CA1111885A - Dispositif d'insertion de resistances de fermeture pour disjoncteur haute tension - Google Patents
Dispositif d'insertion de resistances de fermeture pour disjoncteur haute tensionInfo
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- H—ELECTRICITY
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/02—Details
- H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H33/16—Impedances connected with contacts
- H01H33/166—Impedances connected with contacts the impedance being inserted only while closing the switch
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Abstract
Disjoncteur à haute tension comprenant, au moins deux chambres de coupure disposées en sérié, lesdites chambres étant remplies d'un fluide diélectrique et enfermant des contacts principaux séparables, une tige de manoeuvre interposée entre lesdites chambres de coupure, des chambres auxiliaires s'étendant parallèlement auxdites chambres de coupure et disposées du côte oppose au trajet de la tige de manoeuvre, chaque chambre auxiliaire contenant une résistance de fermeture, des contacts fixes connectes auxdites résistances, un pont mobile associe à la tige de manoeuvre par des moyens d'entraînement et portant des contacts mobiles pour relier les contacts fixes de manière à connecter les résistances en série et shunter ainsi les contacts principaux, caractérisé en ce que la tige de manoeuvre porte un organe de commande d'ouverture et de fermeture des contacts principaux et qu'il comprend en outre une chambre intermédiaire, disposée entre les chambres auxiliaires, contenant lesdits contacts auxiliaires ainsi que le pont mobile, un organe pour déplacer la tige dans une direction donnée afin d'effectuer la liaison des contacts auxiliaires par le pont mobile, puis la fermeture des contacts principaux et ensuite pour que le pont mobile quitte les contacts auxiliaires pendant le mouvement subséquent de la tige.
Description
L'invention est relative à un dispositir d'insertion de résistances de fermeture pour disjoncteurs à haute tension destiné à
limiter les surtensions lors de la fermeture simple ou lGrs de la fermsture en cycle de réenclencheinent rapide des longues lignes à vide. De tels disjonoteurs sont très souvent équipés de résistances de fermeture qui sont lnsérées dans le clrcuit entre la source et la ligne pendant environ dix millisecondes avant la fermeture des contacts principaux.
La disposition couramment utilisée consiste à mettre en parallèle avec la chambre principale du disjoncteur, une chambre auxiliaire de fermeture, constituée par une enveloppe isolante, généralement en céramique comme de la porcelaine, et renfermant à
l'intérieur d'une part une résistance ayant un contact fixe à une de ses extrémités, et d'autre part un contact mobile dont le déplacement est obtenu par l'intermédiaire d'un mécanisme de renvoi à biellettes commandé
par la ti~e de manoeuvre des contacts des chambres principales de coupure. ~;
~; Ce mécanisme permet alors la fermeture de ce contact mobile quelques i millisecondes avant la chambre principale et son ouverture avant la séparation des contacts de la chambre principale, car la chambre auxiliaire de fermeture est supposée sans pouvoir de coupure.
Un tel dispositif comportant ur mécanisme plutôt complexe n'est pas très économique. ;~
En effet, pour obtenir une bo~ne tenue diélectrique en position d'ouverture les contacts de la résistance devraient normalement se situer au milieu de l'enveloppe la contenant, ce qui ne laisse disponible que la ; moitié de cette enveloppe pour la résistance et conduit à une mauvaise ~ -utilisation du vol~ume offert à cette enveloppe.
De plus, il faut dans la plupart des cas une résistance et une paire de contacts par chambre principale, l'un fixe et l'autre mobile. `~
Enfin Aall~ le cas où on utilise successivement deux étages de r~sistance~, c'est a-dire où l'on insere d'abord une première rési3tance puls une deuxii3ms r sic:tar,ce (;e YaLeur ohmiqui3 plus faible avant la ' fermeture de la chambre principale, le mécanisme de ren~oi à
biellettes devient plus complexe, et l'energie supplémentaire ~ :
demandée à l'organe de manoeuvre est plus i.mportante.
Llinvention a pour but un dispositif de ~ :~
fermeture pour disjoncteur a haute tension permettant une meilleure utilisation de l'enveloppe isolante des chambres auxiliaires par réduction de leur volume, ainsi qu'une simplification de sa réalisation et de son fonctionnement et dans le cas où il y a ~.
deux étages de resistances, une réduction du nombre de résistances par phase.
L'invention a pour objet un qisjoncteur à
haute tension comprenant, .
au moins deux chambres de coupure disposées en serie, ces chambres etant remplies d'un fluide diélectrique et enfermant des contacts principaux séparables, une tige de manoeuvre interposée entre les `.
chambres de coupure, des chambres auxiliaires s'étendant parallèle- :
ment aux chambres de coupure et disposées du côté opposé au trajet de la tige de manoeuvre, chaque chambre auxiliaire conte-nant une résistance de fermeture, des contacts fixes connectés aux résistances, :
un pont mobile associé à la tige de manoeuvre par des moyens d'entralnement et portant des contacts mobiles pour relier les con-tacts fixes de maniere a connecter les :~.
résistances en série et shunter ainsi les contacts principaux.
Le disjoncteur est caractérise en ce que la tige de manoeuvre porte un organe de commande d'ouverture et de ~ermeture des contacts principaux et qu'il comprend en outre:
une chambre intermediaire, disposée entre les chambres auxiliaires, contenant lesdits contacts auxiliaires ainsi que le pont mobile, des moyens pour déplacer la tige dans une direction donnée afin d'effectuer la liaison des contacts auxiliaires par le pont mobile, puis la fermeture des contacts principaux et ensuite pour que le pont mobile quitte les contacts auxiliaires pendant le mouvement subséquent de la tige. ~ ;
Selon une caractéristique, chaque chambre auxiliaire est separee de la chambre intermediaire par un cône isolant dont le sommet e~t traverse par l'extremite de la resistance de fermeture la reliant au contact fixe de mise en serie, et le fluide dielectrique de la chambre intermediaire peut etre différent de celui des chambres auxiliaires.
Selon un autre mode de realisation la chambre intermediaire et les chambres auxiliaires peuvent communiquer par un orifice dispose dans l'axe du cône isolant et muni d'un filtre.
Les moyen~s d'entralnement du pont mobile p~r la tige de manoeuvre peuvent comporter d'une part un teton ressort et d'autre part une came avec au moins unebutee. En variante les moyens d'entralnement du pont mobile par la tige de manoeuvre peuvent comporter un ressort de compression avec passage à point mort.
Les caracteristiques et avantages de l'invention apparaltront dans la description donnee ci-après en regard d'un mode de realisation representé à titre illustratif dans les dessins.
La figure 1 est une representation du schema electrique correspondant à un dispositif suivant l'invention.
La figure 2 represente une vue schematique en coupe partielle d'un disjoncteur selon l'invention.
La figure 3 est une vue partielle en coupe du dispositif d'insertion en position d'ouverture du disjoncteur.
La figure 4 est une vue en coupe du dispositif d'insertion selon la figure 3 au moment de la Eermeture du disjoncteur.
La figure 5 est une vue en coupe du dispositif d'insertion selon la figure 3 après la fermeture du disjoncteur.
La figure 6 est une vue partielle en coupe d'une variante de réalisation du dispositif d'insertion en position d'ouverture du disjoncteur.
La figure 7 est une vue en coupe du dispositif 1~ selon la figure 6 au moment de la fermeture du disjoncteur.
La figure 8 est une vue en coupe du dispositif selon la figure 6 après la fermeture du disjoncteur.
La Eigure 9 représente un diagramme du mouvement des contac-ts dans un disposi-tif de ferme~ure à trois temps.
Le schéma de la figure 1 correspond au dispositif de fermeture du ' disjoncteur de la figure 2 qui comporte quatre chambres principales de coupure 1, 2, 3 et 4 dont les contacts de coupure 51, 52, 53 et 54 sont disposés en série entre les bornes 13 et 14, et un clispo.sitif d'insertion 7 de deux résistances de fermeture 5 et 6. Le dispositif d'insertion 7 comporte un pont mobile 25 placé directement à l'extrémité de la tige isolante 26 qui commande par l'intermédiaire d'une liaison mécanique isolante 8 les contacts de coupure 51 et 52. D'une manière analogue une liaison mécanique isolante 9 transmet le mouvement d'une tige isolante 26' aux deux autres contacts de coupures 53 et 54.
Le dispositif d'insertion 7 oomporte d'autre part deux contacts fixes 23 et 24 destinés à la mise en série des résistances de fermeture 5 et 6 par le pont mobile 25, l'enser~b;e de ces résistances étant disposé en parallèle à se~ extrémités et par l'intermédiaire de connexions 21 et 22 aux extrémités de l'ensemhle des contacts de coupure 51 et 52 eux-mames disposés en série par l'intermédiaire d'une connexion 56.
Les chambres principales de coupure 1, 2, 3, 4 représentées dans la figure 2 ne sont pas détaillées car elles sont de type classique. Elles comportent une enveloppe isolante 10 et 11 rer~plie d'un flui.de diélectrique tel que de l'hexafluorure de soufre.
. Les ¢hambres, 1 et 2 d'une pa~t, 3 et 4 d'autre part, sont reliées par paires entre elles par l'intermédiaire d'un carter 12 qui contient un mécanisme de liaison 29 entre les contacts de coupure 51 et 52 et la tringle isolante de manoeuvre 26, ainsi que la connexion 56 entre les chambres de coupure. Les extrémités de ces paires de chambre~ sont fermées par des couvercles 15 et 16 sur lesquels sont fixées des bornes 13 et 14 reliées aux contacts de coupure.
Le carter 12 est fixé sur un support isolant 27 rempli d'hexafluorure de soufre et traversé par les tiges de manoeuvre 26 et 26', qui sont commandées par des organes de n~anoeuvre constitués par des vérins 28 et 31 empruntank leur énergie à un aocurnulateur 71.
Au--dessus du carter 12 on a place une enveloppe 17 qui peut etre ,, :
.
métallique, elle constitue une chambre intermédiaire 70, qui contient le ~ ~;
; dispositif d'insertion 7, oomportant à l'extrémité de la tige de manoeuvre 26 le pont mobile Z5 et les deux contacts fixes 23 et 24. Sur les cotés de ;
l'enveloppe 17 on a fixé deux chambres auxiliaires 18 et 19 isolantes à
l'intérieur desquelles sont disposées la résistance de fermeture 5 entre le contact 23 et la connexion 21, et la résistance de fermeture 6, entre le contact 24 et la connexion 22. Les extrémités des chambres isolantes 18 et 19 sont fermées par des couvercles ~ui servent de support aux résistances et aux connexions 21 et 22 reliées aux couvercle~ 15 et 16 des chambres ` `~
principales 1 et 2.
Un cône isolant 20 est fixé de chaque côté de l'enveloppe 17 entre la chambre intermédiaire 70 et l'extrémité de chacune des chambres auxiliaires 18, 19, lesdites chambres étant disposées en regard dans le prolongement l'une de l'autre.
Les contacts fixes 23 et 24 du dispositif d'insertion sont de préférence de forme sphérique de manière à engendrer un champ électrique homogène à l'intérieur de l'enveloppe 17. Ils peuvent comporter, comme ; dans la figure 3, des c~oigts internes 35 lo~és à l'intérieur des contacts fixes 23 et Z4 et coopérant avec des tiges 36 montées sur le pont de contact 25 et protégées contre les e~fluves par ~es capots arrondis 37 fixés sur l'enveloppe 17. ~`~
Les organes de manoeuvre et les liaisons sont tels que, lors de la fermeture du disjoncteur, les contacts de coupure 53, 54 des chambres 3 et 4 se ferment d'abord simultanément ainsi que le pont mobile 25, ce qui insère les résistances de fermeture 5 et 6 dans le circuit commandé par le disjoncteur mais non représenté ; puis au bout d'environ 10 millisecondes les contacts de coupure 51 et 52 se ferment à leur tour, shuntant les résistances de ~ermeture 5 et 6. Après quoi le dispositif d'insertion peut soit s'ouvrir ~uelques instants après, en vue de mettre hors circuit les résistances de fermetllre, soit re.ster ferme, mais s'ouvrir quelques instants avant l'ouverture des contacts cle coupure 51 et 52, lors d'une .~ :
manoeuvre d'ouverture du disjoncteur.
Le dispositif d'insertion représsnté dans la figure 3 correspond à la première solution. A cet effet, l'extrémité de la tige 26 comporte une came cylindrique 72 llmitée par une rampe inférieure 43 et une rampe supérieure 73 débouchant dans une gorge 3~ comportant une butée supérieure 74, Le pont mobile 25 comporte d'une part dans sa partie centrale un alésage 75 susceptible de coulisser autour de la came 72, et d'autre part sur sa périphérie inférieure deux tiges de guidage 41 susceptibles de coulisser à travers des lwnières 76 ménagées sur le fond de l'enveloppe 17. :
L'alésage 75 est muni de tétons 39 soumis à l'action de ressorts 40 et `
susceptibles de coopérer avec l'extrémité de la tige 26.
Le fonctionnement du dispositif est alors le sui~ant. Lors de la fermeture du disjoncteur, un premier ordre esc donné au vérin 31 qui ~ I
transmet son mouvement à la ti~e 26' cornmandant la fermeture des contacts 53 et 54 de3 chambres 3 et 4. Puis un deuxième ordre est donné après un certain retard t au vérin 28 qui transmet son mouvement à la tige 26 commandant directement le pont mobile 25 et, par l'intermédiaire de mécanismes de fermeture 29 de type classique aux contacts 51 et 52 des chambres 1 et 2.
En effet, les tétons 39, qui sont engagés dans la gorge ~, entraînent aussitôt le pont mobile 25 jusqu'à ce qu'il vienne en butée contre les contacts fixes 23 et 24, après que les tiges 36 soient entrées en contact avec les doigts 35.
Le retard est tel que les contacts 53 et 54 se ferment concurrem-ment avec les contacts 35 et 36, ce qui met en service les résistances de ~ermeture 5 et 6, comme dans la position représentée dans la figure 4.
Puis les contacts 51 et 52 se ferment alors à leur tour et shuntent ainsi les résistances de fermeture 5 et 6, tandis que la tige 26 poursuit son mouvement ascendant. Au cours de ce mouvement les tétons 39 glissent sur la rampe 73, puis coulissent sur la came 72 et la rampe 43, ce qui ~ pour eff`et de libérer le pont mobile 25 qui retombe sous l'ef`fet de son propre ,~.
6 ~
`: `
; :
poids. On est alors clans la position illustrée dans la figure 5.
I.a séquence précédente est obtenue d'une part par la temporisation t précitée entre les vérins 31 et 28, et par la longueur de la came 72 entre las rampes 43 et 73 et d'autre part par une distance d'ouverture entre les contacts ~ixes 23 et 24 avec les tiges de contact 36 du pont mobile 25 inférieure à la distance d'ouverture des contacts des chambres principales de coupure 1, 2, 3 et 4, ce qui est très réalisable aveo les disjoncteurs à coupure par auto-soufflage dans l'hexafluorure de soufre ou encore dans l'huile.
Lors de l'ouverture du disjoncteur, l'ordre de déclenchement est donné simultanément aux deux vérins et les contacts des chambres principales 1, 2, 3 et 4 se séparent en même temps, d'une manière olassique.
En variante du dispositif selon la figure 3, ]a bielle 26 peut comporter, comme représenté en pointillé dans la figure 4, en regard de la rampe 43 une gorge 38' symétrique de la gorge 38 c'est-à-dire limitée par une butée 74'. Dans ce cas, en fin de mouvement de fermeture de la tige 26, les tétons 39 s'engagent dans la gorge in~érieure 3&' contre la butée 74, ce qui a pour effet de maintenir fermés les contacts des résistanoes 5 et 6. A l'ouverture, la tige 26 dégage immédiatement les contacts 35 et 36 mettant les résistances 5 et 6 hors circuit avant séparation des contacts des chambres principales 1 à 4.
Dans le mode de réalisation de la figure 6, les contacts 23 et 24 sont des sphères contre lesQuelles viennent buter des plots de contacts 86 disposés à la périphérie du pont mobile 25. La tige 26 comporte une butée inférieure 44 et une butée supérieure 84 entre lesquelles l'alésage 75 du ; pont mobile 25 peut coulisser.
A cet effet, des ressorts de compression 32 sont interposés entre un axa central 80 disposé sur la tige 26 entre les butées 44 et 84~ et un - 3 axc- eY~ce~tré 81 st disposé sur le pont mobile 25.
Lors de la ferMeture du disjoncteur, l'entralrlement vers le haut ` - 7 ~
du pont mobile 25 est opéré par la tige de manoeuvre 26 par l'intermédiaire du ressort de compression 32 jusqu'à l'obtention de la ~ermeture du pont mobile 25, position représentée dans la figure 7.
Dans cette position, le pont mobile 25 vient en butée contre les contacts fixes 23 et 24, mais la tige de manoeuvre 26 poursuit sa course ascendante en comprimant le ressort 32 jusqu'à ce que la direction des axes .~ -d'articulation 80 et 81 deviennent perpendiculaires a celle de la tige 26, position représentée en pointillé en 32' dans la figure 7 et constituant un point mort.
A partir de ce point mort la position relative des deux axes 80 et 81 est inversée, ce qui provoque l'ouverture du pont mobile 25, tandis que la tige de manoeuvre 26 achève sa course dans la position représentée dans la figure 8. `
Ainsi le dispositif d'inc3ertion de résistances de fermeture, qui est dans une enveloppe métallique, de forme cylindrique ou sphérique, présente un très faible encombrement par rapport aux enveloppes isolantes des chambres auxiliaires contenant les résistances. Celles-ci peuvent alors occuper toute la longueur de l'enveloppe permettant une meilleure utilisation de l'espace disponible.
L'enveloppe metallique 17 peu~ être séparée complètement du volume interne d'une enveloppe isolante contenant u.le résistance par le cône isolant 20, de sorte que l'on peut utiliser dans les deux enceintes des gaz ou des liquides isolants différents, par exemple de l'hexafluorure de soufre dans l'enceinte métallique et de l'huile dans l'enveloppe isolante. -Dans le cas où les enveloppes isolantes et métallique~c3 sont rernplies du même gaz à la même pression, par exemple de l'hexafluorure de ; soufre à 3 bars, il peut y avoir communication entre les diverses enceintes ; mais l'on peut éviter le passage dans l'enceinte de.s résistances des produits de décomposition de l'hexafluorure de soufre par l'arc de fermeture, ou par l'arc de coupure de la chambre prinoipale, en munissant l'orifice de comrnun.ication m~nage dans l'axe du cone 20 d'un ~:
filtre 57.
Dans le cas où l'on déslre encore réduire les niveaux de surtension grâce à une fermeture en trois temps, avec insertion de résistance de valeurs di~férentes, il est possible de munir les chambres principales 3 et 4 de chambre auxiliaires additionnelles 18' et 19' similalres à celle équipant les chambres principales 1 et 2 représentées en pointillés dans la figure 2 et d'un diApositif additionnel 71. Mais alors la ~istance d'ouverture entre les contacts fixes et le pont mobile des chambres auxiliaires 18' et 19' sera plus grande que celle des chambres auxiliaires 18 et 19.
Le diagramme de la figure 9 oorrespond ainsi au mouvement des contacts cornpor-tant un tel dispositif de fermeture en trois temps, le mouvement des différents contacts étant porté en ordonnées et les temps en abscisses.
Dans ce diagramme :
- le mouvement des contacts 51 et 52 des chambres principales 1 et 2, qui partant de l'instant t1 se ferment à l'instant t4, est repré~enté en 91 ;
; - le mouvement des contact~ 23 et 24 des chambres auxiliaires 18 et 19, qui partant de l'instant t1 se ~erment à l'instant t2, e~qt re?résenté en 92 ;
- le mouvement des contacts des chambres auxiliaires 18' et 19', ~ui partart de l'instant 0, se ferment à l'instant t2, est représenté en 93 ;
~ - le mouvement des contacts des chambres principales 3 et 4, qui partant de ; l'instant 0, se ferment à l'instant t3, est représenté en 94 ;
- la temporisation entre les commandes des deux vérins 28 et 31 correspond à t1-Mais ces deux vérins pourraient tout aussi bien être remplacés par un vérin unique, le décalage t1 ~ou t), au niveau des mécanismes s'obtenant alors par des moyens tels que bielles à lumière, renvoi, etc..
Ainsi les ordres sont tels qu'il y a :
- ~ermeture simultanée en t2 des contacts des ponts mobiles et l~ettant ainsi en série les quatre résistances ;
,3 ~L$~
, - fermeture en t3 des contacts des chambres 3 et 4 shuntant les résistances des ch~nbres auxiliaires 18' et 19', soit environ 10 millisecondes après t2 ;
- fermeture en t4 des contacts des chambres princi;pales 1 et 2 shuntant les résistances des ohambres auxiliaires 18 et 19, soit environ 10 millisecondes après t3.
Les chambres auxiliaires associées par couple peuvent être ; disposées soit horizontalement dans le prolon~ement les unes des autres, comme sur la figure 2, soit en V droit ou en V inversé pour tenir compte du ~
champ électrique. -~ -Elles peuvent être placées, soit dans le même plan vertical des chambres principales, et au-dessus d'elles, soit dans un plan vertical faisant un angle ai~u avec le plan vertical des chambres principales.
Il est évident que llinvention n'est rullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés et qui n'ont été
donnés qu'à titre d'exemple ;
en particulier, on pe~t, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens ;~ équivalents, ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la même fonction technique o~ une fonction techni-que équivalente.
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limiter les surtensions lors de la fermeture simple ou lGrs de la fermsture en cycle de réenclencheinent rapide des longues lignes à vide. De tels disjonoteurs sont très souvent équipés de résistances de fermeture qui sont lnsérées dans le clrcuit entre la source et la ligne pendant environ dix millisecondes avant la fermeture des contacts principaux.
La disposition couramment utilisée consiste à mettre en parallèle avec la chambre principale du disjoncteur, une chambre auxiliaire de fermeture, constituée par une enveloppe isolante, généralement en céramique comme de la porcelaine, et renfermant à
l'intérieur d'une part une résistance ayant un contact fixe à une de ses extrémités, et d'autre part un contact mobile dont le déplacement est obtenu par l'intermédiaire d'un mécanisme de renvoi à biellettes commandé
par la ti~e de manoeuvre des contacts des chambres principales de coupure. ~;
~; Ce mécanisme permet alors la fermeture de ce contact mobile quelques i millisecondes avant la chambre principale et son ouverture avant la séparation des contacts de la chambre principale, car la chambre auxiliaire de fermeture est supposée sans pouvoir de coupure.
Un tel dispositif comportant ur mécanisme plutôt complexe n'est pas très économique. ;~
En effet, pour obtenir une bo~ne tenue diélectrique en position d'ouverture les contacts de la résistance devraient normalement se situer au milieu de l'enveloppe la contenant, ce qui ne laisse disponible que la ; moitié de cette enveloppe pour la résistance et conduit à une mauvaise ~ -utilisation du vol~ume offert à cette enveloppe.
De plus, il faut dans la plupart des cas une résistance et une paire de contacts par chambre principale, l'un fixe et l'autre mobile. `~
Enfin Aall~ le cas où on utilise successivement deux étages de r~sistance~, c'est a-dire où l'on insere d'abord une première rési3tance puls une deuxii3ms r sic:tar,ce (;e YaLeur ohmiqui3 plus faible avant la ' fermeture de la chambre principale, le mécanisme de ren~oi à
biellettes devient plus complexe, et l'energie supplémentaire ~ :
demandée à l'organe de manoeuvre est plus i.mportante.
Llinvention a pour but un dispositif de ~ :~
fermeture pour disjoncteur a haute tension permettant une meilleure utilisation de l'enveloppe isolante des chambres auxiliaires par réduction de leur volume, ainsi qu'une simplification de sa réalisation et de son fonctionnement et dans le cas où il y a ~.
deux étages de resistances, une réduction du nombre de résistances par phase.
L'invention a pour objet un qisjoncteur à
haute tension comprenant, .
au moins deux chambres de coupure disposées en serie, ces chambres etant remplies d'un fluide diélectrique et enfermant des contacts principaux séparables, une tige de manoeuvre interposée entre les `.
chambres de coupure, des chambres auxiliaires s'étendant parallèle- :
ment aux chambres de coupure et disposées du côté opposé au trajet de la tige de manoeuvre, chaque chambre auxiliaire conte-nant une résistance de fermeture, des contacts fixes connectés aux résistances, :
un pont mobile associé à la tige de manoeuvre par des moyens d'entralnement et portant des contacts mobiles pour relier les con-tacts fixes de maniere a connecter les :~.
résistances en série et shunter ainsi les contacts principaux.
Le disjoncteur est caractérise en ce que la tige de manoeuvre porte un organe de commande d'ouverture et de ~ermeture des contacts principaux et qu'il comprend en outre:
une chambre intermediaire, disposée entre les chambres auxiliaires, contenant lesdits contacts auxiliaires ainsi que le pont mobile, des moyens pour déplacer la tige dans une direction donnée afin d'effectuer la liaison des contacts auxiliaires par le pont mobile, puis la fermeture des contacts principaux et ensuite pour que le pont mobile quitte les contacts auxiliaires pendant le mouvement subséquent de la tige. ~ ;
Selon une caractéristique, chaque chambre auxiliaire est separee de la chambre intermediaire par un cône isolant dont le sommet e~t traverse par l'extremite de la resistance de fermeture la reliant au contact fixe de mise en serie, et le fluide dielectrique de la chambre intermediaire peut etre différent de celui des chambres auxiliaires.
Selon un autre mode de realisation la chambre intermediaire et les chambres auxiliaires peuvent communiquer par un orifice dispose dans l'axe du cône isolant et muni d'un filtre.
Les moyen~s d'entralnement du pont mobile p~r la tige de manoeuvre peuvent comporter d'une part un teton ressort et d'autre part une came avec au moins unebutee. En variante les moyens d'entralnement du pont mobile par la tige de manoeuvre peuvent comporter un ressort de compression avec passage à point mort.
Les caracteristiques et avantages de l'invention apparaltront dans la description donnee ci-après en regard d'un mode de realisation representé à titre illustratif dans les dessins.
La figure 1 est une representation du schema electrique correspondant à un dispositif suivant l'invention.
La figure 2 represente une vue schematique en coupe partielle d'un disjoncteur selon l'invention.
La figure 3 est une vue partielle en coupe du dispositif d'insertion en position d'ouverture du disjoncteur.
La figure 4 est une vue en coupe du dispositif d'insertion selon la figure 3 au moment de la Eermeture du disjoncteur.
La figure 5 est une vue en coupe du dispositif d'insertion selon la figure 3 après la fermeture du disjoncteur.
La figure 6 est une vue partielle en coupe d'une variante de réalisation du dispositif d'insertion en position d'ouverture du disjoncteur.
La figure 7 est une vue en coupe du dispositif 1~ selon la figure 6 au moment de la fermeture du disjoncteur.
La figure 8 est une vue en coupe du dispositif selon la figure 6 après la fermeture du disjoncteur.
La Eigure 9 représente un diagramme du mouvement des contac-ts dans un disposi-tif de ferme~ure à trois temps.
Le schéma de la figure 1 correspond au dispositif de fermeture du ' disjoncteur de la figure 2 qui comporte quatre chambres principales de coupure 1, 2, 3 et 4 dont les contacts de coupure 51, 52, 53 et 54 sont disposés en série entre les bornes 13 et 14, et un clispo.sitif d'insertion 7 de deux résistances de fermeture 5 et 6. Le dispositif d'insertion 7 comporte un pont mobile 25 placé directement à l'extrémité de la tige isolante 26 qui commande par l'intermédiaire d'une liaison mécanique isolante 8 les contacts de coupure 51 et 52. D'une manière analogue une liaison mécanique isolante 9 transmet le mouvement d'une tige isolante 26' aux deux autres contacts de coupures 53 et 54.
Le dispositif d'insertion 7 oomporte d'autre part deux contacts fixes 23 et 24 destinés à la mise en série des résistances de fermeture 5 et 6 par le pont mobile 25, l'enser~b;e de ces résistances étant disposé en parallèle à se~ extrémités et par l'intermédiaire de connexions 21 et 22 aux extrémités de l'ensemhle des contacts de coupure 51 et 52 eux-mames disposés en série par l'intermédiaire d'une connexion 56.
Les chambres principales de coupure 1, 2, 3, 4 représentées dans la figure 2 ne sont pas détaillées car elles sont de type classique. Elles comportent une enveloppe isolante 10 et 11 rer~plie d'un flui.de diélectrique tel que de l'hexafluorure de soufre.
. Les ¢hambres, 1 et 2 d'une pa~t, 3 et 4 d'autre part, sont reliées par paires entre elles par l'intermédiaire d'un carter 12 qui contient un mécanisme de liaison 29 entre les contacts de coupure 51 et 52 et la tringle isolante de manoeuvre 26, ainsi que la connexion 56 entre les chambres de coupure. Les extrémités de ces paires de chambre~ sont fermées par des couvercles 15 et 16 sur lesquels sont fixées des bornes 13 et 14 reliées aux contacts de coupure.
Le carter 12 est fixé sur un support isolant 27 rempli d'hexafluorure de soufre et traversé par les tiges de manoeuvre 26 et 26', qui sont commandées par des organes de n~anoeuvre constitués par des vérins 28 et 31 empruntank leur énergie à un aocurnulateur 71.
Au--dessus du carter 12 on a place une enveloppe 17 qui peut etre ,, :
.
métallique, elle constitue une chambre intermédiaire 70, qui contient le ~ ~;
; dispositif d'insertion 7, oomportant à l'extrémité de la tige de manoeuvre 26 le pont mobile Z5 et les deux contacts fixes 23 et 24. Sur les cotés de ;
l'enveloppe 17 on a fixé deux chambres auxiliaires 18 et 19 isolantes à
l'intérieur desquelles sont disposées la résistance de fermeture 5 entre le contact 23 et la connexion 21, et la résistance de fermeture 6, entre le contact 24 et la connexion 22. Les extrémités des chambres isolantes 18 et 19 sont fermées par des couvercles ~ui servent de support aux résistances et aux connexions 21 et 22 reliées aux couvercle~ 15 et 16 des chambres ` `~
principales 1 et 2.
Un cône isolant 20 est fixé de chaque côté de l'enveloppe 17 entre la chambre intermédiaire 70 et l'extrémité de chacune des chambres auxiliaires 18, 19, lesdites chambres étant disposées en regard dans le prolongement l'une de l'autre.
Les contacts fixes 23 et 24 du dispositif d'insertion sont de préférence de forme sphérique de manière à engendrer un champ électrique homogène à l'intérieur de l'enveloppe 17. Ils peuvent comporter, comme ; dans la figure 3, des c~oigts internes 35 lo~és à l'intérieur des contacts fixes 23 et Z4 et coopérant avec des tiges 36 montées sur le pont de contact 25 et protégées contre les e~fluves par ~es capots arrondis 37 fixés sur l'enveloppe 17. ~`~
Les organes de manoeuvre et les liaisons sont tels que, lors de la fermeture du disjoncteur, les contacts de coupure 53, 54 des chambres 3 et 4 se ferment d'abord simultanément ainsi que le pont mobile 25, ce qui insère les résistances de fermeture 5 et 6 dans le circuit commandé par le disjoncteur mais non représenté ; puis au bout d'environ 10 millisecondes les contacts de coupure 51 et 52 se ferment à leur tour, shuntant les résistances de ~ermeture 5 et 6. Après quoi le dispositif d'insertion peut soit s'ouvrir ~uelques instants après, en vue de mettre hors circuit les résistances de fermetllre, soit re.ster ferme, mais s'ouvrir quelques instants avant l'ouverture des contacts cle coupure 51 et 52, lors d'une .~ :
manoeuvre d'ouverture du disjoncteur.
Le dispositif d'insertion représsnté dans la figure 3 correspond à la première solution. A cet effet, l'extrémité de la tige 26 comporte une came cylindrique 72 llmitée par une rampe inférieure 43 et une rampe supérieure 73 débouchant dans une gorge 3~ comportant une butée supérieure 74, Le pont mobile 25 comporte d'une part dans sa partie centrale un alésage 75 susceptible de coulisser autour de la came 72, et d'autre part sur sa périphérie inférieure deux tiges de guidage 41 susceptibles de coulisser à travers des lwnières 76 ménagées sur le fond de l'enveloppe 17. :
L'alésage 75 est muni de tétons 39 soumis à l'action de ressorts 40 et `
susceptibles de coopérer avec l'extrémité de la tige 26.
Le fonctionnement du dispositif est alors le sui~ant. Lors de la fermeture du disjoncteur, un premier ordre esc donné au vérin 31 qui ~ I
transmet son mouvement à la ti~e 26' cornmandant la fermeture des contacts 53 et 54 de3 chambres 3 et 4. Puis un deuxième ordre est donné après un certain retard t au vérin 28 qui transmet son mouvement à la tige 26 commandant directement le pont mobile 25 et, par l'intermédiaire de mécanismes de fermeture 29 de type classique aux contacts 51 et 52 des chambres 1 et 2.
En effet, les tétons 39, qui sont engagés dans la gorge ~, entraînent aussitôt le pont mobile 25 jusqu'à ce qu'il vienne en butée contre les contacts fixes 23 et 24, après que les tiges 36 soient entrées en contact avec les doigts 35.
Le retard est tel que les contacts 53 et 54 se ferment concurrem-ment avec les contacts 35 et 36, ce qui met en service les résistances de ~ermeture 5 et 6, comme dans la position représentée dans la figure 4.
Puis les contacts 51 et 52 se ferment alors à leur tour et shuntent ainsi les résistances de fermeture 5 et 6, tandis que la tige 26 poursuit son mouvement ascendant. Au cours de ce mouvement les tétons 39 glissent sur la rampe 73, puis coulissent sur la came 72 et la rampe 43, ce qui ~ pour eff`et de libérer le pont mobile 25 qui retombe sous l'ef`fet de son propre ,~.
6 ~
`: `
; :
poids. On est alors clans la position illustrée dans la figure 5.
I.a séquence précédente est obtenue d'une part par la temporisation t précitée entre les vérins 31 et 28, et par la longueur de la came 72 entre las rampes 43 et 73 et d'autre part par une distance d'ouverture entre les contacts ~ixes 23 et 24 avec les tiges de contact 36 du pont mobile 25 inférieure à la distance d'ouverture des contacts des chambres principales de coupure 1, 2, 3 et 4, ce qui est très réalisable aveo les disjoncteurs à coupure par auto-soufflage dans l'hexafluorure de soufre ou encore dans l'huile.
Lors de l'ouverture du disjoncteur, l'ordre de déclenchement est donné simultanément aux deux vérins et les contacts des chambres principales 1, 2, 3 et 4 se séparent en même temps, d'une manière olassique.
En variante du dispositif selon la figure 3, ]a bielle 26 peut comporter, comme représenté en pointillé dans la figure 4, en regard de la rampe 43 une gorge 38' symétrique de la gorge 38 c'est-à-dire limitée par une butée 74'. Dans ce cas, en fin de mouvement de fermeture de la tige 26, les tétons 39 s'engagent dans la gorge in~érieure 3&' contre la butée 74, ce qui a pour effet de maintenir fermés les contacts des résistanoes 5 et 6. A l'ouverture, la tige 26 dégage immédiatement les contacts 35 et 36 mettant les résistances 5 et 6 hors circuit avant séparation des contacts des chambres principales 1 à 4.
Dans le mode de réalisation de la figure 6, les contacts 23 et 24 sont des sphères contre lesQuelles viennent buter des plots de contacts 86 disposés à la périphérie du pont mobile 25. La tige 26 comporte une butée inférieure 44 et une butée supérieure 84 entre lesquelles l'alésage 75 du ; pont mobile 25 peut coulisser.
A cet effet, des ressorts de compression 32 sont interposés entre un axa central 80 disposé sur la tige 26 entre les butées 44 et 84~ et un - 3 axc- eY~ce~tré 81 st disposé sur le pont mobile 25.
Lors de la ferMeture du disjoncteur, l'entralrlement vers le haut ` - 7 ~
du pont mobile 25 est opéré par la tige de manoeuvre 26 par l'intermédiaire du ressort de compression 32 jusqu'à l'obtention de la ~ermeture du pont mobile 25, position représentée dans la figure 7.
Dans cette position, le pont mobile 25 vient en butée contre les contacts fixes 23 et 24, mais la tige de manoeuvre 26 poursuit sa course ascendante en comprimant le ressort 32 jusqu'à ce que la direction des axes .~ -d'articulation 80 et 81 deviennent perpendiculaires a celle de la tige 26, position représentée en pointillé en 32' dans la figure 7 et constituant un point mort.
A partir de ce point mort la position relative des deux axes 80 et 81 est inversée, ce qui provoque l'ouverture du pont mobile 25, tandis que la tige de manoeuvre 26 achève sa course dans la position représentée dans la figure 8. `
Ainsi le dispositif d'inc3ertion de résistances de fermeture, qui est dans une enveloppe métallique, de forme cylindrique ou sphérique, présente un très faible encombrement par rapport aux enveloppes isolantes des chambres auxiliaires contenant les résistances. Celles-ci peuvent alors occuper toute la longueur de l'enveloppe permettant une meilleure utilisation de l'espace disponible.
L'enveloppe metallique 17 peu~ être séparée complètement du volume interne d'une enveloppe isolante contenant u.le résistance par le cône isolant 20, de sorte que l'on peut utiliser dans les deux enceintes des gaz ou des liquides isolants différents, par exemple de l'hexafluorure de soufre dans l'enceinte métallique et de l'huile dans l'enveloppe isolante. -Dans le cas où les enveloppes isolantes et métallique~c3 sont rernplies du même gaz à la même pression, par exemple de l'hexafluorure de ; soufre à 3 bars, il peut y avoir communication entre les diverses enceintes ; mais l'on peut éviter le passage dans l'enceinte de.s résistances des produits de décomposition de l'hexafluorure de soufre par l'arc de fermeture, ou par l'arc de coupure de la chambre prinoipale, en munissant l'orifice de comrnun.ication m~nage dans l'axe du cone 20 d'un ~:
filtre 57.
Dans le cas où l'on déslre encore réduire les niveaux de surtension grâce à une fermeture en trois temps, avec insertion de résistance de valeurs di~férentes, il est possible de munir les chambres principales 3 et 4 de chambre auxiliaires additionnelles 18' et 19' similalres à celle équipant les chambres principales 1 et 2 représentées en pointillés dans la figure 2 et d'un diApositif additionnel 71. Mais alors la ~istance d'ouverture entre les contacts fixes et le pont mobile des chambres auxiliaires 18' et 19' sera plus grande que celle des chambres auxiliaires 18 et 19.
Le diagramme de la figure 9 oorrespond ainsi au mouvement des contacts cornpor-tant un tel dispositif de fermeture en trois temps, le mouvement des différents contacts étant porté en ordonnées et les temps en abscisses.
Dans ce diagramme :
- le mouvement des contacts 51 et 52 des chambres principales 1 et 2, qui partant de l'instant t1 se ferment à l'instant t4, est repré~enté en 91 ;
; - le mouvement des contact~ 23 et 24 des chambres auxiliaires 18 et 19, qui partant de l'instant t1 se ~erment à l'instant t2, e~qt re?résenté en 92 ;
- le mouvement des contacts des chambres auxiliaires 18' et 19', ~ui partart de l'instant 0, se ferment à l'instant t2, est représenté en 93 ;
~ - le mouvement des contacts des chambres principales 3 et 4, qui partant de ; l'instant 0, se ferment à l'instant t3, est représenté en 94 ;
- la temporisation entre les commandes des deux vérins 28 et 31 correspond à t1-Mais ces deux vérins pourraient tout aussi bien être remplacés par un vérin unique, le décalage t1 ~ou t), au niveau des mécanismes s'obtenant alors par des moyens tels que bielles à lumière, renvoi, etc..
Ainsi les ordres sont tels qu'il y a :
- ~ermeture simultanée en t2 des contacts des ponts mobiles et l~ettant ainsi en série les quatre résistances ;
,3 ~L$~
, - fermeture en t3 des contacts des chambres 3 et 4 shuntant les résistances des ch~nbres auxiliaires 18' et 19', soit environ 10 millisecondes après t2 ;
- fermeture en t4 des contacts des chambres princi;pales 1 et 2 shuntant les résistances des ohambres auxiliaires 18 et 19, soit environ 10 millisecondes après t3.
Les chambres auxiliaires associées par couple peuvent être ; disposées soit horizontalement dans le prolon~ement les unes des autres, comme sur la figure 2, soit en V droit ou en V inversé pour tenir compte du ~
champ électrique. -~ -Elles peuvent être placées, soit dans le même plan vertical des chambres principales, et au-dessus d'elles, soit dans un plan vertical faisant un angle ai~u avec le plan vertical des chambres principales.
Il est évident que llinvention n'est rullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés et qui n'ont été
donnés qu'à titre d'exemple ;
en particulier, on pe~t, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens ;~ équivalents, ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la même fonction technique o~ une fonction techni-que équivalente.
.
`' . ~''''`' .. . ...
. ' ,' ' `
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Claims (7)
1. Disjoncteur à haute tension comprenant, au moins deux chambres de coupure disposées en série, lesdites chambres étant remplies d'un fluide diélectrique et enfermant des contacts principaux séparables, une tige de manoeuvre interposée entre lesdites chambres de coupure, des chambres auxiliaires s'étendant parallèle-ment auxdites chambres de coupure et disposées du côté opposé
au trajet de la tige de manoeuvre, chaque chambre auxiliaire contenant une résistance de fermeture, des contacts fixes connectés auxdites résistances, un pont mobile associé à la tige de manoeuvre par des moyens d'entraînement et portant des contacts mobiles pour relier les contacts fixes de manière à connecter les résis-tances en série et shunter ainsi les contacts principaux, carac-térisé en ce que la tige de manoeuvre porte un organe de commande d'ouverture et de fermeture des contacts principaux et qu'il comprend en outre une chambre intermédiaire, disposée entre les chambres auxiliaires, contenant lesdits contacts auxiliaires ainsi que le pont mobile, des moyens pour déplacer la tige dans une direction donnée afin d'effectuer la liaison des contacts auxili-aires par le pont mobile, puis la fermeture des contacts princi-paux et ensuite pour que le pont mobile quitte les contacts auxiliaires pendant le mouvement subséquent de la tige.
au trajet de la tige de manoeuvre, chaque chambre auxiliaire contenant une résistance de fermeture, des contacts fixes connectés auxdites résistances, un pont mobile associé à la tige de manoeuvre par des moyens d'entraînement et portant des contacts mobiles pour relier les contacts fixes de manière à connecter les résis-tances en série et shunter ainsi les contacts principaux, carac-térisé en ce que la tige de manoeuvre porte un organe de commande d'ouverture et de fermeture des contacts principaux et qu'il comprend en outre une chambre intermédiaire, disposée entre les chambres auxiliaires, contenant lesdits contacts auxiliaires ainsi que le pont mobile, des moyens pour déplacer la tige dans une direction donnée afin d'effectuer la liaison des contacts auxili-aires par le pont mobile, puis la fermeture des contacts princi-paux et ensuite pour que le pont mobile quitte les contacts auxiliaires pendant le mouvement subséquent de la tige.
2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres auxiliaires sont disposées dans le prolongement l'une de l'autre.
3. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque chambre auxiliaire est séparée de la chambre intermédiaire par un cône isolant dont le sommet est traversé par l'extrémité de la résistance de fermeture reliée au contact fixe.
4. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre intermédiaire est remplie d'un fluide diélectrique différent de celui dont sont remplies les chambres de coupure.
5. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre intermédiaire et les chambres auxiliaires communiquent par un orifice disposé dans l'axe du cône isolant et muni d'un filtre.
6. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement du pont mobile par la tige de manoeuvre comportent d'une part un téton à
ressort et d'autre part une came avec au moins une butée.
ressort et d'autre part une came avec au moins une butée.
7. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement du pont mobile par la tige de manoeuvre comportent un ressort de compression avec passage à point mort.
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