Brevet FR2783967A1 — publié le 20000331

Disjoncteur blindé à haute tension, comportant un boîtier de chambre de commutation L'invention concerne le domaine des appareils électriques de commutation, et elle s'applique à la conception de la construction de boîtiers de chambre de commutation, comme on les utilise pour des disjoncteurs blindés sous la forme de disjoncteurs à gaz comprimé à courant de gaz de soufflage auto-produit. Pour des disjoncteurs à haute tension sous la forme de disjoncteurs à gaz comprimé il est produit, pendant une opération de coupure, un courant de gaz dans la région des contacts qui s'ouvrent, courant qui provoque une extinction rapide de l'arc électrique qui se forme. Le courant de gaz de soufflage est produit par des éléments de construction comme des buses, pistons et canaux d'écoulement, les éléments de construction mobiles étant couplés au mouvement du contact de commutation mobile. Les contacts de commutation et les éléments de construction servant à l'extinction de l'arc électrique sont disposés à l'intérieur d'une chambre de commutation cylindrique. Cette chambre de commutation comporte également des parties de son volume, dans lesquelles peut s'évacuer le gaz par lequel l'arc électrique a été soufflé. Les gaz de soufflage sont refroidis dans ces parties, avant de quitter la chambre de commutation pour aller dans la chambre de gaz diélectriquement sollicitée qui se trouve entre la chambre de commutation et le blindage entourant la chambre de commutation. Plus le gaz de soufflage est refroidi, moins il comporte de porteurs de charge, c'est-à-dire moins il influence les relations diélectriques à l'intérieur du boîtier de blindage. Cela est particulièrement important pour des disjoncteurs dont le boîtier de blindage est réalisé en métal et possède un potentiel de terre. La température des gaz introduits dans la chambre de gaz diélectriquement sollicitée a donc une influence sur le volume de cette chambre, et donc sur les dimensions extérieures du boîtier de blindage. 2 2783967 Des disjoncteurs à haute tension sous forme de disjoncteurs à gaz comprimé à flux de gaz de soufflage auto-produit peuvent être conçus comme disjoncteurs à haute tension à plusieurs étages à blindage unipolaire, au moins deux chambres de commutation cylindriques étant disposées en série à l'intérieur d'un boîtier de blindage cylindrique ou quasi cylindrique, chambres qui sont pourvues chacune d'un boîtier de chambre de commutation et d'une résistance de commande ou d'un condensateur de commande cylindrique disposé(e) en parallélisme axial avec la chambre de commutation, et tant la chambre de commutation respective que l'élément de commande associé étant disposés en ayant leurs axes excentrés par rapport au boîtier de blindage, mais conjointement dans un plan dans lequel se trouve également l'axe du boîtier de blindage, ou dans un plan parallèle à ce plan (document US 4 413 165, brochure allemande " Installations de commutation isolées au SF6 pour 123- 125 kV", brochure de la firme Siemens AG, n de commande E- 129/2043, 1983, pages 32 et 36). Mais on peut aussi prévoir des disjoncteurs à haute tension à blindage multipolaire, dans lesquels trois chambres de commutation comportant chacune un boîtier de chambre de commutation sont disposées dans un boîtier de blindage cylindrique ou quasi cylindrique, parallèlement entre elles et en parallélisme axial avec le boîtier de blindage. En partant d'un disjoncteur à haute tension à blindage unipolaire, sous la forme d'un disjoncteur à gaz comprimé à courant de gaz de soufflage auto-produit, constitué d'un boîtier de blindage cylindrique ou quasi cylindrique, d'au moins deux chambres de commutation cylindriques, disposées l'une derrière l'autre à l'intérieur du boîtier de blindage et pourvues chacune d'un boîtier de chambre de commutation et d'une résistance de commande ou d'un condensateur de commande cylindrique, disposé(e) en parallélisme axial avec la chambre de commutation, dans lequel tant la chambre de commutation respective que le condensateur de commande ou la résistance de commande associé(e) sont disposés en ayant leurs axes excentrés par rapport au boîtier de blindage, mais conjointement dans un plan dans lequel se trouve également l'axe du boîtier de blindage, ou dans un plan parallèle à ce plan, ou d'un disjoncteur à blindage multipolaire, sous la forme de disjoncteurs à gaz comprimé à courant de gaz de soufflage auto-produit, constitué d'un boîtier de blindage cylindrique ou quasi cylindrique et de trois chambres de commutation, disposées à l'intérieur du boîtier de blindage 3 2783967 parallèlement entre elles et en parallélisme axial avec le boîtier de blindage, qui comportent chacune un boîtier de chambre de commutation, I'invention vise à améliorer l'effet de refroidissement du volume d'évacuation des chambres de commutation respectives. On y parvient, pour un disjoncteur à haute tension à blindage unipolaire, par le fait que le boîtier de chambre de commutation est de section transversale ovale, I'axe du grand diamètre de la section ovale s'étendant perpendiculairement ou approximativement perpendiculairement au plan qui définit la position des axes du boîtier respectif de chambre de commutation et de l'élément de commande associé. Pour un disjoncteur à blindage multipolaire, il est également prévu de réaliser les boîtiers de chambre de commutation de section ovale, I'axe du plus grand diamètre de la section ovale respective s'étendant dans ce cas perpendiculairement ou environ perpendiculairement au plan dans lequel se trouvent l'axe du boîtier respectif de chambre de commutation et l'axe du boîtier de blindage. La mesure prévue par l'invention, consistant à réaliser le boîtier de chambre de commutation sous une forme ovale, a pour objectif d'augmenter le volume de la chambre de commutation, notamment le volume d'évacuation recevant les gaz de soufflage chauds, sans augmenter en même temps les distances diélectriquement critiques entre la chambre de commutation et le boîtier de blindage. Cela est possible parce que les chambres de commutation sont excentrées - au moins partiellement- par rapport à l'axe du boîtier de blindage, de sorte que des régions différentes de la surface des chambres de commutation se trouvent à des distances différentes du boîtier de blindage. Dans les régions les plus distantes, la paroi de la chambre de commutation peut être élargie, de sorte qu'on fournit dans une mesure considérable un volume d'échappement supplémentaire, qui favorise le refroidissement des gaz de soufflage. Cette mesure peut éventuellement permettre également une réduction du diamètre du boîtier de blindage. La forme ovale de la section du boîtier de chambre de commutation peut être symétrique, comme c'est le cas pour des ellipses; mais elle peut aussi être dissymétrique, ou n'être présente que d'un côté. L'important est dans tous les cas qu'en s'écartant de la forme de section circulaire du boîtier de chambre de commutation, on fournisse un plus grand volume d'échappement 4 2783967 Deux exemples de réalisation de l'invention sont représentés sur les figures 1 et 2, parmi lesquelles: la figure 1 est une représentation en coupe fortement schématisée d'un disjoncteur à haute tension à plusieurs étages, à blindage unipolaire, et la figure 2 est une représentation en coupe, également fortement schématisée, d'un disjoncteur à haute tension à blindage multipolaire. Suivant la figure 1, une chambre 3 de commutation et un condensateur 10 de commande sont disposés dans un boîtier 1 de blindage métallique. L'axe 2 du boîtier de blindage et l'axe 5 de la chambre de commutation, ainsi que l'axe 11 du condensateur de commande, s'étendent parallèlement entre eux dans un plan 12 vertical commun. La chambre 3 de commutation et le condensateur 10 de commande sont excentrés par rapport à l'axe 2 du boîtier de blindage. La chambre 3 de commutation comporte un boîtier 4 de chambre de commutation qui possède une forme elliptique, l'axe 6 du grand diamètre s'étendant perpendiculairement au plan 12 vertical. Par rapport à une forme cylindrique habituelle du boîtier de chambre de commutation, comme elle est représentée par le contour 9 en pointillés, le boîtier 4 de chambre de commutation comporte des parties 7 et 8 supplémentaires de volume, qui peuvent être utilisées lors de processus de commutation pour le refroidissement des gaz de soufflage chauds. La représentation en coupe représente encore des tringles 13 de commutation, qui servent à l'entraînement des parties mobiles des éléments non représentés, présents dans la chambre 3 de commutation, du dispositif de commutation proprement dit. Suivant la figure 2, trois chambres 24 de commutation sont disposées dans le boîtier 20 de blindage de forme cylindrique, pourvu de brides 21 et 22 de raccordement. L'axe 23 du boîtier 20 de blindage et les axes 28, 29 et 30 des chambres 24 de commutation s'étendent ici parallèlement entre eux et se trouvent conjointement dans un plan 34 vertical. Ici aussi, les boîtiers 25 individuels de chambre de commutation sont de forme ovale, en particulier elliptique, de sorte que, par rapport à une forme circulaire classique comme indiquée en pointillés, on procure des parties 26 et 27 supplémentaires de volume. La forme elliptique est donnée aux boîtiers 25 de chambre de commutation de telle sorte que les axes 31, 32 et 2783967 33 du grand diamètre des boîtiers de chambre de commutation s'étendent perpendiculairement au plan 34 vertical. 6 2783967 REVENDICATIONS 1. Disjoncteur à haute tension à plusieurs étages, à blindage unipolaire, sous la forme d'un disjoncteur à gaz comprimé à courant de gaz de soufflage auto-produit, constitué d'un boîtier de blindage cylindrique ou quasi cylindrique, d'au moins deux chambres de commutation cylindriques, disposées l'une derrière l'autre à l'intérieur du boîtier de blindage et pourvues chacune d'un boîtier de chambre de commutation et d'une résistance de commande ou d'un condensateur de commande cylindrique, disposé(e) en parallélisme axial avec la chambre de commutation, dans lequel tant la chambre de commutation respective que le condensateur de commande ou la résistance de commande associé(e) sont disposés en ayant leurs axes excentrés par rapport au boîtier de blindage, mais conjointement dans un plan dans lequel se trouve également l'axe du boîtier de blindage, ou dans un plan parallèle à ce plan, caractérisé en ce que le boîtier (4) de la chambre de commutation est de section transversale ovale, I'axe (6) du grand diamètre de la section ovale s'étendant perpendiculairement ou approximativement perpendiculairement au plan (12) qui définit la position des axes (5, 11) du boîtier (4) respectif de chambre de commutation et du condensateur (10) de commande ou de la résistance de commande associé(e). 2. Disjoncteur à haute tension à blindage multipolaire, sous la forme de disjoncteurs à gaz comprimé à courant de gaz de soufflage auto- produit, constitué d'un boîtier de blindage cylindrique ou quasi cylindrique et de trois chambres de commutation, disposées à l'intérieur du boîtier de blindage parallèlement entre elles et en parallélisme axial avec le boîtier de blindage, qui comportent chacune un boîtier de chambre de commutation, caractérisé en ce que les boîtiers (25) de chambre de commutation sont de section transversale ovale, I'axe (31, 32, 33) du grand diamètre de la section ovale respective s'étendant perpendiculairement ou approximativement 7 2783967 perpendiculairement au plan (34) dans lequel se trouvent l'axe (28, 29, 30) du boîtier (25) respectif de chambre de commutation et l'axe (23) du boîtier (20) de blindage.