Brevet FR2509521A1 — publié le 19830114

Disjoncteur à haute tension sous enveloppe contenant un gaz isolant L'invention concerne un disjoncteur à haute tension contenant un gaz isolant ayant deux électrodes pour le passage du courant nominal, tubulaires, fixes, disposées sur le même axe dans un boîtier isolant et reliées chacune à une traversée de raccordement moulée dans ce bottier, les deux électrodes séparées par une distance dite distance de coupure étant reliées électriquement entre elles par un pont de contact couplé à une commande, le disjoncteur comprenant un jeu due contacts d'arc fixes, disposés co-axialement dans une des électrodes et reliés électriquement à celle-ci, et un contact d'arc mobile dont le mouvement est lié à celui du pont de contact et qui est relié électriquement à celui-ci, le disjoncteur comprenant un réservoir de pression qui peut être mis sous pression lors de la coursede coupure et qui communique avec une chambre de coupure, ledit réservoir assurant un apport supplémentaire de gaz au gaz de soufflage de l'arc de coupure qui se développe entre le jeu de contacts d'arc fixes et le contact d'arc mobile, ledit gaz de soufflage passant dans une buse en matière isolante. Un tel appareil est connu par exemple par la demande de brevet allemand publiée sous le numéro 25 07163. Cet appareil comporte un bottier moulé en matière isolante, dans lequel les deux électrodes sont moulees pratiquement sur toute la longueur directement dans le bottier. Ces électrodes sont généralement en cuivre, elles ont un coefficient de dilatation thermique différent de celui de la matière isolante du bottier. De cette différence de coefficient peut résulter, en présence des sollicitations aux chocs thermiques inévitables pour ce genre d'appareil, une fissuration dans la matière isolante ou dans la matière des électrodes, voire un détachement de la matière isolante des électrodes. La conséquence en sont des effets d'effluves qui peuvent, eux, causer une ionisation du gaz isolant et donc une diminution de la rigidité diélectrique. D'autre part, la ligne de fuite sur la paroi intérieure du boîtier isolant, située entre les deux électrodes, est courte. Il faut également tenir compte du fait que, spécialement sur les disjoncteurs blindés de ce genre, le gaz isolant absorbe, en partie lier après la coupure de courants élevés, des vapeurs métalliques et d'autres produits de décomposition qui peuvent se condenser et se déposer n'importe où dans l'appareil, donc aussi sur la partie de la paroi intérieure du- boitier isolant située entre les deux électrodes. Ces dépôts sont très néfastes pour la résistance aux courants de fuite, en particulier sur cette partie de la paroi intérieure. A ce niveau de développement-technique, il faut considérer comme un but de l'invention de créer un disjoncteur du genre mentionné plus haut, qui puisse sans- agrandissement notable des dimensions extérieures, être traversé par des courants nominaux élevés et effectuer des coupures, sans courir le risque de fissuration dans le bottier ét/ou dans les électrodes, ceci tout en augmentant en plus la résistance aux courants de fuite entre les électrodes. L'invention a pour objet un disjoncteur à haute tension sous enveloppe contenant un gaz isolant ayant deux électrodes pour le passage du courant nominal, tubulaires, fixes, disposées sur le meme axe dans un boîtier isolant et reliées chacune à une traversée de raccordement moulée dans ce bottier, les deux électrodes séparées par une distance dite distance de coupure étant reliées électriquement entre elles par un pont de contact couplé à une commande, le disjoncteur comprenant un jeu de contacts d'arc fixes, disposés co-axialement à une des électrodes et réliés électriquement à celle-ci, et un contact d'arc mobile dont le mouvement est lié à celui du pont de contact et qui est relié électriquement à celui-ci, le disioncteur comprenant un réservoir de pression qui peut être mis sous pression lors de la course de coupure et qui communique avec une chambre de coupure, ledit réservoir assurant un apport supplémentaire de gaz au gaz de soufflage de l'are de coupure qui se développe entre le jeu de contacts d'arc et le contact dva--e mobile, ledit -gaz de soufflage passant dans une buse en matière isolante, caractérisé en ce qu'entre l'extérieur des électrodes ancrées sur la traversée de raccordement concernée et l'intérieur du boitier isolant, existe un écart radial formant un volume enveloppant, au moins au niveau de la distance de coupure entre les deux électrodes. Avantageusement, la buse fermée dans la position disjoncteur enclenché par le contact mobile, est fixée dans l'une des électrodes à l'aide d'une pièce en matière isolante, cette pièce séparant la chambre de coupure de la distance de coupure entre les éleetrodes. De préférence, la pièce en matière isolante comporte un fourreau tubulaire et co-axial par rapport aux électrodes dont l'extrémité opposée à la buse recouvre la distance de coupure entre les électrodes. Avantageusement, la pièce en matière isolante est fixée dans l'une des électrodes à l'aide d'une bride moulée dans la même pièce une valve anti-retour ouvrant le - passage vers la chambre de coupure est incorporée dans cette bride. De préférence, la valve anti-retour part du volume entourant le fourreau. Dans le cas où, le réservoir à pression est limité par un piston mobile poussé lors de la course d'enclenchement par un contact mobile, contre l'effet d'un ressort dans un cylindre de pompage,le côté opposé au réservoir à pression du piston communique avec le volume enveloppant 1' une des électrodes à courant nominal. Un mode de réalisation préféré de l'invention est décrit ci-après en référence au-dessin dans lequel la figure unique représente une coupe axiale simplifiée d'un disjoncteur dans la position disjoncteur enclenché. Le disjoncteur à haute tension représenté 10 comporte un boîtier isolant 11 consistant en deux corps creux 13, 14 moulés dans une matière isolante et assemblés par un joint 12. La première traversée de raccordement 15 est moulée dans le corps creux 13. La deuxième traversée de raccordement 16 est moulée dans le corps creux 14. L'extrémité de la première traversée de raccordement 15 dépassant dans l'intérieur du corps creux 13 porte une électrode tubulaire et ancrée rigidement 17 qui s'étend- presque jusqu'au joint 12. Il en est de même pour l'extrémité de la deuxième traversée de raccordement 16 dépassant dans le corps creux 14 qui porte une électrode tubulaire et ancrée rigidement 18 de même diamètre que l'électrode 17. L'éleètrode 18 s'étend aussi presque jusqu'au joint 12. Entre les extrémités des deux électrodes 17, 18 désignées par 19, 20 s'détend la distance de coupure 21 qui peut (selon une méthode qui reste à décrire) -être pontée par un pont de coupure 22 s'appuyant sur les parois intérieures des électrodes à courant nominal 17, 18. Entre l'extérieur de l'électrode 17 et l'intérieur du corps creux 13 existe un volume enveloppant ou intermédiaire 23 qui entoure l'électrode 17 au niveau de la limite de la distanee de coupure. Il en est de meme entre l'intérieur du corps creux 14 et l'extérieur de l'électrode 18 où existe un volume intermédiaire ou enveloppant 24 qui s'étend pratiquement sur toute la longueur et toute la circonférence de l'électrode 18. Un arbre pivotant 25 couplé à une commande non-représentée portant un manivelle 26 rentre à l'intérieur du corps creux 14. Une bielle 28 est articulée à l'autre extrémité de la manivelle 26 à l'aide d'un tourillon de manivelle 27. Cette bielle 28 est reliée par un axe d'articulation 29 à un élément d'accouplement 30. Cet élément d'accouplement 30 est ancré sur un support de pont de contact 31 conducteur électrique, sur lequel est fixé le pont de contact 22 comportant une couronne de doigts de contact élastiques 32. Au centre du support de pont de contact 31 est fixé un coulisseau 33 axial, conducteur électrique, qui porte une pièce de contact mobile coaxiale 34. Dans la position d'enclenchement représentée, la pièce de contact mobile 34 ferme la buse 35 fixée dans un élément en matière isolante 36. Cet élément en matière isolante 36 comporte une bride 37 fixée hermétiquement à l'intérieur de l'électrode 17. De cette bride 37 part d'un eSté un support 38 pour la buse 35, de l'autre côté un fourreau tubulaire 39 dépassant l'extrémité inférieure 19 de l'éleetrode 17 et recouvrant la distance de coupure 21 J Ainsi l'élément en matière isolante 36 délimite une chambre de coupure 40 à l'intérieur de l'électrode 17, alors que l'écran (fourreau) 39 ouvert en bas délimite un volume de soufflage 41 de telle manière, que la partie de la paroi intérieure du boîtier isolant -11 située au niveau de la distance de coupure 21 est pratiquement recouvérte ou protégée. L'extrémité supérieure de l'électrode 17 porte un élément de fermeture 42 métallique. Cet élément est muni d'un fond 44 avec des passages 43 et comporte un manchon de contact 46 ouvert, dépassant vers le bas, qui porte, à son extrémité libre, une bague pare-étincel- les 45. Cette bague 45 entoure une couronne de doigts de contact élastiques 47 qui ont prise, dans la position d'enclenchement, sur l'extérieur de la pièce de contact mobile 34, La bague pare-étincelles 45 ainsi que les doigts de contact 47 forment ainsi un ensemble de contacts d'arc. Le fond 44 comporte une ouverture centrale 48 dans laquelle passe un coulisseau 49 en matière isolante. L'élément de fermeture 42 comporte aussi un cylindre ouvert vers le haut 50, qui entoure un volume de pression 51. L'extrémité supérieure du coulisseau 49 porte un piston 52 de pompage déplaçable dans le cylindre 50. Ce piston 52 est soumis à l'effet d'un ressort de pression 53 reposant à l'intérieur de la paroi frontale du corps creux 13. La figure montre clairement qu'au moment d'une course d'enclenchement le piston 52 est poussé vers le haut par la pièce de contact mobile 34, à traverse coulisseau 49 et contre l'effet du ressort de pression 53. Ainsi le gaz d'extinction de la chambre de coupure est aspiré par les passages 43 vers le volume de pression 51.Pour maintenir l'équilibre de la pression dans tout le bottier 11 lors de la course d'enclenchement et en position enclenchée, une valve anti-retour 54 ouvrant vers la chambre de coupure 40 est installée dans la bride 37 ; la valve part du volume entourant l'écran 39. Lors de la course de coupure, on a le déroulement suivant D'abord, le pont de contact 22 coupe le contact électrique entre les électrodes 17, 18. Ensuite, la pièce de contact mobile 34 se sépare des doigts de contact 47, ce qui provoque un arc de coupure entre ces deux éléments ; l'arc est commuté sur la bague pare-étincelles 45 dès que l'extrémité libre de la pièce de contact mobile a quitté celle-ci. Cet arc provoque une augmentation de la pression d'autant plus intense dans la chambre de coupure 40 que le courant de coupure est plus élevé. Dès que la pièce de contact mobile 34 libère l'ouverture de la buse 35 vers la fin de la course de coupure, la pression créée dans la chambre de coupure 40 se décharge par la buse 35 dans le volume de soufflage 41 et assure ainsi un soufflage puissant de l'arc de coupure.Lorsque le courant à couper est relativement faible, le piston 52, qui suit le mouvement de la pièce de contact mobile 34, assure l'augmentation de la pression nécessaire en refoulant un complément de gaz du volume de pression 51 par les passages 43. Lorsque le courant à couper est par contre relativement fort, lfau- gmentation de la pression provoquée par I1 arc de coupure seul suffit dans un premier temps pour alimenter le débit de soufflage par la buse de soufflage 35. L'augmentation de la pression dans la chambre de coupure 40 et donc aussi dans le volumé de pression-51 peut même être telle, que le piston- 52 ne peut plus, dans un premier temps, suivre la pièce de contact mobile 34. C'est lorsque la pression baisse progressivement seulement, à buse 35 ouverte, que le piston 52 commence sa course de pompage sous l'effet du ressort de compression 53, d'oU're'Qùlte un "rinçage" de la chambre de coupure 40 avec du gaz isolant relativement pur. Grâce au volume enveloppant 23 le côté opposé volume de pression 51 du piston 52 est relié en permanence au volume de soufflage 41 ce qui empêche la formation d'une dépression lors d'une course de pompage, dépression qui pourrait freiner cette course. REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur à haute tension sous enveloppe contenant un gaz isolant ayant deux électrodes pour le passage du courant nominal (17, 18), tubulaires, fixes, disposées sur le même axe dans un boîtier isolant (11) et reliées chacune à une traversée de raccordement (15, 16) moulée dans ce boitier, les deux électrodes séparées par une distance dite distance de coupure étant reliées électriquement entre elles par un pont de contact (22) couplé à une commande, le disjoncteur comprenant un Jeu de contacts d'arc (45, 47) fixes, disposés co-axia- lement dans une des électrodes (17) et relié électriquement à celle-ci, et un contact d'arc mobile (34) dont le mouvement est lié à celui du pont de contact (22) et qui est relié électriquement à celui-ci, le disjoncteur comprenant un réservoir de pression (51) qui peut être mis sous pression lors de la course de coupure et qui communique avec une chambre de coupure (40), ledit réserva'ir'assUrant un apport supplémentaire de gaz au gaz de soufflage de l'arc de coupure qui se développe entre le Jeu de contacts d'arc (45, 47) et le contact d'arc mobile (34), ledit- gaz de soufflage passant dans une buse en matière isolante (35), caractérisé en ce qu'entre l'extérieur des électrodes (17, 18) ancrées sur la traversée de raccordement concernée (15, 16), et l'intérieur du boitier isolant (11), existe un écart radial formant un volume enveloppant (23, 24), au moins au niveau de la distance de coupure entre les deux électrodes- (17, 18). 2/ Disjoncteur à haute tension sous enveloppe selon la revendication 1, caractérisé en ce que la buse (35) fermée dans la position "disJoncteur enclenché" par le contact mobile (34), est fixée dans l'une des électrodes à l'aide d'une pièce (36) en matière isolante, cette pièce séparant la chambre de coupure (40) de la distance de coupure (21) entre les électrodes (17, 18). 3/ DisJoncteur à haute tension sous enveloppe selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce en matière isolante (36) comporte un fourreau (39) tubulaire et co-axial aux électrodes (17, 18) dont l'extrémité opposée à la buse (35) recouvre la distance de coupure (21) entre les électrodes (17, 18). 4/ Disjoncteur à haute tension sous enveloppe selon la revendica tion 3, caractérisé en ce que la pièce en matièreKisolante (36) est fixée dans l'une des-électrodes (17) à l'aide d'une bride moulée dans la morne pièce (37), et qu'urne valve anti-retour (54) ouvrant le passage vers la chambre de coupure (4D) est incorporée dans cette bride. 5/ Disjonctéur à haute tension sous- enveloppe selon la revendication 5, caractérisé par le.fait que la valve anti-retour (54) part du volume entourant le fourreau (39). 6/ DisJoncteur à haute tension sous enveloppe selon l'une des revendications 1 à 5,- dans lequel le réservoir à pression (51) est limité par un -piston mobile (52) poussé lors de la course d'enclenchement par un contact mobile (34), contre l'effet d'un ressort (53) dans un cylindre de pompage (50), caractérisé en ce que le côté opposé au réservoir à pression-(51) du piston (52) communique avec le volume (23) enveloppant l'une des électrodes (17).