Brevet FR2547107A1 — publié le 19841207

SECTIONNEUR D'ISOLEMENT BLINDE L'invention est relative à un sectionneur blindé à commande lente de fermeture et/ou d'ouverture. La fonction d'un sectionneur consiste à assurer l'ouverture et la fermeture d'un circuit hors charge et ces opérations s'effectuent à vitesse lente, à l'inverse des interrupteurs et disjoncteurs chargés d'interrompre un courant ou de proteger un circuit L'ouverture et la fermeture du sectionneur peuvent s' effectuer sur une portion de circui sous tension et un arc électrique apparat dans ces conditions- entre les contacte du sectionneur, tant à la fermeture qu'à l'ouverture.Dans les installations blindées, notamment à haute tension et à isolation à lBhexafluorure de soufre, il se forme un arc grêle qui se coupe et se réallume à fréquence élevée en provoquant des surtensions qui subsistent Jusqu'à la fermeture des contacts. (ou Jusqu'à l'extinction de l'arc pour le cas d'une ouvert La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et de permettre la réalisation d'un sectionneur à commande lente et à temps d'arc limité. Le sectionneur, selon l'invention, résout ce problème en mettant en oeuvre les particularités mentionnées dans les revendications. La fermeture du sectionneur s'effectue à vitesse lente, mais dès que le cz ducteur principal s'approche du contact fixe et avant tout amorçage, ur conducteur auxiliaire est propulsée à grande vitesse en position de fermeture. L'arc s'amorce sur le conducteur auxiliaire avec formation surtensions mais, dès la fermeture des contacts auxiliaires, l'arc s' éteint définitivement. Le nombre de surtensions et le risque de claquage sont ainsi notablement réduits. Le conducteur principal poursuit son mouvement lent pour confirmer la fermeture du sectionneur. A l'ouverture,le conducteur principal se déplace à vitesse lente, tand que les contacts auxiliaires restent fenmés pendant une première phase de la course d'ouverture. A la fin de cette phase, les contacts auxiliaires se séparent brusquement pour atteindre rapidement une distance d'isolement suffisante. La durée d'arc est très courte et le nombre de surtensions limité Cette courte durée d'arc limite également les risques de propagation de l'arc tiré entre entre les contacts du sec tionneur vers d'autres parties de l'installation, notamment à la masse. Un premier mode de réalisation fait usage d'un aimant permanent fixé à l'extrémité de l'un des contacts auxiliaires et coopérant avec une armature solidaire de l'autre contact auxiliaire. Au cours du mouvement de fermeture du sectionneur, l'intervalle entre les contacts auxiliaires diminue et, à une distance préséterminée, l'aimant attire l'armature en provoquant une fermeture brusque des contacts auxiliaires.A l'ouverture du sectionneur, 1' aimant maintient les contacts auxiliaires fermés Jusqu'au moment où la force de rappel ou une butée vainc la force da l'aimant et provoque la séparation brusque des contacts auxiliaires L'aimant permanent est de préférence logé dans un évidement pratiqué, à l'extrémité du conducteur principal, dans une zone abritée de tout champ démagnétisant. L'armature est solidaire du conducteur auxiliaire sollicitée en position d'ouverture par un ressort de rappel. Une disposition inverse est concevable. Dans un deuxième mode de réalisation, le mouvement des contacts auxiliaires est commandé mécaniquement pour réaliser les fonctions précitées de fermeture et d'ouverture brusque. Un premier conducteur auxiliaire est associée au contact principal fixe et susceptible de coulisser en direction du contact mobile à l'encontre d'une force de rappel. Un deuxième conducteur auxiliaire est montée à coulissement sur le conducteur principal, un verrou maintenant ce deuxième conducteur auxiliaire-en position de retrait pendant la phase de fermeture Jusqu'à une distance prédéterminée où se produit la libération du verrou et l',éJection rapide du conducteur auxiliaire en position de fermeture. Un accrochage solidarise les conducteurs auxiliaires fermés pendant la première phase d'ouverture, de façon à déplacer ensemble le condUcteur principal et les conducteurs auxiliaires Jusqu'au point de rupture de cet accrochage et au retour brusque du premier conducteur auxiliaire en position de retrait. De tels mécanismes de verrouillage et d'accrochage sont bien connus et seul un exemple de réalisation est décrit par la suite. Des écrans répartiteurs de champ enveloppent les contacts de la ma nière usuelle et la bordure du capot entourant le contact fixe peut porterun revêtement isolant, par exemple en résine époxyde, empchant un amorçage ou une migration de l'arc sur le capot. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de différents modes de mise en oeuvre, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés dans lesquels La Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'un sectionneur blindé selon l'invention Les Fig. 2, 3 et 4 sont des vues à échelle agrandie du sectionneur se ion la Fig. 1 représenté respectivement en position d'ouverture, en cours de fermeture; et en position fermée Les Fig. 5 à 8 illustrent une variante de réalisation respectivement en position ouverte en cours de fermeture fermée et en cours deouverture. Sur les Figures, un sectionneur blindé désigné parle repère général (10) comporte une enveloppe externe métallique (12) de forme cylin driqtte à l'intérieur de laquelle s'étend une barre conductrice (14, 16) portée par des isolateurs supports (18). Le sectionneur (10) appartient, par exemple, à un poste blindé haute tension et permet d'iso- ler une partie du poste, par exemple, une arrivée ou un départ en engendrant un intervalle isolant entre les tronçons (14S 16) de la barre conductrice L'enveloppe (12) est remplie d'un gaz à rigidité dilectrique çlevéa, par exemple l'hexafluorure de soufre sous pression. L'extrémité du tronçon (14) porte un contact fixe principal en forme de tulipe (20), dans laquelle s'engage en position fermée du sectionneur un conducteur principal (22) monté à coulissement dans la direction d'extension de la barre (14, 16)o Le conducteur principal (22) est fixée à l'extrémité du tronçon (14) et le coulissement du conducteur (22) est commandé par un mécanisme (non représenté), par exemple à pignon et à crexaillère, le pignon étant claveté sur un axe de rotation (24) d'une manière bien connue des spécialistes. Le mécanisme permet un déplacement à vitesse lente du conducteur (22) respectivement en position de fermeture et en position d'ouverture du sectionneur (10). En position d'ouverture du sectionneur, les con tacts principaux fixe (20) et mobile (22) sont coiffés par des é- crans répartiteurs de champ en forme de capot (26, 28). L'extrémité du conducteur principal (22) présente un évidement (30) dans lequel est logé un aimant permanent (32) qui affleure ou est en faible re trait de l'extrulité du conducteur principal (22). L'aimant permanent (32) est susceptible de coopérer avec une armature (34) fixée à l'extrémité d'un conducteur auxiliaire (36) associée au contact princiw pal fixe (20) et susceptible de coulisser dans la direction longitu dinale de la barre (14, 16) en direction du conducteur principal (223 à l'encontre d'un ressort de rappel (38). Le pourtour (40) de l'armature (34) est susceptible de venir au contact de l'extrémité interne (42) du conducteur principal (22) qui constitue un contact auxiliaire coopérant avec le contact auxiliaire constitué par le conducteur auxiliaire (36). Le ressort de rappel (38) sollicite le con tact auxiliaire (40) et l'armature (34) en une position de repos dans laquelle l'armature (34) est en retrait ou à fleur du capot (26) entourant le contact fixe principal (20). Le sectionneur, selon les Fig. 2 à 4, fonctionne de la manière sui vante En position ouverte, le conducteur principal (22) est écarté du contact fixe (20) et le conducteur auxiliaire (36) est en position de mettait (Fig. 2). Une commande de fermeture engendrée par une rotation à vi tesse lente de l'axe (24) déplace, à vitesse lente, ie conducteur prin cipal (22) en direction du contact fixe (20). Lorsque le conducteur (22) atteint un point prédéterminé, où la force de l'aimant permanent (32) est suffisante pour attirer l'armature (34), cette dernière est dé placée brusquement pour venir coller à l'aimant permanent (32). (Fig. 3). Ladite distance prédéterminée doit-être suffisamment gran de pour éviter tout amorçage entre les contacts principaux (20, 22) si la fermeture s'opère sur un conducteur (14 ou 16) sous tension. L'arc s'amorce, par contre, entre les contacts auxiliaires (40, 42) dès que l'armature (34) s'est suffisamment rapprochée de l'aimant permanent (32). Cet amorçage s'effectue au cours du mouvemer!t rapi de du conducteur auxiliaire (36) et l'arc ne subsiste que Jus- qu'au moment de fermeture des contacts auxiliaires (40, 42). La durée d'arc est extrêmement courte et les surtensions provoquées sont d'un nombre limité. La bordure du capot (26) est revêtue d'une couche isolante (44), par exemple en résine époxyde, empechant un amorça- ge de l'arc sur le capot (26) ou une migration de l'arc sur ce capot. Le temps d'arc relativement court et la présence du revêtement isolant (44) empêchent toute propagation de l'arc et un amorçage sur l'enveloppe (12). Il est à noter que l'aimant permanent (32) logé à l'intérieur du conducteur principal (22) n'est pas soumis à un champ magnétique démagnétisant engendré par le courant dans le conducteur pr.' (22). En vue d'éviter tout passage du courant par l'aimant permanent (32), on peut insérer des tronçons isolants ou -revêtir la face avant de l'aimant ou de l'armature (34) d'une couche isolante, l'en- semble du courant passant obligatoirement par les contacts auxiliaires (40, 42).Le conducteur principal (22 > poursuit sa course de ferme ture et vient s'insérer entre les pinces du contact-en tulipe -(20) confirmant la fermeture du sectionneur (10). L'ouverture du sectionneur est commandée par un déplacement du coni!ts ducteur principal (22) en direction inverse et, au cours d'une première phase, l'armature (40),attirée par l'aimant permanent (32), accompagne le conducteur (22)'dans son mouvement d'ouverture à l'encon tre de la force de rappel du ressort (38). Les contacts auxiliaires (40,42) restent au contact et la séparation des contacts principaux (20,22) s' opère sans risque de formation d'un arc. Lorsque le conducte principal (22) atteint un point déterminé, la force de rappel du ressort (38) devient supérieure à la force d'attraction de l'aimant permanent (32) et provoque une séparation brusque de l'armature (34) qui est rappelée en position de repos par le ressort (38).Cette séparation s'effectue brusquement et l'arc tiré s'éteint rapidement. La séparation de l'armature (34) de l'aimant permanent (32) peut également résulter d'une venue en butée de l'ensemble mobile auxiliaire (34, 36, 40). Le conducteur principal (22) poursuit sa course d'ouverture à vitesse lente. Il est à noter que, malgré le déplacement à vitesse lente des contacts du sectionneur (10), l'ouverture et la fermeture proprement dites s'effectuent à vitesse rapide par l'adJonction de contacts auxiliaires L'ensemble est particulièrement simple et fiable. L'aimant permanent (32) peut, bien entendu, être solidaire du conducteur auxiliaire (36), l'armature étant dans ce cas reportée sur le conducteur principal (22), le fonctionnement restant le même. La structure des contacts principaux (20, 22) et des contacts auxiliaires (40, 42) peut être différente. L'emploi dsun aimant permanent peut provoquer la fermeture et l'ouverture rapides de contacts auxiliaires, mais on peut concevoir d'autres systèmes, notamment entièrement mécaniques7 dont un exemple de réalisation est illustré par les fig. 5 à 8 sur lesquelles les mènes numéros de référence désignent des pièces analogues ou identiques à celles des fig. 1 à 4. L'agencement du contact principal fixe (20) est pra tiquement le mème que celui décrit ci-dessus, le conducteur auxiliaire coulissant (36) portant à son extrémité un accrochage (46) à la place de l'armature (34). A l'intérieur du conducteur principal (22) mobile, est montée à coulissement un deuxième conducteur auxiliaire (48) susceptible d'occuper une position de retrait (fig. 5) et une position de saillie (fig. 8).Dans la position de retrait, le deuxième conducteur auxiliaire (48) est retenu par un verrou (50) monté à pivotement sur un axe (52) et un ressort (54) sollicite le deuxième conducteur auxiliaire (48) en position de saillie. Le verrou (50) est commandé par une butée fixe (56) susceptible de s'effacer unidirectionnellement. L'extrémité du deuxième conducteur auxiliaire (48) porte un renflement (58) susceptible de s'encliqueter dans l'accrochage (46) porté par le premier conducteur auxiliaire (36). Le sectionneur, selon les fig. 5 à 8, fonctionne de la manière suivante En position ouverte du sectionneur représentée à la fig. 5, les conducteurs auxiliaires (36, 48) sont en position de retrait, le deuxième conducteur (48) étant verrouillé par le verrou (50). En vue de la fermeture du sectionneur, on déplace le conducteur principal (22) en direction du contact fixe (20), ce déplacement s'effectuant en vitesse lente, l'ensemble deuxième conducteur auxiliaire (48) et verrou (50) accompagnant le conducteur principal (22) dans son déplacement Jusqu'à un point prédéterminé suffisamment espacé du contact fixe (20) pour éviter tout amorçage. Lorsque le conducteur principal (22) atteint ledit point prédéterminé, le verrou (5D) bute sur la butée (56) et pivote en position de libération du deuiène conducteur auxiliaire (48), qui est expulsée par le ressort (54) vers le premier conducteur auxiliaire (36) pour fermer les contacta auxiliaires (36, 48).Le renflement (58) s'insère dans l'accrochage (46) solidarisant les con tacts auxiliaires (36, 48) Le gaz conducteur principal (22) poursuit sa course de fermeture pour venir s'embrocher dans le contact principal (20) et, au cours de ce mouvement, le deuxième conducteur auxiliaire (48) accouplé au premier conducteur (36) est repoussé à l'intérieur du conducteur principal q22) Jusqu'au point de verrouillage par le verrou (50).A l'ouverture du sectionneur le premier conducteur auxiliaire (36) accompagne l'ensemble mobile (22, 48) pendant la première phase de mouvement en comprimant le ressort de rappel (38!o Lorsque la force exercée par le ressort de rappel (38) excède la force d'encliquetage de l'accrochage (46, 58) ou lorsqugune venue en butée empoche un déplacement poursuivi du premier conducteur auxiliaire (-36), l'enclique- tage (46, 58) est compu et le premier conducteur auxiliaire (36) est rappelé en position de retrait par le ressort (38) L'ensemble mobile (22, 48) poursuit sa course vers la position d'ouverture, la butée (56) s'effaçant au passage du verrou (50). On peut noter que le fonctionnement est exactement le même que celui décrit ci-dessus, la commande des contacts auxiliaires étant dans ce cas une commande positive dont les points de fonctionnement sont parfaitement définis par la position de la butée (56). D'autres mécanismes de commande des contacts auxiliaires sont concevables et on ne sortirait pas du cadre de l'invention en prévoyant une structure différente Le sectionneur sectionneur selon l'invention n'est pas obligatoirement un sectionneur blindé, ni un sectionneur d'isolement. L'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation plus par- ticulièrement décrit. Revendications 1. Sectionneur d'isolement blindé comprenant un contact principal mobile en forme de conducteur principal (22) coulissant susceptible de coopérer avec un contact principal fixe (20) en position de fermeture du sectionneur et de venir en une position d'ouvertre d'écartement du contact principal fixe (20), le passage de la position d'ouverture à la position de fermeture et inversement s'effectuant à vitesse lente, caractérisé en ce que des contacts auxiliaires (36, 42; 36, 48) sont associés auxdits contacts principaux (20, 22) et comprennent un conducteur auxiliaire (36, 8) mobile coaxialement au conducteur principal (22) et qu'un moyen (32, 50) de déplacement rapide dudit conducteur auxiliaire (36, 48) provoque le déplacement brusque de ce dernier en position de fermeture vers l'autre-eontact auxiliaire (du2, 30), dès que le conducteur principal (22) est venu au cours du mouvement de fermeture à une distance prédéterminée du contact principal fixe (20) 2.Sectionneur selon la revendication 12 caractérisé en ce que lesdits contacts auxiliaires (36, 425 36, 48) sont agencés pour rester en position de fermeture pendant une première phase de la course d'ouverture du conducteur principal (22) et se séparer brusquement à la fin de ladite première phase. 3. Sectionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'un des contacts auxiliaires (42) porte à son extrémité un aimant (32) permanent et que l'autre contact auxiliaire (36) porte à son ex trémité une armature (34), de façon que l'aimant (32) attire brusquement l'ensemble armature (34) contact auxiliaire (36) associe en position de fermeture dès que l'intervalle entre les contacts principaux (20, 22) est inférieur à ladite distance prédéterminée, au cours du mouvement de fermeture. 4. Sectionneur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un ressort (38) sollicite le conducteur auxiliaire (36) en position d'ouverture avec une force devenant supérieure à la force d'attraction de l'aimant (32) à la fin de ladite première phase pour décoller l'armature (34) de l'aimant (32) et rappeler brusquement le conducteur auxiliaire (36) en position d'ouverture. 5. Sectionneur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une butée limite le mouvement du conducteur auxiliaire (36) lorsque le con ducteur- principal (22) arrive à la fin de la première phase de la course d'ouverture, l'armature (34) étant décollée de l'aimant (32) par le mouvement poursuivi du conducteur principal (22) et rappelée en position d'ouverture par un ressort de rappel (38). 6. Sectionneur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le conducteur principal (22) présente à son extrémité un évidement de logement dudit aimant permanent (32), l'armature (34) étant portée par le conducteur auxiliaire (36) associé au contact principal fixe (20). 7. Sectionneur selon la revendication 1 ou2 2,. caractérisé en ce qu'un deuxième conducteur auxiliaire (48) est monté à coulissement à l'intérieur du conducteur principal (22) et maintenu en position de retrait par un verrou (50) à l'encontre de la force d'un ressort d'expulsion (54) du deuxième conducteur auxiliaire (48) et qu'un dispositif de déverrouillage (52, 56) actionne ledit verrou (50) pour libérer le deuxième conducteur auxiliaire (48), dès que le conducteur principal (22) est arrivé, au cours. du moment de fermeture, à une distance prédéterminée du contact principal (20) pour fermer brusquement les contacts auxiliaires (36, 48). 8. Sectionneur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le deuxième conducteur auxiliaire (48) est repoussé en position de retrait et de verrouillage au cours du mouvement poursuivi du conducteur principal (22) en direction de fermeture. 9. Sectionneur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le con tact- auxiliaire associé au contact fixe (20) est constitué par un premier conducteur auxiliaire (38) agencé pour accompagner le conducteur principal mobile (22) dans son déplacement pendant la première phase de la course d'ouverture et pour être rappelé brusquement par un ressort de rappel (38) en position d'ouverture à la fin de ladite première phase. 10. Sectionneur selon l'une quelconquc des revendications précédentes, caractérisé en ce que des capots (26) de répartition du champ champ coiffent les contacts (2O,22;36,48) en position d'ouverture des contacts