Brevet FR2028063A1 — publié le 19701009

L'invention est relative à un dispositif-de-protection contre les mises à la terre d'un appareil électrique disposé dans une enceinte métallique fermée dont il est électriquement isolé, par exemple d'un interrupteur ou d'une autre partie d'une installation de commutation à haute tension, laquelle enceinte est électriquement isolé par rapport à la terre et lequel dispositif de protection comporte un transformateur d'intensité et un dispositif électrique de commándeedestiné à-actionner un commutateur de protection coopérant avec'î'àp-pareîi, roulement primaire du *ansf-ormateurdintensité précité étant branché entre l'enceinte métallique et--ia--terre ou une ligne de terre, son enroulement secondaire formant une partie dudit dispositif de commande et l'alimentant en énergie électrique. Dans les dispositifs de protection de ce genre connus jusqu'ici, le commutateur de protection est -actionné par l'intermédiaire du dispositif de commande lorsque l'enroulement primaire du transformateir est parcouru par un courant suffisamment important. Mais on risque alors que l'enceinte métallique de 1' appareil, par suite d'une cause autre qu'une mise à la terre, soit mise sous tension parrapport à la terre ou par rapport à une ligne de terre, de sorte que l'enroulement primaire du transformateur d'intensité est parcouru par un courant et que le commutateur de protection est, de ce fait, mis en action.Ce risque est par exemple concevable, lorsque dans le local où sont installés l'enceinte métallique et l'appareil électrique, un soudeur se livre à des travaux de soudage et qu'il touche avec l'électrode de soudage l'enceinte métallique de l'appareil ou de l'installation de commutation qui lui est connectée, tandis que l'autre électrode du poste de soudage est comme d'habitude mise a' la terre. Dans ce cas, le transformateur d'intensité pourrait être parcouru par un courant suffisamment fort pour commander le commutateur de protection. Ceci entrainerait, si le commutateur de protection était monté en série avec l'appareil, le déclenchement d'une partie du réseau et, si ce commutateur de protection était un contacteur de mise à la terre, disposé à l'intérieur de l'enceinte métallique de l'appareil, un courtcircuit franc de cette partie de réseau. L'invention a pour but de réaliser un dispositif de protection du genre décrit ci-dessus, sensible à la mise à la terre dont le risque d'actionnement intempestif soit limité autant qu'il est possible. Elle consiste à prévoir une cellule photoélectrique commandant le -dispositif de commande et logée à l'intérieur de l'enceinte métallique, qui, à la réception de quanta de lumière, fait passer le dispositif de commande d'un état de non fonctionnement àun état de fonctionnement possible. Ce dispositif agit sous l'action de l'éclair de lumière, ainsi que sous l'action du courant s'écoulant vers la terre ou vers la vigne de terre, à la suite d'une mise à la terre survenant à intérieur de enceinte méta-lîique de l'appareil.Si une cause uniquement extérieure vient à mettre sous métallique-par rapport au sol ou par rapport à la ligne-de terre, par exemple une tension de --soudage, un courant traverse bien le transformateur d'intensité, mais le dispositif de commande demeuré sans effet, du fait que, par exemple, une électrode de commande de ce dispositif de co ande, influencée par la cellule -photoélectrique, ou un circuit-de commande de ce dispositif de commande, influencé par cette cellule, n'est pas porté au potentiel-ou n'est pas traversé par un courant suffisamment fort. S'il se produit uniquement une admission de lumière à l'inté- rieur de l'enceinte métallique, par exemple lors de son ouverture à l'occasion d'une inspection ou d'une réparation de l'appareil, aucun courant ne traverse le transformateur d'intensité et n'alimente le dispositif de commande. Le dispositif conforme à l'invention n'est donc sensible qu'à une mise à la terre provoquée par une rupture d'isolement survenant à l'intérieur de l'enceinte. Dans les compartiments relativement petits remplis de liquide ou de gaz isolant d'une installation de commutation, un arc résultant d'une mise à la terre peut échauffer très rapidement ce liquide ou ce gaz, d'où un risque d'explosion. Dans ce cas, il est recommandé de mettre en oeuvre un dispositif dans lequel le commutateur de protection coopérant avec l'appareil est un contacteur de mise à la terre à action rapide, qui, à l'apparition d'une mise d la terre à l'intérieur de l'enceinte métallique, est enclenché par le dispositif de commande et était blit,entre l'enceinte métallique et l'appareil, une liaison bonne conductrice de l'électricité qui shunte la mise à la terre initiale.Par suite due ce court-circuit franc établi par ce disjoncteur de mise- à la terre, la production de chaleur à l'int*- rieur de l'enceinte se trouve fortement limitée et un disjonc teur de puissance, monté sur le réseau en amont de l'appareil, est ensuite déclenché par son relais à maximum L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide d'un dessin qu représente schématiquement un dispositif de protection conforme à l'invention, monté sur un sectionneur à haute tension et agissant en cas de mise à la terre. Sur ce dessin, 1 designe une enceinte métallique fermée dont ltintérieur compartimenté 2a, 2b contient un sectionneur à haute tension à double coupure et dont le compartiment 3 contient une barre 4 d'un système de barres omnibus, à laquelle est connecté le sectionneur. Le sectionneur se compose de contacts fixes 7, 8, portés par des isolateurs S, 6 et d'un support tubulaire métallique 10, porté par un isolateur 9 en forme de disque, muni de tiges de contact 11,12, pouvant être déplacées axialement simultanément en directions contraires, qui, par l'in termédiaire d'une tige isolante 13, peuvent etre entraînées à partir d'un emplacement extérieur à l'enceinte métallique 1.Le support 10 est muni d'un contact fixe de mise à la terre 14 qui coopère avec une tige de mise à la terre 15, mobile axialement et pouvant être commandée pneumatiquement de l'extérieur ; cette tige de mise à la terre 15, lorsque le sectionneur est ouvert, est en contact avec le contact fixe 14 et connecte alors le support 10 à la terre et, lorsque le sectionneur est fermé, est tirée vers l'extérieur, de sorte que la connexion avec le sol est interrompue. Les contacts fixes 7 et 8 du sectionneur sont munis de contacts fixes de mise à la terre 16 et 17, qui coopèrent avec des tiges de mise à la terre 18, 19, mobiles axialement, pouvant être commandées pneumatiquement de l'extérieur. La commande est assurée par des mécanismes à soupapes 20,21 qui sont actionnées par des bobines 22, 23 d'électroaimants. L'enceinte métallique 1 est soutenue et isolée du sol par des isolateurs 24. Entre l'enceinte métallique 1 et la terre est branché l'enroulement primaire 25 d'un transformateur d'intensité, dont le secondaire 26 sert à alimenter les dispositifs de commande 27, 28, qu'on ne décrira pas plus en détail, et les bobines 22, 23 d'électroaimants. Les dispositifs de commande 27,28 sont constituées de telle manière que, sous l'action d'une variation de potentiel d'une électrode de commande ou sous 11 action d'une variation de courant dans un circuit de commande, ils sont amenés d'un état de non fonctionnement à un état de fonctionnement possible. L'électrode ou le circuit de commande du dispositif de commande 27 est relié, par des conducteurs 29 et 30, à des cellules photoélectriques 31 et 32, disposées sur la face intérieure de la paroi des compartiments 2a et 3 et l'électrode ou le circuit de commande du dispositif de commande 28 est relié par un conducteur 33 à une cellule photoélectrique 34 disposée sur la face intérieure de la paroi du compartiment 2b. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante Lorsque, dans le compartiment 2a, 3 ou 2b de l'enceinte métallique 1, il se produit une mise à la terre accidentelle (c'est-à-dire autre que celle produite par le contacteur de mise à la terre 14,15), ce compartiment est le siège d'une décharge qui produit un éclair lumineux et excite ainsi la cellule photoélectrique correspondante 31, 33 ou 34.Il en résulte que le dispositif de commande 27 ou 28 est amené dans l'état de fonctionnement possible, qu'un courant de mise à la terre traverse l'en- roulement primaire 25 du transformateur dtintensite et que son enroulement secondaire 26 alimente la bobine correspondante 22 ou 23 par l'intermédiaire du dispositif de commande correspondant 27 ou 28 ; de ce fait, le mécanisme de soupape correspondant 20 ou 21 est commandé de manière à fermer le contacteur de mise à la terre correspondant 16, 18 ou 17,19. Les contacteurs de mise à la terre 16,18 et 17,19 sont à action très rapide, de sorte que l'arc de décharge produit par la mise à la terre est aussitôt shunté par le contacteur de mise à la terre correspondant.Le danger d'échauffement exagéré du matériau isolant liquide ou gazeux contenu dans le compartiment correspondant, sous l'action de l'arc de décharge, est rapidement annto hilé par ce shunt. La partie, représentée sur la figure, du dispositif de commutation se trouve alors déconnectée des parties sous tension du réseau, à la suite du court-circuit franc provoqué par l'enclenchement du contacteur de mise à la terre correspondant 16, 18 ou 17,19 et par le déclenchement consécutif d'un disjoncteur de puissance (non représenté sur la figure), disposé à un autre endroit quelconque dans l'installation de commutation ou dans le réseau. Si un compartiment 2a, 2b, 3 de l'enceinte métallique 1 est le siège uniquement d'une production de lumière, par suite par exemple de l'ouverture du capot de ce compartiment, les cellules photoélectriques se trouvent bien excitées, mais le contacteur de mise à la terre correspondant 16,18 ou 17,19 ne se trouve pas dans ce cas enclenché, car l'enroulement 25 du transformateur d'intensité n'est traversé par aucun courant. Si, par mégarde, l'enceinte métallique 1 est mise sous tension, de sorte que l'enroulement 25 du transformateur peut être traversé par un courant de mise à la terre, le contacteur de mise à la terre correspondant 16,18 ou 17,19 ne s'en trouve pas pour autant enclenché, car les cellules photoélectriques 31, 32, 34 ne reçoivent pas de lumière et n'entrent donc pas en action. Lesdispositifsde commande 27,28 alimentant les bobines d'électroaimants 22,23 demeurent donc bloqués. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection contre les mises à la terre d'un appareil électrique disposé dans une enceinte métallique fermée dont il est électriquement isolé, par exemple d'un interrupteur ou d'une autre partie d'une installation de commutation à haute tension, laquelle enceinte est électriquement isolée par rapport à la terre et lequel dispositif de protection comporte un transformateur d'intensité et un dispositif électrique de commande destiné à actionner un commutateur de protection coopérant avec l'appareil, l'enroulement primaire du transformateur d'intensité précité-étant branché entre ltenceinte m- tallique et la terre ou une ligne de terre, son enroulement secondaire formant une partie dudit dispositif de commande et l'a- limentant en énergie électrique, lequel dispositif de protection est caractérisé en ce qu'il est prévu une cellule photoélectrique commandant le dispositif de commande et logée d l'intérieur de l'enceinte métallique qui, à la réception de quanta de lumière, fait passer le dispositif de commande d'un état de non fonctionnement à un état de fonctionnement possible. 2. Dispositif de protection suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur de protection coopérant avec l'appareil est un contacteur de mise à la terre à action rapide qui, à l'apparition d'une mise à la terre à l'intérieur de l'enceinte métallique, est enclenché par le dispositif de coi- mande et établit entre l'enceinte métallique et l'appareil une liaison bonne conductrice de l'électricité, qui shunte la mise à la terre initiale.