SELF-BLOW-ARCING HIGH-VOLTAGE CIRCUIT BREAKER

DISJONCTEUR A HAUTE TENSION A AUTO-SOUFFLAGE D'ARC

Abrégé français

Disjoncteur à haute tension à isolation gazeuse à
soufflage d'arc comprenant un contact principal fixe (3) et
un contact d'arc fixe (5- 5A) et un ensemble mobile
comprenant un contact principal (3), un contact d'arc (10),
un volume de compression (V2) coopérant avec un piston fixe
(19) et en liaison avec un volume de soufflage (V1)
débouchant sur une buse de soufflage (14), ledit volume de
compression étant muni d'un clapet (17) interdisant le
passage du gaz du volume de soufflage vers le volume de
compression, caractérisé en ce que le piston comprend des
ouvertures permettant d'évacuer le gaz du volume de
compression, lors d'une opération de déclenchement, lesdites
ouvertures étant associées à des moyens (22, 22') permettant
de les maintenir fermées entre le début de la compression du
volume de compression (V1) et la fermeture du clapet (17) et
de les ouvrir à la fermeture du clapet (17).

Abrégé anglais

Gas-insulated high-voltage blow-arcing circuit breaker comprising a fixed main terminal (3) and fixed arcing terminal (5-5A) and a mobile assembly comprising a main terminal (3), an arcing terminal (10), a compression space (V2) operating in conjunction with a fixed piston (19) and in relation with a blow space (V1) feeding a blow nozzle (14), the said compression space being fitted with a one-way valve (17) to prevent movement of the gas from the blow space to the compression space, with the following features: the piston has passages for exhausting gas from the compression space when the circuit is opened, the said passages being associated with means (22, 22') for keeping them closed between the beginning of the compression of the compression space (V1) and the closing of the one-way valve (17) and for opening them when the one-way valve (17) closes.

Revendications

REVENDICATIONS
1/ Disjoncteur à haute tension à isolation gazeuse à
soufflage d'arc comprenant un contact principal fixe (3) et
un contact d'arc fixe ( 5- 5A) et un ensemble mobile
comprenant un contact principal (3), un contact d'arc (10),
un volume de compression (V2) coopérant avec un piston fixe
(19) et en liaison avec un volume de soufflage (V1)
débouchant sur une buse de soufflage (14), ledit volume de
compression étant muni d'un clapet (17) interdisant le
passage du gaz du volume de soufflage vers le volume de
compression, caractérisé en ce que le piston comprend des
ouvertures permettant d'évacuer le gaz du volume de
compression, lors d'une opération de déclenchement, lesdites
ouvertures étant associées à des moyens (22, 22') permettant
de les maintenir fermées entre le début de la compression du
volume de compression (V2) et la fermeture du clapet (17) et
de les ouvrir à la fermeture du clapet (17), lesdits moyens
comprenant des tiges fixes (22, 22') coulissant dans
lesdites ouvertures du piston (19), ces tiges comprenant des
évidements ou échancrures ou rainures ou cannelures
longitudinaux (22A) sur une portion de leur longueur,
choisie pour que la partie évidée des tiges parvienne dans
les ouvertures lorsque le clapet (17) se ferme.
2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce
que les tiges (22) sont disposées de manière à se trouver
pour leur plus grande partie à l'intérieur du volume de
compression (V2) lorsque le disjoncteur est en position
enclenchée.
3/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce
que les tiges (22') sont disposées de manière à se trouver
pour leur plus grande partie à l'extérieur du volume de
compression (V2) lorsque le disjoncteur est en position
enclenchée.
4/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce
qu'un cylindre (7), portant les contacts mobiles d'arc (10),
comprend des échancrures ou cannelures ou rainures ou

évidements (7A), coopérant avec le piston (19) pour
l'évacuation du gaz de compression en fin de compression.

Description

CA 02210371 1997-07-22
DISJONCTEUR A HAUTE TENSION A AUTO-SOUFFLAGE D'ARC
La présente invention est relative à un disjoncteur à
haute tension à auto-soufflage d'arc.
Un tel disjoncteur est décrit par exemple dans la
5 demande de brevet européen n~ 0 475 270.
Le disjoncteur comprend, pour chaque phase, une
enveloppe isolante remplie de gaz à bonnes propriétés
diélectriques, tel que l'hexafluorure de soufre SF6, sous
une pression de quelques milliers d'hectopascals.
A l'intérieur de l'enveloppe, on trouve un ensemble
fixe comprenant des contacts dits contacts pricipaux fixes
pour le passage du courant permanent, et des contacts d'arc.
On trouve également un ensemble mobile, actionné par
une commande, et comprenant des contacts principaux mobiles
et des contacts d'arc; l'ensemble mobile comprend deux
volumes communiquant, l'un dit volume de compression,
coopérant avec un piston fixe et l'autre, dit volume de
soufflage, débouchant dans une buse de soufflage. Un clapet
disposé dans le volume de soufflage empêche les gaz de
refluer dans le volume de compression. Le fonctionnement
d'un tel disjoncteur est le suivant.
A l'apparition d'un défaut, un ordre est donné à la
commande qui entralne l'ensemble mobile. Le gaz du volume de
compression et du volume de soufflage est comprimé par le
25 déplacement relatif de l'ensemble mobile et du piston fixe.
A la séparation des contacts d'arc, un arc jaillit qui
échauffe le gaz; la pression dans le volume de soufflage
augmente de manière très importante et ferme le clapet. Au
premier passage par zéro du courant, le gaz du volume de
soufflage se détend et souffle l'arc.
Pendant la durée séparant la fermeture du clapet et le
soufflage de l'arc, l'ensemble mobile continue à se déplacer
de sorte que le gaz du volume de compression est de plus en
plus comprimé. Cette compression supplémentaire est non
seulement inutile, puisque le volume de compression est
fermé et que le gaz qu'il contient ne contribue pas au

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.
soufflage, mais nuisible car elle necessite de l'énergie
nécessairement empruntée à la commande qu~il faut
dimensionner en conséquence. La croissance de la pression
dans le volume de compression doit donc cesser dès la
fermeture du clapet.
Dans le document précité, ce problème est résolu en
rendant le piston semi-mobile et en lui permettant de se
déplacer contre l'action de ressorts tarés, dans le même
sens que l'ensemble mobile lors de l'opération de
10 déclenchement du disjoncteur.
Cette solution est onéreuse car elle nécessite des
ressorts et des moyen de tarage de ces ressorts.
Une solution analogue est décrite dans le document FR
2 264 380 A. Une solution voisine, utilisant des soupapes
tarées, est décrite dans le document EP 0 175 954 A.
Un but de la présente invention est de réaliser un
disjoncteur dans lequel l'augmentation de pression est
arrêtee par des moyens simples.
Selon l'invention, le gaz du volume de compression est
evacue grâce à des ouvertures pratiquées dans le piston de
soufflage, ces ouvertures étant associées à des moyens
permettant de les maintenir fermées entre le début de la
compression du volume de compression et la fermeture du
clapet et de les ouvrir a la fermeture du clapet, lesdits
25 moyens comprenant des tiges fixes coulissant dans lesdites
ouvertures du piston, ces tiges comprenant des évidements ou
echancrures ou rainures ou cannelures longitudinaux sur une
portion de leur longueur, choisie pour que la partie évidée
des tiges parvienne dans les ouvertures lorsque le clapet se
ferme.
Dans un mode préféré de réalisation, les tiges sont
disposées de maniere à se trouver pour leur plus grande
partie à l'intérieur du volume de compression lorsque le
disjoncteur est en position enclenchée.
En variante, les tiges les tiges sont disposées de
manière à se trouver pour leur plus grande partie à

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l'extérieur du volume de compression lorsque le disjoncteur
est en position enclenchée.
Un cylindre, portant les contacts mobiles d'arc,
comprend des échancrures ou cannelures ou rainures ou
évidements, coopérant avec le piston pour l'évacuation du
gaz de compression en fin de compression.
L'invention sera bien comprise à la lecture de la
description donnée ci-après de deux modes de réalisation de
l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale
d'une chambre de coupure d'un disjoncteur, représentée en
position enclenchée,
- la figure 2 est une vue partielle en coupe axiale de
la même chambre de coupure, représentée en cours de
15 déclenchement,
- la figure 3 est une vue en section d'une tige
équipant le disjoncteur,
- la figure 4 est une vue partielleen coupe axiale
d'une variante de réalisation d'une chambre de coupure,
représenté en position enclenchée.
Dans la Fig. 1, la référence 1 représente une
enveloppe isolante, par exemple en céramique, de forme
cylindrique d'axe xx, munie d'ailettes telle que l'ailette
2.
L'intérieur de l'enveloppe contient un gaz à bonnes
propriétés diélectriques, tel que l'hexaflurorure de soufre
SF6, sous une pression de quelques milliers d'hectopascals.
A l'intérieur de l'enveloppe se trouve un ensemble
fixe comprenant une couronne de doigts de contact 3 pour le
30 passage du courant permanent, disposée à l'extrémité d'un
tube métallique 4, et une tige métallique 5 constituant le
contact d'arc fixe et dont l'extrémité est réalisée en un
alliage résistant aux effets de l'arc. Le tube 4 et la tige
sont reliés à une première prise de courant du
35 disjoncteur, non représentée.

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La chambre en outre un ensemble mobile comprenant
essentiellement deux parties métalliques sensiblement
cylindriques 7 et 8, coaxiales, solidarisées mécaniquement
par une couronne transversale 9. Une première extrémité du
cylindre intérieur 7 (à droite de la figure) est relié
mécaniquement à une commande non représentée; la seconde
extrémité du cylindre 7 porte une couronne de doigts de
contact 10 protégés par un capot pare-effluves 11. Ces
doigts de contact constituent le contact d'arc mobile et
coopère avec la tige 5-5A.
Le cylindre 8 porte à une première extrémité (à gauche
dans la Fig.l) un cylindre 13 coopérant avec les doigts 3
pour le passage du courant permanent.
Les cylindres 7 et 8 et la couronne 9 définissent deux
15 volumes Vl et V2, respectivement désignés par volume de
soufflage et volume de compression. Le volume de soufflage
Vl s'ouvre sur une buse de soufflage 14 fixée à la première
extrémité du tube 8. Le volume de soufflage Vl communique
avec le volume de compression V2 par des ouvertures 16
20 pratiquées dans la couronne 9; ces ouvertures peuvent être
obstruées par un clapet annulaire 17 disposé de manière à
interdire le passage du gaz du volume de soufflage au volume
de compression.
Le volume de compression V2 est fermé, à son extrémité
25 opposée à la couronne 9, par un piston annulaire fixe l9,
disposé à l'extrémité d'une pièce tubulaire métallique fixe
20. Cette pièce 20 est reliée électriquement, à son
extrémité opposée à celle portant le piston l9, à une
seconde prlse de courant non représentée. Le cylindre 8 est
30 muni de contacts électriques glissants 21, par exemple de
type accordéon, pour assurer le passage du courant du tube 8
à la pièce tubulaire 20.
A l'intérieur du volume de compression V2 sont
disposées, parallèlement à l'axe de l'enveloppe, une
35 pluralité de tiges métalliques 22, fixée par une extrémité à
l'extrémité du cylindre 7 voisine de la couronne 9, et

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passant dans des ouvertures du piston 19. Ces tiges portent
sur une partie de leur longueur des évidements ou rainures
ou échancrures ou cannelures transversaux 22A, par exemple
au nombre de 3, comme le montre la Fig.3 qui est une vue
5 d'une section d'une tige 22, pratiquée au droit de la zone
des rainures.
Le cylindre 7 peut comporter également, sur sa
perlpherle exterleure, des ralnures ou echancrures ou
cannelures rectillgnes axilaes 7A, disposées comme les
évidements ou échancrures ou rainures ou cannelures 22A.
Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant.
En position enclenchée, le courant circule de la
première à la seconde prise de courant en traversant
successivement le tube 4, les doigts 3, le cyndre 13 le
cylindre 7, les contacts glissants 21 et le tube 20.
Au déclenchement, l'ensemble mobile est tiré vers la
droite de la figure 1. Les contacts principaux 3 et 13 se
séparent et le courant commute sur les contacts d'arc. Le
gaz des volumes Vl et V2 est comprimé sous l~action du
20 piston.
A la séparation des contacts d'arc 5-5A et 10, un arc
jaillit et échauffe le gaz contenu dans le volume Vl. Le
clapet 17 se ferme.
A ce stade du déplacement de l'ensemble mobile, il
n'est plus nécessaire de comprimer le volume V2 et c'est la
raison pour laquelle l'invention prévoit d'évacuer le gaz de
ce volume.
Les échancrures des tiges 22, et celles du cylindre 7,
atteignent les ouvertures du piston (Fig.2), de sorte que le
30 gaz du volume V1 peut s'échapper sans nécessiter d'énergie
de compression.
Au premier passage par zéro du courant, le gaz du
volume V1 se détend et souffle l'arc.
La Fig. 4 représente une variante de réalisation de
l'invention dans laquelle les tiges échancrées, référencées
maintenant 22', sont disposées à l'extérieur du volume de

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compression. Le fonctionnement est identique a celui décrit
précédemment.
La solution de l'invention est simple et s'applique
aussi bien aux disjoncteurs de type "ouvert" qu'aux
5 disjoncteurs a enveloppe métallique a la terre (type .
"blindé").

Dessin représentatif