FR2783967A1 - HIGH VOLTAGE SHIELDED CIRCUIT BREAKER WITH A SWITCHING CHAMBER HOUSING - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne des disjoncteurs à haute tension à plusieurs étages, à blindage unipolaire, ou des disjoncteurs à haute tension à blindage multipolaire, qui sont réalisés sous la forme de disjoncteurs à gaz comprimé à courant de gaz de soufflage auto-produit et qui comportent pour chaque pôle une chambre (3) de commutation pourvue d'un boîtier (4) de chambre de commutation. Afin d'améliorer l'effet de refroidissement, le boîtier (4) de chambre de commutation est de section ovale, par exemple elliptique.The invention relates to multi-stage high voltage circuit breakers, single-pole shielded, or high-voltage circuit breakers with multi-pole shielding, which are made in the form of compressed gas circuit breakers with self-produced blowing gas current and which include for each pole a switching chamber (3) provided with a switching chamber housing (4). In order to improve the cooling effect, the switching chamber housing (4) has an oval, for example elliptical section.
Description
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Disjoncteur blindé à haute tension, comportant un boîtier de chambre de commutation L'invention concerne le domaine des appareils électriques de commutation, et elle s'applique à la conception de la construction de boîtiers de chambre de commutation, comme on les utilise pour des disjoncteurs blindés sous la forme de disjoncteurs à gaz comprimé à courant de gaz de The invention relates to the field of electrical switching apparatus, and it applies to the design of the construction of switching chamber boxes, as they are used for circuit breakers. shielded in the form of compressed gas gas circuit breakers
soufflage auto-produit.self-produced blowing.
Pour des disjoncteurs à haute tension sous la forme de disjoncteurs à gaz comprimé il est produit, pendant une opération de coupure, un courant de gaz dans la région des contacts qui s'ouvrent, courant qui provoque une extinction rapide de l'arc électrique qui se forme. Le courant de gaz de soufflage est produit par des éléments de construction comme des buses, pistons et canaux d'écoulement, les éléments de construction mobiles étant couplés au mouvement du contact de commutation mobile. Les contacts de commutation et les éléments de construction servant à l'extinction de l'arc électrique sont disposés à l'intérieur d'une chambre de commutation cylindrique. Cette chambre de commutation comporte également des parties de son volume, dans lesquelles peut s'évacuer le gaz par lequel l'arc électrique a été soufflé. Les gaz de soufflage sont refroidis dans ces parties, avant de quitter la chambre de commutation pour aller dans la chambre de gaz diélectriquement sollicitée qui se trouve entre la chambre de commutation et le blindage entourant la chambre de commutation. Plus le gaz de soufflage est refroidi, moins il comporte de porteurs de charge, c'est-à-dire moins il influence les relations diélectriques à l'intérieur du boîtier de blindage. Cela est particulièrement important pour des disjoncteurs dont le boîtier de blindage est réalisé en métal et possède un potentiel de terre. La température des gaz introduits dans la chambre de gaz diélectriquement sollicitée a donc une influence sur le volume de cette chambre, et donc sur les dimensions For high voltage circuit breakers in the form of compressed gas circuit breakers, a current of gas is produced in the region of the opening contacts during a breaking operation, a current which rapidly extinguishes the electric arc which forms. The blowing gas stream is produced by construction elements such as nozzles, pistons and flow channels, the mobile construction elements being coupled to the movement of the mobile switching contact. The switching contacts and the construction elements used to extinguish the electric arc are arranged inside a cylindrical switching chamber. This switching chamber also comprises parts of its volume, into which the gas by which the electric arc was blown can escape. The blowing gases are cooled in these parts, before leaving the switching chamber to go into the dielectrically stressed gas chamber which is located between the switching chamber and the shield surrounding the switching chamber. The more the blowing gas is cooled, the less charge carriers it has, that is to say the less it influences the dielectric relationships inside the shielding box. This is particularly important for circuit breakers whose shielding box is made of metal and has an earth potential. The temperature of the gases introduced into the dielectrically stressed gas chamber therefore has an influence on the volume of this chamber, and therefore on the dimensions.
extérieures du boîtier de blindage. shield housing.
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Des disjoncteurs à haute tension sous forme de disjoncteurs à gaz comprimé à flux de gaz de soufflage auto-produit peuvent être conçus comme disjoncteurs à haute tension à plusieurs étages à blindage unipolaire, au moins deux chambres de commutation cylindriques étant disposées en série à l'intérieur d'un boîtier de blindage cylindrique ou quasi cylindrique, chambres qui sont pourvues chacune d'un boîtier de chambre de commutation et d'une résistance de commande ou d'un condensateur de commande cylindrique disposé(e) en parallélisme axial avec la chambre de commutation, et tant la chambre de commutation respective que l'élément de commande associé étant disposés en ayant leurs axes excentrés par rapport au boîtier de blindage, mais conjointement dans un plan dans lequel se trouve également l'axe du boîtier de blindage, ou dans un plan parallèle à ce plan (document US 4 413 165, brochure allemande " Installations de commutation isolées au SF6 High-voltage circuit-breakers in the form of compressed gas circuit-breakers with self-produced blow-by gas flow can be designed as high-voltage circuit-breakers with multiple stages and unipolar shielding, at least two cylindrical switching chambers being arranged in series at the inside of a cylindrical or quasi-cylindrical shielding box, chambers which are each provided with a switching chamber box and a control resistor or a cylindrical control capacitor arranged in axial parallelism with the chamber switching, and both the respective switching chamber and the associated control element being arranged having their axes eccentric with respect to the shielding box, but jointly in a plane in which the axis of the shielding box is also located, or in a plane parallel to this plane (document US 4,413,165, German brochure "Switching installations isolated from SF6
pour 123- 125 kV", brochure de la firme Siemens AG, n de commande E- for 123- 125 kV ", brochure from Siemens AG, order no. E-
129/2043, 1983, pages 32 et 36). Mais on peut aussi prévoir des disjoncteurs à haute tension à blindage multipolaire, dans lesquels trois chambres de commutation comportant chacune un boîtier de chambre de commutation sont disposées dans un boîtier de blindage cylindrique ou quasi cylindrique, 129/2043, 1983, pages 32 and 36). However, it is also possible to provide high-voltage circuit breakers with multipolar shielding, in which three switching chambers each comprising a switching chamber housing are arranged in a cylindrical or quasi-cylindrical shielding housing,
parallèlement entre elles et en parallélisme axial avec le boîtier de blindage. parallel to each other and in axial parallelism with the shielding box.
En partant d'un disjoncteur à haute tension à blindage unipolaire, sous la forme d'un disjoncteur à gaz comprimé à courant de gaz de soufflage auto-produit, constitué d'un boîtier de blindage cylindrique ou quasi cylindrique, d'au moins deux chambres de commutation cylindriques, disposées l'une derrière l'autre à l'intérieur du boîtier de blindage et pourvues chacune d'un boîtier de chambre de commutation et d'une résistance de commande ou d'un condensateur de commande cylindrique, disposé(e) en parallélisme axial avec la chambre de commutation, dans lequel tant la chambre de commutation respective que le condensateur de commande ou la résistance de commande associé(e) sont disposés en ayant leurs axes excentrés par rapport au boîtier de blindage, mais conjointement dans un plan dans lequel se trouve également l'axe du boîtier de blindage, ou dans un plan parallèle à ce plan, ou d'un disjoncteur à blindage multipolaire, sous la forme de disjoncteurs à gaz comprimé à courant de gaz de soufflage auto-produit, constitué d'un boîtier de blindage cylindrique ou quasi cylindrique et de trois chambres de commutation, disposées à l'intérieur du boîtier de blindage Starting from a high-voltage circuit breaker with unipolar shielding, in the form of a compressed gas circuit breaker with self-produced blowing gas current, consisting of a cylindrical or quasi-cylindrical shielding box, of at least two cylindrical switching chambers, arranged one behind the other inside the shielding box and each provided with a switching chamber housing and a control resistor or a cylindrical control capacitor, arranged ( e) in axial parallelism with the switching chamber, in which both the respective switching chamber and the associated control capacitor or control resistor are arranged with their axes eccentric with respect to the shielding box, but jointly in a plane in which the axis of the shielding box is also located, or in a plane parallel to this plane, or of a circuit breaker with multipolar shielding, in the form of gas circuit breakers com award-winning self-produced blowing gas stream, consisting of a cylindrical or quasi-cylindrical shielding box and three switching chambers, arranged inside the shielding box
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parallèlement entre elles et en parallélisme axial avec le boîtier de blindage, qui comportent chacune un boîtier de chambre de commutation, I'invention vise à améliorer l'effet de refroidissement du volume d'évacuation des parallel to each other and in axial parallelism with the shielding box, which each comprise a switching chamber box, the invention aims to improve the cooling effect of the evacuation volume of the
chambres de commutation respectives. respective switching chambers.
On y parvient, pour un disjoncteur à haute tension à blindage unipolaire, par le fait que le boîtier de chambre de commutation est de section transversale ovale, I'axe du grand diamètre de la section ovale s'étendant perpendiculairement ou approximativement perpendiculairement au plan qui définit la position des axes du boîtier respectif de chambre de commutation et de l'élément de commande associé. Pour un disjoncteur à blindage multipolaire, il est également prévu de réaliser les boîtiers de chambre de commutation de section ovale, I'axe du plus grand diamètre de la section ovale respective s'étendant dans ce cas perpendiculairement ou environ perpendiculairement au plan dans lequel se trouvent l'axe du boîtier respectif This is achieved, for a high-voltage circuit breaker with unipolar shielding, by the fact that the switching chamber housing is of oval cross section, the axis of the large diameter of the oval section extending perpendicular or approximately perpendicular to the plane which defines the position of the axes of the respective switching chamber housing and the associated control element. For a circuit breaker with multi-pole shielding, provision is also made for the switching chamber housings of oval section, the axis of the largest diameter of the respective oval section extending in this case perpendicular or approximately perpendicular to the plane in which find the axis of the respective housing
de chambre de commutation et l'axe du boîtier de blindage. of the switching chamber and the axis of the shielding box.
La mesure prévue par l'invention, consistant à réaliser le boîtier de chambre de commutation sous une forme ovale, a pour objectif d'augmenter le volume de la chambre de commutation, notamment le volume d'évacuation recevant les gaz de soufflage chauds, sans augmenter en même temps les distances diélectriquement critiques entre la chambre de commutation et le boîtier de blindage. Cela est possible parce que les chambres de commutation sont excentrées - au moins partiellement- par rapport à l'axe du boîtier de blindage, de sorte que des régions différentes de la surface des chambres de commutation se trouvent à des distances différentes du boîtier de blindage. Dans les régions les plus distantes, la paroi de la chambre de commutation peut être élargie, de sorte qu'on fournit dans une mesure considérable un volume d'échappement supplémentaire, qui favorise le refroidissement des gaz de soufflage. Cette mesure peut éventuellement permettre également une réduction du diamètre du boîtier de blindage. La forme ovale de la section du boîtier de chambre de commutation peut être symétrique, comme c'est le cas pour des ellipses; mais elle peut aussi être dissymétrique, ou n'être présente que d'un côté. L'important est dans tous les cas qu'en s'écartant de la forme de section circulaire du boîtier de chambre de commutation, on fournisse un plus grand volume d'échappement The measure provided by the invention, consisting in making the switching chamber housing in an oval shape, aims to increase the volume of the switching chamber, in particular the discharge volume receiving the hot blowing gases, without at the same time increase the dielectrically critical distances between the switching chamber and the shielding box. This is possible because the switching chambers are offset - at least partially - relative to the axis of the shielding box, so that different regions of the surface of the switching chambers are at different distances from the shielding box. . In the most distant regions, the wall of the switching chamber can be widened, so that an additional exhaust volume is provided to a considerable extent, which promotes the cooling of the blowing gases. This measure may possibly also allow a reduction in the diameter of the shielding box. The oval shape of the section of the switching chamber housing can be symmetrical, as is the case for ellipses; but it can also be asymmetrical, or be present only on one side. The important thing is in any case that by deviating from the circular cross-sectional shape of the switching chamber housing, a larger exhaust volume is provided
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Deux exemples de réalisation de l'invention sont représentés sur les figures 1 et 2, parmi lesquelles: la figure 1 est une représentation en coupe fortement schématisée d'un disjoncteur à haute tension à plusieurs étages, à blindage unipolaire, et la figure 2 est une représentation en coupe, également fortement Two embodiments of the invention are shown in FIGS. 1 and 2, among which: FIG. 1 is a highly diagrammatic sectional representation of a high-voltage circuit breaker with several stages, with unipolar shielding, and FIG. 2 is a sectional representation, also strongly
schématisée, d'un disjoncteur à haute tension à blindage multipolaire. shown schematically, a high voltage circuit breaker with multi-pole shielding.
Suivant la figure 1, une chambre 3 de commutation et un condensateur 10 de commande sont disposés dans un boîtier 1 de blindage métallique. L'axe 2 du boîtier de blindage et l'axe 5 de la chambre de commutation, ainsi que l'axe 11 du condensateur de commande, s'étendent parallèlement entre eux dans un plan 12 vertical commun. La chambre 3 de commutation et le condensateur 10 de commande sont excentrés par rapport According to Figure 1, a switching chamber 3 and a control capacitor 10 are arranged in a housing 1 of metal shielding. The axis 2 of the shielding box and the axis 5 of the switching chamber, as well as the axis 11 of the control capacitor, extend parallel to each other in a common vertical plane 12. The switching chamber 3 and the control capacitor 10 are offset from each other
à l'axe 2 du boîtier de blindage.to axis 2 of the shielding box.
La chambre 3 de commutation comporte un boîtier 4 de chambre de commutation qui possède une forme elliptique, l'axe 6 du grand diamètre s'étendant perpendiculairement au plan 12 vertical. Par rapport à une forme cylindrique habituelle du boîtier de chambre de commutation, comme elle est représentée par le contour 9 en pointillés, le boîtier 4 de chambre de commutation comporte des parties 7 et 8 supplémentaires de volume, qui peuvent être utilisées lors de processus de commutation pour le The switching chamber 3 comprises a switching chamber housing 4 which has an elliptical shape, the axis 6 of the large diameter extending perpendicular to the vertical plane 12. Compared to a usual cylindrical shape of the switching chamber housing, as shown by the dashed outline 9, the switching chamber housing 4 has additional parts 7 and 8 of volume, which can be used during switching for the
refroidissement des gaz de soufflage chauds. cooling of hot blowing gases.
La représentation en coupe représente encore des tringles 13 de commutation, qui servent à l'entraînement des parties mobiles des éléments non représentés, présents dans la chambre 3 de commutation, du dispositif de The sectional representation also represents switching rods 13, which are used to drive the moving parts of the elements not shown, present in the switching chamber 3, of the device
commutation proprement dit.actual switching.
Suivant la figure 2, trois chambres 24 de commutation sont disposées dans le boîtier 20 de blindage de forme cylindrique, pourvu de brides 21 et 22 de raccordement. L'axe 23 du boîtier 20 de blindage et les axes 28, 29 et 30 des chambres 24 de commutation s'étendent ici According to Figure 2, three switching chambers 24 are arranged in the shielding housing 20 of cylindrical shape, provided with flanges 21 and 22 for connection. The axis 23 of the shielding housing 20 and the axes 28, 29 and 30 of the switching chambers 24 extend here
parallèlement entre eux et se trouvent conjointement dans un plan 34 vertical. parallel to each other and lie jointly in a vertical plane 34.
Ici aussi, les boîtiers 25 individuels de chambre de commutation sont de forme ovale, en particulier elliptique, de sorte que, par rapport à une forme circulaire classique comme indiquée en pointillés, on procure des parties 26 et 27 supplémentaires de volume. La forme elliptique est donnée aux boîtiers 25 de chambre de commutation de telle sorte que les axes 31, 32 et Here too, the individual switching chamber housings 25 are of oval, in particular elliptical, shape so that, compared to a conventional circular shape as indicated by dotted lines, additional portions 26 and 27 of volume are provided. The elliptical shape is given to the switching chamber housings 25 so that the axes 31, 32 and
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33 du grand diamètre des boîtiers de chambre de commutation s'étendent 33 of the large diameter of the switching chamber housings extend
perpendiculairement au plan 34 vertical. perpendicular to the vertical plane 34.
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