Brevet FR2817655A1 — publié le 20020607

L'invention concerne la sécurité dans les appareillages électriques et plus particulièrement dans les cabines de sectionnement moyenne tension à isolation dans l'air comprenant des fusibles limiteurs de courant. Ces cabines sont généralement disposées en extérieur sur socle et servent à la distribution de courant avec une tension inférieure à 52kV, ce qui correspond à la limite supérieure de la moyenne tension normalisée à la date de la demande. Il n'est pas impossible qu'en fonction de l'évolution de la technologie des fusibles, les tensions utilisées dans des cabines de sectionnement à isolation dans l'air puissent à l'avenir dépasser cette valeur, auquel cas l'invention s'appliquera aussi naturellement à une plage de tension au dessus de 52kV. Dans ces cabines, chaque barre d'alimentation en courant est raccordée à un câble de distribution du courant à travers un fusible limiteur de courant voire à travers plusieurs fusibles disposés côte à côte et montés en parallèle dans le circuit. Chaque fusible est dit embrochable, c'est-à-dire un monté de façon amovible pour pouvoir être embroché ou débroché manuellement. Généralement, une cabine de sectionnement moyenne tension comporte une trappe d'accès aux fusibles permettant à l'opérateur de débrocher un fusible usé et de le remplacer en embrochant un nouveau fusible. Mais durant ces opérations manuelles de débrochage ou d'embrochage du fusible, I'opérateur peut être exposé à des risques d'accidents par arcs électriques. Le but de l'invention est de sécuriser la manipulation du ou des fusibles embrochables limiteurs de courant placés dans un circuit électrique d'un appareillage électrique. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif de sécurité pour un appareillage électrique comprenant un circuit électrique avec un fusible embrochable limiteur de courant ou avec plusieurs fusibles embrochables disposés côte à côte et montés en parallèle dans le circuit, caractérisé en qu'il compreid un interrupteur de courant à coupure dans le vide monté en série avec le fusible et parcouru en position fermée par le courant permanent dans le circuit électrique, en ce que ledit interrupteur possède une paire de contacts dont l'un est mobile par rapport à l'autre ainsi qu'un mécanisme de manceuvre du contact mobile pour ouvrir ou fermer l'interrupteur, et en ce que ledit mécanisme est agencé pour empêcher le débrochage ou I'embrochage du ou des fusibles pendant que l'interrupteur est fermé. De la sorte, I'opérateur est obligé d'ouvrir l'interrupteur avant de manipuler un fusible et on évite ainsi les risques d'accident par arcs électriques. Un interrupteur à coupure dans le vide est utilisé pour éviter la présence d'arcs électriques dans l'air à l'intérieur de l'appareillage électrique.. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif de sécurité selon l'invention, le mécanisme de manoeuvre est agencé de telle manière que la fermeture ou l'ouverture complète de l'interrupteur et la vitesse de déplacement du contact mobile sont rendues indépendantes de la manoeuvre de l'opérateur. D'autres caractéristiques du dispositif de sécurité selon l'invention apparaîtront encore mieux ci-après. La figure 1 est une vue partielle d'une cabine de sectionnement moyenne tension dans laquelle est installé un dispositif de sécurité selon l'invention appliqué à un fusible unique. La figure 2 montre le dispositif de sécurité quand l'interrupteur est fermé et le fusible est embroché. La figure 3 montre le dispositif de sécurité quand l'interrupteur est ouvert et le fusible est embroché. La figure 4 montre le dispositif de sécurité quand l'interrupteur est ouvert et le fusible est débroché. La figure 5 montre le dispositif de sécurité quand l'iriterrupteur est fermé et le fusible est débroché. La cabine de sectionnement moyenne tension montrée partiellement sur la figure 1 comporte une barre 1 d'alimentation en courant et un câble 2 par lequel est distribué le courant sortant de la barre 1, cette dernière étant connecté par exemple à un disjoncteur non représenté sur la figure 1. La barre 1 est maintenue horizontale sous le plafond de la cabine par un isolateur support 3 et est reliée au câble 2 à travers un circuit électrique comprenant un interrupteur 4 qui s'étend verticalement sous la barre 1 et un seul fusible embrochable 5 limiteur de courant qui s'étend verticalement sous l'interrupteur 4. Le fusible 5 et l'interrupteur 4 sont reliés en série dans le circuit électrique. L'interrupteur 4 est de préférence un interrupteur à coupure dans le vide ayant deux contacts 4A,4B dont l'un 4B est mobile en translation par rapport à l'autre 4A. Le contact mobile 4B de l'interrupteur 4 est manoeuvré par un mécanisme de manoeuvre manuelle 6 pour ouvrir ou fermer l'interrupteur 4. Les deux bornes d'extrémité 5A,5B du fusible 5 sont embrochées dans des pinces conductrices élastiques 7,8 espacées verticalement l'une de I'autre. Les pinces conductrices 7,8 sont portées respectivement par deux isolateurs support 9,10 fixés à une cloison verticale C de la cabine. Les pinces 7,8 sont disposées de telle façon à permettre un débrochage/embrochage manuel du fusible 5 depuis une trappe d'accès 11 de la cabine située face à la cloison verticale C. Dans le montage de la figure 1, I'interrupteur 4 est relié électriquement à la barre 1 par son contact fixe 4A. Le contact mobile 4B de l'interrupteur est relié électriquement à la borne 5A du fusible 5 par l'intermédiaire d'une tresse métallique conductrice souple 12 elle-même reliée électriquement à la pince conductrice 7 dans laquelle s'embroche la borne 5A du fusible 5. La pince conductrice 8 dans laquelle s'embroche la borne 5B du fusible 5 est reliée électriquement quant à elle au câble 2. Pour débrocher le fusible 5 depuis la position embrochée qu'il occupe sur la figure 1, I'opérateur tire vers lui, à travers la trappe d'accès 11, la borne supérieure 5A du fusible 5 pour la débrocher de la pince 7 ce qui entraîne le pivotement du fusible autour de sa borne 5B en direction de la trappe d'accès 11 comme illustré par la flèche D. Pendant le pivotement du fusible, la borne inférieure 5B se débroche de la pince conductrice 8 qui est conçue pour permettre le maintien du fusible dans une position stable inclinée en fin du déplacement angulaire. Quand le fusible a atteint sa position stable inclinée vers la trappe d'accès 11, I'opérateur peut l'extraire de la cabine. Pour embrocher le fusible, I'opérateur place d'abord la borne inférieure 5B du fusible dans la pince 8, le fusible étant incliné vers la trappe d'accès 11, puis bascule le fusible vers la pince conductrice 7 pour embrocher la borne A. Pour obtenir un pivotement du fusible 5 autour de sa borne 5B, on pourra par exemple concevoir un berceau sous la pince 8 et faisant partie de celle-ci et une rotule à l'extrémité de la borne 5B qui est adaptée pour pivoter dans le berceau jusqu'à une position de butée. Selon l'invention, le mécanisme de manoeuvre 6 du contact mobile 4B de l'interrupteur est agencé de telle manière à empêcher le débrochage du fusible comme indiqué plus haut quand l'interrupteur est fermé mais aussi l'embrochage du fusible si l'interrupteur est fermé. Plus particulièrement, comme visible sur la figure 1, le mécanisme de manoeuvre 6 comporte un levier de manoeuvre 13 et le fusible comporte à sa partie terminale supérieure au niveau de sa borne supérieure 5A une bride 14 dans laquelle est formé un oeillet 15 de préhension. Le levier de manoeuvre 13 comporte également un oeillet 16 de préhension. Les oeillets et 16 sont ici disposés dans un plan vertical perpendiculaire au plan de la trappe d'accès 11 et sont adaptés pour recevoir une griffe fixée à l'extrémité d'une perche isolante 17 qui est utilisée par l'opérateur pour manoeuvrer le mécanisme 6 et pour débrocher la borne 5A du fusible de la pince 7. Plus particulièrement, le levier 13 est agencé pour pivoter en direction de la trappe d'accès 11 comme illustré par la flèche O, ce mouvement du levier 13 entraînant l'ouverture de l'interrupteur. Par conséquent, I'opérateur ouvre l'interrupteur 4 en tirant à lui à l'aide de la perche 17 I'oeillet 16 du levier 13. Quand le levier 13 occupe une première position qui est celle montrée sur la figure 1, correspondant à la position de fermeture de l'interrupteur 4, et que le fusible est embroché comme montré sur la figure 1, le levier 13 masque l'oeillet 15 ce qui fait que l'opérateur ne peut pas à l'aide la perche 17 accéder à l'oeillet 15 pour débrocher le fusible 5. Ce dispositif de sécurité oblige donc l'opérateur à ouvrir d'abord l'interrupteur 4 avant de débrocher le fusible 5. La figure 2 montre de façon plus détaillée le dispositif de sécurité selon l'invention. Sur la figure 2, I'interrupteur est fermé et le fusible est embroché. Le levier 13 du mécanisme de manoeuvre 6 a une partie terminale 13A en forme de U ayant deux branches (une seule étant visible sur la figure 2) disposées dans deux plans parallèles verticaux et espacés l'un de l'autre de part et d'autre du plan dans lequel est disposé l'oeillet 15. Quand l'oeillet 15 est inséré entre les deux branches du U, il est recouvert de chaque côté par la partie terminale 13A en forme de U du levier 13 et est inaccessible pour l'opérateur cé qui empêche le débrochage du fusible. Le mécanisme de manoeuvre 6 comprend une came 18 montée librement rotative autour d'un axe 19 et accouplée au levier 13 et au contact mobile 4B de l'interrupteur pour transformer le mouvement rotatif du levier 13 en un mouvement en translation du contact mobile 4B de manière à ouvrir ou fermer l'interrupteur 4. L'axe 19 est fixé à une platine 6A qui s'étend verticalement entre l'interrupteur 4 et le fusible 5. La platine 6A est portée par un bâti de la cabine constitué ici par les isolateurs 9,10 et la cloison verticale C de la cabine. Le levier de manoeuvre 13 est monté rotatif autour de l'axe 19 à son autre extrémité qui est opposée à l'extrémité portant la partie 13A et l'oeillet 16 est disposé dans la zone centrale du levier 13 entre l'axe 19 et la partie 13A. Un bras télescopique 20 sur lequel est enroulé un ressort spirale de puissance 21 est articulé en rotation par ses deux extrémités sur la platine 6A et sur le levier 13. L'extrémité du bras télescopique 20 articulée sur le levier 13 est engagée sur un premier chemin de came 22 de la came 18. Ce bras 20 avec le ressort 21 servent de système d'accumulation d'énergie élastique pour entraîner en rotation la came 18 autour de l'axe 19 de telle manière que l'ouverture ou la fermeture complète de l'interrupteur 4 et la vitesse de déplacement du contact mobile 4B soient rendues indépendantes de la manoeuvre de l'opérateur. Un bras 23 sur lequel est enroulé un second ressort de puissance 24 est monté entre la came 18 et la tige de manceuvre du contact mobile 4B. Le bras 23 s'étend verticalement parallèlement à la direction de déplacement du contact mobile 4B de l'interrupteur. Le bras 23 comporte une extrémité supérieure solidaire de la tige de manceuvre du contact mobile 4B et une extrémité inférieure portant un croisillon 25 engagé en déplacement dans un second chemin de came 26 de la came 18. Le chemin de came 26 est une lumière ayant la forme générale d'un L. Le croisillon 25 coulisse le long du bras 23 et se déplace entre les deux extrémités du chemin de came 26 quand la came 18 est déplacée en rotation autour de l'axe 19 de telle manière qu'une rotation de la came 18 dans le sens horaire entraîne un déplacement du croisillon 25 vers le bas du bras 23 et qu'une rotation de la came 18 dans le sens directe entraîne un déplacement du croisillon 25 vers le haut du bras 23. Enfin, un pion 27 fixé à la platine 6A est disposé pour se déplacer dans un troisième chemin de came 28 de la came 18, le chemin de came 28 étant diamétralement opposé au chemin de came 22 par rapport à l'axe 19 et comportant deux extrémités servant de butée pour le pion 27 de façon à limiter dans les deux sens de rotation la rotation de la came 18. Sur la figure 2, on voit que l'articulation du bras télescopique 20 sur le levier 13 est disposée sous la ligne joignant l'axe 19 et l'articulation du bras avec la platine 6A. Par ailleurs, l'articulation du bras 20 sur le levier 13 est disposée en butée contre une première extrémité du chemin de came 22 tandis que le pion 27 est disposé en butée contre une première extrémité du chemin de came 28. Enfin le croisillon 25 est disposé à une première extrémité du chemin de came 26 quand les contacts 4A et 4B sont fermés. Figure 3, quand l'opérateur tire le levier 13 en direction de la trappe 11 comme indiquée par la flèche O à l'aide de la perche 17 engagée dans l'oeillet 16, le levier 13 se déplace en rotation autour de l'axe 19 dans le sens horaire de sa première position vers une seconde position montrée sur la figure 3, correspondant à l'ouverture de l'interrupteur 4. Quand le levier 13 occupe sa seconde position, la partie 13A du levier 13 découvre l'oeillet 15 du fusible et l'articulation du bras 20 sur le levier 13 est disposée au-dessus de la ligne joignant l'axe 19 et l'articulation du bras 20 avec la platine 6A. L'articulation du bras 20 sur le levier 13 est par ailleurs disposée en butée contre la seconde extrémité du chemin de came 22 tandis que le pion 27 est disposé en butée contre la seconde extrémité du chemin de came 28. Enfin le croisillon 25 est placé à la seconde extrémité du chemin de came 26. La rotation dans le sens horaire du levier 13 de la première position vers la seconde position a entraîné une rotation du bras 20 autour de son articulation sur la platine 6A et une rétractation du bras 20 jusqu'à une position de point mort du bras 20 o les deux articulations du bras 20 et l'axe 19 sont alignés suivant une direction sensiblement horizontale. Comme les deux extrémités du ressort 21 sont solidaires respectivement des deux extrémités du bras 20, la rétractation du bras 20 entraîne un bandage par compression du ressort 21 jusqu'à ce que le bras 20 occupe sa position de point mort. Quand le bras 20 occupe sa position de point mort, son articulation sur le levier 13 vient en butée contre la seconde extrémité du chemin de came 22 et après franchissement de ce point mort, sous l'effet d'une rotation subséquente dans le sens horaire du levier 13, le ressort 21 se détend et'allonge le bras 20 qui entraîne la came 18 en rotation dans le sens horaire autour de l'axe 19. La rotation de la came 18 dans le sens horaire est transformée en une translation vers le bas du croisillon 25 le long du bras 23 jusqu'à ce que le croisillon 25 arrive en butée contre une rondelle 29 fixée à l'extrémité inférieure du bras 23. Pendant la rotation de la came 18 dans le sens horaire, le croisillon 25 en butée contre la rondelle 29 suit le chemin de came 26 et entraîne en translation vers le bas le bras 23 qui déplace en translation le contact mobile 4B pour le séparer du contact 4A. Lorsque que le croisillon vient en butée contre la rondelle 29, il se crée un petit choc qui favorise le décollement des contacts 4A et 4B. La rotation de la came 18 dans le sens horaire est bloquée quand le pion 27 vient en butée sur la seconde extrémité du chemin de came 28 comme visible sur la figure 3. En même temps, le croisillon 25 se place à la seconde extrémité du chemin de came 26 dans une portion de came qui s'étend sensiblement horizontalement pour bloquer la translation verticale du bras 23 de sorte à obtenir une position d'ouverture stable de l'interrupteur. On comprend donc, qu'après franchissement de la position de point mort par le bras 20, I'interrupteur s'ouvre automatiquement indépendamment de la manoeuvre de l'opérateur sur le levier 13. Si l'opérateur relâche le levier 13 avant que le bras 20 occupe sa position de point mort, I'interrupteur retourne à sa position " Fermé " automatiquement. Comme visible sur les figures 2 et 3, le bras 20 a son extrémité articulée sur la platine 6A qui porte un indicateur visuel 30 pour indiquer à l'opérateur l'état ouvert ou fermé de l'interrupteur 4. L'indicateur visuel 30 est disposé face à la trappe d'accès 11 pour être bien visible par l'opérateur. Il s'agit ici d'une plaque pliée ayant deux faces sélectivement exposées face à la trappe 11 suivant l'état d'ouverture ou de fermeture de l'interrupteur 4. Figure 4, le levier 13 occupe sa seconde position et l'interrupteur 4 est ouvert. Le fusible peut alors être basculé par l'opérateur à l'aide de sa perche 17 comme illustré par la flèche D de façon à être débroché et le cas échéant remplacé par un autre fusible qui devra à son tour être embroché avant que l'interrupteur soit refermé. La figure 5 illustre la position du levier 13 quand l'interrupteur est fermé alors que le fusible 5 n'est pas encore complètement embroché. Pour fermer l'interrupteur 4, I'opérateur à l'aide de sa perche 17 pousse l'oeillet 16 comme illustré par la flèche F afin de déplacer le levier 13 en rotation dans le sens direct de sa seconde position vers sa première position. La rotation du levier 13 entraîne le déplacement du bras 20, lequel passe par sa position de point mort o le ressort 21 atteint son maximum de compression. Après franchissement de la position de point mort, le bras 20 entraîne en rotation dans le sens directe la came 18 sous l'action de la détente du ressort 21. La came 18 se déplace en rotation dans le sens direct jusqu'à ce que le pion 27 arrive en butée à la première extrémité du chemin de came 28. La rotation de la came 18 dans le sens direct provoque un déplacement du croisillon 25 vers le haut du bras 23. Le déplacement subséquent du croisillon 25 dans le chemin de came 26, sous l'effet de la rotation de la came 18 dans le sens direct, provoque une translation vers le haut du bras 23 et la fermeture des contacts 4A et 4B de l'interrupteur 4. Quand l'interrupteur 4 est complètement fermé, le croisillon 25 se place à la première extrémité du chemin de came 26, dans une portion de came qui s'étend sensiblement horizontalement pour bloquer la translation verticale du bras 23 de sorte à obtenir une position de fermeture stable de l'interrupteur. En outre, à la fermeture de l'interrupteur 4, le ressort 24 est mis en compression entre le bras 23 et le croisillon 25 pour assurer l'effort nécessaire de maintien du contact mobile 4B contre le contact 4A. Comme pour l'ouverture, si l'opérateur relâche le levier 13 avant que le bras 20 franchisse sa position de point mort, l'interrupteur 4 retourne à sa position " Ouvert " automatiquement. Après franchissement de la position de point mort par le levier 20, I'interrupteur se ferme automatiquement indépendamment de la manoeuvre de l'opérateur sur le levier 13. Maintenant comme visible sur la figure 5, la bride 14 fixée au fusible 5 forme une sorte de doigt 31 qui s'étend perpendiculairement au fusible 5 en arrière du fusible 5 et à l'opposé de l'oeillet 15. Le doigt 31 de la bride 14 vient en butée contre la partie d'extrémité 13A en forme de U du levier 13 occupant sa première position quand le fusible est basculé vers la pince supérieure 7, empêchant ainsi l'embrochage du fusible 5 alors que l'interrupteur est fermé. Dans ce qui précède, le dispositif de sécurité selon l'invention est montré appliqué à un fusible unique. Le dispositif peut néanmoins être adapté sans difficulté à une cabine de sectionnement moyenne tension dans laquelle une barre d'alimentation en courant est raccordée à un câble de distribution du courant à travers plusieurs fusibles disposés côte à côte et montés en parallèle dans le circuit. Il suffit alors que la partie d'extrémité 13A en forme de U du levier 13 soit suffisamment large pour masquer l'ensemble des organes de préhension (15) des fusibles quand ceux ci sont embroché tandis que le levier occupe sa première position. Bien entendu, la bride 14 et la perche 17 sont réalisés en un matériau électriquement isolant. REVENDICATIONS 1/ Un dispositif de sécurité pour un appareillage électrique moyenne tension comprenant un circuit électrique avec un fusible (5) limiteur de courant ou avec plusieurs fusibles disposés côte à côte et montés en parallèle dans le circuit, caractérisé en qu'il comprend un interrupteur de courant à coupure dans le vide (4) monté en série avec le fusible et parcouru en position fermée par le courant permanent dans le circuit électrique, en ce que ledit interrupteur possède une paire de contacts (4A,4B) dont l'un est mobile par rapport à l'autre ainsi qu'un mécanisme de manoeuvre (6) du contact mobile pour ouvrir ou fermer l'interrupteur, et en ce que ledit mécanisme est agencé pour empêcher le débrochage ou l'embrochage du ou des fusibles pendant que l'interrupteur est fermé. 2/ Le dispositif de sécurité selon la revendication 1, dans lequel le mécanisme de manoeuvre (6) comprend un levier de manoeuvre (13) occupant une première position quand l'interrupteur est fermé et une seconde position quand l'interrupteur est ouvert, et dans lequel chaque fusible (5) comporte un organe de préhension (15) qui est soit masqué par le levier quand le fusible est embroché tandis que le levier occupe sa première position soit découvert quand le levier (13) occupe sa seconde position. 3/ Le dispositif de sécurité selon la revendication 2, dans lequel l'organe de préhension (15) d'un fusible est formé par un oeillet et dans lequel le levier (13) est conçu pour recouvrir l'oeillet de façon à le masquer. 4/ Le dispositif de sécurité selon la revendication 3, dans lequel une partie (13A) du levier (13) se présente en forme de U, et dans lequel l'oeillet (15) de chaque fusible est masqué par cette partie du levier quand il est inséré entre les deux branches du U. / Le dispositif de sécurité selon la revendication 3 ou 4, dans lequel l'oeillet (15) d'un fusible (5) est formé dans une bride (14) fixée au fusible, cette bride (14) formant un doigt (31) qui vient buter contre le levier (13) pour empêcher l'embrochage du fusible si le levier occupe sa première position. 6/ Le dispositif de sécurité selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le mécanisme de manoeuvre (6) comprend une came (18) qui est accouplée en mouvement au levier (13) et au contact mobile (4B) pour transformer le mouvement de rotation du levier en un mouvement de translation du contact mobile et dans lequel le mécanisme de manoeuvre comprend en outre un système d'accumulation d'énergie par ressort (21) qui est agencé de telle manière que le déplacement du levier entre sa première position et sa seconde position ou inversement provoque le bandage du ressort afin que la détente du ressort après le passage d'une position de5 point mort fournisse à ladite came l'énergie de rotation permettant la fin du mouvement d'ouverture ou de fermeture de l'interrupteur indépendamment des conditions de manoeuvre de l'opérateur. 7/ Le dispositif de sécurité selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le mécanisme de manceuvre (6) comporte un indicateur visuel (30) pour indiquer l'état ouvert ou fermé de l'interrupteur. 8/ Une cabine de sectionnement moyenne tension à isolation dans l'air comprenant un dispositif de sécurité selon l'une des revendications 1 à 7.