EP0141708A2 - Dispositif de guidage de la tige de commande d'un disjoncteur haute tension - Google Patents

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EP0141708A2
EP0141708A2 EP84401969A EP84401969A EP0141708A2 EP 0141708 A2 EP0141708 A2 EP 0141708A2 EP 84401969 A EP84401969 A EP 84401969A EP 84401969 A EP84401969 A EP 84401969A EP 0141708 A2 EP0141708 A2 EP 0141708A2
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EP
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insulator
ring
elements
guide
control device
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EP0141708B1 (fr
EP0141708A3 (en
Inventor
Roger Bolongeat-Mobleu
Thierry Busin
Jean-Paul Ravet
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Merlin Gerin SA
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Merlin Gerin SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01H33/42—Driving mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling a high-voltage circuit breaker having an insulating operating rod extending coaxially with play inside a hollow support insulator made of several superimposed elements for transmitting the control movement.
  • a motor mechanism from the area at ground potential to the area at high-voltage potential where the cut-off poles are arranged, in particular with arc self-blowing, said rod being slidably mounted and guided by at least one isolator guide extending in a transverse plane between the rod and the support insulator at the connection level of two successive elements of the support insulator.
  • High voltage circuit breakers require significant control energy for the rapid displacement of the contacts and the compression of the dielectric blowing gas by the piston-cylinder assembly.
  • This control energy is transmitted by a mechanical insulating rod connecting the high potential area to an area near the earth where the control mechanism is arranged, for example a hydraulic control.
  • the pole (s), or breaking chambers, of the circuit breaker are carried by a column of support insulator whose height is appropriate to the voltage of the circuit breaker and which can reach several meters.
  • the insulating rod is disposed inside this column of insulator-support which also constitutes a conduit for supplying dielectric gas to the breaking chambers. This insulating rod of great length is capable of transmitting significant tensile forces used to control the opening of the circuit breaker which requires the greatest energy.
  • the closing maneuver controlled by a compression force of the control rod is limited by the risks of buckling of this rod.
  • an intermediate piece is inserted between successive flange-like fittings.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks and to allow guiding of the control rod inside the support insulator by simple means tolerating large dispersions.
  • the control device is characterized in that two superimposed elements of the porcelain support insulator are mechanically connected by butted fittings, sealed at the ends of said elements to form external connection flanges and by tightening bolts the pair of flanges butted and that an annular gap is formed between the opposite ends of said superimposed porcelain elements, in which gap are inserted an O-ring seal and the outer edge of the disc-shaped guide insulator.
  • the fittings are placed against each other, while the outer edge of the disc-shaped guide insulator is simply interposed between the ends of the porcelain elements.
  • a single O-ring seal is also inserted between these ends of the porcelain elements by externally surrounding the guide insulator, which simplifies the sealing problems and allows relatively large margins of spacing between the porcelains.
  • the dispersions in the spacing between the porcelains and in the diameters of the molded part constituting the guide insulator which is a part coming from the foundry, are compensated by the elasticity of the O-ring.
  • the guide insulator carries on its periphery bosses cooperating with the internal edge of the O-ring. These bosses provide gaps between the guide insulator and the O-ring available for compression of the latter.
  • the housing of the O-ring is confined by the ends of the porcelain elements, by the guide insulator and on the opposite face by a metal ring whose outer edge cooperates with the fittings to ensure the centering of the latter.
  • the guide insulator is advantageously a molded part made of epoxy resin, coming from the raw molding and carrying, in its central part a sleeve for guiding the control rod.
  • This sleeve, in particular made of polytetrafluoroethylene is advantageously fixed by snap-fastening in a central orifice of the guide insulator, which avoids any machining of the latter.
  • the guide insulator has orifices for the passage of the gas contained inside the support insulator.
  • a breaking chamber (10) of a high-voltage self-blowing circuit breaker is supported by a column of a support insulator (12) constituted by a superposition of two elements (14, 16) fixed on a base (18). placed on the ground.
  • the support insulator (12) can very well carry two cut-off chambers (10) arranged in a V, each of these chambers having a pair of separable contacts (20) and a compression device with cylinder piston assembly (22), gas blowing, in this case sulfur hexafluoride contained in the chamber (10).
  • the movable contact (20) is integral with a control rod (24) which extends coaxially inside the support insulator (12) of hollow cylindrical shape.
  • the insulating control rod (24) is fixed at its lower part to a control mechanism constituted for example by a hydraulic cylinder (26) capable of controlling the opening and closing of the contacts (20) by translation of the rod (24 ).
  • the support insulator (12) may include a superposition of a greater number of elements (14, 16), the height of the assembly possibly reaching several meters.
  • the insulator (12) confines a sealed space filled with sulfur hexafluoride, this space advantageously being in communication with the breaking chamber (10).
  • Each hollow cylindrical porcelain element (14, 16) carries at its ends fittings (28, 30) sealed by a cement (32).
  • the flanged fittings (28, 30) are assembled by bolts (34).
  • the present invention relates more particularly to these intermediate pieces described in more detail below with reference to FIG. 2.
  • the intermediate piece (36) is arranged in the joint zone of the superimposed elements (14, 16) extending in a transverse plane perpendicular to the rod (24).
  • the flange-shaped fittings (28, 30) are placed one on top of the other, the assembly being arranged in such a way that the ends of the porcelain elements (14, 16) are spaced at (38) when the fittings (28, 30) are joined.
  • the intermediate piece (36) constituted by a disc-shaped guide insulator (40) penetrates through its outer periphery (42) in the gap (38). In the interval (38) is also housed an elastic O-ring (44) which circumferentially surrounds the edge or periphery (42) of the disc (40).
  • the O-ring (44) is in turn circumferentially surrounded by a metal ring (46) whose internal edge penetrates into the gap (38) and whose external edge cooperates with the fittings (28, 30) to ensure the centering of the overlapping fittings (28, 30).
  • the disc (40) has openings (48) for passage of the gas contained in the support insulator (12) and a sleeve (50) for guiding the control rod (24).
  • the elastic O-ring (44) inserted between the porcelain elements (14, 16) seals the junction between these elements (14, 16).
  • the sleeve (50) for guiding the control rod (24) is snapped into the central hole of the disc (40).
  • the sleeve (50) has two circular grooves (54, 56) each receiving a locking ring (58, 60), the ring (58) projecting permanently from the groove ( 54) while the ring (60) is arranged to be able come into a retracted position inside the groove (56).
  • An elastic seal (62) biases the ring (60) in the projecting position.
  • the edges of the central hole of the disc (40) have circular grooves (64,66) open respectively downwards and upwards. The fitting of the sleeve (50) takes place as follows.
  • the sleeve (50) is slid from the bottom into the central opening of the disc (40) until the ring (60) coming opposite the groove upper (66) snaps into the latter.
  • the ring (58) has come into abutment from the bottom of the groove (64) preventing any upward movement of the sleeve ( 50).
  • This sleeve (50) is therefore retained on the disc (40) by simple snap-fastening, the grooves (64,66) possibly coming from molding and requiring no machining of the disc (40).
  • the assembly is particularly simple and of easy assembly, the number of constituent parts of this assembly being limited.
  • the manufacturing tolerances are compensated for by the elasticity of the O-ring (44), the mechanical connection between the superimposed elements (14, 16) being perfectly ensured by the fittings (28, 30) placed side by side.
  • Guide insulators (40) can be inserted at each junction of superimposed elements (14, 16) or possibly only at some of these junctions when the risks of buckling are limited.
  • the invention is of course in no way limited to the embodiment more particularly described and shown.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)
  • Insulators (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

La tige de commande (24) d'un disjoncteur haute-tension à autosoufflage est guidée à l'intérieur de l'isolateur support (12) par des isolateurs guides (40) disposés dans les zones de jonction des éléments superposés (14, 16) en porcelaine de l'isolateur support (12). Un joint torique d'étanchéité (44) est intercalé entre les éléments en porcelaine (14, 16) et entoure circonférentiellement le pourtour (42) de l'isolateur guide (40) pour centrer ce dernier.

Description

  • L'invention est relative à un dispositif de commande d'un disjoncteur à haute-tension ayant une tige isolante de manoeuvre s'étendant côaxialement avec jeu à l'intérieur d'un isolateur support creux en plusieurs éléments superposés pour transmettre le mouvement de commande d'un mécanisme moteur de la zone au potentiel de la terre à la zone au potentiel haute-tension où sont disposés les pôles de coupure, notamment à autosoufflage de l'arc, ladite tige étant montée à coulissement et guidée par au moins un isolateur guide s'étendant dans un plan transversal entre la tige et l'isolateur support au niveau de raccordement de deux éléments successifs de l'isolateur support.
  • Les disjoncteurs à haute tension, notamment à autosoufflage, nécessitent une énergie de commande importante pour le déplacement rapide des contacts et la compression du gaz diélectrique de soufflage par l'ensemble piston- cylindre. Cette énergie de commande est transmise par une tige isolante mécanique reliant la zone au potentiel élevé à une zone au voisinage de la terre où est disposé le mécanisme de commande par exemple une commande hydraulique. Le ou les pôles, ou chambres de coupure, du disjoncteur sont portés par une colonne d'isolateur support dont la hauteur est appropriée à la tension du disjoncteur et qui peut atteindre plusieurs mètres. La tige isolante est disposée à l'intérieur de cette colonne d'isolateur-support qui constitue également un conduit d'amenéede gaz diélectrique aux chambres de coupure. Cette tige isolante de grande longueur est capable de transmettre des efforts de traction importants utilisés pour commander l'ouverture du disjoncteur qui nécessite l'énergie la plus importante.
  • Par contre, la manoeuvré de fermeture commandée par une force de compression de la tige de commande est limitée par les risques de flambage de cette tige. Pour éviter un tel flambage notamment lors d'une manoeuvre rapide de fermeture des contacts, il a déjà été.proposé de guider la tige de commande à l'intérieur de l'isolateur support en échelonnant le long de cet isolateur des pièces intercalaires de guidage. Dans un isolateur support en porcelaine à plusieurs éléments superposés reliés par des ferrures en forme de brides, une pièce intercalaire est insérée entre des ferrures successives en forme de brides. Ce-mode de montage qui donne entière satisfaction nécessite des tolérances de fabrication très étroites notamment de la pièce intercalaire en matériau isolant coulé et de l'écartemerit entre les porcelaines de deux éléments support successifs. Il nécessite également des joints d'étanchéité et de centrage qui renchérissent la fabrication et l'assemblage.
  • La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation d'un guidage de la tige de commande à l'intérieur de l'isolateur de support par des moyens simples tolérant des dispersions importantes.
  • Le dispositif de commande selon la présente invention est caractérisé en ce que deux éléments superposés de l'isolateur support en porcelaine sont raccordés mécaniquement par des ferrures aboutées, scellées aux extrémités desdits éléments pour former des brides externes de raccordement et par des boulons de serrage solidarisant la paire de brides aboutées et qu'un intervalle annulaire est ménagé entre les extrémités en regard desdits éléments superposés en porcelaine, dans lequel intervalle sont insérés un joint torique d'étanchéité et le bord extérieur de l'isolateur guide en forme de disque.
  • Les ferrures sont accolées l'une contre l'autre, tandis que le bord externe de l'isolateur guide en forme de disque est simplement intercalé entre les extrémités des éléments en porcelaine. Un joint torique unique d'étanchéité est également inséré entre ces extrémités des éléments en porcelaine en entourant extérieurement l'isolateur guide, ce qui simplifie les problèmes d'étanchéité et'autorise des marges d'écartement entre les porcelaines relativement importantes. Les dispersions dans l'écartement entre les porcelaines et dans les diamètres de la pièce moulée constituant l'isolateur guide qui est une pièce venant brut de fonderie, sont compensées par l'élasticité du joint torique. Pour assurer le centrage et la fixation de l'isolateur guidée, indépendamment du degré de compression du joint torique, l'isolateur guide porte sur sa périphérie des bossages coopérant avec le bord interne du joint torique. Ces bossages ménagent des intervalles entre l'isolateur guide et le joint torique disponible à la compression de ce dernier.
  • Le logement du joint torique est confiné par les extrémités des éléments en porcelaine, par l'isolateur guide et sur la face opposée par une bague métallique dont le bord extérieur coopère avec les ferrures pour assurer le centrage de ces dernières. L'isolateur guide est avantageusement une pièce moulée en résine époxy, venant brut de moulage et portant, dans sa partie centrale un manchon de guidage de la tige de commande. Ce manchon, notamment en polytétrafluoréthylène est avantageusement fixé par encliquetage dans un orifice central de l'isolateur guide, ce qui évite tout usinage de ce dernier. L'isolateur guide présente des orifices de passage du gaz contenu à l'intérieur de l'isolateur.support.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels :
    • La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un disjoncteur à dispositif de commande selon l'invention ;
    • La figure 2 est une vue à échelle agrandie d'un détail de la figure 1 ;
    • La figure 3 est une vue partielle en plan de l'isolateur guide de la figure 1.
  • Sur les figures une chambre de coupure (10) d'un disjoncteur à haute tension autosoufflage est supportée par une colonne d'un isolateur support (12) constitué par une superposition de deux éléments (14, 16) fixés sur un socle (18) posé sur le sol. L'isolateur support (12) peut fort bien porter deux chambres de coupure (10) disposées en V, chacune de ces chambres ayant une paire de contacts séparables (20) et un dispositif de compression à ensemble piston cylindre (22), du gaz de soufflage, en l'occurrence d'hexafluorure de soufre contenu dans la chambre (10). Le contact mobile (20) est solidaire d'une tige de commande (24) qui s'étend coaxialement à l'intérieur de l'isolateur support (12) de forme cylindrique creuse. La tige isolante de commande (24) est fixée à sa partie inférieure à un mécanisme de commande constitué par exemple par un vérin hydraulique (26) susceptible de commander l'ouverture et la fermeture des contacts (20) par translation de la tige (24). Pour les tensions élevées, l'isolateur support(12) peut comporter une superposition d'un plus grand nombre d'éléments (14,16), la hauteur de l'ensemble pouvant atteindre plusieurs mètres. L'isolateur (12) confine un espace étanche rempli d'hexafluorure de soufre, cet espace étant avantageusement en communication avec la chambre de coupure (10). Chaque élément (14, 16) en porcelaine cylindrique creuse porte à ses extrémités des ferrures (28, 30) scellées par un ciment (32). Les ferrures (28, 30) en forme de brides sont assemblées par des boulons (34).
  • De tels disjoncteurs sont bien connus des spécialistes, et il suffit de rappeler que la-commande de déclenchement ou d'ouverture des contacts (20) est commandée par un coulissement vers le bas du vérin (26) et de la tige de commande (24) qui travaille en traction. Une commande de fermeture est provoquée par le déplacement vers le haut de la tige (24) qui travaille en compression. Pour éviter le flambage de la tige de commande (24) en compression, des pièces intercalaires (36) sont échelonnées le long de l'isolateur support (12) pour guider la tige (24).
  • La présente invention concerne plus particulièrement ces pièces intercalaires décrites plus en détail ci-dessous en référence à la figure 2.
  • La pièce intercalaire (36) est disposée dans la zone de joint des éléments superposés (14, 16) en s'étendant dans un plan transversal perpendiculaire à la tige (24). Les ferrures (28, 30) en forme de brides sont accolées l'une sur l'autre, l'ensemble étant agencé de telle manière que les extrémités des éléments en porcelaine (14, 16) sont es- pacées en (38) lorsque les ferrures (28, 30) sont accolées. La pièce intercalaire (36) constituée par un isolateur guide en forme de disque (40) pénètre par son pourtour extérieur (42) dans l'intervalle (38). Dans l'intervalle (38) est également logé un joint élastique torique (44) qui entoure circonférentiellement le bord ou pourtour (42) du disque (40). Le joint torique (44) est à son tour entouré circonférentiellement par une bague métallique (46) dont le bord interne pénètre dans l'intervalle (38) et dont le bord externe coopère avec les ferrures (28, 30) pour assurer le centrage des ferrures superposées (28, 30). Le disque (40) présente des ouvertures (48) de passage du gaz contenu dans l'isolateur support (12) et d'un manchon (50) de guidage de la tige de commande (24). Le joint élastique torique (44) inséré entre les éléments en porcelaine (14, 16) assure l'étanchéité de la jonction entre ces éléments (14, 16).
  • Il permet de compenser les dispersions d'écartement entre les faces en regard des éléments (14, 16) qui déterminent l'intervalle (38). Pour assurer le centrage du disque (40) quelle que soit la compression du joint élastique (44) tout en autorisant différents degrés de compression de ce joint, il est prévu sur le pourtour (42) du disque (40) des bossages (52) régulièrement espacés sur la circonférence de la bordure (42). Sur la partie droite de la figure 2 le joint torique (44) est en regard d'un bossage (52) et le joint (44) comprimé occupe entièrement l'intervalle (38) empêchant tout déplacement latéral du disque (40). Sur la partie gauche de -la figure 2, on a représenté le joint (44) dans une zone dépourvue de bossage (52) laissant subsister un intervalle (38) pour une compression additionnelle du joint (44). Le centrage du disque (40) et l'immobilisation de ce disque sont bien entendu suffisamment assuré par le nombre de bossages (52) régulièrement répartis sur sa circonférence. Il est facile de voir que le système selon l'invention de joint d'étanchéité (44) et de centrage du disque (40) par les bossages (52) tolère des dispersions dans les diamètres du disque (40) lequel peut venir brut de moulage.
  • Le manchon (50) de guidage de la tige de commande (24) est fixé par encliquetage dans l'orifice central du disque (40). Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le manchon (50) comporte deux rainures circulaires (54, 56) recevant chacune un anneau de verrouillage (58, 60), l'anneau (58) faisant saillie en permanence de la rainure (54) tandis que l'anneau (60) est agencé pour pouvoir venir en une position rétractée à l'intérieur de la rainure (56). Un joint élastique (62) sollicite l'anneau (60) en position de saillie. Les bordures de l'orifice central du disque (40) présentent des rainures circulaires (64,66) ouvertes respectivement vers le bas et vers le haut. La mise en place du manchon (50) s'opère de la manière suivante. En maintenant l'anneau (60) en position rétractée, on glisse le manchon (50) à partir du bas dans l'ouverture centrale du disque (40) jusqu'au moment où l'anneau (60) venant en regard de la rainure supérieure (66) s'encliquette dans cette dernière. Dans cette position de l'anneau (60) qui empêche tout mouvement vers le bas du manchon (50), l'anneau (58) est venu en butée du fond de la rainure (64) empêchant tout mouvement vers le haut du manchon (50). Ce manchon (50) est donc retenu sur le disque (40) par simple encliquetage, les rainures (64,66) pouvant venir de moulage et ne nécessitant aucun usinage du disque (40).
  • On comprend que l'ensemble est particulièrement simple et d'un montage aisé, le nombre de pièces constitutives de cet assemblage étant limité. Les tolérances de fabrication sont compensées par l'élasticité du joint torique (44), la liaison mécanique entre les éléments superposés (14, 16) étant parfaitement assurée par les ferrures (28, 30) accolées. Des isolateurs guides (40) peuvent être intercalés à chaque jonction d'éléments superposés (14, 16) ou éventuellement uniquement à certaines de ces jonctions lorsque les risques de flambage sont limités. L'invention est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté.

Claims (6)

1. Dispositif de commande d'un disjoncteur à haute-tension ayant une tige isolante (24) de manoeuvre s'étendant coaxialement avec jeu à l'intérieur d'un isolateur support (12) creux en plusieurs éléments (14, 16) superposés pour transmettre le mouvement de commande d'un mécanisme moteur(26) de la zone au potentiel de la terre à la zoné au potentiel haute-tension où sont disposés les pôles de coupure (10), notamment à autosoufflage de l'arc, ladite tige (24) étant montée à coulissement et guidée par au moins un isolateur guide (40) s'étendant dans un plan transversal entre la tige (24) ,et l'isolateur support (12) au niveau de raccordement de deux éléments (14, 16) successifs de l'isolateur support, caractérisé en ce que deux éléments (14,16) superposés de l'isolateur support (12) en porcelaine sont raccordés mécaniquement par des ferrures (28, 30) aboutées, scellées aux extrémités desdits éléments pour former des brides externes de raccordement et par des boulons (34) de serrage solidarisant la paire de brides aboutées et qu'un intervalle (38) annulaire est ménagé entre les extrémités en regard desdits éléments (14, 16) superposés en porcelaine, dans lequel intervalle (38) sont insérés un joint torique (44) d'étanchéité et le bord extérieur (42) de l'isolateur guide (40) en forme de disque.
2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une bague (46) de centrage est inséré dans ledit intervalle (38) entre les deux éléments (14,16), le bord extérieur de ladite bague (46) en appui des deux ferrures (28, 30) aboutées assurant le centrage des ferrures et le bord intérieur de la bague (46) entourant extérieurement ledit joint torique (44).
3. Dispositif de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit bord extérieur de l'isolateur guide (40) présente des bossages (52) radiaux de centrage coopérant avec le bord interne du joint torique (44.) pour former des points locaux d'appui en ménageant des jeux compatibles avec les tolérances de fabrication.
4. Dispositif de commande selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit isolateur guide (40) porte en son centre un manchon de guidage (50) traversé à coulissement à faible jeu par ladite tige (24) et maintenu par un anneau d'encliquetage(60) s'engageant dans une rainure (66) conjuguée du manchon et de l'isolateur guide.
5. Dispositif de commande selon la revendication 1, 2, 3, ou 4, caractérisé en ce que lesdits éléments (14, 16) de l'isolateur support (12) sont en porcelaine de forme cylindrique, ledit guide isolateur (40) étant en matière synthétique moulée venant brut de moulage.
6. Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit manchon (50) est en polytétrafluoréthylène.
EP84401969A 1983-10-24 1984-10-02 Dispositif de guidage de la tige de commande d'un disjoncteur haute tension Expired EP0141708B1 (fr)

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