Brevet FR2208177A1 — publié le 19740621

La présente invention concerne les disjoncteurs accolés au transformateur et destinés à la protection basse tension des transformateurs de distribution électrique, utilisés en partioulier, sur les réseaux ruraux. Dars les disjoncteurs connus pour cette utilisation, le déclenchement sur défaut a été réalisé jusqu'à présent par différentes solutions - déelenehelent magnétique, - déclenohement thermique, - déclenchement magnéto-thermique. La première solution a été abandonnée du fait des défaute fur gitifs, et seules les deux dernières sont utilisées. Dans ces solutions, on rencontre deux versions en ce qui concerne aisjoncteurs et déolencheurs - disjoncteur et déclencheur dans l'air - disjoncteur et déclencheur dans l'huile0 les disjoncteurs et déclencheurs dans l'air ont été généralement utilisés en FRANCS,tandis que les disjoncteurs et déelencheuri dans huile l'ont été à l'étranger, l'avantage des disjoncteurs et déclencheurs dans l'air, est, outre le prix de revient, la raoili- té de surveillance et d'entretien; par contre, ils surprotègent très généralement le transformateur, ce qui est préjudiciable aux exploitante qui ont alors tendance à bloquer le fonctionnement des déclencheurs pour éliminer leur fonctionnement sur surcarge, ce qui, par voie de conséquence, provoque fréquemment la destruction du transformateur par échauffement, puisqu'il n1 est plus protégé L'avantage des disjoncteurs et déelencheurs dans l'huile du transformateur réside essentiellement dans le fait que, de par sa po-sition dans l'huile, le déclencheur peut titre conçu pour réaliser une limage thermique; du transformateur, c'est-à-dire que les bilames du déclencheur sont influencées conjointement par deux facteurs d'une part, le courant traversant les bobinages basse tension du transformateur et d'autre part, la température de l'huile du dit transformateur0 De cette façon, il est possible d'obtenir des températures de bilames reflètant celles des points chauds de bobinage basse tension du transformateur. En réglant le déclencheur pour une température déterminée des bilames, il est donc possible de faire déclencher le disjoncteur avant que les bobinages du traneformateur n'aient atteint des températures critiques, soit réduisant leur durée de vie, soit provoquant leur destruction. Par contre, les inconvénients des disjoncteurs dans l'huile sont nombreux. Indépendamment d'un prix de revient élevé, d'inaccessibilité pour surveillance et entretien, de difficultés de signalisation mécanique, et d'ouverture du transformatetr pour réparation, ils présentent le grave inconvénient dans les réalisations connues dt avoir leurs contacts de coupure dans l'huile du transformateur. Ces coupures dans huile, non seulement provoquent une importante érosion des contacts avec toutes les conséquences qui en découlent ouverture du dit transformateur, décuvage, etc..; mais également polluent l'huile du dit transformateur, par suite des produits de la coupure dont certains sont conducteurs et peuvent hêtre la source de claquages diélectriques avec destruction du dit transformateur. Le disjoncteur suivant l'invention, permet de conserver les avantabes des disjoncteurs dans l'air et dans l'huile, en éliminant la totalité de leurs inconvénients respectifs. Â cet effet, le disjoncteur est disposé "accolé" extérieurement au transformateur sur un des cotés de sa cuve. L'ensemble disjoncteur proprement dit est dans l air, tandis que la partie active du déclencheur est & l'intérieur d'un boitier métallique double de forme particulière, soudé étanche, sur la paroi tole du transformateur. Ce boitier se compose essentiellement de deux compartiments sans communication entre eux : le premier, extérieur,,entourant le second sur tourtes ses faces sauf une, est soudé sur une ouverture du transformateur et donc rempli de son huile. Ce compartiment est donc totalement étanche vis à vis du second et de ltextérieure le second compartiment, possède une ouverture sur la face supérieure obturée par le couvercle du déclencheur proprement dit. I1 st rempli jusqu' un certain niveau d'un liquide adéquat, huile glycérine, huile de silicones, dans lequel fonctionnent les bilames du déclencheur. Ces bilames sont dtune part, traversés par le courant débité par le transformateur et d'autre part, soumis à 1' influence et à la température du "liquide déclencheur".Ce liqude est donc entouré par l'huile du transformateur remplissant le premier compartiment, et donc en réalité, soumis à la température de cette huile par l'intermédiaire dee parois communes entre le premier et le deuxième coapartiment. Ce montage permet donc de réaliser un déclencheur dont les bilames fonctionnent suivant.une "image thermique" des points chauds des bobinages du transformateur, ce qui est l'avantage primordial des disjoncteurs dans huile des transformateurs, mais du fait de son étanchéité, vis à vis de l'extérieur, il n'en présente pae les inconvénients. Be disjoncteur proprement dit est fixé sur les faces extérieures des socles isolants par rapport au transformateur, eux-mêmes fixés sur une des parois du dit transformateur. I1 comprend les organes d'un disjoncteur classique, ponnecteurs de raccordement, contacts fixes avec chambres de coupure, contacts mobiles sur leur axe commandé par la serrure, tresses de raccordement avec le dé clencheur et ccnn.xions errtre le déclencheur et le bloc de changement de tension et de liaison entre le disjoncteur et le transformateur, suivant une solution qui a fait 11 objet d'un brevet précédent sous le n 72.14382o Suivant cette disposition, on constate que 1 - le disjoncteur proprement dit est entièrement dans l'air puisque tous ses organes sont situés sur des faces de socles opposées à celles qui reposent sur le transformateur. Suivant cette disposition son fonctionnement et en particulier ses coupures et fermetures E effectuent donc dans l'aire le disjoncteur a donc une coupure qui peut titre visible et controlable et les opérations de vérification et d'entretien peuvent avoir lieu sans auuune contrainte, puisque tous ses organes sont accessibles de l'extérieur du transformateur. I1 possède donc bien tous les avantages des disjoncteurs dans 1' air et notamment la possibilité d'utilisation du transformateur en bi-tel,sion, sans accès au transformateur, solution ayant fait ltob- jet du brevet 72,14382, 20 le déclenoheur a lui un fonctionnement analogue au déclencheur a fonetionnement dans 11 huile du transformateur, puisque ses organes principaux, et en particulier ses bilames sont situés dans un compartiment tanche, rempli d'un liquide adéquat, dont la température est sensiblement égale à celle de l'huile du transformateur, puisque ce compartiment est entouré d'un deuxième justement rempli d'huile du transformateur, prélevée dans l'emplacen,ent du transformateur, où elle est la plus chaude et la plus reprc-entative des temp-ratures des bobinages L'avantage considérable de cette solution de double boitier est que l'on obtient un déclencheur à isolement total et absolu, tant en pression qu'en étanchéité, entre le transformateur et le disjoncteur, tout en conservant les qualités irincirales du fonctionnement du déclencheur par nimage thermique" dans l'huile du transformateur0 L'étanchéité est due au fait que le compartiment extérieur est rempli d'huile du transformateur, mais que sa seule ouverture vers l'extérieur est obturée étanche par le boitier intérieur, contenant les organes actifs du déclencheur.De cette façon, le transformateur reste totalement étanche, étant donné qu'aucun joint statique ou dynamique susceptible de se détériorer n'est interposé entre transformateur et disjoncteur. En conclusion, le disjoncteur remplit bien le but de llinven- tion, puisqu'il réunit tous les avantages des disjoncteurs dans l'air associés à ceux des disjoncteurs à déclencheurs dans l'huile dans lesquels il est possible de réaliser un fonctionnement sur "image thermique" garantissant une protection parfaite des isolants de bobinages du transformateur, tout en conservant 11 étanchéité totale du dit transformateur vis à vis du disjoncteur et de l'extérieur0 Le dessein annexé illustre à titre d'exemple, un mode de réalisation du disjoncteur objet dd la présente invention. Tel qu'il est représenté, pour plus de clarté sous forme monophasée, le transformateur (1) comporte outre ses parties actives, une cuve (2) dans laquelle de l'huile (3) a un niveau (4) dans le cas de transformateur à remplissage non intégral.Par exemple, dans le dos (5) du transformateur, est réalisée une ouverture (6) sur laquelle est soudée étanche, avec le dos (5), un compartiment parallélépipédique (7) qui donc se remplit de l'huile (3),du transformateur à la mOrne température. Dans ce compartiment (7) est soudé "emboité" un deuxiè- me compartiment parallélépipédique plus réduit (8) dont les cotes sont telles que dtune part, il ferme d'une façon étanche la seule ouverture supérieure du compartiment (7) vers l'extérieur, mais qu en même temps, il laisse un espace sur toutes ses faces entre le compartiment (7) et lui-même. Suivant cette disposition, on constate donc que le compartiment (8) est en somme en "bain marie" étanche dans le compartiment (7), et donc dans l'huile du transformateur, tout en rendant le dit transformateur totalement étanche justement par Sa présence obturant l'ouverture de (7) vers l'extérieur du transformateur. Ce compartiment (8) est rempli d'un liquide (9) adéquat, huile de silicones par exemple, pour que, influencé par la tempera- ture de l'huile du compartiment (7), il influenoe à son tour les bilames (10) du déclrmeheur qui sont immergés dans (9).L'orifice supérieur du compartiment (8) est recouvert par le socle de déolen- cheur (11) avec interposition d'un joint d'étanchéité (12). A l'in térieur du compartiment (8) et immergés dans le "liquide déclencheur", les bilames (10) déflectent sous la double influence représentant l"'image thermique" à savoir le courant de débit du transformateur qui les traverse et la température de l'huile, par l' intermédiaire du "liquide déelencheur"O Ces bilames actionnent une barrette ae déclenchement (13) qui, par l'intermédiaire dtun dispositif à percussion (14) et d'une tige de commande (15) provoque, dans certaines conditions "d'image thermique" préalablement fixées, l'ouverture de la serrure (16) commandant l'axe mobile (i7) sur lequel sont montés les contacts mobiles (18). A la partie supérieure, et fixé sur un socle isolant traversant le dos (5) du transformateur, se trouve le dispositif de traversées (19) et les ré sistances de shuntage (20) dont la combinaison avec les bilames du déolencheur revendiquée par un brevet précédent n 72.14382 permet d'utiliser le transformateur et le disjoncteur sous deux tensions et deux intensités sans nécessiter aucune intervention à l'intérieur du transformateur.Ce bloc traversée (19) est raccordé d'une part aux sorties basse tension du transformateur (21) et d'autre part aux bilames (10) qui sont eux-memes reliés par lesconnexions (22) aux tresses (23) fixées sur les contacts mobiles (18). Sur la partie inférieure du socle isolant (24) sont fixés 1' axe mobile (17) ainsi que les contacts fixes (25) munis de leurs chambres de coupure (26) et équipés de leurs connecteurs (27) pour raccordement sur la ligne de départ réseau basse tension (28). Enfin le tube (29) qui peut d'ailleurs Outre remplacé par une manivelle pour commande par perche, est relié à la serrure (16). L'ensemble du disjoncteur et déclencheur est protégé par un capot (30). - le fonctionnement du disjoncteur est aussi le suivant - manoeuvres d'ouverture et de fermeture manuelles au moyen du tube (29) qui commande directement la serrure (16) et donc les contacts mobiles (18) par l'intermédiaire de l'axe (17). - ouverture :utomatique par déclenchement sur surcharge ou défaut Les bilames (10) sollicités simultanément par le courant de débit du transformateur et la température de son huile, par l'intersédiai- re de la paroi du boitier (8) et du "liquide déclencheur" (9), pour representer une "image thermique n déflectent par échauffement et font pivoter la barrette (13) qui, par 1'intermEdiaire du mécanisme de percussion (14) et de la tige (t5) provoque l'ouverture de la serrure (16) et donc celle des contacts mobiles (18), en protégeant donc le transformateur par limitation de son débit sur le réseau. le disjoncteur de la présente invention peut être utilisé dans tous les cas où l'on désire protéger efficacement uïi transformateur vis a vie des courants de surcharge ou de d'fait tout en éliminant au maximum les déclenchements trop fréquents qui sont l'inconvénient des disjoncteurs à déclencheurs dans l'air sans toutefois présenter les désavantages;des disjoncteurs coupure dans l'huile, qui présentent eux, l'inconvénient de polluer l'huile des transformateurs en provoquant ainsi des possibilités de destruction par claquage diélectrique. REVENDICATIONS 1. - Disjoncteur accolé pour protection de tJsnssrorsa- teur, utilisé pour la protection des transformateurs sur les réseaux de distribution électrique, caractérisé en ce que les organes du disjoncteur proprement dit son4 situés dans l'air, tandis que les parties actives du déclencheur, telles que des bilames, sont situées à l'intérieur d'un compartiment étanche rempli d'un liquide et disposé sur l'un des cotés de la cuve du transformateur, de manière que ce compartiment soit en contact avec l'huile contenue dans la cuve du transformateur. 2. - Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compartiment contenant les parties actives du déclencheur est placé, par rapport à lacune du transformateur, dans la région où l'huile de la cuve est la plus chaude et la plus représentative des températures des bobinages du transfor mateur. 3. - Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le cospartiment contenant les parties actives du déclencheur est placé à 1'intérieur d'un second compartiment qui est soudé de façon étanche sur les bords dune ouverture ménagée sur l'un des côtes de la cuve du transformateur, de manière à être rempli par l'huile de cette cuve. 4. - Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second compartiment possède sur s tace supérieure une ouverture sur les bords de laquelle est emboîté et soudé de façon étanche le compartisent contenant les parties actives du déclencheur.