Brevet FR2674984A1 — publié le 19921009

-1- Disjoncteur à SF 6 à varistance et à condensateur incorporés La présente invention se rapporte à un disjoncteur à haute tension, comprenant, pour chaque phase, au moins une chambre de coupure comprenant une enveloppe isolante cylindrique étanche 5 rempli de gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre SF 6 et contenant un contact permanent fixe, un contact d'arc fixe et un équipage mobile comprenant des contacts permanents et des contacts d'arc, la chambre comprenant en outre un cylindre et un piston de soufflage et une buse de soufflage. Ce type de disjoncteur pour la coupure de grands courants de défaut en ligne nécessite souvent la présence à leurs bornes d'une capacité. Un tel disjoncteur a été décrit dans la demande de brevet français 90 13 176, o un condensateur et une varistance en série avec une résistance sont disposés à l'intérieur de l'enveloppe, électriquement reliés en parallèle, connectés par un premier point commun à une première prise de courant et associés à un mécanisme permettant leur insertion momentanée en parallèle avec les contacts20 d'arc lors d'une opération de déclenchement ou d'enclenchement du disjoncteur. Les agencements décrits dans cette demande de brevet conviennent pour des condensateurs de capacité inférieure ou égale à 5000 p F. Pour les capacités supérieures à 5000 p F ces dispositions ne conviennent pas, compte-tenu des dimensions des condensateurs Il s'avère en effet difficile de loger ce type de condensateur dans l'enveloppe isolante de dimension standard du disjoncteur. Pour résoudre ce problème, la présente invention propose que l'enveloppe isolante soit prolongée par au moins une enveloppe conductrice, logeant le condensateur et au moins partiellement la varistance et/ou résistance. Selon une première variante de réalisation l'enveloppe conductrice est constituée d'un capot métallique fermant l'enveloppe isolante. -2- De préférence, la varistance et/ou résistance est constituée d'un empilage d'éléments disposé dans un tube isolant et relié électriquement par une première extrémité au capot et par une seconde extrémité au mécanisme d'insertion. Selon un premier agencement, le condensateur a sa première extrémité reliée électriquement au capot et sa seconde extrémité reliée électriquement à la seconde extrémité de la varistance et/ou résistance par l'intermédiaire d'un élément conducteur. Selon un premier mode de réalisation,l'élément conducteur est constitué d'au moins une tige en contact avec la seconde extrémité du condensateur et avec le mécanisme d'insertion. Selon un second mode de réalisation, l'élément conducteur est un tube coaxial à la varistance et/ou résistance et en contact avec la seconde extrémité du condensateur et avec le mécanisme15 d'insertion. Dans ce cas, le condensateur peut être constitué d'un empilage d'éléments de capacité disposé dans un tube isolant. Selon un second agencement le condensateur est tubulaire et coaxial à la varistance et/ou résistance. Dans ce cas, de préférence, l'élément conducteur est un tube coaxial à la varistance et/ou résistance et en contact avec la seconde extrémité du condensateur et avec le mécanisme d'insertion. Selon une seconde variante de réalisation deux enveloppes conductrices cylindriques prolongent l'enveloppe isolante, l'axe commun de ces deux enveloppes étant perpendiculaire à celui de l'enveloppe isolante. De préférence l'une des enveloppes conductrices loge la varistance et/ou résistance et l'autre loge le condensateur, ces enveloppes étant reliées à la première prise de courant et30 varistance et/ou résistance et condensateur étant reliés à leur enveloppe respective par l'une de leurs extrémités. Dans ce cas, une pièce conductrice disposée selon l'axe de l'enveloppe isolante relie électriquement l'autre extrémité du condensateur et de la varistance et/ou résistance au mécanisme35 d'insertion. -3- L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement des modes de réalisation. La figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'une chambre de coupure avec condensateur selon la première variante et 5 illustrant le premier mode de réalisation avec le premier agencement. La figure 2 est une vue analogue illustrant le second agencement. La figure 3 est une vue analogue illustrant le second mode de réalisation. La figure 4 est une vue analogue selon la seconde variante. Dans la figure 1, la référence 1 désigne une enveloppe isolante, de préférence en porcelaine, délimitant un volume 2 contenant les éléments de coupure du disjoncteur L'enveloppe15 isolante est fermée à une extrémité par un capot métallique 100, fixé à une couronne métallique 4 constituant une première prise de courant et prolongée, à l'intérieur de l'enveloppe, par des bras 5 auxquels sont fixés un premier tube métallique 6 constituant le contact principal fixe, et un second tube 7, coaxial au premier, et20 constituant le contact d'arc fixe. Le volume 2 est rempli d'un gaz à bonnes propriétés diélectriques, tel que l'hexafluorure de soufre, sous une pression de quelques bars. L'équipage mobile du disjoncteur comprend un tube métallique 9, prolongé par un capot pare-effluves 10, et muni d'une cloison métallique transversale 11 portant des doigts de contact 12 constituant le contact principal mobile et un tube 13 prolongé par des doigts de contact 14 constituant le contact d'arc mobile La cloison 11 percée de trous 15 pour le passage du gaz de soufflage,30 porte une buse de soufflage 17 en matériau isolant Le soufflage est assuré par un piston fixe 25 disposé à l'intérieur du tube 9. Le tube 9 est relié, par des contacts glissants non représentés, à une deuxième prise de courant du disjoncteur. Le disjoncteur est représenté en position déclenchée. Le capot 100 loge une varistance constituée d'éléments 30 et -4- une résistance en série constituée d'éléments 38, les éléments 30 et 38 étant empilés dans un tube isolant 31. Les éléments de varistance peuvent être à base d'oxydes de zinc (Zn O) ou de carbure de silicium (Si C) Les éléments de résistance peuvent être à base de carbone. Le tube 31 est fixé à la partie supérieure du capot métallique fermant la chambre de coupure à sa partie supérieure. L'empilement d'éléments est surmonté d'une plaque métallique 33 reliée par une tresse 34 au capot 100 et pressée par un ressort 3510 en appui contre le fond du capot. Le tube 31 est fermé à sa partie inférieure par un bloc métallique 36 portant des bras 37 à l'extrémité desquels est fixé un anneau métallique 22, par exemple en cuivre, coopérant avec l'électrode 23 pour l'insertion de la varistance.15 Le condensateur 101 est logé dans le capot métallique 100, à c 8 té de la varistance 30 et de la résistance 38. Il est constitué d'un empilage d'éléments de capacité disposé dans un tube isolant 102 Ces éléments de capacité peuvent être constitués de feuilles métalliques séparées par une feuille20 isolante très mince avec imprégnation d'huile ou dans un environnement de SF 6. A sa partie supérieure, le tube 102 est fermé par une plaque métallique 103 assurant la liaison électrique du condensateur 101 avec le capot 100 et donc la première prise de courant 4 A sa25 partie inférieure, le tube 102 est fermée par une plaque métallique 104 assurant la liaison électrique de l'autre extrémité du condensateur 101 avec l'extrémité inférieure de la varistance 30 par l'intermédiaire des bras 37 du mécanisme d'insertion et ceci grâce à l'élément conducteur 105 constitué d'au moins une tige.30 Lorsque le disjoncteur est en position enclenchée, l'anneau 22 est en contact avec l'électrode 23 de sorte que le condensateur 101, la varistance 30 et la résistance 38 sont connectés en parallèle aux bornes du disjoncteur. Au cours du déclenchement, l'anneau 22 quitte l'électrode 23 qui se déplace avec l'équipage mobile vers le bas de la figure, de -5- sorte que condensateur, varistance et résistance sont déconnectés lorsque le disjoncteur est en position déclenchée. Le rôle de la varistance est de limiter les surtensions, le rôle du condensateur de valeur élevée étant d'allonger le temps de retard (td selon les normes CEI) de la tension transitoire de rétablissement et de réduire la fréquence d'oscillation de la tension de la ligne, lors de la coupure du défaut de courte distance (défaut kilométrique). La figure 2 représente un autre agencement selon lequel l'élément conducteur 105 est constitué d'un tube coaxial au tube isolant 31 et prenant appui sur le mécanisme d'insertion 37,22. Ce tube 105 est de faible épaisseur et possède à son extrémité côté condensateur un anneau 106 anti-effluves Cet agencement permet d'améliorer les gradients de tension entre varistance 30 et15 tube 105 et entre tube 105 et couronne 4. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 3, le condensateur 101 est de forme tubulaire et disposé coaxialement au tube isolant 31 Il est relié électriquement au mécanisme d'insertion par l'élément conducteur tubulaire 105 pourvu de20 l'anneau pare- effluves 106 Ce mode de réalisation permet - l'utilisation d'un capot 100 de plus petite dimension. Une seconde variante est représenté sur la figure 4 Ici la varistance 30 associé éventuellement à une résistance et le condensateur 101 sont disposés entièrement à l'extérieur de25 l'enveloppe isolante 1, constituée d'une porcelaine Ils sont disposés perpendiculairement à l'axe de cette enveloppe 1, soit en position horizontale. Ils sont logés respectivement dans une enveloppe cylindrique conductrice 107, 108, les deux enveloppes métalliques 107, 108 étant connectées par une partie centrale 109 métallique reliée à la première prise de courant 4. Par l'une de leurs extrémités, varistance 30 et condensateur 101 sont reliés à leur enveloppe respective 107, 108 Par l'autre de leurs extrémités qui est centrale, ils sont connectés à une pièce de raccordement 200 reliée électriquement à un tube de -6- contact 201 sur lequel est monté le mécanisme d'insertion. Ce tube 201 est fixé à un c 8 ne isolant 202 fixé mécaniquement entre la partie métallique 109 et l'anneau 4 Ce c 8 ne isolant 202 est muni d'un trou de communication pour le passage du gaz 5 diélectrique. Cette autre disposition permet d'avoir des condensateurs et des varistances particulièrement grands, tout en réduisant notablement la hauteur totale du disjoncteur. -7- REVENDICATIONS 1) Disjoncteur à haute tension comprenant, pour chaque phase, au moins une chambre de coupure comprenant une enveloppe isolante cylindrique étanche rempli de gaz à bonne propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre SF 6 et contenant un contact permanent fixe, un contact d'arc fixe et un équipage mobile comprenant des contacts permanents et des contacts d'arc, la chambre comprenant en outre un cylindre et un piston de soufflage et une buse de soufflage, disjoncteur caractérisé en ce qu'un condensateur de grande capacité ( 101) et une varistance et/ou résistance( 30, 38) sont électriquement reliés en parallèle, connectés par un premier point commun à une première prise de courant ( 4) et associés à un mécanisme ( 37, 22) permettant leur insertion momentanée en parallèle avec les contacts d'arc ( 7, 14) lors d'une opération de déclenchement ou d'enclenchement du disjoncteur et en ce que l'enveloppe isolante ( 1) est prolongée par au moins une enveloppe conductrice, logeant le condensateur ( 101) et au moins partiellement la varistance et/ou résistance ( 30,38). 2) Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe conductrice est constitué d'un capot métallique ( 100) fermant l'enveloppe isolante ( 1). 3) Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la varistance et/ou résistance ( 30, 38) est constituée d'un empilage d'éléments disposé dans un tube isolant ( 31) et relié électriquement par une première extrémité au capot ( 100) et par une seconde extrémité au mécanisme d'insertion. 4) Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le condensateur ( 101) a sa première extrémité reliée électriquement au capot ( 100) et sa seconde extrémité reliée électriquement à la seconde extrémité de la varistance et/ou résistance par l'intermédiaire d'un élément conducteur ( 105). ) Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément conducteur ( 105) est constitué d'au moins une tige, en contact avec la seconde extrémité du condensateur ( 101) et avec le35 mécanisme d'insertion. -8- 6) Disjoncteur selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'élément conducteur ( 105) est un tube coaxial à la varistance et/ou résistance et en contact avec la seconde extrémité du condensateur ( 101) et avec le mécanisme d'insertion. 5 7) Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le condensateur ( 101) est constitué d'un empilage d'éléments de capacité disposé dans un tube isolant ( 102). 8) Disjoncteur selon la revendication 4 caractérisé en ce que le condensateur ( 101) est tubulaire et coaxial à la varistance et/ou résistance. 9) Disjoncteur selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'élément conducteur ( 105) est un tube coaxial à la varistance et/ou résistance et en contact avec la seconde extrémité du condensateur ( 101) et avec le mécanisme d'insertion. ) Disjoncteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que deux enveloppes conductrices cylindriques ( 107, 108) prolongent l'enveloppe isolante ( 1), l'axe commun de ces deux enveloppes étant perpendiculaire à celui de l'enveloppe isolante.20 11) Disjoncteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'une ( 107) des enveloppes conductrices loge la varistance et/ou résistance et l'autre ( 108) le condensateur ( 101), ces enveloppes étant reliées à la première prise de courant ( 4) et varistance et/ou résistance et condensateur étant reliées à leur enveloppe respective par l'une de leurs extrémités. 12) Disjoncteur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une pièce conductrice ( 201) disposée selon l'axe de l'enveloppe isolante ( 1) relie électriquement l'autre extrémité du condensateur ( 101) et de la varistance et/ou résistance au mécanisme d'insertion.