Brevet FR2033256A1 — publié le 19701204

■. 1 2033256 Lorsqu'un parafoudre à résistance variable s'amorce, la tension qui lui est appliquée s'abaisse rapidement d'une valeur correspondant à la tension d'amorçage du parafoudre, à une valeur plus faible correspondant à la chute de tension entraînée par le courant qui 5 s'écoule à travers le parafoudre, cette seconde tension étant dite tension de suite pu tension d'écoulement. A l'instant où le parafoudre s'amorce, le courant au travers du parafoudre et la tension correspondante commencent à croître selon une fonction qui dépend' de la tension appliquée ou de l'impédance du circuit. 10 Par conséquent, au moment de l'amorçage, il se produit une variation brusque de la tension, dite transitoire d'amorçage, qui correspond dans l'ensemble à la différence entre la tension d'amorçage du parafoudre et sa tension d'écoulement. Au moment de l'amorçage du parafoudre, à l'occasion d'une 15 surtension, le courant s'^écoule, dans le parafoudre suivant un cheminement comprenant des zones d'éclatement et des résistances non linéaires qui sont constituées par des soupapes en série avec les zones d'éclatement. Si le parafoudre est muni de bobines en vue d'assurer l'extinction de l'arc dans les zones d'éclatement, ces bobines sont en 20 parallèle avec les soupapes à résistances non linéaire et les zones d'éclatement qui font aussi partie du cheminement du courant au début de la décharge. Dans la phase initiale, les arcs amorcés dans les zones d'éclatement sont très courts et la chute de tension des arcs est par conséquent très basse. 25 Entre le parafoudre et le réseau qui lui est connecté, on a donc une répartition de la tension, et il en résulte qu'immédiatement après l'amorçage, la tension aux bornes du parafoudre est déterminée par le rapport entre 1' impédance propre du parafoudre, laquelle est principalement constituée par la résistance des soupapes, et l'impé-30 dance interne de la source de courant qui fournit le courant au parafoudre dans les premiers instants suivant l'amorçage. Dans les réseaux à courant continu à haute tension, il y a des éléments capacitifs, et aussi des éléments inductifs, par exemple des transformateurs, des réactances d'anodes et des réactances de 35 lissage. Lorsque s'amorce une soupape qui est connectée à un tel réseau, celui-ci peut se comporter comme une source de tension ayant une impédance interne élevée. Il en résulte lorsque le parafoudre a une faible impédance, que la tension appliquée à l'instant de l'amor- 70 02109 ' 2033256 gage au parafoudre et par conséquent, aussi aux objets qui sont protégés par celui-ci, peut s'abaisser à une valeur très faible. Afin d'obtenir une tension continue suffisamment élevée, on monte en série deux ou plus de deux convertisseurs statiques et, à 5 titre de protection, on peut connecter un premier parafoudre en parallèle sur le convertisseur statique qui est à la'terre, et un second parafoudre dans les deux sens de passage du courant, autrement dit entre le réseau et la terre. S'il apparaît une surtension telle que le premier parafoudre s'amorce, on a une baisse de la tension sur 10 l'appareil qui est protégé par ce parafoudre et, corrélativement, une augmentation de la tension aux bornes du second convertisseur statique. Afin d'éviter uq.e augmentation dangereuse de la tension aux bornes des appareils protégés, il est indispensable de veiller à ce que la tension sur le parafoudre ne s'abaisse pas en-dessous d'une 15 certaine valeur, l'impédance du parafoudre doit donc par conséquent être déterminée en tenant- compte à la fois de l'impédance de l'ensemble constitué par la zone d'éclatement et par la soupape, et aussi en fonction de l'impédance du réseau, plus particulièrement de ceux des éléments du réseau qui influencent le courant s'écoulant au travers 20 du parafoudre immédiatement après l'amorçage. Le parafoudre doit être conçu de'uteïle sorte que le quotient de son impédance globale par l'impédance du réseau soit suffisamment important pour conduire à une réduction suffisante de la transitoire de tension au moment de l'amorçage. Par contre, l'impédance du parafoudre doit être suffisam-25 ment faible pour le courant de décharge. La présente invention concerne un parafoudre qui remplit les conditions précitées. Afin d'obtenir une impédance élevée immédiatement après l'amorçage et, par conséquent, une réduction de la variation transitoire de tension au moment de l'amorçage, on monte un 30 élément additionnel d'impédance en série sur l'éclateur et la résistance de soupape. Cet élément d'impédance peut être constitué par une bobine seule ou par une bobine avec une résistance en parallèle. La caractéristique de fréquence de l'élément d'impédance est adaptée à la caractéristique d'impédance de l'ensemble comprenant l'éclateur 35 et "la résistance de soupape, ainsi qu'à l'impédance interne du réseau relié au parafoudre, de telle façon que la chute de tension apparaissant au début de l'écoulement du courant dans le parafoudre soit réduite à une valeur suffisamment faible pour que l'augmentation corres- 70 02109 ' •' 2033256 pondante de la tension appliquée au réseau ou aux appareils qui sont connectés à celui-ci soit suffisamment faible pour ne pas être dangereuse pour lesdits appareils. L'invention sera décrite ci-après de façon plus détaillée 5 en se référant à la figure unique du dessin ci-annexé, qui est fournie à titre purement illustratif et non limitatif et qui montre le schéma d'un parafoudre à résistance variable selon l'invention. Le parafoudre à résistance variable selon l'invention comprend un certain nombre d'éclateurs G- qui portent en parallèle des résistan-10 ces E de répartition et qui sont en série avec des résistances non linéaires V constituées par des soupapes. En série avec les éclateurs G- et les résistances Y se,trouvent encore des éléments additionnels d'impédance. Dans l'exemple de réalisation qui est montré ici, chaque élément additionnel d'impédance est constitué par une bobine de self Lg 15 dont la caractéristique de'fréquence est adaptée à la fois à.la caractéristique d'impédance dé l'éclateur G- et de la résistance de soupape Y, et à l'impédance interne du réseau auquel est raccordé le parafoudre. L'élément additionnel d'impédance peut aussi être constitué par une bobine Lg portant en parallèle une résistance non linéaire de sou- 20 pape E . Lorsque la bobine L est en parallèle avec une telle résis-s , s tance, cette dernière est conçue de telle sorte qu'elle laisse passer du courant aussi longtemps que la bobine a une réactance élevée, alors qu'elle est essentiellement inactive lorsque ladii?e bobine présente une faible impédance, pendant une phase ultérieure de l'écoulement 25 du courant dans le parafoudre, et que sa réactance est essentiellement nulle. Pour les courants de décharge très importants, la tension d'écoulement est limitée par la résistance parallèle Eg de la bobine. En outre, de façon en elle-même connue, le parafoudre est monté en parallèle sur un certain nombre d'impédances de répartition 30 de la tension qui sont supposées ici être constituées par des condensateurs C, mais qui pourraient aussi être réalisées sous la forme ' d'éléments résistifs. 70 02109 2033256 REVENDICATIONS . 1Parafoudre à résistance variable comprenant des éclateurs ? et des résistances non linéaires de soupapes,.montés en série, carac- j térisé en ce qu'au moins un élément additionnel d'impédance est connec- j té en série chaque fois avec un éclateur et une résistance à soupape, 5 la caractéristique--de-fréquence de cet élément additionnel étant adaptée à la caractéristique: d'impédance de l'éclateur et de la résistance de soupape, ainsi qu'à l'impédance interne du réseau auquel est connecté le parafoudre, de telle sorte que la chute de tension apparaissant aux bornes du parafoudre au début de la décharge dans celui-ci 10 soit limitée à une valeur suffisamment faible pour que l'augmentation corrélative de tension appliquée au réseau ou aux appareils qui lui sont connectés reste sans_danger pour ces derniers. 2.- Parafoudre à résistance variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément additionnel d'impédance est constitué Î5 par une bobine et une résistance connectées en parallèle. 3.- Parafoudre à résistance variable selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance n'est pas linéaire.