Brevet FR2487570A1 — publié le 19820129

Disjoncteur à gaz comprimé L'invention est relative à un disjoncteur à gaz comprimé, et plus particulièrement à un disjoncteur comportant un dispositif d'insertion de résistance à la seule fermeture. Il est connu d'utiliser des résistances pour réduire les surtensions pouvant survenir dans les réseaux à très haute tension lors de la fermeture ou de la refermeture sur une ligne longue demeurée chargée par la coupure du courant capacitif. La valeur d'une telle résistance doit être voisine de celle de l'impédance d'onde de la ligne. Mais une durée d'insertion de résistance, variable avec les réseaux est un point intéressant et un disjoncteur est plus souple stil s'adapte sans grand changement à des temps dtinsertion plus courts ou plus longs. Pour obtenir ce résultat, on utilise des résistances mises en service et hors service dans une chambre auxiliaire commandée par des organes de manoeuvre indépendants ou tout au moins réglables par rapport à l'organe de manoeuvre de la chambre principale du disjoncteur. Mais cela conduit à des appareils volumineux et plus chers ayant deux chambres et deux organes de manoeuvre. Si l'on place les deux chambres principale et auxiliaire, dans une même enveloppe, celle-ci est très volumineuse. Lorsqu'il s'agit d'un organe de manoeuvre à gaz comprimé, il est possible par des ajutages, des volumes morts, de régler le retard de la chambre principale par rapport à la chambre auxiliaire, et par suite de régler la durée d'insertion. Si l'organe de manoeuvre est mécanique, comme c'est généralement le cas pour les disjoncteurs à hexafluorure de soufre du type à auto-compression, il est nécessaire d'avoir deux organes de manoeuvre si on ne veut pas que la résistance soit en circuit au déclenchement. L'invention a pour but la réalisation d'un disjoncteur à gaz comprimé avec dispositif d'insertion d'une résistance à la seule fermeture, à organe de manoeuvre unique et d'un encombrement réduit. L'invention a pour objet un disjoncteur à gaz comprimé comportant un contact fixe tubulaire, un contact mobile tubulaire, un dispositif d'insertion de résistance lors de sa seule fermeture, les dispositifs d'insertion et la résistance étant disposés dans une enveloppe coaxiale, ledit dispositif étant commandé par le contact mobile du disjoncteur, caractérisé en ce que le dispositif d'insertion est du type semimobile et comporte un premier moyen amortisseur de sa fermeture et un second moyen retardateur de son ouverture lors de l'ouverture du disjoncteur. Selon certaines caractéristiques le premier moyen et le second moyen sont du type à fonctionnement par dépression. Le premier moyen comporte un moyen de réglage de l'écartement entre un contact semimobile d'insertion du dispositif d'insertion et un contact mobile d'insertion du contact mobile, ledit dispositif d'insertion étant soumis à l'action antagoniste d'un ressort agissant dans le sens de l'ouverture. Selon d'autres caractéristiques le disjoncteur comporte un contact pare-étincelles disposé coaxialement avec les contacts principal fixe et principal mobile. Le contact pare-étincelles est assujetti au contact fixe par l'intermédiaire d'un support à trois bras radiaux dans l'intervalle desquels sont disposés trois longerons supportant le contact semi-mobile d'insertion. La résistance peut être constitué par par une pile centrale disposée en série avec plusieurs piles périphériques reliées en parallèle. La résistance linéaire de l'ensemble des piles périphériques est égale à celle de la pile centrale. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple et illustré dans le dessin. La figure 1 représente une vue schématique partielle et en coupe partielle d'un disjoncteur selon l'invention en position d'ouverture. La figure 2 est une vue schématique partielle à plus grande échelle de la partie inférieure du disjoncteur selon la figure 1 suivant la coupe II-II de la figure 3. La figure 3 est une vue schématique partielle en coupe du disjoncteur selon la figure 2 suivant III-III. La figure 4 est une vue schématique partielle du disjoncteur selon la figure 2 en position de fermeture. La figure 5 est une vue schématique de la partie supérieure du disjoncteur montrant une variante de réalisation de la résistance de fermeture. Dans les figures on a désigné par 1 l'enveloppe isolante, par exemple en céramique d'un disjoncteur à auto-compression à hexafluorure de soufre et à transmission mécanique de son mouvement. L'enveloppe isolante 1 est fermée à l'extrémité inférieure par un carter non représenté qui contient les vérins ou dispositifs mécaniques de transmission de mouvement. L'extrémité supérieure comporte un collier 2, un plateau 3 portant une borne 3' de raccordement extérieur. Sur le plateau 3 on a fixé à la partie inférieure un portecontact principal tubulaire fixe 5, et de façon étanche à la partie supérieure un carter tubulaire 4 contenant une résistance dont l'ensemble est repéré par 8, les éléments 4 et 5 pouvant avantageusement être assemblés avant leur montage dans l'enveloppe 1 Le carter qui est métallique, par exemple en aluminium pur ou allié, se termine par des brides 6 et 6'. Sur la bride 6' est monté un capot 7 en matériau conducteur. La résistance 8 qui, est formée de galettes cylindriques empilées, est placée dans un cylindre isolant 9 insensible aux produits de décomposition de l'hexafluorure de soufre. Un ressort 10 placé autour d'un guide 11 solidaire du capot 7 prend appui sur une plaque 12 qui comprime les galettes de la résistance 8 et assure ainsi un bon contact entre elles.Une tresse 13 shunte le ressort, et une rondelle isolante 14 est interposée entre le ressort 10 et la plaque 12 afin d'éviter le passage du courant dans le ressort. Le ressort 10 est comprimé lors de l'assemblage du tube 9 au moyen de boulons 15 sur un épaulement 16 du capot 7. Il est possible ainsi de rendre rigoureusement coaxiaux le carter 4 et le cylindre isolant 9. L'extrémité inférieure du cylindre 9, qui est tronconique, est fermée par un embout tronconique 17 présentant un épaulement central qui supporte une tige de guidage 18 sur laquelle coulisse un dispositif semi-mobile d'insertion 19 portant sur son extrémité inférieure un contact d'insertion tubulaire 20 de la résistance 8. Le contact fixe supérieur comprend le porte-contact supportant d'une part dans son prolongement des doigts de contact principal tels que 22 répartis sur sa périphérie et d'autre part transversalement par trois bras radiaux 60 un support 23 sur lequel est fixé coaxialement au centre un tube conducteur 21 dont ltextrémité est constituée par un contact pare-étincelle 29. Le contact tubulaire d'insertion 20 est relié au dispositif 19 par trois longerons 61 disposés dans l'intervalle séparant les trois bras radiaux 60, et obtenus, par exemple, par découpe longitudinale du tube constitutif du contact 20. Le contact mobile du disjoncteur comprend un tube de contact mobile creux 30, servant au passage des gaz ionisés lors de la coupure, tiré vers le bras ou repoussé vers le haut par un dispositif non représenté et logé dans un carter. Il comprend en outre, un portecontact mobile 31 inférieur, fixé sur le tube 30 et supportant concentriquement de la périphérie vers le centre le contact principal mobile 32, en forme de couronne, un contact mobile d'insertion 62 en forme de couronne, une buse de soufflage 33, des doigts de contacts pare-étincelles mobiles 34. Un piston fixe 35 coopère avec un cylindre de soufflage 36 solidaire du porte contact mobile 31. L'enveloppe 1 est remplie d'hexafluorure de soufre sous une pression de l'ordre de trois bars. Le porte-contact fixe supérieur 5 a la forme d'un tube conducteur ajouré et présentant en fait à chaque extrémité une collerette cylindrique de faible longueur 26 et 27 reliées entre elles par six barrettes 28 et obtenue, par exemple, par découpe longitudinale de ce tube conducteur. La collerette supérieure 26 permet le raccordement sur le plateau 3. La collerette inférieure 27 se raccorde d'une part sur un porte-contact 24 de révolution et d'autre part sur les bras 60 du support 23, qui présente des formes très arrondies vers l'intérieur. Sur ce support 23 est vissé le tube 21. Le contact principal fixe est constitué par des doigts 22 maintenus sur leur périphérie par des ressorts 25, le déplacement des doigts 22 vers le centre de la chambre étant limité par un porte-contact tubulaire 24. Ces doigts sont en méplat de cuivre avec une partie cambrée à 1' extrémité afin d'obtenir un bon guidage lors de l'entrée en contact avec le contact principal mobile 32. Sur l'embout métallique 17 fermant le cylindre isolant 9 est fixé un dispositif amortisseur 40 dont le corps présente un alésage central 44 terminé par une gorge 45 dans laquelle débouchent des évents latéraux 46 répartis, sur la périphérie de la gorge 45. La tige de guidage 18 présente un épaulement circulaire 47 qui permet de serrer ensemble un diaphragme 41 circulaire percé de trous 42, un joint souple 48 en caoutchouc et une bague 49 dtimmobi- lisation du joint 48. Le joint souple 48 obture normalement les trous 42 du diaphragme 41 pour former clapet. Sur la tige de guidage 18 coulisse le dispositif d'insertion 19. Le dispositif d'insertion 19 présente à son extrémité supérieure une partie mâle constituée par un collet 50 de diamètre correspondant à l'alésage 44 et une partie femelle constituée par une cloche 51 qui coopère avec une noix 52 fixée en extrémité de la tige de guidage 18 ; des rondelles 53 empilées permettent de régler la position de la noix 52 par rapport au corps du dispositif amortisseur. Dans son mouvement le long de la tige 18 le dispositif d'insertion 19 est guidé par une tige rigide 54 solidaire du corps du dispositif amortisseur 40 et passant dans une entaille de la base de la cloche 51. Un ressort 55 prenant appui sur la périphérie du corps du dispositif amortisseur 40 repousse normalement le dispositif d'insertion 19 contre la noix 52 ou en direction de la noix 52 selon sa position. Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant En position disjoncteur fermé, représenté dans la figure 4, le courant passe successivement par les pièces 3, 5, 27, 24, 22, 32, 31,30. En position disjoncteur ouvert, représenté dans les figures 1 et 2, la tension est appliquée entre d'une part le contact mobile principal 32 et le pare-étincelle 34, et d'autre part le contact pare-étincelle 29 et le contact 20 d'insertion, la plus courte distance étant celle séparant le contact mobile d'insertion 62 et le contact d'insertion 20. Lors de la fermeture, dans son déplacement de bas en haut, suivant la flèche F de la figure 2, le contact mobile principal entre en contact avec le contact d'insertion 20 après un préamorçage éventuel avant que les contacts pare-étincelle 34 et 29 ne se touchent, ainsi que représenté en tirets dans la partie droite de la figure 2. Le contact semi mobile d'insertion 20 est alors repoussé vers le haut contre l'action du ressort 55, mais il n'y a pas rebondissement entre les contacts 20 et 32 grâce à un amortissement à dépression réalisé par le coulissement de la cloche 51 sur la noix 52, le gaz pénétrant entre les deux pièces 52 et 51 par le jeu laissé entre elles. A partir du contact galvanique entre les contacts 62 et 20, ou de l'instant du préamorçage s'il a lieu, la résistance 8 est traversée par le courant qui emprunte successivement les éléments 62, 20, 51, 56, 54, 40, 17, 8, 12, 13, 7, X, 6, 3, la pièce 56 constituant un frotteur interposé entre la cloche 51 et la tige 54.La tension correspondant à la chute de tension dans la résistance 8 est appliquée entre d'une part les éléments 22, 5, 6, les barrettes 28 du portecontact 5, le support 2 le tube 21, le contact pare-étincelle 29, et d'autre part les longerons 61 du contact d'insertion 20 ainsi que sur les éléments du contact mobile. Pour pouvoir tenir la tension, les pièces en vis-à-vis présentent des formes arrondies afin d'améliorer la répartition du champ électrique et les longerons 61 et le contact d'insertion 20 ont une épaisseur minimale. Continuant son mouvement vers le haut, le contact pare-étincelle mobile 34 touche le pare-étincelles fixe 29 et, à cet instant ou à instant du préamorçage entre ces deux pièces si la tension aux bornes de la résistance n'est pas nulle, la résistance 8 est shuntée le courant passant par les pièces 34, 29, 21, 23, 5 6, 3, dont le trajet est très peu résistant ; le courant est définitivement établi dans le disJoncteur. En fin de course, le contact principal mobile 32 entre en contact avec les doigts 22, le collet 50 pénètre dans l'alésage 44, l'amortissement est faible puisque le gaz qui est comprimé s'échappe par les trous 42 du diaphragme 41, dégagé du joint 48 repoussé et formant clapet, ainsi que par les évents 46. La durée d'insertion peut être réglée et augmentée en ajoutant des rondelles 53 qui déplacent vers le bas la noix 52 donc de la meme distance la pièce 20, ceci sans changer la cinématique ou la vitesse de déplacement de l'équipage du contact mobile. A l'ouverture du disJoncteur, l'équipage du contact mobile se déplace en sens inverse, c'est-à-dire de haut en bas. Il y a d'abord séparation brusque, du contact d'insertion 20 et du contact mobile 62, puis des contacts principaux 22 et 32. Le déplacement de haut en bas du contact 20 est obtenu par l'action du ressort 55 sur le dispositif d'insertion 19, mais la vitesse est très faible au départ, car le diaphragme 41 et le joint 48 fonctionnent comme un clapet, le gaz ne pénétrant que grâce au jeu entre le collet 50 et l'alésage 44 d'une part et aux fuites négligeables au droit du joint 48. La séparation des contacts du disjoncteur se termine entre les contacts pare-étincelle 34 et 29, et à cet instant la distance entre les contacts 20 et 62 est suffisante pour éviter tout réamorçage entre d'une part les contacts 20 et 22 et d'autre part les contacts mobiles 32 et 62. Le mouvement du dispositif d'insertion 19 et du contact 20 s'accélère après sortie du collet 50 de l'alésage 44 du corps du dispositif amortisseur 40, puis s'amortit quand la cloche 51 entoure la noix 52. Les jeux et les longueurs d'amortissement au niveau de la noix 52 assurent - l'absence de rebondissement lors du choc du contact mobile 62 contre le contact d'insertion 20 à la fermeture, - une position de repos de la cloche 51 sur la noix 52 après 0,1 à 0,2 seconde, ceci pour que les contacts d'insertion soient en place, prêts pour une refermeture suivant un cycle d'ouverture et de fermeture avec un temps d'isolement dans une durée totale d'environ 0,2 à 0,3 seconde. La noix 52 présente une forme arrondie de manière à améliorer 11 amortissement et à favoriser le dégagement des gaz ionisés produits par l'arc et soufflés par le gaz comprimé dans le cylindre 36 s'échappant par les tubes 21 et 30 lors de l'ouverture. Les avantages du disJoncteur sont les suivants La chambre de coupure du disjoncteur, la résistance et son dispositif d'insertion sont disposés dans une même enveloppe. Grâce à l'adjonction ou au retrait de cales ou rondelles 53 il est possible de régler l'instant de l'insertion de la résistance et sa durée. Le rebondissement du contact d'insertion, qui provoquerait un arc détériorant les contacts et pourrait engendrer des phénomènes électriques transitoires, est évité. La variante de réalisation de la figure 5 permet une réduction de la hauteur de la partie supérieure de disjoncteur. La résistance 8 est alors réalisée à l'aide de plusieurs tubes isolants : - un tube central 89 analogue à celui du tube 9 de la figure 1, mais plus court que celui-ci, prend appui sur un plateau conducteur 90 reposant sur quatre tubes isolants périphériques 91 de section intérieure égale sensiblement au quart de la section intérieure du tube 89. Chacun de ces tubes contient une pile de résistances 92 de diamètre moitié de celle de la pile centrale 80. Les quatre piles de résistance 92 des tubes 91 ont donc la même résistance linéaire que la résistance centrale 80. Les quatre tubes 91 sont fixés sur le plateau 3 ; un capot 93 ferme de façon étanche et enveloppe les tubes 91 et 89. Les dispositifs à ressorts similaires à ceux représentés en figure 1 assurent le maintien du contact entre les disques résistants et la continuité électrique ; le courant passe ainsi par les éléments 8, 90, 92 et 3. Les avantages de cette disposition sont les suivants - Le capot 93 n'est pas parcouru par le courant. - La partie contenant la résistance est plus courte avec toutefois un plus gros diamètre mais qui s'inscrit en général dans les dimensions de l'enveloppe isolante 1. Au lieu de disposer-quatre résistances périphériques autour de la résistance centrale, on pourrait en disposer un nombre différent, par exemple trois, mais de section totale équivalente. Il est bien évident que l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté et qui n'a été donné qu'à titre d'exemple ; en particulier on peut sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents, ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la même fonction ou une fonction technique équivalente. REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur à gaz comprimé comportant un contact fixe tubulaire, un contact mobile tubulaire, un dispositif d'insertion de résistance lors de sa seule fermeture, les dispositifs d'insertion et la résistance étant disposés dans une enveloppe coaxiale, ledit dispositif étant commandé par le contact mobile du disjoncteur caractérisé en ce que le dispositif d'insertion (19) est du type semi-mobile et comporte un premier moyen (51, 52) amortisseur de sa fermeture et un second moyen (50, 44) retardateur de son ouverture lors de l'ouverture du disjoncteur. 2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen (51, 52) et le second moyen (50, 44) sont du type à fonctionnement par dépression. 3/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le premier moyen (51, 52) comporte un moyen de réglage (53) de l'écartement entre un contact semi mobile d'insertion (20) du dispositif d'insertion (19) et un contact mobile d'insertion (62) du contact mobile, ledit dispositif d'insertion étant soumis à l'action antagoniste d'un ressort (55) agissant dans le sens de l'ouverture. 4/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le contact pare-étincelles (29) est assujetti au contact fixe par l'intermédiaire d'un support (23) à trois bras radiaux (60) dans l'intervalle desquels sont disposés trois longerons (61) supportant le contact semi-mobile dtinsertion (20). 5/DisJoncteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la résistance est constituée par une pile centrale (8) disposée en série avec plusieurs piles périphériques (92) reliées en parallèle. 6/ Disjoncteur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la résistance linéaire de l'ensemble des piles périphériques (92) est égale à celle de la pile centrale (8).