Brevet FR2344155A1 — publié le 19771007

L'invention concerne l'appareillage électrique destiné principalement au maternel débrochable des équipements sous enveloppe métallique et comprenant au moins un dispositif de coupure dans un gaz. On réalise actuellement des appareillages comportant des dispositifs de coupure correspondant a des fonctions différentes : disjoncteurs, interrupteurs, contacteurs, et pouvant être combinés a des fusibles, a des transformateurs de courant bobinés, ou à des diviseurs capacitifs. Ces appareillages different également par leurs caractéristiques : tensions, courants nominaux en service permanent, courants de court-circuit. Enfin, on peut utiliser différents principes de coupure chacun dans la zone de tension ou de courant de court-circuit dans laquelle son efficacité est la plus grande.Ainsi, bien que les deux techniques suivantes correspondent souvent à des pressions de service et à des courses des parties mobiles pas tres différentes, il est généralement plus efficace d'éteindre un arc par un jet de gaz obtenu par autocompression pour des tensions élevées, et au moyen d'un déplacement par soufflage magnétique, pour de grands courants sous des tensions plus faibles. Lorsqu'on doit couvrir toutes ces possibilités, on est généralement conduit à des gammes d'appareils complexes et souvent peu homogènes. L'invention a pour but de réaliser un appareillage débrochable ou sectionnable convenant au plus grand nombre possible d'applications et conçu pour couvrir le maximum de fonctions, de caractéristique et de techniques de coupure, afin d'obtenir, pour les constituants principaux, des séries de fabrication permettant de réduire les prix. De plus, cet appareillage doit présenter un faible encombrement et comporter un dispositif de commande à rendement élevé. L'invention a pour objet un sous-ensemble d'appareillage électrique monté sur un chtssis, caractérisé en ce que ce châssis porte extérieurement deux enveloppes en forme de traversées dont ltespace interne contient, pour la premiere enveloppe, un dispositif de coupure dans un gaz et, pour la deuxieme enveloppe, l'un des éléments suivants : dispositif de coupure dans un gaz, coupe-circuit, transformateur de courant bobiné avec ou sans diviseur capacitif et avec ou sans déclencheur, et conducteur de traversée. Les deux enveloppes en forme de traversées peuvent, notamment, ttre constituées de maniere analogue. Cette structure d'appareillage est moins encombrante que les structures classiques ; la comnande du dispositif de coupure ou des dispositifs de coupure peut être réalisée avec beaucoup de souplesse ; le mise sous-ensemble : châssis et enveloppes peut recevoir, suivant les installations à réaliser, des éléments divers et des dispositifs de coupure de types différents, ceux-ci pouvant etre mis en série pour accroître le pouvoir de coupure d'un sous-enseible et plusieurs sous-ensembles pouvant facilement être mis en parallele pour augmenter l'intensité nominale de l'ensemble, tout en utilisant des appareils normaux. Un conducteur de liaison entre le dispositif de coupure de la première enveloppe et ltelement de la deuxième enveloppe est avantageusenent situé à l'intérieur du châssis et constitue le circuit primaire d'un transformateur de courant monoconducteur. Ce conducteur de liaison peut être réuni à ce dispositif de coupure et à cet élément par des connexions souples. Le châssis a, de préférence, la forme d'un parallélépipède à deux grandes faces paralleles, chacune des deux enveloppes en forme de traversées étant disposée perpendiculairement à ces grandes faces et fixee sur l'une d'elles et le châssis formant intérieurement deux cavités qui s'étendent d'une grande face à l'autre grande face, dans le prolongement des espaces internes des enveloppes en forme de traversées, espaces avec lesquels lesdites cavités peuvent être en coiiunication par des passages. Le gaz du dispositif de coupure ou des dispositifs de coupure dans un gaz peut être de l'hexafluorure de soufre. Le châssis peut former un carter contenant une réserve de gaz pour le dispositif de coupure ou les dispositifs de coupure. D'autres particularités et d'autres avantages de l'invention ressortiront de la description d'exemples de réalisation de l'invention qui vont être donnés à l'aide des figures schématiques ci-jointes. La figure 1 est une coupe d'un sous-ensemble selon l'invention, à deux dispositifs de coupure. La figure 2 est une vue en élévation d'un tel sous-ensemble, dans laquelle on a scie attisé la liaison avec une botte de coImnande des dispositifs de coupure. Les figures 3 et 4 sont des vues en élévation d'un sous-ensemble à disjoncteur dans la première enveloppe et dans lequel la deuxième enveloppe contient, soit un transformateur de courant bobiné (figure 3), soit un fusible (figure 4). La figure 5 représente, en élévation, un sous-ensemble à disjoncteur dans la première enveloppe et à électro-aimant de commande de ce disjoncteur. La figure 6 représente, en élévation, un sous-ensemble à contacteur dans la première enveloppe et à fusible dans la seconde enveloppe. La figure 7 represente en élévation, un sous-ensemble réalisant une traversée de paroi. La figure 8 représente, en élévation, un équipement sous-enveloppe comportant un sous-ensemble selon 1 invention et des volets d'obturation. La figure 9 est une vue en perspective d'une cellule d'appareillage comportant trois sous-ensemble complétés selon l'exemple de la figure 8. Les figures 10 et 1I représentent respectivenent une vue en élévation d'une cellule fixe et une vue en élévation d'une cellule embrochable verticalement. La figure 12 représente une vue en élévation d'un poste à trois cellules. Ces figures correspondent au cas particulier où les axes des deux enveloppes en forte de traversées sont parallèles, mais les axes de ces deux enveloppes peuvent former entre eux un angle quelconque, Dans la figure 1, pour montrer les diverses possibilites d'un sous-ensemble selon l'invention, on a supposé que les deux enveloppes en forme de traversées contenaient chacune un dispositif de coupure de type différent, mais, en pratique, ces deux dispositifs sont généralement identiques ; ils ne diffèrent l'un de l'autre que dans certains cas particuliers. Ce sous-ensemble est monté sur un châssis 1, unipolaire ou tripolaire, de forme générale parallélépipédique avec deux grandes faces 2 et 3 parallèles. Le châssis 1 forme un bloc, généralement réalisé en matériau isolant, le plus souvent coulé, mais il pourrait aussi être en métal, par exemple en aluminiums coulé ou en bois imprégné, I1 peut être muni d'une frette 4 servant à renforcer la tenue du châssis à la pression et a éventuellement constituer une masse de protection, Le chassies I comporte deux cavités 5 et 6 par phase. Ces cavites 5 et 6, de forme généralement cylindrique, traversent le châssis en s'étendant d'une grande face 2 à une grande face 3. Elles sont séparées par une paroi interne 7. Ces cavités sont fermees, sur la gauche de la figure 1, par des enveloppes isolantes 8 et 9 en forme de traversées cylindriques ou tronconiques fixées sur le châssis 1, par des vis 10, avec interposition de joints 11. Ces enveloppes 8 et 9, géneralement realisées en résine synthétique coulee sous pression, possèdent, à l'extrémité opposée à celle venant s'appliquer contre le chissis, des bornes de contact sous la forme, par exemple, de contacts d'embrochage 12 et 13. Ces enveloppes 8 et 9, qui peuvent recevoir conne dispositif de coupure, aussi bien un disjoncteur, un interrupteur ou un contacteur suivant les besoins, contiennent, l'une 8, un dispositif de coupure du type à soufflage magnétique schématisé en 14, avec des contacts fixe 15 et mobile 16 tous deux montés dans l'enveloppe 8, l'autre 9, un dispositif de coupure à autocompression schématisé en 17, avec des contacts fixe 18 et mobile 19 tous deux montés dans l'enveloppe 9. Les tiges mobiles 20 et 21 portant les contacts mobiles sortent de l'espace interne 22, 23 de l'enveloppe correspondante 8, 9 en étant guidées dans un disque 24, 25 fixé sur l'enveloppe par des vis 26, 27. Ces tiges mobiles sont reliées, dans les cavités 5 et 6, à des mécanismes 28, 29, en matériau isolant, constitués par des bielles et manivelles fixées sur des arbres d'entratneinent 30, 31, qui traversent le châssis perpendiculairement à la figure 1 et sortent de celui-ci par des sorties latérales, non représentées, rendues étanches par des joints classiques. Dans la paroi 7, est installé un conducteur de liaison 32 qui constitue l'enroulement primaire d'un transformateur de courant monoconducteur dont le secondaire isolé 33, bobiné sur un noyau magnétique, peut alimenter directement un déclencheur non représenté, par des conducteurs 34. Ce conducteur de liaison 32 est relié, d'une part à la tige mobile 20 par une connexion souple 35 et, d'autre part, à la tige mobile 21 par une connexion souple 36. Après montage de 11 ensemble des dispositifs de coupure et de leurs organes annexes, les cavités 5 et 6 sont fermées par des couvercles 37 fixés du côté opposé aux enveloppes 8 et 9, par des vis 38. A l'extérieur du châssis 1, un des arbres, 30 par exemple, est accouplé mécaniquement par des manivelles 39 et 40 et une bielle 41 à une botte de manoeuvre 42 (figure 2). La synchronisation entre les tiges mobiles 20 et 21 des deux dispositifs de coupure d'un meme pôle est assurée par des manivelles telles que 43 et une bielle telle que 44 solidarisant les arbres 30 et 31. Au lieu d'être située à l'opposé des enveloppes 8 et 9, la botte de manoeuvre 42 peut être accouplée latéralement à l'un des arbres 30 ou 31. Les enveloppes 8 et 9 et les cavités 5 et 6 communiquent entre elles à l'aide d'orifices tels que 45 partiqués dans les disques 24, 25 et sont remplies d'un gaz d'extinction, généralement de l'hexafluorure de soufre. La combinaison de plusieurs éléments isolants en série : enveloppes 8 et 9 et châssis 1, facilite l'utilisation de ce sous-ensemble de faible encombrement, enibrochable et à pales séparés, sous des tensions assez élevées telles que 36 kV, ainsi que la bonne tenue en atmosphère humide ou polluée. Cette tenue peut d'ailleurs être encore améliorée par l'adjonction sur les enveloppes 8 et 9 d'ailettes moulées schématisées localement en 46. Les dispositifs de coupure 14 et 17 pourraient aussi, au lieu d'être commandés ensemble de manière synchrone, avoir chacun une commande individuelle. Cette commande peut être purement mécanique ou être effectuée par un électro aimant Lorsqu'un seul dispositif de coupure suffit, les organes de coupure et le mécanisme situés dans la seconde enveloppe 9 sont remplacés par un élément annexe ou, si cet élément lui-même n'est pas nécessaire, par un conducteur de traversée. Les appareils de performances moyennes ou faibles étant en général, quatre fois plus nombreux que les appareils à haute performance, l'utilisation d'un seul dispositif de coupure sera assez fréquente. La disposition selon l'invention est tres souple et permet un grand nombre d'adaptations. On a déjà vu que l'on pouvait réaliser des sous-ensembles dont chaque pôle comporte deux dispositifs de coupure (à autocompression ou à soufflage magnétique), comme le montrent les figure 1 et 2. On peut installer, dans l'enveloppe 8, un dispositif de coupure et, dans l'enveloppe 9, un transformateur de courant bobiné 47 auquel on peut donner la forme de ltenveloppe isolante, avec ou sans diviseur capacitif 48 (figure 3). On peut aussi installer un dispositif de coupure dans l'enveloppe 8 et un fusible 49 dans l'enveloppe 9 (figure 4). Le dispositif de coupure de 1 'enve- loppe 8 peut avoir chaque pôle commandé indépendamment par un électro-aimant 50, cas d'un disjoncteur shunt par exemple (figure 5). La figure 6 représente le cas ou le dispositif de coupure dans l'enveloppe 8 est un contacteur 51 et où l'enveloppe 9 renferme un coupe-circuit 49. Ce sous-ensemble etant destiné à la commande et à la protection des moteurs. Dans le cas de la figure 7, deux enveloppes 8 et 52 d'axes parallèles et disposées en sens contraire, renferment chacune l'un des appareils décrits précédemment, le sous-ensemble pouvant constituer une traversée de paroi 53. Les appareils peuvent être accouplés de diverses façons à leur botte de manoeuvre et l'embrochage peut s'effectuer soit horizontalement, soit verticalement - botte de manoeuvre 42 située à l'opposé des enveloppes isolantes 8 et 9, et embrochage horizontal sur des contacts 54, 55, les deux enveloppes isolantes d'un p8le se trouvant soit dans un plan vertical (figure 8) soit dans un plan horizontal ; - accouplement latéral de la boîte de manoeuvre 42 et embrochage vertical sur des contacts 56, 57 (figure 11) ; - accouplement latéral de la boîte de manoeuvre 42 et montage fixe (figure 10). tes dispositions selon l'invention facilitent l'installation en cellule. La figure 8 représente un sous-ensemble avec des galets 58 permettant le roulement de la partie débrochable sur des rails 59, et des volets d'obturation 60 et 61. La figure 9 montre la superposition, dans une cellule, de trois sous-ensembles 62, 63, 64 tels que celui de la figure 8. Cette superposition permet de réduire le pas effectif des cellules dans un tableau et d'obtenir un pas de cellule réduit avec des éléments courants. Si l'on superpose n éléments de pas 1, le pas effectif à comparer à celui des éléments sans superposition sera lin. Dans ce tableau, les auxiliaires basse tension et les relayages tels que 65, sont accolés aux sous-ensembles précédents.Une borne de chacun des pôles de chaque sous-ensemble 62, 63, 64 est raccordée à des câbles de départ 66, 67, 68 et l'autre borne à des connexions verticales telles que 69 reliées à un jeu de barres principal 70. Les croisements entre les barres verticales et les sorties des appareils ne nécessitent qu'un faible isolement, car ils intéressent les mazes phases. Comme le montre la figure 10, le sous-ensemble selon l'invention simplifie également éventuellement les cellules fixes, dont l'appareillage ne comprend plus qu'un sectionneur rotatif simplifié 71 sans isolateurs supports fixes, un dispositif de coupure dans l'enveloppe 8, avec sa botte de manoeuvre 42 et un transformateur de courant bobiné intégre 47 dans l'enveloppe 9 ainsi qu'un sectionneur 72 de mise à la terre de câble. Cette disposition réduit le nombre de contacts ainsi que la main-d'oeuvre d'installation et laisse un volume important disponible pour les câbles 73 à la partie inférieure de la cellule. La figure li corresnond au cas d'un déplacement vertical d'une partie débrochahle comprenant un dispositif de coupure installé dans l'enveloppe 8 et entraîné par une boîte de manoeuvre 42 à accouplement latéral, un transformateur de courant bobiné 47 dans l'envelonpe 9 et un déclencheur secondaire 74. Le déplacement vertical de la partie débrochable est obtenu au moyen de deux crics 75, 76 du type crics de voiture, dont les mouvements sont synchronises par une chaîne 77. Cette cellule présente un encombrement et un prix réduits par rapport aux cellules classiques de protection générale.Sur la figure 12, cette cellule, qui porte la référence 78, est alimentée par un câble principal 79 et elle peut être combinée avec des interrupteurs à gaz 80 et 81 d'un autre type desservant un circuit en boucle ; elle peut constituer un ensemble homogène, économique et de faible encombrement. Les avantages des dispositions selon l'invention sont multiples. Avec sa structure en pont, cet appareillage est moins encombrant que les appareils classiques, spécialement dans le sens vertical de la figure 1. On peut superposer plusieurs appareils, ce qui réduit le pas effectif des cellules dans un tableau. Cet appareillage peut être adapté à toutes les fonctions : disjoncteurs, interrupteurs, contacteurs, combinés, et il permet, suivant les installations, de remplacer dans une enveloppe un dispositif de coupure par un fusible, un transformateur de courant bobine, un diviseur capacitif, un déclencheur. La mise en série de deux dispositifs de coupure qui accrott la tension et le pouvoir de coupure d'un sous-ensemble et la mise en parallèle de sous-ensembles accouplés mécaniquement qui accroît 11 intensité nominale, permettent d'augmenter les performances en utilisant des éléments normaux. On peut utiliser indifféremment dans une mue enveloppe un dispositif à autocompression ou un soufflage magnetique en fonction des caractéristiques désirées.L'appareil de coupure qui assure l'extinction d'un arc dans un gaz contenu dans une enceinte étanche ne provoque aucune manifestation extérieure lors de la coupure et il peut être disposé dans n'importe quelle position et embroché verticalement ou horizontalement. Le sous-ensemble selon l'invention supprime les contacts glissants et réduit le nombre des contacts en série dans le matériel fixe et dans le matériel débrochable. L'utilisation d'un transformateur de courant monoconducteur intégré permet de lui associer directement différents types de déclencheurs : directs, électroniques à plusieurs seuils, ultra-rapides. La commande mécanique des interrupteurs possède une grande souplesse : l'utilisation de deux arbres de manoeuvre accouplables à volonté permet de commander, à partir d'un ou de deux mécanismes, un disjoncteur comportant deux chambres de coupure ou une chambre et un autre organe tel que commutateur ou aiguilleur de terre. Chaque chambre de coupure peut être commandée séparément par Electro-aimant. La boîte de manoeuvre peut être disposée horizontalement ou verticalement et située latéralement ou fixée sur la face opposée aux enveloppes isolantes. Technologiquement, la construction est simplifiée puisque le châssis carter peut constituer la réserve de gaz et que les chambres de coupure peuvent être moulées sous pression. REVENDICATIONS 1/ Sous-ensemble d'apnareillage électrique monte sur un châssis, caractérisé en ce que ce châssis (1) porte extérieurement deux enveloppes (8, 9) en forme de traversées dont l'espace interne (22, 23) contient, pour la première enveloppe (8), un dispositif de coupure dans un gaz (14, 51) et, pour la deuxieme enveloppe (9), l'un des éléments suivants : dispositif de coupure dans un gaz (17), coupe-circuit (49), transformateur de courant bobiné (47) avec ou sans diviseur capacitif (48) et avec ou sans déclencheur, et conducteur de traversée. 2/ Sous-ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux enveloppes (8, 9) en forme de traversées sont constituées de manière analogue. 3/ Sous-ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les axes des deux enveloppes en forme de traversées sont parallèles. 4/ Sous-ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les axes des deux enveloppes en forme de traversées forment un angle quelconque. 5/ Sous-ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ch ssis (1) a la forme d'un parallélépipède présentant deux grandes faces parallèles (2, 3), en ce que chacune des deux enveloppes (8, 9) en forme de traversées est fixée sur l'une d'elles et en ce que le châssis (1) forme intérieurement deux cavités (5, 6) qui s'étendent d'une grande face (2) à l'autre grande face (3), dans le prolongement des espaces internes (22, 23) des enveloppes en forme de traversées. 6/ Sous-ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites cavités (5, 6) sont en communication par des passages (45) avec l'espace interne (22, 23) adjacent des enveloppes (8, 9) en forme de traversées. 7/ Sous-ensembles selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le châssis (1) forme un carter contenant une réserve de gaz pour le dispositif de coupure (14, 51) ou les dispositifs de coupure (14, 17). 8/ Sous-ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz du dispositif de coupure ou des dispositifs de coupure (14, 17, 51) est de l'hexafluorure de soufre. 9/ Sous-ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un conducteur de liaison (32) entre le dispositif de coupure (14) de la première enveloppe (8) et l'élément (17) de la deuxième enveloppe (9) est disposé à l'intérieur du châssis (1) et constitue le circuit primaire d'un transformateur de courant monoconducteur (32, 33). 10/ Sous-ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que ce conducteur de liaison (32) est réuni au dispositif de coupure (14) de la première enveloppe (8) et a l'élément (17) de la deuxième enveloppe (9) par des connexions souples (35, 36). 11/ Sous-ensemble selon l'une des revendications précédentes à deux dispositifs de coupure, caractérisé en ce que ces deux dispositifs de coupure (14, 17) sont commandés ensemble (43, 44) de manière synchrone. 12/ Sous-ensemble selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les dispositifs de coupure sont entraînés individuellement par une commande flécanique ou un électro-aimant.