Brevet FR2681185A1 — publié le 19930312

- DISPOSITIF DE COUPURE SANS PASSAGE NATUREL PAR ZERO DU COURANT La présente invention est relative à un dispositif de coupure électrique sans passage naturel par zéro du courant. Les réseaux électriques modernes font de plus en plus appel à la compensation série par condensateurs pour contrôler le niveau de tension sur les lignes. Ceci a pour conséquence de provoquer, en cas de défaut, ce qu'il est convenu d'appeler des "non-passages" par zéro du courant. La figure 1 est un diagramme du courant après apparition d'un défaut; il désignant la la valeur minimale prise par le courant après quelques oscillations autour de la composante apériodique ip. Les disjoncteurs actuels à hexafluorure de soufre SF 6 ont besoin, pour éteindre l'arc qui se produit à l'ouverture des contacts, d'un passage par zéro du courant Ce passage peut être naturel et se produit toutes les demi-périodes en régime symétrique. Ce passage peut aussi être provoqué par "hachage" dans le cas o le disjoncteur par son soufflage, peut fixer le passage par zéro du courant. Dans le cas o la valeur du courant il dépasse à 20 A, le disjoncteur ne peut, sans dispositif annexe tel que circuit oscillant, provoquer le passage par zéro du courant. Un but de l'invention est de réaliser un dispositif de coupure permettant d'obtenir en toutes circonstances un passage par zéro du courant, permettant ainsi aux disjoncteurs classiques à SF 6 d'éteindre l'arc. Le principe de l'invention est fondée sur le fait que pour atteindre le but recherché, il faut È 2 2681185 augmenter la tension d'arc de manière à diminuer la composante apériodique du courant de défaut. L'invention a pour objet un dispositif de coupure sans passage naturel par zéro du courant, caractérisé en ce qu'il comprend l'association en série d'un disjoncteur à bon pouvoir de coupure et d'un disjoncteur à faible pouvoir de coupure mais possédant des moyens pour allonger l'arc et augmenter la tension d'arc. Dans un mode particulier de réalisation, le disjoncteur à faible pouvoir de coupure comprend une enceinte remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre SF 6, un premier et un second contacts d'arc, le second contact d'arc étant déplaçable au moyen d'un mécanisme de manoeuvre, -et une buse de soufflage traversée par ledit second contact d'arc, et des moyens pour pour faire exécuter au premier contact d'arc, à partir de l'instant de séparation des contacts d'arc, un déplacement dans un sens opposé à celui du second contact d'arc. Avantageusement, le déplacement peut être obtenu en solidarisant le premier contact à un piston se déplaçant dans un cylindre, le piston étant déplacé par l'augmentation de pression qui se produit dans la chambre de coupure en amont de la buse de soufflage sous l'effet de l'échauffement créé par l'arc. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est un diagramme d'un défaut asymétrique, la figure 2 est un schéma par blocs du dispositif de l'invention, 3 - la figure 3 est une vue schématique en coupe axiale du disjoncteur à allongement d'arc utilisé dans le dispositif de coupure de l'invention. La figure 1 a été déjà expliquée et on n'y reviendra pas. La figure 2 montre que le dispositif de coupure selon l'invention comprend l'association en série de deux disjoncteur, l'un référencé 100, ayant un bon pouvoir de coupure, l'autre référencé 200, n'ayant qu'un faible pouvoir de coupure mais étant doté de moyens pour augmenter la résistance de l'arc Les disjoncteurs sont manoeuvrés simultanément ou avec un léger retard du disjoncteur 100 par rapport au disjoncteur 200. Le disjoncteur 100 est de type connu et peut être par exemple le disjoncteur décrit dans le brevet français no 89 00 009 déposé le 2 janvier 1989 au nom de la demanderesse Un tel disjoncteur à hexafluorure de soufre à autosoufflage et à faible énergie de manoeuvre possède un excellent pouvoir de coupure au passage par zéro du courant On peut, en variante, utiliser un disjoncteur autopneumatique. Le disjoncteur 200 a un faible pouvoir de coupure, mais il est doté d'un moyen pour augmenter la tension d'arc; dans un exemple de réalisation décrit dans-la figure 3, le moyen pour augmenter la tension d'arc est un moyen d'allongement dudit arc Le disjoncteur de la figure 3 comprend une enveloppe isolante 1, par exemple en porcelaine, étanche, remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre SF 6, sous une pression de quelques bars. A l'intérieur de l'enveloppe, on trouve un cylindre métallique 2 définissant un volume de soufflage Vl et servant de contact permanent fixe; ce cylindre est fixé à une plaque métallique 3 fermant un 4 - côté de l'enveloppe et reliée à une première prise de courant 4 Le cylindre 3 porte une buse de soufflage 5 en matériau isolant. A l'intérieur du cylindre 2 est disposé un tube métallique 6 dans lequel coulisse un piston 7 qui porte une tige métallique 8 dont l'extrémité est réalisée en alliage résistant aux effets de l'arc Cette tige sert de contact d'arc Le piston est poussé par un ressort 9 s'appuyant contre la plaque 3 Une tresse 9 relie électriquement la plaque 3 et la tige 8. L'équipage mobile, relié à un mécanisme de manoeuvre non représenté, comprend un contact permanent mobile 12 coopérant avec le cylindre 2, et un contact d'arc constitué d'une tige 14 terminée par un embout 14 A en matériau résistant aux effets de l'arc. Les contacts 12 et 14 sont reliés électriquement à une seconde prise de courant non représentée. Lors de l'ouverture du disjoncteur, les contacts permanents 2 et 12 se séparent et le courant est commuté sur les contacts d'arc 8 et 14 Lorsque ceux-ci se séparent, un arc jaillit entre les embouts 8 A et 14 A La chaleur dégagée par l'arc produit une élévation de température qui provoque une augmentation de pression dans le volume VI Le piston 7 est repoussé contre l'action du ressort, ce qui a pour conséquence d'allonger l'arc et d'augmenter sa résistance et sa tension d'arc, provoquant le passage par zéro du courant Le disjoncteur 100, qui a été ouvert en même temps que le disjoncteur 200, ou quelques millisecondes après, assure la coupure du courant. L'invention s'applique principalement à la coupure des courants dans les réseaux à compensation d'énergie réactive par condensateurs série. 2681185 REVENDICATIONS 1/ Dispositif de coupure sans passage naturel par zéro du courant, caractérisé en ce qu'il comprend l'association en série d'un disjoncteur ( 100) à bon pouvoir de coupure et d'un disjoncteur ( 200) à faible pouvoir de coupure mais possédant des moyens pour allonger l'arc et augmenter la tension d'arc. 2/ Dispositif de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disjoncteur à faible pouvoir de coupure comprend une enceinte ( 1) remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre SF 6, un premier ( 8) et un second ( 14) contacts d'arc, le second contact d'arc ( 14) étant déplaçable au moyen d'un mécanisme de manoeuvre, et une buse de soufflage ( 5) traversée par ledit second contact d'arc ( 14), et des moyens ( 6, 7) pour faire exécuter au premier contact d'arc ( 8), à partir de l'instant de séparation des contacts d'arc, un déplacement dans un sens opposé à celui du second contact d'arc. 3/ Dispositif de coupure selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit déplacement est obtenu en solidarisant ledit premier contact( 8) à un piston ( 7) se déplaçant dans un cylindre( 6), le piston étant déplacé par l'augmentation de pression qui se produit dans -la chambre de coupure en amont de la buse de soufflage ( 5) sous l'effet de l'échauffement créé par l'arc. r