Brevet FR2326775A1 — publié le 19770429

La présente invention concerne un déclencheur de disjoncteur plus particulièrement destiné A la protection des bobinages basse tension des transformateurs de distribution électrique utilisés sur les réseaux ruraux, Dans les déclenoheurs connus pour cette utilisation, le déclen chement en cas de défaut a été réalisé suivant différentes techniquee - déclenchement magnétique - déclenchement magnéto-thermique - déclenchement thermique. Par suite du comportement des réseaux, et notamment des défauts fugitifs, les deux premières solutions ont été abandonnées, et seul le déclenchement thermique a été retenu comme efficace. Les déclencheurs thermiques des disjoncteurs ont été le plus fréquemment constitués par des bilames, traversées par tout ou partie du courant A controler; les bilames agissant sur une serrure provoquent l'ouverture du disjoncteur. Ces déclencheurs possêdaient généralement des bilames fonctionnant dans Blair, ce qui, du fait de leur faible inertie thermique provoquaient, soit une sous-protection, soit une sur-protection, suivant les régimes de fonctionnement des transformateurs. La présente invention concerne un déclencheur à image thermique qui commande l'ouverture du disjoncteur lorsque l1une de ses bilames atteint une température limite qui, par construction , correspond à la température limite acceptable aux points chauds des bobi ages du transformateur, évitant ainsi toute détérioration du dit transformateur. A l'inverse, le déclencheur ne déclenche pas le disjoncteur avant que cette limite soit atteinte, ce qui optimise la continui- té d'exploitation du réseau de distribution électrique. Dans ce type de déclencheur on ne trouve donc plus de sousprotection ou de surprotection, puisque les bilames sont maintenues par eorwstruetion à une temp6rature proportionnelle à celle des points chauds des bobinages du transfortateur, quels que soient les régimes de fonctionnement et la température ambiante. Four perfectionner cette image thermique le déclencheur est équipé d'un jeu de barrettes primaire et secondaires, conformément à un brevet précédent 73.01823, ce qui permet de réaliser une image thermique des bobinages du transformateur même en cas de surinten- mités monophases Dans une précdente Invention 72.42330, complétée par la 73. C1823, no;s avons décrit un déclencheur semblable dans lequel l'ima- go thermique était réalisée au moyen de la conjonction de deux facteurs - dtune part, l'échauffement direct des bilames fonctionnant dans un liquide diéléctrique et traversées par le courant débité par le transformateur, - d'autre part, ltéchauffement indirect de ces bilames par le liquide du déclencheur. le déclencheur était en effet réalisé on métal thermiquement conducteur et une ou plusieurs de ces parois étaient en contact thermique avec la cuve du transformateur. Cette solution présentait l'avantage d'une bonne image thermique et de la compacité d'un ensemble monobloc traasfosmateur-disjoncteur. Elle présentait cependant quelques inconvénients dans des cas partic1llierss inconvénients provoqués par les dificultés soulevées dans l'obtention et la qualité du contaot thermique entre transformateur et déclencheur, ou plus sîrnplement quand il était souhaitable de dissocier le disJoncteur du transformateur, soit pour des besoins d'exploitation, soit pour la protection de transformateurs anciens non adaptés au disjoncteur. la présente invention rémédie à ces inconvénients. En effet, le déclencheur, comme celui des brevets 72.42330 et 73.01823, comporte bien d'une part, des bilames traversées par tout ou partie du courant débité par le transformateur, et fonctionnant dans un liquide diélectrique, et d'autre part, des barrettes primaire et secondaires pour assurer la protection monophasée mais, son boitier, est réalisé en isolant thermique et est totalement indépendant d'un contact thermique avec le transfrmateur. Dans ce déclencheur, l'image thermique est toujours réalisée par le fait que les bilames se maintiennent continuellement à une température proportionnelle ou égale à celle des points chauds du trans formateur. Nais à la différence des brevets précédents, la température des bilames réalisant l'image thermique est provoquée - d'une part, par l'échauffement direct des bilames fonctionïant dans un liquide diélectrique et traversées par tout ou partie du courant débité par le transformateur, - d'autre part, par l'échauffement indirect de ces bilames par le liquide du déclencheur faisant monter leur température. les parois du déclencheur sont en effet calculées et réalisées en isolant thermique de façon telles quelles ne permettent qu'une évacuation partielle des calories apportées par les bilames; cette évacuation est réglée pour que la température du liquide et donc celle des bilames suive la température des points chauds du transformateur en réalisant ainsi l'image thermique. Cette nouvelle solution permet de réaliser un disjoncteur avec tLéclencheur à image thermique, sans qutil soit nécessaire d' au in un contact entre le transformateur et le déolencheur du dis joncteur. Suivant une forme préférée d'exécution de Ivinvention, le disjoncteur est totalement indépendant du transformateur, et disposé en général dans un coffret de protection. Il se compOse du disjoncter proprement dit avec bornes de raccordement amont et aval, contacts fixes et mobiles, mécanisme d'enclenchement et de déclenchement et, enfin, de la partie spécifiquement visée par la présente invention : le déclencheur. Toute la partie du disjoncteur est dans l'air et seul le dé déclencheur contient un liquide diélectrique dans lequel fonctionnent les bilames. Ce déclencheur possède deux particulrités : d'une part il est co-istitwé d'un récipient étanche au matériau thermiquement isolant et, d'autre part il est rempli d'un liquide diélectrique à propriétés thermiques particulières dans lequel fonctionnent les bilames. Ces bilames traversées par tout ou partie du courant basse tension débité par le transformateur actionnent un jeu de barrettes primaire et secondaires conformes au brevet 73.01823, de façon à obtenir image thermique en cas de défaut monophasé. Suivant cette disposition, on constate qu'en fonctionnement; les bilames traversées chacune par le courant de la phase correspondante du transformateur, s'échauffent et déflectent. Leur échauffement est cependant limite par la température du liquide dans lequel elles fonctionnent et vis à vis duquel elles font office de résistances0 Il s'établit donc en permanence, et en fonction du temps, une proportionnalité entre la température des bilames et celle du liquide. Cependant, comme l'isolement thermique des parois du déclencheur est tel que les pertes extérieurse en calories sont inférieures aux calories apportées par les bilames, la température du liquide continue de s'élever et en conséquance les bilames continuent de déflecteur en maintenant sensiblement leur écart de température avec le liquide. Les facteurs influant sur la température des bilames soit X - nature et forme des bilames, - nature et quantité du liquide, - nature, forme et qualités d'isolement thermique des parois du déclencheur, sont calculés de telle sorte que les températures de chaque bilame soient en permanence, soit égales, soit proportionnelles, à celles des points chauds des bobinages correspondants du transformateur. De cette façon, et par réglage il est possible de faire déclencher le déclencheur commandant le disjoncteur quand la température des points chauds du transformateur atteint une limite de sécurité fixée préalablement0 Cette particularité constitue donc un déclencheur réalisant une image thermique des bobinages du transformateur tout en étant indépendant de celui-ci en matière de contact thermique, ce qui est le but de l'invention. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence à l'unique dossier schématique illustrant, à titre d'exemple, un mode de réalisation du déclencheur objet de la présente invention. La figure 1 est une vue de coté, en coupe d'un pole du déclencheur triphasé selon l'invention. la figure 2 est une vue en plan, par dessus correspondant à la figure 1, et montrant plus particulièrement les organes internes de ce déclencheur. Dans la figure 1, dont une seule phase est représentée et décrite (1) représente la connexion de la liaison entre le transformateur et le déclencheur, (2) la connexion entre le décle-neheur et le disjoncteur0 Ces connexions sont fixées pour une phase, respectivement sur des plots conducteurs (3) et (4), traversant le couvercle isolantétanche (5)e Sur les plots (3) et (4), à l'intérieur du boîtier, est fixée une bilame (6) en forme de U. Le courant basse tension d'une phase du transformateur emprunte donc le circuit s connexion (i) plot (3), bilame (6), plot (4), connexion (2), pour aller au disjoncteur lui-même. Dans la figure 2 et comme le déclencheur est triphasé, ce circuit est répété 3 fois avec les bilames (6), (7), et (8). Ces bilames en déflectant actionnent un jeu de barrettes primaire (9) et secondaires (10), (11), (12), conformes à celles décrites dans le brevet 73.01823. La barrette primaire (9) de cet ensemble commande une serrure (13) libérant suivant réglage la manivelle (14) oui, sous l'action d'un ressort commande la serrure du disjoncteur et provoque son ouverture. L'ensemble des bilames, barrettes et serrures fonctionnent dans un liquide (15) qui est un isolant diélectrique à propriétés ther miques particulières. Le liquide est à l'intérieur d'un boitier (16) réalisé en isolant diélectrique et thermique. Suivant les né cessités de l'image thermique, l'isolement de ce boîtier (16) peut être lui-même complété par l'isolement (17) réalisé en matériau différent monobloc ou fractionnaire. L'ensemble du boitier est fermé par le couvercle isolant étanche (5). le fonctionnement d'un tel déclencheur est le suivant - Au début du passage du courant dans les bilames (6), (7), (8), celles-ci déflectent en fonction de leur température liée à celle du liquide (15) dans lequel elles fonctionnent. Cette phase est la première phase du fonctionnement et peut être qualifiée de rapide car la température des bilames se stabilise relativement rapidement, en fonction de la température du liquide (15). - La deuxième phase du fonctionnement se poursuit alors plus lentement. En effet, les bilames faisant office de résistance, échauffent progressivement le liquide (15) dont la température s'élève, ce qui a naturellement pour conséquence d'élever également la température des bilames, puisqu'il se produit un équilibre permanent entre la température des bilames et le liquide dans lequel elles fonctionnent. En fin de déflexion, et suivant descriptions du brevet 73401823, la déflexion des bilames est telle que les barrettes libèrent l'accrochage (13) et provoquent I'owerture du disjoncteur. Toutefois, pour que la température du liquide puisse s'éleveur pendant la deuxième phase, il est nécessaire quten plus des qualités thermiques du dit liquide, les calories apportées par les bilames ne soient pas toutes évacuées au travers des parois du déclencheur. Ces parois sont donc constituées d'isolants thermiques adaptés. Pour que la courbe des températures de bilames sui-re celle des températures de point chaud, il suffit donc de proportionner les a- lories évacuées par les parois avec celles émises par les bilames. Four obtenir une image thermique corresponds-z à un trarsformateur déterminé, on modifie donc les bilames et la qualité isolante du boîtier, et éventuellement la quantité et la qualité du liquide dars lequel elles fonctionnent, de façon à ce que les pertes thermiques dee parois du déclencheur, soient inférieures d'une certaine quanti té précise aux calories apportées par les bilames. Le déclencheur, objet de l'invention, peut titre utilisé avantageusement dans tous les cas où l'on reoherche la protection optima d'un transformateur, tant en surcharges monophasées que multiphasées, sans que soit créée l'obligation de justaposer le disjonc teur dans ou contre le transformateur. Dans tous les cas, le déclencheur qui suit les températures des points chauds du transformateur, commandera l'ouverture du disjoncteur de protection du transformateur, quand les dits points chaude auront atteint leur température considérée comme : limite acceptable0 REVENDICÂTIONS 1 - Déolencheur de disjoncteur pour transformateurs utilisés sur les réeeaux de distribution électrique caractérisé en ce que son boitier est réalisé en matériau thermiquement isolant, dont les pertes extérieures en calories sont inférieures aux calories provoquées par le passage du courant dans les bilames; ces bilames fonctionnent à l'intérieur du boitier étanche rempli d'un liquide, chaque bilame étant raccordée sur une phase du secondaire du transformateur, et l'enseable des bilames commandant un jeu de barrettes primaire et secondaires libérant en fin de course une serrure de mécanisme. 2 - Déclencheur selon revendication 1, caractérisé e ce que l'isolant constituant le boîtier peut titre de nature et d'épaisseur variables pour permettre l'adaptation de image thermique fournie par le déclencheur en fonction du transformateur0 5 - Déclencheur selon revendication 1 et 2 caractérisé en ce qu'il peut être, soit accolé contre le transformateur, soit totalement séparé de celui-ci.