EP0482549A1 - Sectionneur à insertion de résistance - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a high voltage disconnector of the type in which a resistor is inserted when the disconnector is closed.
- An object of the invention is to provide a mechanism in which, when the disconnector opens or closes, the current is derived in a circuit comprising a resistor whose role is to reduce the intensity of the current and dissipate the energy produced. Thanks to this mechanism, the destruction of the contact parts of the disconnector is prevented.
- Another object of the present invention is to provide a reliable and robust insertion mechanism, of easy maintenance and of moderate cost price, and making it possible to dissipate significant energy while preserving the integrity of the contact parts.
- the invention relates to a high voltage disconnector comprising a first insulating support column carrying a first socket and a pivoting cut-off arm provided with a first contact, a rotating insulating column for the operation of the cut-off arm, a second insulating support column carrying a second socket and a second jaw-shaped contact cooperating with said first contact when the disconnector is in the closed position, the pivoting arm performing, at the start of an opening operation or at the end of closing a 90-degree rotation about itself which has the effect of tightening the jaw on opening or of spreading it on closing, characterized in that said cutting arm is extended by a cylindrical assembly containing a resistance and comprising a metallic outer tubular portion electrically connected to said resistor, said tubular portion coming, at the end of the closing operation of u disconnector or at the start of the disconnector opening operation, in contact with two polar horns mechanically integral with the second column and electrically connected to said second socket, said resistor being thus inserted into the circuit of the disconnector via the polar horns
- the reference 1 designates a first insulating support column supported by a metal structure 2 and provided at its upper end with a first socket outlet 3; the disconnector comprises a breaking arm 4, operated by a mechanism 5 controlled by an insulating column 6 extended by an operating rod 7 actuated by a steering wheel 8; the mechanism 5, which is not part of the present invention, is well known to those skilled in the art and will not be described in more detail. It suffices to know that it allows a rotation of the cutting arm in the direction of arrow F1 for closing and arrow F2 for opening, in the plane of the figure, accompanied by a rotation of the arm on it - even to obtain an icebreaker effect.
- the breaking arm carries a first cooperating contact 9, when the disconnector is in the closed position, with a second contact which will be described later.
- the disconnector comprises a second insulating column 10 disposed on a metal structure 11 and provided at its upper part with a second socket outlet 12.
- This socket is in electrical connection with the second electrical contact 14 (generally a jaw) of which it has been question above and which cooperates with contact 9 (blade).
- Figures 2 and 3 are enlarged views of the end of the cutting arm, respectively in elevation and in side view.
- contact 9 which is generally a blade ending in a portion called a hammer.
- the cutting arm rotates 90 degrees on itself, which has the effect of breaking any ice deposits and spreading the jaw, thus ensuring excellent contact electric with hammer; at the start of the maneuver opening the disconnector, the arm pivots 90 degrees on itself, which has the effect of tightening the jaw.
- the hammer is extended by a cylindrical assembly 16 containing a resistor intended to be electrically inserted in the circuit of the disconnector at the end of the closing operation or at the beginning of the opening operation.
- the cylindrical assembly 16 comprises an outer metallic tubular portion 16A electrically connected to said resistor and cooperating with two pole horns 17 and 18, fixed to the top of the column by a stirrup 19.
- Figures 4 and 5 show that the horn 17 is fixed, but that the horn 18 is pivotally disposed about an axis 20; the horn 18 can thus perform a slight movement, according to the arrow F3, in a plane perpendicular to the plane of movement of the cutting arm.
- the pole horns 17 and 18 are arranged in the same plane perpendicular to the plane of movement of the cutting arm, and are biased towards one another by a spring 21, so as to ensure good contact with the tubular portion metallic 16A.
- Figure 6 shows the constitution of the tubular assembly 16 and its contents. We will also refer to Figure 7.
- the cylindrical assembly 16 comprises a metal block 31 into which an insulating rod 32 is screwed.
- a desiccant bag 33 is placed in a recess in the block 31; a support washer 34 ensures good electrical contact between a first end of the resistor, formed by a stack of wafers 35, and the block 31.
- the resistance elements are advantageously discs, provided with a central hole, engaged in the insulating rod 31.
- the block 31 is mechanically fixed, for example by metal screws, to the cutting arm 4; the block 31 is electrically connected to the contact 9 of the breaking arm.
- a washer 34A placed at the other end of the resistor, serves as a support for a compression spring 37 which rests, by means of a ring 38, on a shoulder of a threaded end piece 39 screwed to the end of the insulating rod 32.
- the spring applies a force of the order of 2500 Newtons to the washer 34A to ensure suitable electrical contact.
- An insulating tube 40 surrounds the wafers 35; it is fixed at one end to block 31.
- the insulating tube 40 is partially surrounded by a metal tube to which a metal cap 42 is screwed.
- a locking screw 47 ensures the blocking and the transfer of current between the nozzle 39 and the cap 42.
- Seals 43, 44, 45 and 46 seal the volume V surrounding the resistance vis-à-vis the outside.
- a valve 48 is used to fill the volume V with sulfur hexafluoride (SF6) or any other dry gas after making the air vacuum.
- SF6 sulfur hexafluoride
- a metal braid 49 electrically connects the resistor and the tube 12, via the washer 38, the end piece 39 and the cap 42.
- the cylindrical assembly 16 can, as shown in FIGS. 1, 2 and 7, be partially surrounded by a corona sphere 50, fixed by means of a tube 51 arranged coaxially to the cylindrical assembly 16 and screwed by a threaded sleeve 52 on the head of the screw 47.
- the disconnector is completed by a second corona sphere 55 ( Figures 1 and 2) and corona rings 56, 57 and 58 ( Figures 2 and 3).
- the polar horns 17 and 18 are preferably of cylindrical section and are terminated by corona spheres 17A and 18A.
- the resistor must have an ohmic value of 500 ohms and be able to dissipate an energy of 140 kJ in 4 seconds.
- the blade 9 comes into contact with the jaw 14 and the resistor 35 is short-circuited.
- the 90 degree rotation of the cutting arm makes it possible to break the glass that may be deposited on the contacts and to ensure sufficient contact pressure.
- the contact parts of the disconnector have not undergone the destruction inherent in the pre-ignition of a closing or opening operation of a disconnector in the presence of inductive or capacitive current.
- the invention applies more particularly to high and very high voltage disconnectors, as well as to earthing switches.
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- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Abstract
Sectionneur à haute tension comprenant une première colonne support isolante portant une première prise de courant et un bras de coupure pivotant muni d'un premier contact, une colonne isolante tournante pour la manoeuvre du bras de coupure, une seconde colonne support isolante portant une seconde prise de courant et un second contact en forme de mâchoire coopérant avec ledit premier contact lorsque le sectionneur est en position fermée, le bras pivotant effectuant, au début d'une manoeuvre d'ouverture ou en fin de manoeuvre de fermeture une rotation sur lui-même de 90 degrés qui a pour effet de resserrer la mâchoire à l'ouverture ou de l'écarter à la fermeture, caractérisé en ce que ledit bras de coupure est prolongé par un ensemble cylindrique (16) contenant une résistance et comprenant une portion tubulaire extérieure métallique (16A) reliée électriquement à ladite résistance, ladite portion tubulaire venant, en fin de manoeuvre de fermeture du sectionneur ou en début de manoeuvre d'ouverture du sectionneur, en contact avec deux cornes polaires (17, 18) mécaniquement solidaires de la seconde colonne (10) et électriquement reliées à ladite seconde prise de courant (12), ladite résistance étant ainsi insérée dans le circuit du sectionneur via les cornes polaires et la portion tubulaire, ladite résistance étant court-circuitée lorsque le bras de coupure a effectué une rotation de 90 degrés sur lui-même en fin de manoeuvre de fermeture. <IMAGE>
Description
- La présente invention est relative à un sectionneur à haute tension du type dans lequel une résistance est insérée à la fermeture du sectionneur.
- On sait qu'à l'ouverture d'un sectionneur, il apparaît un courant d'origine inductive ou capacitive qui se traduit par un arc qui s'établit entre le contact mobile du sectionneur (lame) et le contact fixe du sectionneur (mâchoire), et qui peut provoquer des dommages matériels assez importants. Le même phénomène se produit à la fermeture du sectionneur, mais avec un courant d'intensité moindre.
- Un but de l'invention est de réaliser un mécanisme dans lequel, lors de l'ouverture ou en fin de fermeture du sectionneur, le courant est dérivé dans un circuit comprenant une résistance dont le rôle est de diminuer l'intensité du courant et de dissiper l'énergie produite. Grâce à ce mécanisme, on empêche la destruction des pièces de contact du sectionneur.
- Un autre but de la présente invention est de réaliser un mécanisme d'insertion fiable et robuste, d'entretien facile et de prix de revient modéré, et permettant de dissiper une énergie importante en préservant l'intégrité des pièces de contact.
- L'invention a pour objet un sectionneur à haute tension comprenant une première colonne support isolante portant une première prise de courant et un bras de coupure pivotant muni d'un premier contact, une colonne isolante tournante pour la manoeuvre du bras de coupure, une seconde colonne support isolante portant une seconde prise de courant et un second contact en forme de mâchoire coopérant avec ledit premier contact lorsque le sectionneur est en position fermée, le bras pivotant effectuant, au début d'une manoeuvre d'ouverture ou en fin de manoeuvre de fermeture une rotation sur lui-même de 90 degrés qui a pour effet de resserrer la mâchoire à l'ouverture ou de l'écarter à la fermeture, caractérisé en ce que ledit bras de coupure est prolongé par un ensemble cylindrique contenant une résistance et comprenant une portion tubulaire extérieure métallique reliée électriquement à ladite résistance, ladite portion tubulaire venant, en fin de manoeuvre de fermeture du sectionneur ou en début de manoeuvre d'ouverture du sectionneur, en contact avec deux cornes polaires mécaniquement solidaires de la seconde colonne et électriquement reliées à ladite seconde prise de courant, ladite résistance étant ainsi insérée dans le circuit du sectionneur via les cornes polaires et la portion tubulaire, ladite résistance étant court-circuitée lorsque le bras de coupure a effectué une rotation de 90 degrés sur lui-même en fin de manoeuvre de fermeture.
- L'invention sera bien comprise à la description donnée ci-après d'un mode préféré de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel:
- - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un sectionneur à haute tension selon l'invention,
- - les figures 2 et 3 sont des vues agrandies de l'extrémité du bras de coupure, respectivement en élévation et en vue de côté,
- - la figure 4 est une vue agrandie de côté des cornes polaires,
- - la figure 5 est une vue encore agrandie du pied de l'une des cornes polaires,
- - la figure 6 est une vue en coupe axiale du tube métallique et de son contenu,
- - la figure 7 est une vue agrandie d'une partie de la figure 6.
- Dans la figure 1, qui représente un sectionneur à haute tension en position fermée, la référence 1 désigne une première colonne support isolante supportée par une structure métallique 2 et munie à son extrémité supérieure d'une première prise de courant 3; le sectionneur comprend un bras de coupure 4, manoeuvré par un mécanisme 5 commandé par une colonne isolante 6 prolongée par une tringle de manoeuvre 7 actionnée par un volant 8; le mécanisme 5, qui ne fait pas partie de la présente invention, est bien connu de l'homme du métier et ne sera pas décrit plus en détail. Il suffit de savoir qu'il permet une rotation du bras de coupure dans le sens de la flèche F1 pour la fermeture et de la flèche F2 pour l'ouverture, dans le plan de la figure, accompagnée d'une rotation du bras sur lui-même pour obtenir un effet de brise- glace. Le bras de coupure porte un premier contact 9 coopérant, lorsque le sectionneur est en position fermée, avec un second contact qui sera décrit plus loin.
- Le sectionneur comprend une seconde colonne isolante 10 disposée sur une structure métallique 11 et munie à sa partie supérieure d'une seconde prise de courant 12. Cette prise est en liaison électrique avec le second contact électrique 14 (en général une mâchoire) dont il a été question plus haut et qui coopère avec le contact 9 (lame).
- Les figures 2 et 3 sont des vues agrandies de l'extrémité du bras de coupure, respectivement en élévation et en vue de côté.
- On distingue le contact 9 qui est en général une lame terminée par une portion appelée marteau. On rappelle qu'en fin de manoeuvre de fermeture, le bras de coupure opère une rotation de 90 degrés sur lui-même, ce qui a pour effet de briser les dépôts de glace éventuels et d'écarter la mâchoire, assurant ainsi un excellent contact électrique avec le marteau; en début de manoeuvre d'ouverture du sectionneur, le bras pivote de 90 degrés sur lui-même, ce qui à pour effet de resserrer la mâchoire.
- Selon une caractéristique de l'invention, le marteau est prolongé par un ensemble cylindrique 16 contenant une résistance destinée à être insérée électriquement dans le circuit du sectionneur en fin de manoeuvre de fermeture ou en début de manoeuvre d'ouverture. Pour cela, l'ensemble cylindrique 16 comprend une portion tubulaire métallique extérieure 16A reliée électriquement à ladite résistance et coopérant avec deux cornes polaires 17 et 18, fixées au sommet de la colonne par un étrier 19.
- Les figures 4 et 5 montrent que la corne 17 est fixe, mais que la corne 18 est disposée pivotante autour d'un axe 20; la corne 18 peut ainsi effectuer un léger débattement, selon la flèche F3, dans un plan perpendiculaire au plan de déplacement du bras de coupure.
- Les cornes polaires 17 et 18 sont disposées dans un même plan perpendiculaire au plan de déplacement du bras de coupure, et sont rappelées l'une en direction de l'autre par un ressort 21, de manière à assurer un bon contact avec la portion tubulaire métallique 16A.
- La figure 6 montre la constitution de l'ensemble tubulaire 16 et de son contenu. On se référera également à la figure 7.
- L'ensemble cylindrique 16 comprend un bloc métallique 31 dans lequel est vissée une tige isolante 32. Un sac de dessicatif 33 est placé dans un évidement du bloc 31; une rondelle d'appui 34 assure un bon contact électrique entre une première extrémité de la résistance, formée d'un empilement de galettes 35, et le bloc 31. Les éléments de résistance sont avantageusement des disques, munis d'un trou central, engagés dans la tige isolante 31. Le bloc 31 est fixé mécaniquement, par exemple par des vis métalliques, au bras de coupure 4; le bloc 31 est électriquement relié au contact 9 du bras de coupure.
- Une rondelle 34A, placée à l'autre extrémité de la résistance, sert d'appui à un ressort de compression 37 qui s'appuie, par l'intermédiaire d'une bague 38, sur un épaulement d'un embout fileté 39 vissé à l'extrémité de la tige isolante 32. Le ressort applique une force de l'ordre de 2500 Newtons sur la rondelle 34A pour assurer un contact électrique convenable.
- Un tube isolant 40 entoure les galettes 35; il est fixé par une extrémité au bloc 31.
- Le tube isolant 40 est entouré partiellement par un tube métallique auquel est vissé un capuchon métallique 42. Une vis de blocage 47 assure le blocage et le transfert du courant entre l'embout 39 et le capuchon 42.
- Des joints 43, 44, 45 et 46 assurent l'étanchéité du volume V entourant la résistance vis-à-vis de l'extérieur.
- Une valve 48 sert à remplir le volume V avec de l'hexafluorure de soufre (SF6) ou tout autre gaz sec après avoir fait le vide d'air.
- Une tresse métallique 49 relie électriquement la résistance et le tube 12, via la rondelle 38, l'embout 39 et le capuchon 42.
- L'ensemble cylindrique 16 peut, comme le montrent les figures 1, 2 et 7, être entouré partiellement d'une sphère pare-effluves 50, fixée au moyen d'un tube 51 disposé coaxialement à l'ensemble cylindrique 16 et vissé par un manchon fileté 52 sur la tête de la vis 47.
- Le sectionneur est complété par une seconde sphère pare-effluves 55 (figures 1 et 2) et des anneaux pare-effluves 56, 57 et 58 (figures 2 et 3).
- Les cornes polaires 17 et 18 sont de préférence de section cylindrique et sont terminées par des demi-sphères pare-effluves 17A et 18A.
- A titre d'exemple, pour un sectionneur à 800kV traversé par un courant permanent de 4000 ampères, la résistance doit avoir une valeur ohmique de 500 ohms et être capable de dissiper une énergie de 140 kJ en 4 secondes.
- Le fonctionnement du sectionneur va être décrit maintenant :
-
- - on suppose que le sectionneur est initialement en position ouverte et qu'on effectue une manoeuvre de fermeture sur charge inductive ou capacitive. Le mécanisme de manoeuvre est actionné et le bras de coupure pivote; son extrémité s'engage entre les cornes polaires.
- Lorsque le contact 9 du bras mobile arrive à environ 40 cm du contact fixe 14, un arc se crée entre les cornes polaires 17 et 18 d'une part et la portion métallique 16A. La résistance 35 est alors insérée dans le circuit du sectionneur via les cornes 17, 18, l'arc, la portion tubulaire 16A, le tube 40, le capuchon 42, l'embout 39, la rondelle 38, la tresse 49 et le bloc 31.
- En fin de manoeuvre, la lame 9 vient en contact avec la mâchoire 14 et la résistance 35 se trouve court-circuitée. La rotation de 90 degrés du bras de coupure permet de briser la glace éventuellement déposée sur les contact et d'assurer une pression de contact suffisante.
- Dès que le bras pivotant a effectué sa rotation de 90 degrés sur lui-même, le contact principal de la mâchoire s'ouvre, et le courant est dérivé vers les cornes polaires 17 et 18, assurant l'insertion de la résistance.
- Grâce à la présence de la résistance, les pièces de contact du sectionneur n'ont pas subi la destruction inhérente au préamorçage d'une manoeuvre de fermeture ou d'ouverture d'un sectionneur en présence de courant inductif ou capacitif.
- La mise en oeuvre de l'invention est simple; les sectionneurs existants n'ont pas à être modifiés de manière importante pour être équipés du dispositif de l'invention.
- L'invention s'applique plus particulièrement aux sectionneurs à haute et très haute tension, ainsi qu'aux sectionneurs de terre.
Claims (2)
1. Sectionneur à haute tension comprenant une première colonne support isolante portant une première prise de courant et un bras de coupure pivotant muni d'un premier contact, une colonne isolante tournante pour la manoeuvre du bras de coupure, une seconde colonne support isolante portant une seconde prise de courant et un second contact en forme de mâchoire coopérant avec ledit premier contact lorsque le sectionneur est en position fermée, le bras pivotant effectuant, au début d'une manoeuvre d'ouverture ou en fin de manoeuvre de fermeture une rotation sur lui-même de 90 degrés qui a pour effet de resserrer la mâchoire à l'ouverture ou de l'écarter à la fermeture, caractérisé en ce que ledit bras de coupure est prolongé par un ensemble cylindrique (16) contenant une résistance et comprenant une portion tubulaire extérieure métallique (16A) reliée électriquement à ladite résistance, ladite portion tubulaire venant, en fin de manoeuvre de fermeture du sectionneur ou en début de manoeuvre d'ouverture du sectionneur, en contact avec deux cornes polaires (17, 18) mécaniquement solidaires de la seconde colonne (10) et électriquement reliées à ladite seconde prise de courant (12), ladite résistance étant ainsi insérée dans le circuit du sectionneur via les cornes polaires et la portion tubulaire, ladite résistance étant court-circuitée lorsque le bras de coupure a effectué une rotation de 90 degrés sur lui-même en fin de manoeuvre de fermeture.
2. Sectionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble cylindrique (16) comprend une tige isolante (32) autour de laquelle sont engagés des éléments de résistance (35) sous forme de disques circulaires munis d'un trou central, lesdites galettes étant disposées dans un volume étanche (V) rempli de gaz sec, ledit volume étant délimité notamment par une enveloppe isolante (40) entourée partiellement par ladite portion tubulaire (16A).
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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