Brevet FR2655768A1 — publié le 19910614

L'invention est relative à un interrupteur à haute tension et à enveloppe étanche remplie de gaz à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, renfermant une pluralité de pôles identiques, et un palonnier de commande traversant la paroi de l'enveloppe avec interposition d'un joint d'étanchéité dynamique, chaque pôle comportant: - un contact fixe porté par un plot conducteur en liaison électrique avec une première borne de raccordement, un contact mobile agencé à l'extrémité d'une broche conductrice animée d'un mouvement de translation entre la position de fermeture et la position d'ouverture, ladite broche étant accouplée mécaniquement par son extrémité opposée à une manivelle du palonnier, et reliée électriquement par une tresse conductrice à une deuxième borne de raccordement, et un dispositif d'autosoufflage à compression ayant un volume pistonnable destinéeà envoyer un jet de gaz comprimé vers la zone d'arc lors du déplacement de la broche vers la position d'ouverture. Dans le document FR-A 2242794, l'enveloppe est réalisée en matière isolante, et une barre d'amorçage est disposée en regard des différents pôles à l'intérieur de l'enveloppe En position d'ouverture des contacts, la distance d'amorçage entre les contacts mobiles des différents pôles et la barre d'amorçage est inférieure à celle des contacts séparés afin d'éviter tout amorçage entre ces derniers. Selon un autre interrupteur connu, une dégradation superficielle d'isolant peut engendrer un courant de fuite entre les contacts se trouvant en position d'ouverture En l'absence de référence à la masse, l'une des bornes de raccordement d'un pôle est susceptible d'être portée à un potentiel dangereux Il en résulte que la fonction de sectionnement de l'interrupteur n'est plus assurée. L'objet de l'invention consiste à améliorer la sécurité d'un interrupteur à haute tension et à isolement gazeux. L'interrupteur selon l'invention est caractérisé en ce que l'enveloppe métallique est au potentiel de la terre et possède des orifices pour des traversées isolantes des premières et deuxième bornes, que chaque pôle comporte une chambre isolante de révolution coiffant le dispositif d'autosoufflage, et les contacts fixe et mobile, l'une des extrémités de la chambre étant agencée en palier de guidage en translation de la broche, et l'autre extrémité étant f ixée à la paroi interne de l'enveloppe, laquelle joue le rôle d'anneau de masse, et qu'un intervalle annulaire est ménagé entre la chambre et la traversée de la première borne correspondante. Un tel agencement supprime tout amorçage direct entre les contacts ouverts L'enveloppe commune des pâles joue le rôle d'anneau de masse, ce qui évite d'incorporer une barre auxiliaire d'amorçage La fonction de sectionnement de l'interrupteur est alors assurée, autorisant un contact direct sans danger avec la traversée isolante de la première borne de raccordement de chaque pôle - La chambre isolante comporte une première partie en forme de cylindre à l'intérieur duquel coulisse un piston du dispositif d'autosoufflage, le piston étant solidaire de la broche mobile, et portant une tuyère de soufflage communiquant avec le volume pistonnable par des orifices de passage. La chambre est dotée d'une deuxième partie en forme de cloche adjacente au cylindre, la surface latérale de la cloche ayant une lumière de communication entre la zone d'arc de chaque pôle, et le volume d'expansion de l'enveloppe. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan, partiellement en coupe d'un interrupteur tripolaire selon l'invention, le couvercle de l'enveloppe étant enlevé, la figure 2 montre une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1, en position de fermeture de l'interrupteur, la figure 3 est une vue identique à la figure 2, en position d'ouverture de l'interrupteur. Sur les figures, un interrupteur 10 tripolaire à haute tension, est logé à l'intérieur d'une enveloppe 12 métallique étanche, remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre SF 6 L'enveloppe 12 comporte un carter de forme parallélépipédique réalisé en alliage d'aluminium moulé, et renfermant trois pôles 14,16,18 identiques s'étendant parallèlement l'un à l'autre selon une nappe horizontale. Le raccordement électrique de l'interrupteur 10 -s'effectue au moyen d'une première série de bornes 20,22,24, et d'une deuxième série de bornes 26,28,30 traversant respectivement deux faces 32,34 latérales opposées de l'enveloppe 12. Chaque pôle 14,16,18, comporte un contact fixe 36 à tulipe porté par un plot 38 conducteur solidarisé à un insert 40 de la borne , 22, 24 correspondante de la première série L'insert 40 est enrobé dans la traversée 42 isolante, laquelle comporte une embase 43 interne d'appui et une douille 44 extérieure filetée destiné à recevoir un écrou 46 de fixation. la traversée 42 de toutes les bornes 20 à 30 s'adapte dans un orifice 48 conjugué de l'enveloppe 12, avec interposition d'un joint 50 d'étanchéité entre l'embase 43 d'appui et la paroi interne de la face 32. Le plot 38 de contact de chaque pale supporte d'autre part un déflecteur 52 métallique entourant coaxiallement le contact fixe 36 pour obtenir une répartition uniforne du champ électrique dans la zone de séparation des contacts. Chaque contact fixe 36 coopère avec un contact mobile 54 agencé à l'une des extrémités d'une broche 55 conductrice L'extrémité opposée de cette broche 55 est reliée par une tresse 56 de liaison à la borne 26,28,30 correspondante de la deuxième série. Une chambre 58 fixe de révolution, est agencée coaxialement autour du déf lecteur 52 et de la broche 55 coulissante de chaque p"le 14,16,18 La chambre 58 en matériau isolant comprend une partie en forme de cloche à fond ouvert 60 fixée a l'enveloppe 12, un cylindre 62 faisant partie d'un dispositif d'autosoufflage 64 à compression, et un palier 66 de guidage en translation de la broche 55 Le cylindre 62 coopère avec un piston 68 assujetti à la broche 55 coulissante-, de manière à provoquer la compression du gaz SF 6 dans un volume 70 pistonnable au cours du mouvement de coulissement de la broche 55 Le piston 68 mobile porte une tuyère 72 de soufflage communiquant par des orifices 74 avec le volume 70 pistonnable, autorisant l'éjection de gaz comprimé vers la zone d'arc 76 après séparation des contacts 36,54. La cloche 60 des chambres 58 comporte au moins une lumière 77 pour la communication de la zone d'arc 76 de chaque pôle avec le volume interne de l'enveloppe 12. Un palonnier 78 en matériau isolant est monté a rotation limitée à l'intérieur de l'enveloppe 12, en étant accouplé à un arbre 80 du mécanisme de commande (non représenté) L'étanchéité au niveau du passage de l'arbre 80 à travers l'enveloppe 12 s'effectue au moyen d'un joint dynamique 82 Le palonnier 78 s'étend perpendiculairement aux trois pôles 14,16,18, et comporte trois manivelles 84,86,88 en liaison mécanique avec les broches 55 coulissantes, de manière à transformer le mouvement de rotation du palonnier 78 en un mouvement de translation de chaque contact mobile 54 Chaque manivelle 84,86,88, comporte un axe 90 d'accouplement engagé dans une encoche 92 oblongue d'une pièce de transmission en forme de fourche 94 solidaire de la broche 55 correspondante. La base de chaque cloche 60 est équipée de brides 96 à vis 98 pour la fixation de la chambre 58 correspondante à la paroi interne de la face 32 Dans chaque chambre 58, un intervalle 100 annulaire est agencé entre la cloche 60 et l'embase 43 de la traversée 42 isolante. La chambre 58 isolante et les traversées 42 se trouvent en liaison directe avec l'enveloppe métallique 12. Le fonctionnement d'un pôle de l'interrupteur 10 à haute tension selon l'invention est le suivant L'enveloppe 12 contient du SF 6 à la pression atmosphérique, ou voisine de cette dernière. Le passage de la position de fermeture (fig 2) vers la position d'ouverture (fig 3) s'opère par une rotation limitée du palonnier 78 dans le sens des aiguilles d'une montre (flèche Fl sur fig 2) Le guidage axial en translation de la broche 55 est assuré par le palier 66 de la chambre 58 isolante Au début de la course d'ouverture, une précompression de gaz est engendrée dans le volume 70 pistonnable jusqu'à l'instant de séparation des contacts 36,54 Le mouvement de translation poursuivi de la broche 55 provoque d'une manière bien connue l'extinction de l'arc par éjection de gaz comprimé à travers les orifices 74 et la tuyère 72 vers la zone d'arc 76. En position d'ouverture du pôle (fig 3), une distance 2655768 - d'isolement ayant environ soixante millimètres, sépare les contacts fixe 36 et mobile 54 En cas de dégradation superficielle de l'isolant de la chambre 58, un courant de fuite est susceptible de cheminer le long de la chambre 58 entre la broche 55 conductrice et l'enveloppe 12 métallique, laquelle se trouve au potentiel de la terre Un tel courant de fuite sur le trajet de cheminement est sans danger immédiat Il peut engendrer un amorçage à la masse, lequel est facilement détecté par un dispositif de protection différentielle à tore homopolaire. L'enveloppe 12 métallique joue ainsi le rôle d'anneau de masse pour l'ensemble des trois pôles 14, 16,18 La présence de l'intervalle 100 radial entre chaque traversée 42 et la chambre 58 correspondante évite tout amorçage direct entre contacts fixe 36 et mobile 54 Les traversées 42 isolantes des bornes 20,22,24, se trouvent au potentiel de la masse et peuvent être touchées sans danger lorsque les contacts 36,54 sont ouverts (fig 3), contribuant ainsi à la fonction de sectionnement de l'interrupteur 10. Selon une variante, les pôles 14,16,18 de l'interrupteur 10 tripolaire peuvent être disposés selon les arêtes d'un prisme droit, à l'intérieur de l'enveloppe 12 métallique. REVENDICATIONS 1 Interrupteur à haute tension et à enveloppe ( 12) étanche remplie de gaz à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, renfermant une pluralité de pôles ( 14,16,18) identiques et un palonnier ( 78) de commande traversant la paroi de l'enveloppe ( 12) avec interposition d'un joint d'étanchéité dynamique, chaque pôle ( 14,16,18) comportant: un contact fixe ( 36) porté par un plot ( 38) conducteur en liaison électrique avec une première borne ( 20,22,24) de raccordement, un contact mobile ( 54) agencé à l'extrémité d'une broche ( 55) conductrice animée d'un mouvement de translation entre la position de fermeture et la position d'ouverture, ladite broche étant accouplée mécaniquement par son extrémité opposée à une manivelle ( 84,86,88) du palonnier ( 78) et reliée électriquement par une tresse ( 56) conductrice à une deuxième borne ( 26,28,30) de raccordement, et un dispositif d'autosoufflage ( 64) à compression, ayant un volume pistonnable ( 70) destiné à envoyer un jet de gaz comprimé vers la zone d'arc ( 76) lors du déplacement de la broche ( 55) vers la position d'ouverture, caractérisé en ce que l'enveloppe ( 12) métallique est au potentiel de la terre et possède des orifices ( 48) pour des traversées ( 42) isolantes des première et deuxième bornes( 20,22,24,26,28,30), que chaquepôle ( 14,16, 18) comporte une chambre ( 58) isolante de révolution coiffant le dispositif d'autosoufflage ( 64), et les contacts fixe ( 36) et mobile ( 54 X, l'une des extrémités de la chambre ( 58) étant agencée en palier ( 66) de guidage en translation de la broche ( 55), et l'autre extrémité étant fixée à la paroi interne de l'enveloppe ( 12), laquelle joue le rôle d'anneau de masse, et qu'un intervalle ( 100) annulaire est ménagé entre la chambre ( 58) et la traversée ( 42) de la première borne ( 20,22,24) correspondante. 2 Interrupteur à haute tension selon la revendication 2 caractérisé en ce que la chambre ( 58) isolante comporte une première partie en forme de cylindre ( 62) à l'intérieur duquel coulisse un piston ( 68) du dispositif d'autosoufflage ( 64), le piston ( 68) étant solidaire de la broche ( 55) mobile, et portant une tuyère ( 72) de soufflage communiquant avec le volume pistonnable ( 70) par des orifices ( 74) de passage. 3 Interrupteur à haute tension selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre ( 58) est dotée d'une deuxième partie en forme de cloche ( 60) adjacente au cylindre ( 62), la surface latérale-de la cloche ( 60) ayant une lumière ( 77) de communication entre la zone d'arc ( 76) de chaque pôle ( 14,16,18), et le volume d'expansion de l'enveloppe ( 12). 4 Interrupteur à haute tension selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que la traversée ( 42) isolante de la première borne ( 20,22,24) de chaque pôle ( 14,16,18) comporte une embase ( 43) interne prenant appui sur la paroi de l'enveloppe ( 12) avec interposition d'un joint ( 50) d'étanchéité, et une douille ( 44) extérieure filetée coopérant avec un écrou ( 46) de fixation. Interrupteur à haute tension selon la revendication 4, caractérisé en ce que le plot ( 38) de chaque pôle (U 4,16,18) porte un déflecteur ( 52) métallique de répartition du champ électrique autour du contact fixe ( 36) en tulipe, et que la tuyère ( 72) fait saillie du contact mobile ( 54), en entourant à faible jeu radial le contact fixe ( 36) en position de fermeture de l'interrupteur.