Brevet FR2485252A1 — publié le 19811224

Sectionneur pour moyenne, haute et très haute tension. La presente invention concerne un sectionneur pour moyenne, haute et très haute tension. Comme on le sait, un sectionneur électrique est formé par un ou plusieurs supports isolants,- qui supportent l'élément conducteur actif dont le mouvement assure la continuité (lorsqu'il est dans la position marche) ou la coupure (lorsqu'il est dans la position arret) du circuit dans lequel il est monté. On sait également qu'on a réalisé des sectionneurs de commande, appelés également sectionneurs en charge, qui peuvent couper le courant nominal ou un courant préétabli. Ils sont en général formés par un élément de coupure monté en série avec un sectionneur classique, lequel commence son mouvement d'ouverture après que la coupure a eu lieu. Ces éléments de coupure sont formés en utilisant divers moyens de soufflage (huile, air comprimé, hexafluorure de soufre, etc), et sont supportés et commandés par des élements isolants s-éparés de la portion de coupure ou partiellement communs avec celle-ci. Les sectionneurs en charge décrits ci-dessus occupent généralement un volume supérieur à celui d'un simple organe de sectionnement. En outre, comme toute autre machine, ils exigent un certain entretien et en tout cas un certain contrôle, même si celui-ci s'opère à intervalles espacés. Pour accéder à leurs parties mécaniques, c'est-à-dire à leurs parties actives, il est nécessaire de couper la tension et de raccorder à la terre la section de circuit correspondante. Dans ce but, ou bien on coupe toute la cabine, ou bien on place en amont du sectionneur un organe de sectionneur normal dans une position éloignée appropriée, de façon à satisfaire les distances de sécurité prescrites pour le technicien qui effectue l'entretien afin d'isoler électriquement le sectionneur sous charge et tout ce qu'il alimente (et qui~ évidemment ne doit pas avoir de tension de rétablissement). On sait également que, dans les postes électriques de moyenne, haute et très haute tension, on protège les circuits principaux et les machines raccordées (générateur, transformateur,condensateur, etc.) par un dispositif capable de couper les courants de court-circuit qui apparaissent en cas de panne et d'irrégularité. Ces dispositifs, que l'on appelle disjoncteurs, sont caractérisés en ce qu'ils fonctionnent en un temps extremement court, de l'ordre du centième de secon- de, afin de réduire les- conséquences des incidents. Ce sont des machines complexes dans lesquelles les moyens de coupure peuvent être de l'huile minérale, de l'air comprimé, de l'hexafluorure de soufre (SF6), le vide, etc., et ils peuvent etre mis hors service et rendus accessibles pour l'entretien ordinaire et exceptionnel. En tenant compte que le flux d'énergie allant aux différents points récepteurs tend à avo-ir une continuité de-plus en plus strie, les circuits d'une cabine dont fait partie le dispositif précité ont généralement des éléments de réserve ou des by-pass de sorte que le point récepteur peut continuer à etre alimenté, par d'autres moyens, même si l'élément-principal est en cours d'entretien. I1 en résulte une présence continue de tension dans la cabine, d'où la nécessité dtune coupure en amont ou en aval, à une distance de sécurité suffisante du circuit disjoncteur afin de pouvoir effectuer l'entretien nécessaire. I1 s'ensuit que la présence d'un élément de circuit, tel que le disjoncteur, exige l'installation d'au moins deux organes dé sectionnement (un en aval et l'autre en amont) pour le disjoncteur, tout ceci exigeant un volume qu'il est souvent difficile de trouver et qui est toujours coûteux. Le but de la présente invention est de procurer un section neur électrique qui élimine les inconvénients présents cités ci-dessus. Ce but est atteint par la présente invention qui concerne un sectionneur électrique monopolaire ou multipolaire pour des circuits de puissance de moyenne, haute et très haute tension, équipé d'au moins un élément de sectionnement qui sert à ouvrir et fermer, par sa propre partie mobile, un circuit électrique non en charge, caractérisé entre qu'il comporte au moins un élément de coupure qui coupe l'arc électrique et qui est logé dans un corps isolant appartenant à la partie mobile de l'organe de sectionnement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip-- tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple, d'une réa- lisation préférée, en liaison avec le destin joint, sur lequel la figure 1 représente schématiquement un sectionneur selon l'invention; la figure 2 représente les différentes parties de ce sectionneur dans différentes conditions; et la figure 3---représente schématiquement un autre sectionneur selon l'invention. En se reportant maintenant à la figure 1, une base métallique 1 supporte trois colonnes isolantes 3, 4, 5 dont la colonne 1 est fixe, la colonne 3 peut hêtre retirée de la base avec sa plaque support au moyen d'un équipement approprié, et la colonne 4 peut tourner autour de son propre axe pour trans mettre l'entratnement aux éléments actifs. Pendant sa rotation, la colonne isolante 4 arme des ressorts de stockage d'énergie pour la partie de coupure rapide-, définit à volonté leur déclenchement à la fois lors de l'ouverture et lors de la fermeture, et déplace la partie active pendant le sectionnement. La colonne isolante 5 supporte un contact fixe 11 pouvant etre raccordé-à une extrémité 13de l'élément actif et à une borne 11 bis. La colonne isolante 3 supporte toute les parties actives au moyen d'une chape 7 sur laquelle est articulée en 19 une partie mobile 6, 9, 13,-15 du sectionneur, qui supporte une manivelle 14, 16, 18 qui constitue l'élément de traction pour la partie de sectionnement en combinaison avec la bielle 21. Une jonction débrayable 12, dont un élément correspondant 14 est solidaire de l'arbre 16, est fixée sur la tête de la co lonne isolante 4 qui peut tourner autour de son propre axe pour transmettre les mouvements de commande. Un élément conducteur 10 est monté, fou, sur l'arbre de la jonction 12, qui le supporte de manière rigide, sauf en ce qui concerne sa possibilité de tourner;- cet élément conduc teur 10 constitue la deuxième borne 10 bis et comporte un contact fixe 20 de l'accouplement entre la partie active et la borne 10 bis. Un contact élastique 8, qui fait partie de- l'extrémité 6 de l'élément actif, coopère avec le contact 20. L'élément actif du sectionneur est un élément creux 15 à l'in térieur duquel se trouve la partie de coupure, qui peut etre basée sur tout type de soufflage (huile, air, hexafluorure de soufre, vide ...); cet élément actif comporte en outre une unité d'enclenchement mécanique 9 qui commande l'élément de coupure et une articulation de traction-17 soumise à l'action de la bielle 21 commandée par la manivelle 18. Le sectionneur électrique décrit ci-dessus fonctionne comme suit La rotation de la colonne 4, du fait que la jonctiondébra- yable 12, 14 est embrayée, entraîne la rotation de l'arbre 16 et de la manivelle 18 qui, par l'intermédiaire de la bielle 21, commande l'élément actif mentionné ci-dessus. En partant de la position fermée du sectionneur, lorsque la colonne isolante- tourne dans la direction de l'ouverture, on obtient-les phases suivantes .commencement de la rotation de la colonne tournante 4 au tour de son. propre axe; - déclenchement des ressorts (non représentés et enfermés à l'intérieur de l'unité de commande) qui sont déjà armés, d'où il résulte ltouverture des contacts de l'élément de coupure à l'intérieur de l'élément de-sectionneur 15 du fait de l'action du mouvement latéral de la pièce 21, d'où il résulte que le système se retrouve à l'état non conducteur;; - rotation de l'élément actif autour du pivot 19 jusqu'à ce qu'il atteigne sa position verticale (comme le montre la li gne en traits mixtes de la figure 1), d'où il résulte le sectionnement complet; - armement des ressorts de l'unité de commande 9 durant la rotation de la partie active, d'où il résulte une accumula tion dans les ressorts de l'énergie nécessaire pour l'ac tionnement successif de liéldment-de fermeture et de-coupu- re 15. -Lors de la manoeuvre inverse, c'est-à-dire en partant de la position ouverte du sectionneur, et en conséquence avec la partie active en position verticale, on obtient les pha ses suivantes - fermeture de l'élément de sectionneur par la rotation de la partie active autour du pivot 19 (à ce stade les contacts de l'élément de sectionneur 15 sont encore ouvertes) - déclenchement des ressorts de l'unité de commande 5 qui commande 1'élément de sectionneur 15, d'où il résulte une continuité électrique entre les contacts fixes 10 et 11 après que la partie active a été raccordée aux contacts 10 et 11.L'armement des ressorts de stockage d'énergie et la commande de déclenchement sont effectués par la bielle 21 et par une bielle de poussée 22, la première détectant les positions et la deuxième transmettant les forces durant le mouvement relatif de la partie active 9, 15 et de la partie fixe 7. La colonne isolante 3, comme on l'a déjà dit au début de la présente description, supporte toute la partie active, et l'ensemble formé par les deux parties (c'est-à-dire la colonne 3 elle-meme et la partie active dans la position ouverte alignée avec la colonne) peut etre extrait, par le fond, sans qu'il soit nécessaire qu'une personne soit présente au-delà du niveau de la base 1 du dispositif. En fait, lorsque l'élément de sectionnement est ouvert et levé, le mouvement de la partie active est rendu irréversible par des positions et des couplages appropriés (non représentés) et l'unité toute entière (colonne isolante 3 et partie active 9, 15) peut etre abaissée S travers la base au moyen d'un équipement spécial (non représenté). Les mouvements à effectuer sont illustrés dans l'ordre sur les figures 2A, 2B, 2C, 2D, 2E et sont substantiellement les suivants : figure 2A l'organe de sectionnement est fermé et le con tact est encore établi; figure 2B : l'organe de sectionnement est ouvert et levé en position verticale comme il a été dit c-i-dessus; figure 2C : la colonne isolante 3 est levée d'une courte dis tance pour dégager la jonction 12, 14 qui trans- met le mouvement entre la colonne isolante 4 et l'arbre d'entraînement 16; figure 2D : la colonne 3 est tournée de 900 autour de son axe avec toute la partie active en-position verticale; figure 2E : la colonne 3 avec la partie active est extraite par le fond, à travers la base 1 qui, afin d'év i ter les erreurs, peut géométriquement permettre le passage seulement lorsque la partie active est tournée de 900 par rapport à la partie de service Par une manoeuvre inverse, après que llentre-tien a été effecm tué ou après remplacement de l'unité toute entiere, on remet à nouveau la partie extraite en position.Bien entendu, afin de protéger le personnel pendant la manoeuvre, à titre de précaution et en conformité avec les règles de sécurité, des écrans levables peuvent etre installés, mis à la terre (figue re 2F, détail T) et sont verrouillés par les- manoeuvres -de commande et d'extraction de l'organe de sectionnement. La figure 2F illustre schématiquement les mouvements nécessaires pour extraire l'élément actif dans le cas dans lequel l'une des deux bornes seulement reste sous tension - mouvement F1 : levée par dégagement de la jonction de l'arbre d'entraînement; - mouvement F2 : rotation de la colonne qui supporte seulement la partie active, autour de son axe; - mouvement F3 : extraction de toute l'unité par le fond. Dans ce cas, les dimensions du sectionneur décrit dans la présente Demande de Brevet sont égales à celles d'un simple sectionneur classique. La figure 2G montre schématiquement les mouvements nécessaires pour extraire l'élément actif dans le cas où l'on désire maintenir sous tension les deux bornes. Dans ce cas, à des fins d'isolation, les dimensions du dispositif sont plus grandes que celles d'un appareil classique, et au lieu de trois mouvements, il y en a quatre, pour autant qu'on ajoute aux-trois mouvements mentionnés ci-dessus un mouvement de translation (mouvement G2), après le mouvement de dégagement, pour disposer la colonne isolante 3 au centre de la base avant de lever les écrans mis à la terre (figure re 2G,détail T) et l'extraction ultérieure. Une solution technique analogue pour une réalisation pratique de la présente invention est représentée sur la figure 3. En fait, cette figure représente un sectionneur, toujours du type à trois colonnes, mais avec une colonne centrale tournante, dans lequel la partie mobile est formée par un ou deuxéféments de coupure qui forment l'élément actif du sectionneur. La condition commandée de-fermeture ou d'ouverture des contacts de l'élément de coupure, ou des éléments de coupure, est obtenue au moyen de la rotation de la colonne isolante par rapport au bras. Cette condition détermine la situation transitoire fermée ou ouverte de la partie de coupure, laquelle situation est ensuite suivie par la rotation de toute la partie active qui entraîne le sectionnement permanent du dispositif. La manoeuvre inverse produit la fermeture du sectionneur avec la rotation-de la colonne centrale et la fermeture subséquente de la partie de-coupure. La figure 3 montre clairement la base fixe 1 qui, pour la simplicité de la représentation, est représentée en trois parties, les colonnes isolantes fixes 2 et 3 et la colonne tournante 4. Lors de sa rotation, cette dernière effectue trois opérations distinctes, dont deux s'effectuent par le mouvement relatif entre la plaque 5, qui est fixée sur l'arbre 6, et la partie active.En fait, cette colonne tournante entraîne la rotation de l'unité active 7, 8 autour de son axe, ce qui appuie les contacts élastiques 9 sur l'été ment de contact rigide 10 et, en continuant le mouvement relatif et au moyen de transmissions internes appropriées arme également les ressorts de stockage d'énergie avec la commande subséquente des deux éléments de coupure ou seulement d'un seul; finalement, cette colonne tournante 4 entraîne la rotation, cette fois autour de l'axe de la colonne isolante 4 et en conséquence perpendiculaire à l'axe de l'élément actif, de tout l'élément actif 7, 8, ce qui entraî- ne le sectionnement électrique. En fonction de la tension du réseau électrique pour lequel est prévu le dispositif, les éléments de coupure peuvent être tous deux efficaces, ou bien l'un d'entre eux peut etre remplacé par un conducteur métallique. L'élément de coupure -est formé par un logement isolant qui contient des contacts fixes et mobiles et-la chambre de coupure, laquelle peut entre conçue en fonction de divers systèmes et pour divers moyens de soufflage et d'isolation (huile minérale, air comprimé, gaz électronégatif tel que par exemple, l'hexafluorure de soufre, vide, etc.). La position de l'élément actif comme moyen de sectionnement, la commande de déclenchement de l'unité de stockage d'ener- gie, l'application de la partie élastique sur les contacts fixes du sectionneur sont toujours déterminés de manière univoque par le mouvement et la position de la colonne tour nante 4. Pour l'entretien du dispositif, du fait que la partie active comprend pratiquement tout ce qui exige de l'entretien, il est possible d'extraire toute l'unité active, sans avoir à approcher des positions au-delà du plan de la base du sectionneur et en agissant par le fond. De cette manière, une ou les deux bornes peuvent rester sous tension, et en tout cas, elles peuvent ne pas être mises à la terre, car le personnel effectuant l'entretien n'pas besoin de les toucher ou de les approcher à une distance plus courte que la distance de sécurité. En particulier, en se reportant à la figure 3 et en supposant qu'on agit sur la colonne centrale, on doit effectuer les opérations suivantes dans l'ordre A - mettre le sectionneur dans la position arrêt; B - lever les écrans T mis à la terre; C - déconnecter les tiges de transmission entre les pèles G; D - abaisser, par un équipement approprié, la partie mobile du pole impliquée dans l'entretien, E - effectuer l'entretien ou remplacer la partie active; F - remplacer la partie mobile;- G - remonter les transmissions; H - abaisser les écrans mis à la terre; I - réactiver le dispositif. Revendications. 1. Sectionneur électrique monopolaire ou multipolaire pour des circuits de puissance de moyenne, hauteet très haute tension,équipé d'au moins un organe de sectionnement qui sert à ouvrir et fermer, au moyen de sa propre partie mobile, un circuit électrique non en charge, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément de coupure qui coupe l'arc électrique et qui est logé dans un corps isolant (15) appar- tenant à la partie mobile (6, 9, 13, 15) de l'organe de sectionnement. 2. Sectionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens de commande (9) ,qui commandent l'actionnement de l'élément de coupure, sont logés dans cette partie mobile (6, 9, 13, 15). 3. Sectionneur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la partie-mobile (6, 9, 13, 15) est introduite fonctionnellement par des moyens de couplage de brayables (12, 14) disposés pour permettre l'extraction de la partie mobile (6, 9, 13, 15). 4. Sectionneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de couplage comportent un premier élément (12) solidaire de l'extrémité d'unepremiè-re colonne isolante (4) supportant un premier contact fixe (10) du sectionneur, et un deuxième élément (14) qui coopère frontalement avec le premier élément (12) auquel il est angulairement couplé. 5. Sectionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier élément (12) peut tourner autour de son propre axe et que le deuxième élément (14) est raccordé fonctionnèl- lement à la partie mobile (6, 9, 13, 15) par un mécanisme de transmission de mouvement (18, 21) 6. Sectionneur selon la revendication 5, caractérisé.en ce que le mécanisme (18, 21) comporte une manivelle (18) soli- daire du deuxième élément (14) et une bielle (21) dont les extrémités opposées sont respectivement couplées à la manivelle (18) et à une articulation (17) solidaire de la partie mobile (6, 9, 13, 15). 7. Sectionneur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie mobile (6, 9, 13, 15) peut tourner autour d'un pivot (19), est disposée pour se raccorder électriquement, sur le côté opposé à celui de ce pivot, à un deuxième contact fixe (11) du sectionneur, et est raccordée à l'articulation (17-) dans une région interposée entre le pivot (19) et le deuxième contact fixe (11). 8. Sectionneur selon'une quelconque des revendications précédentes, caractérisE en ce que l'élément de coupure qui coupe l'arc électrique a une puissance de coupure limitée qui est capable de conférer au sectionneur les caracteristi- ques d'un "sectionneur sous charge". 9. Sectionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément de coupure qui coupe l'arc électrique a un pouvoir de coupure élevé apte à conférer à ce sectionneur les caracteristiques d'un "interrupteur de puissance", 10. Sectionneur selon l'une quelconque dés revendications precédentes, caractériséen ce qu'il comporte un ou plusieurs éléments de coupure pour chaque pôle qui font partie d'un sectionneur ayant trois colonnes (3, 4, 5) dont la colonne centrale peut tourner et supporte la partie mobile (6, 9, 13, 15) qui est disposée pour tourner autour de l'axe de la colonne centrale. 11. Sectionneur selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce qu'il est supporté par une base (1) comportant une ouverture disposée pour permettre l'extraction par le fond de la partie mobile (6, 9, 13, 15).