Brevet FR2598026A1 — publié le 19871030

-- 1 -Disjoncteur à hexafluorure de soufre utilisable aux températures extérieures très basses. La présente invention concerne un disjoncteur à hexafluorure de soufre (SF6) utilisable aux températures extérieures très basses. On sait que lorsqu'un disjoncteur, rempli d'hexafluorure de soufre à une pression de plusieurs bars, est placé à une température ambiante très basse (inférieure à -200 C par exemple), une partie du gaz diélectrique SF6 se condense. Il en résulte une diminution du pouvoir de coupure de l'appareil et des risques d'amorçage interne. Il est connu d'apporter une solution à ces inconvénients en dotant le disjoncteur de moyens de réchauffage du gaz de la chambre de coupure. Ces moyens ne sont efficaces que si la puissance de chauffage est importante et de toutes façons ne peuvent éviter les risques de condensation du SF6 sur les parois de porcelaine de la chambre de coupure et du 15 support, ces condensations étant à l'origine des amorçages précités. Un but de l'invention est de réaliser un disjoncteur dans lequel le chauffage ne nécessite qu'une puissance minime. Pour cela on utilise un disjoncteur du type décrit dans la demande de brevet français n 8507437 du 15 mai 1985 et qui comprend un conden20 seur, extérieur à l'enveloppe, mis au potentiel de la masse, associé à un moyen de chauffage du SF6 liquifié dans le condenseur. Selon la présente invention, le disjoncteur est muni d'un tube isolant pour acheminer le gaz ainsi vaporisé et chauffé et le conduire dans une enceinte thermiquement isolée, placée au voisinage du volume de 25 soufflage et communiquant avec ce dernier. De la sorte, comme on l'expliquera plus loin, il existe en permanence une zone proche de la zone d'arc dans laquelle le gaz diélectrique possède une densité et une température supérieure à celles existantes dans les autres parties du disjoncteur, favorisant ainsi la 30 coupure. L'invention sera bien comprise par la description ci-après d'un mode préféré de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel: - La figure 1 est une vue en élévation d'un pâle d'un disjoncteur selon 35 - 2- l'invention - La figure 2 est une vue partielle en coupe axiale de la chambre de coupure du même disjoncteur en position fermée; - La figure 3 est une vue partielle en coupe axiale de la chambre de coupure du même disjoncteur en position ouverte; La figure 1 représente un p8le d'un disjoncteur à SF6': on distingue une colonne en porcelaine 100 délimitant la chambre de coupure, un support isolant 105 contenant une tringle de manoeuvre non représentée et une enceinte 106 enfermant un mécanisme de manoeuvre non 10 représenté. Un condenseur 108 (sous forme d'un tore métallique par exemple) est disposé à la base du disjoncteur et connecté au potentiel de la 20 25 30 35 terre. Le condenseur communique par des conduits 108A avec l'intérieur du disjoncteur et permet la condensation du gaz, en évitant que le gaz ne se condense ailleurs et notamment sur les parois des porcelaines. Ce gaz liquéfié est amené par un conduit 108B dans un réchauffeur 109 associé à un organe de chauffage 109A (résistance électrique de préférence). Un tube 300, en matériau isolant, est relié au réchauffeur 109, pénètre de manière étanche à l'intérieur du disjoncteur et s'étend jusqu'au voisinage de la zone de coupure. On se réfère maintenant à la figure 2. La chambre de coupure comprend un contact fixe d'arc 111, un contact fixe tubulaire 112 (délimitant un volume 112A) et un ensemble mobile comportant une tige de manoeuvre 115 solidaire d'un cylindre 116 fermé par un disque 117. La tige est creuse et délimite un volume référencé 115A. Le disque 117 porte les doigts de contact principaux 118, des doigts de contact d'arc 119 et une buse de soufflage 120. Un pareeffluves 118A et un pare-étincelles 119A complètent l'ensemble mobile. Un volume de soufflage 121A est délimité par le disque 117, le cylindre 116 et un piston fixe 121. Des trous 117A dans le plateau permettent une communication entre la volume 121A et l'intérieur de la buse de soufflage. Une enceinte 123, fermée, fixe et thermiquement isolée grâce à des - 3 parois en matériau mauvais conducteur de la chaleur, est réalisée sous le piston fixe 121. Le volume 124 de cette enceinte communique avec le volume 121 par des orifices 125 munis de clapets 126 ainsi que par un orifice 127 de faible diamètre. Le tube 300 débouche dans l'enceinte 123. Le volume 124 de l'enceinte 123 est légèrement inférieur au volume de soufflage 121A. Lorsque le disjoncteur est fermé (figure 2), le gaz chauffé par la résistance 109A passe par le trou 127, arrive par le tube 300 dans l'enceinte et passe de cette enceinte dans le volume 121A o il se 10 mélange avec le gaz de ce volume. Ce mélange s'échappe ensuite par les trous 117A et le col 120A de la buse 120 vers l'espace 112A. Le gaz du volume de soufflage 121A est toujours plus chaud et de densité plus grande que le gaz du volume 112A. Lorsque le disjoncteur est manoeuvré pour une ouverture, le gaz de soufflage injecté dans la buse est donc de densité relativement importante ce qui facilite la coupure. Lorsque le disjoncteur est ouvert (figure 3) et que l'on veut effectuer le cycle fermeture-ouverture, le volume de gaz 124 est utilisé 20 pour remplir rapidement de gaz chaud à densité élevée, par aspiration, le volume 121A, grâce à l'ouverture des clapets 126; de la sorte, le gaz contenu dans le volume 121A à la fin de la phase de fermeture est suffisamment dense et chaud pour assurer une parfaite coupure lors de l'ouverture ultérieure. En position d'ouverture de disjoncteur (figure 3), le gaz du volume 124 s'échappe en permanence, par le trou 127 et les trous 117A vers l'espace 112B. Le trou 127 a une section équivalente à celles des fuites au niveau du contact d'arc fixe (plus précisément au niveau de l'extrémité du pare30 étincelles 119A et au niveau du col 120A de la buse 120). Selon l'invention, on chauffe uniquement la quantité de gaz du volume 121A nécessaire pour la coupure, et non le volume entier du disjoncteur. Ceci autorise une faible puissance de chauffage et un faible risque de condensation de gaz sur les parois de l'enveloppe 100. 35 -4- i REVENDICATIONS: 1/ Disjoncteur à hexafluorure de soufre utilisable aux températures extérieures très basses comprenant une enceinte étanche dans laquelle sont disposés un ensemble de contacts fixes et un ensemble de contacts 5 mobiles, une tige d'entraînement de l'ensemble mobile reliée à un mécanisme de manoeuvre, un volume de soufflage, une buse de soufflage et un condenseur, extérieur à l'enceinte, disposé au voisinage du mécanisme et mis au potentiel de celui-ci, l'intérieur du condenseur étant en communication avec l'intérieur du disjoncteur par au moins un conduit, 10 caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen (108B, 109, 109A) pour prélever en permanence une partie du gaz liquéfié dans le condensateur et le vaporiser par chauffage et un second moyen (300) pour conduire la vapeur ainsi formée dans une enceinte isolée thermiquement, voisine de la zone d'arc, et communiquant par un orifice avec le volume de 15 soufflage. 2/ DisJoncteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit premier moyen comprend un réchauffeur (109) placé à un niveau inférieur audit condenseur (108) et relié à ce condenseur par un conduit (108B). 3/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce 20 que le second moyen comprend un tube en matériau isolant (300), débouchant à une extrémité dans ledit réchauffeur (109) et à une autre extrémité dans ladite enceinte isolée (123). 4/ DisJoncteur selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le volume de soufflage (121A) est délimité par un piston fixe (121) 25 et un cylindre (116) lié à la tige de manoeuvre, ladite enceinte isolante (123) étant disposée de l'autre côté du piston par rapport au volume de soufflage et communiquant en permanence avec ledit volume de soufflage par un trou (127) dans le piston fixe. / DisJoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le 30 trou (127) a une section choisie pour être équivalente à la section de fuites au niveau du contact d'arc fixe (111). 6/ DisJoncteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le volume de soufflage (121A) communique avec l'enceinte isolante (123) par des trous (125) munis de clapets (126) ne s'ouvrant Ja- uc I=I'LUUUULe uu UúejulluLuur. ::: - 5 7/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le volume de l'enceinte isolée (123) est au plus égal à celui du volume de soufflage (121A).