Brevet FR2593636A1 — publié le 19870731

Disjoncteur à hexafluorure de soufre fonctionnant dans un environne- ment à très basse température. La présente invention concerne un disjoncteur à hexafluorure de soufre fonctionnant dans un environnement à très basse température. On connaît des disjoncteurs à haute tension comprenant une en- ceinte isolante étanche dans laquelle sont disposés un ensemble fixe et un ensemble mobile de contacts, chaque ensemble comportant un contact principal et un contact d'arc. L'intérieur de l'enceinte est rempli d'un gaz diélectrique, constitué au moins partiellement d'hexafluorure de soufre, sous une pression de quelques bars. Une diminution de la température de l'environnement dans lequel le disjoncteur est placé, entraîne une diminution de la température du gaz du disjoncteur et, par suite, une diminution de sa pression. Une telle diminution de pression produit une baisse de la tenue diélectrique du disjoncteur, pouvant conduire à des réamorçages entre contacts lors de son ouverture. Un but de la présente invention est de réaliser un disjoncteur dont le bon fonctionnement soit peu ou pas affecté par une baisse de la température. L'invention a pour objet un disjoncteur à hexafluorure de soufre fonctionnant dans un environnement à très basse température, du type comprenant, dans un enceinte étanche remplie d'hexafluorure de soufre, et fermée par un premier et un second flasques, un ensemble de contacts fixes, un ensemble de contacts mobiles entraîné par une tige de maoeuvre, un volume de soufflage comprimé mécaniquement lors du dépla- cement de la tige de manoeuvre à l'ouverture du disjoncteur et une buse de soufflage pour diriger sur l'arc le gaz issu dudit volume après compression caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour créer pendant une partie du temps de déplacement de l'ensemble mobile, un arc dans ledit volume, par dérivation du courant à couper sur deux pièces constituant deux électrodes. L'invention est précisée par la description d'un mode préféré de réalisation en référence au dessin annexé, dans lequel: -2 - - La figure 1 est un vue partielle en coupe axiale d'un pôle de disjoncteur selon l'invention, en position fermée. - La figure 2 est une vue partielle en coupe axiale du même pôle, en cours d'ouverture. - La figure 3 est une vue partielle en coupe axiale du même pôle, en position ouverte. Le pôle de disjoncteur représenté dans les figures comprend: - Une enveloppe isolante 1 tenant la pression d'opération et fermée de manière étanche par deux flasques métalliques 2 et 3 munis de prises de courant. - Un ensemble de contacts fixes comprenant un support métallique 5 supportant, d'une part, un contact principal 6 de préférence en cuivre argenté et, d'autre part, un contact d'arc 7 de préférence en cuivre tungstène. Un pare-effluve 6A entoure le contact principal fixe. - Un ensemble de contacts mobiles comprenant: a} Un cylindre métallique 8 de transfert du courant électrique, monté sur le flasque 3, et fermé par un capot 8A formant piston. b) Un cylindre creux 9 dont le mouvement est assuré par une tige de commande 10 fixée à un disque 9A fermant le cylindre. Le disque 9A est mani d'orifices 9B. c) Un contact glissant 11 de transfert du courant électrique composé de préférence d'une électrode de contact en cuivre plaqué à l'argent et entourée, de part et d'autre, par des électrodes de commutations 11A et 11B évitant la destruction du contact cuivre lors des ouvertures et fermetures successives. d) Un contact d'arc 12 constitué par des doigts de contacts, par exem- ple en alliage tungstène cuivre, fixés sur le disque 9A. e) Un contact principal 13 comprenant des doigts en cuivre argenté recouverts par un capot pare-effluve (19) en aluminium. f) Une buse de soufflage 14 en PTFE chargé, fixée au disque 9A. La référence 16 désigne le volume intérieur délimité par le cy- lindre 9 et le piston 8A, et la référence 17 le volume extérieur aux ensembles de contact. Le cylindre métallique 8 comporte, sur le trajet du contact 11, une portion isolante 8B dont le r8le sera expliqué plus loin. -3- Le disjoncteur est complété par une tige métallique 20, fixée au disque 9A et traversant le capot 8A par une ouverture isolée par un fourreau 8C; l'ouverture est munie d'une rondelle 8D en tungstène; la distance entre la rondelle 8D et la tige est soigneusement calibrée. Le fonctionnement du disjoncteur est décrit ci-après. Position fermée, Lorque l'appareil est en position fermée, la pression du gaz dans l'enceinte 16 est égale à celle de la chambre 17. Le courant circule alors par les pièces, 2, 5, 6, 13, 9, 11,8 et 3. Manoeuvre d'ouverture, Lors d'une ouverture, le cylindre 9 se déplace en comprimant le volume 16 contre le piston 8A. Le contact principal 13 et le contact d'arc 12 de l'ensemble mobile restent un moment en contact avec leurs vis-à-vis de l'ensmble fixe. A la séparation des contacts principaux 6 et 13, (voir figure 2) les contacts d'arc 7 et 12 assurent le passage du courant. Le contact glissant 11 arrive sur la section isolée 8B, suivie de son électrode de commutation 11A. Le courant est alors dérivé vers la tige 20, grâce à un arc s'établissant entre la tige et la rondelle 8D. Le courant dérivé circule donc par les pièces 2, 5, 7, 12 9A, 20, 8D, 8A, 8 et 3. L'arc électrique chauffe le gaz SF6 et la pression augmente dans l'enceinte 16 de soufflage. (Une variante de l'invention consiste à augmenter la pression nominale de l'appareil, de façon à avoir du SF6 liquide à des température inférieures à 0 C. Ainsi l'augmentation de pression obtenue par la vaporisation du liqui- de s'ajoute au phénomène précédent). Le contact glissant 11 arrive à nouveau sur une section de contact précédé par son électrode de commu- tation 11B. Le courant circule par les pièces 2, 5, 6, 13, 9, 11, 8 et 3. A la séparation des contacts d'arc 7 et 12, (figure 3) un arc jaillit entre ces contacts. Dès que le col de la buse dépasse l'extrémité du contact fixe 7, le gaz de l'enceinte 16, qui a été fortement comprimé par l'action conjuguée des moyens mécanique et thermique mis en oeuvre, souffle - 4 - l'arc. On voit que même si la température extérieure à fortement bais- sé, entraînant une baisse corrélative de la température du gaz SF6 accompagné d'une baisse de sa pression, le réchauffement produit par le courant peu avant le soufflage, permet de remonter la pression de gaz à une valeur suffisante pour assurer un soufflage efficace de l'arc. Manoeuvre de fermeture, Le cylindre 9 se déplace en entraînant le contact glissant 11 suivi de son électrode de commutation 11B sur la pièce 8 jusqu'à la fermeture des contacts d'arc 7 et 12. Le courant passe alors par les pièces 2, 5, 7, 12, 9, 11, 8 et 3. Lorsque le contact 11 précédé par son électrode de commutation 11B arrive en vis-à-vis de la zone isolée 8B de la pièce 8, le courant est alors dérivé respectivement par les pièces 2, 5, 7, 12, 9, 20, 8D, 8A, et 8 grâce à un arc qui s'établit entre les pièces 20 et 8D et qui réchauffe l'enceinte 16. La différence de pression entre le volume de l'enceinte 16 et celui de l'enceinte 17 crée, à travers la buse, un soufflage retardant ou même évitant le préamorçage. Après le passage de la zone isolée 8B du cylindre 8, le courant traverse à nouveau le contact 11 et le cylindre 9 et s'établit à tra- vers les contacts d'arc, puis à travers les contacts principaux. -5- REVENDICATIONS: 1/ Disjoncteur à hexafluorure de soufre fonctionnant dans un environ- nement à très basse température, du type comprenant, dans un enceinte étanche (1) remplie d'hexafluorure de soufre, et fermée par premier (2) et un second (3) flasques, un ensemble de contacts fixes (6, 7), un ensemble de contacts mobiles (12, 13) entraîné par une tige de maoeuvre (10), un volume de soufflage (16) comprimé méca- niquement lors du déplacement de la tige de manoeuvre à l'ouverture du disjoncteur et une buse de soufflage (14) pour diriger sur l'arc le gaz issu dudit volume après compression caractérisé ence qu'il comprenant des moyens (20) pour créer pendant une partie du temps de déplacement de l'ensemble mobile, un arc dans ledit volume, par dérivation du courant à couper sur deux pièces constituant deux électrodes. 2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit volume est délimité par un premier cylindre (9) solidaire de l'ensem- ble de contacts mobiles et s'engageant dans un second cylindre (8) solidaire du second flasque et fermé par un fond (8A) servant de piston pour le premier cylindre, un contact glissant (11)-reliant électrique- ment l'ensemble de contacts mobiles et le second cylindre, une tige métallique (20) liée mécaniquement et électriquement à l'ensemble mo- bile traversant ledit fond muni au niveau de la traversée d'une portion isolante (8C) et d'une bague calibrée (BD), ladite dérivation du courant se produisant lorsque ledit contact glissant arrive sur une zone isolante (8B) pratiqué à la surface dudit second cylindre (8), ladite tige (20) et ladite-bague (8D) constituant lesdites électrodes. 3/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que ledit contact glissant comprend un contact (11) en cuivre argenté jumelé de part et d'autre par des électrodes (11A, 11B) en tungstène cuivre. 4/ Disjoncteur selon l'une des revendicaitons 1 à 3 caractérisé en ce que la pression de remplissage est choisie pour avoir de l'hexafluorure le soufre liquide dans ledit volume (16) pour des tem- pératures ambiantes inférieures à zéro degré Celsius.