Brevet FR2113894A1 — publié le 19720630

La présente invention concerne un appareil de commutation blindé du type s--etionneur-disjoncteur utilisant des interrupteurs fonctionnant sous vide pour couper et rétablir un circuit .jui les traverse. 5 Le type général d'appareil ae commutation auquel l'invention se rapporte eut représenta et revendiqué dans le brevet aes Jtats-Unis d'Amérique K2 3-397 -^S'3 • Cet appareil comprend une cabine métallique Eise a la terre dans laquelle pénètrent des barres omnibus et aont sortent des conducteurs de ligne. Pour commander la 10 connexion entre les barres omnibus et les conducteurs de ligne, il est prévu un disjoncteur mobile qui peut être déplacé entre des positions de branchement et de sectionnement à l'intérieur de la cabine et qui joue ainsi, en outre, le rôle de sectionneur. Le disjoncteur mobile décrit dans le brevet des îtats-Unis d'Amérique 15 précité comprend des interrupteurs du type fonctionnant uous vide, à raison d'un interrupteur pour enaque phase du circuit, dans le cas a'un circr.it de courant alternatif triphasé. Le brevet précité décrit un mode de disposition relative des interrupteurs qui permet de réaliser un disjoncteur mobile très 20 compact, tant qu'on se contente d'un seul interrupteur par phase. Par contre, pour les applications à la haute tension, où un seul interrupteur par phase ett insuffisant, un disjoncteur mobile construit sous la forme générale décrite dans ce brevet antérieur présente un encombrement excessif. 25 Compte tenu de ce qui précède, l'invention a, notamment, pour objet : - de créer un disjoncteur mobile comprenant plusieurs interrupteurs sous vide par phase, ces interrupteurs étant montés et disposés de telle façon que le disjoncteur puisse être lojé dans un 30 espace extrêmement réduit tout en sauvegardant 1-^ distance explosive nécessaire pour des tensions relativement élevées, par exemple de 34|5 Kï j - de monter les interrupteurs et leur mécanisme de commande sur un bâti du disjoncteur mobile, de telle manière que le fonctionne- 35 ment des interrupteurs n'engendre pas sur le bâti une force extérieure déséquilibrée appréciable ; - de disposer les interrupteurs de manière à faciliter leur refroidissement par une circulation d'air produite par convexion na- 71 40285 2 2113894 turellë.' Dans l'un des modes de réalisation de l'invention, on prévoit un disjoncteur mobile pour appareil de commutation polyphasé blindé, comprenant un chariot mobile horizontalement entre des po-5 sitions de branchement et de sectionnement à l'intérieur dudit appareil. Le chariot comprend une plate-forme de base et un bâti s'étendait dans une direction générale verticale, fixé sur. cette plate for;.ie à. un emplacement espacé de l'extrémité arrière du chariot. Dem: interrupteurs sous vide sont prévus jjout chaque phase j en 10 outre, des moyens sont prévus pour monter ces interrupteurs en relation d'espacement vertical et de telle manière que leurs axes longitudinaux respectifs s'étendent dans une direction générale verticale. Les moyens de montage comprennent des boîtiers disposés chacun entre les deux interrupteurs de l'une des phases et des 15 structures a'isolera =nt s'étendant dans une direction générale ho- ■ risontale et faisant saillie hors du bâti vers l'arrière du chariot, structures dont l'une des extrémités est fixée audit bâti et dont 1'extrémité opposée est fixée au boîtier correspondant. Deux broches de contact s'étendant horizontalement, portées sur le cha-20 riot par des isolateurs, sont disposées chacune à l'extrémité extérieure de l'un aes interrupteurs de chaque paire et font saillie par rapport à ceux-ci vers l'arrière du chariot. Des cloisons isolantes s'étendant verticalement séparent les phases pour assurer leur isolement électrique. Les interrupteurs sont disposés entre le 25 bâti et l'extrémité arrière du chariot. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode ae réalisation Sur ces dessins : 50 la fig. 1 est une vue en élévation latérale avec coupe par tielle représentant un sectionneur-disjoncteur suivant un mode de réalisation de l'invention, et la fig. 2 est une vue en bout avec coupe partielle du disjoncteur mobile de l'appareil de la fi^. 1, dans le sens de la flèche 2 55 de cette figure. On va tout d'abord examiner la fig. 1 sur laquelle on a représenté un sectionneur-disjoncteur, désigné dans son ensemble par la référence générale 9, comprenant une cabine métallique mise à la 71 40285 5 2113854 terre 10 qui comporte une paroi supérieure 11, une paroi inférieure 12 et une paroi arrière (non représentée) à son extrémité de droite sur la fi;^. 1. Parallèlement a ladite paroi arrière s'étend une cloison verticale 16. Ln cloison 16 est espacée de la paroi ar-5 ribre, un compartiment de conducteurs primaires 18 étant ainsi formé entre elles. A l'avant de la cloison 16 est l'orné un compartiment de disjoncteur 20. Ce compartiment est destiné a recevoir un disjoncteur mobile horizontalement 24. Sur la fig. 1, le disjoncteur 24 est «*e-10 présenté partiellement sorti ae la cabine lu. Des brocher c.e contact fixes classiques 17 > entourées d'isolateurs respectifs convenables 19, font' saillie à travers la cloison 16 et forment des bornes de connexion électrique uu disjoncteur 24 aux conducteurs primaires (non représentés) situés derrière la cloison 16. 15 .Le disjoncteur mobile 24 comporte un chariot 26 qui comprend une plate-forme de base 28 montée sur des galets convenables 2°. Ces galets roulent le long de la paroi inférieure de la cabine lorsque le disjoncteur, qui joue ainsi, en outre, "le rôle de sec-tionneur, est écarté de sa position de branchement à l'intérieur de 20 la cabine, ou amené à cette position. Le chariot au disjoncteur mobile 24 comprend, en outre, un bâti &2 s'étendant verticalement, soudé à la plate-f orne de base 2.P dans une position horizontalement espacée de l'extrémité arrière 40 du chariot. Un gousset convenable 42 est, en outre, soudé au bâti 25 62 et à la plate-forme de base 28 pour assurer un renforcement mécanique dudit bâti. Le bâti &2 comprend deux poutrelles verticales, sur les côtés latéraux opposés de la plate-forme 26, et des longerons à section en U 44 s'étendant horizontalement entre les-dites poutrelles et respectivement soudés à celles-ci en des points 30 verticalement espacés. Le disjoncteur mobile 24 comprend, en outre, six interrupteurs coupe-circuit 60 du type fonctionnant sous vide. Deux interrupteurs de ce type sont prévus pour chaque phase du circuit de distribution. Les détails internes ûes interrupteurs 60 ne jouent 35 aucun rôle en ce qui concerne la présente invention et, par conséquent, ces interrupteurs ne sont représentés ici que sous une forme schématique. On trouvera une description plus détaillée d'un interrupteur pouvant être utilisé dans le disjoncteur décrit, en se 71 ^0285 4 211389!» référant au brevet aes i,tat3-Unis d'Amérique j.-iS 3.441.69b. Sur la fig. 1, on peut voir que chacun des interrupteurs 60 comprend essentiellement une enveloppe vidée d'air et scellée 62 dans laquelle aont montés aeux contacts "en bout" réparables 64 et 5 66. Ces contacts ont été convenablement traités po'ir les libérer a'agents chiiîiques et de contaminants adsorbés susceptibles de se décomposer en presenco u'un arc et de former des incrustations per-rneiientes. L'enveloppe 62 comprend un élément tubul-j ire 67 en .mté-riau isolant et deux fonds 6€ et 69 qui obturent les extrémités de 10 11 élément tuhulaire et qui sont convenablement scellés à celri-ci. Jin ce qui concerne 11 interrupteur 60 supérieur de chaque paire, son contact supérieur 64 est un contact fixe porté par l'extrémité inférieure a'une tige conductrice fixe 70. Cette tige conductrice fait saillie hors au fond supérieur 6b de l'enveloppe 62, fond 15 qu'elle traverse herJiéti./uenent, auquel elle est fixée de façon rigide par exemple par soudage. L'autre contact 66 de l'interrupteur considéré est un contact mobile brasé sur l'extrémité supérieure d'une tige de commande conductrice 76 désignée ci-après sous le nom de "tige de contact mobile". Cette tige de contact mobile 76 20 est montée de manière à pouvoir se déplacer de façon sensiblement rectiligno le long de son axe longitudinal et fait saillie à travers un trou ménagé dans le fond inférieur 69. Un soufflet métallique souple (non représenté) est interposé entre le fond inférieur et la tige de contact mobile 76 de manière à établir un joint her-25 méti-tue autour ne la tige de contact, joint qui permet le mouvement longitudinal de cetr.e tige cann détrvire le vide régnant à l'intérieur de l'enveloppe 62. L'interrupteur 60 inférieur de chaque paire est identique à 1'interrupteur supérieur ci-dessus décrit, par rapport auquel il 30 est, toutefois, inversé ; des références numériques identiques sont a'ailleurs utilisées pour désijner les éléments correspondants des aeux interrupteurs de chaque paire. La fig. 1 représente le montage et la disposition relative aes interrupteurs 60 de l'une des phases du disjoncteur. Bi'.n entendu, les ' interrupteurs des deux 35 autres phases du disjoncteur représente sont disposés et montés sensible. ^ent ae la même manière que ceux qui viennent d'êtré décrits. Les interrupteurs 60, représentés sur la fig. 1, sont en position a'ouverture, dans laquelle leurs contacts 66 et 64 respee- 71 40285 5 2113894 tifs sont espacés. La fermeture des interrupteurs s'obtient en déplaçant le contact mobile 66 de chacun d'eux pour l'ax-pliquer contre le contact fixe 64 associé. L'ouverture s'obtient par un dépla-Céiu^-nt en sens 'inverse de chaque élément mobile 66 , c'est-à-dire 5 en l'écartant ae son contact fixe. Les deux interrupteurs de chaque paire sont actionnés d'une manière pratiquement sinv.ltanae au cours d'une opération u.e fermeture, ou au cr-urs d'une opération d'ouverture, par des forces appliquées à leurs tiges d'attaque mobiles respectives 76 par 1'intermédiaire de tringleries 77 .qui sont re-10 liées a une tige de commande commune 86. Chacune des tringleries 77 est disposée et supportée à l'intérieur d'un boîtier 80 de préférence métallique installé entre les deux interrupteurs 60 de la paire correspondante. Les deux interrupteurs 60 de chaque phase sont portés par le 15 boîtier métallique 80 associé. Les fonas respectifs tournés l'un vers l'autre des deux interrupteurs 60 de chaque paire sont fixés au boîtier 80 correspondant de façon que les axes longitudinaux respectifs de ces deux interrupteurs s'étendent verticalement et soient sensiblement alignés. Le boîtier 80 de chaque phase est à 20 son tour supporté par le bâti en acier rigide 82 par 1'intermédiaire d'une paire d'isolateurs en porcelaine 83 verticalement espacés et s'étendant horizontalement. L'extrémité de gauche de chaque isolateur 83 est fixée de façon rigide au bâti 82 et son extrémité de droite est fixée ae façon ri0ide au boîtier associé 80. 25 • Pour faire fonctionner les interrupteurs 60 de chaque phase, une tige de commande 86 déjà mentionnée, qui s'étend dans une direction générale horizontale, est prévue. Cette tige de coiamande 86 pénètre par son extrémité de droite dans le boîtier eO correspondant et est accouplée avec les tiges de contact mobiles des deux 30 interrupteurs associés par les tringleries précitées 77 disposées dans ledit boîtier. Chacune des phases du disjoncteur comporte une tige de commande pratiquement identique à la tige de commande 86 de la fig* 1. Un mécanisme de commande 87 commun aux trois phases est pré-35 vu pour appliquer une force d'actionnement aux trois tiges de commande 86. Ce mécanisme de commande 87 est supporté sur le bâti vertical du chariot 26, mais sur le côté de celui-ci opposé aux boîtiers 80 supportant les interrupteurs. Ce mécanisme de commande 87 71 40285 6 2113894 peut être de type classique convenable quelconque et, par conséquent, il n'est représenté ici que symboliquement. Toutefois, 11 est important de noter que ce mécanisme de commande 87 a son support principal sur le bâti 82. Le mécanisme de commande 87 assure 5 la fermeture des interrupteurs en déplaçant les tirées de commande 66 vers la droite à partir de leur position de la' fij. 1. L'ouverture s'obtient en déplaçant les tiges de commande C6 en sens inverse . Pour transmettre le courant entre les deux interrupteurs 60 10 de chaque phase, une tresse conductrice souple 88 est prévue à l'intérieur du boîtier 80 associé. Comme représenté sur la fig. 1, cette tresse conductrice est électriquement branchée entre les deux tiges ae contact mobile 76 respectives des interrupteurs. Pour conduire le courant aux extrémités extérieures des in-15 terrupteurs 60 et à partir de ces extrémités, deux broches conductrices 90 et 92 s'étendant horizontalement et espacées verticalement sont prévues aux extrémités extérieures respectives des interrupteurs. Ces broches 90 et 92 sont supportées de façon rigide sur le chariot 26 par des isolateurs 93 et 94, respectivement, dis-20 posés à leur extrémité de gauche. Chacun de ces isolateurs 93 et 94 est fixé par son extrémité de gauche au bâti 82 et par son extrémité de droite s. la broche associée. Un adaptateur approprié 97 est utilisé pour fixer chaque broche à son isolateur de Support. L'extrémité supérieure de l'interrupteur supérieur 60 de chaque 25 paire est électriquement connectée à la broche mobile 90 associée par une tresse conauctrice souple 95 et l'extrémité inférieure de l'interrupteur inférieur de chaque paire est électriquement connectée à la broche mobile 92 associée par une tresse conductrice souple 96. 30 Les broches 90 et 92 font saillie à partir des interrupteurs 60 vers l'arrière du chariot 26 et portent, à leur extrémité libre, des contacts de sectionnement du type prise femelle 100 destinés à recevoir des contacts de sectionnement fixes 101 portés par les broches fixes 17. Les contacts de sectionnement 100 peuvent être de 35 type convenable quelconque et, par exemple, du type représenté et décrit dans le brevet des i.tats-Unis d'Amérique NS 3*397.293 précité. Chacune des broches 90 et 92. est sensiblement alijnée avec l'un des contacts fixes du type prise mâle 101. En conséquence, chacun 71 40285 7 2113894 ues contjczs ae soctionne?au tyye- prise mâle ICI se trouve uiîis la position voulue -pjsur pé-néfer^r dans le contact de section-n^uit uy t.vpe prise ie-elx-.- a' socio luO lors que le 'iis.1 xictovr ï.-iObile «at rsr.tré. iûznt -onn * le- broches C;G et Ô ))d iuont fiyéei ce f^von ri,-;i^o -yj o2 et ne -vont connectées au.: intsrrupu-u-iv 'lut ^--«r j.e : tresses souples, aes forcer nucnni-ittèa .•ueleor.qufcs a,.^!! (U^ea eus broches ..iO.bilyo 7ont trai:s>nisec,' i 15 tour assurer un isole:.-; .nt électrique aes trois phases au dis joncteur '30bile, entre elles et par ras '-rt i.. la terre, il est prévu aes cloisons 110 en matériau isolant convenable s* étendant verticalement . Ces cloisons isolantes IIÛ s'étendent verticalement entre la plate-forme de base 21 et un niveau, situé larje.->ent au-des-20 sus de la broche mobile supérieure 90 de chaque pnase. Les cloisons isolantes 110 s1 étendent éjalenent à partir du bâti 62 vers l'arrière du chariot jusqu'à une position voisine des extrémités libres des broches yO et 92. Deux ae ces cloisons 110 sont interposées entre les aifférentes pusse s au aisjonct-.ur pour assurer un 25 isolement électrique entre lesàites phases «t de-ix gutres sont prévues sur les cotes extérieurs du disjoncteur tiobile pour assurer un isolement électrique sntr-? les phases extr-S.^es et la cvbiîie a-5-talli i.ue ;cise -s la terre adjacente. lin certain nombre de facteurs contribuent h la compacité du 30 aisjoncteur mobile saivant l'invention. L'un de ces facteurs rési-ae en ce que les axes lon^itudina'JX respectifs des deur interrupteurs de chaque pnase s'étendent verticalement et sont sensiblement alignés. Lorsqu'un boîtier tel que 80 contenant des trin ,1e-ries est disposé entre deux interrupteurs 60, l'ensemble coiapre-35 naiit ces interrupteurs et ledit boîtier 80 est relativement long et, si son axe longitudinal s'étendait horizontaleroent corne dons le brevet des fitats-Unis d'Amérique HS 3.397.d:_,3 précité, il ser-iit nécessaire ae aonner au ais;»oncte\ir mobile une largeur beaucoup 71 40285 8 211:5894 plus grande. Un autre facteur, qui contribue à la compacité du disjoncteur mobile suivant l'invention, est la présence des cloisons isolantes entre les phases et sur les côtés extérieurs de celles-ci. La présence de ces cloisons permet ae réduire les distances explo-5 sives entre les divers organes qui sont a des.tensions différentes. Un autre facteur encore contribuant à la compacité réside en ce que le bâti 62 qui supporte les isolateurs et qui est au potentiel de la terre, est décalé horizontalemeïit d'une distance appréciable jj par rapport à la région dans laquelle sont situés les in-Iû terrupteurc sous vide. Si le bâti de support des isolateurs était dans le saêLie plan que les interrupteurs, comme dans le cas du brevet des Xitats-Ur.is d'Amérique IS£ 3«397«^93 précité, il serait nécessaire de donner au disjoncteur mobile une largeur beaucoup plus grande pour procurer les distances explosives nécessaires entre 15 les interrupteurs sous tension et ce bâti mis à la terre portant les isolateurs. Bien que la plate-forme de base mise à la terre 28 du chariot s'étende au delà du bâti 82 vers l'extrémité avant du disjoncteur mobile, elle est espacée verticalement d'une distance suffisante au-dessous des interrupteurs et des autres organes sous 20 haute tension pour assurer un isolement électrique convenable. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, une bande de cloisonnement isolante s'étendant horizontalement 112 (fig. 2) est prévue juste au-dessus de la plate-forme de base pour garantir l'isolement électrique voulu de ladite plate-forme par rapport aux 25 pièces qui s'>nt sous haute tension. Une plaque d'isolement 114 analogue est prévue le long de la surface intérieure de 1h paroi supérieure 11 pour éliminer tout risque de jaillissement d'une décharge électrique entre les broches supérieures 90 et cette paroi supérieure. 30 Comme on peut le voir sur la fig. 2, le disjoncteur mobile est ouvert à ses deux extrémités supérieure et inférieure. On remarquera, par exemple, l'ouverture 115 pratiquée au-dessous de la phase de gauche du disjoncteur. Une ouverture analogue (non représentée) est prévue au-dessous de chacune des autres phases du di-s-35 joncteur. Ces ouvertures permettent à de l'air de refroidissement mis en mouvement par convexion naturelle de s'élever librement à travers les espaces compris entre les cloisons isolantes 110, de s'échapper à travers l'extrémité supérieure ouverte du disjoncteur 71 40285 9 2113894 mobile 24 et a'être évacué du sectionneur-disjoncteur à traders un évent 116 prévu sur sa paroi supérieure et aligné avec les espaces en question. Un orifice d'admission convenable 119 est prévu pour cet air dans la partie inf,rieure au panneau frontal 12?. Les cloi-5 sons isolantes, &râce à leur espacement horizontal, forment les parois ae trois cheminées, une pour chaque phase -au disjoncteur. C'est la disposition verticale des interrupteurs qui permet à ces cloisons ae s'étenare verticalement et de forcer ainsi de telles cheminées pour l'air de refroiai,;-G(.;;:ent des interrupteurs et des 10 pièces sous tension associées, jetant donné qu'une chaleur considérable est engendrée par les forts courants qui circulent à travers les interrupteurs, cet effet ae refroidissement de l'air qui s'élève entre les cloisons verticales est important pour éviter un échaufi'e:;.!:nt excessif. 15 Pour protéger le mécanisme ae commande 67, un carter métal lique IiiO est convenablement fixé au bâti G 2 et î;i la plate-forr.e de base 28. Ce carter 120 comprend un panneau frontal 122 ^v.i est disposé de niveau avec la paroi avant 124 de la cabine 10 lorsque le Gis joncteur mobile est complètement rentré. 71 40285 10 2113894 RBVjsKUIOATIONS 1.- Disjoncteur mobile pour appareil de commutation polyphasé blindé, caractérisé en ce qu'il comprend un chariot mobile horizontalement entre des positions de branchement et de sectionnement 5 à l'intérieur dudit appareil, ledit chariot comprenant une plateforme de base s'étendant dans une direct! >n générale horizontale et ion bâti s'étendant dans une direction ;; ..nérale verticale fixé ue façon rigide i. ladite plate-forme à un emplacement espacé de l'extrémité arrière dudit chariot, deux interrupteurs du type fonc-10 tionnant sous vide poui' chaque jjhase de l'appareil, chacun de ces interrupteurs comprenant une enveloppe tubulaire au moins partiellement en matériau isolant et des moyens conducteurs constitués par des contacts séparables et établissant un parcours conducteur à travers cette enveloppe tubulaire lorsque l'interrupteur consi-15 déré est fermé, des moyens permettant de monter les deux interrupteurs de chaque phase l'un au-dessus de l'autre' êt de façon que les axes longitudinaux respectifs des enveloppes tubulaires s'étendent dans une direction générale verticale, lesdits moyens comprenant un boîtier situé entre les deux interrupteurs associés, des 20 t.ioyens pour fixer les enveloppes desdits interrupteurs audit boîtier et une structure isolante s'étendant dans une direction générale horizontale fixée par l'une de ses extrémités au bâti et par son extrémité opposée audit boîtier, ladite structure isolante, faisant saillie hors du bâti vers l'arrière du chariot, deux bro-25 ches s'étendant dans une direction générale horizontale pour chaque phase, ces broches étant, respectivement, disposées aux extrémités des enveloppes aes interrupteurs associés éloignées du boîtier correspondant, et lesdites broches faisant saillie à partir desdites enveloppes vers l'arrière du chariot, des moyens isolants 30 pour supporter les broches sur le chariot, et des cloisons isolantes verticales horizontalement espacées faisant saillie hors du bâti vers l'arrière du chariot et interposées entre lesdites phases pour assurer un isolement électrique entre elles, lesdits interrupteurs étant aisposés entre le bâti et l'extrémité arrière du 35 chariot. 2.- Disjoncteur mobile suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, des cloisons isolantes verticales supplémentaires faisant saillie hors du bâti vers l'extrémité ar- 40285 11 2113894 riàre ciu chariot sur les côtés extérieurs respectifs des phases extérieures pour assurer un isolement électrique entre lesdites phases extérieures et toute structure adjacente -lise à la terre. 3.- jJisjoncteur mobile suivant la revendication 1, caractérisé en ce q::.e les moyens isolants ae .support iss broches compreiment aes isolateurs montes entre le bâti verticu.1 et les broches supérieures et en ce que des moyens conducteurs souples sont prévus pour connecter électriquecie-nt les interî'-.ipteurs aux broches, ..oyan-nant quoi des forces scaniqrs.es appliquées au:c broches sont transmises au chariot et n'affectent pratiquement pas les interrupteurs. 4.- Disjoncteur mobile suivant la revendication 1, caractérisé en ce Hu'il comprend, en outre, vn aécanisase de commande des interrupteurs précités conté sur le bâti, sur le côté de celui-ci opposé à 11 emplacement desdits interrupteurs, une tige de coiairande isolante pour chaque phy.se, s'étendant entre ledit mécanisme de corn raande et l'intérieur dv. boîtier de la pha.se associée et des trin-jleries a l'intérieur dudit boîtier pour lier 'Aécani-.tueîaent ladite tige de commande u l'un des contacts de chacun des interrupteur s de la phase associée. 5.- disjoncteur mobile suivant la revendication 1, caractérisé en ce Vlue les interrupteurs ae chaque phase "sont dispos Fs dans des passades s1étendant verticalement et forment cheminée, chacun de ces passages comportant au moins une paroi définie par l'une des cloisons précitées, et le disjoncteur .aobile ét^nt ouvert à ses deux extrémités supérieure et inférieure on regard desdits passages moyennant quoi de l'air peut pénétrer librement dans ceux-ci et en ressortir pour assurer le refroidissement des interrupteurs.