Brevet FR2167261A1 — publié le 19730824

On utilise fréquemment dans une centrale, sur un circuit reliant un alternateur à un transformateur-elvateur de tension, un interrupteur permettant la fermeture et la coupure du courant nominal de l'alternateur ainsi que la fermeture du courant de court-circuit pour tenir compte de la possiblité d'une manoeuvre sur défaut. Cet appareil qui est alors dénommé "coupleur de centrale" peut être remplacé par un disjoncteur de centrale lorsqu'en plus des manoeuvres précédentes il doit pouvoir assurer la coupure du courant de court-circuit. On le désignera dans ce qui suit par interrupteur de centrale. Les difficultés rencontrées dans la réalisation de ces appareils sont dues aux valeurs élevées du courant nominal (plusieurs dizaines de milliers d'ampères) et du courant de court-circuit (plusieurs centaines de milliers d'ampères) de l'alternateur, dont la tension nominale est généralement de l'ordre de 12 à 40 KV. Le courant nominal élevé exige un refroidissement des contacts et on a déjà proposé à cet sffet de refroidir les contacts au moyen d'une circulation d'eau déminéralisée, ce qui est d'une réalisation délicate. Selon l'invention, le refroidissement des contacts est effectué de manière simple dans un interrupteur à chambre de coupure contenant un gaz sous pression, en installant des moyens, extérieurs à la chambre de coupure, de mise en circulation permanente dudit gaz sous pression dans ladite chambre de coupure. En particulier, on peut utiliser pour le passage du gaz sous pression les isolateurs-supports de l'interrupteur. La circulation dudit gaz sous pression peut être activée par une pompe située au potentiel de la masse, Le refroidissement peut être accru au moyen d'un échangeur-radiateur dans lequel l'enlèvement des calories est assuré par un fluide refroidisseur distinct dudit gaz sous pression, notamment par de l'eau disponible dans la centrale, ou par de l'air mis en mouvement par un ventilateur. En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire un exemple de mise en osuvre de l'invention dans le cas d'un disjoncteur à air comprimé. La figure 1 est une coupe par l'axe du disjoncteur et la figure 2 en est une coupe perpendiculaire à cet axe. Ce disjoncteur à air comprimé comprend une chambre de coupure principale 1 et, en parallèle avec celle-ci, une chambre auxiliaire 2 renfermant une résistance d'amortissement et un interrupteur auxiliaire destiné à couper le courant limité par cette résistance après extinction de l'arc principal dans la chambre 1. L'ensemble repose par deux isolateurs-supports creux 3 et 4 sur un châssis 5. Le disjoncteur est disposé dans une gaine conductrice 6 qui se raccorde à la gaine 7 d'un jeu de barres 8 par des dispositifs 9 destinés à absorber les dilatations et contractions. Le disjoncteur comporte une commande pneumatique, non représentée, placée en dehors de la gaine. La coupure de l'arc est obtenue à l'aide d'un soufflage d'air comprimé entre deux contacts principaux 10 et 11. Le disjoncteur comporte un double soufflage à travers les contacts 10 et 11. S'il s'agissait d'un coupleur, on pourrait se contenter d'un seul soufflage et supprimer la chambre auxiliaire 2. On n'a pas représenté les dispositions de soufflage de l'arc, car elles ne font pas partie de l'invention. Un grand débit d'air sous haute pression est nécessaire pour obtenir l'extinction des grands courants de court-circuit. Il en résulte un bruit important dont l'amortissement s'impose. L'air comprimé de la chambre de coupure se détend à travers les contacts creux 10 et 11 et pénètre alors dans des silencieux 12 et 13. Ces derniers sont disposés selon l'axe du disjoncteur aux extrémités de la chambre de coupure 1, et ils renferment une partie des mécanismes de l'appareil. Réalisés généralement en tôle d'aluminium, ils assurent également le passage du courant.Après les silencieux, l'air traverse des filtres 14 et 15 en métal fritté qui achèvent de refroidir les gaz et permettent un échappement relativement lent de ceux-ci soit vers I'atmosphère, (comme représenté sur la figure 1), à travers des conduits isolants 16 et 17 sans provoquer de détérioration de ces derniers, soit vers l'intérieur du jeu de barres. Les organes-de manoeuvre du disjoncteur n'ont pas été représentés. Ils peuvent, par exemple, être analogues à ceux décrits dans le brevet français nO 1 337 307 du 2 juillet 1962. Les conducteurs du jeu de barres 8 sont, à droite de la figure 1, raccordés à une prise de courant 18 par une connexion 19 permettant les dilatations. Le courant traverse ensuite le silencieux 13, une bride porte-doigts 20, le contact 11, le contact 10, et une bride porte-contact 21 qui constitue une extrémité du silencieux 12 sur lequel est fixée une prise de courant 22 en liaison par une connexion 23 avec le côté gauche du jeu de barres. S'il s'agit d'un coupleur, comme celui-ci n'interrompt que les courants nominaux et ne nécessite généralement qu'un soufflage et par suite qu'un silencieux, une des prises de courant 18 ou 22 est reliée directement à la bride porte-contact correspondante. Lorsque l'appareil décrit précédemment, disjoncteur ou coupleur, est sous sa pression nominale d'air comprimé, il permet le passage d'un courant nominal de l'ordre par exemple de la vingtaine de kilo-ampères tout en limitant les échauffements aux valeurs prescrites par les normes. Selon l'invention, lorsqu'on désire, en utilisant les principaux éléments de la même chambre de coupure, accroitre sensiblement l'intensité du courant nominal (obtenir par exemple une augmentation de 20 à 100 % de l'intensité nominale), on réalise à l'intérieur de la chambre de coupure 1 une circulation du gaz comprimé, ici de l'air comprimé, utilisé pour l'extinction de l'arc. Cette disposition permet de supprimer les points chauds et d'homogénéiser les températures à l'intérieur de l'appareil. Dans ce but on dispose, généralement dans le châssis 5 situé à la masse, une pompe 24 qui fait circuler à travers la chambre de coupure 1 l'air sous pression. Cette circulation s'effectue par les deux isolateurs-supports 3 et 4 sur lesquels repose l'appareil, et par des conduits 25 et 26. Les isolateurs-supports 3 et 4 sont reliés par des orifices 27 et 28 avec des enceintes 29 et 30 contenant des mécanismes, non représentés, de manoeuvre des contacts et de soufflage d'air sur ceux-ci et reliées à la chambre de coupure 1 par des orifices 31 et 32. Ces enceintes 29 et 30 sont elles-mêmes à l'intérieur des silencieux 12 et 13. Des flèches montrent la circulation de l'air comprimé. Pour accroître encore le courant nominal avec la même chambre de coupure et obtenir une nouvelle augmentation du même ordre de grandeur que la précédente, il faut refroidir l'air du circuit de la pompe 24.Dans ce but, on ajoute sur le circuit de l'air comprimé en mouvement un échangeur-radiateur 27 dont les organes sont situés à la masse et dont le refroidissement est assuré par un fluide distinct de l'air de la pompe 24, c'est-à-dire soit par de l'eau disponible dans la centrale, soit par une ventilateur dispersant les calories dans l'atmosphère, soit au moyen d'une combinaison de ces deux procédés. Les dispositions précédentes permettent, avec une même chambre de coupure et une simple modification de ses auxiliaires, de réaliser à la fois des disjoncteurs et des coupleurs de centrale correspondant à des courants nominaux très différents. La disposition selon l'invention évite la circulation d'eau de refroidissement dans le circuit sous tension. L'utilisation d'un circuit d'air de refroidissement distinct de celui du fluide (air ou eau) assurant l'enlèvement des calories de l'échangeur-radiateur, réduit au minimum la pénétration des poussières et de l'humidité dans les mécanismes et les isolants de la chambre de coupure et de ses isolateurs-supports. Les dispositions selon l'invention peuvent s'appliquer à tout type de disjoncteur ou d'interrupteur. La spécification des disjoncteurs ou coupleurs de centrale prévoit généralement une tenue diélectrique entre entrée et sortie assez élevée, même au cas où la chambre de coupure 1 serait à la pression atmosphèrique. Dans ce but on prévoit, en position d'ouverture entre les contacts 10 et 11 et entre les contacts de l'interrupteur auxiliaire, une distance d'ouverture plus grande que celle adoptée en général sur les disjoncteurs classiques. De plus, pour interrompre des valeurs élevées des courants de court-circuit, on accroit généralement le diamètre des buses de soufflage des contacts tubulaires 10 et 11. REVENDICATIONS 1/ Interrupteur de centrale de courant nominal élevé, comprenant une chambre de coupure contenant un gaz sous pression, caractérisé en ce qu'il est muni de moyens, extérieurs à la chambre de coupure, de mise en circulation permanente dudit gaz sous pression dans ladite chambre de coupure. 2/ Interrupteur de centrale selon la revendication 1, supporté par des isolateurssupports, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en circulation comprennent des passages dudit gaz sous pression dans lesdits isolateurs-supports. 3/ Interrupteur de centrale selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en circulation comprennent une pompe située au potentiel de la massa. 4/ Interrupteur de centrale selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en circulation comprennent un échangeurradiateur dans lequel l'enlèvement des calories est assuré par un fluide refroidisseur distinct dudit gaz sous pression. 5/ Interrupteur de centrale selon la revenication 4, caractérisé an ce que ledit fluide refroidisseur est de l'eau. 6/ Interrupteur de centrale selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit fluide refroidisseur est de l'air mis en mouvement par un ventilateur. 7/ Interrupteur de centrale selon l'une des revendications précédentes, caractérisé an ce que le courant traversant l'interrupteur passe par le ou les silencieux de l'interrupteur. 8/ Interrupteur de centrale selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les silencieux de l'interrupteur sont situés dans l'axe commun à l'interrupteur et au jeu de barres et renferment une partie des mécanismes de l'interrupteur. 9/ Interrupteur de centrale selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des filtres en métal fritté sont disposés entre les silencieux et les conduits isolants évacuant les gaz de coupure vers l'atmosphère ou vers l'intérieur du jeu de barres.