz ont des performances diélectriques, d'électronégativité et / ou thermiques moins intéressantes que le SF6 et, à dimensionnement similaire, les disjoncteurs utilisant ces gaz ne permettent pas de couper des courants aussi élevés que les courants qu'un disjoncteur à SF6 peut couper. Pour compenser cette performance plus faible, il est également connu d'injecter dans la zone d'arc ou à proximité des contacts un liquide dont la vaporisation va aider à la coupure. Pour cela, une pompe 15 remplie de liquide est classiquement positionnée à l'intérieur de la chambre de coupure et l'injection de liquide est réalisée au moment de l'arc, par un piston 14 actionné par l'organe de manœuvre 11 (fig. 1). Le liquide injecté dans la zone d'arc est vaporisé du fait de la très forte température générée par l'arc. Les ions, notamment H et F, libérés dans la zone d'arc aident à souffler l'arc et à garder le milieu diélectrique après la coupure. The invention relates to a current interruption system (or electric circuit breaker), of the type comprising a breaking chamber. In known manner in particular from document WO2016 / 005435, an interrupting chamber comprises (FIG. 1), in a closed enclosure 10, a set of two pairs of arcing contacts 2, 3 and 4, 5, each 2, 5 being relatively movable relative to the other 3, 4 under the action of an operating member 13. The contacts 2 and 3 ensure the passage of the permanent current when the circuit breaker is closed by limiting losses by Joule effect. The contacts 4, 5 are dedicated solely to the passage of the highly destructive electric arc that is generated during the opening of the circuit breaker, at the precise moment of the physical separation of the contacts 4, 5. To cut the current, an opening phase Contacts take place as follows. Initially, the contacts 2, 3 are touching and the contacts 4, 5 are also touching (see Fig. 1) so that an electric current flows through the two contacts 2, 3. When the operating member 13 receives a opening control signal, the operating member 13 moves the relative contact 2 relative to the contact 3 as well as the contact 4 relative to the contact 5. Then the contacts 2, 3 will physically separate. From this precise moment, the electric current begins to circulate only in the contacts 4, 5 which continue to move relative to each other. As long as the contacts 4, 5 touch each other (although in motion), the current continues to flow through the two contacts 4, 5. In contrast, at the moment when the contacts 4, 5 physically separate, that is to say at the moment when the contacts 4, 5 have no common surface, an electric arc arises from the two contacts, in an arc zone inside the enclosure. The electric arc allows the electric current to continue to flow through the contacts 4, 5 which continue to deviate relative to each other. To stop this passage of the current and thus achieve the cut, the electric arc is elongated due to the distance of the contacts 4, 5, then blown until it is extinguished. The contacts 4, 5 continue to move away from each other to a position called "open" where the distance between the two contacts is such that there is more risk than an electric current settles again between contacts. The opening phase is then complete. The chamber is filled with gas, typically SF6; thanks to the dielectric properties and the electronegativity properties of SF6 gas, the medium ionized by the electric arc forming at the time of the separation of the contacts quickly finds good insulating properties by attachment of free electrons on SF6 ions. SF6 has established itself as the reference gas for switching off AC high-voltage lines (HVAC). But because of the impact of SF6 on global warming, solutions are being sought to replace SF6 gas. Among the more environmentally acceptable alternatives, studies are being conducted on carbon dioxide (CO2), nitrogen (N2) or even air. However, these gases have dielectric, electronegativity and / or thermal performances which are less interesting than SF6 and, when dimensioned similarly, the circuit breakers using these gases do not make it possible to cut currents as high as the currents that an SF6 circuit breaker can cut. To compensate for this lower performance, it is also known to inject into the arc zone or near the contacts a liquid whose vaporization will help cut. For this, a pump 15 filled with liquid is conventionally positioned inside the interrupting chamber and the liquid injection is performed at the moment of the arc, by a piston 14 actuated by the operating member 11 (FIG. 1). The liquid injected into the arc zone is vaporized because of the very high temperature generated by the arc. The ions, especially H and F, released in the arc zone help to blow the arc and keep the dielectric medium after the cut.
Toutefois, l'injection de liquide est difficile à réaliser car elle doit être réalisée sous de très fortes contraintes. La quantité de liquide doit être parfaitement maîtrisée : une quantité trop importante de liquide pourrait se traduire par une surpression dans l'enceinte de la chambre de coupure avec risque d'explosion. De plus, en cas d'injection trop importante de liquide, une quantité de liquide pourrait ne pas être vaporisée mais être carbonisée et venir ensuite "polluer" l'espace inter-électrodes ; ceci entraînerait une dégradation de la tenue diélectrique du milieu. Enfin, certains liquides peuvent avoir un coût non négligeable ; injecter strictement la quantité nécessaire de liquide permet donc aussi de limiter le coût du dispositif. However, the liquid injection is difficult to achieve because it must be performed under very strong constraints. The quantity of liquid must be perfectly controlled: too much liquid could result in an overpressure in the enclosure of the arc chute with risk of explosion. In addition, in case of excessive liquid injection, a quantity of liquid may not be vaporized but be carbonized and then come "pollute" the inter-electrode space; this would lead to a degradation of the dielectric strength of the medium. Finally, some liquids can have a significant cost; to inject strictly the necessary quantity of liquid thus also makes it possible to limit the cost of the device.
Par ailleurs, l'organe d'injection doit être très rapide pour injecter le liquide dans la future zone d'arc pendant l'ouverture du disjoncteur. En effet, la température et la pression sont très importantes dans la zone d'arc au moment où l'arc brûle entre les deux contacts 4, 5. Cet arc formé à partir de la séparation physique des contacts 4, 5 est un milieu "visqueux" dans lequel le liquide injecté a beaucoup de mal à pénétrer : généralement, le liquide injecté rebondit sur la surface de l'arc. Moreover, the injection member must be very fast to inject the liquid into the future arc zone during the opening of the circuit breaker. Indeed, the temperature and the pressure are very important in the arc zone at the moment when the arc burns between the two contacts 4, 5. This arc formed from the physical separation of the contacts 4, 5 is a medium. viscous "in which the injected liquid has great difficulty in penetrating: generally, the injected liquid bounces on the surface of the arc.
Enfin, parce qu'il est occasionnellement nécessaire d'ouvrir et fermer les contacts plusieurs fois successivement (cycle O-F-O), par exemple en cas de défaut électrique sur la ligne, il est indispensable de pouvoir réaliser une injection de liquide plusieurs fois, et même plusieurs fois de suite. Or, aucune solution technique simple n'est proposée pour réalimenter le dispositif d'injection en liquide plusieurs fois, éventuellement à des intervalles de temps relativement courts. Finally, because it is occasionally necessary to open and close the contacts several times in succession (OFO cycle), for example in case of electrical fault on the line, it is essential to be able to perform a liquid injection several times, and even several times in a row. However, no simple technical solution is proposed to replenish the liquid injection device several times, possibly at relatively short time intervals.
Description de l'invention Description of the invention
L'invention propose un nouveau système de coupure, ne présentant pas tout ou partie des inconvénients des systèmes connus. The invention proposes a new breaking system, not exhibiting all or part of the disadvantages of the known systems.
A cet effet, l'invention propose un système de coupure de courant comprenant une chambre de coupure comprenant, dans une enceinte fermée, une paire de contacts d'arc, l'un des contacts étant mobile par rapport à l'autre sous l'action d'un organe de manoeuvre, les contacts se séparant en formant un arc électrique dans une zone d'arc à l'intérieur de l'enceinte. Le système selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend également un moyen d'injection adapté pour injecter, dans une zone d'injection adjacente à la zone d'arc ou comprenant la zone d'arc, un volume prédéfini de liquide en un premier temps inférieur à un deuxième temps nécessaire à l'apparition de l'arc, deuxième temps composé d'un temps nécessaire à l'organe de manœuvre pour prendre en compte un signal de commande d'ouverture des contacts et mettre en mouvement les contacts et d'un temps nécessaire à l'organe de manœuvre pour déplacer les contacts jusqu'au moment où les contacts se séparent physiquement en formant l'arc électrique. For this purpose, the invention proposes a current interruption system comprising an interrupting chamber comprising, in a closed enclosure, a pair of arcing contacts, one of the contacts being movable relative to the other under the action of an operating member, the contacts separating forming an electric arc in an arc zone inside the enclosure. The system according to the invention is characterized in that it also comprises an injection means adapted to inject, in an injection zone adjacent to the arc zone or comprising the arc zone, a predefined volume of liquid in a first time less than a second time necessary for the appearance of the arc, second time composed of a time required for the operating member to take into account a contact opening control signal and put in motion the contacts and a time required for the operating member to move the contacts until the contacts physically separate by forming the electric arc.
Ainsi, selon l'invention, le liquide est injecté dans l'enceinte de la chambre de coupure après la fourniture du signal de commande d'ouverture des contacts mais avant l'apparition de l'arc électrique. On rappelle que l'arc électrique naît au moment de la séparation physique des contacts, donc après que l'organe de manœuvre ait pris en compte un signal de commande d'ouverture des contacts et ait mis en mouvement l'un des contacts par rapport à l'autre, mais avant que les contacts soient immobilisés en position totalement ouverte. Avant la séparation physique des contacts et la formation de l'arc, la température et la pression sont encore limitées dans la chambre de coupure, bien inférieures à la température et à la pression générées par l'arc électrique, et le milieu dans lequel le liquide est injecté est encore gazeux, non « visqueux ». Il s'ensuit des conditions d'injection bien plus faciles, avec comme résultat un volume de liquide adéquat totalement injecté immédiatement disponible pour être vaporisé au moment de l'apparition de l'arc à éteindre. Thus, according to the invention, the liquid is injected into the enclosure of the interrupting chamber after the supply of the contact opening control signal but before the appearance of the electric arc. It is recalled that the electric arc arises at the time of the physical separation of the contacts, so after the operating member has taken into account a contact opening control signal and has set in motion one of the contacts relative to the other, but before the contacts are immobilized in a fully open position. Before the physical separation of the contacts and the formation of the arc, the temperature and the pressure are still limited in the breaking chamber, well below the temperature and the pressure generated by the electric arc, and the medium in which the liquid is injected is still gaseous, not "viscous". It follows much easier injection conditions, resulting in a volume of adequate liquid totally injected immediately available to be vaporized at the time of the appearance of the arc to extinguish.
De préférence, le premier temps est inférieur à un troisième temps nécessaire à l'organe de manœuvre pour prendre en compte le signal de commande d'ouverture. Ceci garantit que l'injection est réalisée avant tout mouvement des contacts, donc bien avant la création de l'arc et d'une première montée en pression dans la chambre de coupure. Preferably, the first time is less than a third time required for the operating member to take into account the opening control signal. This ensures that the injection is performed before any movement of the contacts, so well before the creation of the arc and a first rise in pressure in the interrupting chamber.
De préférence encore, le premier temps est inférieur à 15 ms, le premier temps étant égal à un temps nécessaire à une prise en compte d'un signal de commande par le moyen d'injection plus un temps nécessaire à l'injection du volume prédéfini de liquide. Un premier temps aussi court permet de garantir que le liquide est complètement injecté avant que les contacts d'arc n'aient commencé à se séparer. Selon un mode de réalisation, le système de coupure comprend également un dispositif de commande adapté pour produire simultanément le signal de commande d'ouverture pour l'organe de manœuvre et le signal de commande d'injection pour le moyen d'injection lorsqu'un défaut est détecté. De manière connue, relié au réseau électrique qu'il surveille, un relais de protection peut fournir un ordre d'ouverture au dispositif de commande lorsqu'il détecte un défaut sur le réseau électrique. Ainsi, le liquide est injecté dans la chambre de coupure uniquement lorsque les conditions de coupure sont particulièrement difficiles à cause de la présence d'un courant de défaut généralement bien plus élevé que le courant circulant normalement dans la ligne. En l'absence de courant de défaut, le gaz présent initialement dans la chambre de coupure est suffisant pour souffler l'arc (à énergie bien plus faible) et permettre la coupure. More preferably, the first time is less than 15 ms, the first time being equal to a time required to take into account a control signal by the injection means plus a time necessary to inject the predefined volume. of liquid. Such a short first time ensures that the liquid is completely injected before the arcing contacts have begun to separate. According to one embodiment, the cut-off system also comprises a control device adapted to simultaneously produce the opening control signal for the operating member and the injection control signal for the injection means when fault is detected. In known manner, connected to the electrical network that it monitors, a protection relay can provide an opening command to the control device when it detects a fault on the electrical network. Thus, the liquid is injected into the interrupting chamber only when the breaking conditions are particularly difficult because of the presence of a fault current generally much higher than the current flowing normally in the line. In the absence of fault current, the gas initially present in the interrupting chamber is sufficient to blow the arc (much lower energy) and allow the cut.
Un réceptacle tel qu'une coupelle peut être positionné dans la zone d'injection, afin de recevoir le liquide injecté. Selon un mode de réalisation, le moyen d'injection selon l'invention comprend une pompe comprenant un corps tubulaire dans lequel un piston définit une chambre d'injection dont une sortie est reliée à la zone d'injection dans la chambre de coupure, le piston étant monté mobile entre : A receptacle such as a cup may be positioned in the injection zone to receive the injected liquid. According to one embodiment, the injection means according to the invention comprises a pump comprising a tubular body in which a piston defines an injection chamber, an outlet of which is connected to the injection zone in the interrupting chamber, the piston being movably mounted between:
• une position initiale où la chambre d'injection a un volume égal au volume prédéfini de liquide à injecter, · une position finale où la chambre d'injection a un volume nul.  • an initial position where the injection chamber has a volume equal to the predefined volume of liquid to be injected, · an end position where the injection chamber has a zero volume.
Selon une variante, la course totale du piston est fixée et le volume du corps de la pompe détermine le volume prédéfini de liquide injecté à chaque activation du piston pour permettre d'atteindre les performances visées. Selon une autre variante, la position initiale du piston peut être ajustée avec précision en fonction du volume de liquide à injecter. Le moyen d'injection comprend également une première vanne positionnée entre la chambre d'injection et la chambre de coupure et adaptée pour : Alternatively, the total stroke of the piston is set and the volume of the pump body determines the predefined volume of liquid injected at each activation of the piston to achieve the desired performance. According to another variant, the initial position of the piston can be adjusted precisely according to the volume of liquid to be injected. The injection means also comprises a first valve positioned between the injection chamber and the interrupting chamber and adapted to:
• autoriser le passage du liquide à injecter depuis la chambre d'injection jusqu'à la chambre de coupure lorsque le piston se déplace depuis sa position initiale jusqu'à sa position finale, et  • allow the passage of the liquid to be injected from the injection chamber to the interrupting chamber when the piston moves from its initial position to its final position, and
• empêcher un éventuel retour de liquide depuis la chambre de coupure vers la chambre d'injection lorsque le piston se déplace depuis sa position finale jusqu'à sa position initiale.  • prevent a possible return of liquid from the cutting chamber to the injection chamber when the piston moves from its final position to its initial position.
Le moyen d'injection comprend encore un réservoir de liquide à injecter dont une sortie est reliée à une entrée de la chambre d'injection par l'intermédiaire d'une deuxième vanne du moyen d'injection, ladite deuxième vanne étant adaptée pour : The injection means further comprises a reservoir of liquid to be injected, an outlet of which is connected to an inlet of the injection chamber via a second valve of the injection means, said second valve being adapted to:
• autoriser le passage du liquide à injecter depuis le réservoir jusqu'à la chambre d'injection lorsque le piston se déplace depuis sa position finale jusqu'à sa position initiale, et  Allow the passage of the liquid to be injected from the reservoir to the injection chamber when the piston moves from its final position to its initial position, and
• empêcher un éventuel retour de liquide depuis la chambre d'injection vers le réservoir lorsque le piston se déplace depuis sa position initiale jusqu'à sa position finale.  • prevent a possible return of liquid from the injection chamber to the reservoir when the piston moves from its initial position to its final position.
La présence d'un réservoir de liquide à injecter permet de remplir à nouveau la chambre d'injection de la pompe immédiatement après une injection. Ainsi le moyen d'injection est prêt à être réutilisé en un temps en pratique très court, similaire au temps nécessaire à injecter le volume prédéfini dans la chambre de coupure. The presence of a reservoir of liquid to be injected makes it possible to refill the injection chamber of the pump immediately after an injection. Thus the injection means is ready to be reused in a very short practical time, similar to the time required to inject the predefined volume into the interrupting chamber.
Le moyen d'injection comprend également un organe de purge adapté pour évacuer tout gaz de la chambre d'injection avant ou au moment d'un premier remplissage de la chambre d'injection. L'absence de gaz dans la chambre d'injection permet d'assurer que tout mouvement du piston se traduit immédiatement par un mouvement de liquide (et non une compression de gaz), et permet ainsi de maîtriser avec précision la quantité de liquide à injecter. The injection means also comprises a purge member adapted to evacuate any gas from the injection chamber before or at the time of a first filling of the injection chamber. The absence of gas in the injection chamber ensures that any movement of the piston is immediately translated by a movement of liquid (and not a gas compression), and thus allows to control precisely the amount of liquid to be injected .
Le moyen d'injection, et le cas échéant le réservoir, peut (peuvent) être positionné(s) à l'extérieur de la chambre de coupure. Les conditions d'installation et d'entretien du moyen d'injection sont ainsi facilitées, en particulier le remplissage du réservoir pour des usages successifs. De plus, le moyen d'injection à l'extérieur de la chambre de coupure est uniquement soumis à des conditions de température et de pression ambiantes ce qui rend son dimensionnement plus aisé, plus léger ; enfin, le risque d'une vaporisation non souhaitée du liquide d'injection à l'intérieur de la chambre d'injection ou du réservoir est écarté. The injection means, and if necessary the reservoir, may (may) be positioned outside the interrupting chamber. The conditions of installation and maintenance of the injection means are thus facilitated, in particular the filling of the reservoir for successive uses. In addition, the injection means outside the interrupting chamber is only subjected to ambient temperature and pressure conditions which makes its sizing easier, lighter; finally, the risk of undesired vaporization of the injection liquid inside the injection chamber or the reservoir is discarded.
Enfin, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, la chambre de coupure est remplie d'un gaz choisi parmi du gaz carbonique, de l'azote, de l'air ou une combinaison de ces gaz ; le liquide injecté peut quant à lui comprendre des composés d'hydrogène et / ou de fluor. L'hydrogène présente des propriétés thermiques très intéressantes pour retirer de la zone d'arc une part importante de l'énergie dégagée au moment de la coupure. Le fluor est très électronégatif et capte ainsi facilement les électrons libérés lors de la coupure. Ainsi le fluor permet de limiter le risque de redémarrage d'un arc électrique dans la deuxième phase de coupure électrique, lorsqu'une tension transitoire de rétablissement très contraignante apparaît aux contacts au moment où le courant est coupé. Finally, according to one embodiment of the invention, the breaking chamber is filled with a gas selected from carbon dioxide, nitrogen, air or a combination of these gases; the injected liquid can in turn comprise compounds of hydrogen and / or fluorine. Hydrogen has very interesting thermal properties to remove from the arc zone a significant part of the energy released at the time of the cut. Fluorine is very electronegative and thus easily captures the electrons released during the cut. Thus, fluorine makes it possible to limit the risk of restarting an electric arc in the second phase of electrical failure, when a very difficult transient recovery voltage appears at the contacts when the current is cut off.
Brève description des figures Brief description of the figures
L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d'un exemple d'un système de coupure selon l'invention. Cet exemple est donné à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels The invention will be better understood, and other features and advantages of the invention will emerge in the light of the following description of an example of a breaking system according to the invention. This example is given as a non-limiting example. The description is to be read in conjunction with the accompanying drawings in which
· la figure 1 montre une chambre de coupure connue, · Figure 1 shows a known breaking chamber,
• la figure 2 est un schéma de principe d'un système de coupure selon l'invention,  FIG. 2 is a block diagram of a breaking system according to the invention,
• les figures 3a, 3b sont une représentation fonctionnelle d'une phase d'injection dans un système de coupure selon l'invention et  FIGS. 3a, 3b are a functional representation of an injection phase in a breaking system according to the invention and
• les figures 4a, 4b sont une représentation fonctionnelle d'une phase de réalimentation d'un système de coupure selon l'invention.  FIGS. 4a, 4b are a functional representation of a refueling phase of a breaking system according to the invention.
Description de modes de réalisation de l'invention Description of Embodiments of the Invention
Comme dit précédemment, l'invention concerne un système de coupure de courant (disjoncteur électrique) comprenant une chambre de coupure ; la chambre de coupure comprend (figs.1-2), dans une enceinte fermée 10, une paire de contacts d'arc 4, 5, l'un des contacts étant mobile par rapport à l'autre (les deux contacts peuvent être mobiles) sous l'action d'un organe de manœuvre 13. Lors de la séparation physique des contacts, un arc électrique se forme dans une zone d'arc 16 à l'intérieur de l'enceinte 10. L'enceinte est remplie d'un gaz, par exemple du gaz carbonique, de l'azote, de l'air ou une combinaison de tels gaz, en replacement du gaz SF6 communément utilisé. As said above, the invention relates to a power failure system (electric circuit breaker) comprising a breaking chamber; the interrupting chamber comprises (Figs.1-2), in a closed enclosure 10, a pair of arcing contacts 4, 5, one of the contacts being movable relative to the other (the two contacts may be movable ) under the action of an operating member 13. During the physical separation of the contacts, an electric arc is formed in an arc zone 16 inside the enclosure 10. The enclosure is filled with a gas, for example carbon dioxide, nitrogen, air or a combination of such gases, replacing the SF6 gas commonly used.
Le système selon l'invention comprend également un moyen d'injection 20 pour injecter dans une zone d'injection 17 adjacente à la zone d'arc 16 (ou la comprenant) un volume prédéfini de liquide. Dans l'exemple représenté fig. 2, le moyen d'injection est positionné à l'extérieur de la chambre de coupure, pour faciliter les opérations de maintenance et de remplissage du moyen d'injection sans ouvrir le disjoncteur (voir même sans le mettre hors service le temps du remplissage). Également, un réceptacle 18 tel qu'une coupelle est prévu dans la zone d'injection pour recevoir le liquide injecté. The system according to the invention also comprises an injection means 20 for injecting into an injection zone 17 adjacent to the arc zone 16 (or comprising it) a predefined volume of liquid. In the example shown in FIG. 2, the injection means is positioned outside the interrupting chamber, to facilitate the maintenance and filling operations of the injection means without opening the circuit breaker (see even without the turn off the filling time). Also, a receptacle 18 such as a cup is provided in the injection zone to receive the injected liquid.
Le système selon l'invention comprend également un dispositif de commande 40 adapté pour commander simultanément via les signaux de commande 41, 42 l'organe de manœuvre et le moyen d'injection lorsqu'il reçoit un ordre d'ouverture émis par le relais de protection 50 ayant détecté un défaut électrique sur le réseau électrique 60 qu'il surveille de manière continue. The system according to the invention also comprises a control device 40 adapted to simultaneously control, via the control signals 41, 42, the operating member and the injection means when it receives an opening command issued by the relay. protection 50 having detected an electrical fault on the electrical network 60 that it monitors continuously.
Le dispositif de commande est également adapté pour commander, via un signal 43, uniquement l'organe de manœuvre pour une ouverture des contacts 4, 5, lorsque aucun courant de défaut n'est détecté sur le réseau 60. Dans ce cas en effet, l'énergie de l'arc au moment de la coupure est bien plus faible que dans le cas d'un courant de défaut, le gaz présent dans l'enceinte de la chambre de coupure est suffisant pour souffler l'arc et il n'est pas nécessaire d'injecter du liquide. C'est le cas par exemple lorsque l'ouverture des contacts est déclenchée par un opérateur. The control device is also adapted to control, via a signal 43, only the operating member for an opening of the contacts 4, 5, when no fault current is detected on the network 60. In this case indeed, the energy of the arc at the moment of the cutoff is much lower than in the case of a fault current, the gas present in the chamber of the arc chute is sufficient to blow the arc and it does not it is not necessary to inject liquid. This is the case for example when the opening of the contacts is triggered by an operator.
Selon l'invention, l'injection du liquide se fait en un premier temps inférieur à un deuxième temps nécessaire à l'organe de manœuvre pour prendre en compte un signal de commande d'ouverture 41 des contacts 4, 5 et séparer physiquement les contacts, et de préférence inférieur à un troisième temps nécessaire à l'organe de manœuvre pour prendre en compte le signal de commande d'ouverture 41. Le premier temps est égal à un temps nécessaire à une prise en compte d'un signal de commande d'injection 42 par le moyen d'injection 20 plus un temps nécessaire à l'injection du volume prédéfini de liquide. According to the invention, the injection of the liquid is firstly less than a second time required for the operating member to take into account an opening control signal 41 of the contacts 4, 5 and physically separate the contacts , and preferably less than a third time required for the operating member to take into account the opening control signal 41. The first time is equal to a time required to take into account a control signal of injection 42 by the injection means 20 plus a time required to inject the predefined volume of liquid.
Les figures 3 et 4 montrent un mode de réalisation préféré d'un moyen d'injection selon l'invention comprenant une pompe 21 et un réservoir 27. La pompe comprend un corps 22 tubulaire fermé à une extrémité 22a ; dans le corps 22, un piston 23 monté coulissant définit une chambre d'injection à volume variable ; le piston est entraîné en mouvement par un vérin (non représenté mais dont l'action est schématisée par une flèche sur les figs.3a, 4a) ; à l'extrémité 22a, une sortie de la chambre d'injection est reliée à la chambre de coupure 10 dans la zone d'injection 17 par l'intermédiaire d'une tuyauterie sur laquelle est montée une première vanne 24 ; sur une tuyauterie reliant une entrée de la chambre d'injection à une sortie du réservoir 27 est montée une deuxième vanne 25. Selon une variante, le moyen d'injection ne comprend pas de réservoir de liquide d'injection et l'entrée de la chambre d'injection est reliée à un réseau de distribution de liquide par exemple. Figures 3 and 4 show a preferred embodiment of an injection means according to the invention comprising a pump 21 and a reservoir 27. The pump comprises a tubular body 22 closed at one end 22a; in the body 22, a sliding piston 23 defines a variable volume injection chamber; the piston is driven in motion by a jack (not shown but whose action is shown schematically by an arrow in Figs.3a, 4a); at the end 22a, an outlet of the injection chamber is connected to the breaking chamber 10 in the injection zone 17 via a pipe on which is mounted a first valve 24; on a pipe connecting an inlet of the injection chamber to an outlet of the tank 27 is mounted a second valve 25. According to a variant, the injection means does not comprise a reservoir of injection liquid and the inlet of the injection chamber is connected to a liquid distribution network for example.
Selon un mode de réalisation, la première vanne et /ou la deuxième vanne sont des clapets anti-retour susceptibles de laisser passer un liquide dans un unique sens sous la pression dudit liquide. Selon un autre mode de réalisation, la première vanne et / ou la deuxième vanne sont des vannes électropneumatiques commandées par le signal de commande d'injection 41, la deuxième vanne étant ouverte après fermeture de la première vanne. According to one embodiment, the first valve and / or the second valve are check valves likely to let a liquid pass in a single direction under the pressure of said liquid. According to another embodiment, the first valve and / or the second valve are electro-pneumatic valves controlled by the injection control signal 41, the second valve being open after closure of the first valve.
Le piston est ici monté mobile entre deux positions extrêmes : • une position initiale (fig. 4b) où la chambre d'injection a un volume égal au volume prédéfini de liquide à injecter ; à titre indicatif, le volume de la chambre d'injection est de l'ordre de quelques millilitres ; par exemple, le volume prédéfini est de l'ordre de 11 ml pour un disjoncteur apte à couper un courant de 50kA; The piston is here mounted mobile between two extreme positions: An initial position (FIG 4b) in which the injection chamber has a volume equal to the predefined volume of liquid to be injected; as an indication, the volume of the injection chamber is of the order of a few milliliters; for example, the predefined volume is of the order of 11 ml for a circuit breaker capable of cutting a current of 50 kA;
• une position finale (fig.3b) où la chambre d'injection a un volume nul. La première vanne 24 du moyen d'injection est adaptée pour :  • an end position (fig.3b) where the injection chamber has a zero volume. The first valve 24 of the injection means is adapted to:
• autoriser le passage du liquide à injecter depuis la chambre d'injection jusqu'à la chambre de coupure lorsque le piston se déplace depuis sa position initiale jusqu'à sa position finale (figs 3a, 3b), et  • allow the passage of the liquid to be injected from the injection chamber to the interrupting chamber when the piston moves from its initial position to its final position (Figs 3a, 3b), and
• empêcher un éventuel retour de liquide depuis la chambre de coupure vers la chambre d'injection lorsque le piston se déplace depuis sa position finale jusqu'à sa position initiale (figs.4a, 4b). La deuxième vanne 25 du moyen d'injection est adaptée pour :  • prevent a possible return of liquid from the cutting chamber to the injection chamber when the piston moves from its final position to its initial position (figs.4a, 4b). The second valve 25 of the injection means is adapted to:
• autoriser le passage du liquide à injecter depuis le réservoir jusqu'à la chambre d'injection lorsque le piston se déplace depuis sa position finale jusqu'à sa position initiale (figs 4a, 4b), et  • allow the passage of the liquid to be injected from the reservoir to the injection chamber when the piston moves from its final position to its initial position (Figs 4a, 4b), and
• empêcher un éventuel retour de liquide depuis la chambre d'injection vers le réservoir lorsque le piston se déplace depuis sa position initiale jusqu'à sa position finale (figs 3a, 3b). Également, la pompe 21 comprend un organe de purge 26 adapté pour évacuer tout gaz de la chambre d'injection avant ou au moment d'un premier remplissage de la chambre d'injection. Enfin, le moyen d'injection et le réservoir sont positionnés à l'extérieur de la chambre de coupure. Le liquide dans le réservoir peut être composé d'atomes d'hydrogène H aux propriétés thermiques très intéressantes pour absorber l'énergie dégagée par l'arc vers les zéros de courant et / ou d'atomes de fluor F très électronégatifs capables de capter facilement les électrons libérés au moment de l'ouverture des contacts et ainsi limiter les risques d'un redémarrage de l'arc.  • prevent a possible return of liquid from the injection chamber to the reservoir when the piston moves from its initial position to its final position (Figs 3a, 3b). Also, the pump 21 comprises a purge member 26 adapted to evacuate any gas from the injection chamber before or at the time of a first filling of the injection chamber. Finally, the injection means and the reservoir are positioned outside the interrupting chamber. The liquid in the reservoir may be composed of hydrogen atoms H with very advantageous thermal properties for absorbing the energy released by the arc towards current zeros and / or highly electronegative fluorine F atoms capable of easily capturing the electrons released at the time of the opening of the contacts and thus limit the risks of a restart of the arc.
Dans sa version la plus élaborée, le fonctionnement du système de coupure selon l'invention est le suivant. In its most elaborate version, the operation of the breaking system according to the invention is as follows.
Après installation du système de coupure selon l'invention, les circuits du moyen d'injection sont tout d'abord purgés via l'organe de purge 26 pour chasser tout gaz résiduel susceptible d'être présent dans les circuits du moyen d'injection. Le piston 23 est ensuite amené à sa position initiale (fig.4b), la première vanne 24 étant fermée et la deuxième vanne 25 étant ouverte : la chambre d'injection se remplit de liquide d'injection. Le moyen d'injection est ainsi prêt à être utilisé. After installation of the breaking system according to the invention, the circuits of the injection means are first purged via the purge member 26 to expel any residual gas that may be present in the injection means of the circuits. The piston 23 is then brought to its initial position (FIG. 4b), the first valve 24 being closed and the second valve 25 being open: the injection chamber fills with injection liquid. The injection means is thus ready to be used.
Lorsque le dispositif de commande détecte un courant de défaut sur la ligne reliée aux contacts 4, 5, le dispositif de commande produit un signal d'ouverture 41 à destination de l'organe de manœuvre des contacts et un signal d'injection 42 à destination du moyen d'injection. Rapidement, dans le moyen d'injection, le piston de la pompe est mis en mouvement, la première vanne 24 étant ouverte et la deuxième vanne 25 étant fermée. Le liquide est poussé dans la zone d'injection de la chambre de soufflage jusqu'à ce que le piston arrive à sa position finale. L'organe de manœuvre n'ayant pas encore séparé physiquement les contacts, l'arc n'est pas encore formé et la pression dans la chambre de coupure est « faible » ce qui facilite le travail du piston pour injecter le liquide dans la chambre de coupure. Après la fin de l'injection du liquide, l'organe de manœuvre, moins rapide que le moyen d'injection, commence alors à séparer physiquement les contacts 4, 5. Lorsque les contacts se séparent, un arc se crée, la température et la pression augmentent dans la chambre de coupure, le liquide est vaporisé et le gaz qui en résulte vient aider à souffler l'arc au zéro du courant. Une fois la coupure réalisée (arc éteint et contacts 4, 5 immobilisés en position ouverte), le système d'injection peut être à nouveau rempli en liquide, en faisant déplacer le piston 23 jusqu'à sa position initiale, la première vanne 24 étant fermée et la deuxième vanne 25 étant ouverte. Dans ce cas, une partie du liquide présent dans le réservoir 27 est aspirée pour remplir la chambre d'injection. Le moyen d'injection est alors très rapidement prêt pour une prochaine injection dans le cas d'un cycle d'O-F-0 par exemple, avec des temps de re-remplissage et d'injection conformes à ceux nécessaires pour refermer et rouvrir les contacts. When the control device detects a fault current on the line connected to the contacts 4, 5, the control device produces an opening signal 41 to the contact operating member and an injection signal 42 to injection means. Quickly, in the injection means, the piston of the pump is set in motion, the first valve 24 being open and the second valve 25 being closed. The liquid is pushed into the injection zone of the blowing chamber until the piston reaches its final position. The actuator has not yet physically separated the contacts, the arc is not yet formed and the pressure in the interrupting chamber is "low" which facilitates the work of the piston to inject the liquid into the chamber cut. After the end of the injection of the liquid, the operating member, slower than the injection means, then begins to physically separate the contacts 4, 5. When the contacts separate, an arc is created, the temperature and the pressure increases in the breaking chamber, the liquid is vaporized and the resulting gas helps to blow the arc to the zero of the current. Once the cut is achieved (arc off and contacts 4, 5 immobilized in the open position), the injection system can be filled again with liquid, by moving the piston 23 to its initial position, the first valve 24 being closed and the second valve 25 being open. In this case, a part of the liquid present in the reservoir 27 is sucked up to fill the injection chamber. The injection means is then very quickly ready for a next injection in the case of an OF-0 cycle, for example, with re-filling and injection times in line with those required to close and reopen the contacts. .
NOMEMCLATURENOMEMCLATURE
4, 5 paire de contacts 4, 5 pair of contacts
10 enceinte fermée  10 closed enclosure
13 organe de manœuvre des contacts  13 maneuvering body contacts
14 piston  14 piston
15 pompe  15 pump
16 zone d'arc  16 arc area
17 zone d'injection  17 injection area
18 réceptacle  18 receptacle
20 moyen d'injection  20 injection medium
21 pompe  21 pump
22 corps  22 bodies
22a extrémité fermée du corps 22  22a closed end of the body 22
23 piston  23 piston
24 première vanne  24 first valve
25 deuxième vanne  25 second valve
26 organe de purge  26 purge organ
27 réservoir  27 tank
40 dispositif de commande / BornierCB  40 control device / TerminalBar
41 signal de commande de l'organe de manœuvre en cas de défaut 41 control signal of the actuator in the event of a fault
42 signal de commande du moyen d'injection en cas de défaut 42 command signal of the injection means in the event of a defect
43 signal de commande de l'organe de manœuvre en l'absence de défaut 50 relais de protection  43 control signal of the control unit in the absence of a fault 50 protection relay
60 réseau électrique  60 electrical network

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de coupure de courant à moyenne ou haute tension comprenant une chambre de coupure comprenant, dans une enceinte fermée (10), une paire de contacts d'arc (4, 5), l'un (5) des contacts étant mobile par rapport à l'autre (4) sous l'action d'un organe de manoeuvre (13), les contacts se séparant en formant un arc électrique dans une zone d'arc (16) à l'intérieur de l'enceinte (10), système caractérisé en ce qu'il comprend également un moyen d'injection (20) adapté pour injecter dans une zone d'injection (17) adjacente à la zone d'arc ou comprenant la zone d'arc (16) un volume prédéfini de liquide en un premier temps inférieur à un deuxième temps nécessaire à l'apparition de l'arc, deuxième temps composé d'un temps nécessaire à l'organe de manœuvre pour prendre en compte un signal de commande d'ouverture des contacts et mettre en mouvement les contacts et d'un temps nécessaire à l'organe de manœuvre pour déplacer les contacts jusqu'au moment où les contacts se séparent physiquement en formant l'arc électrique. A medium or high voltage cut-off system comprising an interrupting chamber comprising, in a closed enclosure (10), a pair of arcing contacts (4, 5), one (5) of the contacts being movable relative to the other (4) under the action of an operating member (13), the contacts separating by forming an electric arc in an arc zone (16) inside the enclosure ( 10), characterized in that it also comprises an injection means (20) adapted to inject into an injection zone (17) adjacent to the arc zone or comprising the arc zone (16) a predefined volume of liquid in a first time less than a second time necessary for the appearance of the arc, second time composed of a time required for the operating member to take into account a contact opening control signal and put in motion the contacts and a necessary time to the maneuvering organ to move the contacts until the moment when the contacts separate physically by forming the electric arc.
2. Système de coupure selon la revendication 1 dans lequel le premier temps est inférieur à un troisième temps nécessaire à l'organe de manœuvre pour prendre en compte le signal de commande d'ouverture (41). 2. Cutoff system according to claim 1 wherein the first time is less than a third time required for the operating member to take into account the opening control signal (41).
3. Système de coupure selon l'une des revendications précédentes dans lequel le premier temps est inférieur à 15 ms, le premier temps étant égal à un temps nécessaire à une prise en compte d'un signal de commande d'injection (42) par le moyen d'injection plus un temps nécessaire à l'injection du volume prédéfini de liquide. 3. Cutoff system according to one of the preceding claims wherein the first time is less than 15 ms, the first time being equal to a time required to take into account an injection control signal (42) by the injection means plus a time required to inject the predefined volume of liquid.
4. Système de coupure selon la revendication précédente comprenant également un dispositif de commande (40) adapté pour produire simultanément le signal de commande d'ouverture (41) pour l'organe de manœuvre et le signal de commande d'injection (42) pour le moyen d'injection lorsqu'un courant de défaut est détecté sur un réseau électrique (60) surveillé. 4. Cutoff system according to the preceding claim also comprising a control device (40) adapted to simultaneously produce the opening control signal (41) for the operating member and the injection control signal (42) for the injection means when a fault current is detected on a monitored electrical network (60).
5. Système selon l'une des revendications précédentes comprenant également un réceptacle (18) tel qu'une coupelle pour recevoir le liquide injecté, ledit réceptacle étant positionné dans la zone d'injection (17). 5. System according to one of the preceding claims also comprising a receptacle (18) such as a cup for receiving the injected liquid, said receptacle being positioned in the injection zone (17).
6. Système de coupure selon l'une des revendications précédentes dans lequel le moyen d'injection comprend une pompe (21) comprenant un corps (22) tubulaire dans lequel un piston (23) définit une chambre d'injection dont une sortie est reliée à la chambre de coupure dans la zone d'injection, le piston étant monté mobile entre : 6. Cutoff system according to one of the preceding claims wherein the injection means comprises a pump (21) comprising a body (22) in which a tubular piston (23) defines an injection chamber whose output is connected to the interrupting chamber in the injection zone, the piston being movably mounted between:
• une position initiale où la chambre d'injection a un volume égal au volume prédéfini de liquide à injecter, An initial position where the injection chamber has a volume equal to the predefined volume of liquid to be injected,
• une position finale où la chambre d'injection a un volume nul. • a final position where the injection chamber has a zero volume.
7. Système selon la revendication 6 dans lequel le moyen d'injection comprend également une première vanne (24) positionnée entre la chambre d'injection et la chambre de coupure et adaptée pour : 7. System according to claim 6 wherein the injection means also comprises a first valve (24) positioned between the injection chamber and the interrupting chamber and adapted to:
· autoriser le passage du liquide à injecter depuis la chambre d'injection jusqu'à la chambre de coupure lorsque le piston se déplace depuis sa position initiale jusqu'à sa position finale, et • empêcher un éventuel retour de liquide depuis la chambre de coupure vers la chambre d'injection lorsque le piston se déplace depuis sa position finale jusqu'à sa position initiale. · Allow the liquid to be injected to pass from the injection chamber to the interrupting chamber when the piston moves from its initial position to its final position, and • prevent a possible return of liquid from the cutting chamber to the injection chamber when the piston moves from its final position to its initial position.
8. Système selon l'une des revendications 6 ou 7 dans lequel le moyen d'injection comprend également un réservoir (27) de liquide à injecter dont une sortie est reliée à une entrée de la chambre d'injection par l'intermédiaire d'une deuxième vanne (25) du moyen d'injection, ladite deuxième vanne étant adaptée pour : 8. System according to one of claims 6 or 7 wherein the injection means also comprises a reservoir (27) of liquid to be injected, an outlet is connected to an inlet of the injection chamber via a second valve (25) of the injection means, said second valve being adapted to:
• autoriser le passage du liquide à injecter depuis le réservoir jusqu'à la chambre d'injection lorsque le piston se déplace depuis sa position finale jusqu'à sa position initiale, et  Allow the passage of the liquid to be injected from the reservoir to the injection chamber when the piston moves from its final position to its initial position, and
• empêcher un éventuel retour de liquide depuis la chambre d'injection vers le réservoir lorsque le piston se déplace depuis sa position initiale jusqu'à sa position finale.  • prevent a possible return of liquid from the injection chamber to the reservoir when the piston moves from its initial position to its final position.
9. Système selon l'une des revendications 6 à 8 dans lequel le moyen d'injection comprend également un organe de purge (26) adapté pour évacuer tout gaz de la chambre d'injection avant ou au moment d'un premier remplissage de la chambre d'injection. 9. System according to one of claims 6 to 8 wherein the injection means also comprises a purge member (26) adapted to evacuate any gas from the injection chamber before or at the time of a first filling of the injection chamber.
10. Système selon l'une des revendications 8 à 9 dans lequel le moyen d'injection, et le cas échéant le réservoir, est (sont) positionné(s) à l'extérieur de la chambre de coupure. 10. System according to one of claims 8 to 9 wherein the injection means, and optionally the reservoir, is (are) positioned (s) outside the interrupting chamber.
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