Brevet FR2594591A1 — publié le 19870821

-- 1 -- Disjoncteur à haute tension à gaz d'extinction sous pression L'invention concerne un disjoncteur à haute tension à gaz d'ex- tinction sous pression, dont les éléments remplis de gaz peuvent être assemblés et désassemblés sans perte de gaz, le disjoncteur comprenant un élément régénérateur de gaz dont le remplacement peut également être effectué sans perte de gaz. Les disjoncteurs à haute tension comprennent généralement au moins deux colonnes isolantes superposées et assemblées par boulonna- ge, l'une délimitant une chambre de coupure, l'autre contenant une tige de manoeuvre. Ces colonnes sont remplies d'un gaz diélectrique sous pression tel que l'hexafluorure de soufre (SF6). Les disjoncteurs du type précité nécessitent la présence d'un élément régénérateur de gaz, car ce dernier subit, à chaque coupure de courant, une détérioration de ses qualités diélectriques pouvant con- duire à une dégradation dangereuse pour la tenue du disjoncteur. On connaît, en particulier par la demande de brevet français n 79 29498 déposée le 30 novembre 1979, un disjoncteur dont les élé- ments peuvent être assemblés et désassemblés sans perte notable de gaz diélectrique. Mais ce type de disjoncteur ne permet pas d'inclure un élément régénérateur. On connaît également un disjoncteur comportant un élément régé- nérateur (tamis moléculaire). Un tel type de disjoncteur est illustré par la figure 1 qui représente schématiquement et partiellement en coupe axiale, un p8le de disjoncteur à autosoufflage de gaz SF6. Le p8le comprend une chambre de coupure 2 fermé aux extrémités par une plaque 2A et un carter 5, et un support isolant 3 fermé aux extrémités par des plaques de fond 3A et 6. Un tamis moléculaire 4 est disposé entre le carter 5 de la chambre de coupure 2 et la plaque de fond 6 du support 3. L'échange de gaz SF6 entre la chambre 2 et le support 3 se fait à travers le tamis moléculaire 4 par les passages 7 du carter 5 de la chambre 2, et 8 de la plaque de fond 6 du support 3. La manoeuvre du disjoncteur est obtenue à partir d'un vérin 9 alimenté par une source d'énergie permettant le déplacement alterné vers le haut et le bas d'un piston 10 relié à un dispositif de souffla- ge 11 de la chambre 2 par une tige isolante 12 et une tige 13 du - 2 contact mobile 21 accouplées ensemble par un dispositif 14. Le contact fixe est reférencé 22. Les deux enceintes de la chambre 2 et du sup- port 3 sont étanches par les Joints 15, 16, 17, 18, 19 et 20. Dans ce type de disjoncteur, l'assemblage et le désassemblage ainsi que le remplacement du tamis moléculaire 4 ne peuvent se faire sans la perte du gaz SF6 et sans entrée d'air. Dans la plupart des cas, il s'agit de disjoncteurs de tension peu élevée à encombrement réduit et permettant un colisage peu onéreux pour le transport du disjoncteur. Lorsqu'il s'agit de disjoncteurs à très haute tension et dont l'encombrement est très important, comportant des colis grands et oné- reux il est intéressant de pouvoir livrer les appareils en éléments séparés, traités et gonflés à basse pression en usine, puis assemblés sur le chantier sans entrée d'air dans les enceintes, et enfin gonflés à la pression de service sans autre opération. Il est également inté- ressant de pouvoir mettre en place le tamis moléculaire au dernier moment sur le chantier c'est-à-dire avant l'assemblage de la chambre et du support isolant. Il est encore plus intéressant de pouvoir désassembler la cham- bre de son support sans entamer l'étanchéité des deux enceintes, et surtout, de pouvoir remplacer s'il y a lieu le tamis moléculaire tout en maintenant intact l'étanchéité des deux enceintes. Le disjoncteur de la présente invention répond à ces objectifs. L'invention a pour objet un disjoncteur à haute tension à gaz diélectrique sous pression, comprenant au moins une première et une seconde colonnes isolantes superposées et assemblées, la première co- lonne servant de support, la seconde colonne enfermant une chambre de coupure, chacune des colonnes étant munie, à son extrémité en regard de l'autre colonne, d'une plaque de fermeture, permettant de désassembler les colonnes sans perte de gaz contenu à leur intérieur, lesdites plaques étant munies d'un trou central pour le passage d'une tige de manoeuvre des contacts du disjoncteur, caractérisé en ce que chacune des plaques comprend au moins une portion creuse, les portions creuses étant en vis-àvis deux à deux et définissant un logement pour un conteneur d'un matériau régénérateur, le fond de chaque partie creuse - 3 - et les extrémités du conteneur étant munis de trous pour que le gaz circule d'une colonne à l'autre à travers le matériau, les trous des parties creuses étant, lorsque les colonnes sont désassemblées, fermés par des clapets intérieurs aux colonnes et poussés par des ressorts, chacun des clapets comprenant une pièce qui, lorsque les colonnes sont assemblées et qu'un conteneur est en place, s'appuie sur le conteneur pour maintenir le clapet ouvert contre l'action du ressort. L'invention est expliquée en détail par la description ci-après d'un mode préféré de réalisation, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale d'un pôle de disjoncteur avec élément de régénération selon l'art antérieur, - la figure 2 est une vue partielle en coupe axiale d'un pôle de disjoncteur selon l'invention, représenté en position désassemblée, - la figure 3 représente, agrandi, un détail de la figure 2, lorsque le pôle est en position désassemblée, - la figure 4 représente le pôle de la figure 2 en position assemblée, - la figure 5 représente le détail de la figure 3 lorsque le pôle est en position assemblée, - la figure 6 est une vue partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon une variante de réalisation. La figure 1 a déjà été décrite. Les éléments communs aux figures 1 et 2 ont reçu les mêmes numéros de référence. La figure 2 représente une coupe axiale partielle d'un disjonc- teur selon l'invention; la colonne 2 (chambre de coupure) et la co- lonne 3 (support) sont représentées désassemblées. Selon l'invention, le tamis moléculaire 4 est disposé dans un conteneur cylindrique 40 dont les faces d'extrémités sont munies d'ou- vertures telles que 41, 42, 43 et 44. Le conteneur est placé dans un logement 45 de la plaque d'extrémité 6 qui ferme la colonne support 3. Le logement 45 communique, par une ouverture 46 du fond 6, avec l'intérieur de la colonne 3. L'ouverture 46 est pratiquée au droit des ouvertures 41 et 42 pour permettre, lorsque le disjoncteur est assem- blé, une circulation du gaz à travers, le tamis moléculaire. L'étanchéité de la colonne 3, lorsque le disjoncteur est désas- 4 - semblé, est assurée par un clapet 50, coulissant le long de la tige 12. Un joint annulaire 51 assure l'étanchéité entre la tige 12 et le cla- pet 50. Un joint 52, porté par la plaque 8, coopère avec le clapet pour assurer l'étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur de la colonne 3. A cet effet, le clapet est poussé par un ressort 53 s'appuyant sur une butée fixe 54 solidaire de la plaque 6. Le conteneur 40 est en contact avec le clapet par une tige 50A formant partie intégrante du clapet. Le rôle de cette tige sera expliqué plus loin. Le logement 45 est muni d'un joint 56 coopérant avec le conte- neur. L'étanchéité de la colonne 2, lorsque le disjoncteur est désas- semblé, est assuré également par un clapet 60. Ce clapet coopère avec le carter 5. Cet dernier est une pièce complexe comportant une extrémité 5A en forme de couronne destinée à s'appuyer de manière étanche sur la plaque 6, une partie cylindrique 5B servant notamment de logement au tamis moléculaire, une extrémité 5C constituant un piston de soufflage et une cavité 5D ser- vant de logement à un ressort 61 d'actionnement du clapet. Ce dernier s'appuie sur un joint 62 disposé sur une portée de la cavité. L'étanchéité entre la tige 13 et le clapet est assurée par un joint 63. La cavité 5D communique avec l'extérieur par une ouverture 64 dont le rôle sera expliqué plus loin. Le clapet 60 possède une tige 60A destinée à venir en contact avec le conteneur au cours de l'assemblage du disjoncteur. Le carter 5 présente une cavité 5E destinée à servir de logement à la partie supérieure du conteneur. Cette cavité 5E est munie d'un joint 65. Enfin le carter 5 possède une couronne d'extrémité 5F munie d'un Joint 66 destiné à coopérer avec un portée 57 d'une rainure circulai- re 58 pratiquée dans la plaque d'extrémité 6. L'assemblage et le désassemblage du disjoncteur est maintenant décrit en référence aux figures 2 à 5. Dans la figure 2, le disjoncteur est représenté désassemblé et - 5 - en cours d'assemblage. La colonne 2 remplie de gaz diélectique sous pression est fermée de manière étanche, le clapet 60 étant appuyé sur le joint 62 par le ressort 61. Par ailleurs, l'étanchéité au passage de la tige 13 est assuré par le joint 63; ce dernier, enserré entre une portion 60A en forme de bague du clapet 60 et un redan 5G du carter 5, est déformé élastique- ment et vient s'appuyer contre la tige 13 (figure 3). De même la chambre 3 est fermée de manière étanche par le cla- pet 50 poussé par le ressort 53 contre le joint 52 et par le joint 51 appuyé contre la tige 12. Pour effectuer l'assemblage, on amène les colonnes à la verticale l'une de l'autre, comme représenté dans la figure 2 et on solidarise les tiges 12 et 13 par des boulons 67. On place le conteneur 40 du tamis moléculaire dans son loge- ment 45. On rapproche alors les colonnes 2 et 3 l'une de l'autre. La figure 4 représente la phase finale de l'opération. Avant que le carter 5 de la chambre 2 soit venu en contact avec la plaque 6, le joint torique 66 vient se placer sur la portée 57 de la plaque de fond 6 assurant ainsi l'étanchéité complète des deux colon- nes assemblées. Puis la tige 60A du clapet 60 s'appuyant sur la portée supérieure 40A du conteneur 40 et la tige 50A du clapet 50 s'appuyant sur la partie inférieure 40B du conteneur 40, vont, pendant les der- niers millimètres du parcours de descente de la chambre 2, ouvrir les clapets 60 et 50 en dégageant les joints 62 et 52. Les joints 51 et 63 sont décomprimés, libérant les tiges 12 et 13 respectivement (voir figure 5). Le passage du gaz comprimé SF6 entre les colonnes 2 et 3 est alors assuré à travers le tamis moléculaire 4 par les passages 41 à 44. Les joints 55 et 65 assurent une étanchéité autour du conteneur favorisant la circulation du gaz à travers le tamis. L'opération d'assemblage est terminé par serrage des boulons 59 et 69. -6 - La description qui a été faite concerne le cas qui utiliserait un seul élément régénérateur. Lorsque le volume des enceintes est très grand (cas de disJonc- teurs mono-coupure à tension très élevée) un seul élément régénérateur n'est pas suffisant, on peut comme le montre la figure prévoir 2 à 6 conteneurs tel que 70, placés à l'intérieur du carter 5 de la chambre 2. Pour cela, on peut prévoir pour chaque clapet, 2 à 6 tiges équi- distantes (telles que 60A, 60B, 50A, 50B) sur les clapets 60 et 50 et des passages (tels que 64, 64A, 46, 46A) autour des tiges respective- * ment dans le carter 5 de la chambre 2 et dans la plaque de fond 6 du support 3. -7 - REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur à haute tension à gaz diélectrique sous pression, com- prenant au moins une première et une seconde colonnes isolantes superposées et assemblées, la première colonne (3) servant de support, la seconde colonne (2) enfermant une chambre de coupure, chacune des colonnes étant munie, à son extrémité en regard de l'autre colonne, d'une plaque de fermeture (5, 6), permettant de désassembler les co- lonnes sans perte de gaz contenu à leur intérieur, lesdites plaques étant munies d'un trou central pour le passage d'une tige (12, 13) de manoeuvre des contacts du disjoncteur, caractérisé en ce que chacune des plaques (5, 6) comprend au moins une portion creuse, les portions creuses étant en vis-à-vis deux à deux et définissant un logement pour un conteneur (4) d'un matériau régénérateur, le fond de chaque partie creuse et les extrémités du conteneur étant munis de trous pour que le gaz circule d'une colonne à l'autre à travers le matériau, les trous des parties creuses étant, lorsque les colonnes sont désassemblées, fermés par des clapets (50, 60) intérieurs aux colonnes et poussés par des ressorts, chacun des clapets comprenant une pièce (50A, 60A) qui, lorsque les colonnes sont assemblées et qu'un conteneur est en place, s'appuie sur le conteneur pour maintenir le clapet ouvert contre l'ac- tion du ressort. 2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portions creuses des plaques comportent des joints (56, 65) coopérant avec le conteneur pour assurer l'étanchéité du disjoncteur au cours du désassemblage des colonnes. 3/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'une des plaques de fermeture (5) comprend une couronne d'extré- mité (5F) munie d'un joint s'engageant dans une rainure circulaire de l'autre plaque et assurant l'étanchéité des deux colonnes assemblées vis-à-vis de l'extérieur. 4/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque clapet coopère avec un joint plat (52, 62) porté par la plaque et un joint torique (51, 63) entourant la tige de manoeuvre.