Brevet FR2590720A1 — publié le 19870529

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN DISJONCTEUR HAUTE TENSION EQUIPE DE RESISTANCES DE FERMETURE. L'invention est relative à un dispositif de commande d'un disjoncteur électrique haute tension ayant une (ou plusieurs) chambre de coupure à contacts principaux, shuntés par un (ou plusieurs) circuit parallèle à résistances de fermeture connectées en série de contacts inséreurs, comprenant un mécanisme à biellettes articulées de liaison entre les contacts principaux et inséreurs pour fermer électriquement les contacts inséreurs juste avant la fermeture électrique des contacts principaux et réouvrir les contacts inséreurs après la fermeture des contacts principaux. Une tige coulissante de commande reliant ledit mécanisme à biellettes à un bloc de commande hydraulique, mécanique ou pneumatique, un (ou des) contact électrique auxiliaire actionné mécaniquement par la tige ou le bloc de commande pour représenter respectivement les positions d'ouverture et de fermeture des contacts principaux et un circuit électrique de transmission d'un ordre d'ouverture du disjoncteur audit bloc de commande, dans lequel circuit électrique est inséré ledit contact auxiliaire, de façon à transmettre l'ordre d'ouverture qu'en position de fermeture des 0 O contacts principaux. Un dispositif de commande du genre mentionné reçoit des ordres d'enclenchement et de déclenchement sous forme électrique, ces ordres électriques étant transformés en ordres hydrauliques exécutés par un vérin actionnant une tige coulissante de commande de fermeture et d'ouverture des contacts du disjoncteur. Le circuit électrique de commande comporte des sécurités empêchant toute fausse manoeuvre, notamment un contact auxiliaire représentant fidèlement la position de fermeture du disjoncteur. Les manoeuvres sont extrêmement rapides, de quelques dizaines de millisecondes, et il est indispensable d'assurer une synchronisation parfaite pour éviter la destruction du disjoncteur. Plus particulièrement dans le cas d'une fermeture du disjoncteur sur un défaut le disjoncteur doit s'ouvrir rapidement, la succession des opérations étant néanmoins respectée. Lors d'un enclenchement, les contacts inséreurs se ferment en premier pour insérer les résistances dans le circuit et limiter les surtensions à la fermeture des contacts principaux qui intervient juste après la fermeture des contacts inséreurs. Par la suite les contacts inséreurs sont réouverts pour placer le disjoncteur dans une position prêt à un déclenchement. Le contact auxiliaire, inséré dans le circuit électrique de commande, évite notamment la / transmission d'un ordre électrique de déclenchement avant l'ouverture des contacts inséreurs. Il est clair qu'une ouverture des contacts principaux avant l'ouverture des contacts inséreurs ferait apparaître un arc sur ces derniers contacts en provoquant la destruction du disjoncteur. Les dispositifs de commande connus comportent des contacts auxiliaires commandés hydrauliquement et la synchronisation et la temporisation peuvent être assurées avec une précision largement suffisante au bon fonctionnement du disjoncteur. Ces commandes hydrauliques sont néanmoins coûteuses et compliquées, O o et la présente invention a pour but de permettre une simplification et un réduction notable du coût de réalisation de ces commandes de contacts auxiliaires, ainsi qu'une réduction de l'encombrement et de la complexité de l'installation. Le dispositif de commande selon l'invention est caractérisé en S- ce que ledit contact auxiliaire comporte un mécanisme d'actionnement brusque présentant une course morte qui retarde, puis assure la fermeture du contact auxiliaire à un instant précis évitant tout amorçage sur les contacts inséreurs lors d'une ouverture des contacts principaux instantanément après $ O leur fermeture. La commande du contact auxiliaire effectuée par vérin hydraulique annexe est remplacée par une commande mécanique solidaire du déplacement de la tige de commande du disjoncteur, actionnée par le bloc de commande. En faisant usage d'un mécanisme d'actionnement brusque on s'affranchit des imprécisions de position du contact auxiliaire en assurant une fermeture quasi-instantanée du contact pour une position prédéterminée de la tige de commande. La course morte assure une temporisation suffisante à l'ouverture des contacts inséreurs avant celle des contacts principaux. Le contact auxiliaire est avantageusement un pont de contact rotatif d'un angle de '90 , et la course morte résulte d'un engagement avec jeu d'un doigt excentré porté par un plateau entraîne dans une lumière circulaire ménagée dans un plateau entraîneur coaxial et disposé en face du premier plateau. La longueur de la lumière circulaire définit la course morte d'entraînement ménagée entre le pont de contact mobile.et la commande par la tige coulissante. Le mécanisme d'actionnement brusque peut être réalisé par un ressort agissant sur le doigt porté par le plateau entraîné avec un passage de point mort définissant le déplacement brusque du contact auxiliaire. D'atukres 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 une vue schématique en élévation d'un disjoncteur équipé d'un dispositif de commande, selon l'invention; - la figure 2 est une vue partielle, à échelle réduite, du mécanisme de commande du contact auxiliaire, selon la figure 1; - la figure 3 est une vue de côté du mécanisme selon la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3; - les figures 5 à 8 représentent les différentes positions des 3o plateaux entraîneur et entraîné du mécanisme de commande du contact auxiliaire, selon la figure 4; - la figure 9 montre les courbes d'enclenchement d'un disjoncteur standard; - la figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 9, montrant le cycle d'enclenchement d'un disjoncteur standard avec risque d'amorçage sur les contacts inséreurs lors d'une réouverture immédiate; la figure 11 est une vue analogue à celle de la figure 10 illustrant les courbes d'enclenchement d'un disjoncteur selon l'invention. Sur les figures, une paire de chambres de coupure 1 d'un disjoncteur haute tension à autosoufflage sont supportées par un carter 3 en étant électriquement connectées en série. A l'intérieur de chaque chambre de coupure 1 sont disposés des contacts principaux 2 et un dispositif de soufflage de l'arc du type à piston et cylindre. Le carter 3 est supporté par une colonne d'isolateur 7 à l'intérieur de laquelle s'étend une tige de commande 8 en un matériau isolant. A chaque chambre de coupure 1 est associée une chambre de shuntage 4 supportée par le carter o 3. Chaque chambre de shuntage 4 comprend en série des résistances 16 et des contacts inséreurs 5, qui shuntent les contacts 2 des chambres de coupure 1 en position de fermeture des contacts inséreurs 5. Un mécanisme 17 à culbuteurs et biellettes articulées, logés à l'intérieur du carter 3, relie les contacts mobiles des contacts principaux 2 et inséreurs 5 à la tige de commande 8 pour commander l'ouverture et la fermeture de ces contacts dans un ordre prédéterminé. Un tel mécanisme de commande peut être du type décrit dans le brevet français N 2.493.034 auquel on se reportera avantageusement pour de plus amples détails. Ce mécanisme est agencé pour fermer en un premier temps les contacts inséreurs 5, lors d'une manoeuvre d'enclenchement correspondant à un coulissement vers le haut de la tige de commande 8. Un coulissement poursuivi de cette tige 8 provoque la fermeture des contacts principaux 2 et par la suite une réouverture des contacts inséreurs 5. Il est clair que les contacts principaux 2 peuvent être associés à des contacts d'arc d'une manière bien connue des spécialistes pour éviter une 56 formation d'un arc sur les contacts assurant la conduction du courant nominal. Un trépied 18 posé sur le sol supporte la base de la colonne 7 ainsi qu'un bloc 14 de commande hydraulique comportant un vérin 9 accouplé à la tige 8. Le bloc de commande 14 comprend les autres éléments standard, en l'occurrence un accumulateur hydraulique 10, un relais hydraulique 11, un bloc opérationnel 12, une nourrice auxiliaire 13 et des contacts auxiliaires 15. Le bloc opérationnel 12 reçoit les ordres d'enclenchement et de déclenchement du disjoncteur d'un circuit électrique de commande (non représenté) et transforme ces ordres électriques en un ordre hydraulique d'alimentation ou de mise à la bâche du vérin 9. Le contact auxiliaire 15 est inséré dans le circuit électrique de commande pour transmettre ou inhiber un ordre électrique selon que le contact auxiliaire 15 se trouve en position fermé ou ouvert. En se référant plus particulièrement aux figures 2 à 4, on voit que la tige de commande 8 porte une glissière 20 avec laquelle coopère l'extrémité en fourche d'une manivelle 24 clavetée sur un arbre 26. Une transmission à pignon conique 28 relie l'arbre 26 à un arbre 30 portant un plateau entraîneur 32 disposé en face y d'un plateau entraîné 34 coaxial. Le plateau entraîné 34 est claveté sur l'extrémité d'un arbre de commande 36 d'un bloc de contacts auxiliaires, dont seul l'un, 15, est lié à la présente invention, les autres étant utilisés pour des fonctions additionnelles de sécurité ou de verrouillage. Le contact 3 o auxiliaire 15 comporte un pont de contact porté par l'arbre 36 et coopérant avec une paire de contacts fixes disposés face à face. Une rotation alternative de 90 de l'arbre 36 provoque l'ouverture et la fermeture du contact auxiliaire 15. Le plateau entraîneur 32 présente une lumière circulaire 38 d'une longueur voisine de 40 dans laquelle est engagé un doigt 40 solidaire du plateau entraîné 34. L'ensemble lumière 38, doigt 40, constitue une course morte de liaison entre les plateaux 32, 34. Sur la partie externe 42 du doigt 40 est articulée une tige télescopique 44 dont l'extrémité opposée est articulée sur un pivot fixe 46. Sur la tige télescopique 44 est enfilé un ressort de compression 48 sollicitant la tige télescopique 44 en position d'extension. La tige télescopique 44 et le ressort 48 constituent un mécanisme d'actionnement brusque à point mort correspondant à l'alignement des axes 30, 46 et du doigt 40. En position ouvert du disjoncteur, représentée sur les figures 1 à 5, le ressort 48 est détendu, le doigt 40 étant à l'extrémité de la lumière 38. Une commande d'enclenchement, correspondant à un coulissement vers le haut de la tige de commande 8, provoque la rotation de l'arbre 26 et la rotation correspondante du plateau entraîneur 32 dans le sens des aiguilles d'une montre indiqué par la flèche sur les /5 figures 4 et 5. Cette rotation du plateau entraîneur 32 n'est pas transmise au plateau entraîné 34 du fait de la lumière 38 autorisant la rotation jusqu'à la venue à l'extrémité de la lumière 38 du doigt 40, position représentée à la figure 6. Lors d'une rotation poursuivie du plateau entraîneur 32 le doigt 40 et le plateau entraîné 34 tournent pour venir dans la position de point mort représentée à la figure 7. Dès le dépassement du point mort, le ressort 48 comprimé par cette première phase de rotation se détend en déplaçant brusquement le doigt 40 vers la position représentée à la figure 8 en entraînant le plateau 34 solidaire f du contact auxiliaire 15. Il est facile de voir que le système à plateaux 32, 34 et à lumière 38 réalise un actionnement brusque du contact auxiliaire 15 associé à une course morte de temporisation de la fermeture du contact auxiliaire 15. Le plateau entraîné 34 effectue une course de 90 provoquant la fermeture du contact auxiliaire 15, le retard introduit par -la course morte 38 étant de 10 à 30 millisecondes. D'une manière inverse, une commande de déclenchement provoque l'ouverture du contact auxiliaire 15, le plateau entraîné 34 étant solidaire en rotation du plateau entraîneur 32 dès le début de sa rotation sans aucune temporisation. Le fonctionnement du dispositif de commande selon l'invention est décrit ci-dessous, plus particulièrement en référence aux figures 9 à 11: La courbe I représente la course du contact mobile inséreur 5 en fonction du temps t d'un disjoncteur standard lors d'une manoeuvre d'enclenchement. La courbe II représente la course correspondante du contact mobile principal 2, tandis que les courbes III et IV représentent les positions de fermeture et d'ouverture électriques respectivement du contact inséreur 5 et du contact principal 2. La fermeture électrique d'un contact correspondant à l'instant o le courant est établi, cette fermeture devant être distinguée de la fermeture mécanique correspond à la position finale d'engagement des contacts. D'une manière analogue, l'ouverture électrique correspond à l'interruption du courant, qui précède l'ouverture mécanique totale des contacts. Sur la figure 9, on voit que dans un premier temps les contacts inséreurs et principaux se déplacent simultanément jusqu'au point A correspondant à la fermeture électrique du coitact inséreur 5. La résistance de fermeture 16 est ainsi mise en circuit, la fermeture électrique du contact principal 2 intervenant peu de temps après au point B. Le temps d'insertion de la résistance 16, représenté par la courbe IV, correspond à l'intervalle de temps entre les points A et B. Le contact mobile inséreur 5 vient ensuite en position de fermeture mécanique au point C et amorce immédiatement sa course d'ouverture en direction opposée. Le contact principal 2 vient en position de fermeture mécanique au point D. La figure 10 représente le fonctionnement lors d'une fermeture sur défaut, une manoeuvre de déclenchement intervenant immédiatement après celle d'enclenchement. La courbe I, correspondant à l'inséreur, est identique à celle décrite à la figure 9, tandis que la courbe II montre que le contact principal 2 se ferme électriquement au point B, mais n'atteint jamais la position de fermeture mécanique totale. L'ordre de déclenchement est transmis au point E, correspondant à la fermeture du contact auxiliaire 15, représenté à la courbe V. Le point E est proche du point B, et le contact principal amorce après un temps de réponse prédéterminé de la bobine de déclenchement sa course d'ouverture provoquant l'ouverture électrique au point F. Sur la figure 10, on voit qu'au point F les contacts inséreurs 5 ne sont pas encore ouverts totalement mécaniquement et un amorçage peut intervenir sur ces contacts en provoquant la destruction de la chambre de shuntage. Il est clair que pour un temps de réponse inférieur à celui représenté sur la figure 10, l'ouverture des contacts principaux peut même intervenir avant l'ouverture électrique des contacts inséreurs provoquant l'interruption du courant sur les contacts inséreurs inadaptés à cette fonction. La figure 11 représente les courbes décrites ci-dessus dans le cas d'un dispositif de commande selon l'invention. La course morte 38 décale le point E de fermeture du /S contact auxiliaire 15 et permet au contact principal 2 de se fermer mécaniquement avant d'amorcer la course de réouverture correspondant à l'ordre électrique de déclenchement. Ce décalage assure une ouverture électrique du contact principal 2 après l'ouverture mécanique totale du contact inséreur 5 Xo empêchant tout amorçage ou formation d'arc sur ce dernier contact. La course morte 38 et la fermeture brusque associée du contact 15 assure un décalage précis de la transmission de l'ordre électrique de déclenchement. Il est facile de voir que l'ensemble est simple et permet l'emploi de contacts électriques 2 &5 dont le positionnement n'est pas extrêmement précis. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'un disjoncteur électrique haute tension ayant une (ou plusieurs) chambre de coupure (1) à contacts principaux (2), shuntés par un (ou plusieurs) circuit parallèle à résistances de fermeture (16) connectées en série de y5 contacts inséreurs (5), comprenant un mécanisme à biellettes articulées (17) de liaison entre les contacts principaux et inséreurs pour fermer électriquement les contacts inséreurs (5) juste avant la fermeture électrique des contacts principaux (2) et r6ouvrir les contacts inséreurs après la fermeture des contacts principaux, une tige coulissante (8) de commande reliant ledit mécanisme à biellettes (17) à un bloc (9, 12) de commande hydraulique ou pneumatique, un contact électrique auxiliaire (15) actionné mécaniquement par la tige (8) ou le bloc de commande pour représenter respectivement les positions d'ouverture et de fermeture des contacts principaux (2) et un circuit électrique de transmission d'un ordre d'ouverture du disjoncteur audit bloc de commande dans lequel circuit électrique est inséré ledit contact auxiliaire (15), de façon à transmettre l'ordre d'ouverture qu'en position de fermeture des contacts principaux (2), caractérisé en ce que ledit contact auxiliaire (15) comporte un mécanisme d'actionnement (40, 48) brusque présentant une course morte (38), qui retarde et assure l'actionnement du contact auxiliaire (15) à un instant précis évitant tout amorçage sur les contacts inséreurs (5) lors d'une ouverture des contacts principaux (2) consécutive à leur fermeture. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact auxiliaire (15) comporte un pont de contact mobile solidaire d'un plateau rotatif (34) portant un maneton 3 O excentré (40) sur lequel agit un ressort (48) avec passage d'un point mort pour assurer ledit actionnement brusque. 3. Dispositif de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tige coulissante (8) de commande porte 2590720- une glissière (20) coopérant avec une manivelle (24) pour transformer le mouvement de coulissement en un mouvement de rotation transmis audit contact auxiliaire (15) par une liaison à course morte (38). 4. Dispositif de commande selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite course morte (38) est constituée par une lumière circulaire ménagée dans un plateau rotatif (32) et un maneton (40) porté par un plateau rotatif (34) coaxial et se débattant dans ladite lumière. 5. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc de commande (9, 12) et ledit contact auxiliaire (15) sont disposés dans une zone au potentiel de la terre, le mouvement de commande étant transmis aux contacts (2, 5) du disjoncteur par la tige coulissante (8) isolante. 6. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le retard apporté par le mécanisme d'actionnement brusque à course morte est compris entre 10 et 30 millisecondes. 2o 07. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact auxiliaire comporte un pont de contact de course alternative voisine de 90 .