Brevet FR2612683A1 — publié le 19880923

- 1 - La présente invention concerne un disjoncteur à haute tension comprenant une résistance associée à un mécanisme d'insertion de cette résistance lors de la fermeture du disjoncteur. On connaît par le document FR.A 8106444 un disjoncteur du type précité dans lequel le mécanisme d'insertion comprend une pièce d'inser- tion tubulaire semi-mobile coaxiale aux contacts principaux fixes et aux contacts d'arc fixes et extérieure à ces derniers. Au cours de la fermeture du disjoncteur, la pièce d'insertion est poussée par un contact d'insertion, également tubulaire, lié à l'équipage mobile du disjoncteur. Les deux pièces tubulaires sont munies à leurs extrémités venant en contact d'embouts en tungstène pour résister à l'usure produite par l'arc qui s'établit à la fermeture. La pièce d'insertion semi-mobile est, au moment de la fermeture, portée au potentiel de la ligne protégée par le disjoncteur et doit en conséquence, être placée à une distance suffisante d'une part de l'enveloppe en porcelaine de la chambre de coupure, d'autre part des pièces métalliques centrales de l'appareil, pour éviter tout amorçage intempestif. Il en résulte que le diamètre du disjoncteur ne saurait être inférieure à la somme des trois distances d'isolement, respectivement la distance d'isolement porcelaine tube d'insertion, la distance d'isolement tube d'insertion-contact principal fixe et la distance contact principal fixe-contact d'arc fixe déterminée par les dimensions de la buse isolante de soufflage. L'accroissement des pouvoirs de coupure des disjoncteurs conduit à réaliser des chambres de coupure fonctionnant à.des tensions sans cesse plus élevées. La disposition qui a été décrite est plus difficile à réaliser pour des tensions par chambre de-coupure élevées car les distances d'isole- ment s'accroissent et obligent à utiliser des pièces et des enveloppes isolantes de diamètre plus important et donc de coût très élevé. Un but de l'invention est de réaliser un disjoncteur à dispositif d'insertion de résistance de fermeture de diamètre réduit. Un autre but de l'invention est de réaliser un disjoncteur dans lequel l'extrémité des contacts d'insertion est soumise à une usure - 2 - réduite par le fait que le courant n'y passe que pendant une très faible durée au moment de la fermeture du disjoncteur. La présente invention a pour objet une disjoncteur à haute-tension à résistance de fermeture, comprenant dans une enveloppe isolante cylindrique remplie de gaz diélectrique, un ensemble mobile comportant un contact d'arc et un contact permanent, et un ensemble fixe comprenant un contact d'arc et un contact permanent, et une résistance de fermeture coaxiale à l'enveloppe, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce semi- mobile par rapport à l'ensemble fixe c'est-à-dire pouvant effectuer un mouvement de translation d'amplitude limitée par rapport audit ensemble fixe, ladite pièce étant reliée électriquement à la résistance de fermeture, ladite pièce comprenant une portion tubulaire munie de doigts de contact à deux plots, le premier jeu de plots venant, lors d'une fermeture du disjoncteur, en contact avec le contact principal mobile, ce qui insère la résistance de fermeture, cette insertion étant suivie de la mise en contact du contact d'arc mobile et du contact d'arc fixe ce qui court-circuite la dite résistance, le second jeu de plots venant, en fin de fermeture, en contact avec le contact principal fixe ce qui assure le passage du courant permanent. Avantageusement, la portion tubulaire comporte une extrémité en matériau résistant aux effets de l'arc, coopérant avec une couronne en matériau similaire disposée au voisinage du contact principal mobile et liée de manière semi-mobile audit ensemble mobile. L'invention sera bien comprise par la description donnée ci-après d'un mode préféré de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale du disjoncteur de l'invention, la demi-coupe gauche représentant l'appareil en position complètement ouverte et la demi-coupe droite en position complètement fermée, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue partielle en coupe axiale du disjoncteur, la demi-coupe gauche représentant l'appareil en position de début d'inser- tion de résistance, et la demi-coupe droite en position complètement fermée. 26 1 2683 -3- Le disjoncteur représenté partiellement dans les figures comprend une enveloppe isolante extérieure 1 en porcelaine délimitant un volume 2 rempli de gaz diélectrique tel que l'hexafluorure de soufre, sous une pression de quelques bars. L'ensemble mobile comprend un tube 3 solidaire d'une tige de manoeuvre non représentée, et portant un contact permanent mobile 4, une buse de soufflage 5 en matériau isolant et une couronne 6 semi-mobile, destinée à l'insertion d'une résistance de fermeture, associée à un ressort d'amortissement 7 et électriquement reliée au tube 3 par une tresse 8; l'ensemble mobile comporte également un tube 9 terminé par des doigts 10 constituant un contact d'arc mobile et une buse isolante 45. Le tube 3 est relié à une première prise de courant du disjoncteur, non représentée. L'ensemble fixe comprend une portion tubulaire 21, reliée à une seconde prise de courant non représentée. La portion tubulaire se prolonge par plusieurs bras se dirigeant vers l'axe du disjoncteur, tel que le bras référencé 22 dans les figures 1 et 2. Il y a, dans l'exemple décrit, deux bras 22 qui supportent d'une part une couronne 23 constituant un contact permanent fixe, d'autre part un tube 24 constituant un contact d'arc fixe. La résistance de fermeture 50, constituée d'un empilement d'éléments selon une technique connue, est placée axialement, dans un support isolant 25. La résistance est en contact avec un bloc métallique 26 auqquel est fixé un autre bloc métallique 27. Le bloc 27 porte un tube de guidage fixe 28 autour duquel coulisse le tube d'amortissement 29 sur un épaulement duquel s'appuie une extré- mité d'un ressort 30 dont l'autre extrémité est en appui sur le bloc 27. L'extrémité du tube 29 se termine par deux prises de fixation 36. La course du tube d'amortissement est limitée par un noyau 31. L'insertion de la résistance est réalisée par un ensemble qui est décrit maintenant: il comprend deux bras 35 solidarisés au tube d'amortissement 29 au moyen des prises 36. Dans l'exemple de la figure ces bras sont au nombre de deux et se placent dans les espaces laissés libres entre les bras 22. Les bras 35 se prolongent par une portion tubulaire 37 portant à _4- son intérieur des doigts de contacts 38 ayant des plots de contact 39 et à chacune de leurs extrémités. La prise 36 porte en outre des doigts de contact 41 coopérant avec une tige de contact 43 solidaire du bloc 27. Le tube 37 est terminé par une couronne 42 en matériau résistant à l'usure dû à l'arc électrique, par exemple tungstène ou alliage de tungstène. Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant: - en position fermée, le courant passe par le tube 21, le contact 23, les doigts 40, 38, 39, le contact 4 et le tube 3. - au cours d'une opération de fermeture du disjoncteur à partir de la position ouverture (partie gauche de la figure 1), l'équipage mobile se déplace vers le haut de la figure. Le premier contact a lieu entre les couronnes 6 et 42 (figure 3) et le courant passe alors par le tube 3, la tresse 8, la couronne 6, la couronne 42, le tube 37, les bras 35, les doigts 41, les tiges 43, le bloc 27, le bloc 26 et la résistance 50. L'équipage mobile poursuivant sa course, le ressort 7 est comprimé et le contact entre les couronnes 6 et 42 est shunté très rapidement par le contact entre les plots 39 et le contact principal mobile 4. De la sorte, l'usure des couronnes de tungstène 6 et 42 est limi- tée puisque le courant n'y circule en totalité que pendant environ une milliseconde, le courant passant en totalité ensuite dans les plots 39 et le contact 4. L'équipage mobile poursuit sa course et atteint une position ou les doigts d'arc 10 entrent en contact avec le tube de contact d'arc 24; la résistance 50 est alors court-circuitée car le courant passe directement du tube 3 aux bras 22 par les doigts 10 et le tube 24; les plots 40 viennent ensuite en contact avec le contact principal fixe 23; ce qui assure le passage du courant permanent. Le mouvement de fermeture est amorti par la compression du ressort 30 en fin de course. A l'ouverture, par son inertie et par l'effet d'aspiration du volume 51, l'équipage mobile d'insertion ne suit pas le mouvement très rapide des contacts 4 et 10 de tel sorte qu'il n'arrive à sa position normale d'ouverture qu'après l'extinction de l'arc de coupure. Dans le disjoncteur de l'invention l'ensemble bras-tube consti- tuant le dispositif d'insertion de la résistance de fermeture, sert également à faire passer le courant permanent lorsque le disjoncteur est fermé. Le courant permanent circule ensuite à travers le tube 21 coaxial et extérieur à la résistance 50 ce qui permet d'obtenir des courants nominaux élevés. On voit que dans ce dispositif les couronnes 42 et 6 en matériau résistant à l'usure due à l'arc électrique peuvent avoir des diamètres assez faibles, ceci facilite leur réalisation et réduit leur coût. En effet, la tenue diélectrique de l'espace d'isolement entre le tube d'insertion 37 et le contact principal 23 se fait dans le sens longitudinal et non plus dans le sens radial. L'isolement ou dispositif est assuré entièrement par le gaz. En plus, la présence des plots de contact 39 facilite la commuta- tion et réduit l'usure électrique de ces couronnes. - 6 - REVENDICATIONS: 1/ Disjoncteur à haute-tension à résistance de fermeture, comprenant dans une enveloppe isolante cylindrique (1) remplie de gaz diélectri- que, un ensemble mobile comportant un contact d'arc (10).et un contact permanent (4) et un ensemble fixe comprenant un contact d'arc (24) et un contact permanent (23), et une résistance de fermeture (50) coaxiale à l'enveloppe, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce semi-mobile par rapport à l'ensemble fixe c'est-à-dire pouvant effectuer un mouvement de translation d'amplitude limitée par rapport audit ensemble fixe, ladite pièce étant reliée électriquement à la résistance de fermeture, ladite pièce comprenant une portion tubulaire (37) munie de doigts de contact (38) à deux plots, le premier jeu de plots (39) venant, lors d'une fermeture du disjoncteur, en contact avec le contact principal mobile (4), ce qui insère la résistance de fermeture (50), cette inser- tion étant suivie de la mise en contact du contact d'arc mobile (10) et du contact d'arc fixe (24) ce qui court-circuite la dite résistance, le second jeu de plots (40) venant, en fin de fermeture, en contact avec le contact principal fixe (23) ce qui assure le passage du courant permanent. 2/ Disjoncteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la portion tubulaire (37) comporte une extrémité (42) en matériau résistant aux effets de l'arc, coopérant avec une couronne (6) en matériau similaire disposée au voisinage du contact principal mobile (4) et liée de manière semi-mobile audit ensemble mobile. 3/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que ladite pièce semi-mobile comprend des bras (35) fixés à un tube d'amortissement (29) muni d'un ressort (30), lesdits bras supportant ladite portion tubulaire (37). 4/ Disjoncteur selon la revendication 3 caractérisé en ce que la liaison électrique entre ladite pièce semi-mobile et la résistance (50) est réalisée au moyen de doigts de contacts (41) coopérant avec des tiges (43) reliées à un bloc métallique (27) en contact électrique avec ladite résistance. / Disjoncteur selon l'une des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que les contacts fixes principal (23) et d'arc (24) sont supportéspar des bras (22) entre lequels passent les bras (35) de la pièce semi- mobile.