Brevet FR2619244A1 — publié le 19890210

-- 1 -- Procédé de fabrication d'un parafoudre et parafoudre obtenu par ce procédé La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un parafoudre et un parafoudre obtenu par ce procédé. Un parafoudre est un dispositif qui est placé entre la phase et la masse d'une ligne haute-tension et qui permet de limiter l'amplitude et la durée des surtensions atmosphériques (choc dû à la foudre et phénomènes d'induction dans les conducteurs), ou des surtensions électriques temporaires du réseau (choc de manoeuvre). Les fonctions d'un parafoudre sont donc d'une part de supporter en permanence la tension nominale de service, et d'autre part d'écouler le fort courant de décharge apparaissant lors d'une surtension-temporaire, de façon à protéger les appareillages de la ligne (transformateurs...). Ces fonctions sont généralement assurées par une âme en un matériau du type varistance, à base par exemple d'oxyde de zinc ZnO, dont la résistivité électrique est fortement non linéaire en fonction de la tension appliquée. Cette caractéristique de non linéarité permet à un tel parafoudre de laisser passer: - un courant faible (par exemple de l'ordre de 0.5 mA/cm2) lorsque la tension de service est appliquée de façon permanente au parafoudre qui présente alors une résistance très grande. Ce courant est essentiellement d'origine capacitive puisque la permittivité relative de telles varistances est très élevée. - un courant fort, pouvant atteindre plusieurs dizaines de kiloampères, lorsque la tension appliquée atteint un seuil d'amorçage à partir duquel la résistance des varistances devient très faible. On connaSt différentes structures de parafoudres mettant en oeuvre une âme centrale comprenant plusieurs pastilles cylindriques empilées, en matériau de type varistance, et deux ferrures extrêmes en contact électrique avec les pastilles, par exemple par l'intermédiaire de ressorts. Selon un procédé de fabrication de l'art antérieur on réalise un empilement des pastilles avec des ressorts très résistants interposés et des ferrures extrêmes, en appliquant une compression importante pouvant aller jusqu'à plusieurs dizaines de kg/cm2 suivant la direction de l'axe de l'empilement. On effectue ensuite autour de l'ensemble ainsi comprimé -2- un enroulement filamentaire de fibres de verre imprégnées de résine. L'enroulement est réalisé avec un angle très faible par rapport audit axe; la fibre est tendue successivement autour d'un épaulement d'une ferrure puis autour de l'épaulement correspondant de la ferrure opposée. Un tel enroulement présente une très forte résistance mécanique dans le mens longitudinal, destinée & équilibrer la précontrainte induite dans l'empilement de pastilles avant et pendant le bobinage. La résistance à une telle précontrainte longitudinale implique nécessairement la création de contraintes de cisaillement à l'interface entre l'empilement des pastilles et l'enveloppe formée par l'enroulement filamentaire tendu, notamment en cas de variations thermiques, car les matériaux constitutifs de l'ensemble ont des caractéristiques mécaniques très différentes. Le décollement de l'enveloppe par rapport à l'empilement peut alors être le siège de décharges partielles ou d'une activité d'arcs suffisante qui peut, à plus ou moins long terme, conduire à une dégradation et même au court-circuit total de l'ensemble. La présente invention a pour but de mettre en oeuvre un procédé de fabrication d'un parafoudre aboutissant à un produit plus fiable que le parafoudre de l'art antérieur. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un parafoudre dans lequel on réalise tout d'abord un empilement de pastilles en un matériau de type varistance avec des entretoises, des ferrures extrêmes, et des moyens pour assurer la continuité éliectrique entre les pastilles, et entre les pastilles et les deux ferrures, puis on effectue un enroulement filamentaire autour de cet ensemble, procédé caractérisé par le fait - que ledit empilement est monté dans un dispositif pour la réalisation dudit enroulement filamentaire, de manière que soit obtenue seulement une parfaite coaxialité de tous ses constituants, - que ledit enroulement filamentaire de fibres de verre imprégnées-de résine est effectué de manière telle qu'il assure une'adhérisation et un frettage radial dudit empilement, sans compression longitudinale notable, - et que, après la polymérisation de la résine de l'enveloppe ainsi formée, on injecte sur elle un revêtement en matériau élastomère de type E.P.D.M. L'enroulement filamentaire a donc pour seule fonction de 2619 2 44 - 3- solidariser les pastilles entre elles, en étant très adhérent aussi bien sur leur surface latérale que sur celle des entretoises, et en présentant une résistance mécanique très élevée dans le sens radial. L'angle des spires est très ouvert par rapport à l'axe dudit empilement. Selon un mode de réalisation préférentiel, on choisit des entretoises tubulaires à l'intérieur desquelles sont disposés des moyens de connexion électrique entre les faces métallisées de deux pastilles adjacentes. Elles présentent en outre des évidements pour guider radialement lesdites pastilles. Lesdits moyens de connexion électrique sont constitués par exemple par un ressort de faible pression associé à des lamelles métalliques appliquées respectivement contre lesdites faces métallisées. Selon une variante équivalente, lesdits moyens de connexion électrique sont constitués par un fil soudé à des lamelles métalliques appliquées respectivement contre lesdites faces métallisées. L'invention a également pour objet un parafoudre comprenant un empilement de pastilles en un matériau de type varistance avec des entretoises et des ferrures d'extrémités, et une enveloppe enfibres de verre imprégnées de résine, caractérisé par le fait que lesdites entretoises sont tubulaires, qu'elles comportent, comme les ferrures d'extrémité, dans des logements internes des moyens pour assurer la liaison électrique dans tout l'empilement, que ladite enveloppe assure un frettage radial dudit empilement sans compression axiale notable, avec adhérence sur les surfaces latérales desdites pastilles, desdites entretoises et desdites ferrures, et que ladite enveloppe est munie d'un revêtement à ailettes en élastomère injecté. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront au cours de la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé la figure unique est une vue partielle schématique en coupe d'un parafoudre selon l'invention. On part de deux ferrures d'extrémités 3 et d'un ensemble de pastilles 1 en oxyde de zinc, métallisées suivant leurs faces planes 6. On réalise un empilement ayant un axe commun 10 en interposant entre les pastilles 1des entretoises tubulaires 2, qui peuvent être métalliques ou isolantes. Elles présententun évidement 12 permettant un guidage radial des pastilles 1, et un logement interne 13; de même, les ferrures 3 -4 - comportent un évidement 15 et un logement 14. Afin d'assurer la continuité électrique, on dispose dans les logements 13 et 14 des lamelles métalliques 11 en contact avec les faces métallisées 6 des pastilles 1 avec des ressorts 7 de faible pression. Tout cet ensemble est mis en place dans un dispositif pour la réalisation de l'enroulement filamentaire. La compression exercée suivant l'axe 10 est juste suffisante pour conserver une parfaite coaxialité de tous les éléments de l'empilement et permettre l'opération de bobinage ultérieure. Pour cela on enroule autour de l'empilement une ou plusieurs nappes de fibres de verre 4 imprégnées de résine de manière à assurer un frettage radial; l'angle de bobinage par rapport à l'axe 10 est très ouvert. L'enveloppe ainsi formée est parfaitement adhérente aux surfaces latérales des ferrures 3, des entretoises 2 et des pastilles 1. Au moment du bobinage, les entretoises 2 ont une fonction d'étanchéité et empêchent la résine imprégnant les fibres 4 de s'infiltrer entre les pastilles 1. Ces entretoises peuvent être réalisées en une résine analogue à celle de la résine d'imprégnation de manière à favoriser encore l'adhérence de l'enveloppe. Après polymérisation de cette enveloppe, on injecte sur elle un revêtement à ailettes 5 en élastomère, par exemple en EPDM. Cette liaison mécanique entre l'enveloppe et l'empilement est totalement indépendante des moyens de connexion électrique entre les pastilleset entre les pastilles et les deux ferrures 3. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention remplacer tout moyen par un moyen équivalent. Ainsi la connexion électrique entre deux lamelles 11 peut tre effectuée par un fil électrique soudé. 26t9k 4 - 5- REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication d'un parafoudre dans lequel on réalise tout d'abord un empilement de pastilles en un matériau de type varistance avec des entretoises, des ferrures extrêmes, et des moyens pour assurer la continuité électrique entre les deux ferrures, puis on effectue un enroulement filamentaire autour de cet ensemble, procédé caractérisé par le fait - que l'on choisit des entretoises tubulaires à l'intérieur desquelles mont disposés des moyens de connexion électrique entre les faces métallisées de deux pastilles adjacentes, - que ledit empilement est monté dans un dispositif pour la réalisation dudit enroulement filamentaire, de manière que soit obtenue seulement une parfaite coaxialité de tous ses constituants, - que ledit enroulement filamentaire de fibres de verre imprégnées de résine est effectué de manière telle qu'il assure une adhérisation et un frettage radial dudit empilement, sans compression longitudinale notable, - et que, après la polymérisation de la résine de l'enveloppe ainsi formée, on injecte sur elle un revêtement en matériau de type E.P.D.M. O20 2/ Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites entretoises présentent des évidements pour guider radialement lesdites pastilles. 3/ Procédé de fabrication.selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion électrique sont constitués par un ressort de faible pression associé à des lamelles métalliques appliquées respectivement contre lesdites faces métallisées. 4/ Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion électrique sont constitués par un fil soudé à des lamelles métalliques appliquées respectivement contre lesdites faces métallisées. / Parafoudre obtenu par le procédé selon l'une des revendications précédentes. 6/ Parafoudre comprenant un empilement de pastilles en un matériau de type varistance avec des entretoises et des ferrures d'extrémités, et une enveloppe en fibres de verre imprégnées de résine, caractérisé par le fait que lesdites entretoises sont tubulaires, qu'elles comportent, comme les ferrures d'extrémité, dans des logements internes des moyens -6- pour assurer la liaison électrique dans tout l'empilement, que ladite enveloppe assure un frettage radial dudit empilement sans compression axiale notable, avec adhérence sur les surfaces latérales desdites pastilles, desdites entretoises et desdites ferrures, et que ladite enveloppe est munie d'un revêtement à ailettes en élastomère injecté.