Brevet FR2906929A1 — publié le 20080411

ACTIONNEMENT PAR DES CONTACTS D'UNE CHAMBRE DE COUPURE A DOUBLE MOUVEMENT PAR UN TUBE ISOLANT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne les disjoncteurs à haute ou moyenne tension, dont l'énergie de manoeuvre est réduite grâce à un double mouvement des contacts. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à l'actionnement en sens opposé des contacts d'une chambre de coupure d'un disjoncteur par l'intermédiaire d'un tube isolant entourant les contacts, au moyen par exemple d'un levier. 15 ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les appareillages de coupure pour moyenne et haute tension comprennent une paire de contacts mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position fermée dans laquelle le courant électrique peut 20 circuler et une position ouverte dans laquelle le courant électrique est interrompu. La vitesse de séparation entre les contacts est un des paramètres principaux pour garantir la tenue diélectrique du disjoncteur lors de son ouverture. Pour 25 réduire l'énergie de manoeuvre tout en augmentant la vitesse de séparation des contacts lors notamment d'une coupure d'un disjoncteur, il a été proposé de concevoir deux contacts mobiles l'un et l'autre, actionnés par l'intermédiaire d'un seul organe de manoeuvre. 10 2906929 2 Par convention, on appelle contact principal un contact électrique (avec son capot pare-effluve) par lequel transite le courant nominal ; on appelle contact mobile l'ensemble contact principal 5 et contact d'arc directement connecté à l'organe de manoeuvre. Le contact mobile opposé, composé lui aussi d'un contact principal et d'un contact d'arc, est déplacé via une cinématique, qui est elle-même connectée au contact mobile. En particulier, le document EP 0 822 565 décrit un disjoncteur pour haute et moyenne tension dans lequel un levier à deux bras, l'un étant connecté à une buse solidaire d'un premier contact et l'autre à un deuxième contact, permet que le mouvement du premier contact entraîne simultanément le deuxième contact en sens inverse. A la place d'un système de levier à deux bras, le système de renvoi peut être réalisé par une courroie, ou chaîne, refermée autour de deux pignons : voir document FR 2 774 503. Il apparaît cependant que lors de la coupure de courants importants, des gaz chauds peuvent être projetés jusque dans le voisinage des contacts principaux. La présence de ces gaz chauds peut entraîner des amorçages diélectriques ; ce type d'amorçage peut être destructeur pour le disjoncteur. De manière générale, la gestion de ces gaz chauds entraîne des surdimensionnements du disjoncteur. Or la compacité des disjoncteurs reste un facteur de coût majeur. 2906929 EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention se propose, parmi d'autres avantages, de pallier des inconvénients décrits ci-dessus, et à la fois de réaliser un système de 5 double mouvement des contacts et de protéger efficacement les contacts principaux des gaz chauds générés par la coupure. A cette fin, un tube isolant est inséré dans la chambre de coupure, autour des contacts 10 principaux. Par cette présence, un volume de gaz diélectrique propre , du SF6 ou du CF4 par exemple, est maintenu autour de ces contacts lors du déclenchement du disjoncteur, ce qui permet de conserver de bonnes propriétés diélectriques. Ainsi, la 15 présence du tube permet de supprimer les réamorçages entre contacts principaux, malgré la compacité du disjoncteur, qui présente par exemple un faible diamètre d'isolateur. Le tube isolant, bien qu'ayant ces deux 20 fonctions au moins, reste malgré tout un système de transmission d'effort très simple ; il est réalisé solidaire d'un premier contact mobile, et c'est lui qui entraîne, lors du déclenchement, le deuxième contact (ou contact mobile opposé) pour un déplacement en sens 25 inverse par l'intermédiaire d'une connexion à des moyens d'actionnement. Sous un de ses aspects, l'invention concerne donc une chambre de coupure pour un disjoncteur haute ou moyenne tension comprenant deux 30 contacts mobiles en translation dans un sens opposé l'un par rapport à l'autre, et entourés par un tube en 3 2906929 4 matériau isolant s'étendant le long de l'axe de translation. Les contacts mobiles peuvent chacun comprendre un contact dit principal et un contact d'arc ; par exemple, le contact principal et le contact 5 d'arc du deuxième contact mobile opposé peuvent glisser l'un par rapport à l'autre. Le tube isolant est fixé à un premier contact, de préférence à son contact principal, et est relié à des moyens d'actionnement de sorte que le 10 déclenchement du disjoncteur et le déplacement subséquent du contact entraînent les moyens d'actionnement. Les moyens d'actionnement sont par ailleurs reliés par des moyens de connexion au deuxième contact, de sorte que le déplacement dans une direction 15 du tube entraîne le déplacement en direction opposée du deuxième contact. Avantageusement, le premier contact est associé à une buse de soufflage, et la chambre de coupure est remplie de gaz diélectrique. 20 De préférence, le tube isolant est guidé en translation, notamment par rapport aux contacts principaux, par exemple de façon étanche, de sorte que les gaz chauds ne peuvent s'introduire entre les contacts. De même un guidage étanche entre la buse de 25 soufflage et le contact principal du deuxième contact opposé permet d'assurer un volume de gaz diélectrique propre autour des contacts principaux. Les performances de coupure peuvent ainsi être améliorées. Le tube isolant peut être en différents 30 matériaux, et notamment comprendre des arrangements de fibres dans une résine. Le matériau du tube peut 2906929 5 également être chargé de sorte que le tube peut alors en outre jouer un rôle de répartiteur de champ. De préférence, les moyens d'actionnement sont sous la forme d'un ou plusieurs leviers pivotant 5 autour d'un axe, avantageusement sécant et/ou normal à l'axe de déplacement des contacts. Les moyens de connexion peuvent être des tiges ou biellettes rigides reliées aux bras de levier, et le dimensionnement des bras de levier peut être ajusté pour optimiser le 10 rapport de vitesses entre le premier et le deuxième contact, voire entre le contact principal et le contact d'arc d'un même contact mobile. Sous un autre aspect, l'invention concerne un disjoncteur haute ou moyenne tension muni d'une 15 chambre de coupure présentant un tube isolant qui participe à l'actionnement des contacts. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la 20 description qui va suivre et en référence aux dessins annexés, donnés à titre illustratif et nullement limitatifs. Les figures 1A et 1B représentent schématiquement une chambre de coupure à double 25 mouvement munie du dispositif d'actionnement selon un mode de réalisation de l'invention, respectivement en positions ouverte et fermée. La figure 2 illustre des moyens d'actionnement et de liaison faisant partie d'un mode 30 de réalisation préféré de l'invention. 2906929 6 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Un disjoncteur à haute ou moyenne tension comprend une chambre de coupure 10 qui peut être remplie d'un gaz diélectrique de type SF6. La chambre 5 de coupure 10 comprend un premier contact mobile 12, composé d'un contact d'arc 12a et d'un contact principal 12b, et un deuxième contact (ou contact mobile opposé) 14, composé d'un contact d'arc 14a et d'un contact principal 14b. Ces deux éléments 10 collaborent entre une position ouverte (figure 1A) dans laquelle les deux contacts 12, 14 sont séparés l'un de l'autre et une position fermée (figure 1B) dans laquelle ils permettent le passage du courant électrique entre eux. 15 Lors de la procédure de coupure, les deux contacts 12, 14 se déplacent en sens opposé ; les contacts principaux 12b, 14b se séparent, puis les contacts d'arc 12a, 14a se séparent, après une période de latence éventuelle créée par la longueur de 20 l'embrochage, formant un arc électrique qui s'éteint par l'écartement ultérieur des contacts 12, 14. Le premier contact 12 (même si, il pourrait s'agir du deuxième contact 14) est usuellement solidaire d'une buse 16 en matériau isolant, qui ellemême prolonge un volume de compression de gaz. Cette buse diélectrique 16 sert de tuyère de soufflage du gaz issu du volume de compression en direction de l'arc électrique. Afin par ailleurs d'optimiser la teneur en 30 gaz diélectrique lors des coupures de courant, et pour éviter les réamorçages, les deux contacts principaux 2906929 7 12b, 14b sont localisés dans un tube isolant 18, qui les entoure quelle que soit leur position ouverte ou fermée. Avantageusement, ce tube 18 est plein et ses parois sont uniformes ; le tube 18 peut de préférence 5 être un cylindre creux de révolution, mais il peut également être de forme conique voir même en polygone En particulier, le tube 18 peut être un cylindre creux constitué en polymère thermoplastique ou thermodurcissable. Parmi les polymères 10 thermoplastiques, on peut citer notamment les familles des polyesters insaturés, ou des phénoplastes, ou des résines époxydes en réaction avec les durcisseurs anhydrides d'acides, ou des polybismaléides, ou des résines vinylesters ; parmi les polymères 15 thermoplastiques, on peut citer notamment les familles des polyesters thermoplastiques, ou des polyamides, ou des polycarbonates, ou des polyoxydes de phénylène, ou des polysulfones, ou les polyphénylènes sulfures, ou les polyéthercétones, ou les polymères à cristaux 20 liquides, ou les polyimides, ou les polymères fluorés de type PTFE (polytétrafluoroéthylène). On peut également utiliser un alliage de ces matériaux. Le tube 18 peut également être constitué d'un arrangement de fibres, notamment des fibres 25 minérales comme les fibres de verre ou les fibres polyester ou les fibres aramides de type KevlarTM, chacune pouvant être sous la forme de fils continus, fibres longues (> 3 mm), fibres courtes ( 3 mm), fibres courtes ( REVENDICATIONS 1. Chambre de coupure (10) pour un disjoncteur haute ou moyenne tension comprenant au moins . - un premier et un deuxième contacts (12, 14) mobiles le long de l'axe (AA) et se déplaçant dans un sens opposé l'un par rapport à l'autre, entre une position fermée dans laquelle ils sont en contact et une position ouverte dans laquelle ils sont séparés, - un tube (18) en matériau isolant s'étendant longitudinalement le long d'un axe (AA) et couplé de manière fixe au premier contact (12), les deux contacts (12, 14) étant localisés à l'intérieur du tube (18) quelle que soit leur position, - des moyens d'actionnement (20, 40) permettant d'actionner les deux contacts (12, 14), - des premiers moyens de connexion (32) solidarisés au tube (18) et aux moyens d'actionnement (20, 40), - des deuxièmes moyens de connexion (34) solidarisés au deuxième contact (14) et aux moyens d'actionnement (20, 40), - de sorte que lors de leur sollicitation, les moyens d'actionnement (20, 40) génèrent une translation en sens inverse du tube (18) et du deuxième contact (14). 2. Chambre de coupure selon la revendication 1 dans laquelle le premier contact (12) 2906929 16 comprend un contact d'arc (12a) et un contact principal (12b). 3. Chambre de coupure selon la 5 revendication 2 comprenant en outre un système de guidage mécanique (52) en translation du tube isolant (18) le long du contact principal (12b) du premier contact (12). 4. Chambre de coupure selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant en outre une buse (16) en matériau isolant couplée de façon fixe au premier contact (12). 5. Chambre de coupure selon la revendication 4 dans laquelle le deuxième contact (14) comprend un contact d'arc (14a) et un contact principal (14b). 6. Chambre de coupure selon la revendication 5 dans laquelle les deuxièmes moyens de connexion (34) comprennent deux tiges solidarisées au contact principal (14b), respectivement au contact d'arc (14a), et aux moyens d'actionnement (20), de 25 sorte que le contact d'arc (14a) et le contact mobile (14b) du deuxième contact (14) glissent l'un par rapport à l'autre. 7. Chambre de coupure selon la 30 revendication 5 ou 6 comprenant en outre un système de guidage mécanique (54) en translation du tube isolant 10 15 20 2906929 17 (18) le long du contact principal (14b) du deuxième contact (14). 8. Chambre de coupure selon l'une des 5 revendications 5 à 7, comprenant en outre un deuxième système de guidage (56) entre la buse de soufflage (16) et le contact principal (14b) du deuxième contact (14). 9. Chambre de coupure selon l'une des 10 revendications 3, 7 ou 8 dans lequel au moins un système de guidage (52, 54, 56) est étanche, de sorte que les gaz chauds ne peuvent s'introduire et/ou pour garantir un volume de gaz propre autour des contacts principaux (12b, 14b). 15 10. Chambre de coupure selon l'une des revendications 1 à 9 dans laquelle les moyens d'actionnement (20) comprennent un levier à deux bras (24) pivotant autour d'un axe (30), de sorte que lors 20 du pivotement du levier (24) autour de son axe (30), les premier et deuxième contacts (12, 14) se déplacent en translation en sens inverse le long de l'axe (AA) de la chambre (10). 11. Chambre de coupure selon la revendication 10 dans laquelle l'axe de pivotement (30) du levier (24) est orthogonal à l'axe (AA) de la chambre (10). 12. Chambre de coupure selon la revendication 10 ou 11 dans laquelle l'axe (30) de 25 30 2906929 18 pivotement du levier (24) recoupe l'axe (AA) de la chambre (10). 13. Chambre de coupure selon l'une des 5 revendications 1 à 12 dans laquelle les moyens d'actionnement comprennent une pluralité de leviers (42, 42') pivotant autour du même axe (44), chaque levier (42, 42') étant couplé à des premiers (32, 32'), respectivement deuxièmes (34, 34'), moyens de connexion 10 avec le tube (18), respectivement deuxième contact (14). 14. Chambre de coupure selon l'une des revendications 1 à 13 dans laquelle les moyens de 15 connexion comprennent une tige (32, 34) connectée à une extrémité au tube (18) ou au deuxième contact (14) et à l'autre extrémité aux moyens d'actionnement (20, 40). 15. Chambre de coupure selon l'une des 20 revendications 1 à 14 dans laquelle le matériau isolant du tube (18) comprend un arrangement de fibres. 16. Chambre de coupure selon l'une des revendications 1 à 15 dans laquelle le matériau isolant 25 du tube (18) comprend une résine chargée de sorte que le tube (18) a également une fonction de répartition de champ électrique. 17. Disjoncteur à haute ou moyenne tension 30 comprenant une chambre de coupure selon l'une des revendications 1 à 16.