Brevet FR2762924A1 — publié le 19981106

SECTIONNEUR A COMMANDE PNEUMATIQUE POUR UN POSTE BLINDE A HAUTE TENSION L'invention est relative à un sectionneur pour un poste blindé à haute tension et à isolement gazeux, comprenant une enveloppe métallique étanche remplie de gaz isolant sous pression et à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre SF6, et renfermant au moins un pôle de sectionnement comportant un premier contact fixe et un deuxième contact fixe coopérant avec un contact mobile pour définir un intervalle d'isolement dans la position d'ouverture du sectionneur. Les sectionneurs de ligne ou d'aiguillage utilisés dans les postes blindés à haute tension permettent d'une part de réaliser par des manoeuvres appropriées, différents schémas de connexion selon le type de réseau électrique, et d'autre part d'isoler pour des raisons de sécurité, certaines parties du circuit en cas d'intervention sur le réseau. Pour effectuer ces manoeuvres, chaque sectionneur est généralement équipé d'un mécanisme à commande manuelle ou à télécommande par un motoréducteur pour l'actionnement mécanique du contact mobile entre les positions d'ouverture et de fermeture. L'usage de tels sectionneurs dans les postes blindés nécessite à l'occasion d'essai ou d'opérations de maintenance, la coupure de l'artère principale du réseau, et des mises à la terre de part et d'autre du disjoncteur. Un tel processus de test utilise deux sectionneurs de ligne, et deux sectionneurs de mise à la terre, tel qu'il en ressort du document US-A-3987260. Les différentes commandes des sectionneurs de ligne et de mise à la terre doivent être synchronisées. Le coût de fabrication et de maintenance d'un tel poste est élevé. L'objet de l'invention consiste à simplifier la commande d'un sectionneur à haute tension en utilisant l'énergie du gaz d'isolement du poste blindé. Le sectionneur selon l'invention est caractérisé en ce que - l'enveloppe du sectionneur est subdivisée par un isolateur en un premier compartiment renfermant le premier contact fixe, et un deuxième compartiment contenant le deuxième contact fixe, - l'isolateur est équipé d'une douille conductrice à l'intérieur de laquelle se déplace le contact mobile conformé selon un piston à double effet sensible à la pression différentielle du gaz dans le premier compartiment et le deuxième compartiment adjacent pour établir soit la position de fermeture, soit la position d'ouverture du sectionneur. Selon une caractéristique de l'invention, le contact mobile du sectionneur est doté d'une collerette annulaire ayant un diamètre légèrement supérieur à celui de la tige du contact mobile, et destinée à coulisser à étanchéité à l'intérieur de la douille pour garantir l'étanchéité entre les deux compartiments lors du déplacement du contact mobile entre la position d'ouverture et la position de fermeture. La douille cylindrique comporte deux butées coopérant avec la collerette en fin de course de déplacement du contact mobile, le décalage axial entre les deux butées étant légèrement supérieur à l'intervalle d'isolement. Selon une autre caractéristique, le premier compartiment est en communication avec un réservoir renfermant un compresseur, et des moyens de commande pour ajuster la pression du gaz par rapport à celle régnant dans le deuxième compartiment. Selon un mode de réalisation préférentiel, le premier compartiment est formé pour le volume d'expansion d'un disjoncteur associé à l'enveloppe du sectionneur, le disjoncteur ayant un contact en liaison électrique avec un départ, et un autre contact en liaison électrique avec le premier contact fixe du sectionneur. Le disjoncteur est actionné par un mécanisme de commande pneumatique logé dans le réservoir, la pression du gaz d'isolement dans le volume d'expansion du disjoncteur étant toujours maintenue par le compresseur à une valeur supérieure à celle du deuxième compartiment du sectionneur lors du fonctionnement normal du poste. Le même compresseur est ainsi utilisé pour le fonctionnement du disjoncteur et la commande de fermeture du sectionneur. Le même gaz SF6 sert pour l'isolement, la coupure de l'arc dans le disjoncteur, et la commande combinée du disjoncteur et du sectionneur. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un sectionneur à commande pneumatique selon l'invention, le sectionneur étant représenté en position d'ouverture, - La figure 2 montre une vue identique de la figure 1 lorsque le sectionneur est en position de fermeture, - La figure 3 montre une vue d'une travée d'un poste blindé comprenant un ensemble sectionneur et disjoncteur à commande pneumatique, - La figure 4 est une vue de détail à échelle agrandie du sectionneur de la figure 3. En référence aux figures 1 et 2, un sectionneur 10 de ligne d'un poste blindé à haute tension et à isolement gazeux comporte au moins un pôle de sectionnement comprenant un premier contact fixe 12 tubulaire, et un deuxième contact fixe 14 tubulaire, portés respectivement par des isolateurs supports 16, 18 espacés l'un de l'autre le long de la direction axiale d'une enveloppe 20 métallique étanche. L'intérieur de l'enveloppe 20 est remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre SF6, et est subdivisé par un isolateur 22 intermédiaire en deux compartiments 24, 26 adjacents. L'isolateur 22 est traversé axialement par une douille 28 cylindrique et conductrice, à l'intérieur de laquelle est monté à coulissement un contact mobile 30 en forme de tige cylindrique. La partie intermédiaire du contact mobile 30 est équipée d'une collerette 32 annulaire ayant un diamètre légèrement supérieur à celui de la tige du contact mobile 30. La collerette 32 joue le rôle de piston à double effet déplaçable en translation alternée à l'intérieur de la douille 28 entre deux butées 34, 36 terminales, lesquelles sont formées par des parties recourbées ménagées aux extrémités opposées de la douille 28. La collerette 32 est dotée de joints d'étanchéité coopérant avec la douille 28 pour garantir l'étanchéité entre les deux compartiments 24, 26 lorsque le contact mobile 30 se trouve en position d'ouverture (figure 1) ou en position de fermeture (figure 2) et également pendant son déplacement entre ces deux positions. Chaque contact fixe 12, 14 est conformé selon une couronne annulaire ayant un diamètre interne, correspondant au diamètre externe du contact mobile 30. Le premier contact fixe 12 est porté en porte-à-faux par un organe 38 conducteur en forme de cloche, solidarisé à l'isolateur support 16, et se trouvant dans le premier compartiment 24. D'une manière analogue, le deuxième contact fixe 14 est porté en porte-à-faux par un organe 40 conducteur en forme de cloche, fixé à l'autre isolateur support 18, et agencé dans le deuxième compartiment 26. Une tubulure 42 relie le premier compartiment 24 de l'enveloppe 20 à un réservoir 44 renfermant un compresseur 46, et une électrovalve 48 de commande. Le déplacement du contact mobile 30 s'opère au moyen de la pression différentielle du gaz contenu dans les deux compartiments 24, 26 de l'enveloppe 20. Lorsque la pression de gaz SF6 à l'intérieur du premier compartiment 24 est supérieure à celle régnant dans le deuxième compartiment 26, le piston de la collerette 32 entraîne le contact mobile 30 vers la droite, de manière à l'amener en fin de course de fermeture en engagement avec le deuxième contact fixe 14 (figure 2). Le sectionneur 10 est alors en position de fermeture. L'ouverture du sectionneur 10 est obtenue lorsque la pression du gaz SF6 à l'intérieur du deuxième compartiment 26 est supérieure à celle engendrée dans le premier compartiment 24. Le piston de la collerette 32 est alors sollicité vers la gauche à l'intérieur de la douille 28, et provoque le sectionnement avec la formation d'un intervalle d'isolement 50 (figure 1). La baisse de pression dans le premier compartiment 24 est obtenue suite à l'excitation de l'électrovalve 48 provoquant une décharge de gaz vers le réservoir 44 à travers la tubulure 42. La mise en marche du compresseur 46 fait monter la pression dans le premier compartiment 24 jusqu'à un seuil prédéterminé de manière à entraîner la fermeture du sectionneur 10. La position du contact mobile 30 est bistable, le changement de position s'effectuant rapidement dès le début de la course de déplacement dans un sens ou dans l'autre. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, le sectionneur 10 est associé à un disjoncteur 52 équipé d'un mécanisme de commande pneumatique 54 du type décrit dans le brevet EP-A-465377 de la demanderesse. Chaque pôle du disjoncteur 52 comporte une paire de contacts séparables 56, 58, et un dispositif d'extinction d'arc 60 rendu actif lors de la séparation des contacts 56, 58. L'un des contacts 58 se trouve en liaison avec un départ 62, tandis que l'autre contact 56 est en liaison électrique avec le premier contact fixe 12 du sectionneur 10. Le volume d'expansion 64 du disjoncteur 52 correspond dans ce cas au premier compartiment 24 du dispositif des figures 1 et 2, et se trouve en communication avec le réservoir 44 renfermant le compresseur 46. Le deuxième compartiment 26 du sectionneur 10 est séparé du volume d'expansion 64 par l'isolateur support 22 portant le contact mobile 30 bistable, lequel est déplaçable entre les deux butées de la douille 28 conductrice. Les deux autres isolateurs 16, 18 ne sont pas nécessaires, le deuxième contact fixe 14 étant relié électriquement à une phase d'un jeu de barres 70 d'alimentation triphasée. En fonctionnement normal du poste blindé à haute tension, la pression du gaz d'isolement à l'intérieur du volume d'expansion 64 du disjoncteur 52 est de l'ordre de 6 bars, tandis que la pression du gaz dans le deuxième compartiment 26 du sectionneur 10 est environ de 4 bars. Un tel différentiel de pression maintien en permanence le sectionneur 10 en position de fermeture de manière à garantir l'alimentation du disjoncteur 52, et du départ 62. La pression du gaz d'isolement dans le volume d'expansion 64 est ajusté par le compresseur 46 lors d'un fonctionnement normal, ou lors d'une coupure effectuée par le disjoncteur 52. L'excitation de l'électrovalve 48, possible après l'ouverture du disjoncteur 52 provoque une baisse de pression de gaz dans le volume d'expansion 64 entrainant la séparation des contacts 30,14 du sectionneur 10. La refermeture du sectionneur 10 intervient dès que le compresseur a regonflé le volume d'expansion 64 à une pression supérieure à 4 bars. Le sectionneur 10 des figures 3 et 4 est agencé selon un sectionneur de ligne, auquel est associé un sectionneur de mise à la terre 72 à commande manuelle. Le sectionneur de mise à la terre 72 comporte une broche de contact 74 traversant à étanchéité un orifice 76 de l'enveloppe 20 métallique selon une direction perpendiculaire au contact mobile 30. La broche 74 est au potentiel de la terre, et son extrémité libre est susceptible de pénétrer dans le volume d'expansion 64 pour s'engager dans un trou de la douille 28 conductrice portée par l'isolateur support 22. Lorsque le sectionneur de mise à la terre 72 est en position de fermeture (figure 4), le disjoncteur se trouve à la terre du côté du jeu de barres 70. Le départ 62 comprend également un sectionneur de mise à la terre 78 à fermeture rapide pour assurer la mise à la terre du départ 62. L'électrovalve 48 n'est pas nécessaire lorsque le sectionneur 10 sert uniquement d'organe de sécurité en cas d'intervention sur le disjoncteur 52. Il est clair que le contact mobile 30 en translation du sectionneur 10 pourrait être remplacé par un contact mobile pivotant pour constituer un sectionneur rotatif. REVENDICATIONS 1. Sectionneur pour un poste blindé à haute tension et à isolement gazeux, comprenant une enveloppe (20) métallique étanche, remplie de gaz isolant sous pression et à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre SF6, et renfermant au moins un pôle de sectionnement comportant un premier contact fixe (14) et un deuxième contact fixe (16) coopérant avec un contact mobile (30) pour définir un intervalle d'isolement (50) dans la position d'ouverture du sectionneur (10), caractérisé en ce que - l'enveloppe (20) du sectionneur (10) est subdivisée par un isolateur (22) en un premier compartiment (24, 64) renfermant le premier contact fixe (12), et un deuxième compartiment (26) contenant le deuxième contact fixe (14), - l'isolateur (22) est équipé d'une douille (28) conductrice à l'intérieur de laquelle se déplace le contact mobile (30) conformé selon un piston à double effet sensible à la pression différentielle du gaz dans le premier compartiment (24, 64) et le deuxième compartiment (26) adjacent pour établir soit la position de fermeture, soit la position d'ouverture du sectionneur (10). 2. Sectionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact mobile (30) du sectionneur (10) est doté d'une collerette (32) annulaire ayant un diamètre légèrement supérieur à celui de la tige du contact mobile (30), et destinée à coulisser à étanchéité à l'intérieur de la douille (28) pour garantir l'étanchéité entre les deux compartiments (24, 64, 26) lorsque le contact mobile (30) se trouve en position d'ouverture ou en position de fermeture et également pendant son déplacement entre ces deux positions. 3. Sectionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la douille (28) cylindrique comporte deux butées (34, 36) coopérant avec la collerette (32) en fin de course de déplacement du contact mobile (30), le décalage axial entre les deux butées (34, 36) étant légèrement supérieur à l'intervalle d'isolement (50). 4. Sectionneur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier compartiment (24, 64) est en communication avec un réservoir (44) renfermant un compresseur (46), et des moyens de commande pour ajuster la pression du gaz par rapport à celle régnant dans le deuxième compartiment (26). 5. Sectionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent au moins une électrovalve (48) destinée à assurer l'échappement du gaz du premier compartiment (24, 64) vers le réservoir (44) lors de la phase d'ouverture du sectionneur (10). 6. Sectionneur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier compartiment (64) est formé pour le volume d'expansion d'un disjoncteur (52) associé à l'enveloppe (20) du sectionneur (10), le disjoncteur (52) ayant un contact (58) en liaison électrique avec un départ (62), et un autre contact (56) en liaison électrique avec le premier contact fixe (12) du sectionneur (10). 7. Sectionneur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le disjoncteur (52) est actionné par un mécanisme de commande pneumatique (54) logé dans le réservoir (44), la pression du gaz d'isolement dans le volume d'expansion (64) du disjoncteur (52) étant toujours maintenue par le compresseur (46) à une valeur supérieure à celle du deuxième compartiment (26) du sectionneur (10) lors du fonctionnement normal du poste. 8. Sectionneur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enveloppe (20) est pourvue d'un orifice (76) pour le passage d'une broche de contact (74) d'un sectionneur de mise à terre (72), ladite broche étant reliée au potentiel de la terre, et s'étendant selon une direction perpendiculaire au contact mobile (30) du sectionneur (10) pour s'engager lors de la mise à terre, dans un trou de la douille (28) du côté du volume d'expansion (64). 9. Sectionneur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le contact mobile (30) est formé par une tige cylindrique bistable montée à coulissement alterné entre les positions de fermeture et d'ouverture pour constituer un sectionneur de ligne ou de jeu de barres. 10. Sectionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact mobile (30) est monté à pivotement sur la douille (28) pour constituer un sectionneur rotatif.