Brevet FR2825525A1 — publié le 20021206

L'invention concerne un parafoudre pour ligne aérienne électrique à haute tension, comprenant un premier organe de fixation à la ligne électrique, un second organe de fixation à un pylône portant la ligne électrique, et entre les deux organes de fixation une structure électrique apte à réduire une surtension se propageant le long de la ligne, la structure électrique étant constituée d'une varistance reliée électriquement en série à un éclateur comprenant deux électrodes espacées l'une de l'autre. Dans un tel parafoudre, en cas de surtension de la ligne, un arc se forme entre les électrodes de l'éclateur, et au fur et à mesure que la surtension décroît, la résistance de la varistance augmente pour couper cet arc en réduisant l'intensité du courant qui traverse le parafoudre. Dans un parafoudre de ce type connu de l'art antérieur, les deux électrodes de l'éclateur sont mécaniquement dissociées. Une électrode de l'éclateur est fixée à une extrémité de la varistance laquelle est fixée au pylône et l'autre électrode de l'éclateur est fixée sur la ligne haute tension à protéger. Ce type de parafoudre est simple à installer puisqu'il est constitué de deux parties indépendantes à fixer respectivement sur le pylône et sur la ligne. Cependant, une ligne électrique aérienne tend à se déplacer par rapport au pylône qui la soutient notamment sous l'effet de la force du vent mais aussi sous l'effet des charges thermiques différentielles. Il en résulte qu'avec cette construction de parafoudre, la distance séparant les électrodes de l'éclateur varie avec les déplacements de la ligne par rapport au pylône ce qui modifie la caractéristique diélectrique de l'éclateur et donne lieu à un fonctionnement instable du parafoudre. Il est connu du brevet US 4 467 387 un parafoudre constitué d'un isolateur renfermant une varistance et qui est entouré par deux anneaux formant les électrodes de l'éclateur. Ce parafoudre a un fonctionnement stable puisque les électrodes montées sur l'isolateur sont séparées par une distance constante. Il forme un bras rigide ayant une longueur fixe qui est destiné à être connecté à ses deux extrémités d'une part au pylône et d'autre part à la ligne. Cependant, cette construction ne laisse aucune liberté de mouvement à la ligne par rapport au pylône. D'autre part, ce parafoudre peut avoir une longueur importante qui ne permet pas toujours son installation entre le pylône et la ligne. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients des parafoudres de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un parafoudre pour ligne aérienne électrique à haute tension, comprenant un premier organe de fixation à la ligne électrique, un second organe de fixation à un pylône portant la ligne électrique, et entre les deux organes de fixation une structure électrique apte à réduire une surtension se propageant le long de la ligne, la structure électrique étant constituée d'une varistance reliée électriquement en série à un éclateur comprenant deux électrodes espacées l'une de l'autre, caractérisé en ce que les deux électrodes de l'éclateur sont montées sur un isolateur électrique de manière à être maintenues espacées l'une de l'autre d'une distance constante, et en ce que l'isolateur électrique est fixé à la varistance par une articulation pour que les deux organes de fixation soient séparés par une distance variable. Dans cette construction, la varistance avec l'éclateur sur l'isolateur sont reliés au pylône et à la ligne. Cette construction contribue à obtenir un fonctionnement stable du parafoudre grâce à la distance constante qui sépare les électrodes de l'éclateur tout en autorisant un déplacement de la ligne par rapport au pylône grâce à la distance variable qui sépare ses organes de fixation. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'articulation est une liaison pivot ou une liaison rotule. Avec cette construction, le parafoudre pourra être adapté selon le cas pour autoriser plus ou moins de déplacements de la ligne par rapport au pylône. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le premier organe de fixation à la ligne électrique est fixé à l'isolateur électrique par l'intermédiaire d'un déconnecteur. Avec cette construction, le parafoudre pourra être découplé de la ligne en cas de dysfonctionnement. Selon encore un autre mode de réalisation particulier de l'invention l'isolateur électrique est un isolateur composite. Avec cette construction, le poids du parafoudre est réduit pour faciliter notamment son installation. L'invention sera maintenant décrite plus en détail ci-après en référence au dessin annexé qui en illustre une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure unique est une représentation schématique du parafoudre selon l'invention. Le parafoudre selon l'invention se présente sous la forme d'un bras articulé qui est destiné à être monté entre un pylône et une ligne aérienne à haute tension de transport électrique LI, comme visible dans la figure unique. Sur la figure, on a représenté une partie SS d'une superstructure faisant partie du pylône portant la ligne LI. La ligne LI est maintenue en suspension à la superstructure SS par l'intermédiaire d'un organe de maintien OM qui est généralement une chaîne d'isolateurs de suspension en verre ou porcelaine ou un isolateur composite. La ligne LI est fixée à l'extrémité inférieure de l'organe de maintien OM par l'intermédiaire d'une pince PN qui enserre la ligne de façon classique en soi. Le parafoudre selon l'invention comprend un premier organe de fixation FP au pylône, un second organe de fixation Pl à la ligne électrique supportée par le pylône et entre les deux organes de fixation FP et Pl une structure électrique constituée d'une varistance VA reliée à un éclateur à air EC par l'intermédiaire d'une articulation AR. Les deux organes de fixation FP et Pl sont de préférence électriquement conducteurs. La varistance VA est généralement constituée d'un empilement de blocs de varistance en oxyde de zinc maintenant en contact électrique étroit dans un boîtier isolant 12 de forme cylindrique muni à ses deux extrémités d'armatures métalliques. Dans l'exemple de la figure 1, le premier organe de fixation FP du parafoudre au pylône est monté sur une armature métallique d'extrémité de la varistance VA. L'organe de fixation FP est monté sur la superstructure SS par l'intermédiaire d'une potence PO de sorte que la varistance VA se trouve suspendue à la potence PO. L'autre armature métallique d'extrémité de la varistance VA est reliée mécaniquement et électriquement à l'éclateur EC par l'intermédiaire de l'articulation AR. Dans le parafoudre selon l'invention, l'éclateur à air EC est constitué d'un isolateur électrique 11 en forme de tige rigide aux extrémités duquel sont montées les deux électrodes E1, E2 de l'éclateur, encore connues sous le nom de cornes. Les deux électrodes E1, E2 de cet éclateur sont ainsi maintenues espacées l'une de l'autre dans l'air d'une distance D constante ce qui garantit un fonctionnement stable du parafoudre. L'isolateur 11 est de préférence un isolateur composite constitué d'une tige pleine ou jonc en matière composite fibres de verre résine epoxy entourée d'un revêtement isolant en élastomère. Cette structure de l'isolateur contribue à alléger le parafoudre. Comme visible sur la figure, le second organe de maintien PI du parafoudre est solidaire d'une extrémité FL de l'isolateur 11, l'autre extrémité de l'isolateur 11 participant à la réalisation de l'articulation AR. Dans l'exemple illustré, le second organe de fixation PI est par exemple une pince enserrant la ligne LI. La varistance VA reliée électriquement en série à l'éclateur EC à travers l'articulation AR forme ainsi une structure électrique capable de réduire une surtension se propageant le long de la ligne, comme cela a été expliqué plus haut. Dans l'exemple de réalisation de la figure unique, la varistance est reliée au pylône et l'éclateur à la ligne, mais il va de soi qu'un montage dans lequel la varistance serait reliée à la ligne et l'éclateur au pylône est également envisageable dans le cadre de l'invention. L'articulation AR permet au parafoudre de se replier pour réduire la distance qui sépare les organes de fixation FP et PI ou de se déplier pour augmenter cette distance. Ainsi, le parafoudre selon l'invention a ses deux organes de fixation FP, PI qui sont séparés par une distance qui est variable pour laisser à la ligne électrique LI une liberté de mouvement tout en garantissant un fonctionnement stable du parafoudre puisque les électrodes E1, E2 de l'éclateur sont séparées par une distance D qui reste constante. Cette articulation AR pourra ne pas être électriquement conductrice si elle est associée à un conducteur électrique souple reliant la varistance à l'éclateur. L'articulation AR du parafoudre ainsi que les organes de fixation FP, PI au pylône et à la ligne pourront être selon le cas des liaisons pivot ou des liaisons rotule en vue de laisser plus ou moins de liberté aux déplacements de la ligne par rapport au pylône. Plus particulièrement, l'utilisation de liaisons pivots selon un axe horizontal autorisera seulement un déplacement longitudinal de la ligne LI, alors que l'utilisation de liaisons rotules laissera tous degrés de liberté dans les déplacements de la ligne par rapport au pylône. Sur la figure, on a représenté un déconnecteur DE interposé entre l'organe de fixation PI à la ligne électrique et l'isolateur électrique 11 de l'éclateur EC. Ce déconnecteur DE sert à découpler le parafoudre de la ligne en cas de dysfonctionnement de ce dernier. Un tel déconnecteur est bien connu et utilise une technologie pyrotechnique pour avoir un fonctionnement autonome lui permettant de couper le courant dans le parafoudre sur détection d'un courant le traversant pendant une durée trop importante. Plus particulièrement, un dysfonctionnement de l'éclateur est susceptible d'apparaître en cas d'endommagement de la surface externe de l'isolateur 11 par un arc électrique qui se formerait entre les électrodes et se déplacerait vers la surface de l'isolateur. Dans ce cas, la caractéristique diélectrique de l'éclateur est modifiée du fait de la dégradation de l'isolateur 11, ce qui peut engendrer l'établissement d'un courant permanent dans le parafoudre qui est alors interrompu par le déconnecteur DE. REVENDICATIONS 1/Parafoudre pour ligne aérienne électrique à haute tension (LI), comprenant un premier organe de fixation (FP) à un pylône portant la ligne électrique (LI), un second organe de fixation (Pl) à la ligne électrique (LI), et entre les deux organes de fixation (Pl, FP) une structure électrique apte à réduire une surtension se propageant le long de la ligne, la structure électrique étant constituée d'une varistance (VA) reliée électriquement en série à un éclateur (EC) comprenant deux électrodes (E1, E2) espacées l'une de l'autre, caractérisé en ce que les deux électrodes (E1, E2) de l'éclateur sont montées sur un isolateur électrique (11) de manière à être maintenues espacées l'une de l'autre d'une distance (D) constante, et en ce que l'isolateur électrique (11) est fixé à la varistance (VA) par une articulation (AR) pour que les deux organes de fixation (FP, Pl) soient séparés par une distance variable. 2/Parafoudre selon la revendication 1, dans lequel l'articulation (AR) est une liaison pivot. 3/Parafoudre selon la revendication 1, dans lequel l'articulation (AR) est une liaison rotule. 4/Parafoudre selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le deuxième organe de fixation (Pl) à la ligne électrique est fixé à l'isolateur électrique (11) par l'intermédiaire d'un déconnecteur (DE). 5/Parafoudre selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'isolateur électrique (11) est un isolateur composite.