Brevet FR2632114A1 — publié le 19891201

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 que Les dispositifs du genre en question comprennent un corps extérieur isolant le plus souvent orienté verticalement et fermé à ses extrémités par deux capsules de connexion, la capsule supérieure étant reliée à La ligne électrique à protéger tandis que la capsule inférieure repose sur une chaise de soutien et est reliée à la terre. Ce corps extérieur renferme une résistance non linéaire ou "varistance", constituée par exemple par un empilage de pastilles en oxyde de zinc (ZnO) maintenu sous une pression axiale, cette varistance étant propre, en fonctionnement normal, à isoler Les deux capsules précitées, tout en étant susceptible de devenir momentanément conductrice sous L'effet d'une brusque éLévation de la tension nominale due à la chute de La foudre sur La ligne. L' expérience démontre qu'à la suite de fonctionnements répétés ou même sous le simple effet du vieillissement, La varistance perd, de manière relativement fréquente, sa capacité à tenir sans emballement thermique la tension nominale qui lui est appliquée en permanence. Un tel emballement provoque un amorçage interne sous la forme d'un arc éLectrique qui s'étend le long de la varistance et l'on comprend que les gaz dégagés au niveau des pastilles ZnO sont susceptibles d'engendrer l'explosion du corps extérieur, avec des risques sensibles pour les personnes se trouvant à ce moment dans l'environnement du dispositif parafoudre. Certes, on a déjà proposé certaines mesures à L'encontre de ces risques d'explosion, notamment en prévoyant une membrane déchirable au niveau de l'une des capsules de connexion ou en disposant un écran thermique entre la varistance et le corps extérieur. Néanmoins, ces précautions se révèlent insuffisantes Lorsque l'exploitation du réseau qui incorpore la Ligne protégée exige plusieurs ré-enclenchements successifs en cas de court-circuit au niveau d'un dispositif parafoudre, ou même lorsque le courant de court-circuit devient important. C'est à ces inconvénients qu'entend principaLement remédier La présente invention, laquelle consiste essentiellement à adopter un mode de fixation déformable pour la retenue de la capsule supérieure sur l'extrémité correspondante du corps extérieur, afin que sous l'effet des gaz produits par un court-circuit dépassant un seuil déterminé, ladite capsule soit expulsée en opérant de manière automatique le sectionnement de la connexion reliant le dispositif envisagé à la ligne protégée. On comprend que cette expulsion évite tout risque d'explosion du corps extérieur dont l'espace interne est ainsi relié à l'atmosphère. De plus, elle s'oppose à tout nouveau court-circuit en cas de ré-enclenchement automatique du courant sur la ligne après fonctionnement du dispositif parafoudre. D'autres caractéristiques remarquables du dispositif parafoudre suivant l'invention, relatives notamment aux modes d'assemblage de la capsule supérieure sur le corps extérieur et à la retenue de la varistance dans ce corps lors de l'expulsion, ressortiront de la description qui va suivre en référence au dessin annexé, Lequel dessin, donné à titre d'exemple, permettra dé mieux comprendre l'invention, Les caracte- ristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. 1 est une coupe axiale montrant l'agencement d'un dispositif parafoudre établi conformément à L'invention. Fig. 2 est une coupe transversale suivant le plan indiqué en II-II en fig. 1. Fig. 3 est une coupe de détail à plus grande échelle illustrant l'expulsion de la capsule supérieure. Fig. 4 est une coupe de détail représentant un autre mode de fixation de la capsule sur le corps extérieur. Fig. 5 est la coupe horizontale suivant V-V (fig. 4). Fig. 6 et 7 montrent deux variantes de réalisation du joint déformable interposé entre l'écran thermique qui entoure la varistance et le corps extérieur du dispositif. Le dispositif parafoudre représenté en fig. 1 et 2 comprend, à la façon en soi connue, un corps extérieur 1 à section circulaire, réalisé en porcelaine ou matière similaire propre à permettre la réalisation d'une enveloppe isolante cylindrique apte à renfermer la varistance du parafoudre. Cette varistance est constituée par un empilage 2 de pastilles en oxyde de zinc, dont la base prénd appui contre une électrode inférieure 3 retenue axialement par une capsule 4 fixée au corps 1 par des boulons tels que 5* Il convient d'observer que l'électrode inférieure 3 est profilée pour permettre L'échappement des gaz engendrés à L'intérieur du corps 1. Ce dernier est fermé par une membrane 7 dont la déchirure permet aux gaz précités de s'expandre dans l'atmosphère. A son sommet, l'empilage 2 est soumis à La pression élastique d'un ressort 8 interposé entre une électrode 9 et une capsule supérieure 10, cette dernière comportant à la manière usuelle une borne latérale 11 destinée à assurer le branchement du câble de connexion reliant le dispositif parafoudre à la ligne à protéger. On notera ici que la fixation de La capsule supérieure 10 sur L'extrémité du corps extérieur 1 est assurée à L'aide de pattes 12 associée à des boulons 13, au nombre de trois dans l'exempLe de réaLisation envisagé. Ces pattes 12 présentent un profil en équerre de façon à ce que l'une des ailes dudit profil coopère avec le boulon 13 tandis que l'autre vient s'appliquer radialement contre la paroi extérieure du corps 1, immédiatement au-dessous d'un rebord cylindrique la de celui civ On conçoit que dans une telle construction, lteffort de retenue de la capsule 10 est supporté par les pattes 12 qui sont susceptibles d'être réalisées en un métal plus ou moins déformabLe. Les gaz engendrés par un emballement thermique inopiné de l'empilage ou varistance 2 sont normalement évacués par la base de l'ensemble, en ce sens que des que la pression dépasse un certain seuil, la membrane 7 se déchire. Si toutefois cette évacuation "normale" est insuffisante eu égard à la pression interne, une partie de cette dernière s'exerce alors sur la capsuLe supérieure 10 qui tend à être repoussée axialement vers le haut. Les pattes 12 se déforment à la manière illustrée en fig. 3, en passant per dessus le rebord la et en libérant ainsi la capsule 10 du corps 1. Cette capsule 10 est dans ces conditions projetée vers le haut, tout en restant attachée à la ligne par le câble de connexion. Le dispositif parafoudre reste soutenu par La chaise ou console usuelle 14 (fig. 1) contre Laquelle est -fixée la capsuLe inférieure 4 et qui assure ainsi La liaison de cette capsule à la terre, mais il est radicalement déconnecté de la ligne électrique, ce qui le met à l'abri de tout nouveau court-circuit. Bien entendu, L'expulsion de la capsule 10 évite tout risque d'explosion du corps 1 sous L'effet des gaz engendrés par emballement thermique et de l'arc qui fait suite à celui-ci. Dans La variante illustrée en fig. 4 et 5, La fixation élastiquement déformable de la capsule 10 sur Le corps 1 est opérée à L'aide d'un anneau ou jonc de retenue 15 dont Les extrémités sont assemblées l'une à L'autre par un Lien 16. Cet anneau 15 est engagé dans une rainure pratiquée dans des pattes radiaLes 10'a solidaires du bord de La capsule 10' et rabattues vers le bas pour enserrer Le rebord la du corps 1, lequeL rebord la est ici établi à un profil tronconique à petite base tournée vers le bas. Un joint en élastomère 17 est interposé entre les pattes 10'a et le rebord la afin d'assurer la répartition de la portée. On comprend que l'effet obtenu est le même que dans le cas décrit en référence à fig. 1 à 3. La capsule 10' est bien retenue axialement sur le corps 1 qui est ainsi fermé vers le haut de manière étanche, mais dès que la pression interne dépasse un certain seuil, la poussée qui s'exerce sur ladite capsule chasse celle-ci vers le haut en tendant à ouvrir les pattes 10'a par suite du profil tronconique du rebord la. Ne pouvant s'allonger, l'anneau 15 se rompt au niveau d'une amorce de déchirure 15a (fig. 5) prévue en un point quelconque de sa longueur, ce qui a pour effet de liberer la capsule 10' qui est ainsi expulsée. Dans tous les cas, il y a lieu de faire en sorte que lors de l'expulsion de la capsule supérieure, la varistance formée par l'empilage 2 logé à l'intérieur du corps extérieur 1 ne soit pas ellg-même expulse à travers l'extrémité supérieure ouverte dudit corps 1. A cet effet, l'invention prévoit d'interposer, dans l'espace annu taisre ménagé entre la paroi intérieure du corps 1 et le fourreau 18 (fig. 1) qui entoure à la manière connue l'empilage 2 pour former écran thermique, deux joints annulaires 19 prévus au voisinage des extrémités dudit fourreau 18, chacun desdits joints présentant en section le profil en Y illustré en fig. 6. Ce profil en Y s'ouvre vers L'extérieur, de telle sorte que ces joints 19 remplissent plusieurs fonctions ! en premier lieu et du fait que l'empilage 2, les électrodes 3 et 9 et le fourreau 18 constituent un ensemble rendu monobloc par goupillage ou autre moyen, ces joints 19 assurent le Centrage dudit ensemble à l'intérieur du corps 1 en dépit des variations susceptibles d'affecter le diamètre intérieur de celui-ci. - en second lieu, ces joints 19 réalisent une obturation s'opposant à toute circulation des gaz dans l'espace annulaire compris entre le fourreau 18 et le corps 1, en évitant de la sorte l'échauffement de celui-ci et tout risque de choc thermique. - en troisième lieu et par suite de L'orientation de leur profil en Y, ces joints assurent un auto-coincement de l'ensemble fourreau-électrodes-empilage qui est fermement retenu contre la paroi interne du corps 1 et ne peut dans ces conditions êtrê éjecté vers le haut avec la capsule supérieure, sans gêner toutefois l1application élastique dudit ensemble vers le bas sous l'effet du ressort 8, laquelle application assure un bon contact électrique entre la membrane déchirable 7 et la varistance 2. Il va de soi qu'un résultat équivalent peut être obtenu en adoptant pour les joints 19 le profil fermé illustré en 19' en fig. 7. Au surplus un seul joint 19 ou 19' peut être suffisant. IL doit d'ailleurs être entendu que La description qui précède n'a été donnée qu'à 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 équivalents. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif parafoudre pour la protection des lignes électriques, du genre comprenant une résistance non linéaire ou varistance (2) qui est renfermée par un corps extérieur isolant (1) fermé à ses extrémités par des capsules de connexion dont l'une (4) tournée vers le bas prend appui contre un support fixe (14), tandis que L'autre (10) tournée vers le haut est reliée à la ligne électrique à protéger, caractérisé en ce que la capsule supérieure (10) est fixée sur le corps (1) par des moyens déformables (12-13, 15-16) qui, au-dessus d'un seuil de pression interne à l'intérieur du corps (1), cèdent et libèrent ladite capsule en permettant l'échappement des gaz et en provoquant, par suite de l'expulsion de cette capsule, le sectionnement de la connexion reliant la varistance (2) à la ligne. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens déformables comprennent des pattes (12) à profil en équerre dont L'une des ailes coopère avec un boulon (13) porté par la capsule (10) tandis que l'autre prend appui contre la paroi du corps (1), au-dessous d'un rebord (la) de celui-ci. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens deformables comprennent un anneau (15) qui est appliqué contre des pattes radiales (10'a) de la capsule (10') rabattues contre un rebord (la) à profil tronconique prévu au sommet du corps (1) de façon à ce que ledit anneau, étiré sous l'effet du déplacement axial de la capsule, se rompe en libérant cette dernière. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'anneau de retenue (15) comporte une amorce de rupture (15a). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, du genre dans lequel la varistance (2) est entourée par un fourreau (18) formant écran thermique, caractérisé en ce que dans l'espace annulaire ménagé entre la paroi extérieure de ce fourreau (18) et la paroi intérieure du corps (1) est engagé au moins un joint annulaire (19) qui présente en section transversale un profil tel qu'il obture L'espace annu- laire précité, en permettrant le déplacement vers le bas du fourreau (18) rendu solidaire de la varistance (2) et des électrodes (3, 9) asso ciées à c-elui-ci, et -par contre en s'opposant par auto-coincement à tout déplacement vers le haut dudit fourreau.