Brevet FR2698481A1 — publié le 19940527

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 d'alimentation 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-A-1435209, FR-A-2485252, FR-A-2529712, FR-A-1580713, DE-A-1156141, DE-A2522525, DE-A-2819019, DE-A-2103600, US-A-3769478, US-A-3566055, US-A-3824359, US-A-3171004, US-A-3032632 et US-A-2769063. La Demanderesse a déjà proposé des perfectionnements aux dispositifs de coupure à sectionneur dans l'air et interrupteur sous atmosphère contrôlée dans sa demande de brevet publiée sous le N" FR-A-2675944. Plus précisément, certains documents et notamment les documents US-A-3032632, US-A-2769063, FR-A-1435209 et FR-A-2529712, ont proposé de placer les interrupteurs comprenant une ampoule sous atmosphère contrôlée dans une enveloppe en matériau électriquement isolant adaptée pour résister aux intempéries. Bien que les études sur l'association de sectionneurs dans l'air et d'interrupteurs sous atmosphère contrôlée soient très anciennes (lé 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 serieuse. 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. I1 semble en effet que les systèmes jusqu'ici proposés ne présentent pas une tenue électrique satisfaisante à l'égard des niveaux de tension ainsi mis en jeu. Ceci nécessite la mise en série d'ampoules sous vide, comme indiqué par exemple sur les documents US-A-3 556 055, FR-A-1 435 209. 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 tention, 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 ligne électrique, notamment de ligne électrique moyenne ou haute tension, comportant un interrupteur sous ampoule d'atmosphère contrôlée comportant un contact fixe, un contact mobile et des moyens de commande de l'interrupteur, caractérisé par le fait que l'ampoule sous atmosphère contrôlée est placée dans un boîtier en matériau rigide électriquement isolant et qu'il est prévu, entre le boîtier et l'ampoule, un moyen d'interface en matériau élastique électriquement isolant adapté pour définir un contact intime à la fois contre la surface extérieure de l'ampoule et la surface interne du boîtier. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, l'interface est formée d'un corps tubulaire. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, l'interface est formée d'un corps tubulaire à ailettes. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, l'interface est formée d'un corps tubulaire pourvu d'ailettes sur sa surface externe. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, l'interface est formée d'un corps tubulaire qui possède deux ailettes placées respectivement au niveau de ses extrémités axiales. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, l'interface est formée en matériau silicone. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif et sur lequel la figure unique représente une vue schématique en coupe axiale d'un interrupteur sous atmosphère contrôlée conforme à la présente invention. Sur la figure annexée, on a représenté uniquement l'interrupteur conforme à la présente invention. Celui-ci est destiné à être incorporé dans un système de coupure combinant 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 par la suite. A titre d'exemple non limitatif, le système de coupure intégrant l'interrupteur représenté sur la figure 1 annexée peut être conforme à l'enseignement du document FR-A-2675944. Sur la figure 1 annexée, on aperçoit l'ampoule sous atmosphère contrôlée 100 logeant les contacts d'interrupteur. L'ampoule 100 est placée dans des moyens d'enveloppe 200 et est contrôlée par des moyens de commande 300. L'ampoule 100 peut bien sûr faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Elle est formée généralement d'un corps en verre, céramique ou équivalent, cylindrique de révolution, centré autour d'un axe 102. L'ampoule 100 loge généralement un premier contact fixe, centré sur l'axe 102 et situé à une extrémité du boîtier 100, et un second contact, mobile à translation, selon l'axe 102, en regard du premier contact précité, au niveau de la seconde extrémité du boîtier 100. Le contact mobile de l'ampoule 100 est entrainé à déplacement par les moyens de commande 300. Ainsi, le contact mobile de l'ampoule 100 est déplacé alternativement en rapprochement du contact fixe 100 pour fermer 1' interrupteur, et en éloignement dudit contact fixe, pour ouvrir l'interrupteur. L'ampoule 100 définit un passage étanche au niveau du contact mobile. 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 contact fixe de l'ampoule 100 est relié au système de coupure par l'intermédiaire d'un élément référencé 110 sur la figure 1. De son côté, le contact mobile de l'ampoule 100 est relié au système de coupure par l'intermédiaire d'un élément référencé 120 sur la figure 1. Comme indiqué précédemment, le contact mobile de l'ampoule 100 est de préférence actionné par un mécanisme 300 comportant un accumulateur d'énergie à ressort avec dépassement de point d'équilibre. Le système de commande 300 particulier représenté sur la figure 1 annexée comprend deux pièces 310, 320 articulées autour d'un axe commun 302 et un ressort de traction 330 schématisé sur la figure 1. Le ressort 330 a ses extrémités accrochées respectivement sur les deux pièces articulées 310, 320. La pièce 310 est reliée au contact mobile de l'interrupteur sous atmosphère contrôlée. L'autre pièce articulée 320 est entrainée lors de l'actionnement du sectionneur. Le mécanisme de commande 300 représenté sur la figure 1 annexée est conforme à celui décrit et représenté dans le document FR-A-2675944. Pour cette raison, le mécanisme 300 représenté sur la figure 1 ne sera pas décrit plus en détail par la suite. Comme on l'a indiqué précédemment, dans le cadre de la présente invention, l'ampoule 100 est placée dans un boîtier 220 en matériau rigide électriquement isolant, et il est prévu entre le boîtier 220 et l'ampoule 100 un moyen d'interface 210. Ce moyen d'interface 210 est réalisé en matériau électriquement isolant, élastique. Il est adapté pour définir un contact intime, à la fois contre la surface extérieure 104 de l'ampoule 100 et la surface interne 222 du boîtier 220. De préférence, le boîtier 220 est réalisé en un matériau plastique, plus précisément thermoplastique. Plus précisément, selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 1, le boîtier 220 est formé d'un tube centré sur l'axe 102. Le tube 220 présente de préférence une longueur supérieure à l'ampoule 100, typiquement égale à trois fois la longueur de l'ampoule 100. Selon le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 1, le moyen d'interface 210 est formé d'un corps tubulaire 212 possédant deux ailettes 214, 216. Plus précisément les ailettes 214, 216 sont formées sur la surface extérieure 213 du corps tubulaire 212, respectivement au voisinage de ses deux extrémités axiales. La longueur du corps tubulaire 212 est sensiblement égale à la longueur de l'ampoule 100. Par ailleurs, les deux ailettes 214, 216 prévues respectivement sur les extrémités du corps tubulaire 212 ont la forme générale d'un demi-tore. Le diamètre de la surface interne 215 du corps tubulaire 212 est adapté au diamètre externe de l'ampoule 100, pour définir un contact intime avec celle-ci, en particulier éviter toute présence d'air à ce niveau et interdire par conséquent toute génération d'arc électrique entre le corps tubulaire 212 et l'ampoule 100. Le montage de la pièce 212 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 214, 216, au repos, est de préférence au moins légèrement supérieur au diamètre interne du boîtier 220, de sorte que lesdites ailettes 214, 216 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 212 et la surface interne du boîtier 220. Le corps tubulaire 212 peut être réalisé en tout matériau approprié, électriquement isolant et élastique. De préférence, le corps tubulaire 212 est formé de silicone. Comme on le comprend à l'examen de la figure 1 annexée, le boîtier 220 sert avantageusement à la fixation de l'interrupteur sous ampoule d'atmosphère contrôlée 100 sur le sectionneur. Par ailleurs, comme on le voit à l'examen de la figure 1 annexée, le boîtier 220 est lui-même recouvert de préférence d'une enveloppe 230 comportant, sur sa surface externe 232, des ailettes 234 concentriques et généralement tronconiques. De façon connue en soi, ces ailettes 234 sont destinées à allonger la ligne de fuite sur l'extérieur du système. Bien entendu, l'enveloppe 230 doit être adaptée étroitement à la surface externe du boîtier 220. L'enveloppe 230 est réalisée de préférence en matériau élastomère. Elle peut être placée sur le boîtier 220 par surmoulage. En variante, l'enveloppe externe 230 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: Le corps tubulaire en silicone 212 et le boîtier 220 sont tout d'abord réalisés séparément. Le corps tubulaire 212 en silicone est assemblé sur l'ampoule 100. Puis, l'ensemble ainsi formé, ampoule 100 revêtue du corps tubulaire en silicone 212, est engagé à force dans le boîtier tubulaire 220. Ce dernier peut être équipé préalablement ou postérieurement de l'enveloppe externe en élastomère 230. Les essais conduits par la Demanderesse ont montré que le système ainsi obtenu présente une excellente tenue diélectrique; lorsque l'ampoule est ouverte on augmente dans un rapport de 4 la tenue diélectrique de l'ampoule seule non revêtue. I1 permet par conséquent d'intégrer des interrupteurs sous ampoule d'atmosphère contrôlée, classiques, connues dans le commerce, sans modification intrinséque 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 tensions à prix intéressant tout en présentant une fiabilité jusqu'ici inégalée. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit, mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. En particulier, on pourrait, le cas échéant, remplacer le corps tubulaire 212, précédemment décrit, adapté étroitement au diamètre externe de l'ampoule 100 et comportant des ailettes externes, par un corps tubulaire adapté étroitement au diamètre interne du boîtier 220 et comportant des ailettes internes adaptées pour reposer, par légère compression, sur la surface externe de l'ampoule. L'interrupteur sous atmosphère 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 ligne électrique comportant un interrupteur sous ampoule d'atmosphère contrôlée (100) comportant un contact fixe, un contact mobile, et des moyens de commande (300), caractérisé par le fait que l'ampoule sous atmosphère contrôlée (100) est placée dans un boîtier (220) en matériau rigide électriquement isolant et qu'il est prévu entre le boîtier (220) et l'ampoule (100) un moyen d'interface (210) en matériau élastique électriquement isolant adapté pour définir un contact mécanique intime à la fois contre la surface extérieure (104) de l'ampoule (100) et la surface interne (222) du boîtier (220). 2. Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen d'interface (210) comprend un corps tubulaire. 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que le moyen d'interface (210) comprend un corps tubulaire (212) pourvu d'ailettes (214, 216). 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que les moyen d'interface (210) comprend un corps tubulaire (212) pourvu d'ailettes externes (214, 216). 5. Système selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que le moyen d'interface (210) comprend un corps tubulaire (212) pourvu d'ailettes internes. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que le moyen d'interface (210) comprend un corps tubulaire (212) pourvu d'une ailette (214, 216) en saillie respectivement au voisinage de chacune de ses extrémités axiales. 7. - Système selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que le moyen d'interface (210) est réalisé en silicone. 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait que le moyen d'interface (210) est réalisé en matériau plastique, de préférence en matériau thermoplastique. 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait que l'ampoule sous atmosphère contrôlée (100) est placée sous vide, ou contient un gaz électronégatif, tel que de l'hexaflorure de soufre. 10. Système selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait que le moyen d'interface (210) comprend un corps tubulaire (212) possédant une longueur sensiblement égale à l'ampoule (100). 11. Système selon l'une des revendications 1 à 10 caaractérisé par le fait que le moyen d'interface (210) comprend des ailettes élastiques (214, 216) placées au moins en légère compression lors de l'assemblage dans le boîtier (220). 12. Système selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé par le fait que le moyen d'interface (210) comprend un corps tubulaire (212) pourvu d'ailettes (214, 216) en forme de demi-tore. 13. Système selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé par le fait que le boîtier en matériau rigide électriquement isolant possède une longueur supérieure à l'ampoule (100), typiquement de l'ordre de trois fois la longueur de l'ampoule (100). 14. Système selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé par le fait que le boîtier (220) est pourvu d'une enveloppe externe (230) en matériau élastomère, pourvu d'ailettes externes (234) permettant d'allonger la ligne de fuite sur l'extérieur. 15. Système selon la revendication 14 caractérisé par le fait que l'enveloppe externe (230) est formée par surmoulage ou thermorétracté sur le boîtier (220). 16. Système selon l'une des revendications 1 à 15 caractérisé par le fait que l'interrupteur sous ampoule à atmosphère contrôlée (100) est connecté en série ou en parallèle d'un sectionneur dans l'air. 17. Système selon l'une des revendications 1 à 16 caractérisé par le fait que l'interrupteur sous ampoule à atmosphère contrôlée (100) est actionné par un accumulateur d'énergie à ressort, avec dépassement de point d'équilibre (300).