Brevet FR2209997A1 — publié le 19740705

L'invention, due à la collaboration de Monsieur Alain PONCET, est relative à un dispositif de commande des contacts d'une chambre auxiliaire d'insertion de résistances, associée à une chambre de coupure à auto-soufflage d'un disjoncteur à haute tension, dont les contacts sont commandés mécaniquement par une tige s'é tendant entre la zone à potentiel élevé et la zone au potentiel de la terre. Les disjoncteurs à auto-soufflage, du genre mentionné, sont commandés mécaniouement à tartir du sol par l'intermédiaire d'une tige isclante s'étendant le long de l'isolateur de support des chambres de coupure. Une réserve d'énergie dans la zone à po tentiel élevé au voisinage des. chambres n'est plus nécessaire au fonctionnement de ces disJoncteurs et l'agencement général en est notablement simplifié. I1 est inconcevable de réintroduire une telle réserve d'énergie pour la commande des chambres auxiliaires dans le cas où de telles chambres sont associées aux chambres de coupure en vue d'insérer des résistances à la fermeture et/ou à l'ouverture des contacts du disjoncteur. On a déjà proposé de commander mécaniquement les chambres auxiliaires en dérivant le mouvement de celui de la commande mécanique des chambres de coupure. La cinématique de commande des contacts des chambres auxiliaires impose des transmissions et tra s formations de mouvement relativement compliquées et un réglage ou une adaptation à un disjoncteur particulier est pratiquement inconcevable. Dans les disjoncteurs, à mécanisme de commande mécanique logé à l'intérieur d'une enceinte contenant un gaz is1ant, notamment de l'hexafluorure de soufre, les sorties des différentes tiges de commande impliquent des étanchéités dynamiques, dont la fiabilité dans le temps est difficSement contrôlable. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de permettre la réalisation d'un dispositif de commande des contacts d'une chambre auxiliaire particulièrement simple et fiable ne nécessitant aucune source d'énergie dans la zone à potentiel élevé. Le dispositif de commande selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte dans la zone à potentiel élevé un générateur de pression hydraulique actionné par ladite tige, un moteur hydraulique solidaire des contacts de la chambre auxiliaire et une liaison hydraulique entre ledit générateur et ledit moteur comprenant des moyens de distribution agencés pour engendrer une séquence appropriée de commande des contacts de la chambre auxiliaire, fonction de la commande par ladite tige des contacts de la chambre de coupure. Une commande unique à tige isolante transmet 1 'éner-- gie de commande dans la zone à potentiel élevé à partir dela zone à potentiel égal ou voisin de la terre, cette énergie étant partiellement transformée en énergie hydraulique de commandes des contacts des chambres auxiliaires dans la zone à potentiel élevé. Il convient de noter qu'un tel système est concevable du fait de l'énergie relativement faible, nécessaire à la commande des chambres auxiliaires. Selon un développement de l'invention, le générateur de pression hydraulique est une simple pompe hydraulique, dont le piston coopère avec la tige de commande, le noteur hydraulique étant un vérin moteur accouplé au contact mobile de la chambre auxiliaire. Le dispositif est particulièrement souple, la vitesse de déplacement des contacts de la chambre auxiliaire étant déterminée par le rapport des sections entre le piston de la pompe et celui du vérin moteur, ainsi cue par des orifices limites insérés dans le circuit hydraulique de liaison permettant de limiter le débit ou les fuites vers une bâche de récupération. Un distributeur, asservi au déplacement des contacts de la chambre de coupure, détermine les séquences de fonctionnement du vérin moteur de commande des chambres auxiliaires.Le dispositif de commande se prête aisément à une commande de plusieurs chambres auxiliaires associées à un même pile, notamment de deux chambres auxiliaires, chacune associée à une chambre de coupure portée par un même isolateur de support. Dans ce cas, certains éléments, tels que le génie rateur de pression et le distributeur peuvent être communs aux différentes chambres auxiliaires. Lorsque plusieurs chambres auxi sont liaires/associées à une même chambre de coupure, notamment pour une insertion de résistances de shuntage, il est facile d'assurer une insertion successive ou progressive des résistances en échelonnant les temps de fermeture des différentes chambres auxiliaires. Le dispositif selon l'invention peut être appliqué à l'insertion de résistances de fermeture ou à l'insertion de résistances d'ouverture par un simple changement de certains éléments du circuit hydraulique. Les facilités de réglage et d'adaptation des commandes hydrauliques permettent l'utilisation d'éléments standards disponibles dans le commerce pour la réalisation de commandes appropriées à différents types de disjoncteurs. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de différents modes de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un pôle à deux chambres de coupure d'un disjoncteur à haute tension, selon l'invention, seule la partie supérieure, disposée dans la zone à potentiel élevé, ayant été représentée; la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, illustrant une variante de réalisation, selon l'invention, d'un disjoncteur, équipé de deux chambres auxiliaires par chambre de coupure; la figure 3 représente le schéma de fermeture des différents contacts du disjoncteur en fonction du temps;; la figure 4, analogue aux figures 1 et 2, illustre une autre variante de réalisation selon l'invention, à séquence d'insertion des résistances différentes; la figure 5, analogue à la figure 3, eorrespond aux séquences de fermeture des contacts du disjonteur, illustré par la figure 4; la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 1, illustrant une commande d'insertion de résistances d'ouverture. Pour plus de clarté de l'exposé et des figures, les mêmes numéros de référence ont été utilisés sur les différentes figures pour illustrer des éléments identiques ou analogues et les constituants de la commande hydraulique ont été représentés par leur schéma normalisé. Sur les figures, un isolateur support 10 porte à sa partie supérieure, par l'intermédiaire d'un caisson ou châssis (non représenté), deux chambres de coupure 12, 14, disposées d'une manière bien connue en V. Les chambres de coupure 12 et 14 sont identiques et chacune comporte une enceinte étanche, remplie d'hexafluorure de soufre, dont sort une tige de piston respectivement 16, 18, actionnant le contact mobile et un piston de soufflage (non représente), qui engendre le soufflage de l'arc, tiré lors de l'ouverture des contacts.Les extrémités des tiges de piston 16, 18 sont liées mécaniquement par des biellettes articulées 20, 22 et des leviers coudés 24, 26, montés à pivotement sur des points fixes 28, 30, à une tige de commande 32, qui s'étend à travers Iti solateur de support 10, évidé et rempli en son intérieur d'hexafluorure de soufre, jusqu'au voisinage du sol dans la zone à potentiel voisin ou égal à celui de la terre. Un coulissement vers le bas dans la direction de la flèche 0 sur le dessin, de la tige 32, engendré par exemple par un vérin pneumatique ou hydraulique disposé au sol, provoque le coulissement en directions opposées des flèches F1 des tiges de piston 16, 18 et l'ouverture des contacts des chambres 12, 14.La fermeture des contacts est avantageusement réalisée par des ressorts 34, 36, logés à l'intérieur des-chambres 12, 14, le mouvement de fermeture des contacts s'accompagnant d'un mouvement coulissant vers le haut de la tige de commande 32, Une telle commande mécanique, bien connue en soi, permet de disposer dans la zone à potentiel élevé, d'une énergie de commande suffisante à l'actionnement des contacts des chambres de coupure 12, 14, sans faire appel à une source d'énergie ou à un accumulateur d'énergie disposé dans cette zone. A chaque chambre de coupure 12, 14 est associée une chambre auxiliaire dénommée par la suite microchambre 38, 40, dont la fermeture permet l'insertion d'une résistance (non représentée) de fermeture, qui shunte la chambre de coupure associée 12, 14. L'insertion de la résistance de fermeture et de ce fait la fermeture des contacts de la microchambre 38, 40 doit intervenir antérieurement à celle des contacts des chambres 12, 14, les microchambres s'ouvrant automatiquement par la suite postérieurent à cette dernière fermeture. La commande des contacts des microchambres 38, 40 est du type hydraulique et va être décrite ci-après. Une pompe hydraulique 42, notamment oléique, comporte un cylindre fixe 44, à l'intérieur duquel coulisse un piston 46 dont la tige 48 coopère par une liaison unidirectionnelle 50 avec l'extrémité de la tige de commande 32. Un ressort de compression 52, par exemple inséré entre le piston 46 et l'un des fonds du cylindre 44, sollicite la tige du piston 48 en appui de la tige de commande 32. La chambre supérieure 54 de la pompe 42 est remplie d'huile et présente des orifices deirefoulement, dont l'un communique, par une conduite 56 et un clapet anti-retour 58, avec une bâche 60 et dont un autre communique par une conduite 62 avec un distributeur 64.Le distributeur 64, du type à trois votes, fait commluliquor en pa--'ion active une conduite 66 avec la conduite 62 et en position inactive interrompt cette liaison entre les conduites 62 et 6 n mettant cette dernière conduite 66 en communication avec la bÂche 60 par une conduite 68. La conduite 66 ali mentie de vérin moteurs 70, 72 dont les pistons 74, 76 sont reliés aux contacts mobiles des mlcrochambres 38, 40, respectivement associés aux cnambres principales 12, 14. Les vérins 70, 72 com muniquent d'autre part par l'intermédiaire d'un orifice limiteur de débit réglable 78 avec la bâche 60.Des ressorts 80, 82 logés dans les vérins 70, 72, mais pouvant également être disposés à l'intérieur des microcnambres 38, 40, sollicitent les contacts de ces dernières en position d'ouverture. Le volume actif de la pompe 42 est supérieur ou éventuellement égal aux volumes des vérins 70, 72 alimentés. Le déplacement du distributeur 64 en position active ou active est commandé par un poussoir portant un palpeur 84, qui coopère avec la tige de piston 16, dont l'extrémité est agencée en came 86, Un ressort 88 sollicite le palpeur 84 en appui de la tige 16, de manière à maintenir en position active le distributeur 6). en position d'ollvertl3re des contacts de la chambre 12, ainsi que pendant les courses d'ouverture et de fermeture des contacts, tandis qu'en position de fermeture des contacts le palpeur 84 vient en regard de la came 86, qui autorise un déplacement du distributeur 64 vers la position inactive. Le dispositif de commande selon la figure 1 fonctionne de la manière suivante Sur la figure 1, les éléments sont représentés dans leur position au début d'une manoeuvre de fermeture du disjoncteur. L'enclenchement du disjoncteur est commandé par un déverrouillage de la tige de commande 32, qui se déplace vers le haut dans la direction indiquée par la flèche F sur la figure, sous l'action des ressorts 34, 36, qui agissent sur les tiges de piston 16, 18 dans la direction indiquée par les flèches F1, le mouvement étant transmis par les bielles 20, 22 et les leviers coudés 26, 24. Le coulissement de la tige 32 dans le sens indiqué par la flèche F est transmis par la liaison unidirectionnelle 50, active dans ce sens, au piston 46, qui refoule le liquide o l'huile de la chambre 54. La conduite 56 est obturée par le clapet anti-retour 58 et le liquide est refoulé dans sa totalité par la conduite 62, le distributeur 64, maintenu en position active parle palpeur 84, et la conduite 56 dans les vérins moteurs 70, 72. Les pistons 74, 76 des vérins 70, 72 sont déplacés à l'encontre des ressorts 80, 82 et en tratnerlt, vers la position de fermeture, les contacts des microchambres 38, 40.Une partie du liquide refoulé alimentant les vérins 70, 72 s'échappe par le limiteur 78 vers la bâche 60. La section des pistons 46, 74, 76, ainsi que, le débit de fuite par le limiteur 78 sont déterminés en fonction de la course de fermeture des contacts des microchambres et de la course de fermeture de la tige de commande 32, de manière à fermer les contacts des microchambres antérieurement aux contacts des chambres principales 12, 14. Pendant toute la course de fermeture des contacts des chambres 12, 14 du liquide est refoulé vers les vérins 70, 72 et maintient les contacts des microchambres fermés. Le surplus de liquide s'échappe par le limiteur 78 vers la bâche 60.En fin de course de fermeture des contacts des chambres 12, 14, le palpeur 84 vient en regard de la came 86 et autorise un déplacement du distributeur 64 en position inactive sous l'action du ressort 88. Le distributeur 64 met alors en communication les vérins 70, 72 avec la bâche 60 et sous l'action des ressorts 80, 82, les contacts des microchambres 38, 40 s'ouvrent en mettant hors circuit les résistances. L'ouverture du disjoncteur est provoqué par un coulissement vers le bas de la tige de commande 32, qui commande mécaniquement l'ouverture des contacts des chambres 12, 14. Le déplacement de la tige 32 libère la tige 48 du piston 46, lequel se déplace sous l'action du ressort 52 en aspirant de l'huile à travers le clapet 58 de la bâche 60. En fin de course d'ouverture la pompe 42 est à nouveau remplie d'huile prête à un nouveau fonctionnement, et le distributeur 64 est placé à nouveau en position active, le palpeur 84 ayant quitté la came 86. Pendant toute la course d'ouverture des contacts, les vérins 70, 72 sont restés inactifs en position d'ouverture des contacts des microchambres. La commande hydraulique des microchambres utilise des éléments standards du commerce et peut facilement être adaptée à différents. types de disjoncteurs par un choix approprié des limiteurs de débit et des vérins moteurs. Un réglage est possible par une variation de la section de l'orifice du limiteur réglable. Une telle commande se prête également à une extension, notamment à une commande de plusieurs microchambres et un mode de réalisation est décrit ci-dessous en référence à la figure 2, en se limitant aux élémînts associés à la chambre 12, l'agencement étant symétrique pour la chambre 14. Sur la figure 2, une deuxième microchambre 90, analogue à la microchambre 38, est associée à la chambre de coupure 12 et est commandée par un vérin moteur 92, identique au vérin 70. Le vérin 92 est relié. à la conduite d'alimentation 66 et communique par l'intermédiaire d'un orifice limiteur de débit 94 avec la bâche 60. La section de fuite des limiteurs 78, 94 est réglée de manière à provoquer hne fermeture échelonnée des microchambres 38, 90, de la manière. illustrée à la figure 3. Sur le dispositif selon la figure 2 on a prévu une possibilité de réglage additionnel par un limiteur de débit 96 reliant directement la pompe 42 à la bâche 60. Le fonctionnement du dispositif selon la figure 2 est bien entendu identique à celui décrit ci-dessus en référence à la figure 1. Le retard à la fermeture de la microchambre-90 peut également résulter d'une section différente du vérin 92 ou éventuellement de la raideur du ressort de rappel.Les intervalles de temps de fermeture des contacts des chambres 12, 90, 38 sont représentés en traits pleins sur la figure 3, le disjoncteur étant représenté sur la figure 2 dans sa position à l'instant tl. La figure 4 illustre une autre variante de réalisation selon l'invention, mettant en oeuvre deux microchambres 38, 90, associées à une chambre de coupure 12, pour insérer des résistances de fermeture dans le circuit électrique. Les résistances de fermeture sont insérées successivement suivant une séquence, représen tée à la figure 5, par une commande hydraulique appropriée, schématiquement-représentée, à titre d'exemple, à la figure 4. La conduite 66 du distributeur 64 est reliée à un deuxième distributeur 98 à cinq voies, susceptible d'être placé en une position gauche, représentée à la figure 4, d'alimentation du vérin 70, et en une position de droite d'alimentation du vérin 92, par un système hydraulique de commande à vérins 100 et 102, attaquant de part et d'autre le distributeur 98.Un limiteur réglable à clapet antiretour 104 est inséré dans la conduite 106 reliant le distributeur 98 au vérin 70, ce dernier étant relié au vérin de commande 100. Une autre voie du distributeur 98 est reliée,par l'intermédiaire d'un limiteur à clapet anti-retour 108, au vérin 92, qui commu niaue avec le vérin de commande 102 du distributeur 98. Dans la position de gauche, représentée à la figure 4, du tiroir 98, le fluide refoulé par la pompe 42 alimente > par l'intermédiaire du distributeur 64, de la conduite 66, du distributeur 98, à travers le limiteur 1C4, et la conduite 106, le vérin 70, qui déplace les contacts de la microchambre 38 vers la position de fermeture. Le vérin 92 est relié par le dapet anti-retour du limiteur 108 et le distributeur 98 à la bâche 60 et reste donc inactif pendant cette première phase de fermeture du disjoncteur.Après fermeture de la microchambre 38 et venue en butée du vérin 70, l'huile alimente le vérin de commande 100 et déplace le distributeur 98 vers la droite. Dans cette position du distributeur 98 la conduite 66 alimente à travers le limiteur 108 le vérin 92, qui déplace les contacts de la microchambre 90 vers la position de fermeture. Le vérin 70 est par contre mis en communication avec la bâche 60 et sous l'action du ressort de rappel, l'huile, contenue dans le vérin 70, est refoulée à travers le clapet anti-retour 104 et le distributeur 98 vers la bâche 60. Simultanément à la fermeture des contacts de la microchambre 90 s'opère l'ouverture des contacts de la microchambre 38. L'ensemble est agencé de telle manière que la résistance de fermeture, associée à la microchambre 90 est insérée simultanément à la déconnexion de la résistance associée à la chambre 38 et préalablement à la fermeture de la chambre de coupure 12.Après fermeture de la microchambre 90 et la venue en fin de course du vérin 92, l'huile sous pression actionne le vérin 102, qui ramène le distributeur 98 vers la position de gauche. Simultanément, le palpeur 84, coopérant avec la came 86, déplace le distributeur 64 vers la position inactive, mettant à l'échappement l'ensemble du circuit hydraulique. La commande des vérins 100, 102 du distributeur 98 doit bien entendu être agencée pour réagir uniquement postérieurement à la venue en butée des vérins 70, 92. A l'ouverture du disjoncteur la commande hydraulique reste inactive et le distributeur 64 revient à sa position d'origine, prêt à un nouveau fonctionnement. La'figure 5 illustre les séquences de fermeture des contacts des chambres 12, 38 et 90. Il est à noter que le circuit hydraulique de commande peut être agencé différemment, par exemple en commandant le deuxième distributeur 98 également mécaniquement, soit par la tige de piston de la chambre 12, soit par celle de la chambre 38. Le dispositif de commande selon l'invention peut être utilisé à l'insertion de résistance d'ouverture et, à titre d'exemple, on a représenté à la figure 6, un disjoncteur, analogue à celui de la figure 1, équipé d'une microchambre 38, associée à la chambre 12. L'adaptation de la commande hydraulique à l'inser ion de résistances d'ouverture consiste à inverser le fonctionnement de la pompe hydraulique 42 et celui de ltaccouplement unidi rectionrel 50, de manière à réaliser un refoulement d'huile lors d t un mouvement de descente de la tige de commande 32. A cet effet, les conduites 56, t~2 sont. reliées à la partie inférieure du cylindre de la pompe 42, le ressort 52 sollicitant le piston 46 vers le naut en position de lutée de l'accouplemert-unidirectionnel 5G, La came de commande 1Q8 du palpeur 8h est prévue sur la tige de piston de la chambre 12 dans une zone correspondant à l'ouverture des contacts de la chambre. Le fonctionnement du disjoncteur selon la figure 6, ressort de l'exposé ci-dessus et il suffit de rappeler qu'un mouvement vers le bas de la tige de commande 32, correspondant à une manoeuvre d'ouverture des contacts de la chambre 12, provoque un refoulement d'huile par la conduite 62 vers le vérin 70 de commande de la microchambre 8, provoquant une insertion de la résistance associée préalablement à l'ouverture des contacts de la chambre de coupure 1?. Les contacts de la microchambre 38 restent en position fermée jusqu'à l'ouverture complète des contacts de la chambre 12, le palpeur 84 venant en-cette position coopérer avec la came 108 en autorisant le déplacement du tiroir 64 vers la position inactive sous l'action du ressort 88. Dans cette position du tircir 64 le vérin 70 est mis à l'échappement de la manière décrite ci-dessus. Les réglages et la commande de microchambres additionnelles peuvent être réalisés d'une manière similaire a' celle décrite en relation avec les résistances de fermeture. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et représentés aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences mécaniques ou électriques, notamment à celle dans laquelle la tige de commande actionnerait positivemeTtt les contacts des chambres de coupure à l'ouverture et à la fermeture. REVENDICATIONS I. Dispositif de commande des contacts d'une chambre auxiliaire d'insertion de résistances, associée à une chambre de coupure à auto-soufflage d'un disjoncteur à haute tension dont les contacts sont commandés mécaniquement par une tige s'étendant entre la zone à potentiel élevé et la zone au potentiel de la terre, caractérisé par le fait qu'il comporte dans la zone à potentiel élevé un générateur de pression hydraulique actionné par ladite tige, un moteur hydraulique solidaire des contacts de la chambre auxiliaire et une liaison hydraulique entre ledit générateur et ledit moteur comprenant des moyens de distribution agencés pour engendrer une séquence appropriée de commande des contacts de la chambre auxiliaire, fonction de la commande par ladite tige des contacts de la chambre de coupure. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une pompe hydraulique à piston solidaire de ladite tige de commande, un vérin hydraulisue à piston solidaire des contacts de la chambre auxiliaire et à moyens élastiques de rappel, et un distributeur inséré dans une conduite de liaison hydraulique entre ladite pompe et ledit vérin et présentant une position active dans laquelle ladite liaison hydraulique est assurée et une position inactive interrompant ladite liaison et autorisant une décharge du vérin hydraulique sous l'action desdits moyens élastiques de rappel. 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, ca caractérisé par le fait que ledit distributeur est cinématiquement relié à la commande mécanique des contacts de la chambre de coupure, de manière à être placé dans ladite position active ou inactive en fonction de la position desdits contacts. 4. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus une bâche de décharge, un circuit hydraulique interconnectant ledit moteur, ledit générateur et lesdits moyens de distribution et des moyens de limitation du débit insérés dans ledit circuit, de manière à dériver du mouvement de ladite tige un mouvement approprié des contacts de la chambre auxiliaire. 5. Dispositif de commande dc -pluseurs chambres auxiliaires d'un même pôle d'un disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque chambre auxiliaire comporte un vérin moteur et que les différents moteurs sont alimentés par le même générateur de pression hydraulique actionné par ladite tige. 6. Dispositif de commande d'une chambre auxiliaire d'insertion d'une résistance de fermeture, selon l'une quiconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit générateur est agencé pour engendrer une pression hydraulique pendant la course de déplacement de ladite tige provoquant la fermeture des contacts de la chambre de coupure et que lesdits moyens de distribution sont agencés pour transmettre ladite pression audit moteur hydraulique pendant ladite course, et provoquer une fermeture des contacts de la chambre auxiliaire, avant les contacts de la chambre de coupure. 7. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens de distribution inter rom, en position de fermeture des contacts de la chambre de coupure, la communication entre ledit générateur et ledit moteur et mettent ce dernier en communication avec une décharge, de mani-ère à autoriser une ouverture des contacts de la chambre auxiliaire par l'action de moyens élastiques. 8. Dispositif de commande d'une chambre auxiliaire d'insertion d-'une résistance d'ouverture selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ledit générateur est agencé pour engendrer une pression hydraulique pendant la course de déplacement de ladite tige provoquant l'ouverture des contacts de la chambre de coupure et que lesdits moyens de distribution sont agencés pour transmettre ladite pression pendant ladite course et provoquer la fermeture des contacts de la chambre auxiliaire avant l'ouverture des contacts de la-chambre de coupure et interrompre ladite transmission en position ouverte de ces derniers contacts pour autoriser l'ouverture des contacts de lacham- bre auxiliaire par des moyens élastiques.