Brevet FR2134376A1 — publié le 19721208

i 2134376 Le brevet R.F.A. n° 1 915 973 décrit un disjoncteur à piston de soufflage, comportant deux électrodes creuses fixes, réalisées sous forme de contacts-tuyères et reliées entre elles en position de fermeture par une tige de con-5 tact mobile. La tige de contact est acccuplée à un piston de soufflage qui, avec la face extérieure cylindrique de l'un des contacts-tuyères., délimite un espace compressible. Le diamètre extérieur des électrodes-tuyères est aussi grand que possible, afin d'obtenir des conditions diélectriques favorables. Il en 10 résulte toutefois que les arcs formés sur le bord extérieur des électrodes doivent parcourir une distance relativement grande pour atteindre l'intérieur des électrodes-tuyères, où le soufflage est maximal. Dans un autre disjoncteur à piston de souf-15 flage, décrit dans le brevet R.F.A. n° 1 113 969, un contact fixe, creux et cylindrique, de diamètre relativement faible, coopère avec une tige de contact mobile creuse, dont le diamètre intérieur est égal au diamètre extérieur du contact fixe. L'arc de coupure apparaissant entre le contact fixe et la tige 20 de contact ne doit donc franchir qu'une courte distance pour atteindre l'intérieur du contact fixe et de la tige de contact, où le soufflage est maximal. Dans ce disjoncteur, la face extérieure du cylindre de soufflage est en métal et coopère avec des contacts supplémentaires, appliqués sur la surface extérieure 25 du cylindre, afin d'accroître le courant admissible ; il en résulte , en position de coupure, une distribution de champ régulière et diélectriquement favorable, avec des électrodes de grande surface. La commutation du courant des contacts supplémentaires parallèles sur le contact fixe et la tige de contact 30 exige toutefois line tension de commutation plus élevée. Une a-vance de course notable des contacts parallèles par rapport à la tige de contact est donc nécessaire pour éviter la formation d'un arc sur les contacts parallèles, où il ne pourrait plus être éteint. La moitié de la course de la tige de contact ser-35 vant en outre à la précompression du fluide extincteur, il en résulte une course totale relativement longue. L'invention concerne également un disjoncteur à piston de soufflage avec un contact fixe creux pour l'évacuation des gaz de commutation et avec une tige de contact 40 mobile qui est déplacée en commun avec un cylindre de soufflage 72 12655 2 2134376 glissant sur un piston fixe et présente une longueur telle que la séparation entre le contact fixe et la tige de contact mobile n'a lieu que lorsque le volume libre du cylindre de soufflage est réduit de moitié. L'invention a pour objet d'améliorer, ou 5 tout au moins de conserver la capacité d'extinction, tout en réduisant l'encombrement du disjoncteur. Ce résultat doit être obtenu avec un dispositif diélectriquement favorable, car le nouveau disjoncteur est spéc i.&^ement destiné aux très hautes tensions, c'est-à-dire aux tensions de 110 xv* et plus. 10 Selon l'invention, le contact fixe est en touré de façon connue en soi par un tube comportant un bord replié perpendiculairement à l;axe de la tige de contact, une face frontale du cylindre de soufflage, repliée vers l'intérieur, coulisse sur le tube, et le bord du tube et une pièce métallique 15 entourée par le piston fixe se trouvent face à face et constituent les électrodes d'un éclateur à plaques, dont le diamètre est au moins double de celui de la tige de contact mobile. Dans le disjoncteur selon l'invention, le bord du tube, d'une part, et la pièce métallique entourée par le 20 piston, d'autre part, constituent un agencement d'électrodes de grande surface et à rigidité diélectrique élevée. Il est, par contre, possible de dimensionner la tige de contact indépendamment de la rigidité, en fonction des exigences de la transmission du courant et de l'extinction de l'arc. L'arc peut ainsi 25 pénétrer facilement à l'intérieur des contacts creux, sous l'action du gaz. Un tracé aérodynamique permet d'obtenir dans ces derniers un soufflage particulièrement intense. Le diamètre relativement grand du tube produit par ailleurs un important volume de soufflage, car le cylindre de soufflage s'applique sur la 30 face extérieure du tube par sa face frontale repliée vers l'intérieur. Afin d'améliorer l'intensité admissible, le bord du tube replié vers l'intérieur peut recouvrir des doigts de contact qui entourent le contact fixe et, en position de fer-35 meture s'appliquent extérieurement sur la tige de contact mobile, laquelle est creuse et entoure le contact fixe en position de fermeture. De préférence, la distance radiale entre le contact fixe et la tige de contact est inférieure à celle entre cette tige de contact et le bord du tube. L'arc ne tend alors pas à se 40 former sur le bord du tube et commute rapidement sur le contact 72 12655 3 2134376 fixe. La pièce métallique située en regard du bord du tube peut être une pièce annulaire à profil en U, renfermant un isolant sur le coté ouvert, en regard de la tige de contact. L'isolant peut éventuellement contribuer à l'extinction de l'arc par dé-5 gagement de gaz. En règle générale, l'arc aoit toutefois être déjà éteint avant de pouvoir agir sur l'isolant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à ^cC"Gure de la description détaillée ci-dessous d'un exemple- de réalisation et du dessin annexé, 10 dont la figure unique représente le seul dispositif de coupure d'un disjoncteur- très haute tension pour 11C kV. L'enveloppe constituée par exemple par -une boîte métallique à la terre, n'est pas représentée par raison de clarté. Le dispositif de coupure est représenté en position 15 de fermeture au-dessus de l'axe en trait mixte et en position d'ouverture au-dessous de cet axe. Un porte-contact 1 en aluminium est relié à une connexion électrique non représentée et porte un tube métallique 2 fixé par sa bride 4, à l'aide de vis 3* Une pièce in- et 20 termédiaire métallique 5 est vissee dans le tube 2/comprencL un trou taraudé concentrique 6 dans lequel est vissé un autre tube métallique 7, constituant le contact fixe. L'extrémité libre du contact fixe creux 7 est munie d'un embout aérodynamique 8 en un matériau résistant à l'usure, tel qu'un matériau composite 25 au tungstène. Le contact 7 est entouré par un tube 9, vissé sur la pièce intermédiaire 5 • Le bord 10 de l'extrémité libre du tube 9 est replié vers 1'intérieur. On obtient ainsi une cavité recouverte, contenant des doigts de contact 11 soumis 30 à l'action de ressorts. La tige de contact mobile 12 correspondante, dont l'extrémité antérieure est munie d'un embout 13 résistant à l'usure, vient s'engager sur le contact fixe 7 en position de fermeture. Elle relie alors le contact fixe 7 à un contact glis-35 sant 14, constitué par des lamelles 15» Des ressorts 16 et 17 appliquent les lamelles d'une part sur la tige de contact 12 et d'autre part sur une bague fixe 20, fixée sur un autre porte-contact 21. Ce dernier est relié à une seconde connexion électrique non représentée. 40 Un cylindre de soufflage 25 en matériau 72 12655 4 2134376 isolant est relié à la tige de contact 12 par des tiges 22 et ime pièce de guidage 23 en étoile ; son extrémité frontale libre est repliée coniquement en 26, de sorte que le bord 27 prend appui sur le tube 2 en position de fermeture. Le cylindre de 5 soufflage 25 est tiré sur un x-iston fixe ju en matériau isolant, lors de l'ouverture du disjoncteur. Le bord 27 coulisse alors sur les tubes 2, 5 et 9 de même diamètre. Le piston pO est visse sur une bride métallique 32 se trouvant à l'extrémité libre du porte-contact 21. 10 La bride métallique 32 est en contact électrique avec le contact glissant 14 . Sur ce dernier est fixée une bague métallique 34 à profil essentiellement en U, qui est entourée par le piston 30 et dont la cavité est garnie d'une matière plastique 35. On voit que la face 36 de la bague métal-15 lique 34, située en regard du contact fixe 7, forme une électrode à plaque, car son diamètre est grand par rapport à la distance au contact fixe 7» La contre-électrode correspondante est également une électrode à plaque, car elle est constituée par le bord 10 du tube 9- Le diamètre des plaques 10, 36 est double de 20 celui de la tige de contact. Le disjoncteur utilise de l'hexafluorure de soufre comme fluide extincteur. Sa constitution est simple car le mouvement commun du cylindre de soufflage 25 et de la tige de contact 12 suffit à produire l'écoulement du fluide extincteur. 25 La grande profondeur de pénétration de la tige de contact 12 dans le contact fixe 7 réduit de moitié le volume du gaz extincteur dans le cylindre de soufflage 25 avant que la pointe 13 de la tige de contact ne se sépare du contact fixe 7« Il en résulte un soufflage intense de l'arc de coupure dès que l'écoulement du 30 gaz comprimé est libéré par la tige de contact 12, d'une part, et le contact fixe 7» d'autre part. L'écoulement du gaz extincteur est dirigé radialement vers l'intérieur, dans la fente entre les électrodes à plaque 10, 36 et chasse l'arc sur l'embout anti-usure 8. L'arc 35 atteint ainsi rapidement la zone où l'intensité du soufflage est maximale. Une rigidité diélectrique élevée est assurée sur le dispositif de coupure, après l'extinction de l'arc, car les é- lectrodes à plaque produisent une répartition régulière du champ, grâce à laquelle une rigidité diélectrique de 30 à 50 kV/cm est 40 déjà atteinte pour la faible distance représentée sous atmosphère de SFg ,avec une surpression de 2 bars, par exemple. 72 12655 5 2134376 REVENDICATIONS 1. Disjoncteur à piston de soufflage, pour très haute tension notamment, avec un contact fixe creux pour l'évacuation des gaz de commutation et avec une tige de contact 5 mobile qui est déplacée en commun avec un cylindre de soufflage coulissant sur un piston fixe et présente une longueur telle que la séparation entre le contact fixe et la tige de contact mobile n'a lieu que lorsque le volume libre du cylindre de soufflage est réduit de moitié, caractérisé par le fait que le contact fi-10 xe est entouré de façon connue en soi par tin tube dont le bord est replié perpendiculairement à l'axe de la tige de contact, qu'une face frontale du cylindre de soufflage, repliée vers l'in— térieur, coulisse sur le tube et que le bord du tube et une pièce métallique, entourée par le piston fixe, se trouvent face à face 15 et constituent les électrodes d'un éclateur à plaques, dont le diamètre est au moins égal au double de celui de la tige de contact mobile. 2. Disjoncteur à piston de soufflage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bord du tube 20 replié vers l'intérieur recouvre des doigts de contact qui entourent le contact fixe et, en position de fermeture, s'appliquent extérieurement sur la tige de contact mobile, laquelle est creuse et entoure le contact fixe en position de fermeture. 3. Disjoncteur à piston de soufflage selon 25 la revendication 2, caractérisé par le fait que la distance radiale entre le contact fixe et la tige de contact mobile est inférieure à celle entre la tige de contact et le bord du tube. 4. Disjoncteur à piston de soufflage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le 30 fait que la pièce métallique est une pièce annulaire à profil en U renfermant un isolant sur le côte ouvert, en regard de la tige de contact.