Brevet FR2980300A1 — publié le 20130322

DISJONCTEUR COMPORTANT UN CONDUIT DE DECHARGE. DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un disjoncteur comportant un conducteur fixe et un conducteur mobile 5 qui sont agencés dans un espace de coupure au niveau duquel le soufflage d'un arc électrique se produit. Le disjoncteur selon l'invention permet de limiter les surpressions dans la chambre de soufflage thermique qui sont provoquées par l'échauffement du gaz 10 diélectrique. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un disjoncteur comporte deux contacts électriques qui sont en contact l'un avec l'autre lorsque le disjoncteur est fermé, et qui sont aptes à 15 être séparés par le déplacement de l'un d'entre eux lors de l'ouverture du disjoncteur. Lors de l'ouverture du disjoncteur, un arc électrique se forme entre les deux contacts, limitant le pouvoir de coupure du disjoncteur. 20 Le disjoncteur comporte un dispositif d'autosoufflage de l'arc électrique par l'intermédiaire d'un gaz diélectrique. Le disjoncteur comporte a cet effet un espace de coupure délimitant un conduit annulaire dont 25 la section de passage varie selon le sens d'écoulement du gaz, en formant un système convergent-divergent. Le disjoncteur comporte aussi une chambre de soufflage thermique qui contient du gaz diélectrique et qui communique avec une extrémité de l'espace de coupure. Lors de la formation de l'arc, le gaz diélectrique est chauffé et est expulsé en passant par l'espace de coupure, soufflant alors l'arc électrique. Le disjoncteur comporte aussi une chambre de compression par laquelle du gaz diélectrique est comprimé à haute pression et est injecté dans la chambre de soufflage thermique lors de l'ouverture du disjoncteur, pour augmenter l'efficacité du soufflage de l'arc. Lorsque le disjoncteur est monté sur une ligne de transport de fort courant électrique, la puissance de l'arc électrique produit un échauffement et une dilatation importants du gaz diélectrique dans la chambre de soufflage thermique. Pour limiter la surpression dans la chambre de soufflage, le document FR.2.837.321 décrit un disjoncteur comportant des moyens d'évacuation du gaz diélectrique débouchant en amont de l'espace de coupure, dans le volume intérieur général du disjoncteur. Selon ce document, l'évacuation s'effectue par un canal coaxial à l'espace de coupure, qui est réalisé dans la buse délimitant l'espace de coupure. Un tel mode de réalisation de la buse est particulièrement complexe à réaliser du fait de la forme complexe du canal coaxial, ainsi que les moyens d'obturation du canal. L'invention a pour but de proposer un 30 disjoncteur comportant des moyens pour limiter la surpression dans la chambre de soufflage présentant une structure simplifiée. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention propose un disjoncteur de ligne de transport de courant comprenant un contact fixe agencé au niveau d'une extrémité axiale amont du disjoncteur et un contact mobile agencé axialement en aval du contact fixe, qui est mobile axialement par rapport au contact fixe, et un dispositif de soufflage d'un arc électrique se produisant entre le contact fixe et le contact mobile, le dispositif de soufflage comportant, d'amont en aval, selon l'axe principal (A) du disjoncteur, un espace de coupure contenant un gaz diélectrique dans lequel le contact fixe et le contact mobile sont agencés, une chambre de soufflage thermique contenant du gaz diélectrique qui communique directement avec l'espace de coupure, une chambre de compression contenant du gaz diélectrique sous pression, qui est apte à communiquer avec la chambre de soufflage thermique par l'intermédiaire d'un clapet lors de l'opération d'ouverture du disjoncteur, au moins un conduit d'évacuation du gaz diélectrique présent dans la chambre de soufflage lorsque la pression du gaz diélectrique dans la chambre de soufflage est supérieure à une pression prédéterminée, caractérisé en ce que ledit au moins un conduit d'évacuation traverse axialement la chambre de compression et débouche dans un espace d'évacuation situé axialement en aval de la chambre de compression. Un tel conduit d'évacuation permet d'évacuer une partie du gaz diélectrique vers une partie du disjoncteur distante de l'espace de coupure, tout en limitant les dimensions radiales du disjoncteur. De préférence, le disjoncteur comporte une cuve externe délimitant un volume clos dans lequel les contacts sont agencés, et ledit au moins un conduit d'évacuation débouche dans le volume intérieur du disjoncteur. De préférence, le disjoncteur comporte une cuve externe délimitant un volume clos dans lequel les contacts sont agencés, et ledit au moins un conduit d'évacuation débouche dans un espace d'évacuation séparé du volume intérieur du disjoncteur. De préférence, l'espace d'évacuation comporte une cloison aval solidaire du contact mobile. De préférence, une extrémité dudit au moins un conduit est obturée par un clapet qui est apte à s'ouvrir lorsque la pression de gaz diélectrique dans la chambre de soufflage est supérieure à la pression prédéterminée. De préférence, ledit au moins un conduit est solidaire du contact mobile en déplacement axial lors de l'opération d'ouverture du disjoncteur De préférence, ledit au moins un conduit est immobile lors de l'opération d'ouverture du disjoncteur. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique en section axiale des contacts d'un 5 disjoncteur et d'un système de soufflage d'arc entre les contacts ; - la figure 2 représente deux demi vues d'un disjoncteur similaire à celui représenté à la figure 1, montrant deux modes de réalisation d'une 10 variante de l'invention selon laquelle le canal d'évacuation débouche dans un espace d'évacuation fermé. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans la description qui va suivre, des 15 éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. On adoptera aussi l'orientation d'amont en aval comme étant la direction axiale selon l'axe principal du disjoncteur et de gauche à droite en se 20 reportant à la figure 1. On a représenté à la figure 1 un disjoncteur 10 de ligne de transport de courant à haute tension d'axe principal A, qui est ici sensiblement horizontal. 25 Le disjoncteur 10 comporte deux contacts 12, 14 qui sont ici en contact électrique l'un avec l'autre, qui sont aptes à être séparés lorsque le disjoncteur est ouvert. Un premier contact 12, ici celui représenté 30 à gauche de la figure 1, est fixe et consiste en une barre coaxiale à l'axe principal A du disjoncteur 10. L'autre contact 14 est mobile axialement par rapport au contact fixe 12 entre une position de contact avec le contact fixe 12 représentée aux figures et une position dans laquelle il est séparé du contact fixe 12 (non représentée). Le contact mobile 14 consiste ici en un élément tubulaire coaxial à l'axe principal A du disjoncteur 10. Le contact fixe 12 et le contact mobile 14 sont en contact l'un avec l'autre au niveau de leurs extrémités 12a, 14a en vis-à-vis. Lors de l'ouverture du disjoncteur 10, le contact mobile 14 se déplace vers l'aval par rapport au contact fixe 12, et lors de la rupture du contact entre les deux contacts 12, 14, un arc électrique se forme entre les extrémités 12a, 14a en vis-à-vis des contacts 12, 14. Cet arc électrique pénalise l'efficacité du disjoncteur 10 pour couper la circulation de courant électrique. Le volume intérieur du disjoncteur 10 est rempli d'un gaz diélectrique, tel que par exemple de l'hexafluorure de soufre (SF6) qui permet de limiter la formation de l'arc électrique. Le disjoncteur 10 comporte aussi des moyens 25 de coupure de l'arc électrique, qui consistent ici en un dispositif de soufflage 11 de l'arc électrique. Le dispositif de soufflage 11 comporte une buse de soufflage 16 qui délimite un espace de coupure 18 de l'arc électrique qui contient du gaz 30 diélectrique. La buse de soufflage 16 délimite un espace de coupure 18 dans lequel les extrémités associées 12a, 14a du contact fixe 12 et du contact mobile 14 sont reçues. L'espace de coupure 18 est conformé de manière que le gaz diélectrique s'y déplace de l'aval vers l'amont à une vitesse élevée lors de l'ouverture du disjoncteur, pour supprimer l'arc électrique. L'espace de coupure 18 forme ainsi un système convergent-divergent, c'est-à-dire que sa section axiale diminue puis augmente, dans le sens d'écoulement du gaz diélectrique, de sorte qu'en une zone centrale, la section de passage est réduite, pour augmenter la vitesse d'écoulement du gaz diélectrique. Aussi, l'espace de coupure 18 est réalisé de manière que la zone à section de passage réduite est localisée au niveau des extrémités 12a, 14a des contacts 12, 14. La buse de soufflage 16 est solidaire du contact mobile 14 en déplacement axial vers l'aval, elle est a cet effet fixée au contact mobile 14 par l'intermédiaire d'un carter cylindrique 20 coaxial au contact mobile 14, qui est situé radialement à distance du contact mobile 14 et qui est situé axialement au niveau de l'extrémité aval de la buse de soufflage 16 et par une cloison radiale 22 reliant le carter cylindrique 20 au contact mobile 14. Le carter 20, la cloison radiale 22 et le contact mobile 14 délimitent une chambre de soufflage thermique 24 contenant du gaz diélectrique, qui 30 communique directement avec l'espace de coupure 18, pour alimenter l'espace de coupure 18 en gaz diélectrique. Le dispositif de soufflage 11 comporte aussi une chambre de compression 26 contenant du gaz diélectrique, qui est agencée axialement en aval de la chambre de soufflage thermique 24, et qui est séparée de la chambre de soufflage thermique 24 par la cloison radiale 22. La chambre de compression 26 est délimitée, d'une part, par la cloison radiale 22 et par le contact mobile 14 et est délimitée d'autre part par une enveloppe cylindrique 28 et une paroi radiale 30 associée. L'enveloppe cylindrique 28 et la paroi 15 radiale 30 sont fixes dans le disjoncteur 10, de manière telle que lors de l'ouverture du disjoncteur 10, la cloison radiale 22 et le contact mobile 14 se déplacent axialement vers l'aval, réduisant alors le volume de la chambre de compression 26. La pression de 20 gaz diélectrique dans la chambre de compression 26 augmente alors progressivement. Un système à clapet 32 relie sélectivement la chambre de compression 26 à la chambre de soufflage 24 lorsque la différence de pression entre la chambre 25 de compression 26 et la chambre de soufflage 24 est supérieure à une valeur prédéfinie. La chambre de compression 26 permet d'alimenter la chambre de soufflage 24 en gaz diélectrique lors de l'ouverture du disjoncteur 10. 30 Lors de l'ouverture du disjoncteur 10, et que celui-ci est traversé par un courant de forte intensité, l'arc électrique qui se produit entre les contacts 12, 14 provoque un échauffement et une dilatation importants du gaz diélectrique contenu dans la chambre de soufflage 24. Il en résulte que la pression de gaz diélectrique dans la chambre de soufflage 24 augmente aussi de manière importante. Pour éviter tout risque de détérioration de ses composants sous l'effet de la pression, le disjoncteur 10 comporte un canal d'évacuation 34 du gaz en dehors de la chambre de soufflage thermique 24. Le canal d'évacuation 34 relie le volume intérieur de la chambre de soufflage 24 à un espace d'évacuation 36. Selon l'invention, le canal d'évacuation 34 est coaxial à l'axe principal A du disjoncteur 10, et il s'étend axialement de manière telle que l'espace d'évacuation 36 est situé axialement en aval de la chambre de compression 26. Ainsi, le canal d'évacuation 34 s'étend axialement au travers de la chambre de compression 26. Ici, selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, le canal d'évacuation 34 est annulaire et entoure le corps du contact mobile 14. Selon un autre mode de réalisation, représenté par exemple à la figure 2, le canal d'évacuation comporte au moins un conduit tubulaire 38 qui est parallèle à l'axe principal A du disjoncteur 10 et qui est décalé radialement par rapport au contact mobile 14. De préférence, dispositif de soufflage 11 comporte plusieurs conduits tubulaires 38 répartis autour de l'axe principal A du disjoncteur 10 et autour du contact mobile 14. L'extrémité amont 40 du canal d'évacuation 34 est située au niveau de la cloison radiale 22 et l'extrémité aval 42 du canal d'évacuation 34 est située au niveau de la paroi radiale 30. Des moyens d'étanchéité (non représentés) sont prévus au niveau de chaque extrémité 40, 42 du canal d'évacuation 34 pour empêcher toute fuite de gaz diélectrique entre la chambre de compression 24 d'une part et la chambre de soufflage 24 ou l'espace d'évacuation 36 d'autre part. Selon un autre aspect du canal d'évacuation 34, celui-ci est solidaire du contact mobile 14 en déplacement axial dans le disjoncteur 10. A cet effet, le canal d'évacuation 34 est fixé à la cloison radiale 22 au niveau de son extrémité amont 40 et il est monté coulissant dans la paroi radiale fixe 30. Selon une variante de réalisation, le canal d'évacuation 34 est immobile dans le disjoncteur 10. Il est alors fixé à la paroi radiale fixe 30 et il est monté coulissant par rapport à la cloison radiale 22. Le canal d'évacuation 34 comporte un système d'obturation à clapet pour qu'il ne raccorde la chambre de soufflage thermique 24 à l'espace d'évacuation 36 que lorsque la pression de gaz diélectrique dans la chambre de soufflage thermique est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée. Le système d'obturation comporte un clapet 44 qui est maintenu en appui contre une paroi associée, obturant un orifice 46 au travers duquel le gaz diélectrique est apte à circuler. Le clapet 44 est maintenu en appui contre la paroi associée par un ressort 48 qui est taré en fonction de la valeur de seuil prédéterminée. Selon un premier mode de réalisation représenté à la figure 1, le système d'obturation est agencé au niveau de l'extrémité amont 40 du canal d'évacuation 34. L'orifice 46 est réalisé dans la cloison radiale 22 et il est en appui vers l'amont contre la face radiale aval de celle-ci. Selon un deuxième mode de réalisation représenté dans la demi-vue inférieure de la figure 2, le système d'obturation est agencé au niveau de l'extrémité aval 42 du canal d'évacuation 34. Le volume intérieur du canal d'évacuation 34 communique alors directement avec le volume intérieur de la chambre de soufflage thermique 24. L'espace d'évacuation 36 permet de limiter la surpression se créant dans le volume intérieur de la chambre de soufflage thermique 24. Selon un premier mode de réalisation représenté à la figure 1, l'espace d'évacuation 36 est formé par le volume intérieur du disjoncteur 10. Le volume intérieur du disjoncteur 10 est relativement important, ce qui lui permet d'absorber la pression de gaz diélectrique se déchargeant depuis la chambre de soufflage 24. De plus, le gaz diélectrique contenu dans 30 le volume intérieur du disjoncteur 10 est à une température inférieure à la température du gaz diélectrique dans la chambre de soufflage thermique 24, ce qui permet en outre de refroidir le gaz diélectrique provenant de la chambre de soufflage thermique, et de réduire sa pression. Selon un autre mode de réalisation représenté à la figure 2, le canal d'évacuation 34 débouche dans un espace d'évacuation 36 qui est séparé du volume intérieur du disjoncteur 10. Selon un mode de réalisation préféré de cet autre mode de réalisation, l'espace d'évacuation 36 est délimité axialement par la paroi radiale 30 et une cloison radiale aval située en aval de la paroi radiale 30 qui est solidaire du contact mobile 14. Lorsque le système à clapet 44 du canal 15 d'évacuation 36 est ouvert, le gaz diélectrique sous pression provenant de la chambre de soufflage thermique 24 remplit l'espace d'évacuation 36, augmentant la pression exercée sur les faces en vis-à-vis de la paroi radiale 30 et de la cloison radiale aval 50. L'effort 20 de pression résultant qui est exercé sur la cloison radiale aval 50 est orienté vers l'aval, de manière qu'il participe à l'entraînement du contact mobile 14 vers l'aval. Cela permet de réduire les efforts 25 nécessaires à l'entraînement du contact mobile 14 vers sa position déconnectée du contact fixe 12, et donc de limiter les dimensions de certains composants du disjoncteur 10. 30 REVENDICATIONS1. Disjoncteur (10) de ligne de transport de courant comprenant un contact fixe (12) agencé au niveau d'une extrémité axiale amont du disjoncteur (10) et un contact mobile (14) agencé axialement en aval du contact fixe (12), qui est mobile axialement par rapport au contact fixe (12), et un dispositif de soufflage (11) d'un arc électrique se produisant entre le contact fixe (12) et le contact mobile (14), le dispositif de soufflage (11) comportant, d'amont en aval, selon l'axe principal (A) du disjoncteur (10), un espace de coupure (18) contenant un gaz diélectrique dans lequel le contact fixe (12) et 15 le contact mobile (14) sont agencés, une chambre de soufflage thermique (24) contenant du gaz diélectrique qui communique directement avec l'espace de coupure (18), une chambre de compression (26) contenant du gaz diélectrique sous pression, qui est apte à communiquer 20 avec la chambre de soufflage (24) thermique par l'intermédiaire d'un clapet (32) lors de l'opération d'ouverture du disjoncteur (10), au moins un canal d'évacuation (34) du gaz diélectrique présent dans la chambre de soufflage (24) 25 lorsque la pression du gaz diélectrique dans la chambre de soufflage (24) est supérieure à une pression prédéterminée, caractérisé en ce que ledit au moins un canal d'évacuation (34) traverse axialement la chambre 30 de compression (26) et débouche dans un espaced'évacuation (36) situé axialement en aval de la chambre de compression (26). 2. Disjoncteur (10) selon la revendication précédente, qui comporte une cuve externe délimitant un volume clos dans lequel les contacts (12, 14) sont agencés, caractérisé en ce que ledit au moins un canal d'évacuation (34) débouche dans le volume intérieur du disjoncteur (10). 3. Disjoncteur (10) selon la revendication 1, qui comporte une cuve externe délimitant un volume clos dans lequel les contacts (12, 14) sont agencés, caractérisé en ce que ledit au moins un canal d'évacuation (34) débouche dans un espace d'évacuation (36) séparé du volume intérieur du disjoncteur (10). 4. Disjoncteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'espace d'évacuation 20 (36) comporte une cloison aval (50) solidaire du contact mobile (14). 5. Disjoncteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 25 une extrémité (40, 42) dudit au moins un canal (34) est obturée par un clapet (44) qui est apte à s'ouvrir lorsque la pression de gaz diélectrique dans la chambre de soufflage (24) est supérieure à la pression prédéterminée. 30 6. Disjoncteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un canal (34) est solidaire du contact mobile (14) en déplacement axial lors de l'opération d'ouverture du disjoncteur (10) 7. Disjoncteur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit au moins un canal (34) est immobile lors de l'opération d'ouverture du disjoncteur (10).