Brevet FR2754935A1 — publié le 19980424

FUSIBLE A COUPURE INTEGRALE ET A DUREE DE FUSION MAITRISEE L'invention concerne un fusible haute tension à effet limiteur de tension et à coupure enfermée. L'invention porte plus particuliérement sur un insert pour un tel fusible, à coupure intégrale et à durée de fusion maîtrisée. La construction d'un fusible haute tension à effet limiteur de tension et à coupure enfermée est bien connue. A l'intérieur d'un tube isolant électrique, on insére un support en forme de barreau en un matériau isolant électrique comme la porcelaine ou la céramique. Sur le support, on enroule en hélice un ou plusieurs conducteurs électnques métalliques. Le tube est rempli d'un matériau d'extinction d'arc électrique comme la silice. Chaque conducteur sert d'éiément fusible. Quand il est traversé par un courant de grande intensité etlou de grande durée, sa fusion dans le milieu siliceux est suivie d'une tension d'arc importante provoquant un effet limiteur du courant à couper. Les inserts standards pour fusible haute tension présentent souvent une dispersion relativement importante de leur temps de coupure (ou durée de la fusion), notamment pour un courant de court circuit entre phase et terre côté basse tension d'un transformateur de distribution. II est courant de mesurer des intervalles de dispersion de l'ordre de 1 à 150 secondes. Cette dispersion de la durée de fusion n'est pas adaptée aux exigences de coordination entre les protections haute et basse tension dans les transformateurs. Par ailleurs, ces inserts connus n'assurent pas toujours une coupure dite intégrale, c'est à dire une coupure pour un courant d'intensité de l'ordre de 2,5 à 4 fois l'intensité du courant nominal. Le but de l'invention est de proposer un insert pour un fusible haute tension à coupure intégrale et à durée de fusion mieux maîtrisée. A cet effet, I'invention a pour objet un insert pour fusible haute tension à effet limiteur de courant et à coupure enfermée, comprenant un support isolant électrique, au moins un conducteur métallique disposé en hélice sur le support et un corps tubulaire isolant électrique rempli d'un produit d'extinction et entourant le support avec le conducteur, caractérisé en ce que le conducteur métallique est constitué de deux lames d'extrémité en un alliage d'argent et une lame centrale raccordée en série aux deux lames d'extrémité par soudure, la lame centrale étant en un alliage de zinc et de titane. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation montré sur les figures. La figure 1 montre très schématiquement en coupe transversale un insert pour fusible haute tension selon l'invention. La figure 2 montre très schématiquement en coupe longitudinale un insert pour fusible haute tension selon l'invention. La figure 3 montre plus en détail un conducteur électrique métallique pour un insert selon l'invention. La figure 4 est un graphique illustrant les caractéristiques de durée de fusion d'un insert selon l'invention en comparaison avec un insert standard. Figure 1, L'insert selon l'invention représenté très schématiquement en coupe transversale comprend classiquement un tube isolant électrique 1, de forme généralement cylindrique, qui entoure un support isolant électrique 2 ayant une section transversale cruciforme et au moins un conducteur métallique 3 enroulé en hélice sur le support. Le tube est rempli d'un produit d'extinction d'arc électrique 4 comme la silice. Figure 2, L'insert est représenté maintenant trés schématiquement en coupe longitudinale. On retrouve le tube 1, le support 2 et un ou plusieurs conducteurs 3 enroulés en hélice autour du support 2 en étant parallèle les uns par rapport aux autres. Le tube est fermé à ses extrémités par des capots métalliques 5 et Sbis servant de connexion de raccordement. Chaque conducteur 3 a ses deux extrémités raccordées par soudure en 6 et 6bis à des prolongateurs métalliques 7 et 7bis solidaires des capots 5 et Sbis respectivement. Figure 3, chaque conducteur métallique est constitué de deux lames métalliques d'extrémité 31 et 32 en un alliage d'argent et d'une lame centrale 33 raccordée en série aux deux lames d'extrémité, la lame centrale étant en un alliage de zinc et de titane. De préférence, la lame centrale 33 est en un alliage comprenant 99,4 à 99,5% de zinc électrolytique, 0,4 à 0,5% de cuivre et 0,1% de titane. Les lames 31,32,33 comportent une succession de rétrécissements de section respectivement 311,321 et 331. La lame centrale 33 de chaque conducteur 3 est raccordée aux deux lames d'extrémité 31 et 32 par soudure électrique ou au laser en 34 et 34bis. La figure 4 montre deux courbes de fusion respectivement A pour un insert selon l'invention et B pour un insert standard. Comme visible sur cette figure, chaque courbe est un fuseau qui donne deux valeurs extrêmes de la durée de fusion Tf en fonction d'une valeur de courant I à couper. Ces deux valeurs extrêmes définissent un intervalle de dispersion de la durée de fusion pour un certain courant à couper. On remarque que l'intervalle de dispersion AT1 pour un courant de court circuit Icc à couper sur la courbe A est nettement inférieur à celui AT2 qu'on observe sur la courbe B car la courbe A est nettement plus incurvée que la courbe B. C'est l'emploi de l'alliage de zinc et de titane (résistivité élevée, basse température de fusion, chaleur massique réduite) en tant que matériau de constitution de la lame centrale 33 qui contribue à l'obtention de cette incurvation prononcée de la courbe de fusion et par voie de conséquence à l'obtention d'une meilleure précision de coupure. Cette précision de coupure est particulièrement avantageuse pour la coordination des protections haute et basse tension dans un transformateur. On arrive ainsi à maîtriser la durée de fusion entre 1 et 5 secondes parfois présente en cas de cour circuit phase terre côté basse tension d'un transformateur de distribution avec la composition préférée indiquée ci-dessus pour le matériau de la lame 33. Cet effet peut encore être accru si la lame centrale 33 de chaque conducteur 3 est recouverte d'un écran thermique 38 comme de la laine de roche de conductibilité nettement inférieure à celle de la silice et si la lame 33 comporte un nombre suffisant de rétrécissements de section 331. Le réglage du courant de service nominal du fusible est fonction de l'épaisseur et la largeur de la lame centrale 33 ainsi que du nombre de conducteurs 3 enroulés sur le support 2. L'effet de coupure intégrale est assuré par les caractéristiques géométriques des lames d'extrémité 31 et 32 en alliage d'argent (largeur, épaisseur, nombre de rétrécissements de section 311 et 321) ou en argent pur. A noter que la multiplication des conducteurs 3 enroulés en hélice sur le support 2 accroît les conditions de bonne coupure des faibles courants et réduit consécutivement la résistance ohmique du fusible et donc les pertes en service normal. REVENDICATIONS Il Un insert pour fusible haute tension à effet limiteur de courant et à coupure enfermée, comprenant un support isolant électrique (2), au moins un conducteur métallique (3) disposé en hélice sur le support et un corps tubulaire isolant électrique (1) rempli d'un produit d'extinction (4) et entourant le support avec le conducteur, caractérisé en ce que le conducteur électrique métallique est constitué de deux lames d'extrémité (31,32) en un alliage d'argent et une lame centrale (33) raccordée en série aux deux lames d'extrémité par soudure, la lame centrale étant en un alliage de zinc et de titane. u L'insert selon la revendication 1, dans lequel l'alliage de la lame centrale contient 99,4 à 99,5% de zinc, 0,4 à 0,5% de cuivre et 0,1% de titane'. 3/ L'insert selon la revendication 1, dans lequel la lame centrale (33) est recouverte d'un écran thermique (38). 4/ L'insert selon la revendication 1, dans lequel la lame centrale (33) présente des rétrécissements de section (331). 5/ L'insert selon la revendication 1, comportant plusieurs conducteurs (3) enroulés, parallèlement les uns par rapport au autres, en hélice autour du support (2). 6/ L'insert selon la revendication 1, dans lequel les lames d'extrémité (31,32) sont en argent pur.