Brevet FR2412970A1 — publié le 19790720

La présente invention concerne les appareils électriques a isolant gazeux, et plus particulièrement les appareils électriques à isolant gazeux dont une partie irrégulière de la partie sous tension est entourée par un blindage à haut potentiel.. Un disjoncteur a isolant gazeux comprend généralement un boîtier mis à la masse qui est empli d'un gaz isolant tel que l'hexafluorure de soufre et qu contient un contact fixe et un contact mobile. Normalement, le gaz isolant qui est enfermé hermétiquement dans le boîtier est stable, mais il se décompose lorsqu'il est exposé à l'arc électrique à haute température qui est amorcé au moment de l'interruption du circuit. Si le boîtier ne contient aucun élément qui se combine avec les produits de la décomposition, ceux-ci se recombinent en le gaz isolant d'origine, c'est-à-dire l'hexafluorure de soufre, quand la chaleur se dissipe. Mais quand le métal des électrodes évapore, le métal évaporé se combine aux produits de la décomposition du gaz en formant une poudre de fluorures métalliques, dont la quantité augmente avec le nombre d'interruptions du circuit. Cette poudre se dépose sur les surfaces du boîtier mis à la masse et sur les éléments d'écartement isolants qui servent à maintenir un conducteur dans le boîtier. Par ailleurs, il est possible qu'il subsistei!des matières étrangères metalliques dans le disjoncteur au moment de l'assemblage. Bien entendu, ces matières étrangères réduisent la rigidité diélectrique du disjoncteur. Dans le cas d'une barre omnibus enfermée dans un boîtier à atmosphère gazeuse, aucune matière étrangère métallique ne se forme en fonctionnement normal car le courant de charge n'est pas interrompu dans le boîtier de ia barre omnibus. Cependant, comme la barre omnibus est assemblée sur place, les matières étrangères risquent de s'introduire dans le boîtier au cours de l'assemblage, en réduisant ainsi la rigidité diélectrique. Ainsi qu'on le décrira plus loin, une barre omnibus est montée concentriquement dans un boîtier cylindrique à atmosphère gazeuse, et il est prévu un blindage à haut potentiel qui entoure la jonction des deux tronçons de la barre omnibus de façon à attenuer-le champ électrique autour de la jonction. Dans un disjoncteur à atmosphère gazeuse également, il est prévu un blindage à haut potentiel qui entoure les contacts mobiles l'un par rapport à l'autre. Compte non tenu de l'effet du courant de gaz, les matières étrangères métalliques sont déplacées vers le centre axial du blindage par la force électrostatique créée entre le blindage et le boîtier. Ces matières étrangères ainsi rassemblées provoquent un claquage de l'isolant lorsqu'une surtension est appliquée à l'appareil électrique. En conséquence, l'objectif de l'invention est de procurer un appareil électrique à isolant gazeux perfectionné qui permet de rassembler et d'éliminer efficacement les matières étrangères entraînées ou formées dans le boîtier de l'appareil. Conformément à l'invention, il est procuré un appareil électrique à isolant gazeux dont une partie sous tension est enfermée dans un boîtier métallique cylindrique mis à la masse et empli de gaz, et une partie de cette partie sous tension est entourée par un blindage cylindrique placé entre la partie sous tension et le boîtier, un collecteur de matières étrangères, qui est relié à l'extérieur du boîtier à peu près au centre axial du blindage, étant prévu et communiquant avec l'intérieur du boitier. Sur les planches de dessins annexées la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une barre omnibus à atmosphère gazeuse permettant de comprendre le comportement d'une matière étrangère métallique près d'un blindage à haut potentiel la figure 2 est une vue en coupe longitudinale représentant une barre omnibus à atmosphère gazeuse selon l'invention la figure 3 est une vue en coupe longitudinale représentant une forme de réalisation d'un disjoncteur à atmosphère gazeuse selon l'invention ; et les figures 4 et 5 sont des vues en coupe partielle représentant des variantes du collecteur de matières étrangères selon l'invention. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une barre omnibus 11 à atmosphère gazeuse qui est disposée concentriquement au centre axial d'un boîtier métallique cylindrique 1 mis à la masse. Les deux tronçons de la barre omnibus sont reliés électriquement par une jonction 13 du type mâle-femelle. Etant donné que le contour extérieur de la barre omnibus n'est pas continu au niveau de la jonction, les lignes de champ electro- statique se concentrent au niveau des bords en regard des deux tronçons de la barre omnibus, en provoquant ainsi une décharge corona qui se traduit par un claquage de l'isolant, Pour prévenir cet inconvénient, on a coutume d'entourer la jonction 13 d'un blindage annulaire 9 à haut potentiel qui est relié électriquement à la barre omnibus par un conducteur annulaire 9a -La figure 1 représente également le comportement d'une matière étrangère 14 conductrice de l'électricité, sous la forme particulière d'une aiguille ou d'un clou, près du blindage 9. Comme le montre schématiquement cette figure, la matière étrangère 14 est déplacée par la résultante F de la force électrostatique F1 et de la pesanteur Fg. Les matières étrangères qui se trouvent à l'extérieur (dans la direction axiale) du blindage se rassemblent vers son centre axial sous l'effet de la force résultante F, en un point 14,, et se déplacent dans la direction verticale en ce point. Pour la raison indiquée ci-dessus, les matières étrangères se rassemblent en ce point et ne se dirigent pas vers l'extérieur. Cela provoque un claquage de l'isolant lorsqu'une tension excessive, par exemple une surtension, entre dans l'appareil électrique. Selon l'invention, un collecteur de matières étrangères est prévu -en ce point et tire parti de ce comportement des matières étrangères. Plus précisément, comme le montre la figure 2, dans le cas d'une barre omnibus 11 à atmosphère gazeuse qui est maintenue concentriquement, dans un cylindre métallique 1 mis à la masse, -par des isolants 12 et 14, et qui est entourée par un blindage 9 à haut potentiel au niveau de la jonction 13, un collecteur 14, sous la forme d'un cylindre, est relié à l'extérieur du boîtier 1 au-dessous du centre axial du blindage. L'ouverture qui se trouve au bas du collecteur il est normalement fermée par un couvercle amovible 16. Les matières étrangères qui se rassemblent au centre axial du blindage sous l'effet de la force résultante F tombent dans le collecteur. Au bas du collecteur, étant donné que la force électrostatique F1 est faible, elles ne sont pas attirées vers le haut. La figure i3 représente un disjoncteur à atmosphère gazeuse selon l'invention. I1 comprend deux électrodes opposées, l'une fixe (2) et lrautre mobile (3) qui sont enfermées dans un boîtier métallique 1 mis à la masse. L'électrode mobile 3 est mue en va et-vient par une tringlerie 7 faisant partie du mécanisme de déclenchement 6, par l'intermédiaire d'une tige isolante 5, et est munie d'un organe de soufflage qui, comme le satt bien l'homme de l'art, crée un gaz comprimé et le souffle contre l'arc electrique amorcé entre le contact fixe et le contact mobile. Pour prévenir une concentration excessive des lignes de force sur ces contacts, ils sont entourés d'un blindage electrostatique annulaire 9, relié électriquement au boîtier 1. Ici encore, un collecteur 15 de matières étrangères est prévu au-dessous du blindage 9. La figure 4 représente une variante du collecteur 15 de matières étrangères, dans laquelle le coté inférieur du bottier 1 est incliné vers l'ouverture supérieure du collecteur 15 de manière à faciliter le rassemblement des matières étrangères. Dans encore une autre variante qui est représentée sur la figure 5, un cylindre métallique 17, jouant le rôle d'une électrode auxiliaire, est disposé dans le collecteur 15. Lorsque le rayon de courbure de la partie qui relie le boiter 1 et l'extrémité supérieure du collecteur 15 est petit, les lignes de force se concentrent sur cette partie. Dans cette variante, un couvercle 20, en forme d'entonnoir peu profond, en métal, est monté sur le cylindre métallique 17 avec son pourtour extérieur relié sans discontinuité à la paroi inférieure du boîtier 1. Etant donné que le rayon de courbure du couvercle 20 est grand et que son pourtour intérieur est placé au-dessous de la paroi inférieure du boîtier, la concentration des lignes de force peut être réduite au minimum. Comme décrit ci-dessus, selon l'invention les matières étrangères conductrices de l'élctricité qui sont entraînées dans l'appareil électrique à isolant gazeux ou qui sont formées au cours de son fonctionnement'peuvent être rassemblées et éliminées efficacement, en empêchant ainsi le claquage de l'isolant de l'appareil. REVENDICATIONS 1. Appareil électrique à isolant gazeux dont une partie sous tension est enfermée dans un boîtier métallique cylindrique mis & la masse et empli de gaz, et une partie de cette partie sous tension est entourée par un blindage cylindrique placé entre la partie sous tension et le boîtier, caractérisé en ce qu'un collecteur de matières étrangères est relié à l'extérieur du boîtier a peu près au centre axial du blindage, et en ce que ce collecteur communique avec l'intérieur du boîtier. 2. Appareil selon la; revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une barre omnibus et en ce que ledit blindage est monté de façon à entourer la jonction de deux tronçons de ladite barre omnibus. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un disjoncteur et en ce que ledit blindage est monté de façon à entourer le contact fixe et le contact mobile dudit disjoncteur. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit collecteur de matières étrangères est muni d'un couvercle amovible. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie de la paroi dudit boîtier qui est reliée audit collecteur de matières étrangères est inclinée vers l'extrémité supérieure dudit collecteur de-matières étrangères. 6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un cylindre conducteur de l'électricité est disposé dans ledit collecteur de matières étrangères, et en ce qu'une pièce en forme d'entonnoir peu profond est montée sur ledit cylindre de telle sorte que son pourtour extérieur se raccorde sans discontinuite à la paroi inférieure dudit boîtier.