EP1054419A1 - Sectionneur haute tension à contact mobile déplacé à grande vitesse - Google Patents

Sectionneur haute tension à contact mobile déplacé à grande vitesse Download PDF

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EP1054419A1
EP1054419A1 EP00401303A EP00401303A EP1054419A1 EP 1054419 A1 EP1054419 A1 EP 1054419A1 EP 00401303 A EP00401303 A EP 00401303A EP 00401303 A EP00401303 A EP 00401303A EP 1054419 A1 EP1054419 A1 EP 1054419A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
piston
spring
movable
disconnector
Prior art date
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Application number
EP00401303A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1054419B1 (fr
Inventor
Olivier Chuniaud
Henri Jouard
Jean Marmonier
Bernard Regnier
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Grid Solutions SAS
Original Assignee
Alstom SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Alstom SA filed Critical Alstom SA
Publication of EP1054419A1 publication Critical patent/EP1054419A1/fr
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Publication of EP1054419B1 publication Critical patent/EP1054419B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3052—Linear spring motors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/26—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact that remains electrically connected to one line in open position of switch
    • H01H31/32—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact that remains electrically connected to one line in open position of switch with rectilinearly-movable contact
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H5/00—Snap-action arrangements, i.e. in which during a single opening operation or a single closing operation energy is first stored and then released to produce or assist the contact movement
    • H01H5/04—Energy stored by deformation of elastic members
    • H01H5/06—Energy stored by deformation of elastic members by compression or extension of coil springs

Definitions

  • An electrical disconnector comprising a first contact which is mounted movable in an axial direction relative to a second fixed contact and which cooperates with the latter to establish a connection electric, a rod which extends in said axial direction and which is maneuvered to move the first contact relative to the second contact.
  • a high voltage electric disconnector comprising a metal casing in which the contacts are arranged mobile and fixed, this envelope being filled with a dielectric gas like SF6.
  • the movable contact operating rod crosses tightly the metal casing and is usually moved in translation by a mechanical control.
  • Patent application EP348645 discloses a two-contact disconnector mobiles formed by two coaxial cylinders and moved to connect successively to a fixed arcing contact and a fixed permanent contact (ensuring the passage of the permanent current).
  • the contact control mechanism mobile uses two aligned coil springs, separated by a collar attached to an operating rod which is coaxial to them.
  • the disconnector arrangement disclosed makes it possible to have a speed of movement of the movable contacts well faster than that of the operating rod during the operations of closing or opening of the electrical connection.
  • the device mentioned due to the arrangement of its fixed contacts, does not allow electric arcs to strike only on the fixed arcing contact. Indeed, the insulation distance between the movable arcing contact and the fixed permanent contact may become insufficient if the voltage exceeds a certain threshold, in which case it arcing can occur between these contacts, resulting in overvoltages damaging because not attenuated by any resistance.
  • the invention has object an electrical disconnector comprising a first contact which is mounted movable in an axial direction relative to a second fixed contact and which cooperates with the latter to establish an electrical connection, a rod which extends in said axial direction and which is maneuvered to move the contact movable with respect to the fixed contact, characterized in that the contact movable is a hollow tube having one end which faces the fixed contact and a second end opposite the first end, in that it comprises a piston sliding inside the movable contact, the piston being mounted on the rod and having a first side oriented on the side of the fixed contact and a second side opposite the first side, in that a first spring is interposed between the first end of the movable contact and the first side of the piston, in that a second spring is interposed between the second end of the movable contact and the second side of the piston, in that a first locking system is provided to immobilize the movable contact in the axial direction during a closing operation at the same
  • This device allows in particular the rapid switching of high voltages while ensuring the passage of strong currents.
  • Figures 1a to 1e schematically illustrate the operation of the disconnector according to the invention during a connection closure phase electric.
  • FIGS 2a to 2e illustrate schematically the operation of the disconnector according to the invention during an opening phase of the connection electric.
  • Figure 3 is a detail representation in longitudinal section of a exemplary embodiment of a disconnector according to the invention in which the rod operation is a worm.
  • Figure 4 is a detail representation in longitudinal section of a exemplary embodiment of a disconnector according to the invention in which the contact fixed is equipped with resistors.
  • the electric disconnector according to the invention is a high voltage disconnector comprising, in a cylindrical metallic envelope (not shown on the drawings) which extends in an axial direction A and which is filled with a insulation gas like SF6, a contact 1 which is fixedly mounted and which is hollow example and a contact 2 mounted movable in the axial direction by report to the fixed contact.
  • the movable contact is for example in the form of a rod, is coaxial with fixed contact 1 and is inserted into the hollow fixed contact to establish an electrical connection.
  • the disconnector also includes a rod 3 coaxial with the contacts 1 and 2, which extends in the axial direction A and which is maneuvered to move the contact 2 compared to contact 1.
  • the movable contact 2 is guided in displacement according to the axial direction by a fixed tube 4 coaxial with the operating rod 3.
  • the movable contact 2 is a hollow cylindrical tube having a first end 2A which faces fixed contact 1 and a second end 2B opposite the end 2A crossed by the operating rod 3.
  • a piston 5 is arranged sliding inside the contact 2; it has a first side 5A oriented on the contact side 1 and a second side 5B opposite the side 5A.
  • the piston 5 is fixed to the end of the rod 3 which slides in contact 2.
  • the rod 3 can be a worm and the piston 5 can in this case be a nut.
  • the other end of the rod 3 is connected to the disconnector control (not shown) which acts here to move in translation the rod 3 in the direction axial A.
  • the control acts to move the rod 3 and therefore the piston 5 towards the fixed contact 1 and during an opening operation of the disconnector, the command acts to move the rod 3 and therefore the piston 5 in the opposite direction.
  • the disconnector further comprises a first locking system 8, of the type retractable ball, which immobilizes contact 2 in the axial direction when the rod 3 is operated during a closing operation of the disconnector, in at the same time as the first spring 6 is compressed between the piston and the first end 2A of contact 2.
  • This first locking system disappears after a certain compression of the first spring 6 so that contact 2 is connected at high speed with contact 1 under the effect of spring 6 rests against the piston 5.
  • the disconnector also comprises a second locking system 9 which immobilizes the contact 2 in the axial direction when the rod 3 is operated during a disconnector opening operation, at the same time that the spring 7 is compressed between the piston 5 and the second end 2B of the contact 2.
  • This second locking system disappears after a certain compression of the spring 7 so that the contact 2 is disconnected from the contact 1 at high speed under the effect of the relaxation of the spring 7 by pressing against piston 5.
  • the disconnector according to the invention is in the open position complete.
  • the spring 7 is compressed between the piston 5 and the end 2B of the contact 2.
  • the spring 6 is completely relaxed between the end 2A of the contact 2 and the piston 5.
  • Contact 2 is immobilized in the axial direction A in the guide tube 4 by the retractable ball locking system 8 who is armed here.
  • the rod 3 is moved by an operation in translation in direction fixed contact 1 as indicated by the arrow on the piston 5; she trains the piston 5 in this direction so that the spring 6 is compressed by the piston 5 against the end 2A of contact 2 while the spring 7 is relaxed.
  • contact 2 is inserted at high speed into fixed contact 1 under the action of the spring 6 which relaxes between the piston 5 and the end 2A of the contact 2.
  • the piston 5 continues to be moved towards the fixed contact 1 and the second ball locking system 9 is armed to immobilize the next contact 2 the axial direction A in the guide tube 4.
  • the movable contact 2 therefore moved independently of the operating rod 3 and the piston 5.
  • the speed of translational movement of the operating rod 3 and therefore of the piston 5 can so be much smaller than the speed of movement of the contact mobile 2.
  • the speed of movement of the operating rod 3 and therefore of the piston 5 can also be constant unlike the speed of moving the moving contact 2.
  • the end of the closing operation of the disconnector can be controlled by detecting the extreme position of the piston 5 and rod 3.
  • the disconnector In FIG. 2a, the disconnector is in a fully closed position which corresponds to that illustrated in FIG. 1e.
  • Contact 2 is immobilized in displacement in the axial direction A in the guide tube 4 because the locking system 9 is armed.
  • the rod 3 is moved by translation from the fixed contact 1 as indicated by the arrow on piston 5; it drives the piston 5 in the same direction which causes the spring 7 to be compressed by the piston 5 against the end 2B of the contact 2 while the spring 6 is relaxed.
  • contact 2 disengages at high speed from fixed contact 1 under the action of the spring 7 which relaxes between the piston 5 and the end 2B of the contact 2.
  • the piston 5 continues to be distant from the fixed contact 1 and the first ball locking system 8 is armed to immobilize contact 2 in the axial direction A in the guide tube 4.
  • Figure 3 shows in more detail in longitudinal section along the direction axial A exemplary embodiment of a disconnector according to the invention.
  • the operating rod 3 is a rotary endless screw axis of rotation A.
  • the piston 5 is a nut in which the screw is engaged worm 3. According to the direction of rotation of the worm 3, the nut 5 moves in translation (without possibility of rotation) in one direction or the other following the axial direction A inside the movable contact 2.
  • the spring 6 and the spring 7 are arranged the spring 6 and the spring 7 with spirals.
  • Figure 3 shows the disconnector in the fully open position, spring 7 being compressed between the nut 5 and the end 2B of the movable contact 2.
  • a cylindrical slide 10 is disposed inside the contact 2 coaxially with the nut 5.
  • This drawer slides on the nut 5 and acts on retractable balls 8 and 9 of the locking systems housed in radial openings 11 of the contact 2. It consists more particularly of two half-drawers 10A and 10B independent of each other in displacement in the axial direction A.
  • the half-drawer 10A has a radial end rib 12A on which abuts the nut 5 when the latter is moved towards the fixed contact 1.
  • the half-drawer 10B also has a radial end rib 12B on which abuts the nut 5 when the latter is distant from the fixed contact 1.
  • a spiral spring 13 is disposed between the end rib 12A of the half-drawer 10A and a shoulder 2AA provided at the end 2A of contact 2 and another coil spring 14 is disposed between the end rib 12B of the half-drawer 10B and a shoulder 2BB provided at the end 2B of contact 2; these springs 13 and 14 serve to recall the half-drawers 10A and 10B into position when the nut 5 is located in the radial direction between the ribs 12A and 12B.
  • the guide tube 4 has a first obviously 15 in which the ball 8 can engage and a second recess 16 in which the ball 9 can engage; these two recesses 15 and 16 are spaced from each other in the axial direction A.
  • the half-drawer 10A has a first obviously 17 in which the ball 8 can be erased and the half-drawer 10B has a second obviously 18 in which can erase ball 9; these two recesses 17 and 18 are distant from each other in the axial direction A.
  • the ball 8 When the ball 8 is engaged in the recess 15 of the tube 4, it locks the displacement of contact 2 in the axial direction A and when the rib 12A of the half-drawer 10A is pushed by the nut 5 during the closing phase of the disconnector, the ball 8 comes opposite the recess 17 in which it can erase to release the movement of the movable contact 2. Furthermore, when the ball 9 is engaged in the recess 16 of the tube 4, it locks the displacement of contact 2 in the axial direction A and when the rib 12B of the half-drawer 10B is pushed by the nut 5 during the opening phase of the disconnector, the ball 9 comes in front of the recess 18 in which it can erase to release the movement of the movable contact 2.
  • the fixed contact 1 ′ is equipped with resistors R making it possible to obtain a particularly effective device to protect the connected equipment against transient overvoltages at very high frequencies when switching the disconnector on capacitive current.
  • the fixed contact 1 ′ comprises an arcing contact or cover 21 directly and only connected to resistors R. This cover has angles rounded giving a corona effect, and an internal diameter slightly larger than the diameter of the moving contact 2, so that the moving contact does not do not touch the cover during insertion.
  • permanent contact 22 accommodates conventionally along its axis of symmetry a retractable arcing contact 24 formed of a conductive rod coupled to a spring.
  • This rod too shown in fixed contact 1 in Figure 3, is made of a material not very sensitive to heating, and can withstand a strong current when the movable contact 2 pushes it.
  • the heating produced is limited by the fact that the connection of the movable contact to the permanent current contact 22 is performed very soon after.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)

Abstract

Le sectionneur électrique comprend un premier contact (2) qui est monté mobile suivant une direction axiale (A) par rapport à un second contact (1) fixe et qui coopère avec ce dernier pour établir une connexion électrique, et comprend une tige (3) qui s'étend suivant ladite direction axiale et est manoeuvrée pour déplacer le premier contact par rapport au second contact. Le premier contact est un tube creux dans lequel coulisse un piston (5) monté sur la tige. Un premier ressort (6) est interposé entre le contact mobile et un premier côté du piston et un second ressort (7) est interposé entre le contact mobile et un second côté du piston. Des systèmes de verrouillage (8) et (9) sont prévus pour immobiliser provisoirement le contact mobile lors d'une opération respectivement de fermeture et d'ouverture et le relâcher dès que respectivement le premier ressort et le second ressort est suffisamment comprimé par le piston.

Description

L'invention porte sur un sectionneur électrique comprenant un premier contact qui est monté mobile suivant une direction axiale par rapport à un second contact fixe et qui coopère avec ce dernier pour établir une connexion électrique, une tige qui s'étend suivant ladite direction axiale et qui est manoeuvrée pour déplacer le premier contact par rapport au second contact.
Elle s'applique plus particulièrement à un sectionneur électrique haute tension comprenant une enveloppe métallique dans laquelle sont disposés les contacts mobile et fixe, cette enveloppe étant remplie d'un gaz diélectrique comme le SF6. La tige de manoeuvre du contact mobile traverse de façon étanche l'enveloppe métallique et est déplacée habituellement en translation par une commande mécanique.
La demande de brevet EP348645 divulgue un sectionneur à deux contacts mobiles formés par deux cylindres coaxiaux et déplacés pour se connecter successivement à un contact d'arc fixe et à un contact permanent fixe (assurant le passage du courant permanent). Le mécanisme de commande des contacts mobiles utilise deux ressorts hélicoïdaux alignés, séparés par un collier fixé à une tige de manoeuvre qui leur est coaxiale. L'agencement de sectionneur divulgué permet d'avoir une vitesse de déplacement des contacts mobiles bien plus rapide que celle de la tige de manoeuvre pendant les opérations de fermeture ou d'ouverture de la connexion électrique.
De façon générale, pendant la manoeuvre d'un sectionneur sur courant capacitif (de faible ampérage sous très forte tension), des arcs électriques se créent entre le contact mobile et le contact fixe, et génèrent des surtensions transitoires à très haute fréquences (de l'ordre du MHz) qui sont dommageables pour le matériel connecté. Plus un sectionneur est rapide, moins il va y avoir d'amorçages d'arcs. A cet effet, la demande de brevet citée utilise un contact d'arc mobile, déplacé à grande vitesse pour connecter ou déconnecter un contact d'arc fixe, lequel peut aussi être appelé contact de courant transitoire. Juste après la connexion de ces contacts d'arc, les contacts de courant permanent peuvent être rapprochés sans amorçage d'arc électrique et connectés.
Pour autant, la connexion en deux temps assurée par deux contacts mobiles dans un tel dispositif ne permet pas de faire face à certains problèmes:
Tout d'abord, malgré la diminution du nombre d'amorçages d'arcs grâce à la vitesse élevée de commutation, il n'en reste pas moins que chaque front de montée en tension reste dommageable pour le matériel connecté. Pour réduire la pente et le niveau de ces fronts, il est connu d'utiliser des résistances connectées au contact d'arc fixe. Si le courant produit par l'amorçage d'arcs passe entièrement par ces résistances, les fronts sont considérablement amortis.
Le dispositif cité, du fait de la disposition de ses contacts fixes, ne permet pas aux arcs électriques d'amorcer uniquement sur le contact d'arc fixe. En effet, la distance d'isolement entre le contact d'arc mobile et le contact permanent fixe peut devenir insuffisante si la tension dépasse un certain seuil, auquel cas il peut se produire des amorçages d'arcs entre ces contacts, d'où des surtensions dommageables car non atténuées par d'éventuelles résistances.
Ensuite, un tel dispositif à deux contacts mobiles implique le passage d'un courant transitoire en attendant que les contacts de courant permanent soient connectés. Du fait de la section limitée du contact mobile d'arc, le courant transitoire doit rester en dessous d'un seuil critique au delà duquel l'échauffement produit serait dommageable aux contacts d'arc, d'autant plus que la durée de ce courant est importante. Ce problème se pose particulièrement dans le cas de commutation du sectionneur sur courant de transfert de barre, où l'intensité peut atteindre des milliers d'Ampères.
Afin de remédier aux inconvénients de l'état de la technique, l'invention a pour objet un sectionneur électrique comprenant un premier contact qui est monté mobile suivant une direction axiale par rapport à un second contact fixe et qui coopère avec ce dernier pour établir une connexion électrique, une tige qui s'étend suivant ladite direction axiale et qui est manoeuvrée pour déplacer le contact mobile par rapport au contact fixe, caractérisé en ce que le contact mobile est un tube creux ayant une extrémité qui fait face au contact fixe et une seconde extrémité opposée à la première extrémité, en ce qu'il comprend un piston coulissant à l'intérieur du contact mobile, le piston étant monté sur la tige et ayant un premier côté orienté du côté du contact fixe et un second côté opposé au premier côté, en ce qu'un premier ressort est interposé entre la première extrémité du contact mobile et le premier côté du piston, en ce qu'un second ressort est interposé entre la seconde extrémité du contact mobile et le second côté du piston, en ce qu'un premier système de verrouillage est prévu pour immobiliser le contact mobile suivant la direction axiale pendant une opération de fermeture en même temps que le premier ressort est comprimé entre le piston et la première extrémité du contact mobile, ce premier système de verrouillage s'effaçant après une certaine compression du premier ressort de telle façon que le contact mobile est connecté au contact fixe sous l'effet de la détente du premier ressort, et en ce qu'un second système de verrouillage est prévu pour immobiliser le contact mobile suivant la direction axiale pendant une opération d'ouverture en même temps que le second ressort est comprimé entre le piston et la seconde extrémité du contact mobile, ce second système de verrouillage s'effaçant après une certaine compression du second ressort de telle façon que le contact mobile est déconnecté du contact fixe sous l'effet de la détente du second ressort.
Ce dispositif permet notamment la commutation rapide de hautes tensions tout en assurant le passage de forts courants.
D'autres caractéristiques et avantages apparaítront encore mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation d'un sectionneur selon l'invention illustré sur les dessins.
Les figures 1a à 1e illustrent de façon schématique le fonctionnement du sectionneur selon l'invention pendant une phase de fermeture de la connexion électrique.
Les figures 2a à 2e illustrent de façon schématique le fonctionnement du sectionneur selon l'invention pendant une phase d'ouverture de la connexion électrique.
La figure 3 est une représentation de détail en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'un sectionneur selon l'invention dans lequel la tige de manoeuvre est une vis sans fin.
La figure 4 est une représentation de détail en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'un sectionneur selon l'invention dans lequel le contact fixe est équipé de résistances.
Le sectionneur électrique selon l'invention est un sectionneur haute tension comprenant, dans une enveloppe métallique cylindrique (non représentée sur les dessins) qui s'étend suivant une direction axiale A et qui est remplie d'un gaz d'isolement comme le SF6, un contact 1 qui est monté fixe et qui est par exemple creux et un contact 2 monté mobile suivant la direction axiale par rapport au contact fixe. Le contact mobile est par exemple en forme de tige, est coaxial au contact fixe 1 et vient s'insérer dans le contact fixe creux pour établir une connexion électrique.
Le sectionneur comprend encore une tige 3 coaxiale aux contacts 1 et 2, qui s'étend suivant la direction axiale A et qui est manoeuvrée pour déplacer le contact 2 par rapport au contact 1.
Sur les figures 1 et 2, le contact mobile 2 est guidé en déplacement suivant la direction axiale par un tube fixe 4 coaxial à la tige de manoeuvre 3.
Selon l'invention, le contact mobile 2 est un tube creux cylindrique ayant une première extrémité 2A qui fait face au contact fixe 1 et une seconde extrémité 2B opposée à l'extrémité 2A traversée par la tige de manoeuvre 3. Un piston 5 est disposé coulissant à l'intérieur du contact 2 ; il présente un premier côté 5A orienté du côté du contact 1 et un second côté 5B opposé au côté 5A.
Sur les figures 1 et 2, le piston 5 est fixé à l'extrémité de la tige 3 qui coulisse dans le contact 2. Comme on le verra ci-dessous en relation avec la figure 3, la tige 3 peut être une vis sans fin et le piston 5 peut être dans ce cas un écrou.
Un premier ressort 6, par exemple un ressort à spirales, est interposé entre la première extrémité 2A du contact 2 et le premier côté 5A du piston. Un second ressort 7, par exemple à spirales, est interposé entre la seconde extrémité 2B du contact 2 et le second côté 5B du piston.
L'autre extrémité de la tige 3 est connectée à la commande du sectionneur (non représentée) qui agit ici pour déplacer en translation la tige 3 suivant la direction axiale A. En particulier, lors d'une opération de fermeture du sectionneur, la commande agit pour déplacer la tige 3 et donc le piston 5 vers le contact fixe 1 et lors d'une opération d'ouverture du sectionneur, la commande agit pour déplacer la tige 3 et donc le piston 5 en sens contraire.
Le sectionneur comprend encore un premier système de verrouillage 8, du type à bille escamotable, qui immobilise le contact 2 suivant la direction axiale quand la tige 3 est manoeuvrée lors d'une opération de fermeture du sectionneur, en même temps que le premier ressort 6 est comprimé entre le piston et la première extrémité 2A du contact 2. Ce premier système de verrouillage s'efface après une certaine compression du premier ressort 6 de telle façon que le contact 2 est connecté à grande vitesse avec le contact 1 sous l'effet de la détente du ressort 6 en appui contre le piston 5.
Le sectionneur comprend encore un second système de verrouillage 9 qui immobilise le contact 2 suivant la direction axiale quand la tige 3 est manoeuvrée lors d'une opération d'ouverture du sectionneur, en même temps que le ressort 7 est comprimé entre le piston 5 et la seconde extrémité 2B du contact 2. Ce second système de verrouillage s'efface après une certaine compression du ressort 7 de telle façon que le contact 2 est déconnecté du contact 1 à grande vitesse sous l'effet de la détente du ressort 7en appui contre le piston 5.
Le fonctionnement du sectionneur selon l'invention est décrit ci-après pour une manoeuvre de fermeture en relation avec les figures 1a à 1e et pour une manoeuvre d'ouverture en relation avec les figures 2a à 2e.
Sur la figure 1a, le sectionneur selon l'invention est en position d'ouverture complète. Le ressort 7 est comprimé entre le piston 5 et l'extrémité 2B du contact 2. Le ressort 6 est complètement détendu entre l'extrémité 2A du contact 2 et le piston 5. Le contact 2 est immobilisé suivant la direction axiale A dans le tube de guidage 4 par le système de verrouillage à bille escamotable 8 qui est ici armé.
Figure 1b, la tige 3 est déplacée par une manoeuvre en translation en direction du contact fixe 1 comme indiquée par la flèche sur le piston 5 ; elle entraíne le piston 5 dans cette direction ce qui fait que le ressort 6 est comprimé par le piston 5 contre l'extrémité 2A du contact 2 alors que le ressort 7 est détendu.
Figure 1c, après un certain déplacement du piston 5 dans le contact 2 et donc une certaine compression du ressort 6, le système de verrouillage à bille 8 est escamoté ce qui libère le mouvement du contact 2 dans le tube 4.
Figure 1d, le contact 2 s'insère à grande vitesse dans le contact fixe 1 sous l'action du ressort 6 qui se détend entre le piston 5 et l'extrémité 2A du contact 2. Le piston 5 continue à être déplacé en direction du contact fixe 1 et le second système de verrouillage à bille 9 est armé pour immobiliser le contact 2 suivant la direction axiale A dans le tube de guidage 4.
Figure 1e, le piston 5 continue à être déplacé en direction du contact fixe 1 ce qui fait que le ressort 6 est comprimé entre le piston 5 et l'extrémité 2A du contact 2. Le sectionneur est dans sa position complètement fermée assurée de façon positive parce que la tige 3 et donc le piston 5 ont été déplacés jusqu'à comprimer le ressort 6 et se trouvent donc dans une position où mécaniquement le contact mobile doit être inséré dans le contact fixe.
Pendant cette opération de fermeture, le contact mobile 2 s'est donc déplacé indépendamment de la tige de manoeuvre 3 et du piston 5. La vitesse de déplacement en translation de la tige de manoeuvre 3 et donc du piston 5 peut donc être beaucoup plus petite que la vitesse de déplacement du contact mobile 2. La vitesse de déplacement de la tige de manoeuvre 3 et donc du piston 5 peut également être constante contrairement à la vitesse de déplacement du contact mobile 2. La fin de l'opération de fermeture du sectionneur peut être contrôlée par la détection de la position extrême du piston 5 et de la tige 3.
Sur la figure 2a le sectionneur est dans une position de fermeture complète qui correspond à celle illustrée sur la figure 1e. Le contact 2 est immobilisé en déplacement suivant la direction axiale A dans le tube de guidage 4 du fait que le système de verrouillage 9 est armé.
Figure 2b, la tige 3 est éloignée par translation du contact fixe 1 comme indiquée par la flèche sur le piston 5 ; elle entraíne le piston 5 dans la même direction ce qui fait que le ressort 7 est comprimé par le piston 5 contre l'extrémité 2B du contact 2 alors que le ressort 6 est détendu.
Figure 2c, après un certain déplacement du piston 5 dans le contact 2 et donc une certaine compression du ressort 7, le système de verrouillage à bille 9 est escamoté ce qui libère le mouvement du contact 2 dans le tube 4.
Figure 2d, le contact 2 se dégage à grande vitesse du contact fixe 1 sous l'action du ressort 7 qui se détend entre le piston 5 et l'extrémité 2B du contact 2. En même temps le piston 5 continue à être éloigné du contact fixe 1 et le premier système de verrouillage à bille 8 est armé pour immobiliser le contact 2 suivant la direction axiale A dans le tube de guidage 4.
Figure 2e, le piston 5 continue à être éloigné du contact fixe 1 ce qui fait que le ressort 7 est comprimé entre le piston 5 et l'extrémité 2B du contact 2. Le sectionneur est dans sa position complètement ouverte assurée de façon positive parce que la tige 3 et donc le piston 5 ont été déplacés jusqu'à comprimer le ressort 7 et se trouvent donc dans une position où mécaniquement le contact mobile doit être retiré du contact fixe.
Pendant cette opération d'ouverture, le contact mobile 2 s'est donc encore déplacé indépendamment de la tige de manoeuvre 3 et du piston 5. La fin de l'opération d'ouverture du sectionneur peut être encore contrôlée par la détection de la position extrême du piston 5 et de la tige 3.
La figure 3 montre plus en détails en coupe longitudinale suivant la direction axiale A un exemple de réalisation d'un sectionneur selon l'invention. Dans cet exemple de réalisation, la tige de manoeuvre 3 est une vis sans fin rotative d'axe de rotation A. Le piston 5 est un écrou dans lequel est engagée la vis sans fin 3. Suivant le sens de rotation de la vis sans fin 3, l'écrou 5 se déplace en translation (sans possibilité de rotation) dans un sens ou dans l'autre suivant la direction axiale A à l'intérieur du contact mobile 2. De part et d'autre de la tête de l'écrou 5, sont disposés le ressort 6 et le ressort 7 à spirales. La figure 3 montre le sectionneur en position d'ouverture complète, le ressort 7 étant comprimé entre l'écrou 5 et l'extrémité 2B du contact mobile 2.
Un tiroir cylindrique 10 est disposé à l'intérieur du contact 2 coaxialement à l'écrou 5. Ce tiroir coulisse sur l'écrou 5 et agit sur des billes escamotables 8 et 9 des systèmes de verrouillage logées dans des ouvertures radiales 11 du contact 2. Il est constitué plus particulièrement de deux demi-tiroirs 10A et 10B indépendants l'un de l'autre en déplacement suivant la direction axiale A.
Le demi-tiroir 10A comporte une nervure radiale d'extrémité 12A sur laquelle vient en butée l'écrou 5 lorsque celui-ci est déplacé vers le contact fixe 1. Le demi-tiroir 10B comporte aussi une nervure radiale d'extrémité 12B sur laquelle vient en butée l'écrou 5 lorsque celui-ci est éloigné du contact fixe 1. En plus, un ressort à spirales 13 est disposé entre la nervure d'extrémité 12A du demi-tiroir 10A et un épaulement 2AA prévu à l'extrémité 2A du contact 2 et un autre ressort à spirales 14 est disposé entre la nervure d'extrémité 12B du demi-tiroir 10B et un épaulement 2BB prévu à l'extrémité 2B du contact 2 ; ces ressorts 13 et 14 servent à rappeler en position les demi-tiroirs 10A et 10B lorsque l'écrou 5 se trouve suivant la direction radiale entre les nervures 12A et 12B.
Comme cela apparaít sur la figure 3, le tube de guidage 4 comporte un premier évidemment 15 dans lequel peut s'engager la bille 8 et un second évidement 16 dans lequel peut s'engager la bille 9 ; ces deux évidements 15 et 16 sont distants l'un de l'autre suivant la direction axiale A. Par ailleurs, le demi-tiroir 10A comporte un premier évidemment 17 dans lequel peut s'effacer la bille 8 et le demi-tiroir 10B comporte un second évidemment 18 dans lequel peut s'effacer la bille 9 ; ces deux évidements 17 et 18 sont distants l'un de l'autre suivant la direction axiale A.
Quand la bille 8 est engagée dans l'évidement 15 du tube 4, elle verrouille le déplacement du contact 2 suivant la direction axiale A et quand la nervure 12A du demi-tiroir 10A est poussée par l'écrou 5 pendant la phase de fermeture du sectionneur, la bille 8 vient en face de l'évidement 17 dans lequel elle peut s'effacer pour libérer le déplacement du contact mobile 2. Par ailleurs, quand la bille 9 est engagée dans l'évidement 16 du tube 4, elle verrouille le déplacement du contact 2 suivant la direction axiale A et quand la nervure 12B du demi-tiroir 10B est poussée par l'écrou 5 pendant la phase d'ouverture du sectionneur, la bille 9 vient en face de l'évidement 18 dans lequel elle peut s'effacer pour libérer le déplacement du contact mobile 2.
Sur la figure 3, la bille 8 est engagée dans l'évidement 15 du tube 4 alors que la bille 9 est effacée dans l'évidement 18 du demi-tiroir 10B. Cette configuration du sectionneur correspond à celle illustrée sur la figure 1a.
Quand l'écrou 5 est déplacé en direction du contact 1 lors d'une opération de fermeture, l'écrou 5 arrive en butée contre la nervure radiale 12A du demi-tiroir 10A et déplace le demi-tiroir 10A pour amener l'évidement 17 en regard de la bille 8 de façon à permettre à cette dernière de s'effacer. Cette position du sectionneur correspond à celle illustrée sur la figure 1c. Par ailleurs, lorsque la bille 9 arrive en face de l'évidement 16, le ressort de rappel 14 pousse le demi-tiroir 10B ce qui conduit à ce que la bille 9 s'efface dans l'évidement 16 et à ce que l'évidement 18 dépasse la position de la bille 9, et donc au verrouillage du contact 2 avec le tube de guidage 4. Cette position du sectionneur correspond à celle illustrée sur la figure 1d.
Maintenant, en partant d'une position de fermeture du sectionneur, quand l'écrou 5 est éloigné du contact 1, il arrive en butée contre la nervure 12B du demi-tiroir 10B et déplace le demi-tiroir 10B pour amener l'évidement 18 en regard de la bille 9 de façon à permettre à cette dernière de s'effacer. Cette position du sectionneur correspond à celle illustrée sur la figure 2c. Par ailleurs, lorsque la bille 8 arrive en face de l'évidement 15, le ressort de rappel 13 pousse le demi-tiroir 10A ce qui conduit à ce que la bille 8 s'efface dans l'évidement 15 et à ce que l'évidement 17 dépasse la position de la bille 8, et donc au verrouillage du contact 2 avec le tube de guidage 4. Cette position du sectionneur correspond à celle illustrée sur la figure 2d.
Figure 4, dans un mode de réalisation préféré d'un sectionneur selon l'invention, le contact fixe 1' est équipé de résistances R permettant d'obtenir un appareil particulièrement efficace pour protéger le matériel connecté contre les surtensions transitoires à très hautes fréquences lors d'une commutation du sectionneur sur courant capacitif. Afin de canaliser un arc électrique 20, le contact fixe 1' comprend un contact d'arc ou capot 21 directement et uniquement connecté à des résistances R. Ce capot possède des angles arrondis procurant un effet pare-effluve, et un diamètre interne légèrement supérieur au diamètre du contact mobile 2, de sorte que le contact mobile ne touche pas le capot à l'insertion. Lorsque un arc électrique 20 s'amorce entre l'extrémité 2A du contact mobile 2 et le capot 21, il est entièrement canalisé vers les résistances R et le courant i traverse ces dernières pour être évacué vers un conducteur 23 typiquement relié à une barre. Les arcs 20 sont ainsi guidés par le capot 21 jusqu'à la connexion avec le contact de courant permanent 22.
Afin de pouvoir aussi assurer la commutation des courants élevés de transfert de barres sans risque de fusion des contacts, le contact permanent 22 loge classiquement le long de son axe de symétrie un contact d'arc rétractable 24 formé d'une tige conductrice accouplée à un ressort. Cette tige, aussi représentée dans le contact fixe 1 à la figure 3, est constituée d'un matériau peu sensible à l'échauffement, et peut supporter un fort courant au moment où le contact mobile 2 vient la pousser. De plus, l'échauffement produit est limité par le fait que la connexion du contact mobile au contact de courant permanent 22 est effectuée très peu de temps après.

Claims (5)

  1. Sectionneur électrique comprenant un premier contact (2) qui est monté mobile suivant une direction axiale (A) par rapport à un second contact (1) fixe suivant cette direction et qui coopère avec ce dernier pour établir une connexion électrique, une tige (3) qui s'étend suivant ladite direction axiale et qui est manoeuvrée pour déplacer le contact mobile par rapport au contact fixe, caractérisé en ce que le contact mobile est un tube creux ayant une extrémité (2a) qui fait face au contact fixe et une seconde extrémité (2b) opposée à la première extrémité, en ce qu'il comprend un piston (5) coulissant à l'intérieur du contact mobile, le piston (5) étant monté sur la tige (3) et ayant un premier côté orienté du côté du contact fixe et un second côté opposé au premier côté, en ce qu'un premier ressort (6) est interposé entre la première extrémité du contact mobile et le premier côté du piston, en ce qu'un second ressort (7) est interposé entre la seconde extrémité du contact mobile et le second côté du piston, en ce qu'un premier système de verrouillage (8) est prévu pour immobiliser le contact mobile suivant la direction axiale lors d'une opération de fermeture du sectionneur en même temps que le premier ressort est comprimé entre le piston et la première extrémité du contact mobile, ce premier système de verrouillage s'effaçant après une certaine compression du premier ressort de telle façon que le contact mobile est connecté au contact fixe sous l'effet de la détente du premier ressort, et en ce qu'un second système de verrouillage (9) est prévu pour immobiliser le contact mobile suivant la direction axiale lors d'une opération d'ouverture en même temps que le second ressort est comprimé entre le piston et la seconde extrémité du contact mobile, ce second système de verrouillage s'effaçant après une certaine compression du second ressort de telle façon que le contact mobile est déconnecté du contact fixe sous l'effet de la détente du second ressort.
  2. Sectionneur selon la revendication 1, dans lequel le premier et le second système de verrouillage sont des billes escamotables.
  3. Sectionneur selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la tige de manoeuvre est une vis sans fin et le piston est un écrou dans lequel est engagée la vis sans fin.
  4. Sectionneur selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la tige de manoeuvre est manoeuvrée en translation et le piston est fixé à une extrémité de la tige.
  5. Sectionneur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le contact fixe comprend un contact de courant permanent (22) ainsi qu'un contact d'arc (21) connecté à des résistances, et dans lequel le courant produit par l'amorçage d'arcs électriques (20) lors du rapprochement du contact mobile passe entièrement par ces résistances.
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