Brevet FR2558300A1 — publié le 19850719

SECTIONNEUR POUR POSTE BLINDE A HAUTE TENSION. L'invention est relative à un sectionneur pour poste blindé à haute tension comprenant une enveloppe métallique étanche mise à la terre et remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de lthexafluorure de soufre, ledit sectionneur étant logé dans un compartiment de l'enveloppe et comportant - un premier système de contact fixe, - un deuxième système de contact mobile coulissant accouplé mécaniquement à un mécanisme de commande, et comprenant un tube conducteur allongé constituant un contact principal mobile, - et une paire d'écrans pare-effluves disposés coaxialement autour des premier et deuxième systèmes de contact, en étant séparés l'un de l'autre par une distance d'isolement prédéterminée, chaque écran étant formé par un capot métallique hémisphérique muni d'une ouverture centrale pour le passage du contact principal mobile. La fonction du sectionneur d'isolement consiste à établir et à interrompre des courants alternatifs de faible intensités et la vitesse de manoeuvre de son mécanisme de commande n'est généralement pas très rapide. L'apparition d'un arc entre les contacts séparés en fin de course de fermeture et au début de la course d'ouverture peut engendrer un amorçage interne avec l'enveloppe malgré la présence des écrans pareeffluves. Ce risque d'amorçage augmente avec la valeur de la tension de service du poste qui peut atteindre plusieurs centaines de kilovolts. Le but de l'invention consiste à améliorer la répartition du champ électrique à l'intérieur de l'enveloppe et à réduire la longueur de l'arc lors de l'ouverture et de la fermeture du sectionneur. Le sectionneur selon l'invention est caractérisé par le fait que le premier système comporte un contact principal fixe en forme de tulipe, et un contact d'arc fixe à électrode allongée s'étendant coaxialement à l'intérieur de la tulipe jusqu'au voisinage de l'ouverture de l'un des écrans pareeffluves, et qu'à l'intérieur du tube du contact principal mobile du deuxième système est agencée une liaison téléscopique de commande d'un contact d'arc mobile destiné à boucher un orifice axial ménagé dans un embout du tube lorsque le deuxième système est actionné à translation bidirectionnelle entre la position d'ouverture et une position intermédiaire d'aboutement des contacts d'arc. Le bouchage de l'orifice axial par le contact d'arc mobile contribue à une répartition homogène du champ électrique pendant une grande partie de la course de l'équipage mobile. L'arc de préamorçage lors de l'ouverture et de la fermeture du sectionneur est très court et est parfaitement contrôlé sans aucun risque d'amorçage vers l'enveloppe mise à la terre. Un moyen élastique est associé à la liaison téléscopique pour maintenir les contacts d'arc en position aboutée lorsque le tube du contact principal mobile est déplacé entre ladite position intermédiaire et la position de fermeture. Le moyen élastique comporte un ressort de compression intercalé entre une butée fixe et un épaulement de la liaison, ledit épaulement reliant mécaniquement le contact d'arc mobile à une douille conductrice conformée en contact glissant autorisant un mouvement relatif par rapport au contact principal mobile lors du déplacement de ce dernier entre les positions intermédiaires et de fermeture. La position du contact d'arc mobile à l'intérieur de l'orifice de l'embout est parfaitement définie par la présence d'un collet de positionnement coopérant avec ltépaulement de la liaison téléscopique. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté à la figure unique du dessin annexé, dans lequel les demi-vues supérieure et inférieure représentent respectivement le sectionneur en position de fermeture et en position d'ouverture. Le sectionneur 10 d'isolement d'un poste blindé à haute tension, notamment supérieure à 72 kV, comporte un carter 12 métallique de forme cylindrique constituant un compartiment de l'enveloppe étanche du poste. Le carter 12 se trouve au potentiel de la terre et renferme deux sous-ensembles 14,16 actifs s'étendant coaxialement dans le carter 12, ce dernier étant rempli de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, par exemple de l'hexafluorure de soufre. La tenue diélectrique du sectionneur 10 dépend principalement du dimensionnement des sous-ensembles 14, 16 actifs et du carter 12, et de la pression de remplissage du gaz isolant. Le premier sous-ensemble 14, situé sur la droite de la figure, est associé à la partie fixe du sectionneur 10 en étant solidarisé à l'extrémité d'un conducteur 18 coaxial supporté par un isolateur 20 en forme de disque ou de cloche. Ce sous-ensemble 14 comporte un contact principal fixe 22 formé par une couronne de doigts de contact agences en tulipe, et un contact d'arc fixe 24 comprenant une électrode allongée s'étendant coaxialement à l'intérieur de la couronne. Les.deux contacts 22, 24 sont fixés à demeure à un support 26 commun relié électriquement et mécaniquement au conducteur 18. Le support 26 porte, d'autre part, un écran pare-effluves 28 fixe en forme de calotte hémisphérique qui entoure coaxialement les deux contacts fixes 22, 24. L'écran 28 se trouve au potentiel du conducteur 18 et présente une ouverture 30 centrale autorisant le passage de la partie mobile du sectionneur.L'ouverture 30 est prolongée par un rebord 32 interne cylindrique s'étendant vers le contact fixe 22 à partir de l'entrée de l'écran 28, représentée par la trace 34)Jusqu'à une position axiale prédéterminée correspondant sensiblement à celle de l'extrémité 36 libre de l'électrode du contact d'arc fixe 24. L'extrémité 36 fait saillie de la couronne du contact fixe 22, et est disposée en retrait de l'entrée 34 de l'écran 28. Le deuxième sous-ensemble 16, disposé sur la gauche de la figure, est associé à la partie mobile du sectionneur, actionnée par un mécanisme de commande (non représenté). Une bielle 38 isolante du mécanisme est accouplée mécaniquement à l'extrémité postérieure d'un tube conducteur formant un contact principal mobile 40 monté à coulissement entre la position de fermeture (demi-vue supérieure) et la position d'ouverture du sectionneur (demi-vue inférieure). L'extrémité antérieure du contact principal mobile 40 est équipée d'un embout 42 conducteur percé par un orifice 44 axial dont le diamètre est légèrement supérieur à celui du contact d'arc fixe 24. La surface latérale extérieure du contact principal mobile 40 coulissant coopère avec un contact glissant 46 annulaire formé par une couronne de doigts de contact, solidaire d'un support 48 conducteur fixe. A l'intérieur du tube du contact principal mobile 40 est montée une liaison téléscopique 50 de commande d'un contact d'arc mobile 52. La liaison 50 comporte un ressort de compression 54 dont l'une des extrémités prend appui sur un fond 56 ou une butée fixe. L'extrémité opposée du ressort 54 repose sur un épaulement 58 intermédiaire reliant la broche du contact d'arc mobile 52 à une douille 60 conductrice constituant un contact glissant susceptible de coulisser à l'intérieur du tube du contact principal mobile 40. La liaison téléscopique 50 coopère avec un organe de positionnement formé par un collet 62 solidarisé à la paroi interne du contact principal mobile 40 au voisinage de l'embout 42. Entre le collet 62 et l'embout 42, est agencé un contact auxiliaire 64, formé par au moins une lame élastique destinée à coopérer à glissement avec les contacts d'arc 24, 52, ayant des formes cylindriques de mêmes diamètres. Un écran pare-effluves 66 fixe en forme de capot hémisphérique entoure coaxialement le contact glissant 46 et comporte une ouverture 68 centrale traversée par la partie mobile du sectionneur. Les deux écrans pare-effluves 28, 66 se font face en étant séparés axialement l'un de l'autre par un intervalle d'isolement prédéterminé. Chaque écran 28, 66 est formé par un capot métallique amagnétique, notamment en aluminium ou en acier inoxydable. La face externe de la partie hémisphérique de l'écran 28 peut être recouverte par un revêtement 70 isolant qui évite un éventuel amorçage de l'arc sur cette partie de l'écran 28. Le fonctionnement du sectionneur 10 est le suivant En position d'ouverture, représentée sur la demi-vue inférieure, l'embout 42 du contact principal mobile 40 est logé à l'intérieur de l'écran pare-effluves 66 sans dépasser l'ouverture centrale 68. Le ressort 54 de la liaison téléscopique 50 sollicite la douille 60 dans la direction axiale en appui contre le collet 62. Le contact d'arc mobile 52 bouche l'orifice 44 axial de l'embout 42. La position axiale de l'extrémité libre de la broche allongée du contact 52 coincide sensiblement avec celle de l'embout 42 et de l'ouverture 68 de l'écran 66. Lors de la fermeture du sectionneur 10, la bielle 38 du mécanisme pousse le contact principal mobile 40 et la liaison mécanique 50 vers le premier sous-ensemble 14 dans le sens de la flèche F. Le déplacement en translation du contact principal mobile 40, et du contact d'arc mobile 52 s'opère simultanément dans le même sens et à la même vitesse Jusqu'à une position intermédiaire indiquée en pointillé de la course de fermeture. Le contact d'arc mobile 52 vient alors buter contre l'extrémité 36 du contact d'arc fixe 24, et reste immobilisé-dans cette position d'aboutement pendant la course poursuivie du contact principal mobile 40 qui s'embroche sur l'électrode allongée du contact d'arc fixe 24.En fin de course de fermeture, le contact principal mobile 40 est à la fois en prise avec le contact principal fixe 22 et avec le contact d'arc fixe 24, et le ressort 54 de la liaison 50 est comprime au maximum. On remarque que la position intermédiaire d'aboutement des contacts d'arc 24, 52 est située à l'intérieur de l'ouver- ture 30 après franchissement de l'entrée 34 de l'écran 2. Un arc de préamorçage de faible intensité prend naissance entre les deux extrémités des contacts d'arc 24, 52 ou entre l'embout 42 et le rebord 32 de l'écran 28 lorsque le contact principal mobile 40 atteint une position prédéterminée de l'intervalle axial d'isolement situé entre les deux écrans 66, 28. Cette position se situe avant l'entrée 34 de l'écran 28 et correspond au seuil d'isolement déterminé par la répartition du champ électrique dans l'intervalle. Le bouchage de l'orifice 44 de l'embout 42 par le contact d'arc mobile 52, engendre une répartition uniforme du champ électrique et permet de rapprocher le plus près possible ladite position de rupture d'isolement du premier sous-ensemble 14. Il en résulte un amorçage tardif et une diminution de la longueur axiale de l'arc.L'extinction de l'arc s'effectue automatiquement dès que le contact d'arc mobile 52 arrive dans la position intermédiaire d'aboutement avec le contact d'arc fixe 24. L'ouverture du sectionneur 10 par la bielle 38 s'opère en sens inverse de la flèche F. Le contact principal mobile 40 se sépare d'abord du contact principal fixe 22, mais reste intérieurement en prise avec le contact d'arc fixe 24 par l'intermédiaire du contact auxiliaire 64. Sous l'action du ressort 54, le contact d'arc mobile 52 reste en aboutement contre l'extrémité 36 du contact d'arc fixe 24 -Jusqu'à la venue du contact principal mobile 40 dans la position intermédiaire (en pointillé) de la course d'ouverture. A partir de cette position, le collet 62 du contact 40 entraîne la liaison téléscopique 50 dans le sens d'ouverture et le contact d'arc mobile 52 se sépare du contact d'arc fixe 24 avec formation d'un arc de faible intensité. L'extinetion de l'arc intervient automatiquement dès que la distance axiale entre les deux contacts d'arc 24, 52 devient suffisante. Cette distance est minimum grâce à la répartition homogène du champ électrique due à la présence des écrans 28, 66 et au bouchage de l'orifice 44 de l'em- bout 42 par le contact d'arc mobile 52. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté au dessin annexé, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences électrotechniques. REVENDICATIONS 1. Sectionneur pour poste blindé à haute tension comprenant une enveloppe métallique étanche mise à la terre et remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, ledit sectionneur étant logé dans un compartiment de l'enveloppe et comportant - un premier système de contact fixe, - un deuxième système de contact mobile coulissant accouplé mécaniquement à un mécanisme de commande et comprenant un tube conducteur allongé constituant un contact principal mobile, - et une paire d'écrans pare-effluves disposés coaxialement autour des premier et deuxième systèmes de contact, en étant séparés l'un de l'autre par une distance d'isolement prédéterminée, chaque écran étant formé par un capot métallique hémisphérique muni d'une ouverture centrale pour le passage du contact principal mobile, caractérisé par le fait que le premier système comporte un contact principal fixe (22) en forme de tulipe, et un contact d'arc fixe (24) à électrode allongée s'étendant coaxialement à l'intérieur de la tulipe Jusqu'au voisinage de 11 ouverture (30) de l'un (28) des écrans pare-effluves, et qu'à l'intérieur du tube du contact principal mobile (40) du deuxième système est agencée une liaison téléscopique (50) de commande d'un contact d'arc mobile (52) destiné à boucher un orifice (44) axial ménagé dans un embout (42) du tube lorsque le deuxième système est actionné à translation bidirectionnelle entre la position d'ouverture et une position intermédiaire d'aboutement des contacts d'arc (24,52). 2. Sectionneur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le diamètre de l'orifice (44) de l'embout (42) est légèrement supérieur à celui du contact d'arc fixe (24), et qu'un moyen élastique est associé à la liaison téléscopique (50) pour maintenir les contacts d'arc (24, 52) en position aboutée lorsque le tube du contact principal mobile (40) est déplacé entre ladite position intermédiaire et la position de fermeture. 3. Sectionneur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen élastique comporte un ressort de compression (54) intercalé entre une butée (56) fixe et un épaulement (58) de la liaison (50), ledit épaulement (58) reliant mécaniquement le contact d'arc mobile (52) à une douille (60) conductrice conformée en contact glissant autorisant un mouvement relatif par rapport au contact principal mobile (40) lors du déplacement de ce dernier entre les positions intermédiaire et de fermeture. 4. Sectionneur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'épaulement (58) de la liaison téléscopique (50) coopère entre les positions intermédiaire et d'ouverture avec un organe de positionnement du contact d'arc mobile (52) dans ledit orifice (44) axial de l'embout (42). 5. Sectionneur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit organe de positionnement est formé par un collet (62) solidarisé à la paroi interne du tube à l-'opposé de la butée (56) et au voisinage de l'embout (42), et que le ressort (54) sollicite l'épaulement (58) en appui du collet (62), tel que l'extrémité libre du contact d'arc mobile (52) ne fait pas saillie de l'orifice (44) de l'embout (42) lorsque le contact principal mobile (40) se trouve entre les positions d'ouverture et intermédiaire. 6. Sectionneur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'extrémité (36) du contact d'arc fixe (24) est disposée en retrait de l'entrée (34) de l'écran (28), et sert de butée au contact d'arc mobile (52) lorsque le deuxième système franchit la position intermé- diaire dans le sens de la fermeture. 7. Sectionneur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'embout (42) du contact principal.mobile (40) est équipé d'un contact auxiliaire (64) coopérant à glissement avec le contact d'arc fixe (24) en fin de course de fermeture et au début de la course d'ouverture du sectionneur. 8. Sectionneur selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le capot métallique de chaque écran pare-effluves comporte un rebord annulaire délimitant l'ouverture de passage du contact principal mobile, caractérisé par le fait que la face externe de la partie hémisphérique du capot est recouverte par un revêtement (70) isolant qui évite un éven- tuel amorçage de l'arc sur cette partie de l'écran (28).