Brevet FR2014717A1 — publié le 19700417

'invention concerne une isolation en résine de coulée résistante aux arcs électriques. Elle intéresse les installations à haute tension et appareils dans lesquels un arc électrique est susceptible d'attaquer l'isolation. La nouvelle isolation est particulièrement destinée à constituer des enrobages, revêtements ou autres protections analogues sur des pièces en métal et matière isolante, Elle s'est, par exemple, révélée excellente pour couvrir les contacts des disjoncteurs utilisant comme agent d'extinction lthexafluorure de soufre. Cette isolation est caractérisée par une résine de coulée aliphatique ou cyclo-aliphatique et un durciss a n t exempt d'hydrocarbures aromatiques, cette résine de cou- lé. et/ou ce durcissant renfermant des composés hydrocarbonés à longue channe en proportion telle que le degré Nartens du matériau résultant ne dépasse pas 50 C. Les composés hydrocarbonés à longue chaîne élastifient l'isolation en résine coulée et la rendent en conséquence largement insensible aux contraintes thermiques si on la compare aux isolations précédemment usuelles. Le fait que cette isolation peut suivre les dilatations thermiques des pièces reliées à elle, telles par exemple que des contacts, élimine le grave risque de la formation de fentes soumises à des effluves électriques capables de provoquer des disruptions. L'élasticité de la nouvelle isolation ne l'empêche pas de satisfaire aussi à toutes les exigences mécaniques normales. Elle se distingue particulièrement par sa haute résistance aux chocs.Elle est en outre extrmement résistante aux contraintes électriques : ainsi présente-t-elle une tres bonne tenue aux courants de fuite, c'est-à-dire que les décharges électriques ne laissent sur la surface de la résine coulée aucune trace conductrice préjudiciable à la rigidité dié électriques L'isolation en résine coulée conforme à l'invention peut renfermer comme charge minérale jusqu'à 70 % en poids de fluorure de calcium, de sulfate de calcium anhydre et/ou de carbonate de calcium et de magnésium sans que les bonnes caractéristiques précitées en soient affectées de manière sensible . Le carbonate double de calcium et de magnésium dit dolomite constitue une charge particulièrement appropriée dans le cas des disjoncteurs à agents d'extinction fluorés éléctronegatifs.Ce minéral naturel est de préférence utilisé sous norme de mierodol, produit norvégien à particules extrêmement fines, leur diamètre etant inférieur à 50 pour 9% de la matière. La résine de coulée de la nouvelle isolation est de préférance constituée par une résine époxy cycloaliphatique durcie par de l'anhydride d'acide dicarboxylique et, en quantité au plus stoechiométriquement égale, par un ester acide. Cet ester acide provoque l'assouplissement, ou élasticité, d'oh résulte un avantage essentiel par rapport aux résines de coulée précédemment usités. I1 peut être préparé à partir d'huile de ricin et d'un anhydride d'acide dicarboxylique approprié comme durcissant0 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annezé,qui représente, en coupe axiale la chambre d'un disjoncteur de puis- sance à très haute tension utilisant l'nexafluorure de soufre comme gaz d'extinction. Four ne pas surcharger le dessin, on s'est abstenu d'y représenter le dispositit de commande et ceux qui assurent la circulation du gaz sous pression : ces divers dispositits sont mis à la terre et reliés a la chambre du disjoncteur par un isolateur-support creux. Ladite chambre est formée essentiellement par une colonne en porcelaine 1 sur les extrémités de laquelle des collets métalliques 2 et 3 sont fixés au mastic. Le collet 2 est vissé sur une plaque métallique 4 fixde elle-même sur une boîte de mécanismes 5 également métallique dont an n'a donné qu'une représentation sommaire. Ainsi se trouve réalisée la iermeture de la chambre à son extrémité intérieure. Une collerette 6 supportant des tiges de sortie 7 est reliée au collet 3 de l'autre extrémité, dont la termeture est complétée par une coiffe métallique arrondie 8 vissée sur ladite collerette 6. Sur cette collerette métallique 6 est en outre vissé un globe métallique allongé 10, en appui par un épaulement il contre l'intérieur d'un tube 12 en stratifié. Ce globe 10 porte sur son extrémité tournée vers la boite de mé- canisme 5 un contact fixe 130 Le contact 15 comprend d'une part une tige tubulaire pare étincelles 14 reliant entre elles les parties intérieures 15. et 16 de la chambre et du globe 10, d'autre part des doigts de contact 17 enteurant coaxialement la tige 14. Un. tige de contact mobile 20, guidée dans an corps métallique 21 et reliée au dispositif de commande non représenté, coopère, en position de fermeture, avec le contact fixe 13. Un tuyau 22 venant d'un réservoir d'hexafluorure de soufre à haute pression, non représenté mais commandable par une soupape de soufflage, se prolonge dans le corps métallique 21. Ce dernier est fixé sous bonne conduction par la plaque aétalli- que 4 sur la botte de mécanismes 5, car il doit assurer la transaission du courant entre cette boîte et la tige de contact 20. Sur sa face frontale tournée vers le contact 13 est fixé à cet effet un contact à glissement 23 constitué par plusieurs laselles 24 appuyées élastiquement contre la tige 20. le tube en stratifié 12 est fixé, vers la botte de mécanismes 5, sur un rebord 25 du corps métallique 21. L'autre extrémité de ce tube 12 est guidée, sans être fixée endirection axiale, par une saillie 27 de la collerette métalli- que 6. Comme on le voit sur la figure, le contact fixe 13 et le contact glissant 23 sont mis l'un et l'autre sous écran électrique par de électrodes 30 et 31. Ces électrodes pré- sentent de grands rayons de courbure en sorte que lesdits contacta ne sent soumis qu'à des intensités de champ des plus réduites.La rigidité diéleetrique du trajet isolant entre les électrodes 30 et 31 est encore accrue par des corps en résine coulée 32 et 33 qui couvrent celles-ciO Le corps de résine coulés 33 guide en outre l'écoulement du gaz vers l'arc électrique lors de la coupure. I1 présente à cet effet un bord 35 en saillie vers la position de coupure de la tige de contact 20, débordant la face frontale de la couverture 32 du contact 23 et se prolongeant vers l'avant jusqu'd hauteur -de l'électrode 30. Les corps en résine coulée 32 et 33 ménagent ainsi entre eux un conduit 37 qui dévie radialement vers l'arc électrique allumé dans l'axe de la chambre de coupure le gaz affluant du tuyau 22 à celle-ciO Le gaz s'écoule ensuite en deux sens opposés à travers les contacts 13 et 20 agissant en double buse. Il ressort de la description ei-dessus que les couvertures isolantes 32 et 33 sont soumises à de fortes sol- licitations électriques, mécaniques et thermiques- La contrainte électrique résulte de la faible distance qui sépare les électrodes 30 et 31. Lorsque la chambre de coupure est en service, le trajet correspondant à cette distance est sollicité par une tension alternative de 110 kV, étant donné que la tension de 220 kV n'est répartie qu'entre deux postes de coupure branchés en série. La contrainte mécanique est produite par la chasse du gaz à l'ouverture de la soapape de soufflage. La pression relative du gaz ainsi chassé est par exemple de 18 at mosphères, tandis que celle de la zone de basse pression du circuit gazeux n'est que de 3 atmosphèrses. La différence de Ces deux pressions agit presque en impact sur le corps isolant 33 avant qu'une contre-pression notable n'ait pu s'établir de l'autre côté. La contrainte thermique est due à la com- bustion de l'arc électrique à proximité immédiate des couvertures isolantes 32 et 33. Un tel arc atteint couramment des températures de plusieurs milliers de degrés Celsius. I1 en rdsuite non seulement une forte chaleur de convection du gaz mais aussi un rayonnement thermique auquel sont soumises celles dea parties de ces couvertures qui sont atteintes optiquesent par l'arc. La matière isolante doit conserver malgré cela ses e;" cellentes caractéristiques diélectrique : il ne doit surtout pas se former de parcours de fuite. I1 faut également que la résine coulée ne soit pas attaquée par les changements de température, qui, par suite des pertes par effet Joule sur la résistance de contact mutuel, peuvnet couvrir à pleine charge des intervalles de 100 et davantage par rapport aux températures les plus basses de tela interrupteurs extérieurs non chargés. Même sous ces con- traintes extrêmes, il ne doit pas se former de fentes entre les électrodes 30, 31 et les couvertures à contacts 32, 33, supportées exclusivement par les électrodes -qui y sont noyées. Les corps isolants de l'exemple considéré sont constitues par une résine de coulée exempte d'hydrocarbures aromatiques et élastifiée qui est chargée de 60 à 70 9 en poids de microdol. Son degré Martiens est voisin de 250C. I1 s'agit de préférence d'une résine résistante aux arcs électriques avec la composition suivante : 100 parties en poids de 8,9-époxy-2,4-diexaspiro-[5,5]- undécène-(8)-3-glycidyloxy-éthoxy-éthylether 60 parties en poids d'anhydride sébacique. Cette résine peut renfermer jusqu'à 350 parties de farine de quartz si de l'application prévue il ne doit pas résulter des produits de décomposition halogénés. Dans le cas contraire, il convient de remplacer la farine de quartz par le microdol précité. Ci-dessous une autre composition appropriée 100 parties en poids d'ester bis-(3,4-époxy-tétrahydro- exodicyclopentadiénylique) de l'acide adipique 25 à 35 parties en poids d'anhydride succinique 40 à 80 parties en poids dtesters acides formés à partir de 1 mole d'huile de ricin et 3 moles dtacide succinique 400 parties en poids de microdol. Le degré Martens de cette autre résine est également inférieur à 500C. Il varie entre 45- et 250C suivant la proportion d'ester acide. Aussi les corps faits-de telles résines de coulée peuvent-ils suivre toutes les dilatations thermiques des contacts Les essais ont montré que leur ré sistance mécanique est cependant assez forte pour leur permettre d'absorber les contraintes précitées. R E V E N D I C A T I O N S 1. isolation en résine de coulée résine tante aux arcs éleetriques, notamment pour enrobages, revête- ments et autres protections analogues, par exemple couvertures de contacts de disjoncteurs utilisant comme agent d'extinc- tion l'hexafluorure de soutire, isolation caractérisée par une résine de coulée aliphatique ou cyclo-aliphatique et un durcissant exempt d'hydrocarbures aromatiques, cette résine de coulée et/ou ce durcissant renfermant des composés hydrocarbonés à longue chaine en proportion telle que le degré Martels du matériau résultant ne dépasse pas 500C. 2. Isolation- en résine de coulée selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle renferme comme charge minérale jusqu'd 70 y en poids de fluorure de cal sium, de sulfate de calcium anhydride et/ou de carbonate de calcium et de magnésium. 30 Isolation en résine de coulée selon la revendication 2 caractérisée par l'utilisation de carbonate double de calcium et de magnésium sous forme de microdole 4. Isolation en résine de coulée selon l'une quelconque des revendications 1,2 et 3 caractérisée par le fait que la résine de coulée est constituée par une résine époxy cyclo-aliphatique durcie par de l'anhydride d'acide dicarboxylique et, en quantité au plus stoechiométriquement égale, par un ester acide 50 Isolation en résine de coulée selon la revendication 4 caractérisée par le fait que l'ester acide eSt préparé à partir d'huile de ricin et d'un anhydride diacide dicarboxylique approprié comme durcissant0 6. Isolation en résine de coulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée par le fait que chaque couverture de contact est venue d'une seule pièce avec un corps tormant guide d'écoulement et buse pour l'agent d'extinction. 7. Isolation en résine de coulée selon la revendication 6 caractérisée par le irait que le corps formant guide d'écoulement et buste est uniquement supporté par une électrode enrobée par lui.