Brevet FR2751462A1 — publié le 19980123

DISJONCTEUR A HAUTE TENSION A AUTO-SOUFFLAGE D'ARC La présente invention concerne un disjoncteur à haute tension à auto-soufflage d'arc. Un tel disjoncteur est décrit par exemple dans le document EP-A2- 0 475 270. Le disjoncteur comprend, pour chaque pôle, une enveloppe isolante remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques. A l'intérieur de l'enveloppe se trouvent un ensemble fixe comprenant un contact pour le passage du courant permanent et un contact d'arc, tous deux reliés à une première prise de courant, et un ensemble mobile comprenant un contact pour le passage du courant permanent et un contact d'arc, tous deux reliés mécaniquement à une commande et électriquement à une seconde prise de courant; l'ensemble mobile est complété par un cylindre de compression, coopérant avec un piston, débouchant dans un volume de soufflage terminé par une buse de soufflage. Dans un tel disjoncteur, le gaz du volume d'expansion s'échauffe lors de l'apparition de l'arc; la pression dans le volume d'expansion augmente. Au premier passage par zéro du courant, le gaz du volume d'expansion se détend et poussé par le gaz du volume de compression, est dirigé sur l'arc qu'il éteint. I1 a été observé que le risque de réamorçage est diminué de manière importante lorsque le gaz soufflé sur l'arc en fin de coupure est froid. Un but de la présente invention est de réaliser un disjoncteur du type précité dans lequel il est possible de souffler sur l'arc un gaz ayant une température bien inférieure à celle du gaz des disjoncteurs de type connu, de manière à réduire les risques de réamorçage. Disjoncteur à haute tension à auto-soufflage d'arc comprenant une enveloppe (1) remplie d'un gaz à bonnes propriétés diélectriques à l'intérieur de laquelle se trouvent un ensemble fixe comprenant un contact principal (3) et un contact d'arc (5, 5A) et un ensemble mobile comprenant un contact principal (8B), un contact d'arc (15), un volume de compression (V1) coopérant avec un piston fixe (11), et un volume d'expansion (V2) disposé entre le volume de compression (V1) et une buse de soufflage (12), le volume de compression (V1) étant séparé du volume d'expansion (V2) par un disque (8A) muni d'ouvertures (9) équipées de soupapes unidirectionnelles (10) autorisant le passage du gaz dans le sens allant du volume de compression (V1) vers le volume d'expansion (V2) , caractérisé en ce le volume d'expansion est divisée en deux zones annulaires, une première zone constituant un premier passage munie de chicanes et s'étendant entre le voisinage du col de la buse (12) et lesdites ouvertures (9) et une seconde zone constituant un second passage parallèle au premier passage, les extrémités respectives des deux passage se rejoignant, le disjoncteur comprenant en outre un obturateur (25) actionné dans un sens par l'augmentation de pression due à l'échauffement produit par l'arc lors d'une manoeuvre d'ouverture et dans l'autre sens par un ressort de rappel (27), ledit obturateur étant agencé pour fermer l'entrée côté buse du second passage et ouvrir l'entrée côté buse du premier passage lors de ladite augmentation de pression, et fermer l'entrée côté buse du premier passage et ouvrir l'entrée côté buse du second passage lors de de la chute ultérieure de pression. L'invention a pour objet un Disjoncteur à haute tension à auto-soufflage d'arc comprenant une enveloppe remplie d'un gaz à bonnes propriétés diélectriques à l'intérieur de laquelle se trouvent un ensemble fixe comprenant un contact principal et un contact d'arc et un ensemble mobile comprenant un contact principal, un contact d'arc, un volume de compression coopérant avec un piston fixe, et un volume d'expansion disposé entre le volume de compression et une buse de soufflage, le volume de compression étant séparé du volume d'expansion par un disque muni d'ouverture équipées de soupapes unidirectionnelles autorisant le passage du gaz dans le sens allant du volume de compression vers le volume d'expansion, caractérisé en ce le volume d'expansion est divisée en deux zones annulaires, une première zone constituant un premier passage,dit passage intérieur, munie de chicanes et s'étendant entre le voisinage du col de la buse et lesdites ouvertures et une seconde zone constituant un second passage, dit passage extérieur, parallèle au premier passage, les extrémités respectives des deux passage se rejoignant, le disjoncteur comprenant en outre un obturateur actionné dans un sens par l'augmentation de pression due à l'échauffement produit par l'arc lors d'une manoeuvre d'ouverture et dans l'autre sens par un ressort de rappel, ledit obturateur étant agencé pour fermer l'entrée côté buse du second passage, extérieur, et ouvrir l'entrée côté buse du premier passage, intérieur, lors de ladite augmentation de pression, et fermer l'entrée côté buse du premier passage, intérieur, et ouvrir l'entrée côté buse du second passage, extérieur, lors de de la chute ultérieure de pression. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description d'un exemple de réalisation, en référence au dessin ci-annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue partielle en demi-coupe axiale d'un pôle de disjoncteur selon l'invention, représenté en position enclenchée, - la figure 2 est une vue similaire, au cours d'une manoeuvre d'ouverture, - la figure 3 est une vue similaire, au moment du passage par zéro du courant. Les figures ne représentent que partiellement un pôle de disjoncteur. Les éléments non représentés sont connus et on pourra se référer au document mentionné dans le préambule du présent mémoire. Bien que les exemples concernent un disjoncteur de type ouvert, il est bien entendu que l'invention s'applique à un disjoncteur à enveloppe métallique à la terre. On distingue dans le Fig.l un ensemble fixe comprenant: - une enveloppe céramique 1, étanche, renfermant un gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre SF6. - un tube métallique fixe 2, relié à une première prise de courant non représentée, et portant des doigts de contact 3 pour le passage du courant permanent; les doigts 3 sont protégés par des capots pare-effluves 4. - un tube métallique fixe 5, relié à la première prise de courant et terminé par un embout 5A en alliage résistant aux effets de l'arc, par exemple en alliage à base de tunstène. Ce tube 5-5A constitue le contact d'arc fixe. Le disjoncteur comprend en outre un ensemble mobile comportant les éléments ci-apres: - un tube métallique 7, relié électriquement à une seconde prise de courant non représentée et fermée à une extrémité par une pièce métallique 8 comprenant une partie discale 8A et une portion tubulaire 8B. La portion discale, munie d'ouvertures 9 pouvant être obturées par une soupape unidirectionnelle 10, délimite avec le tube 7 un volume de compression (V1) fermé par un piston fixe 11 visible dans la Fig.3. La portion tubulaire 8B présente une extrémité amincie servant de contact pour le passage du courant permanent en coopérant pour cela avec les doigts 3. La portion tubulaire 8B sert également de support à une buse de soufflage 12, réalisée de préférence matériau isolant tel que le polytétrafluoréthylène. - un tube métallique 14, coaxial et intérieur au tube 7 et servant de support à des doigts de contact 15 protégés par un capotage 16 en matériau isolant tel que PTFE. Un tube 17 sépare les doigts 16 du contact d'arc fixe 5-SA. Le tube métallique 14 est relié à une commande non représentée. Le volume V2 délimité par le disque 8A, la pièce tubulaire 8B, et la buse 12, appelé volume d'expansion, est divisé en deux zones annulaires. La première zone, proche du contact d'arc, est délimitée par le capotage 16 et par plusieurs portions cylindriques 21, 22 et 23. La première zone constitue un premier passage s'étendant du voisinage du col de la buse 12 aux ouvertures 9. On appellera ce passage: passage intérieur. La seconde zone est délimitée par la paroi du tube 8B, par la paroi interne de la buse et par les tubes 21 et 23; Cette zone constitue un second passage, annulaire, parallèle au premier passage, mais sans chicanes. On appellera ce second passage: passage extérieur; Les deux passages se rejoignent à leurs extrémités respectives. Selon une caractéristique de l'invention, un obturateur permet de sélectionner le passage par laquelle les gaz doivent circuler. Cet obturateur est constitué par un tube 25 muni d'orifices 26; il est poussé vers la gauche de la figure par un ressort 27 s'appuyant d'une part sur un épaulement du tube 25 et d'autre part, sur le disque 8A. Dans la position de la Fig.1 correspondant à la configuration enclenchée du disjoncteur, l'obturateur est poussé sur la gauche; les orifices 26 sont placés en face de l'extrémité du deuxième passage (passage extérieur). Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant. A l'ouverture, les contacts 3 et 8B de passage du courant permanent se séparent, puis c'est le tour des contact d'arc 5-SA et 15. A ce moment un arc électrique jaillit entre ces contacts et échauffe le gaz environnant. Cet élévation de température provoque une augmentation de pression laquelle entraîne le déplacement de l'obturateur cylindrique 25 contre l'action du ressort 27 (Fig. 2). De la sorte, le gaz s'échappe seulement par le premier passage, intérieur, à travers les chicanes qui le ralentissent et le refroidissent partiellement. Lorsque le courant passe par zéro (Fig.3), le col de la buse 12 ayant dépassé l'extrémité SA du contact d'arc fixe, (Fig.3), la température du gaz décroît brusquement et le gaz s'échappe à travers le col de la buse et à travers le cylindre 14. Il en résulte une importante diminution de la pression du gaz au voisinage des contacts d'arc. Le ressort 27 repousse l'obturateur qui libère l'extrémité du second passage, extérieur, et ferme l'extrémité du premier passage, intérieur. Du gaz frais, en provenance du volume de compression dans lequel le piston 11 arrive en fin de course, est envoyé sur la zone d'arc, évitant tout risque de réamorçage. L'invention est de mise en oeuvre simple, donc économique. Elle permet d'assurer une sûreté de coupure accrue. L'invention s'applique à tout type de disjoncteur à haute ou moyenne tension à auto-soufflage d'arc. REVENDICATIONS Disjoncteur à haute tension à auto-soufflage d'arc comprenant une enveloppe (1) remplie d'un gaz à bonnes propriétés diélectriques à l'intérieur de laquelle se trouvent un ensemble fixe comprenant un contact principal (3) et un contact d'arc (5, 5A) et un ensemble mobile comprenant un contact principal (8B), un contact d'arc (15), un volume de compression (V1) coopérant avec un piston fixe (11), et un volume d'expansion (V2) disposé entre le volume de compression (V1) et une buse de soufflage (12), le volume de compression (V1) étant séparé du volume d'expansion (V2) par un disque (8A) muni d'ouvertures (9) équipées de soupapes unidirectionnelles (10) autorisant le passage du gaz dans le sens allant du volume de compression (V1) vers le volume d'expansion (V2), caractérisé en ce le volume d'expansion est divisée en deux zones annulaires, une première zone constituant un premier passage, dit passage intérieur, munie de chicanes et s'étendant entre le voisinage du col de la buse (12) et lesdites ouvertures (9) et une seconde zone constituant un second passage, dit passage extérieur, parallèle au premier passage, les extrémités respectives des deux passage se rejoignant, le disjoncteur comprenant en outre un obturateur (25) actionné dans un sens par l'augmentation de pression due à l'échauffement produit par l'arc lors d'une manoeuvre d'ouverture et dans l'autre sens par un ressort de rappel (27), ledit obturateur étant agencé pour fermer l'entrée côté buse du second passage, extérieur, et ouvrir l'entrée côté buse du premier passage, intérieur, lors de ladite augmentation de pression, et fermer l'entrée côté buse du premier passage, intérieur, et ouvrir l'entrée côté buse du second passage, extérieur, lors de de la chute ultérieure de pression.