Brevet FR3003097A1 — publié le 20140912

SYSTEME D'ENTRAINEMENT PAR BIELLETTES D'UN CAPOT SUIVEUR POUR UN DISPOSITIF DE MISE A LA TERRE HAUTE TENSION DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne les appareillages électriques de mise à la terre dans les installations électriques de type haute tension. Art antérieur et problème posé Les installations électriques, telles que les postes électriques haute tension sont composés de multiples appareils électriques qui ont des fonctions fondamentales, mais différentes les unes des autres. L'ensemble de ces appareils a pour fonction de distribuer l'énergie sur les réseaux électriques haute tension, tout en protégeant ces réseaux. Les appareils électriques d'interruption à haute tension concernent les réseaux alimentés, soit en courant alternatif sous des tensions supérieures à 1 000 Volts, soit en courant continu sous des tensions supérieures à 1 500 Volts. Une parfaite maîtrise de l'énergie électrique nécessite de posséder les moyens nécessaires à la commande et au contrôle de la circulation du courant dans les circuits électriques qui relient les centrales de production aux consommateurs. Une telle mission incombe fondamentalement à des appareils dont le contrôle est d'assurer en priorité la protection automatique des circuits contre tous les incidents susceptibles d'en perturber le fonctionnement. Ces appareils doivent également effectuer, sur commande, les différentes opérations qui permettent de modifier la configuration du réseau dans les conditions normales de service. Par ces fonctions complémentaires de commande volontaire et de sécurité automatique, les appareils électriques contribuent à la qualité de la disponibilité du réseau électrique et à sa sûreté d'emploi. La qualité principale de ces appareils électriques est, non seulement d'être disponibles à tout moment, mais également d'intervenir sans défaillance, au point de faire oublier qu'ils existent. Les opérations de maintenance, même légères et en nombre limité sont à la fois coûteuses et gênantes pour l'exploitation. En conséquence, on exige de ces appareils une fiabilité presque parfaite. Les sectionneurs de mise à la terre sont des appareils de sécurité qui ont pour but d'établir une connexion, via un matériel conducteur rigide, entre les parties sous tension fixées à un potentiel pas ou peu connu, et la terre. A titre indicatif, par la demande de brevet PCT WO 2012/049 136 Al, on connaît un dispositif sectionneur de terre et un poste électrique haute tension comprenant un tel dispositif. Un tel poste à haute tension est à isolation gazeuse et comprend une enveloppe métallique de mise à la terre et un conducteur haute tension, disposé de façon coaxiale à l'intérieur de celle-ci. Le dispositif comprend un tube isolant disposé entre l'enveloppe et le conducteur, perpendiculairement à ceux-ci, permettant ainsi de supporter le conducteur et de guider une partie mobile conductrice de mise à la terre de ce conducteur. Le niveau d'énergie, lors de la fermeture d'un appareillage de mise à la terre rapide dans le domaine de la très haute voire l'ultra haute tension est si élevé que l'on éprouve le besoin de surdimensionner chaque composant de l'appareil. Une technique pour éviter un tel surdimensionnement peut consister en la protection, au sens diélectrique du terme, de la tige de mise à la terre par un capot, qui suit son déplacement. 15 Cependant, ce capot doit s'arrêter au moment où se produit l'amorçage de la connexion, alors que la tige de mise à la terre continue son déplacement, jusqu'à entrer en contact avec la tulipe de la partie fixe. Le but de l'invention est de présenter un 20 système d'entraînement d'un capot suiveur répondant à cette exigence, pour un appareillage de mise à la terre. D'autre part, par la demande de brevet français FR-2 953 639, on connaît un disjoncteur haute 25 tension dans lequel on réduit le champ électrique sur les contacts d'arc, pendant les coupures, la vitesse de déclenchement de l'appareil en étant améliorée. Un capot mobile, appelé « écran », sert de protection de la tige de contact d'arc du disjoncteur en la suivant, 30 mais lors de la phase d'ouverture. L'action de ce capot suiveur du contact d'arc permet, durant une certaine phase du déplacement, de diminuer le gradient électrique sur la tige de contact. Le dispositif utilise un système de leviers de manoeuvre, monté pivotant et commandé par un unique palonnier de manoeuvre et commandant respectivement l'écran ou capot suiveur et un des deux contacts mobiles. Toutefois, il s'agit là d'un disjoncteur et non pas d'un appareil de mise à la terre et l'action de l'écran mobile est effective, lors d'une phase d'ouverture du disjoncteur et non pas lors d'une phase de fermeture. Résumé de l'invention L'objet principal de l'invention est un 15 système d'entraînement du capot suiveur pour un dispositif de mise à la terre rapide, ce dernier comprenant : un bâti fixe ; - une tige de mise à la terre montée 20 coulissante longitudinalement par rapport au bâti fixe pour pouvoir être mise en contact avec un contact fixe du dispositif de mise à la terre ; - un capot suiveur placé coaxialement à la 25 tige de mise à la terre, positionné autour d'elle et destiné à suivre la tige de mise à la terre pendant une partie déterminée de la course de la tige de la mise à la terre ; et 30 un moyen d'entraînement de la tige de mise à la terre comprenant une pièce d'actionnement coulissant longitudi- nalement par rapport au bâti fixe. Selon l'invention, le système d'entraînement du capot suiveur comprend : - deux surfaces de guidage placées de part et d'autre de la tige de mise à la terre ; - deux biellettes ayant elles-mêmes chacune : - une première extrémité montée pivotante sur et par rapport à la pièce d'entraînement ; - une deuxième extrémité externe mise en appui contre la surface de guidage, les surfaces de guidage possédant chacune : - une partie longitudinale orientée sensiblement axialement par rapport à la tige de mise à la terre, sur une longueur correspondant à la course que le capot suiveur doit parcourir en accompagnant la tige de mise à la terre ; et - une partie perpendiculaire s'écartant sensiblement perpendiculairement par rapport à la tige de mise à la terre de manière à faire pivoter la biellette correspondante pour écarter de la tige de mise à la terre l'extrémité externe de la biellette ; le capot suiveur étant solidaire des biellettes par un moyen d'entraînement du capot coulissant longitudinalement et solidaire des biellettes. Dans une première réalisation du système selon l'invention, les surfaces de guidage sont constituées chacune par une piste de roulement, des moyens ressorts forçant un galet monté tournant à l'extrémité de chaque biellette, de rouler contre la piste de roulement correspondante. Dans une deuxième réalisation possible des surfaces de guidage, celles-ci sont constituées chacune d'une gorge dans laquelle glisse la deuxième extrémité de la biellette correspondante. La réalisation principale du moyen d'entraînement du capot prévoit que celui-ci est constitué de deux colonnettes coulissant longitudinalement par rapport au bâti fixe du 20 dispositif de mise à la terre et dont l'extrémité de chacune coulisse dans une fente longitudinale, ménagée sur toute la longueur de la biellette correspondante. Il est préférable que les parties longitudinales et perpendiculaires de chaque piste de 25 guidage soient reliées par une partie en arc de cercle pour permettre la continuité de la progression d'extrémité de la biellette contre la piste de roulement. 30 Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, qui est accompagnée de plusieurs figures représentant respectivement : - figure 1, en vue cavalière, une réalisation envisagée du système, selon l'invention ; - figure 2, en vue cavalière, le même système que la figure 1, mais avec une pièce en moins ; et - figure 3, en vue cavalière, un détail de la réalisation du système, selon l'invention. Description détaillée d'un réalisation de l'invention En référence à la figure 1, le dispositif de mise à la terre, auquel s'applique le système selon l'invention, comprend, entre autres, une tige de mise à la terre 1, montée coulissante longitudinalement par rapport à un carter guide 5 qui symbolise le bâti du dispositif de mise à la terre. Un capot suiveur 2 est monté autour de la tige de mise à la terre 1, au moyen de deux colonnettes 3, montées elles-mêmes également coulissantes longitudinalement dans le carter guide 5. Des moyens d'entraînement de la tige de mise à la terre 1 ne sont pas représentés, mais sont nécessaires pour faire coulisser la tige de mise à la terre 1 vers un contact fixe du dispositif de mise à la terre, auquel s'applique le système selon l'invention. Le capot suiveur 2 est sensé suivre la progression de la tige de mise à la terre 1 sur grande partie de la course de cette dernière, puis s'arrêter à un endroit déterminé, alors que la tige de la mise à la terre 1 continue sa progression. Le système d'entraînement, selon l'invention, comprend principalement deux biellettes 4, montées de part et d'autre de la tige de mise à la terre et une piste de roulement 10 sur laquelle roule un galet de roulement 9, monté tournant à l'extrémité de chacune des biellettes 4. Les colonnettes 3 sont reliées aux biellettes 4, en coulissant chacune dans une fente 4A qui parcoure une grande partie de la longueur d'une biellette 4 correspondante. Ce concept est mieux expliqué en détails dans les paragraphes suivants. En référence à la figure 2, une pièce constitutive du bâti a été enlevée pour mieux montrer le système, selon l'invention. On constate que l'extrémité de chaque colonnette 3, qui est en liaison avec la biellette 4, possède un axe de liaison 7 dont une partie inférieure coulisse dans la fente 4A de la biellette 4. Le système selon l'invention est entraîné par l'intermédiaire d'une pièce d'actionnement 6 centrale, et par rapport à laquelle pivotent les deux biellettes sur un axe de pivotement commun 9. Deux galets 11, montés tournants coaxialement, par rapport à cette pièce d'actionnement 6, montrent que cette dernière peut coulisser par rapport au bâti du dispositif de mise à la terre, représenté par le carter guide 5. Le tout est actionné par des moyens moteurs, non représentés dans la présente description. Lorsque les moyens moteurs agissent sur la pièce d'actionnement 6, vers la gauche selon la figure 2, la tige de mise à la terre 1 est poussée vers la gauche pour se rapprocher d'un contact fixe du dispositif de mise à la terre. La pièce d'actionnement 6 pousse également l'extrémité de chaque biellette 4, montée pivotante sur l'axe de pivotement commun 9. En conséquence, chacune des biellettes 4 pousse chacune une colonnette 3 dans la même direction pour faire également avancer le capot suiveur 2, conjointement à la tige de mise à la terre 1. Du fait que chacune des biellettes 4 est repoussée vers l'extérieur par des moyens ressorts, non représentés, chacune de leur extrémité externe, possédant un galet de roulement 9, est plaquée contre la piste de roulement 10 contre laquelle le galet de roulement 9 roule. Lors du parcours d'une première partie longitudinale 10A de la piste de roulement, chacune des biellettes 4 a une position fixe par rapport à la pièce d'actionnement 6. Dans cette configuration, les biellettes 4 ne peuvent que suivre un mouvement de translation identique à celle de la tige de mise à la terre 1. Dès lors, ce mouvement de translation est également transmis aux colonnettes 3 et donc, in fine, au capot suiveur 2. Lorsque les extrémités externes des biellettes 4 arrivent au niveau d'une partie en arc de cercle 10C, qui fait suite à la partie longitudinale 10A, ces extrémités commencent à s'écarter légèrement vers l'extérieur, de manière progressive. Lorsque les extrémités extérieures de ces biellettes 4 arrivent sur les troisièmes parties perpendiculaires 10B des pistes de roulement, elles s'écartent complètement et chaque bielle pivote par rapport à l'axe de pivotement commun 9 de la pièce d'actionnement 6. De ce fait, l'axe de liaison 7 de la colonnette 3 coulisse dans la fente 4A de la biellette 4 correspondante et subit l'effet de pivotement de la biellette 4 par rapport à l'axe de pivotement commun 9. De ce fait, la course de chaque colonnette 3, dans la même direction que la course de la tige de mise à la terre 1, est ralentie, puis stoppée. Par conséquent, la progression du capot suiveur 2 l'est également. En d'autres termes, le déplacement longitudinal des colonnettes 3 par chaque biellette 4 est dû au fait que ces colonnettes 3 sont immobilisées transversalement, ne pouvant que coulisser longitudinalement par rapport au bâti fixe. Le mouvement, qui vient d'être décrit, est 25 celui d'une fermeture d'un dispositif de mise à la terre. Lors d'une phase d'ouverture de mise à la terre, le mouvement s'effectue dans le sens inverse. La pièce d'actionnement 6 se déplace vers la droite par 30 rapport aux figures 1 à 3 et la tige de mise à la terre 1 suit ce même mouvement, en se détachant du contact fixe du dispositif de mise à la terre, non représenté. De ce fait, les deux biellettes 4 sont tirées vers la droite de la figure 3, puisqu'elles sont fixées à la pièce d'actionnement 6 par le point de pivotement commun 9. Conséquemment, les deux biellettes 4 pivotent en se rapprochant. Du fait que chaque colonnette 3 ne peut que coulisser longitudinalement dans le bâti, chacune d'elle reste immobile pendant le parcours de l'extrémité externe de la biellette 4 contre la partie perpendiculaire 10B de la piste de roulement. Quand chaque extrémité externe de chaque biellette 4 parcourt la partie en arc de cercle 10C de la piste de roulement, la course des colonnettes 4 vers la droite commence. Enfin, lors du parcours de la partie longitudinale 10A par les extrémités externes des biellettes 4, les deux colonnettes 3 se déplacent à la même vitesse que la pièce d'actionnement 6 et, par conséquent, le capot suiveur 2 suit à la même vitesse la tige de mise à la terre 1. En référence à la figure 2, des amortisseurs 10 sont prévus autour des colonnettes 3, afin de stopper, non brutalement, en bout de course, leur mouvement et celui du capot suiveur 2. La piste de roulement 10 et ses trois parties 10A, 10B et 10C peuvent être remplacées chacune par une rainure pratiquée dans le carter guide 5, l'extrémité externe des biellettes 4 possédant alors un pion de glissement pour coulisser dans de telles rainures. L'important est qu'il y ait une surface de guidage pour l'extrémité de chaque biellette. Avantages de l'invention Le système, selon l'invention, ne présente pas de risques majeurs de modifications des courses et des déplacements dans le temps, comparativement à d'autres solutions d'entraînement, par exemple par frottement d'un ressort. Lorsque la tige de mise à la terre est en position rentrée, l'opérateur sait de façon certaine que le capot suiveur est également en position rentrée. La simplicité relative du système selon l'invention permet d'utiliser des commandes de mise à la terre existantes, une certaine compacité de l'ensemble du système étant obtenue. Ce système est adaptable à n'importe quel type de commande de mise à la terre. Ce type de système peut endurer des grandes vitesses de fermeture et d'ouverture du dispositif de mise à la terre.20 REVENDICATIONS1) Système d'entraînement d'un capot suiveur (2) pour un dispositif de mise à la terre rapide, ce dernier comprenant : - un bâti fixe ; - une tige de mise à la terre (1), montée coulissante longitudinalement par rapport au bâti fixe pour pouvoir être mise en contact avec un contact fixe du dispositif de mise à la terre ; - un capot suiveur (2) placé coaxialement à la tige de mise à la terre (1), positionné autour d'elle et destiné à suivre cette tige de mise à la terre (1) pendant une partie déterminée de la course de la tige de mise à la terre (1) ; et - un moyen d'entraînement de la tige de mise à la terre (1) comprenant une pièce d'actionnement (6) coulissant longitudinalement par rapport au bâti fixe, caractérisé en ce qu'il comprend : - deux surfaces de guidage placées de part et d'autre de la tige de mise à la terre (1) ; - deux biellettes (4) ayant elles-mêmes : - une première extrémité montée pivotante sur et par rapport à la pièce d'actionnement (6) ;- une deuxième extrémité externe mise en appui contre la surface de guidage, les surfaces de guidage possédant chacune : - une partie longitudinale (10A) orientée sensiblement axialement par rapport à la tige de mise à la terre (1), sur une longueur correspondant à la course que le capot suiveur (2) doit parcourir en accompagnant la tige de mise à la terre (1) ; et - une deuxième partie perpendiculaire (10B) s'écartant sensiblement perpendiculairement par rapport à la tige de mise à la terre (1), de manière à faire pivoter la biellette (4) correspondante pour écarter de la tige de mise à la terre (1) l'extrémité externe de la biellette (4) ; le capot suiveur (2) étant solidaire des biellettes (4) par un moyen d'entraînement du capot 25 suiveur (2) coulissant longitudinalement et solidaire des biellettes (4). 2) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de guidage sont constituées chacune d'une piste de roulement (10), des 30 moyens ressorts forçant un galet (9) monté tournant à l'extrémité externe de la biellette (4) correspondante,à rouler contre la piste de roulement (10) correspondante. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de guidage sont constituées chacune par une gorge dans laquelle glisse l'extrémité externe de chacune des biellettes (4). 4) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement du capot suiveur (2) est constitué de deux colonnettes (3), coulissant longitudinalement par rapport au bâti fixe du dispositif de mise à la terre et dont l'extrémité coulisse dans une fente (4A), ménagée sur une très grande partie de la longueur de la biellette (4) correspondante. 5) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux parties longitudinale (10A) et perpendiculaire (10B) de chaque piste de guidage (10) sont reliées par une partie en arc de cercle (10C), pour permettre la continuité de la progression de l'extrémité externe de la biellette (4) correspondante contre la piste de roulement (10).