Brevet FR2706675A1 — publié le 19941223

La présente invention concerne le domaine des sectionneurs de lignes électriques comportant un interrupteur placé dans une ampoule sous atmosphère contrôlée. La présente invention s'applique tout particulièrement à la coupure d'une ligne électrique moyenne ou haute tension. La moyenne tension couvre typiquement une gamme de tensions à partir de 1.000V, tandis que la haute tension commence typiquement à 50.000V. Les sectionneurs électriques connus comprennent généralement un chassis qui porte par pôle trois isolateurs, dont deux isolateurs fixes reliés respectivement à des broches destinées à être connectées chacune à un tronçon respectif de la ligne à sectionner, et un isolateur mobile, un contact fixe de sectionneur lié à l'une des broches, un contact mobile de sectionneur lié à la seconde broche et commandé à déplacement par l'isolateur mobile. Pour améliorer le pouvoir de coupure de tels sectionneurs, on a déjà proposé à maintes reprises d'adjoindre à ceux-ci un interrupteur sous atmosphère contrôlée. Ces systèmes comprennent en outre le plus souvent un mécanisme de commande qui comporte un accumulateur d'énergie à ressort avec dépassement de point d'équilibre pour contrôler l'ouverture et/ou la fermeture de l'interrupteur sous atmosphère contrôlée. Les dispositifs connus du type précité comprenant un sectionneur dans l'air et un interrupteur sous atmosphère contrôlée ont donné lieu à une littérature abondante. On peut citer par exemple les documents FR-A1435209, FR-A-2485252, FR-A-2529712, FR-A-1580713, DE-A1156141, DE-A-2522525, DE-A-2819019, DE-A-2103600, US-A 3769478, US-A-3566055, US-A-3824359, US-A-3171004, US-A3032632 et US-A-2769063. La Demanderesse a déjà proposé des prefectionnements aux dispositifs de coupure à sectionneur dans l'air et interrupteur sous atmosphère contrôlée dans sa demande de brevet français publiée sous le nO FR-A2675944 ainsi que dans ses demandes de brevet français déposées sous le nO 92 08942, 92 14241, 92 13738, 92 11313 et 92 09455. Bien que les études sur l'association de sectionneurs dans l'air et d'interrupteurs sous atmosphère contrôlée soient très anciennes (le document DE-A-1156141, par exemple, a été publié depuis plus de trente ans), à la connaissance de la Demanderesse, ces dispositions n'ont pas jusqu'ici donné lieu à une exploitation industrielle sérieuse. Outre les problèmes liés à la complexité, au coût et au manque de fiabilité des systèmes jusqu'ici proposés, il semble que le désintéressement apparent du monde industriel, aux systèmes combinant sectionneur dans l'air et interrupteur sous atmosphère contrôlée, soit lié aux difficultés actuelles d'intégrer des interrupteurs sous ampoules à atmosphère contrôlée classiques disponibles dans le commerce, dans des systèmes de coupure pour moyenne et haute tension. La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les systèmes existants. Un but important de la présente invention est de proposer un nouveau système de coupure, notamment pour moyenne et haute tension, qui permette d'intégrer des interrupteurs sous ampoules à atmosphère contrôlée classiques disponibles dans le commerce. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un système de coupure de lignes électriques, notamment de lignes électriques moyenne ou haute tension, comportant un interrupteur sous ampoule d'atmosphère contrôlée comportant un contact fixe, un contact mobile et des moyens de commande d'entraînement de l'interrupteur, caractérisé par le fait qu'il comporte un support mono-pièce qui assure à la fois le positionnement du corps d'ampoule et le guidage du contact mobile. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe axiale d'un interrupteur sous atmosphère contrôlée conforme à la présente invention, en position de fermeture, et - la figure 2 représente une vue similaire en coupe axiale d'un interrupteur sous atmosphère contrôlée conforme à une variante de réalisation de la présente invention. Sur les figures annexées, on a représenté uniquement l'interrupteur conforme à la présente invention. Celui-ci est destiné à être incorporé dans un système de coupure combinant de préférence un sectionneur dans l'air et ledit interrupteur. Toutefois, la structure générale du système de coupure intégrant l'interrupteur étant connue en elle-même de l'homme de l'art, celle-ci ne sera pas décrite dans le détail par la suite. A titre d'exemple non limitatif, le système de coupure intégrant l'interrupteur représenté sur les figures 1 et 2 annexées peut être conforme à l'enseignement du document FR-A-2675944 ou encore des demandes de brevet français nO 92 08942, 92 14241, 92 13738, 92 11313 et 92 09455 précitées. On va tout d'abord décrire la structure du système représenté sur la figure 1 annexée. Ce système comprend essentiellement en combinaison un interrupteur 100 sous ampoule d'atmosphère contrôlée, un support 200 et des moyens de commande d'entraînement 300. L'ampoule 100 peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Elle est formée généralement d'un corps 110 en verre, céramique ou équivalents, cylindrique de révolution, centré autour d'un axe 102. L'ampoule 110 loge un premier contact fixe 120 centré sur l'axe 102 et situé à une premère extrémité du corps 110. L'ampoule 110 loge également un second contact 130, mobile à translation selon l'axe 102 en regard du premier contact précité 120, au niveau de la seconde extrémité du corps 110. Le contact mobile 130 de l'ampoule 110 est entraîné à déplacement à translation par les moyens de commande 300. Ainsi, le contact mobile 130 de l'ampoule 110 est déplacé alternativement en rapprochement du contact fixe 120 pour fermer l'interrupteur, et en éloignement dudit contact fixe 120, pour ouvrir l'interrupteur. L'ampoule 110 définit un passage étanche au niveau du contact mobile 130. L'ampoule 100 est de préférence sous vide. Toutefois, en variante, l'ampoule 100 peut contenir un gaz électronégatif, tel que par exemple de l'hexaflorure de soufre. Le support 200 comprend essentiellement une pièce monobloc 210 qui, comme indiqué précédemment, assure à la fois le positionnement du corps d'ampoule 110 et le guidage du contact mobile 130. Plus précisément, le support 200 comprend également une plaque 290 sur laquelle est fixée la pièce 210 précitée. La plaque 290 est réalisée en matériau électriquement conducteur. Elle s'étend de préférence perpendiculairement à l'axe 102. La plaque 290 est utilisée préférentiellement pour assurer la liaison électrique entre le contact fixe 120 de l'ampoule sous atmosphère contrôlée 100 et l'un des contacts, préférentiellement le contact mobile, d'un sectionneur dans l'air associé. L'ampoule sous atmosphère contrôlée 100 et le sectionneur dans l'air sont ainsi connectés de préférence en série grâce à la plaque 290. Toutefois, en variante, l'interrupteur sous atmosphère contrôlée 100 et le sectionneur dans l'air, peuvent être connectés en parallèle. Le contact fixe 120 de l'ampoule 100 est fixé sur la plaque 290 par tout moyen classique approprié. Selon le mode de réalisation préférentiel représenté sur les figures annexées, le contact fixe 120 comprend un fût fileté engagé dans une lumière 292 formée dans la plaque 290 et fixé sur celle-ci grâce à un écrou 122. La lumière 292 est de préférence adaptée pour autoriser un débattement du fût 120 par rapport à la plaque 290 avant serrage de l'écrou 122 pour assurer un positionnement précis de l'ampoule 100 dans le support 200. La pièce monobloc 210 a la forme générale d'un fourreau centrée sur un axe 212. Comme on le précisera par la suite, à l'utilisation, pour garantir un bon fonctionnement du système sans contrainte néfaste sur l'ampoule, l'axe 102 de celle-ci doit être parfaitement coaxial à l'axe 212 du fourreau 210. Le fourreau 210 est réalisé de préférence en matériau électriquement isolant. Il est formé avantageusement en matériau synthétique, tel que par exemple du polycarbonate. Le fourreau 210 doit être mécaniquement rigide. Plus précisément, le fourreau 210 formant support monopièce comprend trois parties principales : une première partie 220 adjacente à la plaque 290, qui loge et positionne l'ampoule 100, une seconde partie 230 qui sert de guidage au contact mobile 130 et une troisième partie 240 qui assure la liaison mécanique entre la première partie 220 et la seconde partie 230. Le fourreau support 210 est fixé sur la plaque 290 par tout moyen approprié, au niveau de la première partie 220. De préférence, le fourreau 230 est fixé sur la plaque 290 grâce à des goujons 294 engagés dans des lumières 296 formées dans la plaque 290 et venant en prise avec la paroi de la première partie 220 du fourreau 210. Là encore, pour assurer un positionnement précis du fourreau support 210 par rapport à la plaque 290 et par conséquent par rapport à l'ampoule 100, de préférence les lumières 296 sont adaptées pour autoriser un débattement des goujons 294 par rapport à la plaque 290, avant serrage. La première partie 220 possède essentiellement une surface interne 222 cylindrique de révolution autour de l'axe 212. Le rayon de ladite surface 222 est supérieur à celui du corps 110. Ainsi, la première partie 220 du fourreau support 210 définit une chambre 224 recevant le corps d'ampoule 110. Toutefois, à son extrémité opposée à la plaque 290 (par conséquent adjacente à la troisième partie de liaison 240), la première partie 220 est pourvue d'une nervure annulaire interne 226 dont la surface interne 228 possède un rayon complémentaire d'une partie 112 du corps d'ampoule 110. Ainsi, grâce à la coopération définie entre la nervure 226 du fourreau support 210 et la partie 212 du corps d'ampoule, cette dernière est positionnée avec précision dans ledit support 210. Selon la représentation particulière donnée sur la figure 1, la nervure 226 est formée d'un élément séparé du support 210. En variante cependant, la nervure 226 peut être intégrée d'une pièce dans le support 210. La seconde partie 230 du fourreau support 210 comporte une surface interne 232 cylindrique de révolution autour de l'axe 212 et adaptée pour servir de guidage à translation selon cet axe au contact mobile 130 de l'ampoule 100. La partie intermédiaire de liaison 240 est formée de préférence de deux barreaux 242 longitudinaux parallèles à l'axe 212. Les deux barreaux 242 sont diamétralement opposés par rapport à cet axe 212. Ils définissent ainsi entre eux des passages 244 qui débouchent radialement à l'extérieur du fourreau support 210. Grâce à ces passages 244, le contact mobile 130 de l'ampoule 100 est relié par tout moyen approprié, de préférence par une tresse 400 à une broche 410 ou équivalent relié par ailleurs à un tronçon de ligne à sectionner. L'embout 402 de la tresse fixé sur le contact mobile 130 s'étend de préférence radialement par rapport à l'axe 102. De préférence, comme indiqué dans la demande de brevet frangais déposée par la Demanderesse sous le nO 92 14241 le 26 Novembre 1992, et qui doit être considérée comme incorporée à la présente demande par la référence qui lui est fait ici un corps tubulaire d'interface 450 est intercalé entre le corps 110 de l'ampoule 100 et la première partie 220 du fourreau support 210. Ce moyen d'interface 450 est réalisé en matériau électriquement isolant, élastique. Il est adapté pour définir un contact intime à la fois contre la surface extérieure du corps d'ampoule 110 et la surface interne 222 du boîtier 220. Selon le mode préférentiel représenté sur la figure 1, le corps tubulaire 450 est pourvu, respectivement au voisinage de ses extrémités axiales, d'une ailette annulaire 452, 454, sur sa surface externe 456. Les ailettes annulaires 452, 454 ont la forme générale d'un demi-tore. Le diamètre la surface externe 114 de l'ampoule 110 est adapté au diamètre interne du corps tubulaire 450 pour définir un contact intime avec celui-ci, en particulier éviter toute présence d'air à ce niveau et interdire par conséquent toute génération d'arc électrique entre le corps tubulaire 450 et l'ampoule 110. Le montage de la pièce 450 sur l'ampoule 100 est réalisé de préférence à la graisse isolante, très avantageusement à la graisse silicone. En outre, le plus grand diamètre des ailettes annulaires 452, 454, au repos, est de préférence au moins légèrement supérieur au diamètre interne au boîtier 220, de sorte que lesdites ailettes 452, 454 soient au moins légèrement comprimées lors de l'assemblage du système pour définir là encore un contact intime avec la surface interne du boîtier 220 et interdire, par conséquent, toute génération d'arc électrique entre l'extérieur du corps tubulaire 450 et la surface interne du boîtier 220. Le corps tubulaire 450 peut être réalisé en tout matériau approprié électriquement isolant et élastique. De préférence, le corps tubulaire 450 est formé de silicone. En variante, le corps tubulaire 450 représenté sur la figure 1, peut être remplacé par un corps adapté étroitement au diamètre interne du boîtier 220 et comportant des ailettes internes adaptées pour reposer, par légèrement compression, sur la surface externe de l'ampoule 110. Les moyens d'entraînement 300 comprennent essentiellement une bielle 310, une tige à tête évasée 320 et un piston 330. La bielle 310 est montée à rotation autour d'un axe 312 et entraînée autour de cet axe par tout moyen approprié. L'axe 312 s'étend transversaleent à l'axe 212 de la pièce support 210. La bielle 310 est placée en regard de la seconde partie 230. Les moyens d'entraînement de la bielle 310 autour de l'axe 312 comprennent de préférence un mécanisme comportant un accumulateur d'énergie à ressort avec dépassement de point d'équilibre. Un tel mécanisme de commande peut être conforme par exemple à celui décrit et représenté dans le document FR-A-2675944. Pour cette raison, ce mécanisme d'entraînement ne sera pas décrit dans le détail par la suite. On rappelle simplement que ce mécanisme de commande comprend essentiellement deux pièces articulées autour d'un axe commun et un ressort de traction fixé par ses extrémités, respectivement sur chacune de ces deux pièces. L'utilisation d'un tel mécanisme d'entraînement à accumulation d'énergie et dépassement de point d'équilibre permet un actionnement de l'ampoule 100 à vitesse rapide. Le piston 330 peut être formé d'une pièce unitaire ou comme représenté sur la figure 1 annexée, par assemblage de différentes pièces initialement séparées. Ainsi, selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 1, le piston 330 est formé par assemblage d'un fût 340 et d'un boîtier 350. Le fût 340 centré sur l'axe 212 est relié par une liaison d'entraînement à la bielle 310. Ces moyens de liaison d'entraînement sont adaptés pour transformer le mouvement de rotation de la bielle 310 autour de l'axe 312 en un mouvement de translation du fût 340 selon l'axe 212. De préférence ces moyens de liaison d'entraînement comprennent à cet effet, un doigt 342, lié au fût 340, centré sur un axe parallèle à l'axe de rotation 312 et engagé dans une lumière formée dans la bielle 310 et orientée radialement par rapport audit axe 312. Bien entendu, ces moyens de liaison d'entraînement peuvent être remplacés par tout moyen équivalent. L'extrémité évasée 344 du fût 340 est fixée sur l'extrémité adjacente du boîtier 350 par tout moyen approprié, par exemple à laide d'une goupille 346. Le boîtier 350 est placé dans la partie de guidage 230 du fourreau 210. Le boîtier 350 est généralement cylindrique de révolution autour de l'axe 212. Il comprend sur sa surface externe 352 deux nervures annulaires 354, 355 axialement espacées. Les nervures 354, 355 possèdent de préférence une enveloppe externe en forme de calotte torique dont le rayon au sommet est complémentaire de celui de la surface interne 232 de la partie de guidage 230 du fourreau support 210. Grâce à cette disposition, on obtient un autocentrage et un guidage précis du boîtier 350 dans le fourreau support 210. A son extrémité proche de l'ampoule, le boîtier 350 est pourvu d'une paroi 356 transversale à l'axe 212 et pourvue d'un orifice central 357 complémentaire du diamètre de la tige 320. Ainsi, la paroi 356 sert de guidage à translation à la tige 320 selon l'axe 212. La tige 320 est centrée sur l'axe 212. Elle est fixée par tout moyen approprié sur le contact mobile 130 de l'ampoule 100. La tige 320 possède une tête évasée 322 placée dans la chambre interne 358 du boîtier 350. Le diamètre externe de la tête évasée 322 est inférieur au diamètre interne de la chambre 358 pour permettre une libre translation selon l'axe 212 entre le boîtier 350 et par conséquent le piston 330 et ladite tige 320. Un ressort 360 est placé dans le boîtier 350 entre la tête évasée 344 du fût 340 et la tête évasée 322 de la tige 320. Ce ressort 360 définit la pression de fermeture de l'ampoule sous vide 100. Le cas échéant, la partie 220 du fourreau support 210 peut être recouverte d'une enveloppe comportant sur sa face externe des ailettes concentriques et généralement tronconiques. De façon connue en soi, ces ailettes sont destinées à allonger la ligne de fuite sur l'extérieur du système. Bien entendu, l'enveloppe précitée doit être adaptée étroitement à la surface externe du boîtier 220. Cette enveloppe peut être réalisée en matériau élastomère. Elle peut être placée sur le boîtier 220 par surmoulage. En variante, l'enveloppe externe précitée peut être thermorétractable ou constituée par un empilage d'ailettes empilées une à une. Pour assembler le système représenté sur la figure 1, on procède de préférence comme suit. Avant serrage des goujons 294 et de l'écrou 122, les différents éléments sont assemblés dans leur position respective représentée sur la figure 1. Puis, après cet assemblage et vérification de la libre translation du contact mobile 130 et des moyens d'entraînement 300, l'écrou 122 et les goujons 294 sont serrés. Le système est alors prêt à l'utilisation. On retrouve sur la variante de réalisation conforme à la présente invention représentée sur la figure 2 annexée, l'intégralité des moyens précédemment décrits en regard de la figure 1. Toutefois, selon la variante de réalisation représentée sur la figure 2, il est prévu des moyens additionnels de guidage de la tige 320 selon l'axe 212. Ces moyens additionnels de guidage comprennent un barreau 324 prolongeant la tige 320 à l'opposé de la tête évasée 322 par rapport à l'ampoule 110, lequel barreau 324 est engagé dans une douille 348 liée au fût 340. De préférence, une bague de guidage 349 est placée entre la douille 348 et le barreau 324. De même, de préférence, une bague de guidage 359 est placée dans l'orifice 357 de la paroi 356 pour assurer le guidage de la tige 320 selon l'axe 212. La présente invention permet d'intégrer des interrupteurs sous ampoule d'atmosphère contrôlée, classique, connus dans le commerce, sans modification intrinsèque de celles-ci, dans des dispositifs de coupure électrique moyenne ou haute tension, et permet par conséquent la réalisation de dispositifs de coupure pour moyenne et haute tension à prix intéressant tout en présentant une bonne fiabilité. En effet, la présente invention permet un guidage précis du contact mobile 130 selon son axe, sans contrainte mécanique néfaste sur le corps 110 d'ampoul, grâce à l'utilisation du support monopièce 210. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. L'interrupteur sous atmosphère contrôlée placé dans l'ampoule 100 peut être connecté soit en série, soit en parallèle du sectionneur dans l'air, comme décrit précédemment dans le document FR-A-2675944. REVENDICATIONS 1. Système de coupure de lignes électriques, notamment de lignes électriques moyenne ou haute tension, comprenant un interrupteur sous ampoule d'atmosphère contrôlée (100) comportant un contact fixe (120), un contact mobile (130), et des moyens de commande d'entraînement (300), caractérisé par le fait qu'il comporte un support monopièce (210) qui assure à la fois le positionnement du corps (110) d'ampoule et le guidage du contact mobile (130). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support monopièce (210) comporte une première partie (220) de positionnement du corps d'ampoule (110), une seconde partie (230) de guidage du contact mobile (130) et une troisième partie intermédiaire (240) assurant une liaison mécanique entre la première et la seconde partie (220, 230), laquelle troisième partie intermédiaire (240) comporte des passages traversant (244) autorisant une liaison électrique avec le contact mobile (130). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la première partie (220) du support monopièce (210) comporte une nervure interne (226) complémentaire d'une partie (112) du corps d'ampoule (110). 4. Système selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que la seconde partie de guidage (230) possède une enveloppe interne (232) cylindrique de révolution. 5. Système selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que la troisième partie intermédiaire (240) comprend deux barreaux longitudinaux (242) parallèles. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le support monopièce (210) est réalisé en matériau synthétique. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le support monopièce (210) est réalisé en polycarbonate. 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le support monopièce (210) est fixé sur une plaque (290) à l'aide de moyens (294, 296) autorisant un réglage de positionnement entre le support monopièce (210) et la plaque (290). 9. Système selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la plaque (290) est réalisée en matériau électriquement conducteur. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le contact fixe (120) de l'interrupteur est fixé par l'intermédiaire de moyens (122, 292) autorisant un réglage de position sur la plaque électriquement conductrice (290). 11. Système selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'un moyen d'interface (450) en matériau élastique électriquement isolant est intercalé entre le corps d'ampoule (110) et le support monopièce (220), ledit moyen d'interface étant adapté pour définir un contact mécanique intime à la fois contre la surface extérieure du corps d'ampoule (110) et la surface interne (222) du support monopièce (210). 12. Système selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le moyen d'interface comprend un corps tubulaire (450) pourvu d'ailettes (452, 454). 13. Système selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé par le fait que le moyen d'interface (450) est réalisé en silicone. 14. Système selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que les moyens de commande d'entraînement (300) comprennent une bielle (310) montée à rotation, une tige (320) à tête évasée reliée au contact mobile (130) de l'interrupteur et un piston (330) assurant une liaison d'entraînement entre la bielle (310) et ladite tige à tête évasée (320). 15. Système selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le piston comprend un boîtier (350) pourvu de deux nervures annulaires externes (354, 355) guidées à translation dans un cylindre (230) du support monopièce (210). 16. Système selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé par le fait que la tête évasée (322) de la tige (320) est placée libre de translation dans un boîtier (350) solidaire du piston (330) et par le fait qu'un ressort (360) placé dans ledit boîtier (350) sollicite la tête (322) dans le sens d'une fermeture de l'interrupteur (100). 17. Système selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé par le fait que la tige (320) à tête évasée se prolonge au-delà de l'ampoule (100) par rapport à la tête évasée (322) sous forme d'un barreau (324) guidé à translation dans une douille (348) liée au piston (330). 18. Système selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que l'interrupteur sous ampoule d'atmosphère contrôlée (100) est connectée en série ou en parallèle d'un sectionneur dans l'air. 19. Système selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé par le fait que l'interrupteur sous ampoule atmosphère contrôlée (100) est actionné par un accumulateur d'énergie à ressort, avec dépassement de point d'équilibre.