Brevet FR2208175A1 — publié le 19740621

La présente invention concerne les disjoncteurs destinés a la protection Basse tension de transformateurs de distribution électrique, en particulier, utilisés sur les réseaux ruraux. Dtns les disjoncteurs connus pour ce te utilisation, le doclen- chement ur défaut a té réalisé jusqu'à présent par différentes solutions - Déclenchement magnétique, - Déclenchement thermique, - Dclenchement magnéto-thermiqueO La première solution a été abandonnée du Sit des défauts fugitifs et seules les deux dernières sont utilisées. Dans ces solutions, on rencontre deux versions en ce qui concerne disjoncteurs et déclencheurs - disjoncteur et déclencheur dans l'air, - disJoncteur et déclencheur dans l'huile. Les disjoncteurs et déclencheurs dans l'air ont été générale ment utilisés en FRANCE, tandis que les disjoncteurs et déclencheurs dans huile l'ont été à l'tranger. T'avantage des disjoncteurs et déclencheurs dans l'air, est, outre le prix de revient, la facilité de surveillance et d'entretien; par contre, ils surprotègent très généralement le transformateur, ce qui est préjudiciable aux exploitants qui ont alors tendance à bloquer le fonctionnement des declen- cheure pour éliminer leur fonctionnement sur surcharge, ce qui, par voie de eaonséquenee, provoque fréquemment la destruction du trano- formateur par échauffement puisqu'il n'est plus protégé. L'avantage des disjoncteurs et déclencheurs dans l'huile du transformateur réside essentiellement dans le fait que de par sa position dans l'huile, le déclencheur peut entre conçu pour réaliser une "image thermique" du transformateur, e'est-à-dire que les bilames du déclencheur sont influencées conjointement par doux facteurs; d'une part, le courant traversant les bobinages basse tension du transfors-tteur et d'autre part, la température de l'huile du dit transformateur.De cette façon, il est possible d'obtenir des tem ratures de bilames reflètant celles des points chauds de bobinage basse tension du transformateur. Ev réglant le déclencheur pour une température déterminée des bilames, il est donc possible de faire déclencher le disjoncteur avant que les bobinages du transformateur n' rient atteint des temprratures critiques, soit réduisant leur durée de vie, soit ,--voquallt leur destruction. Par contre, les ineonvénients des disjoncteurs dans l'huile sont nombreux. Indépendamment d'un prix de revient élevé, d'inaccessibilité pour surveillance et entretien, de diffieiltEs de signalisation méeaJtique, et d'ouverture du transformateur pour réparation, ils présentent le grave inconvénient dans les réalisations connues d' avoir leurs contacts de coupure dans l'huile du transformateur. Ces coupures dans l'huile, non seulement provoquent une importante érosion des contacts avec toutes les conséquences qui en découlent, ouverture du transformateur, décuvage, etc..., mais également polluent l'huile du dit trnsformateur, par suite des produits de la coupure dont certains sont conducteurs et peuvent être la source de claquages diélectriques avec destruction du dit transformateur. Le disjoncteur suivant l'invention, permet de concilier les avantages des disjoncteurs dans l'air et dans l'huile du transformateur, en éliminant une partie importante de leurs inconvénients respectifs. A cet effet, le disjoncteur est disposé dans un boitier étanche dont la partie supérieure est située en excroissance au-dessus du toit du transformateur, et comporte principalement le mécanis- me et les contacts du disjoncteur, tandis que la partie inférieure plongeant dans l'huile, comporte essentiellement la partie déclen cheur dont les bilames immergées dans un liquide adéquat. Le disjoncteur objet de l' invention comporte donc un boitier étanche dont la partie supérieure peut être métallique ou non, mais dont la partie inférieure, plongeant dans l'huile du transformateur est obligatoirement métallique pour faciliter la transmission de chaleur en provenance de l'huile du dit transformateur. Ce boitier est fixé sur le toit du transformateur qu'il traverse par une ouverture correspondante, équipée d'un joint d'étanchéité vis à vis de l'extérieur du transformateur. A l'intérieur de ce boîtier, un disjoncteur de conception classique avec dans la partie haute du dit boitier les contacts fixes à chambres de coupure et les contacts mobiles sur leur axe, commandé par un mécanisme à déclenchement libre.Au travers du boitier dans la partie haute, des traversées isolantes reliées aux contacts fixes permettant le raccordement sur la ligne de départ basse tension, et un axe, muni d'une manivelle intérieure commandant le mécanisme et d'une manivelle extérieure, pouvant être commandée soit par un tube de commande à distance, soit par une perche de manoeuvre, permet la manoeuvre manuelle.L'ensemble du disjoncteur, à l'intérieur du boitier eet fixé sur un chassis rigide dont la partie basse sert de support au déclencheur comportant les bilames0 Cette partie basse du boitier, plongeant dans l'huile du transformateur, est remplie d'un liquide adéquat, huile, glycérine ou huile de silicone, jusqu'à lm niveau sensiblement égal au niveau de l'huile du transformateur qui I'entoure. Dans cette partie basse se trouve le déclencheur qui comporte notamment des bilames situées obligatoirement dans le liquide intérieur du boitier. Des connexions relient le déclencheur aux tresses de liaison des contacts mobiles du disjoncteur, et une tige de commande permet au déclencheur d'aotionner la serrure d'ouverture du disjoncteur.Les contacts d'entrée du déclencheur sont réunis aux sorties des bobinages du transformateur, au travers d'une paroi isolante formant traversée. Suivant cette description, on constate que 1 le déolenoheur et notamment ses bilames sont bien d'une part parcourues par le courant débité par les bobinages du transformateur, et d'autre part, suumises à l'influenee de la température de l'huile du dit transformateur, puisque l'échaufferent de l'huile est transmis au liquide du boitier dans lequel baignent les bilà- mes par l'intermédiaire de la aroi métallique conductrice du dit boitier. Ces conditions réunies permettent ainsi de réaliser une "image thermique" du point chaud du transformateur, ce qui est l'avantage principal des disjoncteurs dans l'huile du transformateur. 20- L'ensemble du disjoncteur dans son boitier tanche est totalement isolé du transformateur, dont les coupures s'effectuent dans l'air en limitant les phénomènes d'érosion et lee produits de coupure qui ne peuvent se mélanger à l'huile du transformateur, interdisant de ce fait, toute pollution ainsi que tout risque d'incendie ou d'explosion. Nous retrouvons donc dans ce cas, l'avantage principal des diE- joncteurs dais l'air. Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, un mode de réalisation du disjoncteur conforme à la présente invention. Tel qu'il est représenté sous forme monophasé, le trnnsformateur (1) comporte un niveau d'huile (2) et un toit (3). Sur le toit (3) est fixé le boitier étanche (4) dont la partie sup rieure ou toit (3) peut êt métallique ou isolante, mais dont la partie inférieure plongeant dans l'huile du transformateur, doit être obligatoirement métallique pour permettre une excellente trensmission des calories de l'huile du transformateur au liquide du déclercheur. Le boitier (4) est fixé sur le toit (3) du transformateur avec interposition d'un joint pour réaliser l'étarchéité du dit transformateur vis à vis de l'extérieur. Dans la partie haute du boitier (4) se trouve le disjoncteur proprement dit où sur le chassis (5) se trouvent fixés les contacts fixes (6) muslis de leurs chambres de coupure (7) et reliés aux traversées (8), Sur le même chassis tourillonne l'axe mobile (9) commandant les contacts mobiles (10). Cet axe mobile est lui-mEme entrainé par la serrure à déclenchement libre (11) qui est soumise à l'axe (12) comportant une manivelle intérieure actionnant la serrure et une manivelle extérieure reliée par exemple au tube de manoeuvre (13).A la partie inférieure du boitier qui plonge dans l'huile du transformateur se trouve le déclencheur proprement dit composé de ses contacts d'entrée (14) reliés aux sortis de bobinage basse tension (15) du transformateur; les bilames (16) communiant la barrette de déclenchement (17) et donc la serrure (11) du disjoncteur par l'intermédiaire de la tige de commande (18).Les bilames du dfolencheur sont reliées au disjoncteur par les connexions (19) sur lesquelles sont fixées les tresses (20) réunies aux contacts mobiles (10). Le contact d'entrEe (14) des bilames (16) traverse la paroi métallique du boitier (4) par l'intermédiaire d'une plaque traversée isolante (21), et la partie inférieure du boitier est remplie jusqu'au niveau (2) de lt huile du transformateur, d'un liquide adéquat (22), huile ou glyc- rine ou huile de silicones, dans lequel plonge soit la totalité du déclencheur, soit au minimum les bilames (16). le fonctionnement du disjoncteur est ainsi le suivant - manoeuvres d'ouverture-fermeture manuelles au moyen du tube (13) qui, par l'intermédiaire des manivelles calées sur l'axe (12) commande la serrure (il). - déclenchement sur surcharge ou défaut : les bilames (16) sollici tées, par le courant de débit du transformateur et ira température du "liquide déclencheur" donc en réalité, la température de l'huile transformateur au travers de la paroi métallique du boitier, de fa çon à former une "image thermique", déflectant par échauffement, et font pivoter la barrette de déclenchement (17), qui, par l'intermédiaire de sa tige de commande (18) provoque le fonctionnement de la serrure (11) et donc l'ouverture des contacts mobiles (10) en protégeant ainsi le transformateur par élimination de son débit sur le réseau. Le disjoncteur objet de l'invention peut entre utilisé dans tous les cas o l'on désire protéger efficacement un transformateur vis à vis des courants de surcharge ou de défaut', 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 à coupure dans 11 huile, qui présentent, ceux, l'inconvénient de polluer l'huile des transformateurs en provoquant ainsi des possibilités de destruction de transformateurs par claquages diélectriques. R E V E rz D I C A T I O N S 1.- Disjoncteur basse tension de rotection de transformateur du type de ceux fixés au sommet d'un poteau de ligne électrique, caractérisé en ce qu'il est fixé sur le toit du transformateur, à l'intérieur dtun boitier totalement étanche, la partie mécanisme, coupure, signaLisation, traversées isolées de départ et commande mécanique étant au-dessus du toit du transformateur, alors que la partic inférieure du boitier immergée dans l'huile du transformateur comporte le déclencheur dont les bilames sont,également immergées dans un liquide diélectrique, intérieur au boitier, et dont le niveau est sensiblement le meme que celui de huile du transformateur0 Des traversées isolées étanches à la base du boitier permettent d'alimenter le déclencheur en provenance des bobinages du transformateur. 2.- Disjoncteur selon revendication 1 caractérisé par le fait ,uue la partie haute du boitier peut être ous le couvercle du transformateur, tout en maintenant la partie déclencheur dans son liquide.