Brevet FR2598554A1 — publié le 19871113

Dijoncteur à haute tension à gaz diélectrique, anti explosif, à oonden- sateur incorporé. La présente invention concerne un disjoncteur à haute tension, à gaz diélectrique, anti explosif, à condensateur incorporé. Dans les postes à haute tension comprenant des disjoncteurs à plusieurs chambres de coupure, il est nécessaire de répartir la tension entre ces chambres. Ceci est obtenu en disposant en parallèle aux bornes de chaque chambre un condensateur. Ce dernier est constitué d'une colonne isolante en porcelaine contenant une pluralité de condensateurs en série, le plus souvent à diélectrique en papier et baignant dans lthuile. Ces condensateurs sont aussi utilisés pour améliorer le pouvoir de coupure en cas de défaut en ligne à courte distance. Ces condensateurs occupent au sol une place non négligeable et nécessitent des connexions de liaison. Un but de l'invention est de concevoir un disjoncteur à l'intérieur duquel le condensateur est incorporé, permettant ainsi de réaliser économiquement un disjoncteur à gaz diélectrique SF6 et de faciliter l'installation du disjoncteur sur site. Un autre but de l'invention est de réaliser un disjoncteur qui en cas de surpression accidentelle, n'explose pas. L'invention a pour objet un disjoncteur à haute tension à gaz diélectrique sous pression comprenant une enveloppe isolante remplie de gaz diélectrique sous pression, étanche, et fermée par deux plaques d'extrémité reliées à des prises de courant et, à l'intérieur de cette enveloppe, un ensemble de contacts fixes et un ensemble mobile de contacts entrainé par une tige traversant l'une des plaques d'extrémité, caractérisé en ce qu'un tube isolant est disposé à l'intérieur de l'enveloppe, coaxialement à celle-ci, ledit tube s'étendant d'une plaque d'extrémité et l'autre, étant fixé à celles-ci et servant de support à un condensateur connecté électriquement aux plaques d'extrémité. L'invention sera bien comprise par la description donnée ci-après de divers modes de réalisation de l'invention en référence au dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une chambre de coupure d'un disjoncteur selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe d'un condensateur en galette équipant le disjoncteur de l'invention. La figure 3 est une vue partielle d'une galette déroulée. La figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. La figure 5 est une vue en élévation d'un condensateur, pour disjoncteur selon l'invention, réalisé selon une variante. La figure 6 est une vue en élévation d'un condensateur élémentaire en bobine aplatie entrant dans la composition du condensateur précité. La figure 7 est une vue schématique partielle en plan d'une bande servant à la constitution du condensateur élémentaire précité. La chambre de coupure de disjoncteur représenté dans la figure 1 comprend une enveloppe isolante en porcelaine 1, un ensemble mobile de contacts 2, un ensemble de contacts fixes 3 et deux plaques d'extrémité 4et 5. Une tige de manoeuvre 6 relié à un mécanisme de manoeuvre non représenté, traverse de manière étanche la plaque 5. L'intérieur 11 de l'enveloppe est étanche et contient un gaz à bonnes propriétés diélectriques (tel que l'hexafluorure de Soufre SF6) sous une pression de quelques bars. Les prises de courant, non représentées, sont reliées électriquement aux plaques 4 et 5. Conformément à l'invention, un condensateur est placé à l'intérieur de la chambre, dans l'espace compris entre les ensembles 4 et 5 de contact et l'enveloppe isolante 1. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le condensateur est constitué par un empilage, autour d'un tube cylindrique 7, de galettes 9. Chaque galette constitue un bloc de condensateurs, les divers blocs de condensateurs étant connectés en série. Le tube 7 s'étend sur toute la longueur de la chambre ; il est rendu solidaire des plaques d'extrémités 4 et 5 par des viroles métalliques 7A, 7B. Le tube est réalisé en matériau isolant, tel que résine polymérisable avec fibre de polyester, etc ... Les galettes comprennent un manchon 8 en matériau isolant (bakélite par exemple) autour duquel sont enroulés plusieurs feuilles en matériau isolant tel que polypropylène dont certaines comportent des portions métallisées. Les figures 3 et 4 illustrent un exemple de réalisation ; le bloc de condensateurs comprend une feuille isolante 13 métallisée de manière à constituer un nombre impair n de bandes métalliques 13A, une feuille isolante intercalaire 14 et une feuille isolante 15 métallisée avec un nombre pair n-l de bandes 15A. Les bandes 13A et 15A sont décalées l'une par rapport à l'autre de manière à constituer des condensateurs élémentaires en série (quatre condensateurs élémentaires dans le cas de la figure 4). Bien entendu, la description ci-dessus n'est donnée qu'à titre d'exemple. Il peut n'y avoir, dans la constitution de la galette, plusieurs feuilles isolantes intercalaires 14. La métallisation peut etre remplacée par une feuille métallique. Une fois la galette constituée par enroulement des feuilles sur le manchon 8, les faces d'extrémités 10A et 10B sont métallisées, de manière à constituer des contacts électriques de bonne qualité. Les diverses galettes, enfilées sur le tube 7, sont électriquement reliées en série. Des lames de contact de compression 18, disposées entre la galette d'extrémité et la virole 7A assurent une pression de contact suffisante. La constitution de chaque galette et leur nombre sont déterminés aisément par l'homme de métier en fonction de la capacité désirée du condensateur, de la tension aux bornes de la chambre de coupure et des caractéristiques diélectriques des matériaux choisis. Le volume 11A compris entre le condensateur et l'enveloppe isolante 1 est mis à la pression du volume 11 par une canalisation 12 reliant ces deux volumes et pratiquée dans l'une des plaques d'extrémité. Le disjoncteur est complété par une membrane de sécurité 17 qui se rompt si la pression dans le volume 11 monte trop haut, soit par exemple suite à une non coupure ou à un amorçage entre contacts. Le volume 11A est faible vis à vis du volume 11 de telle sorte qu'en cas de rupture de la porcelaine 1, aucune explosion violente n'est à craindre. En cas de rupture de la porcelaine 1, le contact fixe 3 reste lié aux autres pièces du disjoncteur, puisque le tube 7 est solidement fixé aux plaques 4 et 5. La pression dans le volume 11 s'échappe lentement à travers la canalisation 12. Outre cet avantage de sécurité, le disjoncteur de l'invention constitue deux appareils en un seul et permet de réaliser ainsi, pour un poste à haute tension, une économie de fabrication de condensateur à SF6 et de montage sur site. Les figures 5 à 7 illustrent une variante de réalisation du condensateur placé à l'intérieur de la chambre de coupure. Autour du tube isolant 7, qui est conservé, sont collés des condensateurs élémentaires 20, selon au moins une couche enroulée en hélice. Dans le cas où il y a une seule couche de condensateurs élémentaires, (fig.5) le sens de l'hélice est inversé à mi-parcours du tube pour réduire la valeur de l'inductance de bobinage. S'il y a deux couches (connectées en parallèles) chacune d'elles a un sens d'enroulement d'hélice différent. La connexion des divers éléments de condensateur 20 entre eux est réalisé au moyen de clinquants 21. Des cales isolantes 22, collées sur le tube 7 séparent les éléments de condensateurs. Les éléments de condensateur sont constitués de deux couches métallisées ou de deux bandes métalliques séparées par au moins une feuille isolante 25. Les références 25A et 25B les bandes métalliques ou couches métallisées, décalées entre elles. Les feuilles sont enroulées sur elles-mêmes de manière à réaliser une bobine qui, aplatie, présente alors sensiblement la forme d'un parallélépipède rectangle (figure 7). Les connexions sont réalisées par exemple par des feuilles de clinquant 28 et 29 insérés dans la bobine au moment de sa confection et réunies en deux faisceaux. Le tube et les cales peuvent être remplacés par une seule pièce moulée contenant des alvéoles pour loger les éléments de condensateur. L'invention peut également s'appliquer à des traversées de disjoncteurs à cuve à la masse pour améliorer la répartition de la tension le long de la traversée et pour éviter l'explosion brutale de la procelaine. De plus la capacité du condensateur de la traversée facilite la coupure des défauts en ligne. REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur à haute tension à gaz diélectrique sous pression comprenant une enveloppe isolante (1) remplie de gaz diélectrique sous pression, étanche, et fermée par deux plaques d'extrémité (4,5) reliées à des prises de courant et, à l'intérieur de cette enveloppe, un ensemble (3) de contacts fixes et un ensemble mobile (2) de contacts entraîné par une tige (6) traversant l'une des plaques d'extrémité, caractérisé en ce qu'un tube isolant (7) est disposé à l'intérieur de l'enveloppe, coaxialement à celle-ci, ledit tube s'étendant d'une plaque d'extrémité et l'autre, étant fixé à celles-ci et servant de support à un condensateur connecté électriquement aux plaques d'extrémité. 2/ Disjoncteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit condensateur est constitué de blocs de condensateurs (9) en série, chaque bloc de condensateurs étant formée d'une galette enfilée sur ledit tube (7). 3/ DisJoncteur selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'une galette comprend un manchon (8) autour duquel est enroulée au moins une feuille isolante (14) séparant des feuilles métalliques ou métallisées (13A, 15A). 4/ Disjoncteur selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'une galette comprend un manchon (8) autour duquel sont enroulés une première feuille isolante (13) métallisée selon un nombre pair de bandes (13A) et une deuxième feuille isolante (15) métallisée selon un nombre impair de bandes (15A) 5/ Disjoncteur selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce qu'une lame de contact de compression (18) est disposé à l'extrémité de l'empilage de galettes pour assurer une bonne pression de contact. 6/ DisJoncteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit condensateur est réalisé en fixant à la surface extérieure dudit tube (7), au moins une couche de condensateurs élémentaires (20) sensiblement parallèlépipèdiques connectés en série, lesdits condensateurs élémentaires d'une couche étant disposés autour du tube selon une hélice s'enroulant d'une extrémité à l'autre du tube. 7/ DisJoncteur selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il possède deux couches de condensateurs élémentaires (20), les hélices de chacune des couches étant en sens inverse. 8/ DisJoncteur selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il possède une couche de condensateurs élémentaires (20), l'hélice changeant de sens après avoir tourné sur une moitié du tube (7). 9/ Disjoncteur selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce qu'un condensateur élémentaire (20) comprend au moins une feuille isolante (25) séparant ces feuilles métalliques ou métallisées l'ensemble étant enroulé en bobine sur lui-même et aplati. 10/ Disjoncteur selon l'une des revendications 6 à 9 caractérisé en ce que les divers pas de l'hélice sont séparés par des cales isolantes (22). 11/ Disjoncteur selon l'une des revendications 6 à 10 caractérisé en ce que ledit tube (7) comprend des alvéoles dans lesquels sont logés les condensateurs élémentaires (20).