Brevet FR2282177A1 — publié le 19760312

Le secteur technique de l'invention st principalement celui des dispositifs de protection des lignes de contact élec- triques, sur réseaux ferroviaires. La proteetion contre les effets de la foudre des lignes de contact électriques des voies ferrées à déjà été effectuée au moyen d'appareils dénommés parafoudre déioniseurs. Il s'agit de dispositifs, installés de préférence dans les zones foudroyées et dont le but principal est de neutraliser les nuages ionisés de foudre tourbillconaires, générateurs de surtensions, cheminant le long des lignes. La complexité du réseau électrique à protéger nécessitant l'installation d'un nombre trop important de parafoudres déioni- seurs pour que le coût d'une protection intégrale reste dans le domaine du rentable et certains impératifs d'exploitation ont conduit à réduire le nombre des parafoudres déioniseurs installés, en choisissant comme localisation d'implantation certains points critiques, des discontinuités, par exemple, précisément déterminés au sein des zones foudroyées. Compte tenu de set allègement, les parafoudres sont également amenés à dériver à la terre les charges électriques de la ligne et de ton voisinage, induites en dehors des zones plantation des parafoudres déioniseurs en conservant et rétablis sant l'isolement nécessaire sous la tension de service. La disposition connue consisté en une paire d'électrodes métalliques conductrices de l'électricité dont les parties se faisant fase sont toujours constituées par des portions de surfaces planes jeuant le rôle d'écran pour l'électrode sous tension. Ces portions d' életrodes sont toujours disposées perpendiculaire- ment à la ligne, sur le chemin de cette dernière, et sent mainte- nues à un écartement voulu, suffisant, qui ne subissent pas l'écla tement sous la tension de service, mais provoquent soit la neutralisation du nuage ionisé de foudre tourbillonnaire, soit le passage d'une décharge lors des surtensions induites dans les zones démunies de parafoudres déioniseurs, l'une des électrodes étant reliée électriquement et directement à ladite ligne, et jouant le rôle d'écran neutraliseur, l'autre étant reliée à la terre sous résistance relativement faible. Les dispositions connues offrent divers inconvénients tout d'abord, les électrodes sont montées - la course des nuages ionisés de foudre tourbillonnaires étant le trajet de la ligne sur les isolateurs de suspension de la ligne caténaire, la présence dudit dispositif rend malaisé l'entretien, notamment le nettoyage périodique desdits isolateurs de suspension. Chaque isolateur de suspension constitué d'une chatne d'éléments en verre, articulés à rotule par joints dénommés "Ball and Socket", étant sujet à déformation lors du passage des motrices, sous l'action des vents ou les deux à la fois, il est nécessaire de prévoir des cales de centrage isolantes, s'interposant entre électrodes pour en éviter le centaet, mais favorisant, par cheminement, des amorçages intempestifs. Les effets extérieurs des décharges peuvent aboutir à une détérioration de 1 isolement. Il peut en résulter une fuite impor- tante que les disjoncteurs des sous-station ne peuvent parer, vu leur réglage aux intensités très élevées développées lors des démarrages des motrices. Le défaut n'tant pas éliminé, ses effets mécanothermiques sont tels que la chute de la ligne intervient par destruction de l'isolateur ou de ses attaches.Il en résulte des perturbations difficilement admissibles du trafic, par exemple par éventuel arrachement de pantographe, meme si la ligne n'est pas tombée jusqu'à terre, le contact de ladite ligne avec le sol ou les rails provoquant la mise hors tension. Ces inconvénients ne se trouvent pas compensés par l'économie réalisée dans le montage du dispositif, autour d'un tel isolateur de suspension, qui supporte en même temps l'électrode- écran sous tension et l'électrode de terre du parafoudre déioniseur. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvé- nients précités en désolidarisant physiquement le dispositif parafoudre déioniseur des parties électriques propres à la caté- nuire, ledit parafoudre déioniseur et sa liaison électrique avec la caténaire tant conçus de façon à obtenir un fonctionnement, et donc une protection, identique à ceux qui sont apportés par un montage en ligne du dispositif. Elle concerne à cet effet un dispositif parafoudre déioniseur dans lequel les électrodes sont déportées latéralement par rapport à la ligne à protéger, celle desdites électrodes qui est sous la tension de service et qui joue le r81e d'écran, étant réunie à ladite ligne par un conducteur correspondant. Il est important en momie temps d'incliner les électrodes vis-à-vis de la direction de la ligne pour que le conducteur de liaison entre ligne et électrode-écran sous tension correspondante conserve, au voisinage de cette dernière, une direction perpendi oculaire à ladite électrode-écran sous tension, afin de jouer efficacement son rôle de neutralisation. Il importe que l'angle formé entre ligne et conducteur de jonction ne dépasse pas 30 , au voisinage au moins de cette ligne; afin de guider le nuage ionisé de foudre tourbillonnaire vers le parafoudre déioniseur et de permettre à ce dernier de jouer son rôle principal de neutralisation. Les électrodes identiques et parallèles entre elles sont avantageusement constituées par des éléments circulaires emboutis, à bordures annulaires planes, disposées en regard à écartement voulu, et à fond central bombé de convexité extérieure à l'intervalle qui sépare leurs bordures. La partie annulaire est à bord relevé vers l'entérieur dudit intervalle. Cette conception et cette disposition sont adoptées afin d'éviter la création de points d'amorçage préférentiels favorisant la destruction desdites électrodes. La fixation sur support et sur conducteur de liaison se fait par éléments démontables, au voisinage du sommet du fond bombé qui peut être localement applati à cet effet. L'électrode de terre peut être directement fixée à un montant rigide, conducteur, relié à l'entreteise de tête de portique support de ligne ou à la traverse de potence équivalente, alors que l'électrode-écran, sous tension du couple d'électrodes est rapportée sur un second montant qui est relié, avec interposition d'un isolateur rigides, à ladite entreteise ou traverse. Ces deux montants peuvent être solidaires (l'un d'entre eux par son isolateur) d'un longeren de soutien, fixé à ladite entretoise ou traverse, ce qui a pour avantage de déterminer sans erreur position, écartement et parallélisme entre surfanes planes des ---- électrodes, aussi bien au Montage qu'á l'entretien; l'ensemble ainsi constitué étant entièrement rigide, permet de plus la suppression des cales de centrage prévues entre électrodes, antérieurement. Bien entendu, un tel dispositif peut entre simple, avec orientation d'un est ou de l'autre, vis-à-vis de la direction de la ligne à protéger, ou double, c'est-á-dire bi-directionnel. La première version est plus éoonoiique et à adopter de préférence au voisinage d'une extrémité de ligne ou on alternance directionnelle espacée le long d'une telle ligne; la seconde version est plus universelle en ce sens que la protection est acquise quel que soit le point de foudroyage d'un côté ou de l'autre de l'appareil ou le sens de progression d'un nuage ionisé. La description qui va suivre d'exemples non limitatifs de formes d'exécution de tels dispositifs va permettre, en regard des dessins annexés, de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 montre en plan la disposition d'un tel appa reillage double, au droit dune entretoise do pertique. Les figures 2a et 2b représentent de façon analogue, chacune une orientation d'un appareillage simple ou mono-direction nel. la figure 3 montre un profil correspondant à la figure 2a vu dans le sens de la flèche III. la figure 4 montre une élévation à plus grande échelle d'un appareil double ou bi-directionnel. La figure 5 montre avec des arrachements, un plan correspondant à la figure 4. La figure 6 montre de mêmes une élévation d'un appareil simple. Les figures 7 et 8 représentent des plans, correspon- dants à la figure 6, d'appareils simples symétriques, tels que représentés sur figures 2a et 2b, avec des arrachements. L'appareil parafoudre déioniseur représenté, désigné en général par la référence 1, est monté sous entretoise 2 de portique ou traverse de potence, support d'une ligne caténaire 3, cette dernière état supportée par son fil porteur 5 grâce à des isolateurs de suspension 4 à l'entretoise 2 et ce fil porteur maintenant, par des pendules classiques 6 le ou les fils de prise de courant ou frotteurs 7. Les portiques ou potences sont mis à la terre avec entretoise ou traverse par leurs montants 9. Sous entretoise 2, mais déportée transversalement par rapport à la ligne 6,6,7 caténaire, est disposé un appareil para foudre déioniseur 1. Cet appareil comporte au moins une électrode de terre 10 et au moins une électrode-écran, sous tension 11, réunie à la ligne 3 par un conducteur 12 biais, fixé sur le porteur 5 par une pince à griffe de contact 13. Comme on le voit sur la figure 4, l'entretoise 2, formée de deux profilés en U 14 est prise en pince entre un longéron 15 et un mors 16 (eux mémes constitués par des profilés en U) mutuellement serrés par boulons et écrous 17. Chaque extrémité de longeron 15 supporte par pattes 18 des demi-colliers opposés 19 lesquels sont serrés par boulonnage dans la gorge de tête d'un isolateur 20 correspondant, rigide. Dans cet isolateur est scellé un montant rigide 21 en tube carré renforcé, convenablement orienté. Sur la queue de ce montant 21 est boulonnée l'électrode-écran 11 sous tension. De même sous le longeron 15 est fixé par soudure un montant central 22, on queue duquel est fixée une ailette 23 aux extrémités plates de laquelle sont boulonnées des électrodes de terre 10. Chaque électrode, électrode de terre 10, ou électrode- écran sous tension 11, est formée par un embouti à bord annulaire plat 2X, à bordure 25 relevée et à fond 26 bombé, ferlant écran, fond à région sommitale plane 27 pour portée et boulonnage double sur montant 21 ou ailette 23. L'un des boulons de fixation assure une cosse 28 de connexion du conducteur 12, tout en permettant montages et dinon- tages commodés. Comme on le voit sur la figure 1, dans le cas d'un appareil double ou bidirectionnel, les pinces 13 sont éleignées du plan du portique pourque l'angle formée entre direction de ligne 3 et conducteur 12 soit d'environ 20 ; cet angle ne doit pas être supérieur à 30 environ. Il en va de même dans le cas d'un appareil simple, ci-après décrit. En effet, en cas d'arrivée d'un nuage ionisé de feudre stourbillonnaire suivant la ligne 3, le coude conduisant le nuage voisin de la ligne au conducteur 12 et à l'électrode-écran ll doit rester modéré pour que ledit nuage n'ait pas tendance à suivre sen cheminement sur ladite ligne. Il atteint alors l'électrode-écran ll et se neutralise instantanément par réflexion sur cette dernière. Par centre, les effets de décharge provoqués par surten- sions induites en ligne sont tenus distants de l'isolateur 4 de suspension, de sorte que ce dernier n'en souffre rien, pas plus que d'effets secondaires d'amorçage prolongé ou autres. On élimine ainsi tout danger de chute de la ligne. De même le ou les isolateurs 20 sont distants et leur bris éventuel ne peut induire aucune conséquence sur la tenue de ligne Le caractère rigide du montant 21 assure que les électrodes conservent l'écartement convenable et le parallélisme de leurre bords actifs 24, même vis-à-vis des vibrations de la ligne 3, qui seraient transmises par les conducteurs 12, tout en permettant la suppression des cales de centrage. Bien entendu, les figures 1, 4 et 5 représentent un appareillage bi-directionnel et sont la figuration d'une forme dtexécution de dispositif capable de neutraliser le nuage de foudre tourbillonnaire provenant dtun côté ou de l'autre du por tique sur la ligne 3. Pour raison d'économie, un dispositif simple, unidireotionnel, montré sur les figures 2a, 2b et 6 à 8, peut aussi être envisagé. Il diffère du précédent par le fait que le longeron 15 maintient une seule paire d'électrodes 10 et 11. Dans ces condi tions, il assure efficacement la neutralisation des nuages ionisées de foudre tourbillonnaires cheminant sur la ligne du côté où se trouve son électrode-écran sous tension. Le montage en est donc possible en extrémité de ligne ou en répartition alternée sur une section. Les représentations qui en sont données comportent les mêmes références pour les pièces semblables. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, on peut apporter des modifications aux formes d'exécution qui viennent d'être décrites. 1.- Dispositif parafoudre déioniseur pour lignes élec triques et notamment lignes caténaires pour voies forrées, carac térise par le fait qu'il comprend au moins une paire d'électrodes, dont les partiel les plus rapprochées sent planes et parallèles, latéralement déportées par rapport à ladite ligne, l'électrode écran sous tension y étant réunie par un conducteur correspondant. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les électrodes sont inclinées vis-à-vis de la direction de la ligne. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le conducteur de liaison ligne-électrode-écran est inaliné vis-à-vis de la ligne. 4.- Dispositif selon les revendications 2 et 3, caracté risé par le fait que ledit conducteur de liaison est perpendicu laire à la face correspondante d'électrode-écran, au moins au voisinage de sa jonction avec cette dernière. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le conducteur de liaison ligne électrode-écran est incliné sur cette ligne d'un angle ou plus égal à 30 environ. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que chaque électrode est formée par un élément circulaire, pourvu d'un bord annulaire à bordure relevés et d'un fond bombé dont la convexité est de même sens que le relevé de bordure, vers l'extérieur de l'espace séparateur des électrodes d'une même paire. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé Par le fait que, dais une paire d'électrodes, l'une d'entre elles, à la terre, est supportée par un montant solidaire d'un longeron fixé sur entretoise de portique ou traverse de potence de soutien de ligne, l'autre, électrode-écran sous tension, étant entre de méme avec interposition entre montant et longeron, d'un isolateur. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend deux paires d'élec- trodes, symétriquement réparties de part out d'autre d'un plan passant par un point d'attache de ligne sur un support. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il appartient à une groupe dont les éléments sont répartis sur la longeur de la ligne.