Brevet FR2707122A1 — publié le 19950106

LIMITEUR DE COURANT A ENTREFER. La présente invention concerne un limiteur de courant à entrefer. Plus précisément, elle se rapporte à un limiteur de courant inséré en série dans une ligne haute tension comprenant, par phase, en série avec un disjoncteur un noyau magnétique comportant au moins deux branches verticales, l'une présentant un entrefer délimité par deux tronçons de branche et un premier enroulement étant bobiné sur l'autre branche. Un limiteur de ce type est décrit dans la demande de brevet française n 92 13 746 déposée le 16 novembre 1992 par la Déposante. Si l'on souhaite avoir dans un tel limiteur une inductance faible, il est nécessaire que l'entrefer soit relativement important, par exemple qu'il soit d'une dizaine de centimètres pour un limiteur de 63 kV. Dans ce cas l'enroulement prévu dans cette demande de brevet et qui entoure l'entrefer est insuffisant pour magnétiser l'espace de ce dernier. La présente invention résoud ce problème par un agencement particulièrement simple et fiable. Pour ce faire, selon l'invention, l'entrefer supporte au moins une structure creuse en matériau isolant partiellement remplie de poudre magnétique. Selon un mode de réalisation préféré, les parois des tronçons de branche limitant l'entrefer supporte plusieurs cuvettes constituant la structure creuse et superposées les unes sur les autres. Selon une première variante, un second enroulement est bobiné sur la branche comportant l'entrefer. Selon une seconde variante, des tubes courbés en matériau isolant sont fixés latéralement à l'entrefer, reliant les tronçons de la branche comportant l'entrefer et remplis partiellement de poudre magnétique. Afin d'améliorer le champ magnétique dans l'entrefer, les cuvettes superposées peuvent être séparées par des plaques magnétiques. Avantageusement, la poudre est de la limaille de fer. Les avantages et fonctions de ces caractéristiques sont explicités ci-après dans la description qui décrit plus en détail à l'aide de dessins ne représentant qu'un mode de réalisation préféré. La figure 1 est une vue schématique d'une phase d'un limiteur conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de détail de l'entrefer du limiteur. La figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne 111-111. La figure 4 est une vue en coupe longitudinale de détail d'une variante de réalisation La figure 5 est une vue schématique d'un limiteur conforme à l'invention, selon un autre mode de réalisation. Le limiteur décrit sur la figure 1 est inséré en série dans une ligne haute tension. I1 comprend, par phase, en série avec un disjoncteur 1 un noyau magnétique 2 comportant deux branches verticales 3 et 4. L'une 4 des branches présente un entrefer 5 délimité par deux tronçons de branche 4' et 4". Sur l'autre branche 3 est bobiné un premier enroulement 6 qui sert au passage permanent du courant et sur la branche 4 comportant l'entrefer 5 est bobiné un second enroulement 7 avec lequel est montée en série une varistance 9. Le fonctionnement d'un tel limiteur est décrit dans la demande de brevet française n 92 13 746 déjà mentionnée. L'entrefer 5 est décrit plus en détail sur la figure 2. Les parois des tronçons 4' et 4" de branche limitant ce dernier supporte au moins une structure creuse en matériau isolant partiellement remplie de poudre magnétique. Cette structure creuse est constituée de plusieurs cuvettes 8 constituant la structure creuse et superposées les unes sur les autres. Cet agencement de cuvettes 8 est visible en coupe transversale sur la figure 3. Les cuvettes 8 et 8' sont partiellement remplies de poudre ferromagnétique telle que de la limaille de fer. Elles s'emboîtent les unes sur les autres pour former plusieurs colonnes verticales adjacentes dans le volume de l'entrefer. Elles sont de faible épaisseur et sont de forme cylindrique circulaire ou autre telle que carrée. Elles sont toutes de même section ou de section différente comme représenté sur la figure 3. Le remplissage de chaque cuvette 8 est tel que la hauteur de poudre est de l'ordre d'un tiers à la moitié de la hauteur de la cuvette 8. Les cuvettes se superposant et leur paroi étant de faible épaisseur, la hauteur totale de poudre est d'environ un tiers à la moitié de la hauteur totale de l'entrefer. Le fonctionnement du limiteur équipé d'un tel entrefer est le suivant. En régime permanent, le courant nominal traverse le premier enroulement 6. L'inductance de cet enroulement 6 dépend en particulier des espaces vides dans l'entrefer 5. L'inductance dans l'entrefer 5 reste faible, les poudres magnétiques restant immobiles. Lors d'un court-circuit, le courant augmente. Lorsque ce courant atteint un certain seuil, en particulier 3 In X In étant le courant nominal, la varistance 9 fonctionne. Un courant traverse alors le second enroulement 7 et crée instantanément une induction magnétique complémentaire dans l'entrefer 5. Cette induction s'ajoutant à celle créée par le premier enroulement 6 magnétise les poudres contenues dans l'entrefer 5 qui se mettent en mouvement et remplissent les espaces alors vides de l'entrefer 5. L'on réduit ainsi partiellement l'espace de l'entrefer 5 et l'on augmente en conséquence l'inductance du limiteur. Cette augmentation de l'inductance permet de réduire très sensiblement et très rapidement le courant de court-circuit. Environ 20 millisecondes après le défaut, le disjoncteur 1 s'ouvre et coupe le courant restant. Cette interruption du courant permet de démagnétiser l'espace de l'entrefer 5, les poudres magnétiques retombent alors et reviennent à leur état initial. La figure 4 représente une variante de réalisation où sont insérées dans l'entrefer 5 entre les cuvettes 8 superposées des plaquettes magnétiques 10 supportées par des entretoises isolantes 11 par exemple en céramique. Ainsi le champ magnétique dans l'entrefer est amélioré. I1 est possible de supprimer le second enroulement 7 comme représenté sur la figure 5. Dans ce cas, des tubes courbés 12 en matériau isolant sont fixés latéralement à l'entrefer 5, reliant les tronçons 4' et 4" de la branche 4 comportant l'entrefer et remplis partiellement de poudre magnétique. La matière ferromagnétique est ainsi augmentée. Cet agencement permet la suppression de la varistance 9 et supprime toute nécessité d'ajout d'une inductance en parallèle. Avantageusement, selon tous les modes de réalisation décrits, la poudre est mélangée avec un liquide isolant, par exemple de l'huile. Ce liquide permet de maintenir plane la surface libre de la poudre au repos. REVENDICATIONS 1) Limiteur de courant inséré en série dans une ligne haute tension comprenant, par phase, en série avec un disjoncteur (1) un noyau magnétique (2) comportant au moins deux branches verticales (3, 4), l'une (4) présentant un entrefer (5) délimité par deux tronçons de branche (4', 4") et un premier enroulement (6) étant bobiné sur l'autre branche (3), limiteur caractérisé en ce que l'entrefer (5) supporte au moins une structure creuse en matériau isolant partiellement remplie de poudre magnétique. 2) Limiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois des tronçons de branche (4', 4") limitant l'entrefer (5) supporte plusieurs cuvettes (8) constituant la structure creuse et superposées les unes sur les autres. 3) Limiteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un second enroulement (7), en série avec une varistance (9), est bobiné sur la branche (4) comportant l'entrefer (5). 4) Limiteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des tubes courbés (12) en matériau isolant sont fixés latéralement à l'entrefer (5), reliant les tronçons (4', 4") de la branche (4) comportant l'entrefer (5) et remplis partiellement de poudre magnétique. 5) Limiteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les cuvettes (8) superposées sont séparées par des plaques magnétiques (10). 6) Limiteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poudre est de la limaille de fer. 7) Limiteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poudre magnétique est mélangée avec un liquide isolant.