Brevet FR2674678A1 — publié le 19921002

SECTIONNEUR HAUTE-TENSION APTE A ETABLIR ET A COUPER LES COURANTS DE TRANSFERT DE BARRES DANS UN CIRCUIT EN BOUCLE la présente invention se rapporte à un sectionneur pour réseau d' alimentation en courant sous haute-tension, ce sectionneur étant apte à établir et à couper les courants de transfert de barres dans un circuit d' alimentation à haute-tension dit "en boucle". Il est bien connu d'utiliser, pour un réseau classique d'alimentation électrique en courant alternatif sous haute-tension, un circuit d' alimentation dit "en boucle" L 'alimentation des usagers S 'effectue alors par un premier jeu de barres, et il est en outre prévu un second jeu de barres de remplacement, qui est généralement identique au premier et qui est branché en parallèle sur ce dernier Ce second jeu de barres n'est en fonctionnement normal pas parcouru par le courant d ' alimentation, un sectionneur placé sur ce jeu de barres étant alors en position ouverte Il est toutefois prévu de 1 'alimenter en remplacement du premier jeu lorsque 1 'on souhaite isoler ce dernier, par exemple pour y 2 O procéder à des travaux de réparation ou même simplement de maintenance. Il faut alors procéder à une opération dite de transfert de barres, du premier jeu vers le second jeu, qui s'effectue classiquement, sans interrompre 1 'alimentation en énergie électrique 2 5 des usagers, de la façon suivante: On ferme tout d'abord le sectionneur qui est placé sur le second jeu de barres La tension aux bornes de ce sectionneur, qui est avant fermeture égale à la chute ohmique d V dans le premier jeu de barres, passe alors de cette valeur d V à la valeur zéro, 3 O tandis que pratiquement simultanément l'intensité du courant dans ce sectionneur passe de la valeur zéro à une valeur qui est approximativement égale à la moitié du courant de ligne qui traversait le premier jeu de barres avant fermeture de ce sectionneur Pour fixer les idées par un exemple numérique 3 5 plausible, la chute ohmique d V est d'environ 200 Volts pour une longueur de ligne de quelques centaines de kilomètres et un courant de ligne de 1300 Ampères, de sorte que ce sectionneur doit établir un courant d'environ 650 Ampères, avec une tension à ses bornes de 200 Volts avant fermeture. On ouvre alors le sectionneur qui est placé sur le premier jeu de barres Dans l'exemple numérique considéré, l'intensité du courant dans cet autre sectionneur passe alors de la valeur 650 Ampères à la valeur zéro, tandis que la tension à ses bornes passe de la valeur zéro à la valeur approximative de 200 Volts précitée. Il est bien évident que, du moins pour des valeurs de chute en ligne d V suffisamment élevées, ce qui est le cas pour l'exemple numérique considéré, cette fermeture du sectionneur du second jeu de barres aussi bien que cette ouverture du sectionneur du premier jeu ne se passent pas sans création d'étincelles dans ces sectionneurs, ce qui est très dommageable, non seulement parce que ces étincelles réduisent la durée de vie de ces sectionneurs, mais encore et surtout parce qu'il y a là un risque d'accident grave pouvant être provoqué par un phénomène d'emballement thermique. 2 O Différents dispositifs ont été récemment mis dans le commerce, ces dispositifs prévoyant, de manière plus ou moins classique, l'installation d 'un "pare-étincelles" sur chaque sectionneur utilisé lors du transfert de barres En réalité, ce problème n'a pas pu être résolu de manière suffisamment simple, 2 5 et fiable compte-tenu des sollicitations dues aux intempéries auxquelles sont en particulier soumis les barreaux de saisie, pour que les diverses solutions retenues jusqu'à présent soient vraiment satisfaisantes aussi bien du point de vue technique que du point de vue du prix de revient et du coût d 'exploitation. 3 O L 'invention vise à remédier à cet inconvénient Elle se rapporte à cet effet à un sectionneur haute-tension apte à établir et à couper les courants de transfert de barres dans un circuit d'alimentation "en boucle", ce sectionneur comportant d'une manière générale des moyens pour ouvrir ou refermer un contact femelle 3 5 sur un contact mâle en déconnectant ou connectant ainsi deux bornes d'une même barre de ligne qui sont l'une reliée à ce contact mâle et l'autre reliée à ce contact femelle, d'autres moyens étant prévus sur ce sectionneur pour, à la fermeture, immobiliser tout d' abord ce contact mâle entre au moins deux machoires et, selon le principe général du pare-étincelles, établir une connexion électrique préliminaire, par un organe conducteur séparé, entre ce contact mâle et ladite autre borne, et pour ensuite seulement réaliser la connexion électrique directe proprement dite entre ce contact femelle et ce contact mâle, et vice-versa pour l'opération d'ouverture de ce sectionneur. De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non-limitatif de réalisation de ce sectionneur, en référence au dessin schématique annexé dans lequel: Figures 1 à 3 illustrent le principe général de fonctionnement de ce sectionneur. Figures 4 et 5 montrent les deux positions extrêmes du semi- pantographe qui, dans cet exemple particulier de réalisation, actionne ce sectionneur. 2 O Figure 6 montre, en perspective, ce sectionneur totalement ouvert, le semi-pantographe étant en position basse. Figure 7 montre de même façon ce sectionneur totalement refermé sur son barreau de saisie, ce même semi-pantographe étant en position haute. 2 5 Figure 8 est une vue de dessus simplifiée du sectionneur dans sa position selon Figure 7. En se reportant tout d ' abord aux figures 1 à 3, la référence 1 désigne le contact mâle que par exemple constitue classiquement le barreau de saisie en Cuivre argenté qui est 3 O traditionnellement suspendu élastiquement à la barre de ligne par l'intermédiaire d'un "trapèze" (non représentés ici). Le contact femelle est, toujours très classiquement, constitué de deux jeux 2,3 de lames de contact se faisant face, et réalisées par exemple elles-aussi en Cuivre argenté. 3 5 Ces deux jeux de lames 2,3 sont mobiles l'un par rapport à l'autre, et ils sont montés sur le sectionneur de manière à, tel qu'en Figure 1, être écartés du barreau 1 avant la réalisation de l' assemblage de contact électrique mâle-femelle, et à contrario, tel qu'en Figure 3, enserrer très étroitement ce barreau lorsque cet assemblage, et donc la connexion électrique, est réalisé. Bien entendu, le dispositif de manoeuvre du sectionneur est tel que, lorsque ce sectionneur est en position de totale ouverture, les lames de contact 2,3 sont respectivement éloignées du barreau 1 de la distance réglementaire qui garantit le sectionnement de la ligne, cette distance pouvant être de plusieurs 1 0 mêtres. Conformément à l'invention, il est en outre prévu quatre doigts ou machoires de préhension et immobilisation du barreau de saisie 1, dont: deux doigts isolants 4,5 qui sont placés, par rapport au barreau 1 5 1, du même côté que la série de lames de contact en Argent 3; deux autres doigts 6,7, dont le premier 6 est lui-aussi isolant tandis que l'autre 7 est en matériau conducteur tel que du Cuivre, qui sont tous deux placés du même côté que le jeu de lames 2 de façon à coopérer, pour l'immobilisation préalable du 2 0 barreau 1, avec les premiers doigts 4,5. Le doigt conducteur 7 est placé à bonne distance du contact 2, et il a, en plus de sa fonction de préhension, une fonction de "pare- étincelles" Il est en conséquence relié au potentiel du contact femelle 2,3 par une tresse métallique 8 et, 2 5 comme on le verra ci- après, est agencé pour réaliser le contact électrique avec l 'élément mâle 1 avant que ce dernier ne vienne toucher le contact femelle 2,3, ce qui lui permet de fonctionner en pare-étincelles. Tous les éléments 2 à 7 sont par ailleurs montés sur de 3 0 puissants ressorts respectifs de pression 9 à 14 qui sont ici symboliquement représentés par des flèches. Le contact préliminaire de pare-étincelles entre le doigt conducteur 7 et le barreau 1 s'effectue ici sur un fourreau amovible 15, en matériau différent du Cuivre dont est constitué ce 3 5 doigt 7, et préférentiellement en acier inoxydable, ce fourreau constituant une pièce consommable et facilement interchangeable qui est étroitement fixée autour du barreau 1 Cette différence de matériaux permet d'éviter les phénomènes de collage par soudure Cuivre-sur-Cuivre. Ces machoires de préhension et de contact pare-étincelles 4 à 6 et 7 sont portées par le système particulier d'actionnement du sectionneur, par exemple par les deux branches du pantographe si tel est le cas, de manière à fonctionner, par exemple lors d'une manoeuvre d 'ouverture, de la façon suivante illustrée par les figures successives 1 à 3: Selon Figure 1, les deux branches (non représentées) du pantographe sont presqu' arrivées en fin de course, mais toutefois les doigts 4 à 7, ainsi que les contacts femelle 2,3, sont encore tous légèrement distants du barreau mâle 1. Les deux branches du pantographe continuant leur mouvement de fermeture, le dispositif est agencé pour que les quatre doigts viennent, alors que les lames 2,3 restent écartées du barreau 1, se plaquer fortement, sous pression de leurs ressorts respectifs 11 à 14, contre le barreau 1, immobilisant alors totalement celui-ci Par ailleurs, le fait que, dans ce dernier 2 0 mouvement, le doigt métallique 7 vienne se plaquer fortement contre le fourreau d'acier inoxydable 15, réalise une connexion électrique préliminaire entre le barreau de saisie 1, qui est connecté à l'une des deux bornes haute- tension à relier (entre lesquelles ne règne qu'une différence de potentiel de l'ordre de 2 5 200 Volts), et l'autre borne haute- tension, qui est connectée à ce doigt 7 ainsi qu'au contact femelle principal 2,3. L 'étincelle qui se produit éventuellement alors éclate entre les deux éléments annexes consommables 7,15 qui sont aisément remplaçables, et qui sont situés à bonne distance du contact 3 O principal que forment ensemble les lames 2,3 et la partie du barreau 1 qu'elles enserrent. En phase finale de fermeture, c' est à dire en fin de course du pantographe, le contact femelle 2,3 vient, comme représenté en Figure 3, à son tour se plaquer fermement contre le 3 5 barreau 1, à l'endroit prévu à cet effet, loin du fourreau consommable 15 Il ne se produit alors pas d'étincelle à cet endroit, puisque la tension aux bornes de ce contact principal est alors pratiquement négligeable (égale à la chute de tension dans le contact préétabli 7/15) Par ailleurs, tous les problèmes relatifs aux dispositifs pare-étincelles de l' art antérieur sont évités du fait que le barreau 1 est alors immobilisé, ce qui n'était pas le cas auparavant. Bien entendu, la manoeuvre d'ouverture de ce sectionneur s' effectue par les mouvements, et avec les phénomènes, inverses. Les contacts femelle 2,3 se séparent tout d' abord du barreau mâle 1 i O 1 alors qu'il est encore fermement maintenu entre les doigts 4 à 7 (Figure 2) Ainsi est garantie une totale immobilisation du barreau 1 à l'ouverture du contact principal, de même qu'une tension pratiquement nulle à l'ouverture (pas d'étincelle au niveau de ce contact principal) Ce n'est qu'ensuite (Figure 1) que le barreau 1 5 est libéré, l'étincelle à l'ouverture se produisant alors uniquement entre les pièces consommables 7 et 15. A noter qu'avant de changer le fourreau 15, il est d'abord avantageusement possible de pratiquement le "rénover" une ou plusieurs fois en le faisant tout simplement tourner sur lui- 2 O même d'un angle lui garantissant une rotation inférieure à 360 degrés par rapport à sa toute première position Ceci peut être réalisé à chaque fois soit, sans toucher aux brides de fixation du barreau 1, en faisant tourner le fourreau 15 autour de ce barreau restant fixe, après avoir bien-entendu préalablement désserré les 2 5 vis 29 de blocage de ce fourreau sur ce barreau, soit encore en faisant tourner sur lui- même le barreau 1 tout-entier, donc sans toucher au fourreau 15 proprement dit, après avoir bien-entendu désserré les brides de fixation ce ce barreau sur son trapèze de support. 3 O Le doigt métallique 7 se change rapidement et aisément avec le pantographe en position de totale ouverture. Un exemple pratique de réalisation, utilisant le moyen général qui vient d'être décrit grâce à ces figures 1 à 3, sera maintenant décrit en référence aux figures 4 à 8. 3 5 Les figures 4 et 6 montrent ce sectionneur dans sa position de totale ouverture, avec son semi- pantographe d ' actionnement 16 en position basse extrême, c'est à dire totalement replié. Le barreau de saisie précité 1 (constituant une borne haute-tension) est classiquement élastiquement suspendu à la barre de ligne 17 au moyen du trapèze 18 Le bras supérieur 19 du classique semi-pantographe 16 porte le contacteur haute-tension 20 conforme à l'invention, ce contacteur comportant, à l'instar de celui selon les figures 1 à 3, les lames de contact femelle 2 et 3, les deux machoires ou doigts isolants 4 et 5, ainsi que les deux autres machoires ou doigts qui coopèrent avec ces derniers, dont d'une part le doigt isolant 6 et d'autre part le doigt conducteur 7, qui est relié au potentiel (constituant l'autre borne haute- tension) de la tête 20 du pantographe par la tresse métallique 8 précitée. 1 5 Classiquement, la tête 20 comporte une chape 22, solidaire de l 'extrémité libre du bras 19 et dans laquelle peut basculer une pièce 23 comportant deux flasques 24,25 de part et d'autre des lames de contact 2, elles même solidaires du chassis métallique 21 de la tête 20 Ce chassis métallique porte deux flasques isolants 2 O d'extrémité 27,28 sur lesquels repose le barreau 1 au cours et après l'opération de fermeture du sectionneur. La pièce 23 porte les doigts isolants 4 et 5, ainsi que classiquement le second jeu de lames de contact 3, et elle bascule progressivement de presque 180 degrés dans le sens anti-horaire 2 5 lors du mouvement de relèvement du semi-pantographe, sous la traction qui est classiquement exercée sur elle par un tirant 26. Au cours de ce mouvement de relèvement, le contacteur 20 de l 'invention se "referme" progressivement pour parvenir à la position de totale fermeture qui est représentée aux figures 5, 7 3 O et 8, et qui correspond d'ailleurs à celle de la figure 3, après être, juste avant, passé par les positions successives, conformes à l'invention, d'immobilisation du barreau 1, avec effet de pare- étincelle, qui correspondent à celles précédemment décrites en référence aux figures 1 et 2. 3 5 A noter que les quatre doigts 4 à 7 sont montés comme représenté sur leurs ressorts respectifs 11 à 14 Les ressorts 9 I-1 et 10 de la figure 3 sont ici naturellement inclus dans l'élasticité des lames de contact 2 et 3. Comme il va de soi, l'invention n'est nullement limitée à 1 'exemple de réalisation qui vient d' être décrit Le nombre de doigts de maintien peut être différent Il est préférentiel de ne prévoir qu'un seul doigt conducteur pour limiter les point d'usure par étincelles, mais en fait le caractère isolant des autres doigts n'est pas vraiment obligatoire A contrario, toutes les mâchoires d'immobilisation peuvent être prévues isolantes, et le contact 1 i O préliminaire de pare- étincelles peut, dans ce cas comme dans le cas général, être prévu sur une borne conductrice qui ne participe elle-même pas à l'immobilisation du barreau, ou autre contact mâle Le moyen général de 1 'invention est aisément adaptable à tous types de sectionneurs: semi-pantographes, pantographes, 1 5 "deux-colonnes", etc. REVENDICATIONS 1 Sectionneur haute-tension apte à établir et à couper les courants de transfert de barres dans un circuit d' alimentation "en boucle", ce sectionneur comportant d'une manière générale des moyens ( 16) pour ouvrir ou refermer un contact femelle ( 2,3) sur un contact mâle ( 1) en déconnectant ou connectant ainsi deux bornes d'une même barre de ligne ( 17) qui sont l'une reliée à ce contact mâle ( 1) et l'autre reliée à ce contact femelle ( 2,3), caractérisé en ce que d'autres moyens ( 4 à 8, 11 à 14) sont prévus sur ce sectionneur pour, à la fermeture, immobiliser tout d'abord ce contact mâle ( 1) entre au moins deux machoires ( 4 à 7) et, selon un principe de pare-étincelles, établir une connexion électrique préliminaire, par un organe conducteur séparé ( 7), entre ce contact mâle ( 1) et ladite autre borne, et pour ensuite seulement réaliser la connexion électrique directe proprement dite entre ce contact femelle ( 2,3) et ce contact mâle ( 1), et vice- versa pour l'opération d'ouverture de ce sectionneur. 2 Sectionneur haute-tension selon la revendication 1, caractérisé 2 O en ce qu'une des machoires d'immobilisation est constituée par ledit organe conducteur séparé ( 7). 3 Sectionneur haute-tension selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ou les autres mâchoires ( 4,5,6) sont électriquement isolantes. 2 5 4 Sectionneur haute-tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces machoires d' immobilisation sont électriquement isolantes. Sectionneur haute-tension selon l 'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit contact mâle comporte une pièce 3 O d'usure conductrice ( 15) sur laquelle s'établit ladite connexion électrique préliminaire. 6 Sectionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que cette pièce d'usure ( 15) est en un métal différent de celui dudit contact mâle ( 1). 3 5 7 Sectionneur selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que cette pièce d'usure ( 15) est interchangeable. 8 Sectionneur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que cette pièce d'usure est constituée par un fourreau métallique ( 15). 9 Sectionneur selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour "rénover" une ou plusieurs fois cette pièce d'usure ( 15) en la faisant à chaque fois tourner sur elle-même d'un angle définissant une rotation inférieure à 360 degrés par rapport à sa toute première position. Sectionneur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit organe conducteur séparé ( 7) est constitué par une pièce interchangeable.