Brevet FR2957451A1 — publié le 20110916

INTERRUPTEUR ELECTRIQUE HAUTE TENSION AVEC RETOUR SUR FERMETURE ET DISPOSITIF D'INSERTION D'UNE RESISTANCE DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine des appareillages électriques de haute et très haute 10 tensions, notamment les interrupteurs et/ou disjoncteurs utilisant l'insertion d'une ou de plusieurs résistances, lors des opérations de fermeture du courant. 15 Art antérieur et problème posé Dans les appareils d'interruption et de coupure de courant hautes et très hautes tensions, il est connu d'utiliser une ou plusieurs résistances, 20 montées en parallèle à la chambre de retour de l'ensemble, pour limiter les phénomènes de surtension lors de refermeture sur les lignes aériennes. Ainsi, les différents mécanismes prévoient l'insertion de ladite résistance où des résistances juste avant la 25 fermeture des contacts principaux devant assurer le passage du courant principal. De nombreux dispositifs ont été conçus. Toutefois, ils entraînent quelques inconvénients qui sont, entre autres, un coup de fabrication trop élevé à 30 cause d'un grand nombre de fraisage et l'utilisation d'un système de déverrouillage avec un point mort.5 Or, en référence à la figure 1, par la demande de brevet d'invention en France, publiée sous le numéro 2 450 501, on connaît un dispositif d'insertion d'une résistance à la fermeture d'un appareil d'interruption de courant comprenant une chambre de coupure, un contact principal mobile 15, les contacts d'insertion 12 et 13 de la résistance étant disposés dans la chambre de coupure de l'appareil avec un déplacement selon une trajectoire parallèle à celui du contact principal mobile 15. Dans ce dispositif, la résistance de fermeture est dans l'alignement de la chambre disposée dans la chambre de coupure et ne se voit pas sur les dessins, un des contacts assurant l'insertion de la résistance de fermeture est fixé à l'un des contacts principaux de coupure et est disposé de façon coulissante par rapport à l'un des contacts principaux de coupure. On utilise des moyens de liaison élastique temporaire entre le contact mobile de résistance et son élément support pour que le contact mobile de résistance puisse prendre deux positions définies. Ces moyens de liaison élastique temporaire sont composés de plusieurs billes 19, placées dans des trous et poussées chacune par un ressort 18 vers la paroi interne du contact mobile de résistance 12, qui comporte deux séries d'encoches 20 et 21 correspondant aux deux positions des moyens de liaison élastique temporaire. Ce système est relativement compliqué mécaniquement. D'autre part, il existe des ressorts hélicoïdaux toriques et souples servant de moyens de liaison mécanique temporaire. Le document de brevet WO 2004/031595 A2 décrit un tel ressort. Résumé de l'invention Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients des systèmes évoqués ci-dessus. A cet effet, l'objet principal de l'invention est un interrupteur électrique à moyenne ou haute tension, équipé d'un dispositif mécanique comprenant : - une tige de commande, et un contact mobile solidarisable temporairement avec la tige de commande. Selon l'invention, cet interrupteur électrique possède un ressort hélicoïdale torique souple placé dans une rainure de la tige de commande et un système d'accumulation d'énergie prenant appui sur la tige mobile qui est destiné à être chargé jusqu'à une certaine valeur déterminée pour laquelle le ressort hélicoïdale torique souple se déforme sous l'effort et permet le retrait du contact mobile. Cet interrupteur électrique s'applique particulièrement à un dispositif d'insertion d'une résistance utilisée dans l'interrupteur électrique, lors d'une manoeuvre de fermeture de l'interrupteur, l'insertion de la résistance devant se faire parallèlement au mouvement de la chambre de coupure de l'interrupteur, le dispositif comprenant : - deux contacts d'insertion de résistance, un mobile et un fixe ; - la tige de commande (bielle d'entrée de mouvement), directement liée à la chambre de coupure et solidarisée temporairement avec le contact mobile d'insertion de résistance ; - un porte-contact du contact mobile d'insertion de résistance pouvant faire transiter le courant circulant dans la résistance ; - au moins un ressort de rappel constituant le système d'accumulation d'énergie, qui permet de faire revenir à sa position initiale le contact mobile d'insertion de résistance et qui est placé entre le porte-contact qui est tubulaire, et le contact mobile d'insertion de résistance qui est également tubulaire et solidaire de la tige de commande, le au moins un ressort de rappel pouvant servir de conducteur vis-à- vis de la résistance ; - une bande de guidage entre le contact mobile d'insertion et son porte-contact ; et un élément élastique de liaison temporaire entre le contact mobile d'insertion de résistance et la tige de commande pour solidariser ces deux pièces temporairement. Selon l'invention, l'élément de liaison élastique entre le contact mobile d'insertion de résistance et la tige de commande est constitué du ressort du type hélicoïdal torique souple placé dans une encoche de la tige de commande (ou du contact mobile d'insertion de résistance) et une rainure de la tige de commande (ou du contact mobile), et le dispositif comprend un ou plusieurs ressorts de rappel. De préférence, il comprend un contact intermédiaire pour réaliser le passage du courant d'insertion de la résistance entre une extrémité du contact mobile d'insertion de résistance et le porte- contact. Dans une réalisation préférentielle, au moins une partie de la résistance d'insertion est placée autour de la tige de commande. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques seront mieux comprises à la description qui suit d'une réalisation de l'invention et qui est accompagnée de quatre figures représentant respectivement : - figure 1, déjà décrite, un dispositif d'insertion de résistance selon l'art antérieur ; figure 2, l'interrupteur selon l'invention avec un dispositif d'insertion de résistance selon l'invention dans une première position avant la fermeture de l'interrupteur électrique dans une première position ; - figure 3, en coupe, le même interrupteur selon l'invention dans une deuxième position de fermeture de l'interrupteur, et - figure 4, en coupe, le même interrupteur dans une troisième position de fermeture de l'interrupteur.30 Description détaillée d'une réalisation de l'invention La première utilisation prévue de l'interrupteur selon l'invention est prévue pour un dispositif d'insertion de résistance selon l'invention est utilisable en parallèle à la chambre de coupure de l'interrupteur sur lequel est installé l'ensemble. On rappelle que le but est d'insérer des résistances pendant un temps variant de quatre millisecondes à quinze millisecondes afin de dissiper une partie de l'énergie susceptible de provoquer des surtensions lors des manoeuvres fermeture sous tension longues lignes électriques. Le dispositif d'insertion de résistance selon l'invention permet, au contact d'insertion de résistances, de revenir en position ouverture avant que les contacts principaux de l'interrupteur ou du disjoncteur n'aient le temps de fermer et de rouvrir lors d'une opération de fermeture/ouverture. Ceci est prévu pour ne pas gêner l'interrupteur ou le disjoncteur, lors de l'opération d'ouverture, notamment de manière à tenir la tension de rétablissement lors de la coupure. Pour cette raison, les contacts du dispositif d'insertion de résistance doivent être à une distance suffisante pour permettre d'obtenir de façon certaine la tension de rétablissement, lors de l'ouverture des contacts principaux de l'interrupteur ou du disjoncteur sur lequel est installé le dispositif selon l'invention. En référence à la figure 2, le dispositif d'insertion selon l'invention possède une tige de commande 1, ou bielle d'entrée de mouvement, qui est directement liée à la course de la chambre de coupure principale de l'interrupteur ou du disjoncteur, les courses de celles-ci pouvant être différentes. Cette tige de commande 1 est solidaire temporairement d'un contact mobile d'insertion de résistance 2 dont l'extrémité 2A est prévue pour rentrer en contact avec l'extrémité 6A d'un contact fixe d'insertion de résistance 6. Tous ces éléments sont, dans la réalisation décrite ici, de forme de révolution autour d'un axe commun 10, qui peut préférentiellement être parallèle à l'axe de la direction du mouvement des contacts principaux de l'interrupteur ou du disjoncteur, auquel s'applique le dispositif d'insertion selon l'invention. Dans cette réalisation, un porte-contacts 3 permet de maintenir l'ensemble et de faire transiter le courant, le cas échéant, par exemple si la tige de commande 1 est en matériau isolant et que la résistance elle-même, qui n'est pas représentée sur cette figure est placée autour de celle-ci. Dans ce cas, on utilise un contact intermédiaire 5 placé entre l'extrémité d'un porte-contact 3 et le contact mobile d'insertion de résistance 2. Enfin et surtout, le porte-contact 3 sert de guide au contact mobile d'insertion de résistance 2. A ce titre, le contact mobile d'insertion de résistance 2 comporte un épaulement 9 portant lui-même une bande de guidage 7 pour guider ses mouvements dans le porte-contact 3. Ce porte-contact 3 est solidaire du contact mobile d'insertion de résistance 2 et à la tige de commande 1. Un ou plusieurs ressorts de rappel 4 sont placés dans l'espace cylindrique ménagé entre la face interne du porte-contact 3 et la face externe du contact mobile d'insertion de résistance 2. Les ressorts de rappel 4 peuvent servir de conducteurs vis-à-vis de la résistance à insérer. En référence à la figure 3, le contact mobile d'insertion de résistance 2 ainsi que la tige de commande 1 se sont translatés vers la droite jusqu'à ce que l'extrémité 2A du contact mobile d'insertion 2 pénètre à l'intérieur de l'extrémité 6A et du contact fixe d'insertion de résistance pour établir le contact électrique entre ceux-ci et rendre la résistance opérationnelle. De ce fait, les ressorts 4 ont été comprimés. Les moyens de liaison temporaire entre la tige de commande 1 et le contact mobile d'insertion de résistance 2 sont constitués d'une rainure 1A, pratiquée sur la surface extérieure de la tige de commande 1, d'un ressort hélicoïdal torique 8 qui est souple et d'une encoche 2B, pratiquée sur la surface interne du contact mobile d'insertion de résistance 2. Une fois que la compression des ressorts de rappel 4 a atteint une certaine valeur, celle-ci offre une résistance telle qu'elle pousse, par l'intermédiaire d'un épaulement 9, le contact mobile d'insertion de résistance 2 vers sa position initiale, le ressort hélicoïdal torique 8 souple se déformant sous la pression de l'effort. De ce fait, il sort de l'encoche 2B du contact mobile d'insertion de résistance 2 et permet à ce dernier de reculer dans sa position initiale. La figure 4 montre cette position de recul du contact mobile de résistance 2. Par contre, la tige de commande a continué légèrement son mouvement de translation selon l'axe 10, gardant le ressort hélicoïdal souple 8 dans son encoche 1A. Lors d'une ouverture de l'interrupteur ou du disjoncteur, la chambre de coupure entraîne la tige de commande 1 dans le sens inverse, c'est-à-dire qu'elle revient dans la position de la figure 1, le ressort hélicoïdal 8 souple retrouvant l'encoche 2B du contact mobile d'insertion de résistance 2. On peut également provoquer le décrochement du contact mobile d'insertion 2 et de la tige de commande 1 par le choc des contacts électriques, à savoir les extrémités 2A du contact mobile d'insertion 2 et 6A du contact fixe d'insertion de résistance 6. Dans ce cas, l'inertie du contact mobile d'insertion de résistance 2 fait qu'il pénètre dans le contact fixe d'insertion de résistance 6 et repart dans l'autre sens, sous l'effet des ressorts de rappel 4. Un autre choc peut être provoqué volontairement d'une autre manière. Enfin, un deuxième type de ressort peut être ajouté aux ressorts de rappel 4, mais ayant une raideur différente pour provoquer une augmentation brutale des efforts en fin de course. On constate que ce système est relativement simple, tout en permettant de réaliser l'aller et le retour du contact mobile d'insertion de résistance. Il évite d'utiliser des parties mobiles rétractables, que se soit du contact fixe d'insertion de résistance ou du contact mobile d'insertion de résistance. Le ressort hélicoïdal torique souple 8 utilisé dans l'interrupteur selon l'invention est un ressort connu. Ce type de ressort est du type de celui commercialisé, entre autres, par la Société BAL SEAL ENGINEERING. REVENDICATIONS1. Interrupteur électrique à moyenne ou haute tension équipé d'un dispositif mécanique comprenant : - une tige de commande (1), et un contact mobile (2) solidarisable temporairement avec la tige de commande (1), caractérisé en ce qu'il possède un ressort hélicoïdal torique souple (8) placé dans une rainure de la tige de commande et un système d'accumulation d'énergie prenant appui sur la tige mobile (2) et qui est destiné à être chargé jusqu'à une certaine valeur pour laquelle le ressort hélicoïdal (8) torique souple se déforme sous l'effort et permet le retrait du contact mobile. 2. Dispositif d'insertion d'une résistance utilisée dans un interrupteur électrique selon la revendication 1, lors d'une manoeuvre de fermeture de l'interrupteur, l'insertion de la résistance devant se faire parallèlement au mouvement de la chambre de coupure de l'interrupteur, le dispositif comprenant : - deux contacts d'insertion de résistance un mobile (2) et un fixe (6) ; - la tige de commande (1), directement liée à la chambre de coupure et étant solidarisée temporairement avec le contact mobile d'insertion de résistance (2) ;- un porte-contact (3) du contact mobile d'insertion de résistance (2) pouvant faire transiter le courant circulant dans la résistance ; au moins un ressort de rappel (4) constituant le système d'accumulation d'énergie et permettant de faire revenir dans sa position initiale le contact mobile d'insertion de résistance (2) et placé entre le porte-contact (3) qui est tubulaire, et le contact mobile d'insertion de résistance (2) qui est également tubulaire et solidaire de la tige de commande (1), le au moins un ressort de rappel (4) pouvant servir de conducteur vis-à-vis de la résistance ; - une bande de guidage (7) entre le contact mobile d'insertion de résistance (2) et le porte- contact (3) ; et un élément élastique de liaison temporaire entre le contact mobile d'insertion de résistance (2) et la tige de commande (1) pour solidariser ces deux pièces temporairement, caractérisé en ce que l'élément élastique de liaison élastique, entre le contact mobile d'insertion de résistance (2) et la tige de commande (1), est constitué du ressort du type hélicoïdal et souple placé dans une encoche (2B) de la tige de commande (1) ou du contact mobile d'insertion de résistance (2) et une rainure (1A) de la tige de commande (1) ou du contact mobile (2) et en ce qu'il comprend un ou plusieurs ressorts de rappel (4). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un contactintermédiaire (5) pour réaliser le passage du courant d'insertion entre l'extrémité (2a) du contact mobile d'insertion de résistance (2) et le porte-contact (3). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie ou la totalité de la résistance d'insertion est placée autour de la tige de commande (1).10