Brevet FR2486302A1 — publié le 19820108

S E C T I O N N E U R I S O L E M E N T H A U T E T E N S I O N A O U V E R T U R E P A R C O U R A N T N U L. DESCRIPTION L'invention concerne un disjoncteur/sectionneur apte à fonctionner pour des installations électriques de puissance faible ou moyenne, qu'une surtension subite, provoqte par exemple par la foudre, peut gravement endonager. Un tel disjoncteur n'est efficace que dans la mesure où les matériaux utilisés pour sa construction se révèlent suffisamment solides et isolants pour supporter des tensions pouvant aller jusqu'à 100.000 volts ;; d'autre part, ses dimensions, et en perticulier l'écartement entre les contacts devront être calculées de façon à ce qu'un arc électrique ne puisse s'amorcer au moment de la rupture a Les disjoncteurs adaptés aux lignes à haute tension, disponibles dans l'état actuel de la technique, sont difficilement utilisables sur des installations de petite taille; fonctionnant sur des puissances faibles ou moyennes, notamment les salles de contrôle et de secours, dotées d'une alimentation électrique autonome (groupe électrogène). On se propose ici de réaliser un sectionneur peu onéreux et de faible encombrement, capable de garantir son utilisateur contre toute surtension, amorçage d'arc électrique, ou rupture soudaine de l'égalité entre le potentiel des installaticns intérieures et celui de la terre lointaåne. Ce dispositif sera plus particulièrement adapté à des équipements fonctionnant avec une puissance allant jusqu'à 100 kilowatts. Le sectionneur est constitué, selon l'invention, d'un couple de prises à quatre plots, la prise Itîs I étant mobile et actionnée verticalement par un vérin électrique 3 qui permet de la raccorder et de la séparer de la prise femelle 2. La prise itîs I est raccordée perpétuellement par quatre fils è un disjoncteur ordinaire 4 - qu'on pourra éventuellement associer b un commutateur permettant de passer sur une source d'alimentation intérieure telle qu'un groupe électrogène, dans le cas où l'appareil est utilisé pour une salle de contrôle ou de secours. Un système logique, réalisé avec des éléments discrets ou, dans une réalisation préférée de l'invention par un micro-processeur, commande les déplacements du vérin 3 et le disjoncteur 4 de manière è ce que les prises I et 2 ne puissent s'é- carter qu'une fois les contacts du disjoncteur 4 déconnectés0 Le vérin et la logique sont alimentés par une source d'énergie autonome, nécessaire è la remise en service du dispositif. Par une mesure supplémentaire de sécurité, on pourra rajouter è la logique un circuit ou un programme de vérification des boucles de courant. Un ensemble de protection et d'isolation con plate ce dispositif. Les prises, le vérin, le disjoncteur sont placés dans un bottier métallique. La prise sale I, montée sous le vérin, est placée A une distance de la prise femelle 2, calculée pour être supérieure b la distance d'amorçage9 lorsque le vérin est en position haute. Le boiter est partagé en deux par une plaque placée directement au- dessous de la prise I, quand celle-ci est en position haute. Cette plaque I. est munie, dans un mode de réalisation préféré de l'invention, -e deux volets 5, basculant vers le bas pour laisser le passage à la prise I. Dans une autre réalisation, les volets seront remplacés par une plaque 5, perforée de quatre trous, de façon à laisser le passage aux plots. Volets ou plaque seront réalisés avec un matériau conducteur. La prise femelle 2 est logée à 19extrêmité d'un tube 6, réalisé en une matière isolante et souple, telle que le plastique armé de fibre de verre, se prolonge à l'extérieur et est inséré dans un orifice circulaire, situé au centre d'une plaque horizontale 2' qui sert de base au boîtier. L'épaisseur de cette plaque 2', réalisée avc un matériau isolant, sera calculée de façon à entre suffisante pour éviter toute perforation par une surtension. La prise 2, insérée dans le tube 6,est placée légèrement au-dessus de la plaque 2', le tube 6 dépassant b l'intérieur du bottier ; la distance totale, de la prise 2 aux parois du bati étant ainsi calculée pour être supérieure à la distance d'amorçage et à la distance de rampage du courant le long du boîtier ; tout cheminement intérieur du courant est rendu impossible0 Le raccordement de lsppareil à la ligne extérieure se fait par au moins quatre câbles électriques, placés à l'intérieur du tube 6, l'intérieur du bolier b la source d'alimentation extérieure0 Selon l'invention, et de même que pour la pla- que 2',la longueur et ltépaisseur du tube 6 seront suffisantes pour éviter toute propagation du courant entre les conducteurs et la masse de l'appareillage. En effet, la foudre tombant à proximité des installations ou sur un pylbne haute tension est à meme de créer une différence de potentiel élevée entre la masse locale et tout conducteur (ligne électrique, téléphonique, matériel de téléconmande ...) relié au potentiel de la terre lointaines Drns la réalisation préférée de l'invention, le matériau utilisé pour les pièces isolantes est le plastique armé de fibre de verre , de plus, tous les angles du bottier sont systématiquement arrondis, et les surfaces métalliques soigneusement polies pour éviter tout effet de pointez Enfin, on obtiendra, en reliant les parois du boîtier à la masse des installations extérieures, une cage de Faraday efficace, dans le cas d'un coup de foudre tombant directement sur le dispositif. L'ensemble du sectionneur est conçu, dans l'esprit des inventeurs, pour fonction ner en association avec un avertisseur d'orages du type C.E., qui ordonnerait B logique la mise en oeuvre automatique du dispositif vérin/disjoncteur dès qu'une élévation anormale du potentiel du champ électrique atmosphérique est décelée. Un emplacement est donc prévu au-dessus du vérin pour loger l'avertisseur d'ora- ges, et le vérin est donc mi électriquement0 On pourra toutefois remplacer le vérin électrique par un vérin hydraulique, pneumastique voir par une commande manuelle dotée d'un dispositif électronique de blocage relié à la logique. D'autre part, on pourra, le cas échéant, remplacer les prises I et 2 par deux ensembles multicontacts, ce qui permet d'assurer la protection d'un grand nombre de lignes - appareils de contrôle, de mesures, liaison avec l'extérieur, etc... Les câblages de raccordement à l'extérieur et au disjoncteur auxiliaire seront évidemment adaptés aux prises multicontacts. Une dernière précaution consisterait à munir d'éclateur le raccordement des câbles à la ligne électrique extérieure. Dans tous les cas, on disposera d'une source autonome d'alimentation pour le vérin et la logique. On a ainsi réalisé un Sectionneur, adapté à des tensions moyennes, mais toujours efficace en cas de surtensions, qui se révèle peu encombrant (surface 600x 600 mm) (hauteur 180 cm) et d'utilisation facileo Son prix de revient est de loin moins élevé que celui d'un sectionneur haute tension ordinaire; de plus, la sécurité d'utilisation est particulièrement aboutie. Ses avantages le rendent donc fiables pour toutes les installations électriques pour lesquelles la- foudre représente un danger : salles de contrôle et de mesures, matériel des télécommunications, P.M.E.9 entrepôts, locaux et habitations situés dans des sones d'orages fréquents. X E V E m D I C Â T i O N a 1 Sectionneur haute tension caractérisé en ce qu'il comporte une prise male mobi le, une prise femelle fixe, un disjoncteur auxiliaire, et un système logique de commandement et de contrôle. 2 Sectionneur caractérisé en ce qu'il oomporte un élément mobile de translation verticale, qui peut être un vérin électrique disposant d'une source d'alimenta tion électrique autonome, un vérin hydraulique, un vérin pneumatique, ou une commande manuelle pourvue d'un système de blocage associé à la commande logique. 3 Sectionneur selon les revendications 1 et 2 dans lequel le système logique de commandement et de contrôle, qui peut être un ensemble de circuits imprimés ou un micro-processeur, commande les déplacements du vérin, de façon à ce que les prises mâle et femelle ne puissent s'écarter avant la mise hors service du dis jonctur (ouverture des contacts), et que la connection des prises ne puisse avoir lieu qu'une fois le disjoncteur auxiliaire en service. 4 Disjoncteur selon les revendications 1,2 et 3 pour lequel il existe un circuit logique ou un programme supplémentaire de vérification des boucles de coursant. 5 Sectionneur selon les revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de protection et d'isolation comportant un boitier et une première plaque métallique, une deuxième plaque, un tube et un jeu de volets conducteurs. 6 Sectionneur selon la revendication 5 comportant, à la place du jeu de volets, une plaque perforée de quatre trous. 7 Sectionneur selon les revendications 1 et 5 caractérisé en ce que la prise fe melle est logée à l'intérieur d'un tube isolant rigide, prolongé vers l'exté rieur par un tube isolant souple. 8 Sectionneur selon les revendications 1,5 et 7 caractérisé en ce que les câbles de raccordement à l'extérieur passent obligatoirement à l'intérieur du tube isolant souple, qui assure, avec la plaque inférieure, l'isolation à la terre. 9 Sectionneur selon chacune des revendications 1,2,3,5,7 et 8 caractérisé en ce qu'il comporte, au lieu d'une prise mâle et d'une prise femelle, un couple de prises multicontacts. 10 Sectionneur selon l'ensemble des revendications 1,2,3,4,5,6,7,8 et 9, carac térisé en ce que les risques d'amorçage d'un arc électrique sont évités par l'isolation, les dimensions m8me des plaques et du boitier, et par des éclateurs placés au point de raccordement des câbles et de l'alimentation extérieure.