Brevet FR2982412A1 — publié le 20130510

APPAREILLAGE ELECTRIQUE COMPORTANT DES MOYENS POUR LIMITER LA FORMATION D'UN ARC ELECTRIQUE. DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention propose un appareillage électrique pour une ligne de transport de courant électrique à haute tension, tel qu'un sectionneur de mise à la terre, un sectionneur ou un disjoncteur, comportant des moyens pour retarder le moment d'apparition d'un arc électrique lors d'une phase de fermeture de l'appareillage électrique et pour limiter la durée d'un tel arc lors d'une phase de fermeture ou d'ouverture de l'appareillage électrique. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un appareillage électrique pour une ligne 15 de transport de courant électrique à haute tension tel que par exemple un sectionneur de mise à la terre (MALT) pour une ligne de transport à haute tension est un appareil de sécurité qui a pour but d'établir une connexion électrique entre des parties sous tension, 20 qui peuvent être à un certain potentiel électrique dont la valeur varie depuis le volt jusqu'au kilovolt, et la terre qui est à un potentiel électrique considéré comme nul. L'appareillage électrique comporte un 25 contact fixe et un contact mobile, qui sont aptes à être mis en contact ou à être séparés, selon que l'on veut établir ou non une connexion électrique entre les deux parties sous tension. Par exemple, pour un sectionneur de mise à la terre, le contact fixe est raccordé électriquement aux parties sous tension et le contact mobile est raccordé électriquement à la terre qui est à un potentiel nul. De même, pour un sectionneur ou un disjoncteur, le contact fixe et le contact mobile sont chacun raccordés électriquement aux parties sous tension de l'appareillage. Lors de la fermeture de l'appareillage électrique, du fait de la différence de potentiel entre le contact fixe et le contact mobile, un arc électrique se forme entre les deux contacts. L'appareillage comporte aussi une enceinte fermée dans laquelle les contacts fixe et mobile sont reçus, et l'enceinte est remplie d'un gaz isolant électriquement tel que par exemple de l'hexafluorure de soufre SF6 ou un mélange gazeux sous pression, permettant de limiter la formation de l'arc électrique. Selon un mode de réalisation conventionnel, le contact fixe consiste en un élément globalement tubulaire, communément appelé "tulipe", dans lequel le contact mobile, consistant en une tige axiale, est reçu. La tulipe peut consister en une pluralité de lamelles conductrices s'étendant parallèlement à l'axe principal de l'appareillage, et dont les extrémités libres sont repliées radialement vers l'intérieur de la tulipe, de manière telle que lorsque le contact mobile est inséré dans la tulipe, les lamelles se déforment élastiquement vers l'extérieur. Le contact mobile consiste en outre en une tige, qui peut être pleine ou tubulaire, dont l'extrémité est en forme de pointe ou est de forme anguleuse pour faciliter son raccordement avec le contact fixe. Lors de la fermeture de l'appareillage, la forme particulière des contacts, notamment la forme anguleuse de l'extrémité du contact mobile, favorise la concentration de la charge électrique du contact mobile au niveau de pointes ou pics ainsi formés, de sorte que l'arc électrique se forme alors que le contact mobile est encore éloigné du contact fixe. Ainsi, le risque de "claquage" électrique et par conséquent la durée de l'arc électrique sont relativement importants par rapport à la durée totale d'une phase de fermeture de l'appareillage. L'arc électrique provoque une usure importante des contacts fixe et mobile, il est donc préférable de limiter la durée d'apparition de l'arc afin de diminuer l'érosion des contacts fixe et mobile provoquée par l'arc électrique, ainsi que la pollution de l'appareillage, ce qui permet d'augmenter la durée de vie de l'appareillage. Pour réduire la durée de l'arc électrique, il a été proposé d'augmenter la vitesse de déplacement du contact mobile. Cependant, cela implique de concevoir des moyens d'entraînement de grandes dimensions, augmentant par conséquent les coûts de l'appareillage. L'invention a pour but de proposer un appareillage électrique pour une ligne de transport de courant à haute tension, qui comporte des moyens permettant de retarder l'instant d'apparition de l'arc, c'est-à-dire pour que l'arc se forme ou se coupe à une position relative rapprochée des contacts. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention propose un appareillage à haute tension d'axe principal A longitudinal, comportant un contact fixe qui est agencé à une extrémité amont de l'appareillage et un contact mobile qui est agencé à une extrémité aval de l'appareillage, qui est mobile dans l'appareillage entre une position amont de fermeture de l'appareillage dans laquelle le contact mobile est connecté au contact fixe et une position aval d'ouverture de l'appareillage dans laquelle le contact mobile est déconnecté du contact fixe, dans lequel le contact mobile comporte une tige axiale s'étendant vers l'amont dont l'extrémité axiale amont est apte à venir en contact avec le contact fixe, caractérisé en ce que le contact mobile porte un composant pare-effluves faisant saillie radialement par rapport à l'extrémité amont de la tige, et dont une face amont du composant pare effluves, qui est située axialement en vis-à-vis du contact fixe est lisse. La présence du composant pare-effluves au niveau de l'extrémité amont de la tige permet de répartir de manière plus homogène la charge électrique du contact mobile sur une surface importante. Aussi, la présence du pare-effluves limite la fréquence des claquages électriques et aussi la durée de formation d'un arc électrique. De préférence, le composant pare-effluves consiste en un capot faisant saillie radialement par rapport à l'extrémité amont de la tige. De préférence, le capot pare effluves est situé axialement en retrait vers l'aval par rapport à l'extrémité amont de la tige. De préférence, le capot pare effluves est de forme convexe bombé vers l'amont. De préférence, le capot pare effluves est monté coulissant axialement sur la tige et le capot et la tige comportent des moyens de solidarisation du capot avec la tige de manière débrayable de manière telle que le capot est solidaire de la tige en déplacement vers l'amont jusqu'à une position intermédiaire et la tige se déplace vers l'amont indépendamment du capot pare effluves au-delà de cette position intermédiaire. De préférence, les moyens de solidarisation du capot avec la tige consistent en une gorge réalisée dans la tige et un anneau élastique porté par le capot qui est apte à être reçu dans la gorge pour la solidarisation du capot avec la tige de manière débrayable. De préférence, le contact fixe comporte un élément globalement tubulaire ouvert vers l'aval dans lequel l'extrémité amont de la tige est apte à être reçue. De préférence, l'extrémité amont de la tige porte un élément globalement tubulaire ouvert vers l'amont, et le contact fixe consiste en une tige qui est apte à être reçue dans ledit élément tubulaire lorsque le contact fixe est en contact avec le contact mobile. De préférence, le capot pare effluves est situé axialement en retrait vers l'aval par rapport audit élément tubulaire. De préférence, l'élément globalement tubulaire forme une tulipe comportant une pluralité de lamelles axiales métalliques réparties de manière circonférentielle autour de l'axe principal A longitudinal. De préférence, le capot pare effluves est apte à venir en contact avec le contact fixe lorsque le contact fixe est en contact avec le contact mobile. De préférence, le capot pare effluves est à distance du contact fixe lorsque le contact fixe est en contact avec le contact mobile. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une section axiale d'un appareillage selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une section axiale d'un appareillage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - les figures 3 et 4 sont une section axiale d'un appareillage selon un troisième mode de réalisation de l'invention montrant l'appareillage en position fermée et ouverte, respectivement. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On a représenté aux figures un appareillage électrique 10 pour une ligne de transport de courant électrique à haute tension, qui consiste ici en un sectionneur de mise à la terre. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à un sectionneur de mise à la terre et que l'appareillage 10 peut être de tout autre type tel que par exemple un sectionneur ou un disjoncteur. Le sectionneur de mise à la terre 10 a pour fonction de raccorder électriquement des parties sous tensions d'une ligne de transport de courant électrique, qui sont à un certain potentiel électrique, à la terre, qui est à un potentiel électrique nul, afin de permettre une intervention sans risques sur ces parties de la ligne de transport. L'appareillage 10 consiste en un élément de forme générale allongée d'axe principal A qui est ici orienté longitudinalement. L'appareillage 10 comporte un contact fixe 12 qui est agencé à une extrémité axiale amont de l'appareillage 10 par rapport à l'axe principal A, ici l'extrémité axiale de gauche aux figures, et qui est raccordé aux parties sous tension de la ligne de transport de courant électrique L'appareillage 10 comporte aussi un contact mobile 22 qui est agencé à l'extrémité axiale aval de l'appareillage 10, ici l'extrémité de droite, et qui est ici raccordé à la terre. Le contact fixe 12 comporte des orifices 16 de liaison à des conducteurs de la ligne de transport de courant et comporte une portion 14 de contact avec le contact mobile 22, qui est orienté vers l'aval. Le contact mobile 22 est positionné axialement en vis-à-vis de la portion de contact 14 du contact fixe 12 et il comporte principalement une tige axiale 26 qui s'étend axialement vers l'amont et dont l'extrémité amont 26a est apte à venir en contact permanent avec le contact fixe 12. Dans la description de l'invention qui va suivre, le terme "tige" sera utilisé pour désigner aussi bien une tige pleine qu'une tige creuse ou tubulaire. L'appareillage 10 comporte aussi un corps fixe 20 raccordé à la terre par l'intermédiaire duquel le contact mobile 22 est guidé en translation axiale. Le contact mobile 22 est raccordé électriquement au corps fixe 20, pour son raccordement à la terre. Le raccordement électrique ente le contact mobile 22 et le contact fixe 12 s'effectue par l'intermédiaire d'un composant 30 globalement annulaire qui est communément appelé "tulipe" et dans lequel un doigt 32 associé est reçu. La tulipe 30 est constituée d'une pluralité de lamelles axiales, c'est-à-dire parallèles à l'axe principal A, qui sont réparties de manière circonférentielle autour de l'axe principal A longitudinal, en formant un élément globalement tubulaire. L'extrémité axiale libre de chaque lamelle est située à une cote radiale par rapport à l'axe principal A qui est inférieure au rayon externe du doigt 32. Ainsi, lorsque le doigt 32 est reçu dans la tulipe 30, les lamelles se déforment élastiquement et radialement. Du fait de leur déformation élastique, les lamelles s'appuient radialement sur le doigt, maintenant ainsi un contact électrique efficace. Comme on l'a dit plus haut, le contact fixe 12 est raccordé électriquement aux parties sous tension de la ligne de transport de courant et le contact mobile 22 est raccordé électriquement à la terre, qui est à un potentiel électrique nul. Lors d'une opération de fermeture de 20 l'appareillage 10, le contact mobile 22 est déplacé axialement vers l'amont jusqu'à venir en contact avec la portion de contact 14 du contact fixe 12. A une position intermédiaire du contact mobile 22, la différence de potentiel entre le contact 25 fixe 12 et le contact mobile 22 a pour conséquence qu'un arc électrique se produit entre contact mobile 22 et le contact fixe 12. Il en est de même lors d'une opération d'ouverture de l'appareillage 10. 30 Selon l'invention, le contact mobile 22 porte un composant pare-effluves 34 qui est situé radialement autour de l'extrémité amont 26a de la tige 26. Ce composant pare-effluves est de préférence monté sur l'extrémité amont 26a de la tige 26. Le composant pare-effluves est réalisé de manière telle que la charge électrique du contact mobile 22 n'est pas concentrée sur l'extrémité de la tige 26 mais est répartie sur une certaine surface, pour limiter la possibilité d'apparition d'un arc électrique. Aussi, le composant pare-effluves 34 est réalisé de manière telle qu'il comporte une face amont 36 située en vis-à-vis du contact fixe 12 et cette face amont 36 est sensiblement lisse, c'est-à-dire qu'elle ne comporte aucune aspérité au niveau de laquelle la charge électrique du contact mobile pourrait se concentrer. Ainsi, un arc électrique se forme lorsque la distance entre le contact mobile 22 et le contact fixe 12, est réduite par rapport à un appareillage selon l'état de la technique. Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 1, le contact fixe 12 et le contact mobile 22 sont réalisés de manière que la tulipe 30 est fixe, et forme le contact fixe 12. Le doigt 32 est alors porté par la tige 26, formant alors le contact mobile 22. Selon ce premier mode de réalisation et conformément à l'invention, le composant pare-effluves est porté par le contact mobile 22 et consiste en une plaque 34 s'étendant radialement autour du doigt 32, formant un capot pare-effluves. Ici, le capot pare-effluves 34 consiste en un disque globalement radial, qui est coaxial à l'axe principal A longitudinal. Le capot 34 est positionné axialement en retrait vers l'aval par rapport au doigt 32. Selon un mode de réalisation préféré, le capot 34 est en outre de forme convexe bombé vers l'amont. La courbure du capot 34 est par exemple définie de manière telle que le capot 34 forme une portion de sphère. Selon une variante de réalisation (non représentée), le composant pare-effluves est en forme d'un anneau radial qui est situé autour du doigt 32 et à distance radiale de celui-ci. La position axiale du capot 34, notamment la distance entre le capot 34 et l'extrémité amont du doigt et, le cas échéant, le rayon de courbure du disque, sont définis de manière que la distance entre le capot 34 et l'ensemble fixe est sensiblement égale à la distance entre l'extrémité amont du doigt 32 et la tulipe 30. Selon un premier mode de réalisation, la position axiale du capot 34 est définie de manière telle que le capot 34 ne vient pas en contact avec le contact fixe 12 lorsque l'appareillage 10 est fermé. Selon un deuxième mode de réalisation, la position axiale du capot 34 est définie de manière telle que le capot 34 est en contact avec le contact fixe 12 lorsque l'appareillage 10 est fermé. On a représenté aux figures 3 et 4 un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel le capot pare-effluves 34 est apte à se déplacer axialement vers l'amont de manière solidaire de la tige 26 jusqu'à une position intermédiaire prédéfinie au-delà de laquelle seule la tige 26 coulisse vers l'amont, le capot pare effluves 34 restant immobile. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à un composant pare-effluves consistant en une plaque telle que représentée, et que le composant pare-effluves peut avoir toute autre conception telle que par exemple un anneau tel que décrit précédemment. Cette position intermédiaire est définie de manière telle que le capot pare effluves est à distance du contact fixe 12 et de manière que cette distance entre le capot pare effluves 34 et le contact fixe 12 est inférieure à la distance à partir de laquelle l'arc électrique se forme. Pour cela, le capot pare effluves 34 est monté coulissant axialement le long de la tige 26. Aussi, le capot 34 et la tige 26 comportent des moyens pour solidariser le capot avec la tige lors du coulissement axial vers l'amont vers la position intermédiaire. Ces moyens de solidarisation sont débrayables, pour permettre à la tige 26 de coulisser 25 vers l'amont indépendamment du capot 34, lorsque cette position intermédiaire a été franchie. Ici, les moyens de solidarisation consistent en une gorge annulaire 38 qui est réalisée dans la paroi cylindrique de la tige 26 et un anneau 30 élastique 40 qui est porté par le capot 34 dont les dimensions de l'anneau élastique 40 sont complémentaires des dimensions de la gorge 38. Ainsi, lorsque l'anneau élastique 40 est reçu dans la gorge 38, le capot 34 est solidaire de la tige 26 en coulissement axialement. Le débrayage des moyens de solidarisation s'effectue en sortant l'anneau élastique 40 hors de la gorge 38. Pour cela, l'appareillage 10 comporte des 10 aiguilles 42 qui sont fixées au capot 34 et qui s'étendent axialement vers l'aval depuis une face aval du capot 34. Les aiguilles 42 sont solidaires du capot et elles sont mobiles en translation par rapport au 15 corps fixe 20 raccordé à la terre. L'extrémité aval 44 de chaque aiguille 42 est apte à venir en butée vers l'amont contre une face associée du corps fixe 20 lorsque la tige et le capot 34 sont dans la position intermédiaire prédéfinie. 20 Ainsi, les aiguilles 42 bloquent le capot en translation au-delà de la position intermédiaire. Par conséquent, l'anneau élastique 40 est sorti de la gorge 38 de sorte que la tige 26 continue de se déplacer vers l'amont, indépendamment du capot 34. 25 Lors d'une phase d'ouverture de l'appareillage 10, la tige se déplace vers l'aval, rompant alors le contact avec le contact fixe 12. Pour que l'anneau élastique 40 retourne dans sa position engagée dans la gorge 38, l'extrémité 30 amont de la tige 26 comporte un épaulement 46 qui est apte à venir en butée contre le capot 34. Aussi, lorsque la tige est en position aval extrême, le capot 34 est serré axialement entre l'extrémité amont 26a de la tige et le corps fixe. Les positions relatives des faces d'appui, de la gorge et de l'anneau élastique sont définies de manière que dans la position aval extrême représentée à la figure 3, le capot 34 et la tige sont dans une position relative pour laquelle l'anneau élastique est eau niveau de la gorge 38. On a représenté à la figure 2 un autre mode de réalisation de l'invention selon lequel le composant pare-effluves est formé par la tulipe 30. Selon ce mode de réalisation, la tulipe 30 est montée sur l'extrémité libre 26a de la tige 26 de manière telle qu'elle est ouverte vers l'amont. Ainsi, la tulipe 30 est portée par le contact mobile 22 et le doigt 32 est une partie du contact fixe 12. Selon ce mode de réalisation, chaque lamelle constituant la tulipe 30 comporte une face d'extrémité amont libre qui est située en vis-à-vis du contact fixe 12. La face d'extrémité amont de chaque lamelle est globalement lisse, c'est-à-dire qu'elle ne comporte aucune aspérité, comme décrit précédemment, et la réunion des faces forme une surface annulaire amont elle aussi lisse faisant face à l'ensemble fixe 12. La charge de l'ensemble mobile 20 est ainsi répartie sur cette surface annulaire, au niveau de laquelle un ou plusieurs arcs électriques sont aptes à se former. Selon une variante de ce mode de réalisation, la tulipe 30 et le capot 34 sont tous les deux portés par la tige 26 de manière que la tulipe 30 est montée à l'extrémité libre de la tige 26 et le capot 34 est situé axialement en retrait vers l'aval par rapport à la tulipe 30. Ainsi, la charge électrique de l'ensemble mobile 20 est répartie sur une surface encore plus grande, retardant encore plus le moment d'apparition de l'arc électrique lors de la fermeture de l'appareillage ou réduisant la durée de formation de l'arc électrique lors de l'ouverture de l'appareillage 10. L'invention a été décrite en référence à un appareillage 10 qui consiste en un sectionneur de mise à la terre comportant un contact fixe 12 qui est raccordé aux parties sous tension de la ligne de transport de courant électrique et comportant un contact mobile 22 qui est raccordé à la terre. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à un sectionneur de mise à la terre et que l'appareillage 10 peut consister en tout autre appareillage de ligne haute tension tel qu'un sectionneur ou un disjoncteur de ligne haute tension.25 REVENDICATIONS1. Appareillage (10) à haute tension d'axe principal A longitudinal, comportant un contact fixe (12) qui est agencé à une extrémité amont de l'appareillage (10) et un contact mobile (22) qui est agencé à une extrémité aval de l'appareillage (10), qui est mobile dans l'appareillage (10) entre une position amont de 10 fermeture de l'appareillage (10) dans laquelle le contact mobile (22) est connecté au contact fixe (12) et une position aval d'ouverture de l'appareillage (10) dans laquelle le contact mobile est déconnecté du contact fixe, 15 dans lequel le contact mobile (22) comporte une tige (26) axiale s'étendant vers l'amont dont l'extrémité (26a) axiale amont est apte à venir en contact avec le contact fixe (12) , caractérisé en ce que le contact mobile 20 (22) porte un composant (30, 34) pare-effluves faisant saillie radialement par rapport à l'extrémité (26a) amont de la tige (26), et dont une face amont (36) du composant pare effluves (30, 34), qui est située axialement en vis-à-vis du contact fixe (12), est 25 lisse. 2. Appareillage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant pare-effluves consiste en un capot (34) faisant saillie radialement 30 par rapport à l'extrémité (26a) amont de la tige (26). 3. Appareillage (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capot pare effluves (34) est monté coulissant axialement sur la tige (26) et en 5 ce que le capot (34) et la tige (26) comportent des moyens (38, 40) de solidarisation du capot (34) avec la tige (26) de manière débrayable de manière telle que le capot (34) est solidaire de la tige (26) en déplacement vers l'amont jusqu'à une position intermédiaire et la 10 tige (26) se déplace vers l'amont indépendamment du capot pare effluves (34) au-delà de cette position intermédiaire. 4. Appareillage selon la revendication 15 précédente, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation du capot (34) avec la tige (26) consistent en une gorge (38) réalisée dans la tige (26) et un anneau élastique (40) porté par le capot (34) qui est apte à être reçu dans la gorge (38) pour la 20 solidarisation du capot (34) avec la tige (26) de manière débrayable. 5. Appareillage (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le 25 contact fixe (12) comporte un élément globalement tubulaire (30) ouvert vers l'aval dans lequel l'extrémité (26a) amont de la tige (26) est apte à être reçue. 30 6. Appareillage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce quel'extrémité (26a) amont de la tige (26) porte un élément globalement tubulaire (30) ouvert vers l'amont, et en ce que le contact fixe (12) consiste en une tige (32) qui est apte à être reçue dans ledit élément 5 tubulaire (30) lorsque le contact fixe (12) est en contact avec le contact mobile (22). 7. Appareillage (10) selon la revendication précédente, en combinaison avec la revendication 2, 10 caractérisé en ce que le capot pare effluves (34) est situé axialement en retrait vers l'aval par rapport audit élément tubulaire (30). 8. Appareillage (10) selon la revendication 15 5 ou 6, caractérisé en ce que l'élément globalement tubulaire (30) forme une tulipe comportant une pluralité de lamelles axiales métalliques réparties de manière circonférentielle autour de l'axe principal A longitudinal. 20 9. Appareillage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que le capot pare effluves (34) est apte à venir en contact avec le 25 contact fixe (12) lorsque le contact fixe (12) est en contact avec le contact mobile (22). 10. Appareillage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, en combinaison 30 avec la revendication 2, caractérisé en ce que le capot pare effluves (34) est à distance du contact fixe (12)lorsque le contact fixe (12) est en contact avec le contact mobile (22).