Brevet FR2680043A1 — publié le 19930205

DISJONCTEUR A COUPURE MULTIPLE EOUIPE DE VARISTANCES La présente invention se rapporte à un disjoncteur comprenant, pour chaque phase, au moins deux chambres de coupure principales ayant chacune une varistance montée en parallèle à ses bornes. Dans la demande de brevet français 89 15713 déposée le 29 novembre 1989 par la Demanderesse, est décrit un disjoncteur à deux chambres de coupure par phase Chaque chambre est équipée d'une varistance reliée en série à un interrupteur et d'un condensateur Le rôle de la varistance est de réduire la surtension et de répartir la tension de rétablissement pendant la coupure de la chambre principale Le rôle du condensateur est de répartir la tension de rétablissement sur la chambre principale et sur la chambre auxiliaire (ou sur les contacts du dispositif d'insertion de la varistance incorporée) pendant la coupure du courant En position ouvert, le condensateur sert à répartir la tension sur chaque élément de coupure pour assurer la tenue diélectrique. Dans la demande de brevet français 90 07426 déposée le 14 juin 1990 par la Demanderesse, est décrit un disjoncteur standard équipé de condensateurs de répartition et comprenant pour chaque phase au moins une chambre de coupure à varistance limitant la tension à 3 p u, sans dispositif d'insertion. Or il faut constater que dans le cas de disjoncteurs à SF 6 à très haute tension (par exemple 420 k V ou 550 k V à deux chambres de coupure par phase), le prix des condensateurs est élevé, compte tenu de leurs dimensions. Grâce à l'invention, il est démontré qu'il est possible de supprimer les condensateurs de répartition dans de tels disjoncteurs équipés de varistances. Dans le cas o les varistances sont montées en permanence aux bornes des chambres de coupure, chaque varistance est dimensionnée pour limiter la tension à sensiblement 3 p u, aucun condensateur de répartition n'étant monté en parallèle aux bornes de chambres de coupure. Dans le cas o chaque varistance est associée à un dispositif d'insertion, chaque varistance étant dimensionnée pour limiter la surtension à environ 1,2 p u, les enveloppes isolantes des chambres de coupure sont d'une longueur5 proportionnelle au taux maximal de répartition, aucun condensateur de répartition n'étant monté en parallèle aux bornes de chambres de coupure. En effet, la répartition de tension avec un point à la masse ne dépasse pas un certain pourcentage (ou taux) pour ce qui concerne les disjoncteurs ayant des dispositifs d'insertion de varistance. Le surcoût dû à l'allongement des enveloppes isolantes est inférieur au prix du condensateur. Selon une première variante, chaque varistance est logée avec son dispositif d'insertion dans une chambre de coupure auxiliaire et les enveloppes isolantes des chambres auxiliaires sont également d'une longueur proportionnelle au taux maximal de répartition. Selon une seconde variante, chaque varistance est logée avec son dispositif d'insertion dans la chambre de coupure principale correspondante. Le taux de répartition maximal étant de l'ordre de 65 %, les enveloppes sont allongées, plus précisément, d'un coefficient sensiblement égal à 1,3, par rapport au cas classique d'une répartition 50 % 50 %. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins ne représentant que des modes de réalisation préférés. La figure 1 est une vue frontale d'un disjoncteur suivant un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue frontale d'un disjoncteur suivant un second mode de réalisation de l'invention, selon une première variante. La figure 3 est une vue frontale d'un disjoncteur suivant le second mode de réalisation de l'invention, selon une seconde variante. Prenons l'exemple d'un disjoncteur 420 k V à deux chambres de coupure en série à varistances limitant la surtension à 3 p u sans dispositif d'insertion, et équipé de condensateurs de répartition. Généralement, on a une répartition avec un point à la masse de 51 %-49 % à 52 %-48 %. Sans condensateur de répartition, tel qu'il est représenté sur la figure 1, on a une répartition de 63 %-37 % à %-35 % Cette répartition de 65 % est appliquée sur la chambre de coupure 1 la plus chargée après l'extinction du courant dans la varistance La répartition sur les deux chambres principales10 1, contenant les contacts principaux 3 et de longueur L, est, pendant la coupure du courant de défaut, de l'ordre de 50 %-50 % puisqu'elle est assurée par deux varistances identiques 2. Si la tension appliquée est élevée (supérieure ou égale à 2 p u) et dure plusieurs alternances, on aura le fonctionnement des varistances à chaque alternance. En opposition de phase à 2 p u, il faut s'assurer que les varistances puissent tenir la tension pendant quelques minutes. Pour les tensions appliquées inférieures ou égales à 1,5 p u, les varistances peuvent tenir indéfiniment la tension même avec la répartition de 65 % 35 %. L'utilisation de deux varistances identiques 2 fonctionnant à 3 p u permet ainsi d'assurer le bon fonctionnement en cas de tension élevée Les condensateurs25 peuvent donc être supprimés sans nécessité d'allonger les enveloppes en porcelaine des chambres de coupure 1. Prenons maintenant l'exemple d'un disjoncteur à deux chambres de coupure 10, contenant les contacts principaux 13, en série avec une varistance 21 reliée à un dispositif30 d'insertion 22 en série et sans condensateur de répartition, tel que représenté sur la figure 2. La varistance 21 et le dispositif d'insertion 22 sont logés dans la chambre auxiliaire 20 La répartition de tension est supposée de 65 % 35 %.35 Cette répartition de 65 % est appliquée sur la chambre de coupure 10 et sur la chambre auxiliaire 20 la plus chargée après l'extinction du courant dans la varistance 21 La répartition sur les deux chambres principales 10, après la coupure du courant de défaut, est quant à elle de l'ordre de % 50 % puisqu'elle est assurée par deux varistances identiques 21. La tension rétablie appliquée sur la chambre auxiliaire 20 la plus chargée en cas de coupure d'un défaut triphasé est de 1,5 (U/(f) * 0,65 = 0,975 (U/irf) o U/r J est la tension simple ou tension par rapport à la terre. Elle est donc pratiquement égale à la tension simple et similaire à la tension obtenue en cas de coupure en opposition de phase En effet, dans le cas de coupure en opposition de phase avec deux chambres, la répartition est de 50 %-50 %, la tension totale appliquée étant de 2 * (U/ f 3) Par chambre de coupure on a donc 2 * (U/r 3) * 1/2 = (U/fl). L'ouverture de l'interrupteur auxiliaire 22 après l'extinction du courant dans la varistance permet d'isoler la varistance 21 du circuit. En position ouvert, chaque chambre de coupure devra tenir diélectriquement entre contacts 65 % de la tension d'essai Ceci est relativement facile avec les appareils modernes actuels utilisant le SF 6 comme gaz diélectrique et de coupure. Pour la tenue externe, il faut, par rapport au cas classique 50 % 50 %, rallonger l'enveloppe en porcelaine de la chambre principale 10 et de la chambre auxiliaire 20 Cet allongement est égal au rapport 65/50 = 1,3 appelé coefficient de surcharge, soit L'= 1,3 * L. Comme représenté sur la figure 3, il sera encore plus économique d'incorporer la varistance il et le dispositif d'insertion 12 dans la chambre de coupure principale 10, contenant les contacts principaux 13 On a ainsi seulement la chambre principale 10 à rallonger. Dans le cas des disjoncteurs à trois chambres de coupure par phase, ces modalités d'application restent valables. REVENDICATIONS 1) Disjoncteur comprenant, pour chaque phase, au moins deux chambres de coupure principales ( 1) ayant chacune une varistance ( 2) montée en parallèle à ses bornes, caractérisé eni O ce que chaque varistance est dimensionnée pour limiter la tension à sensiblement 3 p u, aucun condensateur de répartition n'étant monté en parallèle aux bornes de chambres de coupure. 2) Disjoncteur comprenant, pour chaque phase, au moins deux chambres de coupure principales ( 10) ayant chacune une varistance ( 11,21) montée en parallèle à ses bornes et dont chaque varistance ( 11,21) est associée à un dispositif d'insertion ( 12,22) et est dimensionnée pour limiter la surtension à environ 1,2 p u caractérisé en ce que les enveloppes isolantes des chambres de coupure ( 10,20) sont d'une longueur proportionnelle au taux maximal de répartition, aucun condensateur de répartition n'étant monté en parallèle aux bornes de chambres de coupure. 3) Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque varistance ( 21) est logée avec son dispositif d'insertion ( 22) dans une chambre de coupure auxiliaire ( 20) et les enveloppes isolantes des chambres auxiliaires ( 20) sont également d'une longueur proportionnelle au taux maximal de répartition. 4) Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque varistance ( 11) est logée avec son dispositif d'insertion ( 12) dans la chambre de coupure principale correspondante ( 10). 5) Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les enveloppes sont allongées d'un coefficient sensiblement égal à 1,3, par rapport au cas classique d'une répartition 50 % 50 %. t OD Dh X A 12