Brevet FR2848332A1 — publié le 20040611

i La présente invention concerne, de façon générale, le domaine des appareillages de coupure pour lignes électriques à moyenne tension, appartenant à des réseaux de distribution, habituellement triphasés. Plus particulièrement, cette invention se rapporte à un interrupteur à coupure sous 5 vide, ou sous atmosphère contrôlée, pour de telles lignes électriques, cet interrupteur pouvant être aérien ou aéro-souterrain. L'invention propose aussi un procédé de fabrication d'un tel interrupteur. A ce jour, les interrupteurs à coupure sous vide, ou sous atmosphère contrôlée, sont des appareils tripolaires avec des phases 10 séparées, montées sur un châssis métallique. Il en résulte une réalisation encombrante, nécessitant de nombreux composants. La présente invention vise à fournir un interrupteur du genre ici concerné, d'encombrement réduit et de structure simplifiée, et dont la fabrication est également simplifiée, tout en conservant pour cet interrupteur 15 les qualités fonctionnelles requises, en particulier d'étanchéité et d'isolement. A cet effet, l'invention a pour objet un interrupteur à coupure sous vide ou sous atmosphère contrôlée pour lignes électriques à moyenne tension, cet interrupteur comprenant essentiellement trois boîtiers accolés, correspondant respectivement aux trois phases du réseau, chaque boîtier étant 20 constitué par deux demi-boîtiers isolants opposés et réunis, qui délimitent un volume intérieur dans lequel sont positionnés des composants électriques, en particulier des éléments conducteurs et un élément de coupure, en particulier du genre ampoule sous vide, ainsi que des composants mécaniques de commande de l'élément de coupure. L'interrupteur complet comprend avantageusement, outre l'ensemble des trois boîtiers précités, qui correspondent aux trois phases, un boîtier supplémentaire placé contre l'extrémité de cet ensemble et renfermant un transformateur de tension, et encore un autre boîtier placé contre l'extrémité opposée dudit ensemble et renferment un mécanisme de commande, manuel 30 ou motorisé, de cet interrupteur. Chaque boîtier, constitué de demi-boîtiers opposés et réunis, possède avantageusement, en vue de face, une forme générale trapézodale, notamment en forme de trapèze isocèle, avec deux faces latérales d'inclinaisons opposées qui comportent chacune une traversée électrique ou 35 une prise fixe, respectivement d'entée et de sortie, l'élément de coupure du genre ampoule sous vide étant positionné, dans le volume intérieur du boîtier, dans le prolongement de la traversée électrique ou prise d'entrée, donc en formant un angle avec la traversée ou prise de sortie. Quant aux composants mécaniques de commande de l'élément de coupure du genre ampoule sous vide, ceux-ci sont avantageusement positionnés sensiblement dans le 5 prolongement de cet élément de coupure, du côté opposé à la traversée électrique ou prise d'entrée, et à proximité de la traversée électrique ou prise de sortie. La construction et configuration, précédemment définies, de l'interrupteur objet de l'invention conduit à un produit particulièrement compact, 10 l'encombrement étant en particulier réduit par la disposition en "V" formée par l'ampoule sous vide, d'une part, et la traversée ou prise de sortie, d'autre part. L'isolement est notamment assuré en prévoyant que, pour chaque phase de l'interrupteur, les deux demi-boîtiers sont réunis, à leur périphérie, par un cordon de matière isolante, du genre mastic, ou par un joint en 15 élastomère prémoulé, qui assure aussi l'étanchéité. Dans une forme de réalisation préférée, pour chaque phase de l'interrupteur, les deux demi-boîtiers possèdent un cloisonnement interne qui délimite au moins un compartiment dans lequel sont positionnés les composants électriques, en particulier l'élément de coupure, et au moins un 20 autre compartiment dans lequel sont positionnés les composants mécaniques de commande de l'élément de coupure. Avantageusement, l'élément de coupure, tel qu'ampoule sous vide, est positionné dans le compartiment correspondant au moyen d'un noyau prémoulé en résine, composé de deux demi-noyaux engagés respectivement dans les deux demi- boîtiers. On réalise 25 ainsi un centrage précis de l'ampoule sous vide, tout en l'isolant parfaitement, par un isolement solide. Le cloisonnement interne des deux demi-boîtiers permet encore de délimiter, à l'intérieur de l'encombrement de l'interrupteur, au moins une "cheminée" prévue pour le passage de câbles conducteurs à moyenne tension 30 et/ou basse tension, la ou les "cheminées" étant notamment situées sur le côté de l'élément de coupure et/ou de la traversée d'entrée. Ainsi, la structure des demi-boîtiers assure le positionnement des composants internes électriques ou mécaniques, en absorbant les efforts mécaniques, tout en réduisant considérablement le nombre de pièces 35 nécessaires (en comparaison avec les réalisations antérieures). De plus, l'aménagement des "cheminées" dans les demi-boîtiers évite tout passage de câbles à l'extérieur de l'interrupteur, ce qui évite le risque d'accrochage des câbles, et améliore l'esthétique de l'ensemble. Les qualités d'isolement, d'étanchéité et de résistance mécanique de l'interrupteur, objet de l'invention, sont encore améliorées par un procédé S spécifique de fabrication de cet interrupteur, qui consiste essentiellement, pour chaque phase de l'interrupteur: - à disposer de deux demi-boîtiers, et des composants électriques et mécaniques correspondants, - à positionner, dans ces deux demi-boîtiers, des demi- noyaux 10 respectifs prévus pour le positionnement de l'élément de coupure, en particulier du genre ampoule sous vide, - à positionner, dans un premier demi-boîtier placé en position inférieure, les composants électriques et mécaniques, l'élément de coupure prenant place dans le demi-noyau correspondant, - à mettre en place, en position supérieure, l'autre demi-boîtier, et à assembler les deux demi-boîtiers par un cordon de matière isolante, du genre mastic, ou par un joint en élastomère prémoulé; - à injecter, dans le boîtier ainsi assemblé, une résine polymérisable qui remplit le ou les compartiments logeant les composants 20 électriques, en enrobant les deux demi-noyaux précités qui positionnent l'élément de coupure, et en remplissant aussi les espaces recevant les parties intérieures des traversée d'entrée et de sortie. En particulier, cette dernière opération consiste à injecter une résine de polyuréthane qui, étant de même nature que celle des deux demi25 noyaux, se lie intimement à ces demi-noyaux et assure ainsi une continuité de l'isolant, autour de l'élément de coupure de part et d'autre du plan de joint des deux demi-boîtiers, avec un seul et même matériau. Cette caractéristique est fondamentale pour assurer l'homogénéité, l'absence de bulles et par conséquent, le faible niveau de décharges partielles. De plus, l'injection de la 30 résine polymérisable renforce l'assemblage et la cohésion des deux demiboîtiers, ainsi que la liaison mécanique entre les traversées et le boîtier, les efforts étant transmis au boîtier par la résine en étant répartis (et non plus ponctuels). De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la 35 description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cet interrupteur à coupure sous vide pour lignes électriques à moyenne tension: Figure 1 montre un interrupteur aérien conforme à la présente invention; Figure 2 est une vue de face, à plus grande échelle, de cet interrupteur; Figure 3 en est une vue de côté; Figure 4 représente, en vue de face, un demi-boîtier de cet interrupteur, avec les composants électriques et mécaniques positionnés à 10 l'intérieur. La figure 1 montre un interrupteur aérien, désigné dans son ensemble par le repère 2, qui est porté par un poteau 3, et appartient à un réseau aérien triphasé, à moyenne tension. L'interrupteur 2 est fixé au poteau 3 par l'intermédiaire d'un support 4. Cet interrupteur 2, représenté à plus grande échelle sur les figures 2 et 3, comprend trois boîters superposés 5, 6 et 7, qui correspondent respectivement aux trois phases du réseau concerné, plus particulièrement de la ligne électrique sur laquelle est intercalé ledit interrupteur 2. L'ensemble formé par les trois boîtiers accolés 5, 6 et 7 est surmonté par un boîtier 8 qui 20 renferme un transformateur de tension. Un autre boîtier 9, placé sous l'ensemble des trois boîtiers accolés 5, 6 et 7, renferme un mécanisme de commande manuel ou motorisé de l'interrupteur 2. Les trois boîtiers 5, 6 et 7, qui correspondent aux trois phases, possèdent une structure et un mode de fabrication indentiques. On décrira 25 donc, dans la suite, un seul de ces boîtiers, en référant aussi à la figure 4 Chaque boîtier 5, 6 et 7 est constitué par deux demi-boîtiers isolants, soit un demi-boîtier inférieur 10 et un demi-boîtier supérieur 11, disposés en sens opposés et réunis l'un à l'autre suivant un plan de joint horizontal 12. Chaque demi-boîtier 10 ou 11 possède, en vue de face, une forme générale en trapèze isocèle, définie par une plus grande face longitudinale 13, une plus petite face longitudinale 14 parallèle à la plus grande face longitudinale 13, une première face latérale inclinée 15 et une deuxième face latérale inclinée 16, d'inclinaison opposée à celle de la première face latérale 35 15. Chaque demi-boîtier 10 ou 11 possède aussi un cloisonnement interne 17, qui délimite en particulier un compartiment allongé 18, s'étendant de la première face latérale 15 à la deuxième face latérale 16, et un autre compartiment 19 plus petit, proche de la deuxième face latérale 16. Le 5 cloisonnement 17 délimite aussi, à l'intérieur de l'encombrement de l'interrupteur 2, deux "cheminées" 20 et 21. Sur la plus grande face longitudinale 13 de chaque demi-boîtier 10 ou 11 est formée une excroissance extérieure 22, qui sert à la fixation du boîtier sur le support 4. Les deux demi-boîtiers 10 et 11 sont réalisés en une matière synthétique moulée, rigide, de manière à constituer une enveloppe isolante solide, délimitant un volume intérieur dans lequel sont positionnés les composants électriques et mécaniques de l'interrupteur 2 (pour la phase correspondante). Les composants électriques, placés à l'intérieur du compartiment allongé 18, comprennent une traversée électrique d'entrée 23, une ampoule sous vide 24 constituant l'élément de coupure, des conducteurs électriques internes 25 et une traversée électrique de sortie 26. La traversée électrique d'entrée 23 est portée par la première face 20 latérale inclinée 15. Son axe 27 s'étend perpendiculairement à ladite face latérale inclinée 15. L'ampoule sous vide 24 peut être une ampoule conforme à celle décrite dans le brevet français No 9214241/2698481. Elle s'étend dans le prolongement de la traversée d'entrée 23, selon le même axe 27. La traversée électrique de sortie 26 est portée par la deuxième face latérale inclinée 16. Son axe 28 s'étend perpendiculairement à ladite face latérale inclinée 16. Les conducteurs électriques internes 25 réalisent une connexion souple, entre l'ampoule sous vide 24 et la traversée de sortie 26. Compte tenu de l'agencement des deux faces latérales 15 et 16, l'axe 27 commun à la traversée d'entrée 23 et à l'ampoule sous vide 24 forme un angle, désigné par A, avec l'axe 28 de la traversée de sortie 26. Les composants mécaniques, placés à l'intérieur de compartiment 19, comprennent en particulier des éléments de transmission 29 et 30, et un 35 ressort 31. Ce mécanisme est lui-même actionné par un arbre 32, qui le relie au mécanisme de commande placé dans le boîtier inférieur 9. En considérant de nouveau l'ensemble constitué par les trois boîtiers 5, 6 et 7 accolés, les "cheminées" 20 et 21 aménagées dans les différents demi-boîtiers 10 et 11 forment des conduits verticaux continus, qui permettent le passage de câbles électriques à moyenne tension 33 et à basse 5 tension 34 à l'intérieur de l'encombrement de l'interrupteur 2. On notera que ces "cheminées" 20 et 21 se situent sur le côté de l'ampoule sous vide 24 et de la traversée d'entrée 23. Pour la fabrication de l'interrupteur 2 précédemment décrit, et en considérant toujours l'une de ses trois phases, on vient d'abord positionner, 10 dans chacun des deux demi-boîtiers 10 et 11, des deminoyaux respectifs 35 prémoulés en résine de polyuréthane, qui prennent place dans la région médiane du compartiment 18 - voir figure 4. Le demi-boîtier inférieur 10 étant posé à plat, on y positionne les composants électriques 23 à 26 et mécaniques 29 à 30, l'ampoule sous vide 15 24 venant en particulier prendre place dans le demi-noyau 35 qui assure son centrage. Un cordon de mastic d'étanchéité est déposé autour du demi-boîtier 10, dans le plan de joint 12, et aussi sur le sommet du cloisonnement interne 17. Puis le demi-boîtier supérieur 11 est positionné sur le demi-boîtier 20 inférieur 10, le cordon de mastic précité réunissant alors les deux demi-boîtiers de façon étanche. Lorsque les trois phases sont ainsi assemblées, et que le mastic est polymérisé, l'interrupteur 2 est positionné verticalement (selon l'axe 36 de la figure 4). Par un perçage inférieur 37, on injecte alors en une seule opération 25 une résine de polyuréthane 38 qui vient remplir la chambre logeant la partie intérieure de la traversée d'entrée 23 et une partie de l'ampoule sous vide 24, et, en passant par une communication 39, la chambre logeant la partie intérieure de la traversée de sortie 26. Au cours de cette opération, la position verticale permet le dégazage et le bon contrôle du retrait de la résine de 30 polyuréthane lors de sa polymérisation, lequel retrait s'effectue par nature selon un axe vertical. De plus, cette résine de polyuréthane 38 se lie intimement à la résine, de même nature, qui constitue les deux demi-noyaux 35 dans lesquels est positionnée l'ampoule sous vide 24, en assurant la continuité d'isolation 35 entre les deux demi-noyaux 35. L'interrupteur précédemment décrit est utilisable comme interrupteur aérien, notamment monté sur un poteau 3, comme l'illustre la figure 1; dans ce cas, il peut s'agir soit d'un interrupteur équipant une ligne appartenant à un réseau entièrement aérien, soit d'un interrupteur appartenant 5 à une remontée aéro-souterraine, c'est-à-dire un interrupteur installé en "aérien", notamment sur un poteau, mais relié d'un côté à un réseau aérien et de l'autre côté à un réseau souterrain, par des câbles à moyenne tension isolés qui remontent le long du poteau. Il peut aussi être utilisé comme interrupteur souterrain, en particulier placé dans un poste électrique souterrain. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet interrupteur qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention: - en modifiant les détails de forme, en particulier ceux des deux demi-boîtiers; - en remplaçant l'ampoule sous vide par un autre type d'élément de coupure; - en modifiant les détails du mécanisme de commande de l'élément 20 de coupure, tel qu'ampoule sous vide, ou en prévoyant un autre type de commande, tel qu'une commande par ventouses magnétiques; - en supprimant le transformateur de tension, qui reste optionnel; - en remplaçant le cordon de mastic par un joint prémoulé en élastomère; - en remplaçant les traversées électriques par des prises fixes; - en adaptant le procédé de fabrication de l'interrupteur, par exemple en utilisant des résines autres que celles mentionnées; - en utilisant cet interrupteur dans toute position de montage, notamment avec axe horizontal ou avec axe vertical. REVENDICATIONS 1. Interrupteur à coupure sous vide ou sous atmosphère contrôlée pour lignes électriques à moyenne tension, appartenant à des réseaux de 5 distribution triphasés, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement trois boîtiers accolés (5, 6, 7), correspondant respectivement aux trois phases du réseau, chaque boîtier (5, 6, 7) étant constitué par deux demiboîtiers isolants (10, 11) opposés et réunis, qui délimitent un volume intérieur dans lequel sont positionnés des composants électriques, en particulier des éléments 10 conducteurs (23, 25, 26) et un élément de coupure, en particulier du genre ampoule sous vide (24), ainsi que des composants mécaniques (29 à 32) de commande de l'élément de coupure (24). 2. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, outre l'ensemble des trois boîtiers (5, 6, 7) précités, qui 15 correspondent aux trois phases, un boîtier supplémentaire (8) placé contre une extrémité de cet ensemble et renfermant un transformateur de tension, et encore un autre boîtier (9) placé contre l'extrémité opposée dudit ensemble et renfermant un mécanisme de commande, manuel ou motorisé, de cet interrupteur (2). 3. Interrupteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque boîtier (5,6,7), composé de deux demi-boîtiers (10,11) opposés et réunis, possède en vue de face une forme générale trapézodale, notamment en forme de trapèze isocèle, avec deux faces latérales (15,16) d'inclinaisons opposées qui comportent chacune une traversée électrique (23, 26) ou une 25 prise fixe, respectivement d'entrée et de sortie, l'élément de coupure du genre ampoule sous vide (24) étant positionné, dans le volume intérieur du boîtier (5,6,7), dans le prolongement de la traversée électrique ou prise d'entrée (23), donc en formant un angle (A) avec la traversée ou prise de sortie (26). 4. Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les 30 composants mécaniques (29 à 32) de commande de l'élément de coupure (24) sont positionnés sensiblement dans le prolongement de cet élément de coupure (24), du côté opposé à la traversée électrique ou prise d'entrée (23), et à proximité de la traversée électrique ou prise de sortie (26). 5. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 35 caractérisé en ce que les deux demi-boîtiers (10,11) sont réunis, à la périphérie, par un cordon de matière isolante (12), du genre mastic, ou par un joint en élastomère prémoulé. 6. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux demi-boîtiers (10,11) possèdent un 5 cloisonnement interne (17) qui délimite au moins un compartiment (18) dans lequel sont positionnés les composants électriques (23 à 26), en particulier l'élément de coupure (24), et au moins un autre compartiment (19) dans lequel sont positionnés les composants mécaniques (29 à 32) de commande de l'élément de coupure (24). 7. Interrupteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de coupure, tel qu'ampoule sous vide (24), est positionné dans le compartiment correspondant (18) au moyen d'un noyau prémoulé en résine, composé de deux demi-noyaux (35) engagés respectivement dans les deux demi-boîtiers (10,11). 8. Interrupteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le cloisonnement interne (17) des deux demi-boîtiers (10,11) délimite aussi, à l'intérieur de l'encombrement de l'interrupteur (2), au moins une "cheminée" (20,21) prévue pour le passage de câbles conducteurs (33,34) à moyenne tension et/ou basse tension, la ou les cheminées (20,21) étant notamment 20 situées sur le côté de l'élément de coupure (24) et/ou de la traversée d'entrée (23). 9. Procédé de fabrication de l'interrupteur selon les revendications et 7, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement, pour chaque phase de l'interrupteur (2): - à disposer de deux demi-boîtiers (10,11), et des composants électriques (23 à 26) et mécaniques (29 à 32) correspondants, - à positionner, dans ces deux demiboîtiers (10,11), des deminoyaux respectifs (35) prévus pour le positionnement de l'élément de coupure, en particulier du genre ampoule sous vide (24), - à positionner, dans un premier demi-boîtier (10), placé en position inférieure, les composants électriques (23 à 26) et mécaniques (29 à 32), l'élément de coupure (24) prenant place dans le demi-noyau (35) correspondant, - à mettre en place, en position supérieure, l'autre demi-boîtier (11), 35 et à assembler les deux demi- boîtiers (10,11) par un cordon de matière isolante (12), du genre mastic, ou par un joint en élastomère prémoulé, - à injecter, dans le boîtier (5, 6,7) ainsi assemblé, une résine polymérisable (38) qui remplit le ou les compartiments (18) logeant les composants électriques (23 à 26), en enrobant les deux demi-noyaux (35) qui positionnent l'élément de coupure (24), et en remplissant aussi les espaces recevant les parties intérieures des traversées d'entrées (23) et de sortie (26). 10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter, dans le boîtier (5, 6, 7) assemblé, une résine polymérisable (38) de même nature que celle des deux demi-noyaux (35), pour assurer ainsi une continuité de l'isolant, autour de l'élément de coupure (24) et 10 de part et d'autre du plan de joint (12) des deux demiboîtiers (10,11).