Brevet FR2553926A1 — publié le 19850426

DISJONCTEUR HAUTE-TENSION A RESISTANCES DE FERMETURE L'invention est relative à un disjoncteur électrique à haute tension comprenant une paire de contacts principaux séparables, une paire de contacts séparables d'in- sertion d'une résistance a' la fermeture des contacts principaux et un mécanisme de commande commun auxdits contacts pour fermer les contacts d'insertion un court instant avant les contacts principaux, les contacts de ladite paire de contacts d'insertion étant l'un fixe et l'autre mobile et chacun pourvu d'un écran de répartition de champ. Les contacts principaux du disjoncteur sont shuntés par le circuit comprenant en série la résistance de fermeture et les contacts d'insertion, lesquels sont commandés en synchronisme des contacts principaux pour se fermer un court instant avant les contacts principaux et limiter les surtensions. Au cours d'une manoeuvre de fermeture les contacts d'insertion se ferment en premier pour établir le circuit à travers la résistance de fermeture et le courant est commuté dans le circuit principal dès la fermeture des contacts principaux. Dans les disjoncteurs la vitesse de déplacement des contacts est très rapide, de plusieurs mètres par seconde, pour permettre la coupure de courants importants et la durée de l'arc est faible. On comprend que la durée d'insertion de la résistance de fermeture doit être suffisamment longue pour l'établissement d'un courant limité dans la ligne avant la fermeture des contacts principaux et que cette résistance doit être capable de supporter ce courant pendant cette durée. La présente invention part de la constatation que les inséreurs conventionnels ne maîtrisent pas avec précision la durée d'insertion de la résistance et elle a pour but de réaliser un disjoncteur ayant un disno- sitif d'insertion de résistance parfaitement adapté à sa fonction capable de satisfaire à des temps d'insertion de résistance précis. Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé par le fait que ledit écran associé au contact fixe d'insertion est lui-même fixe, tandis que l'écran associé au contact mobile d'insertion est semi-mobile, en étant commandé pour venir en une position intermédiaire avec le contact mobile d'insertion à la fin de la première phase de la course de fermeture des contacts d'insertion et rester dans cette position intermédiaire pendant la deuxième phase de fermeture, ladite position intermédiaire correspondant à un écartement critique pour réaliser un claquage entre les contacts d'insertion dès le dépassement de cette position intermédiaire par le contact mobile d'insertion, lequel contact venant en saillie de l'écran perturbe la répartition de champ. L'écran semi-mobile définit avec précision l'instant d'amorçage de l'arc entre les contacts d'insertion et en conséquence la durée d'insertion de la résistance, laquelle peut ainsi être optimisée. On connait déjà un sectionneur de mise à la terre d'un poste blindé dont le contact mobile est doté d'un répartiteur de champ semi-mobile. Un tel sectionneur assure une connexion d'un conducteur à la terre pour permettre, par exemple, une intervention sur l'installation. Pour limiter la durée d'un arc apparaissant lors d'une fermeture sous tension, l'écran de repartition de champ associé au contact mobile accompagne ce dernier dans son déplacement en retardant au maximum le claquage diélectrique engendrant l'arc. Ce claquage intervient entre les contacts ou entre les écrans de répartition de champ et tout risque de propagation de l'arc, notamment sur l'enveloppe au potentiel de la terre, est exclu, la durée de l'arc étant suffisamment courte malgré la vitesse lente de déplacement du contact. Selon un développement de l'invention, le contact mobile d'insertion et l'écran associé sont reliés par un mécanisme à billes qui verrouille pendant la première phase de fermeture l'écran au contact mobile pour un déplacement conjoint et pendant la deuxième phase à une pièce fixe en rompant la liaison avec le contact mobile qui poursuit seul sa course de fermeture. A l'ouverture le contact mobile reprend au passage l'écran et le ramène en position d'ouverture à une distance suffisante du contact fixe. Le dispositif selon l'invention est particulièrement avantageux pour des disjoncteurs haute-tension, par exemple de 525 KV et il est applicable à des disjoncteurs ouverts du genre décrit ci-dessous et à des disjoncteurs blindés. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un-e vue schématique partiellement en coupe d'un disjoncteur selon l'invention - la figure 2 est une vue de détail à échelle agrandie de la figure 1 montrant les contacts d'insertion en position d'ouverture - les figures 3 et 4 sont de vues analogues à celle de la figure 1 montrant les contacts d'insertion respec tivement en position intermédiaire et en position de fermeture. Sur les figures un pôle d'un disJoncteur haute tension à autosoufflage comprend deux chambres de coupure 12, 14 fixées au sommet d'un isolateur support 10 par un carter 16. Les tiges 18, 20 de commande des contacts principaux (non représentés) des chambres 12, 14 sont reliées par des biellettes 22,24 à un mécanisme 26, commandépar une tige 28 s'étendant dans l'isolateur 10. A chaque chambre de coupure 12, 14 est associée une chambre d'insertion de résistance 30, 32 dans laquelle sont logées en série des résistances 34, 36 et une paire de contacts d'insertion 39, 40. Des biellettes 38, 41 relient les contacts mobiles 40 d'insertion au mécanisme 26 et un conducteur 42 connecte électriquement en parallèle la chambre de coupure 14 et la chambre 30 associée de résistance.Un tel disjoncteur est bien connu, par exemple par le brevet fran çais nO 2309028, et il suffit de rappeler qu'une manoeuvre de fermeture, commandée par un coulissement vers-le haut de la tige 28 dans le sens de la flèche F, provoque un déplacement dans le sens des flèches F 1 et F2 des tiges de commande 18, 20 ; 38, 41 pour fermer en un premier temps les contacts d'insertion 39, 40 et en un deuxième temps les contacts principaux. L'insertion préalable des résistances 34,36 limite les surtensions à la fermeture. En se référant plus particulièrement aux figures 2 à 4 on voit que le contact mobile d'insertion 40 en forme de tige coulissante est entouré d'un écran 44 de répartition de champ en forme de capot coiffant l'extrémité 46 du contact 40. L'écran 44 est porté par un manchon 48, enfilé et monté à coulissement sur le contact 40. Le contact fixe 39 est coiffé d'un écran 50 fixe de répartition de champ similaire à l'écran 44. L'ensemble contact mobile 40 et écran 44 est supporté par une partie fixe 52 en forme de douille 60 et est susceptible de coulisser en direction du contact fixe 39. Le manchon 48 présente des logements d'une ou de plusieurs billes 54 de verrouillage, réparties sur la circonférence du manchon 48 et susceptibles de s'engager soit dans une rainure 56, ménagée sur le pourtour externe du contact mobile 40, soit dans une rainure interne 58 de la partie fixe 52 pour solidariser le manchon 48 respectivement au contact 40 et à la partie fixe 52. Dans la position d'ouverture des contacts d'insertion 39,40, représentée à-la figure 2, l'extremité 46 du contact affleure ou est en faible retrait de l'écran 44 à une distance suffisante du contact fixe 39 pour assurer l'isolation. Les billes 54 sont engagées daps la rainure 56 du contact 40 et sont maintenues dans cette position de liaison de l'écran 44 et du contact 40 par la paroi interne cylindrique de la douille 60 de la partie fixe 52 entourant le manchon 48 à faible jeu. Un coulissement, vers la droite sur la figure 2 de la tige 38, provoque le déplacement du contact 40 en direction de fermeture l'écran 44, accouplé par les billes 54, accompagnant le contact 40 dans sa course. Dans la position intermédiaire, représentée à la figure 3, un collet 62 du manchon 48 vient en butée du rebord 64 de la rainure 58 de la partie fixe 52 et bloque le déplacement de l'écran 44 en direction de fermeture des contacts d'insertion 39, 40. Les billes 54 sont en regard de la rainure 58 et lors d'un mouvement poursuivi du contact 40, elles sont repoussées hors de la rainure 56 et elles s'engagent dans la rainure 58 pour verrouiller l'écran 44 dans la position intermédiaire, tandis que le contact 40 vient coopérer avec le contact fixe 39 en position de fermeture représentée à la figure 4.Lors d'une manoeuvre d'ouverture des contacts d'insertion 39, 40 le contact mobile 40 vient dans la position intermédiaire où une butée 66 du contact 40 vient au contact d'un rebord 68 du manchon 48 pour entrainer ce dernier et l'écran 44 associé en direction d'ouverture. Dans la position intermédiaire (fig. 3) les billes 54 sont en regard de la rainure 56 et elles sont repoussées dans cette rainure 56 au cours du mouvement poursuivi de l'ensemble contact 40, écran 44. Le système à billes susmentionné assure un positionnement précis de l'écran 44 pour toute position du contact mobile 40. La position intermédiaire, selon la figure 3, correspond à une position critique en ce sens que dans cette position tout risque d'amorçage entre les contacts d'insertion 39, 40 est exclu, mais l'intensité du champ est proche de la valeur disruptive qui est atteinte dès que le contact 40 vient en saillie de l'écran 44. Les résistances 34, 36 sont insérées dès l'amorçage de l'arc entre les contacts d'insertion 39, 40 et elles restent sous charge jusqu'à la fermeture des contacts principaux dans la chambre 14 qui shuntent la chambre 30 d'insertion de résistances. Cette durée d'insertion est bien définie et les résistances 34, 36 peuvent être dimensionnées en conséquence. Le dispositif de verrouillage par billes 54 assure un déplacement positif de l'écran 44 dont la position est toujours parfaitement définie. Le fonctionnement des contacts d'insertion de la chambre 32 est identique et il est inutile de le décrire. écran semi-mobile 44 présente de plus l'avantage d'éviter un reclaquage dans la chambre d'insertion 30 en cas de réouverture immédiate des contacts principaux, les contacts d'insertion 39, 40 n'étant pas encore revenus à leur position d'origine. L'invention est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit. Revendications 1.- Disjoncteur électrique à haute-tension comprenant une paire de contacts principaux séparables, une paire de contacts séparables d'insertion (39,40) d'une résistance (34,36) à la fermeture des contacts principaux et un mécanisme de commande (26,28) commun auxdits contacts pour fermer les contacts d'insertion (39,40) un court instant avant les contacts principaux, les contacts de ladite paire de contacts d'insertion étant l'un (39) fixe et l'autre (40) mobile, et chacun pourvu d'un écran (50,44) de répartition de champ, caractérisé par le fait que ledit écran (50) associé au contact (39) fixe d'insertion est lui-même fixe, tandis que l'écran (44) associé au contact (40) mobile d'insertion est semi-mobile, en étant commandé pour venir en une position intermédiaire avec le contact mobile d'insertion à la fin de la première phase de la course de fermeture des contacts d'insertion et rester dans cette position intermédiaire pendant la deuxième phase de fermeture, ladite position intermédiaire correspondant à un écartement critique pour réaliser un claquage entre les contacts d'insertion (39,40) dès le dépassement de cette position intermédiaire par le contact (40) mobile d'insertion, lequel contact venant en saillie de l'écran (44) perturbe la répartition du champ. 2.- Disjoncteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contact mobile (40) et ledit écran (44) associé sont solidarises mécaniquement pendant ladite première phase de fermeture, leextrémité (46) du contact mobile (40) étant en faible retrait ou affleurant dudit écran (44), la liaison mécanique entre l'écran et le contact étant rompue lors de la venue en ladite position intermédiaire, le contact mobile (40) poursuivant seul la course de fermeture en venant en saillie de l'écran (44) pour provoquer un amorçage instantané d'un arc mettant en circuit ladite résistance (34,36). 3.- Disjoncteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit écran (44) reste en ladite position intermédiaire au cours de la première phase d'ouverture desdits contacts d'insertion (39,40) et est réaccouplé au contact mobile (40) dès la venue de ce dernier en ladite position intermédiaire pour accompagner le contact mobile en position d'ouverture pendant la deuxième phase d'ouverture. 4.- Disjoncteur électrique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit écran (44) porte un organe de verrouillage (54) coopérant avec le contact mobile (40) pour solidariser l'écran (44) et le contact mobile (40) pendant la première phase de fermeture et la deuxième phase d'ouverture, ledit organe de verrouillage (54) coopérant avec une pièce fixe (52) de maintien de l'écran (44) en position intermédiaire pendant la deuxième phase de fermeture et la première phase d'ouverture. 5.- Disjoncteur électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un manchon (48) solidaire dudit écran (44) inséré et monté à coulissement entre le contact (40) mobile coulissant et une douille (60) extérieure fixe et une bille (54) logée dans un évidement dudit manchon (48) et susceptible d'occuper une position de saillie vers llin- térieur et une position de saillie vers l'extérieur du manchon (48), le contact mobile (40) présentant une rainure (56) dans laquelle est engagée la bille (54) en position de verrouillage de l'écran (44) sur le contact mobile (40) et la douille extérieure (60) présentant une rainure interne (58) dans laquelle est engagée la bille (54) en position de verrouillage de l'écran (44) en ladite position intermédiaire,.ladite bille étant positivement maintenue dans l'une desdites positions de verrouillage. 6.- Disjoncteur électrique selon la revendication 5, carac térisé en ce que dans ladite position intermédiaire de l'écran (44) et du contact mobile (40) lesdites rainures (56,58) et la bille (54) sont alignées, une butée fixe (62,64) limitant le déplacement de l'écran (44) en direction de fermeture des contacts d'insertion (39,40) et que l'engagement de la bille (54) dans la rainure (58) de la douille fixe (60) autorise un mouvement poursuivi de fermeture du contact mobile (40). 7.- Disjoncteur électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le contact mobile (40) porte une butée (66) susceptible de coopérer avec une butée (68) de l'écran (44) pour créer une liaison unidirectionnelle entre le contact mobile et l'écran à partir de ladite position intermédiaire dans la direction d'ouverture des contacts d'insertion (39,40). 8.- Disjoncteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mouvement du contact (40) mobile d'insertion est dérivé du mouvement desdits contacts principaux pour coordonner avec précision les déplacements relatifs.