Brevet FR2649531A1 — publié le 19910111

DISJONCTEUR A HAUTE OU MOYENNE TENSION La présente invention est relative à un disjoncteur utilisable en haute ou moyenne tension, dans lequel la chambre de coupure est remplie de gaz diélectrique tel que l'hexafluorure de soufre (SF6), et dans lequel l'énergie de l'arc est utilisée, grâce à l'augmentation de pression qu'elle confère au gaz, d'une part pour souffler l'arc qui s'établit à la séparation des contacts d'arc et, d'autre part, pour apporter un complément d'énergie au mécanisme d'ouverture du disjoncteur. Ces objectifs sont atteints par exemple en dotant le disjoncteur d'une paire de contacts supplémentaires capables de générer, lors de l'ouverture du disjoncteur, un arc secondaire. Un disjoncteur de ce type a été décrit par exemple dans la demande de brevet allemand publiée N0 23 49 263. Un inconvénient du disjoncteur de l'art antérieur est l'alourdissement de l'équipage mobile par la présence * d'un des contacts secondaires. Cet alourdissement entraîne la nécessité de doter le disjoncteur d'un mécanisme de commande de puissance accrue, ce qui- augmente le prix de revient de l'appareil. Un but de l'invention est de réaliser un disjoncteur avec contacts secondaires, dans lequel l'équipage mobile n'est pas alourdi. Un autre but de l'invention est de réaliser un disjoncteur compact, donc de prix de revient à la construction réduit et dont les frais de maintenance sont réduits. 30. L'invention a pour objet un disjoncteur à haute et moyenne tension à isolement par gaz diélectrique à autosoufflage d'arc comprenant, à l'intérieur d'une enveloppe isolante étanche: - un ensemble fixe comprenant notamment un contact principal fixe et un contact d'arc fixe, -2- - un ensemble mobile entraîné par une tringle de manoeuvre et comportant notamment un contact principal mobile et un contact d'arc mobile, - un premier volume de soufflage prolongé par une -buse de soufflage, - un piston de soufflage, - une paire de contacts secondaires disposés dans un second volume et destinés à générer un arc secondaire, caractérisé en ce que l'un des contacts secondaires est mobile vis-à-vis dudit ensemble mobile et possède une source d'énergie propre pour son déplacement lors d'une manoeuvre de déclenchement du disjoncteur. Avantageusement, ladite source d'énergie est un ressort mis en compression lors d'une manoeuvre d'enclenchement du disjoncteur. L'invention est précisée maintenant par la description d'un mode préféré de réalisation, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale d'un * disjoncteur selon l'invention, représenté en position enclenchée, - la figure 2 est une vue en demi-coupe axiale du même disjoncteur au cours d'une manoeuvre de déclenchement. Dans la figure 1, la référence 1 désigne une enveloppe cylindrique d'axe xx, en matériau isolant tel que la céramique, délimitant un volume intérieur 2 rempli d'un gaz à bonnes propriétés diélectriques, tel que l'hexafluorure de soufre (SF6), sous une pression de quelques bars. Les éléments de la chambre de coupure sont de révolution autour de l'axe xx, ce qui confère à l'appareil compacité et facilité de montage et d'entretien. Le disjoncteur comprend un contact pricipal fixe 3 constitué de doigts disposés en tulipe; ce contact est entouré par un capot pare-effluves 4. Le contact principal 3 est associé à un contact d'arc fixe constitué par un -3- tube métallique 5 terminé par une pièce 5A en matériau résistant aux effets de l'arc tel qu'un alliage à base de tungstène. Les deux contacts fixes précités sont reliés électriquement à une première prise de courant non représentée. L'équipage mobile comprend un tube métallique 6, terminé par une pièce d'usure 6A, constituant le contact d'arc mobile. Ce tube est relié à une tringle 8 en matériau isolant, utilisée pour les manoeuvres de déclenchement et réenclenchement du disjoncteur. L'équipage mobile comprend en outre un tube 9, d'axe xx, présentant à une extrémité une portion 9A de diamètre rétréci qui constitue le contact principal mobile. Cette portion sert également de support à une buse de soufflage 1 10, réalisée en matériau isolant tel que le polytétrafluoroéthylène. Le tube 6 et le tube 9 sont solidarisés par une couronne isolante 11 percée de larges orifices 12. Le tube 6 et le tube 9 délimitent un volume VI annulaire constituant le volume de soufflage de l'arc. , Ce volume est fermé, du côté opposé à la buse 10, par un premier piston 14, fixe, réalisé en matériau isolant et maintenu par un tube 15, coaxial au tube 9 et relié à une seconde prise, non représentée, du disjoncteur. Le piston 14 est percé d'orifices 16 pouvant être obturés par une rondelle 17 constituant un clapet différentiel. L'étanchéité entre le piston 14 et le tube 9 est obtenue au moyen d'un joint annulaire glissant 18. La liaison électrique entre le tube 9 et le tube 15 est assurée par des contacts électriques glissants 19. Les tubes 15 et 6 délimitent, à la droite du piston 14, un volume V2 de section annulaire, dans lequel sont placés les contacts secondaires. Ce volume est fermé par un second piston 20, en matériau isolant, solidaire du tube 6. Ce piston peut coulisser de manière étanche le long du tube 15 gr&ce à un joint dynamique 21. Le piston 2649531I -4- est percés d'orifices 21 pouvant être obturés par une rondelle 22 formant clapet. Un premier contact secondaire est constitué d'un tube 23, solidaire du premier piston 14. Ce tube, d'axe xx, est terminé par une pièce d'usure 23A. Ce tube est électriquement relié au tube 15, par exemple par une couronne métallique 23B percée de trous dans le prolongement des trous 16. L'autre contact secondaire est un tube 24, terminé par une pièce d'usure 24A. Ce tube, coaxial au tube 23, et de diamètre inférieur à ce dernier pour pouvoir s'y engager en position enclenchée du disjoncteur, est fixé à un bloc métallique annulaire 25 pouvant glisser librement autour du tube 6. Des contacts électriques glissants 26 permettent un contact électrique entre le tube 6 et la pièce 25. Un ressort 27 est disposé entre le bloc 25 et le piston fixe 14; il est comprimé lorsque le disjoncteur est en position enclenchée. La course du bloc 25 est limitée par une butée 28, faisnt partie intégrante d'un tube 29 en matériau isolant pouvant glisser le long du tube 6 et qui gaine ce dernier 6 sur une partie de sa longueur; le rôle du tube 29 sera expliqué plus loin. Le contact 24 est prolongé par un tube 24B en matériau isolant (par exemple polytétrafluoroéthylène) dont le rôle apparaîtra dans la suite. L'ensemble constitué par le bloc 25, le contact 24, le tube 29 et les contacts 26 peut être qualifié de semi-mobile puisqu'il peut effectuer, par rapport à l'ensemble mobile, des déplacements d'amplitude limitée. Un amortisseur 30, par exemple en matériau élastomère, permet d'amortir le mouvement de l'ensemble semi-mobile. On peut, en variante, utiliser un autre type d'amortisseur, par exemple un amortisseur pneumatique. Le fonctionnement du disjoncteur est décrit maintenant. -5- Lorsque la ligne dans laquelle est inséré le disjoncteur fonctionne normalement, le disjoncteur est en position enclenchée (figure 1) et le courant nominal traverse les doigts 3, le tube 9A-9, les contacts 19 et le tube 15. Pour effectuer l'ouverture du disjoncteur, par exemple sur-défaut, la tringle de manoeuvre est déplacée, par le mécanisme de manoeuvre non représenté, vers la droite de la figure. Les contacts principaux 3 et 9A se séparent, et le courant, commuté sur les contacts d'arc, passe alors par le tube 5, le tube 6, les contacts 26, le bloc 24, le contact secondaire 23, la couronne 23B et le tube 15. Lorsque les contacts d'arc se séparent un arc 50 jaillit entre les extrémités 5A et 6A. La pression dans le volume V1 augmente en raison d'une part de l'effet mécanique dû au déplacement relatif du piston 14 et du cylindre 9 et d'autre part en raison de l'élévation de la température du gaz échauffé par l'arc. Le clapet différentiel 17 ferme le volume Vl car la pression dans ce volume est supérieure à celle du volume V2. Le trajet du courant reste le même, à ceci près qu'il traverse l'arc 50. Pendant cette phase, l'ensemble semi-mobile, poussé par la détente du ressort, se déplace avec l'ensemble mobile. La course du tube 6 se poursuivant, il arrive que les contacts secondaires 23A et 24A se séparent; un arc 51 jaillit entre eux; son amorçage est facilité par la présence du tube 24B en PTFE grâce à la décomposition qui 3 favorise l'ionisation du gaz. La pression dans le volume V2 augmente rapidement et apporte ainsi une contribution importante à l'énergie nécessaire à la manoeuvre d'ouverture du disjoncteur. Au cours de cette phase, le clapet 22 reste fermé ainsi que le clapet 17, puisque la surface du clapet 17 est bien supérieure à la somme des surfaces des orifices 16. 264953 1 -6- Au premier passage par zéro du courant, l'arc 50 est éteint par le soufflage énergique provenant du volume Vl à travers la buse de soufflage 10. On pourra dimensionner les divers éléments du disjoncteur pour que les arcs principal 50 et secondaire 51 apparaissent à peu près en même temps. Le disjoncteur est de construction compacte et sa maintenance est aisée. Il trouve des applications dans les réseaux à moyenne et haute tension. -7- REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur à haute et moyenne tension à isolement par gaz diélectrique à auto-soufflage d'arc comprenant, à l'intérieur d'une enveloppe isolante étanche: - un ensemble fixe comprenant notamment un contact principal fixe et un contact d'arc fixe, - un ensemble mobile entraîné par une tringle de manoeuvre et comportant notamment un contact principal mobile et un contact d'arc mobile, - un premier volume de soufflage prolongé par une buse de soufflage, - un piston de soufflage, - une.paire de contacts secondaires disposés dans un second volume et destinés à générer un arc secondaire, caractérisé en ce que l'un (24) des contacts secondaires est mobile vis-à-vis dudit ensemble mobile et possède une source d'énergie propre (27) pour son déplacement lors d'une manoeuvre de déclenchement du disjoncteur. 2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source d'énergie est un ressort (27) mis en compression lors d'une manoeuvre d'enclenchement du disjoncteur.