EP0560665B1

EP0560665B1 - Inertia contact

Info

Publication number: EP0560665B1
Application number: EP93400597A
Authority: EP
Inventors: Michel Perret
Original assignee: GEC Alsthom T&D SA
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1993-03-08
Publication date: 1997-04-16
Anticipated expiration: 2013-03-08
Also published as: CA2091321C; CA2091321A1; DE69309759T2; FR2688624B1; FR2688624A1; DE69309759D1; ES2099920T3; US5302784A; EP0560665A1

Description

La présente invention est relative à un contact à inertie selon le préambule de la revendication 1.The present invention relates to an inertial contact according to the preamble of claim 1.

L'invention trouve une utilisation notamment dans les disjoncteurs à haute tension du type dans lequel une résistance ou une varistance est insérée, pendant un temps assez court, en parallèle sur les bornes des contacts d'arc, à l'ouverture ou à la fermeture du disjoncteur.The invention finds a use in particular in high voltage circuit breakers of the type in which a resistor or a varistor is inserted, for a fairly short time, in parallel on the terminals of the arcing contacts, on opening or closing. of the circuit breaker.

Un dispositif de contacts pour une telle insertion est connu. La figure 1 du présent mémoire montre le dispositif de l'art antérieur. On distingue une chambre de coupure de disjoncteur, comprenant une enveloppe 1 en céramique, étanche, définissant un volume 2 rempli de gaz à bonnes propriétés diélectriques sous pression. L'enveloppe, fermé à sa partie supérieure par un flasque métallique 3, contient un ensemble fixe comprenant un premier tube métallique 6 constituant le contact principal fixe, un second tube métallique 7 constituant le contact d'arc fixe et des bras de contact 31 reliés à une extrémité 20 d'une varistance constitué d'un empilage de disques 18 disposés dans un cylindre isolant 19. L'extrémité 31A des bras 31 est réalisé en un alliage résistant aux effets de l'arc électrique. La seconde extrémité de la varistance, ainsi que les contacts permanent fixes et les contacts d'arc fixe sont reliés électriquement, par des bras 5, à une première prise de courant 4 du disjoncteur.A contact device for such an insertion is known. Figure 1 of this specification shows the device of the prior art. There is a circuit breaker breaking chamber, comprising a sealed ceramic envelope 1, defining a volume 2 filled with gases with good dielectric properties under pressure. The envelope, closed at its upper part by a metal flange 3, contains a fixed assembly comprising a first metal tube 6 constituting the fixed main contact, a second metal tube 7 constituting the fixed arcing contact and contact arms 31 connected at one end 20 of a varistor consisting of a stack of discs 18 disposed in an insulating cylinder 19. The end 31A of the arms 31 is made of an alloy resistant to the effects of the electric arc. The second end of the varistor, as well as the fixed permanent contacts and the fixed arcing contacts are electrically connected, by arms 5, to a first socket 4 of the circuit breaker.

L'ensemble mobile du disjoncteur comprend un cylindre 9 relié mécaniquement à une tringle de manoeuvre non représentée et électriquement à une seconde prise de courant non représentée. Au cylindre 9 est fixée une pièce 11 servant de support à des doigts 12 constituant le contact permanent mobile, à des doigts 14 constituant le contact d'arc mobile et disposés à l'extrémité d'un tube 13, et à une buse de soufflage 17. Un capot 10 protège les doigts 12 contre les effluves. Des trous 15 dans la pièce 11 assurent le passage du gaz de soufflage. La varistance est insérée en parallèle sur les contacts d'arc, à l'ouverture du disjoncteur, par un contact 43 en forme de tige, pouvant coulisser dans un bloc de guidage 30 fixé au cylindre 9 et comportant une cavité 32 dans laquelle s'appuie la première extrémité d'un ressort 34 entourant la tige 43, et dont l'autre extrémité vient en butée sur un bloc d'amortissement 40 fixé à l'extrémité de la tige.The mobile assembly of the circuit breaker comprises a cylinder 9 mechanically connected to an operating rod not shown and electrically to a second socket not shown. To the cylinder 9 is fixed a part 11 serving to support fingers 12 constituting the movable permanent contact, fingers 14 constituting the movable arcing contact and arranged at the end of a tube 13, and a blowing nozzle 17. A cover 10 protects the fingers 12 against the smell. Holes 15 in part 11 ensure the passage of blowing gas. The varistor is inserted in parallel on the arcing contacts, at the opening of the circuit breaker, by a contact 43 in the form of a rod, which can slide in a guide block 30 fixed to the cylinder 9 and comprising a cavity 32 in which s supports the first end of a spring 34 surrounding the rod 43, and the other end of which abuts on a damping block 40 fixed to the end of the rod.

Lorsque le disjoncteur s'ouvre, par déplacement de l'équipage mobile, la tige 43, en raison de son inertie, reste immobile pendant quelques instants, contre la pression du ressort qui se comprime; cela permet d'insérer la varistance après séparation des contacts d'arc, pendant le temps nécessaire pour que la varistance atténue les surtensions éventuelles. Lorsque le ressort est entièrement comprimé, la tige est entraînée par le mouvement du cylindre 9 et quitte le contact 31.When the circuit breaker opens, by movement of the moving element, the rod 43, due to its inertia, remains stationary for a few moments, against the pressure of the spring which is compressed; this allows the varistor to be inserted after separation of the arcing contacts, for the time necessary for the varistor to attenuate any overvoltages. When the spring is fully compressed, the rod is driven by the movement of the cylinder 9 and leaves the contact 31.

Ces dispositions permettent également d'insérer la varistance à la fermeture du disjoncteur, avant la jonction des contacts d'arc, par un choix judicieux des longueurs des contacts.These provisions also allow the varistor to be inserted at the closing of the circuit breaker, before the junction of the arcing contacts, by a judicious choice of contact lengths.

Le dispositif qui vient d'être décrit n'a pas un profil diélectrique qui convient pour un appareil à très haute tension.The device which has just been described does not have a dielectric profile which is suitable for a very high voltage device.

Un but de la présente invention est de réaliser un ensemble de contacts présentant un profil diélectrique favorable.An object of the present invention is to provide a set of contacts having a favorable dielectric profile.

Un autre but de l'invention est de réaliser un ensemble de contacts d'encombrement réduit, en particulier dans la direction axiale, pouvant trouver place dans une chambre de coupure sans qu'il soit nécessaire d'augmenter ses dimensions et en particulier son diamètre.Another object of the invention is to provide a set of contacts of reduced bulk, in particular in the axial direction, which can find a place in a breaking chamber without the need to increase its dimensions and in particular its diameter. .

L'invention a pour objet un contact à inertie, destiné à coopérer avec un contact en série avec un composant, tel qu'une résistance ou une varistance, disposé dans la chambre de coupure d'un disjoncteur pour être inséré pendant un temps limité en parallèle sur les contacts du disjoncteur, ce dernier comprenant un tube supportant des contacts mobiles et relié à une tringle de manoeuvre, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe métallique de révolution, coaxiale audit tube et entourant ce dernier, de forme sensiblement tubulaire avec une protubérance encadrée par deux appuis à frottement doux sur ledit tube, une première extrémité dudit contact d'insertion étant réalisé en alliage résistant aux effets de l'arc, une seconde extrémité dudit contact d'insertion servant de fixation à une première extrémité d'au moins un ressort dont une seconde extrémité est fixée sur ledit tube, une bague à section intérieure conique étant disposée à une extrémité de la cavité formée par ladite protubérance et coopérant avec un collier bombé fixé audit tube pour l'amortissement du mouvement relatif entre ledit contact à inertie et ledit tube.The subject of the invention is an inertia contact, intended to cooperate with a contact in series with a component, such as a resistor or a varistor, placed in the breaking chamber of a circuit breaker to be inserted during a limited time in parallel on the contacts of the circuit breaker, the latter comprising a tube supporting movable contacts and connected to an operating rod, characterized in that it comprises a metallic envelope of revolution, coaxial with said tube and surrounding the latter, in shape substantially tubular with a protrusion framed by two soft friction supports on said tube, a first end of said insertion contact being made of an alloy resistant to the effects of an arc, a second end of said insertion contact serving to fix a first end of at least one spring, a second end of which is fixed to said tube, a ring with conical inner section being arranged at one end of the cavity formed by said protuberance and cooperating with a convex collar fixed to said tube for damping the movement relative between said inertial contact and said tube.

Avantageusement, le contact à inertie comprend trois ressorts disposés parallèlement entre eux à 120 degrés les uns des autres.Advantageously, the inertial contact comprises three springs arranged parallel to each other at 120 degrees from each other.

Le collier bombé porte deux anneaux toriques disposés dans des plans perpendiculaires à l'axe du contact d'insertion.The domed collar carries two O-rings arranged in planes perpendicular to the axis of the insertion contact.

De préférence, les anneaux toriques sont réalisés en élastomère.Preferably, the O-rings are made of elastomer.

Ladite bague est réalisée de préférence en matériau synthétique tel que le polytétrafluoroéthylène (PTFE).Said ring is preferably made of synthetic material such as polytetrafluoroethylene (PTFE).

L'enveloppe métallique constituant le contact à inertie est avantageusement réalisé en deux parties pouvant se visser l'une à l'autre.The metal envelope constituting the inertia contact is advantageously made in two parts which can be screwed to each other.

Dans ce cas, ladite bague est serrée entre un redan constitué par l'une desdites parties et un joint torique s'appuyant dans le fond de la cavité délimitée par la protubérance.In this case, said ring is clamped between a step formed by one of said parts and an O-ring bearing on the bottom of the cavity delimited by the protuberance.

Ledit joint torique est avantageusement réalisé en élastomère.Said O-ring is advantageously made of elastomer.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention, avec référence au dessin annexé dans lequel:

la figure 1 représente schématiquement en coupe axiale une chambre de coupure d'un disjoncteur à haute tension muni d'un dispositif d'insertion d'une varistance,
la figure 2 est une vue en coupe axiale partielle du contact d'insertion de l'invention, représenté lorsque le disjoncteur est en position enclenchée,
la figure 3 est une vue en coupe axiale partielle du même contact à inertie, représenté au début d'une phase déclenchement du disjoncteur,
la figure 4 est une vue en coupe axiale partielle du même contact à inertie, lors d'une phase de déclenchement du disjoncteur, lorsque le contact mobile du disjoncteut vient en contact avec le contact d'insertion,
la figure 5 est une vue en coupe axiale partielle du même contact à inertie, représenté lorsque le disjoncteur est en position déclenchée.

The invention will be clearly understood on reading the description below of an exemplary embodiment of the invention, with reference to the appended drawing in which:

FIG. 1 schematically represents in axial section a breaking chamber of a high voltage circuit breaker provided with a device for inserting a varistor,
FIG. 2 is a view in partial axial section of the insertion contact of the invention, shown when the circuit breaker is in the on position,
FIG. 3 is a view in partial axial section of the same inertial contact, shown at the start of a tripping phase of the circuit breaker,
FIG. 4 is a view in partial axial section of the same inertia contact, during a tripping phase of the circuit breaker, when the movable contact of the circuit breaker comes into contact with the insertion contact,
Figure 5 is a partial axial sectional view of the same inertia contact, shown when the circuit breaker is in the tripped position.

Les éléments communs aux figures 2 à 4 et à la figure 1 ont reçu les mêmes numéros de référence.The elements common to FIGS. 2 to 4 and to FIG. 1 have been given the same reference numbers.

Dans les figures 2 à 4, la référence 13 désigne le tube qui porte les doigts 14 constituant le contact principal mobile protégé par le capot pare-effluves 10.In FIGS. 2 to 4, the reference 13 designates the tube which carries the fingers 14 constituting the movable main contact protected by the corona hood 10.

Le contact d'insertion, désigné de manière globale par la référence 50, est une pièce métallique de révolution présentant une forme sensiblement tubulaire avec une protubérance 51. La pièce métallique s'appuie à frottement doux en deux endroits 52 et 53 encadrant la protubérance contre le tube 13 support du contact principal constitué des doigts 14. Il porte à une extrémité 54 des ergots pour permettre la fixation de la première extrémité de ressorts tel que 55 dont la seconde extrémité est fixée à des ergots tel que 56 solidaires du tube 13. En pratique, on disposera trois ressorts parallèlement entre eux et à 120 degrés les uns des autres, chaque ressort ayant une force faible de l'ordre de 10 daN par exemple.The insertion contact, generally designated by the reference 50, is a metal part of revolution having a substantially tubular shape with a protuberance 51. The metal part is supported by gentle friction in two places 52 and 53 framing the protuberance against the tube 13 supporting the main contact consisting of the fingers 14. It carries at one end 54 lugs to allow the first end of springs such as 55 to be fixed, the second end of which is fixed to lugs such as 56 secured to the tube 13. In practice, we will have three springs parallel to each other and at 120 degrees the each other, each spring having a low force of the order of 10 daN for example.

A l'intérieur de la protubérance 51 et à une extrémité de celle-ci est disposée une bague 57 coaxiale au tube 13 et dont la surface intérieure est conique; cette bague, réalisée en matériau synthétique tel que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), est contigue à un anneau torique 58 en élastomère s'appuyant sur l'extrémité 51A de la protubérance du contact d'insertion 50. Avantageusement, le contact est réalisée en deux parties 50A et 50B portant des filetages d'extrémité permettant de les visser l'une à l'autre. La bague 57 est serrée entre le joint 58 et l'épaulement constitué par l'extrémité de la partie 50A.Inside the protuberance 51 and at one end thereof is arranged a ring 57 coaxial with the tube 13 and whose inner surface is conical; this ring, made of synthetic material such as polytetrafluoroethylene (PTFE), is contiguous with an O-ring 58 made of elastomer resting on the end 51A of the protuberance of the insertion contact 50. Advantageously, the contact is made in two parts 50A and 50B carrying end threads enabling them to be screwed together. The ring 57 is clamped between the seal 58 and the shoulder formed by the end of the part 50A.

L'autre extrémité 50A' de la partie 50A est réalisée en un alliage résistant aux effets de l'arc.The other end 50A 'of the part 50A is made of an alloy resistant to the effects of the arc.

La bague 57 coopère avec un collier 60 solidaire du tube 13, de forme bombée et portant des encoches dans lesquelles sont placés des anneaux toriques 61 et 62 émergeant légèrement du collier et disposés dans des plans perpendiculaires à l'axe du contact à inertie. Ces anneaux toriques sont de préférence en élastomère.The ring 57 cooperates with a collar 60 integral with the tube 13, of convex shape and carrying notches in which are placed O-rings 61 and 62 emerging slightly from the collar and arranged in planes perpendicular to the axis of the inertia contact. These O-rings are preferably made of elastomer.

Le fonctionnement du contact d'insertion est le suivant:

lorsque le disjoncteur est en position enclenchée (figure 2), le contact 31 est en contact par son extrémité 31A avec le contact 50. La varistance ou la résistance connectée au contact 31 est court-circuitée puisque les contacts permanents du disjoncteurs sont engagés.
à l'ouverture du disjoncteur, l'équipage mobile est entraîné vers la droite de la figure (figure 3) et les contacts principaux se séparent; en raison de son inertie, le contact d'inertie 50 reste sur place, malgré la légère sollicitation des ressorts 55.
l'équipage mobile continuant sa course, le collier 60 vient en contact avec la bague 57 (figure 4); le choc est amorti grâce à l'anneau d'élastomère 62 ainsi que par la bague 57 en PTFE qui comprime le joint 58. A partir de cet instant, le contact d'insertion est entraîné, mais le composant reste inséré jusqu'à ce que l'extrémité 50A' quitte le tube 31.
l'équipage mobile continue sa course jusqu'à son point ultime (figure 5); la distance entre les contacts 50A' et 31A est suffisante pour assurer l'isolement et éviter tout réamorçage; les ressorts ramènent le contact 50 si celui-ci a tendance à rebondir en fin de course.

The operation of the insertion contact is as follows:

when the circuit breaker is in the engaged position (FIG. 2), the contact 31 is in contact at its end 31A with the contact 50. The varistor or the resistor connected to the contact 31 is short-circuited since the permanent contacts of the circuit breakers are engaged.
when the circuit breaker opens, the moving element is driven to the right of the figure (Figure 3) and the main contacts separate; due to its inertia, the inertia contact 50 remains in place, despite the slight stress on the springs 55.
the moving assembly continuing its travel, the collar 60 comes into contact with the ring 57 (FIG. 4); the shock is absorbed thanks to the elastomer ring 62 as well as by the ring 57 made of PTFE which compresses the seal 58. From this moment, the insertion contact is driven, but the component remains inserted until the end 50A 'leaves the tube 31.
the moving part continues its course to its ultimate point (Figure 5); the distance between the contacts 50A 'and 31A is sufficient to ensure isolation and to avoid any re-ignition; the springs bring back the contact 50 if the latter tends to rebound at the end of the stroke.

A la fermeture du contact d'insertion, le composant est inséré dès que les contacts 50A' et 31A se touchent et ceci, jusqu'à ce que ces contacts soient court-circuités par la mise en contact des contacts d'arc. L'anneau torique 61 sert à amortir le choc entre le collier 60 et la partie 50A du contact 50, en fin de manoeuvre de déclenchement, quand le tube 13 est arrêté.When the insertion contact is closed, the component is inserted as soon as the contacts 50A ′ and 31A touch each other, until these contacts are short-circuited by bringing the arcing contacts into contact. The O-ring 61 serves to absorb the shock between the collar 60 and the part 50A of the contact 50, at the end of the triggering operation, when the tube 13 is stopped.

Le contact d'insertion de l'invention est de construction simple et économique. Il a un profil parfaitement adapté aux exigences diélectriques à l'intérieur de la chambre de coupure. Il a un encombrement radial très réduit, de sorte qu'il peut être installé dans les chambres de coupure déjà existantes.The insertion contact of the invention is of simple and economical construction. It has a profile perfectly adapted to the dielectric requirements inside the breaking chamber. It has a very small radial size, so that it can be installed in already existing switching chambers.

Claims

An inertia contact designed to co-operate with a contact in series with a component, such as a resistor or a varistor, disposed in the interrupting chamber of a circuit-breaker so as to be inserted in parallel with the contacts (6, 12; 7, 18) of the circuit-breaker for a limited period of time, the circuit-breaker including a tube (13) supporting moving contacts and connected to a drive rod, said inertia contact being characterized in that it comprises a circularlysymmetrical metal casing (50) coaxial with said tube (13) and surrounding it, the casing being substantially tubular in shape with a projection (51) flanked by two abutments (52, 53) fitting snugly against said tube, a first end (50A') of said insertion contact being made of an alloy that is resistant to the effects of arcing, a second end (54) of said insertion contact serving to fix the insertion contact to a first end of at least one spring (55), the second end of which is fixed to said tube (13), a band (57) having a conical inside cross-section being disposed at one end of the cavity formed by said projection and co-operating with a domed collar (60) fixed to said tube to damp the relative motion of said inertia contact and said tube.
An inertia contact according to claim 1, characterized in that it includes three parallel springs (55) disposed at 120 degrees from one another.
An inertia contact according to claim 1 or 2, characterized in that the domed collar (60) carries two O-rings (61. 62) disposed in planes that are perpendicular to the axis of the insertion contact.
An inertia contact according to claim 3, characterized in that the O-rings are made of elastomer.
An inertia contact according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said band (57) is made of a synthetic material such as polytetrafluoroethylene (PTFE).
An inertia contact according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the metal casing (50) which constitutes it is made in two portions (50A, 50B) which can be screwed together.
An inertia contact according to claim 6, characterized in that said band (57) is clamped between a step constituted by one of said portions (50A) and a sealing ring (58) bearing against the end of the cavity delimited by the projection (51).
An inertia contact according to claim 7, characterized in that said sealing ring (58) is made of elastomer.