Brevet FR2662848A2 — publié le 19911206

FR 2662848 A2 19911206 FR 9006787 A 19900531 DISJONCTEUR A COUPURE ASSISTEE PAR VARISTANCE Dans la demande de brevet principal, la Demanderesse a décrit un disjoncteur comprenant, pour chaque pôle, au moins une chambre de coupure avec des contacts fixes et un équipage mobile comprenant des contacts mobiles, et, en parallèle sur chaque chambre de coupure, un ensemble comprenant une varistance et un interrupteur en série, ledit interrupteur étant ouvert lorsque le disjoncteur est déclenché et fermé lorsque le disjoncteur est enclenché, caractérisé en ce que ledit interrupteur comprend un contact mobile entraîné par l'équipage mobile lorsque le disjoncteur effectue une manoeuvre d'enclenchement, ledit contact étant assujetti à suivre, avec un certain retard, le mouvement de l'équipage mobile lorsque le disjoncteur effectue une manoeuvre de déclenchement. Ce dispositif est très simple, l'interrupteur et la varistance étant disposés dans une enveloppe de porcelaine remplie d'hexafluorure de soufre (SF 6). L'interrupteur en série a un intervalle de coupure et une vitesse de déclenchement plus faibles que ceux de la chambre de coupure. Un but de la présente invention est d'améliorer le pouvoir de coupure de l'interrupteur en série tout en conservant sur la varistance une contrainte de tension acceptable, lorsque le disjoncteur est en position déclenchée. Ceci est obtenu simplement en réalisant l'interrupteur en série de manière qu'en position ouverte, il présente une capacité de valeur comprise entre 0,6 et 1,1 fois celle de la varistance. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, les moyens pour conférer à l'interrupteur la capacité désirée comprennent une première et une seconde armatures métalliques fixes en regard, en liaison 2 électrique respectivement avec le contact mobile et le contact fixe de l'interrupteur. Lesdites armatures ont la forme d'anneaux ou ont une grande surface plate en regard. Dans un second mode de réalisation de l'invention, les moyens pour conférer à l'interrupteur la capacité désirée comprennent au moins un cylindre en matériau à constante diélectrique élevée, en contact électrique par ses extrémités respectives avec des plateaux fixes en liaison électrique respectivement avec le contact mobile et le contact fixe de l'interrupteur. Dans un premier mode de réalisation, le matériau des cylindres est du quartz araldite. En variante, ledit cylindre est un condensateur céramique du commerce. L'invention est précisée par les explications données ci-après en référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe axiale de la colonne contenant la varistance et l'interrupteur en série, ce dernier étant muni d'anneaux, la figure 2 est une vue en coupe axiale de la colonne contenant la varistance et l'interrupteur en série, la valeur de la capacité de l'interrupteur étant ajustée au moyen de condensateurs en céramique. On sait que sous la tension de fonctionnement permanent, la varistance se comporte comme une capacité. Dans les applications habituelles du domaine des disjoncteurs à haute tension, la varistance a une capacité comprise entre une vingtaine et une trentaine de picofarads, la valeur exacte dépendant du diamètre et de la hauteur de la varistance. Si l'interrupteur en série possède une capacité propre du même ordre de grandeur, la tension rétablie entre ses bornes sera alors environ la moitié de celle appliquée à la chambre de coupure qui est connectée en parallèle sur l'ensemble varistance et interrupteur. 3 - En cas d'opposition de phases à 2 p u par exemple ( 1 p u = 12 f-3 Un, o Un est la tension nominale du disjoncteur), la varistance ne sera soumise qu'à une tension égale à 1 p u, c'est-à-dire à la tension simple phase-terre. Dans la figure 1, on a illustré des premiers moyens pour conférer à l'interrupteur série une capacité ayant un ordre de grandeur voisin de celui de la varistance. La référence 20 désigne une colonne isolante en porcelaine à l'intérieur de laquelle on trouve une varistance constituée d'une première pile 26 de disques 26 A à base d'oxyde de zinc, percés en leur centre, et d'une seconde pile 36 de disques 36 A, non percés La colonne est avantageusement étanche et remplie d'hexafluorure de soufre (SF 6). L'interrupteur série comprend un contact mobile constitué d'une tige métallique 54 manoeuvrée par un flexible 52, et un contact fixe 38 A faisant partie intégrante d'une plaque métallique 38 à l'extrémité de la pile 36 Le contact mobile 54 coulisse dans un bloc métallique 28 A faisant partie intégrante d'une plaque 28 d'extrémité de la pile 26, le bloc 28 A étant muni de contacts glissants 28 B coopérant avec la tige 54. Pour donner à l'interrupteur la capacité désirée, on l'équipe d'une première armature 100, en liaison électrique avec le contact mobile 54 via les contacts 28 B et le bloc 28 A, et d'une seconde armature 101, en liaison électrique avec le contact 38 A par le bloc métallique 38. Les armatures fixes et en regard l'une de l'autre, peuvent prendre la forme de rondelles ou de de toute autre forme pourvu que les armatures aient une grande surface plane en regard. Il est facile de donner à l'interrupteur en position ouverte la capacité désirée, par un choix convenable de la surface des armatures et de leur distance. 4 - Si les armatures sont des surfaces planes de valeur S (en centimètres carrés) séparées par une distance d (en cm), la capacité C (en picofarads) du condensateur formé par les armatures est donnée par la formule connue: C = 0,139 KS/d, o K est un coefficient dépendant du gaz de l'enceinte 20, et qui peut être pris égale à 1 pour l'hexafluorure de soufre. On remarque que lorsque le disjoncteur est en position déclenchée, la distance entre les armatures est bien déterminée; on peut utiliser l'ensemble varistance-armatures pour protéger la ligne contre les chocs de foudre élevés ou les surtensions de manoeuvre élevées L'amorçage entre les armatures qui jouent le rôle d'éclateurs, fait fonctionner la varistance, laquelle absorbe toute l'énergie du choc de foudre ou de la surtension de manoeuvre. La grande valeur du coefficient de non linéarité de la varistance à oxyde de zinc et la présence du SF 6 à une pression de plusieurs bars permettent d'interrompre facilement le courant de suite. C'est une protection longitudinale à comparer à la protection transversale classique (phase-terre) obtenue avec des parafoudres classiques. Dans la figure 2, on a représenté un autre mode de réalisation Les éléments communs aux figures 1 et 2 ont reçu les mêmes numéros de référence. La valeur de la capacité de l'interrupteur série est ajustée en disposant, entre les plaques 28 et 38, convenablement agrandies, des pièces 110 cylindriques, réalisés par exemple en quartz araldite ou en tout autre matériau ayant une grande constante diélectrique. On peut aussi utiliser un ou plusieurs condensateurs céramiqus cylindriques du commerce, de faible diamètre et de longueur suffisante pour tenir la tension rétablie. Par exemple, un condensateur céramique de 400 mm de longueur et de 18 mm de diamètre, pourra donner une capacité de 25 picofarads environ. L'invention trouve application dans la réalisation des disjoncteurs de ligne à haute tension, conventionnels ou blindés. 6 - REVENDICATIONS l/ Disjoncteur selon la revendication 1 du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 100, 101; 110) pour que l'interrupteur série présente, en position ouverte, une capacité comprise entre 0,6 fois et 1,1 fois celle de la varistance. 2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une première ( 100) et une seconde ( 101) armatures métalliques fixes en regard, en liaison électrique respectivement avec le contact mobile ( 28) et le contact fixe ( 38 A) de l'interrupteur. 3/ Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites armatures ( 100, 101) ont la forme d'anneaux. 4/ Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites armatures ( 100, 101) ont une grande surface plate en regard. / Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent au moins un cylindre ( 110) en matériau à constante diélectrique élevée, en contact électrique par ses extrémités respectives avec des plateaux ( 28, 38) fixes en liaison électrique respectivement avec le contact mobile ( 54) et le contact fixe ( 38 A) de l'interrupteur. 6/ Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau des cylindres est du quartz araldite. 7/ Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit cylindre est un condensateur céramique du commerce.