Brevet FR2600834A3 — publié le 19871231

FR 2600834 A3 19871231 FR 8609572 A 19860627 La présente invention a trait aux dispositifs parafoudres destinés à la protection des lignes électriques, tout particulièrement des lignes aériennes à moyenne tension. On sait qu'à l'heure actuelle les dispositifs de ce type font généralement appel à des varistances combinées à des disques éclateurs et l'expérience démontre que ces constructions connues, le plus souvent relativement complexes, présentent une fiabilité discutable dans le temps, de telle sorte qu'il y a lieu de procéder à des remplacements assez fréquents pour obtenir une sécurité totale à l'encontre des risques de foudre. C'est à ces inconvénients qu'entend principalement remédier l'invention, laquelle a pour objet un dispositif parafoudre principalement remarquable en ce que ltélément destiné à isoler en fonctionnement normal les deux électrodes respectivement reliées à la ligne électrique à protéger et à la terre, tout en étant susceptible de devenir momentanément conducteur sous l'effet d'une brusque élévation de la tension due à la chute de la foudre sur ladite ligne, est constitué par un empilage de pastilles en oxyde de zinc (ZnO) de type en soi connu, qui est maintenu sous pression axiale constante et qui est entouré d'un espace annulaire libre propre å permettre d'une part l'expansion des gaz engendrés par lesdites pastilles à la suite d'une surintensité sous la tension normale dans le cas ob les pastilles précitées ne retrouveraient pas leurs caractéristiques normales après un coup de foudre ou une dégradation accidentelle quelconque, d'autre part l'évacuation de ces gaz à l'extérieur à travers un système déchirable, l'espace précité étant rempli d'une masse de matière granulaire propre à améliorer la conductibilité thermique et le refroidissement de l'ensemble en fonctionnement normal. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une coupe axiale d'un dispositif parafoudre établi conformément à l'invention. Fig. 2 en est une coupe transversale suivant le plan indiqué en Il-Il en fig. 1. Fig. 3 est une vue de détail montrant en perspective, à ltétat isolé, l'une des deux électrodes disposées de part et d'autre de l'empilage de pastilles d'oxyde de zinc. Le dispositif représenté en fig. 1 et 2 comprend un corps tubulaire 1 en une matière isolante telle que la porcelaine. Ce corps 1, de forme générale cylindrique, est pourvu de protubérances annulaires la, à la façon usuelle dans la technique des parafoudres. L'une des extrémités (I'extrémité inférieure en fig. 1) du corps 1 est fermée de manière étanche par un joint 2 associé à une capsule métallique de connexion 3, scellée sur ledit corps 1. Contre un disque métallique 4 interposé entre le joint 2 et la capsule 3 prend appui un ressort axial 5 dont l'extrémité opposée est appliquée contre une électrode 6, Celle-ci exerce ainsi une pression axiale constante sur un empilage de pastilles 7 en oxyde de zinc (ZnO), du type de celles couramment utilisées dans l'industrie électrique, ces pastilles étant séparée6 les unes des autres par des rondelles conductrices 8. A I'opposé de l'électrode 6, l'empilage 7-8 prend appui contre une électrode 9, du genre de celle représentée en fig. 3. Cette électrode présente un fût cylindrique 9a solidaire de quatre doigts longitudinaux 9b, une dépression 9c étant ménagée sur le fût 9a dans 1e prolongement de chacun des espaces libres ménagés entre les doigts 9b. Par suite de l'action élastique exercée par le ressort 5, les doigts 9b sont appliqués contre un disque conducteur 10 (fig. 1) associé à un joint d'étanchéité 11 et à une capsule de connexion 12, de la même manière qu'au niveau de ltextrémité opposée. I1 convient toutefois d'observer que le disque 10 comporte une ligne circulaire amincie 10a qui détermine une partie centrale lOb susceptible de se détacher aisément du pourtour. En vis-à-vis de cette partie centrale lOb, la capsule 12 est découpée d'une ouverture 12a établie à un diamètre légèrement supérieur à celui de ladite partie afin de permettre le passage de celle-ci, à la façon qui sera exposée plus loin. On notera encore que cette capsule 12 est avantageusement rendue solidaire, par exemple par soudure, d'un déflecteur 13 qui s'ouvre au niveau de l'ouverture 12a et dans l'atmosphère extérieure au dispositif. Enfin, l'espace annulaire libre ménagé entre la paroi interne du corps 1 d'une part, et la paroi extérieure de l'empilage 7-8 et des électrodes 6-5 et 9 d'autre part, est rempli d'une masse 14 d'une matière granulaire qui peut être constituée par du sable, de la silice, de l'alumine ou autre substance analogue d'origine minérale. Le fonctionnement du dispositif ci-dessus décrit se comprend sans peine. Le parafoudre (tant supposé relié, par l'lntermédiaire de ses capsules 3 et 12 maintenues dans des broches ou pinces de connexion telles que celle montrée en 15 en fig. 1 et 2, à la ligne électrique protégée et à la terre, l'empilage 7-8 se comporte comme un élément parfaitement isolant lorsque la ligne précitée est à son potentiel normal vis-a-vis de la terre. Par contre, en cas de chute de la foudre sur la ligne, la surtension ainsi engendrée est transmise au dispositif et par suite de l'élévation brusque de la tension, les pastilles 7 s'échauffent et deviennent conductrices, en assurant de la sorte la mise à la terre de ladite ligne. C'est a ce moment qutintervient la masse granulaire 14 qui remplit l'espace libre du corps 1. En effet; l'échauffement des pastilles 7 est limité par suite de la réduction de la résistance thermique entre lesdites pastilles et le corps 1. L'oxyde de zinc retrouve donc ses caractéristiques isolantes avec le maximum de sécurité après la disparition de la tension de choc due à la foudre. La matiere granulaire 14 intervient également dans le cas où les pastilles 7 ne retrouvant pas leurs caractéristiques, un courant, dit "courant de suite" reste établi sous la tension normale et provoque un arc à l'intérieur du corps 1 ; les gaz engendrés par cet arc peuvent s'expandre dans l'espace libre par suite de la porosité de la masse 14, passer dans les dépressions 9c et à travers les doigts 9b de l'électrode 9, provoquer la déchirure et l'expulsion de la partie centrale lOb, et s'échapper enfin à l'extérieur. On évite en conséquence tout risque d'explosion du corps 1 et d'échauffement excessif de celui-ci. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres equivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif parafoudre pour lignes électriques, du genre comportant un corps isolant (1) qui est pourvu de capsules de connexion (3, 12) pour l'insertion du dispositif entre la ligne à protéger et la terre, et qui renferme un élément se comportant comme un isolant parfait entre lesdites capsules lorsqu'il est soumis à la tension normale de ladite ligne tout en étant susceptible de devenir conducteur sous l'effet d'une brusque surtension faisant suite à la chute de la foudre sur cette ligne, caractérisé en ce que ltélément est constitué par un empilage de pastilles (7) en oxyde de zinc (ZnO) soumises à un effort constant de pression axiale et entourées par un espace libre rempli d'une masse (14) d'une matière granulaire propre à permettre l'expansion des gaz engendrés par l'échauffement desdites pastilles et à faciliter l'évacuation thermique. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'une (12) des capsules de connexion comporte une partie centrale déchirable (lOb) propre å permettre > après déchirage, l'évacuation des gaz à I'extérieur du corps (1).