Disjoncteur à haute et moyenne tension à gaz de soufflage

Description

[0001] La présente invention concerne un disjoncteur utilisable en haute ou moyenne tension du type dans lequel un gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre SF6 assure l'isolement et est également employé pour le soufflage de l'arc.

[0002] Dans FR-A-2641409, la Demanderesse a décrit un disjoncteur du type précité, représenté en demi-coupe axiale dans la figure 1, et comprenant pour chaque phase, une enveloppe isolante cylindrique (1) remplie de gaz SF6 sous pression, un contact principal fixe (2), un contact d'arc fixe (3, 3A) et un équipage mobile relié à un organe de manoeuvre et comprenant un contact principal mobile (5,5A), un contact d'arc mobile (4, 4A), un cylindre de soufflage (5) associé à une buse de soufflage (6) et coopérant avec un premier piston (13), un second piston (14) solidaire de l'équipage mobile et coulissant dans un second cylindre fixe (8B) à l'extrémité duquel le premier piston est disposé, le second piston présentant une section grande vis-à-vis de la section du cylindre de soufflage, le volume (V2) compris entre les deux pistons étant associé à des moyens (15) de mise en communication à faibles pertes de charge avec la zone d'arc, ledit second piston étant percé d'orifices calibrés (14C) pour limiter la pression sur la face dudit piston recevant les gaz chauffés par l'arc.

[0003] Dans ce disjoncteur, le contact d'arc est constitué par une première extrémité (4A) d'un tube métallique (4) coaxial à l'enveloppe du disjoncteur, la seconde extrémité (4B) dudit tube étant reliée à l'organe de manoeuvre,ledit second piston (14) étant un piston annulaire extérieur audit tube et solidaire de celui-ci, les moyens de mise en communication à faibles pertes de charge étant constitués par ledit tube (4) percé de larges ouvertures (15) à sa périphérie, l'intérieur dudit tube étant fermé sensiblement au droit du second piston par une pièce (17).

[0004] Le premier piston (13) est semi-mobile par rapport au second cylindre (8B) et porte un coulisseau (11); le coulisseau (11) peut prendre deux positions extrêmes dans lesquelles il obstrue ou dégage des ouvertures (10) du second cylindre (8B) débouchant dans le volume contigu à l'enveloppe (1).

[0005] Ces ouvertures sont des cheminées radiales.

[0006] On note que le second piston (14) porte un clapet (16) assujetti à se fermer lorsque la pression sur la face du second piston situé du côté de la zone d'arc est supérieure à la pression sur l'autre face.

[0007] Un but de la présente invention est de simplifier la construction du disjoncteur et d'en alléger l'équipage mobile; ceci peut se faire en supprimant le coulisseau dont il est question plus haut. Mais il faut pouvoir conserver sa fonction qui est d'éviter les surpressions pouvant survenir, au réenclenchement du disjoncteur, dans le volume V2 compris entre le premier et le second piston. Ce problème est résolu au moyen d'une bague dont on met à profit l'inertie pour maintenir fermées, au déclenchement du disjoncteur, des ouvertures mettant en communication le volume V2 et le volume V0 contigu à l'enveloppe, et pour ouvrir ces ouvertures au réenclenchement du disjoncteur.

[0008] L'invention a donc pour objet un disjoncteur selon la revendication 1.

[0009] Dans le cas où l'enveloppe est disposée verticalement, la bague passe de la seconde position à la première position par gravité.

[0010] Dans le cas où l'enveloppe est disposée horizontalement, la bague passe de la seconde position à la première position sous l'action d'un ressort disposé à l'intérieur de la bague et prenant appui sur une partie fixe du disjoncteur.

[0011] Dans ce cas, la course de la bague est limitée par un téton solidaire de la bague et s'engageant dans une fente pratiquée dans une partie fixe du disjoncteur.

[0012] Les ouvertures peuvent être pratiquées dans le second cylindre, la bague coulissant alors dans ce second cylindre.

[0013] Les ouvertures peuvent, en variante, être pratiquées dans le tube constituant le contact d'arc mobile; la bague coulisse alors à l'intérieur de ce tube.

[0014] L'invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après de plusieurs modes de réalisation, en référence au dessin annexé dans lequel:

• la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale d'un disjoncteur selon l'art antérieur,
• la figure 2 est une vue en demi-coupe axiale d'un disjoncteur à chambre verticale, selon un premier mode de réalisation de l'invention,
• la figure 3 est une vue en demi-coupe axiale d'un disjoncteur à chambre verticale, selon un second mode de réalisation de l'invention,
• la figure 4 est une vue en demi-coupe axiale d'un disjoncteur selon l'invention, à chambre horizontale,
• la figure 5 est une vue partielle de dessus du disjoncteur de la figure 4.

[0015] Dans la figure 1 illustrant l'art antérieur, les numéros et lettres de référence désignent les éléments suivants:

1

: enveloppe isolante étanche,

V0

: volume contigu et intérieur à l'enveloppe,

V1

: volume de soufflage,

V2

: volume compris entre les deux pistons,

V3

: volume intérieur au tube 4,

xx

: axe de l'enveloppe,

2

: contact principal fixe,

3

: contact d'arc fixe,

3A

: extrémité en alliage résistant à l'arc du contact d'arc fixe,

4

: tube constituant le contact d'arc mobile,

4A

: extrémité en alliage résistant à l'arc du contact d'arc mobile,

4B

: prolongement du contact d'arc mobile relié au mécanisme de manoeuvre du disjoncteur,

5

: tube portant le contact permanent mobile,

5A

: contact permanent mobile,

5C

: contact électrique glissant,

6

: buse de soufflage,

7

: orifices de sortie du volume de soufflage,

8

: pièce de guidage du tube 5 et du second piston 14,

8A

: portion de la pièce 8 servant de guidage au tube 5,

8B

: portion de la pièce 8 servant de cylindre au second piston 14,

8C

: joint d'étanchéité du coulisseau 11,

8D

: bossage de la pièce 8A,

9

: joint d'étanchéité,

10

: cheminées faisant communiquer le volume V2 avec le volume V0,

11

: coulisseau,

11A

: extrémité du coulisseau pour limiter sa course et coopérer avec le joint 8C,

11B

: partie du coulisseau en contact glissant avec le tube 4,

11C

: ressaut de la pièce 11B,

12

: joint d'étanchéité,

13

: clapet annulaire,

14

: second piston,

14A

: larges ouvertures dans le piston 14,

14B

: butée du clapet 16,

14C

: petites ouvertures dans le piston 14,

15

: larges ouvertures latérales du tube 4,

16

: clapet de fermeture des ouvertures 14A,

17

: disque de fermeture, côté mécanisme de manoeuvre, du volume V4.

[0016] Les éléments communs aux figures 1 et 2 ont reçu les mêmes numéros de référence. Les parties non représentées dans la figure 2, à gauche du volume de soufflage V1, sont identiques à celles de la figure 1.

[0017] Le disjoncteur de la figure 2 diffère de celui de la figure 1 en ce que le coulisseau 11 a été supprimé; cette suppression entraîne celle la pièce 11B qui lui sert de guide, du joint 12 et du clapet 13. Le piston est maintenant un anneau 13A muni d'un clapet unidirectionnel 13B qui s'ouvre lorsque la pression dans le volume V2 devient supérieure à celle régnant dans le volume de soufflage V1.

[0018] Les cheminées 10 de la figure 1 sont supprimées et remplacées par de simples ouvertures 10A. La butée 14B, qui ne s'est pas avérée indispensable à été supprimée.

[0019] La fonction qui était assurée par le coulisseau, et qui était, d'une part, d'assurer l'étanchéité du volume V2 au déclenchement du disjoncteur pour profiter au maximum de l'assistance à la manoeuvre due à la surpression dans ce volume, et, d'autre part, d'éviter toute surpression au réenclenchement dans le volume V2 pour de pas augmenter l'énergie nécessaire à la manoeuvre, est désormais assurée par une bague 40.

[0020] Cette bague a une largeur suffisante pour obturer les orifices 10A lorsque le disjoncteur est en position enclenchée (position représentée dans la figure 2) et un diamètre voisin du diamètre intérieur du tube 8B; la bague porte des bossages sphériques 40A et 40B pour glisser à frottement doux à l'intérieur du tube 8B. La bague porte des fraisages 40C pour ne pas obstruer les trous 14C dans le pistons 14 et qui servent à limiter la pression exercée sur ce piston au cours de la manoeuvre de déclenchement.

[0021] Le fonctionnement est le suivant, en rappelant que le disjoncteur fonctionne avec la chambre de coupure disposée verticalement; l'axe xx est donc vertical, le bas étant du côté du mécanisme de manoeuvre, à la droite de la figure 2.

[0022] En position enclenchée du disjoncteur, la bague repose sur le clapet 16.

[0023] La bague est de préférence réalisée en acier

[0024] A l'ouverture du disjoncteur, l'équipage mobile est déplacé vers la droite de la figure, mais, en raison de son inertie, la bague 40 reste pratiquement immobile, assurant la fermeture des orifices 10A et permettant ainsi à la pression dans le volume V3 de monter, jusqu'à la limite fixée par les pertes due aux petits orifices 14C, et d'aider ainsi à la manoeuvre de déclenchement. La bague tombe ensuite sur le piston 14 qui s'est déplacé vers la droite la figure 2.

[0025] Lors du réenclenchement, la bague remonte, entraînée par le piston 14, et la surpression dans le volume V2 est évitée car les orifices 10A restent ouverts jusqu'à la fin de la manoeuvre.

[0026] La variante représentée dans la figure 3 concerne un disjoncteur à chambre verticale ou horizontale.

[0027] Les éléments communs aux figures 1 et 3 ont reçu les mêmes numéros de référence.

[0028] Dans ce mode de réalisation, les ouvertures 10A sont supprimées; le volume V3 est fermé par un fond 4F; des ouvertures 4D sont pratiquées dans le tube 4, au droit du volume V2, pour faire communiquer ce volume V2 avec le volume V4 intérieur au tube 4B et évacuer la surpression dans ce volume V2; pour faciliter cette évacuation, le disque de fermeture 17 peut présenter des perçages 17A. On notera que le volume V6 communique avec le volume Vo et avec le volume V5 compris entre les cylindres 4B et 8B.

[0029] Les orifices 4D coopèrent avec une bague 41 disposée intérieurement au tube 4, auquel on a donné un léger ressaut 4E pour limiter la course de la bague 41.

[0030] Le fonctionnement est le suivant:

• lorsque le disjoncteur est en position enclenchée (position de la figure 3), la bague occupe une position indéterminée entre les pièces 4E et 17.
• à l'ouverture du disjoncteur, l'équipage mobile est entraîné à grande vitesse vers la droite de la figure; en raison de son inertie, la bague 41 reste sur place et vient obturer les orifices 4D, fermant ainsi le volume V2 et permettant à la surpression dans ce volume de s'exercer pleinement sur le clapet 16 et aider à la manoeuvre d'ouverture. En fin de manoeuvre de déclenchement, la bague, par inertie, continue son chemin et libère les ouvertures 4D, ce qui provoque un deuxième soufflage en fin de déclenchement.
• à la refermeture du disjoncteur, la bague reste par inertie en appui sur la pièce 17, laissant les orifices 4D ouverts, ce qui permet à la surpression dans le volume V2 de s'évacuer dans le volume V6 à travers les orifices 17A.

[0031] La figure 4 illustre une variante de réalisation de l'invention, utilisable pour les disjoncteurs dont la chambre de coupure est disposée horizontalement.

[0032] Cette variante est une adaptation du mode de réalisation de la figure 2, et c'est la raison pour laquelle les éléments communs aux figures 4 et 2 ont reçu les mêmes numéros de référence à l'exception de la bague qui a reçu le numéro 42.

[0033] La bague 42 est muni d'une gorge annulaire 42A dans laquelle est logé un ressort 42B de faible puissance prenant appui d'une part dans le fond du logement 42A, d'autre part contre le ressaut de la pièce 8. La bague porte un téton 42C s'engageant dans une fente 8E du tube 8B pour limiter la course de la bague 40.

[0034] Le fonctionnement est le même que celui décrit en référence à la figure 2, le ressort permettant de communiquer à la bague un mouvement équivalent à celui communiqué par la pesanteur.

[0035] Bien entendu, la variante de la figure 4 peut s'appliquer à la bague de la figure 3.

[0036] L'invention permet de simplifier la construction des disjoncteurs tout en conservant les propriétés d'aide au déclenchement et d'économie d'énergie au réenclenchement.

Revendications

1. Disjoncteur comprenant pour chaque phase, une enveloppe isolante cylindrique (1) remplie de gaz SF6 sous pression, un contact principal fixe (2), un contact d'arc fixe (3, 3A) et un équipage mobile relié à un organe de manoeuvre et comprenant un contact principal mobile (5,5A), un contact d'arc mobile constitué d'un tube (4, 4A), un cylindre de soufflage (5) terminé par une buse de soufflage (6), le cylindre de soufflage (5) et le tube (4,4A) coopérant avec un premier piston (11) entre eux, un second piston (14) solidaire du tube (4,4A) de l'équipage mobile et coulissant dans un second cylindre fixe (8B) à l'extrémité duquel le premier piston (11) est disposé, le second piston présentant une section grande vis-à-vis de la section du cylindre de soufflage, un premier volume (V2) étant compris entre les deux pistons (11,14), l'intérieur du tube étant divisé en un second volume (V3) communiquant avec le premier volume (V2) et un troisième volume à côté de l'organe de manoeuvre, le premier volume (V2) pouvant être mis en communication avec le volume (V0) à l'extérieur du second cylindre (8B), contigu à l'enveloppe, ou avec le troisième volume intérieur audit tube par des ouvertures (10A, 4D), caractérisé par le fait que lesdites ouvertures coopèrent avec une bague (40, 41) pouvant coulisser entre une première et une seconde position extrême, la première dans laquelle lesdites ouvertures sont ouvertes et correspondant à une position de repos de l'équipage mobile dans laquelle le disjoncteur est déclenché, la seconde dans laquelle les ouvertures sont fermées et qui subsiste pendant une grande partie de la phase de déclenchement du disjoncteur.

2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe est disposée verticalement, la bague (40, 41) passant de la seconde position à la première position par gravité.

3. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe est disposée horizontalement, la bague (42) passant de la seconde position à la première position sous l'action d'un ressort (42B) disposé à l'intérieur de la bague et prenant appui sur une partie fixe du disjoncteur.

4. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la course de la bague est limitée par un téton (42C) solidaire de la bague et s'engageant dans une fente pratiquée dans une partie fixe du disjoncteur.

5. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ouvertures (10A) sont pratiquées dans le second cylindre (8B), la bague coulissant dans ce second cylindre.

6. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ouvertures (4D) sont pratiquées dans le tube (4) constituant le contact d'arc mobile, la bague (41) coulissant à l'intérieur de ce tube.

Ansprüche

1. Leistungsschalter, der für jede Phase eine mit dem Gas SF₆ unter Druck gefüllte zylindrische Isolierhülle (1), einen ortsfesten Hauptkontakt (2), einen ortsfesten Lichtbogenkontakt (3, 3A) und eine bewegliche Einheit aufweist, die an ein Betätigungsorgan gekoppelt ist und einen beweglichen Hauptkontakt (5, 5A), einen beweglichen Lichtbogenkontakt bestehend aus einem Rohr (4, 4A), einen in einer Blasdüse (6) endenden Blaszylinder (5), wobei der Blaszylinder (5) und das Rohr (4, 4A) mit einem ersten Kolben (11) zusammenwirken, einen zweiten Kolben (14), der mit dem Rohr (4, 4A) der beweglichen Einheit fest verbunden ist und in einem zweiten ortsfesten Zylinder (8B) gleitet, an dessen Ende der erste Kolben (11) liegt, wobei der zweite Kolben einen großen Querschnitt im Vergleich zum Querschnitt des Blaszylinders besitzt und wobei ein erstes Volumen (V2) zwischen den beiden Kolben (11, 14) liegt, wobei das Innere des Rohrs in ein mit dem ersten Volumen (V2) in Verbindung stehendes zweites Volumen (V3) und ein drittes Volumen auf der Seite des Betätigungsorgans unterteilt ist, wobei das erste Volumen (V2) mit dem der Hülle benachbarten und außerhalb des zweiten Zylinders (8B) liegenden Volumen (VO) oder mit dem dritten Volumen innerhalb des Rohrs über Öffnungen (10A, 4B) in Verbindung gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen mit einem Ring (40, 41) zusammenwirken, der zwischen einer ersten und zweiten Endstellung gleiten kann, wobei in der ersten Stellung die Öffnungen offen sind, was einer Ruhestellung der beweglichen Einheit entspricht, in der der Schalter geöffnet ist, während die zweite Stellung, in der die Öffnungen geschlossen sind, während eines Großteils der Trennphase des Schalters beibehalten wird.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle senkrecht liegt und der Ring (40, 41) von seiner zweiten in seine erste Stellung aufgrund der Schwerkraft gelangt.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle waagrecht angeordnet ist und der Ring (42) von seiner zweiten in seine erste Stellung unter der Wirkung einer Feder (42B) gelangt, die im Inneren des Rings liegt und sich auf einem ortsfesten Teil des Schalters abstützt.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Rings durch einen Stift (42C) begrenzt ist, der fest mit dem Ring verbunden ist und in einem Schlitz in einem feststehenden Teil des Schalters verläuft.

5. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (10A) im zweiten Zylinder (8B) ausgebildet sind und der Ring in diesem zweiten Zylinder gleitet.

6. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (4D) in dem Rohr (4) ausgebildet sind, das den beweglichen Lichtbogenkontakt bildet, wobei der Ring (41) im Inneren dieses Rohrs gleitet.

Claims

1. A circuit breaker comprising for each phase: a cylindrical insulating casing (1) filled with SF₆ gas under pressure; a stationary main contact (2); a stationary arcing contact (3, 3A); and moving equipment connected to a drive member and comprising: a moving main contact (5, 5A); a moving arcing contact constituted by a tube (4, 4A); a blast cylinder (5) terminated by a blast nozzle (6), the blast cylinder (5) and the tube (4, 4A) co-operating with a first piston (11) therebetween; a second piston (14) secured to the tube (4, 4A) of the moving equipment and sliding in a second stationary cylinder (8B) at the end of which the first piston (11) is disposed; the section of the second piston being large relative to the section of the blast cylinder; a first volume (V2) extending between the two pistons (11, 14), the inside of the tube being subdivided into a second volume (V3) communicating with the first volume (V2), and a third volume next to the drive member, the first volume (V2) being capable of being put into communication with the volume (VO) outside the second cylinder (8B), adjacent to the casing, or with the third volume inside said tube by means of openings (10A, 4D); the circuit breaker being characterized by the fact that said openings co-operate with a ring (40, 41) capable of sliding between first and second extreme positions, the first position being one in which said openings are open and corresponding to a rest position for the moving equipment in which the circuit breaker is disengaged, the second position being one in which the openings are closed and occurring during a large portion of the disengagement operation of the circuit breaker.

2. A circuit breaker according to claim 1, characterized in that the casing is disposed vertically, the ring (40, 41) passing from the second position to the first position under gravity.

3. A circuit breaker according to claim 1, characterized in that the casing is disposed horizontally, the ring (42) passing from the second position to the first position under the action of a spring (42B) disposed inside the ring and bearing against a stationary portion of the circuit breaker.

4. A circuit breaker according to claim 3, characterized in that the stroke of the ring is limited by a stud (42C) secured to the ring and engaging in a slot formed in a stationary portion of the circuit breaker.

5. A circuit breaker according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the openings (10A) are formed through the second cylinder (8B), the ring sliding inside said second cylinder.

6. A circuit breaker according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the openings (4D) are formed through the tube (4) constituting the moving arcing contact, the ring (41) sliding inside said tube.

Dessins