Brevet FR2404907A1 — publié le 19790427

L'invention concerne un disjoncteur haute tension 9 gaz comprime pour montage å l'extérieur. Comme gaz extincteur pour ce genre de disjoncteur, on utilise en general de l'hexafluorure de soufre (SF 6) sous des pressions de 5 å environ 20 bars. En présence de telles pressions le point de condensation des gaz extincteurs et en particulier de l'hexafluorure de soufre se situe dans des limites de température qui peuvent étre facilement atteintes par temps froid a temperature ambiante. Mais si le gaz extincteur se condense, la densité de gai dans le disjoncteur baisse, ce qui conduit la réduction de la rigidité diélectrique des distances d'isolement dans le gaz, et donc aussi å une altération du comportement d'extinction de l'arc du disjoncteur même. Le dispositif de chauffage sert donc & éviter cette condensation du gaz extincteur. Un disjoncteur haute tension gaz comprimé du type extérieur considéré est connu du moins approximativement par le brevet anglais nO 1.229.036. Dans ce brevet il n'est néanmoins pas décrit comment les pièces de contact mobiles sont commandées dans la chambre de coupure. Alors qu'une telle commande est forcément necessaire,eUe peut se faire soit pneumatiquement, soit mécaniquement, ce qui ne- cessite des conduits de commande des éléments de transmission, qui, partant du potentiel de masse,se terminent dans les parties sous haute tension, et qui donc doivent forcément être electriquement isolants.Pour des disjoncteurs commande mécanique on dispose traditionnellement une tige de commande électriquement isolante dans l'isolateur support même. Cette construction est impossible pour le disjoncteur de type connu cheminée, car le volume intérieur de l'isolateur support est entouré par la cheminée et par le volume de retour du gaz qui enveloppe la cheminée. L'invention a pour but la realisation d'un disjoncteur du type considéré pour lequel une commande mécanique de type classique est possible, tout en conservant les avantages qu'apporte la cheminée pour la circulation du gaz chauffe et sans nécessiter de dépense constructive supplementaire importante. L'invention a pour objet un disjoncteur haute tension gaz comprimé pour l'extérieur comprenant une botte de transmission reposant sur un isolateur support fixé sur un carter support, ledit disjoncteur comportant au moins une chambre de coupure entourée par un isolateur, le carter support, l'isolateur support, la botte de transmission et l'isolateur renfermant des volumes étanches vers l'extérieur communiquant entre eux et contenant un gaz extincteur, un dispositif de chauffage du gaz extincteur étant placé dans le carter support, une cheminée tubulaire étant disposée dans l'isolateur support et servant de conduit vers la botte de transmission du dispositif de chauffage, caractérisé par le fait que la cheminée est mobile et couplée par son extrémité inférieure dans le carter support å une commande du disjoncteur et par son extrémité supérieure, travers des éléments de transmission, aux contacts mobile de l'unité de coupure dispo sée dans la ou les chambres de coupure. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la des cription de modes de réalisation donnés titre d'exemple et illustré dans les figures. La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un disjoncteur à gaz comprime selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'une variante de réa- lisation du disjoncteur selon la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe partielle de la cheminée des disjoncteurs selon les figures 1 et 2, montrant la diminution de l'épaisseur de la paroi de cette cheminée du bas vers le haut. Sur le disjoncteur à gaz comprimé 10 pour l'exterieur,represent6 sur la figure 1,on reconnaît un isolateur support 12 tubulaire, en céramique par exemple, qui est fixé de maniare étanche sur un carter support 11 mis à la terre. thie botte metallique de transmission 13 à branches en forme de V est fixée de meni- re étanche à l'extrémité supérieure de l'isolateur support 12. Deux isolateurs tubulaires 14, 15 partent des branches deoette botte de transmission sur lequel ils sont fixés de manière étanche.Chacun des isolateurs contient un élément de coupure 16 ou 17 représenté schématiquement, chacun de ces éléments dispose d'un contact fixe, non représenté, relié à travers une colonne 18 ou 19 à un capot terminal 20 ou 21 des isolateurs 14 ou 15 qui sert de plaque de connexion du disjoncteur 10. Alors que les éléments 11, 12, 13, 14 forment d'une part avec 14 et 20 et d'autre part 15 et 21, une construction étanche vers l'extérieur, le volume intérieur 24 du carter support 11 co-ainique à travers le volume intérieur de l'isolateur support 12 et le volume intérieur 23 de la botte de transmission 13 avec les volumes intérieurs 25, 26 des isolateurs 14, 15.Ces volumes intérieurs contiennent un gaz extincteur sous pression, par exemple de l'hexafluorure de soufre, utilisé pour le soufflage de l'arc dans les éléments lors de la coupure. Dans le volume intérieur 24 se trouve un dispositif de chauffage 27,par exemple avec une résistance chauffante 28', qui est pratiquement au potentiel de la terre. Au-dessus du dispositif de chauffage 27 est placée une cheminée électriquement isolante 28, dont l'extrémité inférieure forme un entonnoir collecteur 30 couvrant le dispositif de chauffage 27, La cheminée 28 passe coaxialement A l'intérieur 29 de l'isolateur support 12 et se termine à l'intérieur 23 du carter 13, où se trouvent des déflecteurs 31, 32 qui guident le gaz chaud sortant de la cheminée 28 - ce qui reste b décrire - dans les volumes intérieurs 25 et 26. Le gaz extincteur est chauffé par le dispositif de chauffage 27 ce qui le fait monter, essentiellement par convection. Dans le cheminée 28 se crée ainsi un fort flux montant, lequel provoque un effet aspirant dans le volume inté- rieur 29 entourant le cheminée et donc ramene du gaz déj & refroidi au dispositif de chauffage. Le gaz chaud sortant de ltextrémité supérieure de la cheminee 28 passe dans les volumes intérieurs 25, 26 où il cède de la chaleur et puis revient par le volume intérieur 23 et le volume intérieur 29 entourant le cheminée 28 dans le volume intérieur 24. Pour obtenir un dégagement de chaleur seulement l & où le risque de con sensation est le plus grand, c'est- & dire dans les éléments de coupure 16, 17 on peut envisager l'une ou plusieurs des mesures suivantes. L'intérieur 12' de l'isolateur support 12 peut être revêtu d'une couche d'isolant thermique 33. L'épaisseur de la paroi de la cheminée 28 - en materiau isolant électrique, com me indiqué plus haut - peut diminuer du bas vers le haut, comme représente sur la figure 3 . De même, la botte 13 peut Btre revetued'une couche 34 de matériau isolant thermique, et de préférence sur le cate intérieur 13' etlou avec une épaisseur diminuant du bas vers le haut. L'objectif est évidemment l'utilisation minimale du dispositif de chauffage 27 et une perte de chaleur minimale du gaz extincteur entre le dispositif de chauffage et les volumes intérieurs 25, 26. Par tout ou partie des mesures décrites, on parvient obtenir, en particulier pour des disjoncteurs très haute tension, c'est-à-dire ceux qui ont un isolateur support 12 d'une hauteur considérable, les conditions de température idéale suivantes. Au point A, situé immédiatement au-dessus du dispositif de chauffage 27 le gaz a la température la plus élevée TA. Lors du flux montant de gaz dans la cheminée 28 de la chaleur passe A travers la paroi. Cette transmission de chaleur dépend du coefficient de transmission de la chaleur de cette paroi ainsi que de l'écart de température vers le volume intérieur 29 entourant la cheminée 28 cet endroit. Comme le coefficient de transmission de la chaleur est inversement proportionnel à ltepaisseur de la paroi, on peut obtenir une valeur de transmission de la chaleur constante sur toute la longueur de la cheminée, grace une diminution correspondante de l'épaisseur de la paroi. D'autre part, cette diminution de la paroi réduit aussi l'inertie de la cheminée même, ce qui favorise la transmission des mouvements comme il reste å démontrer -. En tous les cas la transmission de chaleur du gaz montant dans la cheminée 28 conduit au fait que le gaz extincteur, au point B situé å sa bord tie de la cheminée, a une température TB inférieure a TA.Après passage dans les éléments de coupure 16, 17 disposés dans les volumes interieurs 25, 26 le gaz continue se refroidir et atteint au point C situé à la partie supérieure du volume 29 la température TC. Lors du passage dans le volume intérieur 29 du haut vers le bas le gaz cède d'une part un peu de chaleur travers la couche d'isolant thermique 33 et l'isolateur support 12 , mais d'autre part il reçoit de la chaleur de la cheminée 28 , ce qui fait que dans le cas idéal la températu- re TD au point I > ,situé 9 l'extrémité inférieure du volume intérieur 29 de l'iso- lateur support 12 , correspond la température TC. Dans ce cas la puissance de chauffage doit entre calculée - part la chute de température maximale prévisible entre TC et la température ambiante estimée la plus basse - seulement pour la chute de tewpérature TA-TC, et il va de soi de choisir TC en tous les cas plus élevée que le point de condensation du gaz extincteur dans le disjoncteur 10 . L'intérieur du carter support 11 peut oestre revêtu d'une couche d'isolant thermique. La cheminée 28 est maintenue au niveau touchant l'entonnoir collecteur 30 par un support annulaire 36 et elle est mobile longitudinalement. Ce support est maintenu par des étais 37 radiaux ancrés la paroi intérieure du carter support 11. Le bord inférieur de l'entonnoir collecteur 30 forme une bride pliée vers l'extérieur 38 qui rentre dans un des bras du levier coudé 40 pouvant pivoter autour de l'axe 39,airs que l'autre bras est articulé en 41 par une tige 42 une unité de commande 43 soit pneumatique, hydraulique, électro-magnétique, soit purement mécanique. A son extrémité supérieure la cheminée 28 porte, par exemple, grtce aux rayons 44 d'un anneau métallique 45 qui rentre dans les bras de deux leviers coudés 48, 49 pivotants en 46 ou 47,abrsque les autres bras sont articulés respectivement en 50 avec la partie 52 et en 51 avec la partie 53 du contact mobile qui dépasse de l'élément de coupure 16, 17. L'appareil de la figure 2 est représenté en position enclenchée. Mais la position déclenchée est obtenue par un déplacement de la tige 42 vers la gauche, c'est- & dire par un déplacement de la cheminée 28 vers le bas. Pour garantir l'alimentation en gaz du dispositif de chauffage 27 aussi en cette position, le bord inférieur de l'entonnoir collecteur 30 peut etre pourvu d'orifices 54. Alors qu'en figure 1 la transmission de la puissance de la commande 43 se fait par déplacement longitudinal de la cheminée 28 , en figure 2, ceci se fait par pivotement de la cheminée 28. En figure 2 la tige 42 de l'unité de commande 43 est articulée avec une bielle de piston 55, laquelle est articulée en 56 å la périphérie d'un flasque 57 fixe au bord inférieur de l'entonnoir collecteur 30. Ce flasque 57 peut supporter le dispositif de chauffage 27; il repose sur un axe 58, représenté seulement schématiquement, et peut pivoter. D'autre part, la cheminée 28 peut passer aux deux extrémités de l'isolateur support 12 travers des anneaux guides 59, 60. Sur l'extrémité supérieure de la cheminée 28 est fixée une bride 61.Aux points diamétralement opposés, en 62 et 63, de cette bride 61 sont articulées deux bielles 64 et 65, lesqueles sont reliées en articulation aux parties 52 des contacts mobiles. En figure 2 les déflecteurs 31, 32 sont remplacés par un diffuseur 66 qui guide le gaz extincteur chauffé sortant de la cheminée 28 vers les chambres 25, 26. En position enclenchée l'échauffement dfl aux pertes est inévitable et doit etre éliminé pour tous les disjoncteurs. Ceci est naturellement aussi le cas pour les disjoncteurs décrits, où se crée un tel échauffement par pertes surtout dans la zone des éléments de coupure 16, 17, mais aussi b l'intérieur du carter 13. Cette chaleur est évacuée en partie par le chapeau terminal 20 et 21 vers les parties conductrices connectées, et en partie éliminée par la partie supérieure 67 du carter 13 qui peut disposer d'une ailette de refroidissement 68. REVENDICATIONS Il Disjoncteur haute tension à gaz comprime pour l'axtérieur comprenant une botte de transmission a3) reposant sur un isolateur support t2) fixé sur un carter support (11), ledit disjoncteur comportant au moins une chambre de coupure (25, 26) entourée par un isolateur (14, 15), le carter support (11), l'isolateur support (12), la botte de transmission (13) et l'isolateur (14, 15) renfermant des volu mes étanches vers l'ext6rieur co communiquant entre eux et contenant un gaz extinc- teur, un dispositif de chauffage (27) du gaz extincteur étant placé dans le carter support (11), une cheminée 28) tubulaire étant disposée dans l'isolateur support (12) et servant de conduit vers la botte de transmission (13) du dispositif de chauffage, caractérisé par le fait que la cheminée (28) est mobile et couplée par son extrémité inférieure dans le carter support (11) à une commande (43) du disjoncteur et par son extrémité supérieurè, à travers des éléments de transmission (48, 49, 64, 65), aux contacts mobiles de l'unité de coupure (16,17) disposée dans la ou les chambres de coupure (25, 26). 2/ Disjoncteur selon la revendication 1, ayant un isolateur support (12) en cé cramique, caractérisé par le fait que l'intérieur (12') de l'isolateur support (12) est revêtu d'une couche d'isolant thermique (33). 3/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la botte de transmission (13) est pourvue d'une couche d'isolant thermi- que (34). 4/ Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la couche d'isolant thermique (34)de labotte de transmission (13) diminue du bas vers le haut. 5/ Disjoncteur selon l'une des revendications î a 4, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la paroi de la cheminée (28) diminue du bas vers le haut. 6/ Disjoncteur selon l'une des revendications I a 5, caractérisé par le fait que la cheminée (28) est mobile dans le sens longitudinal dans l'isolateur support (12). 7/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la cheminée (28) est disposée de manière pouvoir tourner dans l'isolateur support (12).