CA1251818A - Disjoncteur haute tension a soufflage d'arc - Google Patents

Abstract

Disjoncteur à haute tension à gaz à soufflage d'arc comprenant, disposé dans une enveloppe isolante ou métallique au moins un dispositif de coupure d'une phase d'un courant polyphasé. Le dispositif de coupure comprend un premier ensemble fixe avec des contacts principaux fixes et des contacts pare-étincelles fixés, et un second ensemble mobile avec des principaux mobiles et des contacts pare-étincelles mobiles. L'ensemble fixe comprend un premier volume dans lequel la pression augmente sous l'effet de l'arc de coupure, le gaz de ce volume se détendant à travers une première buse pour souffler l'arc au moment du passage par zéro du courant à couper. Le second ensemble mobile comprend un second volume dans lequel le gaz est comprimé par un piston au début de la phase d'ouverture du disjoncteur et dirigé sur l'arc par une seconde buse dans les phases ultérieures. Les buses sont agencées de manière à interdire tout passage direct des gaz de soufflage vers le volume compris entre lesdits ensembles et ladite enveloppe. Le disjoncteur trouve une application dans des disjoncteurs à haute tension à soufflage d'arc.

Description

s~
~ -- 1 La présente invention est relative à un disjoncteur à haute tension.
Il existe un disjoncteur à haute tension à au-to-soufflage pneumati~ue du type à SF6 ~ui comporte un premier volume dans lequel la pression augmente par chauffage par l'arc de coupure, le gaz de ce volume se détendant pour souffler l'arc au moment du passa~e par zero du courant à
couper et un second volume dans lequel le gaz est comprimé
par un piston au début de la phase d'ouverture du disjoncteur et dirigé sur l'arc dans les phases ultérleures; le disjonc-teur comporte des contacts fixes principaux, des contacts fixes pare-étincelles, un contact mobile principal et un contact mobile pare-étincelles, l'arc s'étendant au cours de l'ouverture du disjoncteur, entre les contacts pare-étincelles.
Le premier volume et le second volume sont disposés de part et d'autre de la zone d'arc.
Le premier volume peut être délimité par un tube, coaxial aux contacts fixes pare-étincelles et une buse iso-lante, le second volume étant délimité par un premier tube constituant le contact principal mobile et un second tube coaxial a ce dernier, un piston ~ixe formant ce volume à une extrémité. La buse est portée par un tube.
En outre, Ull troisième tube, coaxial aux premier et second tubes, et constituant le contact mobile pare-étincelles, délimite, avec le second tube, un volume annulairedans lequel un quatrième tube terminé par une seconde buse isolante peut se déplacer sous l'action d'un piston poussé
par une extrémite d'un ressort dont l'autre extrémité vient sur une butée solidaire des contacts mobiles, le troisième et le quatrième tube définissant un passage pour le gaz du second volume, ce dernier passant par des ori~ices des second et quatrième tube.
Lorsque le disjoncteur atteint la dernière phase de l'ouverture,~les buses isolantes se séparent, créant ainsi ~ 1~

~S~ 8 ,~.
`, une ouverture annulaire par laquelle s'échappe vers le volume une partie des gaz chauds. Ce volume est délimité par les contacts principaux et la porcelaine constituant l'enveloppe du disjoncteur.
Lorsqu'on réalise un disjoncteur triphasé avec trois chambres de coupure disposées dans la même enveloppe, il n'est pas souhaitable qu'une partie des gaz chauds s'échappe d'une chambre vers l'autre Un but de la présente invention est de realiser un disjoncteur du type précité dans lequel les gaz chauds ne puissent s'échapper que par les volumes intérieurs aux con-tacts.
Un autre but de la présente invention est de réali-ser un disjoncteur de construction simplifiée.
L'invention a pour objet un disjoncteur à haute tension à gaz à soufflage d'arc comprenant, disposé dans une enveloppe isolante ou métallique, au moins un dispositif de coupure d'une phase d'un courant polyphasé, ledit dispositif de coupure comprenant un premier ensemble fixe avec des con-tacts principaux fixes et des contacts pare étincelles fixes, et un second ensemble mobile avec des contacts principaux mobiles et des contacts pare-étincelles mobiles, l'ensemble fixe comprenant un premier volume dans lequel la pression augmente sous l'efEet de l'arc de coupure, le gaz de ce volume se détendant à travers une première buse pour souffler l'arc au moment du passage par zéro du courant à couper, le second ensemble mobile comprenant un second volume dans lequel le gaz est comprimé par un piston au début de la phase d'ouver-ture du disjoncteur et dirigé sur l'arc par une seconde buse dans les phases ultérieures, caractérisé en ce que les buses sont agencées de manière à interdire tout passaye direct des gaz de soufflage vers le volume compris entre lesdits ensem-bles et ladi.te enveloppe, ces buses ~ ~

, ~ .. . .. . . . ~ .
.. . . ,: :, ,, .. . . . . .

.~ . . . .

5~81B

présentant des partiess'interpénétrant, se déplaçant l'une par rapport à l'autre au cours de la phase d'ouverture jusqu'à la fin de la période de coupure et restant en contact en position d'ouverture du disjoncteur.
Par exemple, lesdites parties s'interpénétrant peuvent être une rainure tubulaire portée par l'une des buses et un tube prolongeant l'autre buse.
L'invention sera bien comprise par la description ci-après de deux modes de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel:
- la figure l est une vue en coupe partielle axiale d'un disjoncteur selon l'art antérieur - les figures 2A et 2B représentent, en coupe par-tielle axiale, un disjoncteur selon un prem.ier mode de réalisation, respectivement en position fermée et en position intermédiaire en fin de periode de coupure d'arc - les figures 3A et 3B représentent, en coupe par-tielle axiale un disjoncteur selon un second mode de réali-sation, respectivement en position fermée et en position ouverte.
La figure 1 montre un disjoncteur à haute tension à auto-soufflage pneumatique du type à SF6 qui compor-te un premier volume 27 dans lequel la pression augmente par chauffage par llarc de coupure, le gaz de ce volume se détendant pour souffler l'arc au moment du passage par zéro du courant à couper et un second volume 37 dans lequel le gaz est comprimé par un piston 39 au début de la phase d'ouverture du disjoncteur et dirigé sur l'arc dans les phases ultérieures; le disjoncteur comporte des contacts fixes principaux 21, des contacts fixes pare-étincelles 24 et 22B un contact mobile principal 31 et un contact mobile pare-étincelles 34B, l'arc s'étendant au cours de l'ouverture du disjoncteur, entre les contacts pare-étincelles.
Le premier volume 27 et le second volume 37 sont "~ .

S~l8~3 - 3a -disposes de part et d'autre de la zone d'arc.
Dans le mode de réalisation décrit dans la demande précitee et représentée dans la figure 1 de la présente demande, le premier volume 27 est délimité par un tube 22A, 22B, coaxial aux contacts ~ixes pare-étincelles 24 et une buse isolante 26, le second volume 37 étant délimité par un premier tube 36 constituant le contact principal mobile et un second tube 35 coaxial à ce dernier, un piston fixe 39 formant ce volume à une extrémité. La buse 26 est portée par un tube 25~
En outre, un troisième tube 34, 34A, 34B, coaxial aux premier et second tubes 35, 36 et constituant le contact mobile pare-étincelles, délimite, avec le second tube 35, un volume annulaire 38 dans lequel un quatrième tube 41 terminé par une seconde buse isolante 42 peut se cléplacer sous l'action d'un piston 43 poussé par une extrémité d'un ressort 44 dont l'autre extrémité vient sur une butée soli-daire des contacts mobiles, le troisième et le quatrième tube définissant un passage pour le gaz du second volume, ce dernier passant par des orifices 40, 46 des second et qua-trième tube.
Les flèches Fl et F2 représentent les directions des jets de gaz lors du soufflage de l'arc. La référence 60 désigne l'ouverture délimitée par la buse 26 et le contact 22A, 22B.
Lorsque le disjoncteur atteint la dernière phase de l'ouverture, les buses 26 et 42 se séparent, créant ainsi une ouverture annulaire par laquelle s'échappe vers le volume 71 une partie des gaz chauds.
Le volume 71 est délimité par les contacts prin-cipaux 21 et 36 et la porcelaine 70 constituant l'enveloppe du disjoncteur.
Dans les figures 2A et 2B, qui représentent en coupe axiale partielIe, un disjoncteur selon un premier mode ` ' ' ~' S~IL8~3 - 3b -de réalisation de l'invention, les éléments communs aux figures 1, 2A et 2B ont recu les mêmes numéros de référence.
On a représenté, dans l'enveloppe 70 (isolante ou métallique), une demi-chambre de coupure; on doit se souvenir qu'elle contient trois chambres identiques disposées selon un triangle équilatéral centré sur l'axe de l'enveloppe 70.
On distingue, comme dans la figure 1 l'ensemble fixe comportant les contacts prlncipaux fixes 21, les contacts fixes pare-étincelles 24 et le tube 22A, teminé par une por-tion 22 B en matériau résistant aux effets de l'arc électrique.
Comme dans la Eigure 1, le tube 22A délimite, avecun tube 25 portant une buse 26A, un volume 27 qui joue le r81e de volume thermique.
Du côté de l'équipage mobile on trouve, comme dans lS la figure 1, le contact principal mobile 31 porté par un tube 35 et un second tube 35, percé d'orifices 40 et délimitant avec un piston fixe 39, un volume 37 de compression.

/

'' ~ . . . ~ ; ' : ' - ~ ' ' ' -:
i ..

8~3 L'équipage ~obile comprend également un troisième tube 34, terminé
par une portion ~4A portant les contacts pare-étincelles mobiles 34B.
Un quatrième tube 41, pouvant avoir un certain degré de mouvement par rapport au sy~tème mobile grâce à un pi~ton 43 couli~sant dan~ lle~-5pace annulaire délimité par le~ tube~ 34 et 35 et poussé par un ressort 44, porte une buse iqolante 42A coopérant avec la buse 26A comme on le verra plu_ loin.
Le tube 41 porte des orifice_ 46 qui, en période de coupure du di_~oncteur, viennent en regard de3 orifices 40 (~igure 2B) pour p~rmet-10tre au gaz comprimé du volume 3~ de ~q'échapper par le volume 38 et l'oriPice 50.
On a référencé 45 la butée solidaire du tube 35 ~ur laquelle s'appuie le res~ort 44.
Enfin on désigne par 71 le volume compris entre l'ensemble de 15coupure et l'enveloppe 70, par 17 et 18 les volumes re~pectivement déli-mités par l'intérieur des tubes 22A-22B et 34-34A-34B.
Selon u~e caraetéristique de ce mode de réali~ation de l'inven-tion, la bu~e 25A e~t ~unie d'une saignée annulaire 26C dans laquelle vient ~'engager une partie terminale tubulaire 42C de la bu~e 42A.
20~n position de fermetura une butée 42B de la buse 42A vient 9 ~ appliquer ~ur une partie 26B de la buse 26A. La portion tubulaire 42C
de la buse semi~mobile e~t entièrement engagée danq la 3aignée de la bu~e 26A.
Il n'y a aucune communication directe, dars la zone de~ contacts du 25di~oncteur, entre le volume 71 et le_ volume~ intérieur~O
Au cour~ de l'ouverture du disjoncteur, le~ contacts principaux ~e ~éparent, pui~ un arc ~aillit entre les contact~ pare étincelles 24-22B
et 34B.
Pendant le mouvement, le ~az du volume 37 e~t comprimé tandis que 30le gaz du volume 27 q'échauf~e.
Pendant une partie de la cour~e de l'équipage mobile, la bu~e 42A
reqte appliquée contre la bu~e 26A grâce au reqsort 4Y qui ~e détend progressivement ; en ~in de course du reqsort, l'extrémité du contact mobile 34B arrive au niveau de la partie coudée 42D de la bu~e 42A et 35dé~init aveo elle un orifice annulaire 50 permettant au gaz comp~imé du .
, .

.

lZ~

volume 37 de ~enir 30u~ler l'arc.
Au cour~ de la dernière phase du mouvement de l'équipage mobile, la buse 42A est à son tour entra~née, la partie 42C coulissant dans la saignée 26C.
La profondeur de la saignée 26C et de l'extrémité tubulaire 4~C de la buse semi-mobile 30nt choi~is de telle ma~ière, qu'en fin de période de coupure, (~igure 2B), l'extrémité 42C reste encore engagée dans la saignée. De la sorte, aucune co~munication directe n'exi~te entre la zone des contaots et le volume 71. Les gaz de soufM age venant des volumes 27 et 37 sont évacué3 par les volumes intérieurs 17 et 18.
On évite ainsi, dans le cas d'un dis~oncteur triphasé à trois chambres de coupure dans la même enveloppe, d'envoyer des ga~ chauds dans l'e~pace entre phases. En fin de course d~ouverture, l~extrémité tubu-laire 42C quitte la ~aignee 26C afin d'assurer une meilleur tenue diélectrique entre contacts.
Les ~igure~ 3A et 3B représentent, respectivement en position fermée et en po ition ouverte intermédiaire, un dis~oncteur ~elon un qecond mode de réaliYation de l'invention. Le3 éléments communA aux Pigures 1, 3A et 3B ont reçu le~ mêmes numéros de référence.
On di~tingue comme précédemment pour l~équipage ~ixe :
- leq contacts principaux fixés - le tube 25 portant la buse qui est cette fois référencée 126 - le tube 22A, 22~, délimitant, avec le tube 25, le volume thermi-que 27 - les contacts pare-étincelles 24 La partie mobile est un peu différente de celle~ des figures 1, 2A
et 2B~
Elle comporte un tube 36 dont l'extrémité porte le contack prin-cipal mobile 31, un tube 35 délimitant avec un piston 39 un volu~e de compression 37 et un tube 34A kerminé par les contacts 34B pare-étin-celles.
La partie ~emi-mobile préoédente est ~upprimée et remplacée par une portion tubulaire 141, solidalre de~ partie~ 36, 35 et 34 ek délimi-tant avec le tube 34 un volume annulaire 138.
Des orifices 40 du tube 35 et 146 du tube 141, situés en vis-à-vis ; :
, " ~ .

' iZ5181B

mettent en co~uni¢ation les volume3 37 et 138.
La buse 126 est prolongée par une portion tubulaire 126A qui vient s'engager à l'intérieur de la portion tubulaire 141~
La longueur de la portion 126A e~t telle qu'en position fermée du di~Joncteur (figure 3A) elle ferme le3 ori~ices 146, et qu'en position ouverte en fin de période de coupure, (figure 3B) eile reste encore en contact avec la portion 141 de manière à interdire tout pa~sage direot des gaz de soufflage vers l'e~pace 71.
Le ~onctionnement e~t analogue à celui décrit précédemment.
On notera que la buse 126~126A pos~ède une première portion concave 126C pour diriger radialement les gaz i~sus du volume 27 et une seconde portion concave 126D pour diriger également radialement les gaz is~us du volume de compre~sion.

3o , .~ .

Claims (3)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Disjoncteur à haute tension à gaz à
soufflage d'arc comprenant, disposé dans une enveloppe isolante ou métallique, au moins un dispositif de coupure d'une phase d'un courant polyphasé, ledit dispositif de coupure comprenant un premier ensemble fixe avec des contacts principaux fixes et des contacts pare-étincelles fixes, et un second ensemble mobile avec des contacts principaux mobiles et des contacts pare-étincelles mobiles, l'ensemble fixe comprenant un premier volume dans lequel la pression augmente sous l'effet de l'arc de coupure, le gaz de ce volume se détendant à travers une première buse pour souffler l'arc au moment du passage par zéro du courant à couper, le second ensemble mobile comprenant un second volume dans lequel le gaz est comprimé par un piston au début de la phase d'ouverture du disjoncteur et dirigé sur l'arc par une seconde buse dans les phases ultérieures, dispositif dans lequel:
- les buses sont agencées de manière à
interdire tout passage direct des gaz de soufflage vers un volume compris entre lesdits ensembles et ladite enveloppe, - lesdites buses présentent des parties s'interpénétrant, se déplaçant l'une par rapport à
l'autre au cours de la phase d'ouverture jusqu'à la fin de la période de coupure et restant en position d'ouverture du disjoncteur.

2. Disjoncteur selon }a revendication 1, dans lequel lesdites parties s'interpénétrant sont une rainure tubulaire portée par l'une des buses et un tube prolongeant l'autre buse.

3. Disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel l'une des buses est prolongée par une partie tubulaire s'engageant dans un tube porté par l'ensemble dont fait partie l'autre buse.