Brevet FR2683684A1 — publié le 19930514

La présente invention concerne un parafoudre comportant un boîtier isolant allongé, dans lequel un certain nombre d'éléments de parafoudre cylindriques en un matériau du type varistance à oxyde métallique , sont disposés entre deux électrodes d'extrémités en métal. Des parafoudres avec un boîtier en porcelaine sont souvent équipés d'une certaine forme de dispositif de limitation de surpression, pour éviter un défaut semblable à une explosion dans le cas où, par exemple en présence d'un défaut d'un élément de parafoudre, un arc de courtcircuit se forme à l'intérieur du parafoudre, avec l'augmentation de pression qui en resulte. Dans des parafoudres comportant un boîtier en polymère, on peut normalement se dispenser de dispositifs de limitation de surpression du genre mentionné ci-dessus, car du fait de l'élasticité du matériau consistant en un polymère, les possibilités de faire en sorte que le boîtier éclate d'une manière maîtrisée à unesurpression interne relativement faible, sont améliorées dans le cas d'un défaut du parafoudre faisant apparaître un arc de court-circuit. De cette manière, le risque d'explosion créant un danger pour les personnes est éliminé. Si après un court-circuit interne, le boîtier d'un parafoudre est toujours intact, par exemple du fait que la limitation de pression s'est exercée, ou du fait que le courant de court-circuit a été relativement faible, les structure de parafoudre connues jusqu'à présent offrent peu de possibilités de déterminer, pendant le fonctionnement, qu'un parafoudre est défectueux et doit être remplacé. La présente invention vise à équiper un parafoudre d'un dispositif d'indication de défaut, de façon à permettre de découvrir aisément des parafoudres défectueux pendant le fonctionnement, pour pouvoir ensuite les remplacer rapidement à la première opportunité. Confor mément à l'invention, un espace est formé entre le boîtier et les éléments de parafoudre, cet espace étant rempli avec une substance électriquement isolante ayant une consistance solide, gélatineuse ou liquide, et un dispositif d'indication de défaut est monté près de l'une des électrodes d'extrémités, ce dispositif d'indication de défaut étant conçu pour être activé par une augmentation de volume de la substance précitée si au moins une partie de cette substance passe à l'état gazeux, sous l'action d'un arc se produisant à l'intérieur du tube. En utilisant l'augmentation de volume d'un milieu, conformément à l'invention, lorsque ce milieu passe de l'état solide ou liquide à l1état gazeux, on peut obtenir un parafoudre ayant un dispositif d'indication de défaut relativement simple. De cette manière, il est possible d'améliorer la fiabilité des réseaux de distribution d' énergie électrique. On va maintenant expliquer l'invention de façon plus détaillée, en décrivant deux modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: Les figures 1 et 2 montrent, en coupe axiale, un parafoudre conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, dans l'état normal (figure 1) et après une indication-de défaut (figure 2), et Les figures 3 et 4 montrent, d'une manière correspondante, la partie supérieure d'un parafoudre conforme à un second mode de réalisation de l'invention. Le parafoudre qui est représenté sur les figures 1 et 2 est essentiellement prévu pour l'utilisation dans des réseaux de distribution ayant des tensions de service s'élevant jusqu'à environ 40 kV. On peut cependant également utiliser avantageusement le même principe de conception dans des parafoudres prévus pour des tensions de service de l'ordre de 100 kV et plus. Le parafoudre qui est représenté comprend une pile d'élément de parafoudre 1 se présentant sous la forme de blocs cylindriques circulaires d'oxyde de zinc, avec des entretoises d'absorption de chaleur 2 en métal, et à chaque extrémité de la pile une électrode d'extrémité respective 3 et 4, sous la forme d'une pastille métallique. Les électrodes d'extrémités 3, 4 et les entretoises 2 peuvent avantageusement être en aluminium.La pile complète de blocs de ZnO 1, d'entretoises 2 et d'électrodes d'extrémités 3, 4, est disposé dans un tube allongé 5 en matière plastique renforcé par des fibres de verre, qui est enfermé à son tour dans un boîtier isolant 6 en un polymère. La pile est fixée axialement au tube 5 au moyen de montures en métal 7, qui entourent les parties d'extrémités du boîtier 6 et sont fixées à ce dernier, par exemple en enfonçant par pression la partie de jupe cylindrique de la monture respective dans des fentes annulaires dans le boîtier. Pour garantir le maintien d'une pression de contact suffisante entre les éléments de parafoudre 1 et les entretoises 2 et les électrodes d'extrémités respectives 3, 4, un dispositif à ressort peut être placé près des électrodes d'extrémités, Les électrodes d'extrémités 3, 4 sont munies de boulons de connexion respectifs 8, 9. Des cornes de formation d'arc 10 sont placées au-dessous des boulons 8, 9. Le tube 5 est un tube de matière plastique renforcée par des fibres de verre, par exemple un tube en polyester, en polyvinylester, en époxy ou en une résine thermoplastique. Le boîtier isolant extérieur 6 peut consister en une matière plastique rétractable, par exemple un polymère du type éthylène-propylène réticulé ou en polyéthylène haute densité réticulé, qui est appliqué sur le tube 5 par rétraction. Le boîtier isolant 6 peut également être formé directement sur le tube 5 par un opération de moulage ou une operation de moulage par injection. Pour obtenir une liaison sans espace d'air entre la pile de blocs de ZnO I et le tube 5, l'espace annulaire 11 entre la pile et le tube est rempli par un composé électriquement isolant, par exemple un composé de silicium semi-solide (gel de silicone). Dans la surface de contact de l'électrode avec le bloc de ZnO 1 supérieur, l'électrode d'extrémité supérieure 3 présente une fente transversale 12 dont les extrémités communiquent avec l'espace annulaire 11. Cette fente est également remplie avec le composé isolante mentionné ci-dessus. Un dispositif d'indication de défaut est placé près de l'électrode d'extrémité supérieure 3. Ce dispositif comprend une tige 13 qui peut se déplacer dans un trou traversant axial 14 dans l'électrode d'extrémité 3. Ce trou communique avec la fente transversale 12 dans l'électrode. L'extrémité supérieure de la tige 13 vient en contact avec une palette indicatrice 15 en acier à ressort, dont une extrémité est bloquée sous le boulon de connexion 8. L'autre extrémité de la palette indicatrice est introduite de façon lâche dans un élément de retenue en forme de douille, 16, qui est monté sur la corne de formation d'arc 10 qui fait saillie à partir de l'électrode d'extrémité 3. Lorsqu'un défaut se produit dans le parafoudre, il se forme un arc qui bru le le composé présent dans l'espace 11, ce composé pouvant consister par exemple en un gel de silicone, grâce à quoi une partie au moins du gel est portée à ébullition et se transforme en gaz. Lorsque le volume du gel augmente de façon abrupte, la tige 13 reçoit une pression dirigée vers le haut et elle fait sortir de force l'extrémité extérieure de la palette indicatrice 15 de l'élément de retenue 16. Ainsi, par sa propre force élastique, la palette se redresse vers la position d'indication qui est représentée sur la figure 2. Les figures 3 et 4 montrent un autre mode de réalisation d'un dispositif d'indication de défaut conforme à l'invention. Dans ce mode de réalisation, la tige 13 est disposée dans un trou traversant axial 17 dans le boulon de connexion 8, dont l'extrémité supérieure est entourée par un capuchon 18. Le trou 17 communique avec la fente transversale 12 par l'intermédiaire d'un trou axial 14 dans l'électrode d'extrémité 3. Pendant le fonctionnement normal, l'extrémité supérieure de la tige 13 est placée dans un trou central 20 dans le capuchon 18. Si un arc se forme à l'intérieur du parafoudre, ce qui a pour effet d'augmenter le volume de la substance se trouvant dans l'espace 11, la tige 13 reçoit une pression dirigée vers le haut sous l'effet de laquelle elle traverse le trou 20 pour prendre la position d'indication qui est représentée sur la figure 4. La partie d'extrémité inférieure de la tige 13 comporte une partie renflée 21 qui retient la tige dans le parafoudre. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés, et plusieurs variantes sont possibles dans le cadre des revendications. Par exemple, on peut remplacer le tube 5 renforcé par des fibres de verre et le boîtier extérieur en polymère 6 par un isolateur en porcelaine, l'espace entre l'intérieur actif du parafoudre et l'isolateur en porcelaine étant rempli avec une substance du genre décrit ci-dessus. REVENDICiTIONS 1. Parafoudre comprenant un boîtier isolant allongé (6) dans lequel un ou plusieurs éléments de parafoudre (1), de préférence cylindriques, consistant en un matériau pour varistance à oxyde métallique sont disposés entre deux électrodes d'extrémités (3, 4) en métal, caractérisé en ce qu'un espace (11) est formé entre le boîtier (6) et les éléments de parafoudre (1), cet espace étant rempli avec une substance électriquement isolante ayant une consistance solide, gélatineuse ou liquide, et en ce qu'un dispositif d'indication de défaut (13, 15) est monté près de l'une des électrodes d'extrémités (3), ce dispositif d'indication de défaut étant conçu pour être activé par une augmentation de volume de la substance précitée si au moins une partie de cette substance passe à l'état gazeux, sous l'action d'un arc se produisant à l'intérieur du tube. 2. Parafoudre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'indication de défaut comprend une tige (13) qui peut se déplacer dans un trou traversant axial (14, 17) dans l'électrode d'extrémité précitée (3) et qui est conçue de façon à être déplacée dans le trou (14, 17), sous l'action de la pression produite par la substance se trouvant dans le boîtier (6), de façon à faire saillie à l'extérieur du parafoudre. 3. Parafoudre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige (13) est conçue pour actionner une palette indicatrice (15). 4. Parafoudre selon la revendication 3, caractérisé en ce que la palette indicatrice (15) est formée par de l'acier à ressort, une extrémité de la palette étant fixée à l'électrode d'extrémité précitée (3), tandis que l'autre extrémité de la palette est introduite de façon lâche dans un élément de retenue (16) qui est monté sur une corne de formation d'arc (10) qui fait saillie à partir de la même électrode d'extrémité (3). 5. Parafoudre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la substance précitée consiste en un composé de silicone.