Brevet FR2287124A1 — publié le 19760430

L'invention concerne les parafoudres qui assurent la protection d'appareillages sous enveloppe metallique, isolés par un gaz à haute rigidité diélectrique tel que l'hexafluorure de soufre, et qui sont disposés eux-mêmes à l'intérieur d'une enceinte métallique. Normalement, on dispose les éclateurs des parafoudres dans de l'air ou de l'azote et non dans un gaz à haute rigidité diélectrique, en particulier parce que les produits de décomposition de ce dernier, sous l'effet de l'arc électrique, provoquent l'attaque des matières céramiques. I1 est connu de monteur dans une enveloppe un parafoudre classique comportant un isolateur étanche rempli d'air ou d'azote et contenant l'ensemble des parties actives. I1 est également connu pour réduire la hauteur.des parafoudres de tensions élevées, de disposer les éléments actifs en plusieurs piles ou de prévoir des résistances d'écoulement annulaires et de loger les éclateurs a l'intérieur de ces dernieres. Dans ces diverses dispositions, il faut isoler entre eux les éléments actifs superposés et relier en série ces derniers par des. connexions.Le parafoudre comporte alors des pieces à des potentiels différents situées à l'intérieur de cet isolateur plein d'air ou d'azote, à une pression voisine de la pression atmosphérique, tandis qu'il est situé lui-aême dans une enveloppe métallique remplie de gaz à haute rigidité diélectrique généralement sous pression. Comme on est amené à limiter les dimensions de l'enveloppe métallique pour des raisons de prix et d'encoibresent, un gradient de potentiel élevé apparaît entre l'enveloppe métallique reliée à la terre et les pieces sous tension situées à l'intérieur de l'isolateur, et tout particulièrement celles qui sont les- plus proches de la borne haute tension du parafoudre.Les connexions réalisant la mise en série des éléments actifs coportent souvent des éléments à faible rayon de courbure donnant naissance à un champ hétérogène et provoquant une ionisation intense en direction de l'enveloppe niétallique, Pour les tensions élevées, l'utilisation de pare-effluves ne permet généralement pas de résoudre ce problème, par suite de la faible rigidité diélectrique de l'air ou de l'azote a une pression voisine de la pression atmosphérique. De plus, la hauteur d'un tel parafoudre est accrue par le fait que les distances et les lignes de fuite nécessaires pour tenir la tension sont plus élevées dans l'air ou l'azote que dans l'hexafluorure de soufre. L'invention a pour but un parafoudre d'enconbreaent réduit pour la protection d'appareillage électrique placé dans une enveloppe etalllque sous pression et de fluide a haute rigidité diélectrique. L'invention a pour objet un parafoudre pour la protection d'appareillage électrique placé dans une enveloppe métallique sous pression de fluide a haute rigidité diélectrique contenant ledit appareillage, caractérisé par le fait qu'il comporte d'une part des éclateurs répartis dans des enceintes étanches, au mins partiellement isolantes, et remplies d'un gaz isolant, et d'autre part de résistances d'écoulement disposées dans le fluide diélectrique autour desdites enceintes. Selon une caractéristique, chaque enceinte comporte un tube isolateur, le parafoudre ne comportant pas de tube isolateur, unique et- continu, englobant ltensemble des éclateurs et des résistances et interposé entre ceux-ci et l'enveloppe métallique. Selon une autre caractéristique, il comporte des pieces de connexion disposées dans le fluide diélectrique entre les extrémités des éclateurs et les résistances électriques. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description de deux variantes de réalisation d'un parafoudre selon l'invention. La figure 1 est une vue schématique et partielle en coupe d'un parafoudre selon I l'invention. La figure 2 est une vue semblable d'une variante de parafoudre. Dans les figures, l'appareillage électrique n'a pas été représenté car il ne fait pas partie de l'invention. On a désigné par 11 une portion de l'enveloppe métallique extérieure de cet appareillage. L'enveloppe 11 délimite un espace intérieur 12, rempli d'un fluide sous pression, haute rigidité diélectrique, tel que de l'hexafluorure de soufre. Dans cet espace, on dispose un parafoudre constitué par des éclateurs tels que 1 et 1' placés en série et des résistances d'écoulement 7, 7' et 7" annulaires et répartis autour des éclateurs. Les éclateurs 1 et 1' sont contenus dans des isolateurs 2 et 2' fermes par des fonds 4 et 4'. Les parties intérieures' 18 et 18' sont rendues étanches grâce a des joints-tels que 5 et 5' et sont remplies d'un gaz isolant tel que de l'air ou de 11 azote. Les fonds 4 et 4' sont réalisés de façon a assurer une cohnexion 6 et 6' pour la mise en série des éclateurs 1 et des resistances d'écoulement 7 qui sont non linéaires. Mais les fonds 4 et 4' et les connexions 6, 6' peuvent également être formés par des pieces distinctes. Si nécessaire, en particulier pour les plus hautes tensions, les extrémités des connexions 6, 6' constituent des pareeffluves de forme appropriée 8, 8'. Les résistances 7, 7' peuvent être isolées entre elles par une pièce isolante solide 9, mais on peut aussi utiliser' dans ce but le fluide diélectrique compte tenu de sa grande rigidité.Toutefois, dans certains cas, la tenue mécanique de l'enseible peut rendre nécessaire l'utilisation d'un isolement solide. En variante, on peut disposer a la place de la pièce isolante 9, des organes assurant la répartition de la tension entre les groupes d'ecXateurs 1. De lemme, les isolateurs 2 et 2' peuvent être sépares par des pièces isolantes 10. L'ensemble des éclateurs et des résistances est logé dans une enveloppe métallique il dont l'espace intérieur 12 est rempli d'hexafluorure de soufre. On peut, dans certains cas, a l'aide de conduits isolants tels que 13, établir une communication entre les parties internes 18 et 18' des enceintes 2, 2' constituées par l'isolateur qui contiennent les éclateurs.Ceci periat, en particulier, d'assurer une circulation d'air ou d'azote dans les conparti ents des éclateurs et d'évacuer les traces éventuelles d'hexafluorure de soufre ayant pu pénétrer dans ces compartiments et pouvant faire varier les tensions d'amor- çage. Dans la variante de la figure 2, la pièce isolante 10 et les scellements 5, 5' constituent une seule pièce telle que 14 et 15 surmoulée sur les fonds 4 et 4'. Dans ce cas, les éléments successifs peuvent être assemblées par vissage ou collage et l'étanchéité est assurée par les joints tels que 16. Eventuellement, les parties internes 18 et 18' des enceintes constituées par les isolateurs 2, 2' contenant les éclateurs peuvent co muniquer entre elles par des orifices 17. Dans cette variante de la figure 2, le parafoudre constitue un assemblage rigide. Qu'il s'agisse des réalisations de la figure 1 ou de celles de la figure 2, il faut noter que les compartiments contenant les parafoudres ne doivent pas communiquer avec les compartiments recevant l'appareillage de coupure, afin d'éviter que les gaz provenant de la décomposition de l'hexafluorure de soufre par l'arc ne détériorent les résistances non linéaires et certains éléments isolants. Parmi les avantages des dispositifs selon l'invention, on peut indiquer que le remplacement de l'enceinte isolante unique contenant la partie active du parafoudre et située a l'intérieur de l'enveloppe métallique Il dans les constructions classiques, par une succession d'enceintes isolantes, smrlifie les mesures a prendre en cas d'amorçage interne.En effet, l'enceinte isolante unique classique doit résister a la surpression élevée consécutive à l'amorçage et ou doit prévoir aux extrémités du parafoudre des dispositifs d'évacuation Dans la solution selon l'invention, un des points d'attache de l'amorçage, sur las résistances 7 par exemple, se déplace presque i edistenent sur l'enveloppe métallique Il, oe qui réduit la longueur de l'arc.D'une part l'arc, plus cou t -'avec un long tube isolant, dégage moins d'énergie et l'enveloppe métallique 11 résiste mieux la pression qu'un tube isolant : on peut d'ailleurs adopter le même système de protection ou d'évacuation que pour les autres compartiments de l'appareillage sous enveloppe. Il est évident que l'invention n'est nullement limitée aux modes de realisation qui viennent d'être décrits et représentés qui n'ont été donnes qu'd titre d'exemple ; on comprendra qu'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, wDdi- fier certaines dispositions ou remplacer certaines éléments par d'autres susceptibles d'y assurer la même fonction technique ou une fonction technique équiva- lente. C'est ainsi qu'en particulier, dans les figures 1 et 2, les parafoudres comportent des résistances d'écoulement annnulaires à l'intérieur desquelles sont logés les éclateurs, mais l'invention s'applique è toute autre solution telle que les dispositions comportant plusieurs piles d'élements actifs. REVENDICATIoNS 1/ Parafoudre pour la protection d'appareillage électrique placé dans une enveloppe métallique (11) sous pression de fluide a haute rigidité diélectrique contenant ledit appareillage, caractérisé par le fait qu'il comporte d'une part des éclateurs (1, 1') répartis dans des enceintes étanches (2, 2') au moins partiellement isolantes et remplies d'un gaz isolant, et d'autre part de résistances d'écoulement (7, 7') disposées dans le fluide diélectrique qui existe autour desdites enceintes. 2/ Parafoudre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque enceinte comporte un tube isolateur (2, 2'), le parafoudre ne comportant pas de tube isolateur, unique et continu, englobant l'ensemble des éclateurs et des résistances et interposé entre ceux-ci et l'enveloppe métallique (11). 3/ Parafoudre selon l'une des revendications I et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des pièces de connexion (6, 6') disposées dans le fluide diélectrique entre les extrémités des éclateurs (1, 1') et les résistances d'écoulement (7, 7'). 4/ Parafoudre selon lwune des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les enceintes isolantes sont fermées par des fonds métalliques (4, 4') comportant des prolongements constituant des pare-effluves (8, 8'). 5/ Parafoudre selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les fonds métalliques (4, 4') constituent des connexions assurant la mise en série des éléments du parafoudre. 6/ Parafoudre selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'espace intérieur (12) situé entre les résistances d'ecoulenent (7, 7') est constitué par le fluide diélectrique, sans pièce isolante interposée. 7/ Parafoudre selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'an moins une partie de l'espace situé entre les extrémités des blocs des résistances d'écoulement est occupee par les organes de répartition de tension. 8/ Parafoudre selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'assemblage des éléments actifs est réalisé à l'aide de pièces isolantes (14, 15) fixées sur les fonds (4, 4') des enceintes isolantes contenant les éclateurs. 9/ Parafoudre selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les parties internes (14, 15) des enceintes isolantes contenant les éclateurs (1, 1') sont reliées entre elles par des orifice de animation (13). 10/ Parafoudre selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le gaz à haute rigidité diélectrique est de l'hexafluorure de soufre.