Brevet FR2657994A1 — publié le 19910809

PARAFOUDRE DECONNECTABLE POUR RESEAU A BASSE TENSION. L'invention est relative à un parafoudre logé dans un boîtier isolant renfermant un limiteur de surtension à éléments non linéaires variables avec la tension, un dispositif de déconnexion à contacts actionnés par un mécanisme à manette, laquelle est déplaçable entre une position de déclenchement et une position d'enclenchement correspondant respectivement à l'état ouvert et à l'état fermé des contacts, un circuit de déclenchement coopérant avec le mécanisme pour provoquer le déplacement des contacts du dispositif de déconnexion vers l'état ouvert en cas de destruction du limiteur de surtension en fin de vie desdits éléments non linéaires, et des bornes de branchement du parafoudre entre le réseau et la terre, le réarmement du mécanisme étant inhibé après déconnexion du parafoudre suite à un déclenchement automatique. Selon le parafoudre décrit dans le document EP 130851, la commande du mécanisme est inaccessible pour interdire tout réenclenchement en cas de destruction des varistances La livraison du parafoudre s'effectue obligatoirement dans l'état enclenché, le mécanisme étant armé, et les contacts fermés Le déclencheur est néanmoins sensible à des chocs mécaniques engendrés lors du transport ou du raccordement du parafoudre Il peut en résulter un déclenchement intempestif du parafoudre neuf, et une ouverture des contacts sans possibilité de réarmement du mécanisme Le parafoudre est alors inutilisable. L'objet de l'invention consiste à réaliser un parafoudre déconnectable insensible aux chocs mécaniques, et en bon état de marche lors de la mise en service. Le parafoudre selon l'invention est caractérisé en ce que la manette coopère avec un capot pour être accessible en position de déclenchement et inaccessible en position d'enclenchement, autorisant la livraison du parafoudre dans l'état armé du mécanisme et en position de déclenchement de la manette, et que le mécanisme comporte des moyens de mémorisation du déclenchement automatique rendant la déconnexion irréversible par maintien des contacts dans l'état ouvert en cas de tentative de réarmement du mécanisme par la manette. Le circuit de déclenchement est doté d'un détecteur différentiel associé à un relais à haute sensibilité, dont la palette est verrouillée par le mécanisme dans l'état armé, la mise en service du parafoudre s'opérant après raccordement des bornes, par déplacement de la manette de la position de déclenchement vers la position d'enclenchement, provoquant le déverrouillage de ladite palette du relais. Pour mémoriser le déclenchement automatique lors d'une déconnexion irréversible, il suffit de supprimer le ressort de rappel de l'une des pièces de transmission pour maintenir le mécanisme dans un état désarmé empêchant tout réarmement manuel après déclenchement automatique. Le capot est agencé sur la face avant du boîtier isolant, et comporte une lumière de débattement de la manette, cette dernière étant engagée sous le capot en position d'enclenchement pour interdire toute déconnexion manuelle du parafoudre en l'absence de déclenchement par le relais. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description suivante 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 représente le schéma électrique du parafoudre déconnectable branché entre le réseau et la terre; la figure 2 montre le schéma du mécanisme de commande du parafoudre; la figure 3 est une vue en coupe du parafoudre représenté en position de déclenchement de la manette. Sur les figures, un parafoudre 10 déconnectable est destiné à protéger une installation électrique ou un réseau de distribution à basse tension contre les effets de surtensions d'origine externe ou interne La figure 1 montre l'exemple d'un parafoudre 10 unipolaire et neutre raccordé à un réseau monophasé ayant un conducteur de phase L, et un conducteur de neutre N, mais l'invention s'applique également à un parafoudre multipolaire Le parafoudre 10 est logé dans un boîtier 12 isolant renfermant un limiteur de surtension 14 à éléments non linéaires variables avec la tension, un dispositif de déconnexion 16 à contacts 18, 20 actionnés par un mécanisme 22, et un circuit de déclenchement 24 coopérant avec le mécanisme 22 pour commander la mise hors service du parafoudre 1 i O en fin de vie du limiteur de surtension 14 Un tel appareil de protection est décrit en détail dans le document EP-A-1 30851 Le boitier 12 est doté de trois bornes 26,28,30 de connexion raccordées respectivement aux conducteurs de phase L, de neutre N, et à la terre T pour assurer un montage en parallèle du parafoudre 10 entre le réseau et la terre T. Le limiteur de surtension 14 comporte trois varistances 32,34, 36 connectées en étoile à point commun 38 pour autoriser une triple limitation de surtensions entre neutre et phase, entre neutre et terre, et entre phase et terre Les varistances 32,34,36 sont insérées entre le point milieu 38 et respectivement le contact , le contact 18, et la borne 30 de la terre T. Les deux contacts 18,20 du dispositif de déconnexion 16 sont électriquement intercalés entre les varistances 34,32 et les bornes 28,26. Le circuit de déclenchement 24 comporte un détecteur différentiel 40 entourant un conducteur entre le point commun 38 et la varistance 32, un circuit de traitement 42 du signal issu du détecteur 40 et un relais 44 de déclenchement du mécanisme 22 Le relais 44 à haute sensibilité est du type décrit dans le document FR-A-2630256. Le mécanisme 22 (figures 2 et 3) d'actionnement des contacts 18,20 du dispositif de déconnexion 16 est similaire à celui d'un interrupteur différentiel, décrit à titre d'exemple dans la demande de brevet f rançais N O 8816593 Le mécanisme 22 est équipé d'une manette 46 montée à pivotement sur un axe 48 entre une position d'enclenchement (en pointillé sur figure 3) et une position de déclenchement (en traits pleins), correspondant respectivement à la fermeture et l'ouverture des contacts 18,20. Une biellette 50 de transmission est accouplée à la manette 46 en un point excentré consistuant l'axe 52 d'articulation d'une genouillère. A l'opposé de l'axe 52, la biellette 50 coopère avec une première butée d'appui 54 solidaire d'un levier d'accrochage 56, et une deuxième butée d'appui 58 assujettie au barreau 60 de commutation entraînant les contacts 18,20 Le levier d'accrochage 56 est monté à pivotement sur un axe 62 entre une position armée et une position désarmée, et comporte un bec 64 de maintien susceptible de coopérer avec un nez 66 de retenue d'un verrou 68. Le verrou 68 est monté à rotation limitée sur un axe 70 entre une position verrouillée et une position déverrouillée, et coopère avec une demi-lune 72 articulée sur un axe 74. Un levier de déclenchement 76 est monté à pivotement sur un axe 78 entre une position de travail d'excitation du relais 44, et une position de repos de non déclenchement Une première branche 80 de commande du levier de déclenchement 76 est susceptible d'être actionnée par le percuteur du relais 44 (voir f lèche F sur figure 2), dont la bobine est excitée lors de la destruction des varistances 32,34,36 Le levier de déclenchement 76 comporte une deuxième branche de commande 82 coopérant avec une patte 84 de la demi-lune 72, de manière à déverrouiller le verrou 68 lors du déclenchement du relais 44. Le mécanisme 22 est doté de trois étages de démultiplication agencés entre le relais 44 et le barreau de commutation 60. Un premier ressort de rappel 86 (figure 3) sollicite le barreau de commutation vers la position d'ouverture des contacts 18,20, lorsque l'une des butées 54,58 libère l'extrémité inférieure de la biellette 50. Un deuxième ressort de rappel 88 sollicite le levier de déclenchement 76 vers la position de repos, notamment lors d'un réarmement automatique du relais 44 après ouverture des contacts 18,20. Dans les deuxième et troisième étages du mécanisme 22, l'un des ressorts de rappel du verrou 68, de la demi-lune 72 et du levier d'accrochage 56 est supprimé, ce qui empêche tout réarmement du mécanisme 22 par la manette 46 après déclenchement automatique par le relais 44 L'inhibition de la refermeture des contacts 18,20 provient de la conservation en mémoire de la déconnexion. La face avant du boîtier 12 comporte un capot 90 (figure 3) ayant une lumière 92 de débattement de la manette 46 En position d'enclenchement (représentée en pointillé), la manette 46 est engagée sous le capot 90, ce qui interdit toute déconnexion manuelle du parafoudre 10 en l'absence de déclenchement par le relais 44 Dans la position de déclenchement (traits pleins), la manette 46 est accessible. Le fonctionnement et la mise en oeuvre du parafoudre 10 selon les figures 1 à 3 sont les suivants: La livraison du parafoudre 10 s'effectue en position de déclenchementde la manette 46 Les contacts 18,20 sont ouverts, et le relais 44 se trouve dans l'état armé, avec maintien de sa palette dans la position d'attraction due à l'action de réarmement de la première branche 80 de commande Les trois liaisons mécaniques du mécanisme 22 entre la deuxième branche 82 de commande, la demi-lune 72, le verrou 68 et le levier d'accrochage 56 sont également armées et l'effet de frottement au niveau des liaisons est suffisant pour maintenir cet état. Tout choc mécanique lors du transport ou du raccordement est alors sans effet sur l'état armé du mécanisme 22. La mise en service du parafoudre 10 est effectuée par l'installateur après raccordement des bornes 26,28,30 La manette 46 est déplacée par pivotement de la position de déclenchement (traits pleins) vers la position d'enclenchement (en pointillé), o elle disparaît sous la capot 90 Les contacts 18,20 sont fermés, et la manette 46 n'est plus accessible, ce qui empêche toute déconnexion manuelle du parafoudre 1 0 La palette du relais 44 est alors déverrouillée, et prête à intervenir en cas d'excitation de la bobine de commande du relais 44. Lors du fonctionnement normal du parafoudre 10, les varistances 32,34,36 du limiteur de surtension 14 assurent une protection efficace contre les surtensions en mode commun et différentiel. Le seuil et le temps de réponse de déclenchement du circuit de traitement 42 associé au détecteur 40 est choisi pour laisser passer des faibles courants de fuite ainsi que les courants transitoirs s'écoulant en fonctionnement normal. Le courant de fuite important apparaissant lors de la destruction des varistances 32,34,36 en fin de vie provoque le déclenchement automatique instantané du mécanisme 22, après l'action de déverrouillage provoquée par le relais 44 sur la première branche 80 de la commande L'ouverture des contacts 18,20 déconnecte le parafoudre 10 du réseau, et la manette 46 se trouve en position de déclenchement Le relais 44 est réarmé automatiquement, mais l'une des autres liaisons mécaniques du mécanisme 22 reste déverrouillée en permanence due à l'absence du ressort de rappel Il en résulte une mise en mémoire de la déconnexion, qui empêche tout réarmement du mécanisme 22 par la manette 46 En cas de tentative de pivotement de la manette 46 vers la position d'enclenchement, les contacts restent ouverts en permanence, et le relâchement de la manette 46 la ramène automatiquement vers la position de déclenchement. L'agencement du mécanisme 22 permet une mise en service au moment de l'installation, et une déconnexion irréversible du parafoudre 1 i O en cas de destruction du limiteur de surtension 1 4. Selon une variante (non représentée), on peut remplacer le détecteur différentiel 40 par un déclencheur électromagnétique associé à un mécanisme de disjoncteur Le déclencheur électromagnétique est dimensionné pour être insensible aux décharges transitoires dans les varistances du limiteur de surtension 14. REVEND ICATIONS 1 Parafoudre logé dans un boitier ( 12) isolant renfermant un limiteur de surtension ( 14) à éléments non linéaires variables avec la tension, un dispositif de déconnexion ( 16) à contacts ( 18,20) actionnés parun mécanisme ( 22) à manette ( 46), laquelle est déplaçable entre une position de déclenchement et une position d'enclenchement correspondant respectivement à l'état ouvert et à l'état fermé des contacts ( 18,20), un circuit de déclenchement ( 24) coopérant avec le mécanisme ( 22) pour provoquer le déplacement des contacts ( 18,20) du dispositif de déconnexion ( 16) vers l'état ouvert en cas de destruction du limiteur de surtension ( 14) en fin de vie desdits éléments non linéaires, et des bornes ( 26,28,30) de branchement du parafoudre ( 10) entre le réseau et la terre, le réarmement dumécanisme ( 22) étant inhibé après déconnexion du parafoudre ( 10) suite à un déclenchement automatique, caractérisé en ce que la manette ( 46) coopère avec un capot ( 90) pour être accessible en position de déclenchement et inaccessible en position d'enclenchement, autorisant la livraison du parafoudre ( 10) dans l'état armé du mécanisme ( 22) et en position de déclenchement de la manette ( 46), et que le mécanisme ( 22) comporte des moyens de mémorisation du déclenchement automatique rendant la déconnexion irréversible par maintien des contacts ( 1 8,20) dans l'état ouvert en cas de tentative de réarmement du mécanisme ( 22) par la manette ( 46). 2 Parafoudre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement ( 24) est doté d'un détecteur différentiel ( 40) associé à un relais ( 44) à haute sensibilité, dont la palette est verrouillée par lemécanisme d'excitation de sa bobine de commande. 3 Parafoudre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une des pièces de transmission du mécanisme ( 22) est dépourvue de ressort de rappel pour empêcher le réarmement du mécanisme ( 22) suite à un déclenchement automatique. 4 Parafoudre selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le capot ( 90) est agencé sur la face avant du boitier ( 12) isolant, et comporte 'une lumière ( 92) de débattement de la manette ( 46), cette dernière étant engagée sous le capot ( 90) en position d'enclenchement pour interdire toute déconnexion manuelle du parafoudre ( 10) en l'absence de déclenchement par le relais ( 44). Parafoudre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement ( 24) est équipé d'un déclencheur électromagnétique associé à un mécanisme ( 22) de disjoncteur, ledit déclencheur étant insensible aux décharges transitoires traversant le limiteur de surtension ( 14) en fonctionnement normal. 6 Parafoudre selon l'une des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que les éléments non linéaires du limiteur de surtension ( 14) sont formés par des varistances.