Brevet FR2665020A1 — publié le 19920124

DISJONCTEUR POUR LA COUPURE DES COURANTS ELEVES La présente invention est relative à un disjoncteur à haute tension, dans lequel un gaz à rigidité diélectrique élevée assure l'isolation et favorise la coupure de l'arc. L'invention concerne plus particulièrement un disjoncteur dans lequel le courant nominal a une intensite élevée, par exemple de l'ordre de plusieurs milliers d'ampères, le courant de défaut pouvant atteindre plusieurs dizaines de milliers d'ampères; il s'agit en particulier d'un disjoncteur dit "de centrale" placé directement à la sortie d'un alternateur, en amont d'un transformateur. Pour couper un courant d'une telle intensité, il faut réduire le taux de variation du/dt de la tension transitoire de rétablissement aux bornes des contacts du disjoncteur, sous peine d'échec de la coupure par reamorçage. Lorsque la régénération diélectrique du disjoncteur est insuffisante pour faire face à la tension transitoire de rétablissement, il est possible de modifier cette dernière en shuntant l'intervalle de coupure par une resistance de faible valeur, comprise par exemple entre 5 et 50 ohms. La vitesse initiale de la tension transitoire de rétablissement (TTR) devient alors indépendante des caractéristiques du circuit coupé et prend la valeur suivante: avec: du/dt (volts/sec) vitesse initiale d'accroissement de la TTR, W = 2f pulsation du réseau, I (ampères) valeur efficace du courant de court-circuit, R (ohms) valeur de la résistance aux bornes du disjoncteur. On pourra se référer à l'article de E. MAURY dans: Techniques de l'Ingénieur " 3-1976 D 656-11. Un but de l'invention est de réaliser un disjoncteur muni d'une telle résistance, dans lequel l'insertion de la résistance puisse être réalisée sans nécessiter un mécanisme compliqué ou une modification importante des appareils existants. L'invention a pour objet un disjoncteur à gaz à rigidité diélectrique élevée comprenant deux prises de courant, des contacts principaux fixe et mobile, des contacts d'arc fixe et mobile, un piston de soufflage, une buse de soufflage isolante et une résistance de faible valeur ohmique reliée par une première extrémité à l'une desdites prises de courant, caractérisé en ce qu'il comprend une électrode reliée électriquement à une seconde extrémité de ladite résistance, ladite électrode étant disposée de maniere à se trouver sur le chemin de l'arc et entre les contacts d'arc en fin de manoeuvre d'ouverture du disjoncteur. Avantageusement, ladite électrode est un anneau métallique solidaire de ladite buse de soufflage. Dans un mode particulier de realisation, ledit anneau est disposé au col de ladite buse de soufflage. En variante, ledit anneau est disposé dans le divergent de la buse. L'invention est précisée sur un exemple de mise en oeuvre de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue partielle en coupe axiale d'un disjoncteur de centrale selon l'invention. Dans la figure, la référence 1 désigne une enveloppe isolante étanche munie d'ailettes et délimitant, avec deux flasques métalliques d'extrémité 2 et 3 reliés respectivement à une première 2A et une seconde 3A prises de courant, un volume V dans lequel règne un gaz à bonnes propriétés diélectriques sous une pression de 1 à plusieurs bars. Le gaz est de préférence de l'hexafluorure de soufre pur ou mélangé à un autre gaz tel que l'azote. L'enveloppe est disposée à l'intérieur d'une gaine métallique 5 et est soutenue par des isolateurs 6. La gaine, remplie d'air sous pression ou à la pression atmosphérique, est mise à la terre. A l'intérieur de l'enveloppe isolante, on trouve un ensemble fixe comprenant un contact permanent 11, un contact d'arc 12, ces deux contacts étant portés par un tube métallique 13 relie électriquement et mécaniquement au flasque 2. On trouve également à l'intérieur de l'enveloppe un ensemble mobile comprenant un contact permanent 15 et un contact d'arc 16 relies tous les deux à un tube métallique 17 prolonge par une tringle métallique de manoeuvre 18, traversant de manière étanche le flasque 3. Un piston de soufflage 20, disposé à l'extrémité d'un tube 21 fixé au flasque 3, est en mouvement relatif par rapport à un cylindre de soufflage métallique 22, électriquement et mécaniquement relié par une collerette métallique 23 au tube 17. Le cylindre de soufflage est terminé par des contacts électriques glissants 24 coopérant avec le tube 21. Un buse de soufflage 25 en matériau isolant complete l'équipement interieur de l'enveloppe 1. La tringle de manoeuvre 18 est reliée, par une bielle 40 et une tringle isolante 41 à un dispositif de manoeuvre 42 mécanique, pneumatique ou hydraulique de type connu en soi. Un organe de verrouillage connu en soi et symbolisé dans la figure par le cadenas 43, permet d'interdire toute manoeuvre intempestive de l'appareil lorsqu'il est en position ouverte. La gaine 5 porte un dispositif optique 37 permettant d'observer, à travers une ouverture 38 de la prise de courant 3A, la position de la bielle 40 et des tringles de manoeuvre 18 et 41. Selon l'invention, une électrode 51 est disposée de manière à se trouver sur le chemin de l'arc et entre les contacts d'arc 12 et 16 lorsque le disjoncteur est en fin de manoeuvre d'ouverture. L'électrode est de préférence un anneau métallique placé coaxialement à l'enveloppe 1. L'anneau est relié par une connexion 52 à une première extrémité d'une résistance 53 dont l'autre extrémité est reliée électriquement au flasque 3. La valeur ohmique de la résistance est comprise entre 5 et 50 ohms. Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant: à la séparation des contacts d'arc, un arc 60 jaillit entre ces derniers; l'arc qui s'accroche entre l'électrode 51 et le contact d'arc 16, s'éteint avant l'arc entre le contact 12 et l'électrode 51, car les potentiels sur les éléments 16 et 51 sont similaires. Ceci entraîne l'insertion de la résistance 53 dans le circuit; l'espace entre les éléments 51 et 16 voit donc une résistance en parallèle, dont l'insertion s'est effectuée de manière statique. Au passage suivant par zéro du courant, l'arc entre les éléments 12 et 51 s'éteint grâce au soufflage à travers la buse. L'arc s'éteint d'autant plus facilement que, r grâce à la présence de la résistance 53, le courant est de type résistif, c'est-à-dire en phase avec la tension. Le fonctionnement sera optimisé grâce à un choix judicieux de la position de l'électrode. Dans l'exemple de la figure, il a été observé que la meilleure manière de placer l'électrode est de la solidariser à l'équipage mobile et de la placer à l'intérieur de la buse et de préférence au col ou dans le divergent de la buse. La connexion 52 traverse alors la buse par un perçage pratiqué dans celle-ci. Bien entendu, cette position n'est qu'un exemple de mise en ouvre de l'invention et l'homme du métier saura choisir, en fonction du type de disjoncteur, le meilleur emplacement pour l'électrode. Le schéma de la figure n'est qu'un schéma de principe en ce qui concerne la place de la résistance; celle-ci dépend du type de disjoncteur. Dans un disjoncteur de type blindé, il ne sera pas difficile de loger la résistance à l'intérieur de l'enveloppe blindée. Dans un disjoncteur conventionnel, on pourra placer la résistance, soit de manière coaxiale à l'enveloppe et à l'intérieur de celle-ci, soit dans une enveloppe séparée, à l'extérieur. L'invention trouve application dans la réalisation de disjoncteurs de centrale ou dans l'aménagement de disjoncteurs de centrale déjà existant. REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur à gaz à rigidité diélectrique élevée comprenant deux prises de courant, des contacts principaux fixe et mobile, des contacts d'arc fixe et mobile, un piston de soufflage, une buse de soufflage isolante et une résistance de faible valeur ohmique reliée par une première extrémité à l'une desdites prises de courant, caractérisé en ce qu'il comprend une électrode (51) reliée électriquement à une seconde extrémité de ladite résistance (53), ladite électrode étant disposée de manière à se trouver sur le chemin de l'arc et entre les contacts d'arc (12, 16) en fin de manoeuvre d'ouverture du disjoncteur. 2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite électrode (51) est un anneau métallique solidaire de la buse de soufflage (25). 3/ Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit anneau (51) est disposé au col de ladite buse de soufflage (25). 4/ Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit anneau (51) est disposé dans le divergent de la buse (25).