Brevet FR3002364A1 — publié le 20140822

APPAREILLAGE ELECTRIQUE COMPORTANT UNE ELECTRODE MOBILE 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 de transport de courant électrique à haute tension tel que par exemple un sectionneur pour une ligne de transport à haute tension est un appareil de sécurité qui a pour but d'établir une isolation électrique entre des parties sous tension. L'appareillage électrique comporte un contact amont et un contact aval, 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. L'appareillage comporte aussi une enceinte fermée conductrice électriquement, dans laquelle les contacts sont reçus, et cette 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. Lors de la fermeture ou de l'ouverture de l'appareillage électrique, du fait de la différence de potentiel entre les contacts, un ou plusieurs arcs électriques se forment entre les deux contacts. Ces arcs entre contacts peuvent comporter des ramifications radiales qui, dans certaines conditions, risquent de se propager radialement et atteindre l'enceinte conductrice environnante. Ces arcs électriques radiaux endommagent fortement l'enceinte puisque un court-circuit s'établit dans l'occurrence d'un tel événement. Il est donc important de diminuer les 15 causes d'apparition de ces ramifications radiales des arcs électriques pour ne pas qu'elles atteignent l'enveloppe. C'est pourquoi il a été recherché des solutions qui permettent de limiter les possibilités 20 d'apparition des arcs électriques, ou bien les solutions qui permettent de réduire la durée d'existence d'un arc électrique pour réduire ainsi la probabilité qu'une ramification de l'arc atteigne la cuve, ou encore des solutions concernant 25 l'environnement de l'arc électrique principal qui permettent de contrôler les ramifications radiales. Une solution permettant en partie de limiter l'apparition des ramifications radiales des arcs électriques consiste à d'augmenter la vitesse de 30 déplacement du contact mobile. Cependant, cela implique de concevoir des moyens d'entraînement de grandes dimensions, augmentant par conséquent les coûts de l'appareillage. Par ailleurs il est également connu que l'ouverture rapide d'un sectionneur sur une portion de jeux de barre à vide peut induire une charge électrique dite "piégée" qui est plus importante que dans le cas d'une manouvre lente. Cela augmente la probabilité de voir un arc se développer en direction de la cuve à la manoeuvre de fermeture suivante. L'invention a pour but de proposer un appareillage électrique réalisé de manière à limiter les risques d'apparitions de ramifications radiales des arcs électriques, pour optimiser la fiabilité de l'appareillage lors d'une étape d'ouverture ou de fermeture de l'appareillage en améliorant les capacités du dispositif selon les trois points cités ci -dessus. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention propose un appareillage à haute tension d'axe principal A longitudinal, comportant un contact amont qui est agencé à une extrémité amont de l'appareillage et un contact aval qui est agencé à une extrémité aval de l'appareillage, qui est mobile axialement entre une position aval d'ouverture de l'appareillage dans laquelle le contact aval est situé axialement en aval et à distance du contact amont et une position amont dans laquelle le contact aval est en contact avec le contact amont, et comportant une électrode amont qui est solidaire du contact amont et qui s'étend radialement autour du contact amont, et une électrode aval mobile s'étendant radialement autour du contact aval, qui est montée mobile axialement de manière synchronisée au mouvement du contact aval, entre une position aval et une position intermédiaire dans laquelle l'électrode aval est située en aval et à distance de l'électrode amont, caractérisé en ce que le contact aval est mobile axialement vers l'amont depuis ladite position amont dans laquelle le contact aval vient en contact avec le contact amont, et une position de fermeture de l'appareillage dans laquelle le contact aval est en contact avec le contact amont et avec l'électrode amont. Le contact aval mobile se raccorde électriquement au contact amont avant son raccordement à l'électrode amont. Aussi, le contact aval mobile permet de réaliser le raccordement électrique de l'électrode aval avec l'électrode amont indirectement par l'intermédiaire du contact amont, puis directement, lors d'une phase de fermeture de l'appareillage. De préférence, le contact aval comporte une face cylindrique externe qui est en contact avec une face cylindrique interne complémentaire de l'électrode amont lorsque le contact aval est en contact avec le contact amont et avec l'électrode amont. De préférence, l'électrode aval comporte une face d'extrémité amont qui est située à une cote longitudinale prédéfinie par rapport à une face d'extrémité amont du contact aval lorsque le contact aval et l'électrode aval sont situés axialement entre la position aval et la position intermédiaire. De préférence, le contact aval est situé axialement en saillie vers l'amont par rapport à la face d'extrémité amont de l'électrode aval lorsque la position longitudinale du contact aval est située en amont de ladite position intermédiaire. De préférence, la face d'extrémité aval de 5 l'électrode amont est située à la même cote axiale qu'une face d'extrémité aval du contact amont lorsque le contact amont est dans sa position aval. De préférence, le contact amont est monté mobile dans l'appareillage et est apte à se déplacer de 10 manière solidaire avec le contact aval entre une position aval dans laquelle le contact est établi entre le contact amont et le contact aval et une position amont correspondant à la position de fermeture de l'appareillage. 15 De préférence, l'appareillage comporte des moyens d'entraînement du contact amont en déplacement axialement vers l'aval. De préférence, le contact amont est entraîné par le contact aval en déplacement depuis sa 20 position aval vers sa position amont. De préférence, le contact amont consiste en un élément tubulaire et le contact aval comporte une tige axiale dont l'extrémité libre est apte à être reçue sans jeu à l'intérieur dudit élément tubulaire. 25 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 30 lesquels : - les figures 1 à 5 sont des sections axiales similaires représentant différentes positions successives des contacts amont et aval, lors de la fermeture de l'appareillage selon l'invention ; - la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 1, montrant une variante de réalisation des contacts de l'appareillage. 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 ou un disjoncteur. L'appareillage 10 a pour fonction de raccorder électriquement une partie sous tension d'un réseau électrique, qui est à un certain potentiel électrique, à une autre partie du réseau électrique, qui peut être à un autre potentiel électrique, selon les conditions d'utilisation de l'appareillage 10. Lors de la manoeuvre de l'appareillage 10, une série d'arcs électriques se forme à l'intérieur de l'appareillage 10. Ces arcs électriques pouvant endommager les composants internes de l'appareillage, il est préférable de les limiter, ou du moins de les maitriser. 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 amont 30 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 droite aux figures, et qui est raccordé à une partie du réseau de transport de courant électrique L'appareillage 10 comporte aussi un contact aval 22 qui est agencé à l'extrémité axiale aval de l'appareillage 10, ici l'extrémité de gauche, et qui est ici raccordé à une autre partie du réseau de transport de courant électrique. Le contact aval 22 est positionné axialement en vis-à-vis du contact amont 12. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 à 5, le contact amont 12 et le contact aval 22 consistent chacun ici en une tige axiale qui s'étend axialement et la face d'extrémité amont 22a du contact aval 22 est apte à venir en contact permanent avec la face d'extrémité aval 12a en vis-à-vis du contact fixe 12 lorsque l'appareillage est dans une position de fermeture. Dans la présente description de l'invention, il sera compris que le terme "tige" utilisé peut désigner aussi bien une tige pleine qu'une tige creuse ou tubulaire. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 6, le contact amont 12 a une forme tubulaire et le contact aval 22 comporte une tige radialement interne 14 et une portion tubulaire 16 entourant la tige interne 14. L'extrémité amont 14a de la tige 14 est définie de manière à être reçue sans jeu à l'intérieur du contact amont 12, lorsque les contacts amont 12 et aval 22 sont raccordés l'un à l'autre, comme on le verra plus en détails par la suite. L'appareillage 10 comporte aussi un corps fixe 20 par l'intermédiaire duquel le contact aval 22 est guidé en translation axiale. Le corps fixe 20 est réalisé en un matériau conducteur électriquement et est raccordé au potentiel électrique terrestre. Un support en matériau isolant 18 permet d'isoler électriquement le corps fixe d'avec le contact aval 22. Lors de la fermeture de l'appareillage 10, le contact aval 22 se déplace axialement vers l'amont en direction du contact amont 12, à partir d'une première position aval d'ouverture de l'appareillage 10 représentée aux figures 1 et 6, dans laquelle le contact aval 22 est situé à distance du contact amont 12. Dans une certaine position axiale représentée à la figure 4, qui est située axialement entre la position aval d'ouverture et la position amont de fermeture de l'appareillage 10, le contact aval 22 vient en contact avec le contact amont 12. Dans cette position axiale dite de contact, les deux contacts 12, 22 sont directement raccordés l'un à l'autre. Lors du déplacement du contact aval 22 entre la position d'ouverture représentée à la figure 1 et la position de contact représentée à la figure 4, des arcs électriques peuvent se former entre les deux contacts 12, 22 et des arcs électriques secondaires peuvent se former entre les contacts 12, 22 et le corps 20 à partir de ces arcs électriques. Pour limiter la formation de ces arcs électriques secondaires, l'appareillage 10 comporte une électrode aval 30 qui est montée au niveau de l'extrémité aval de l'appareillage 10 et une électrode amont 32 qui est montée au niveau de l'extrémité amont de l'appareillage 10. L'électrode aval 30 consiste en un élément de révolution qui entoure le contact aval 22. L'électrode aval 30 comporte une face amont 30a s'étendant principalement radialement qui fait face au contact amont 12 et à l'électrode amont 32. L'électrode amont 32 est de forme similaire à la forme de l'électrode aval 30. Elle consiste en un élément de révolution qui entoure le contact amont 12 et elle comporte une face aval 32a s'étendant principalement radialement qui fait face à la face amont 30a de l'électrode aval 30. L'électrode aval 30 est montée mobile axialement par rapport au corps 20 entre une position aval représentée à la figure 1, dans laquelle la face amont 30a de l'électrode aval 30 affleure avec la face amont 22a du contact mobile 22 et une position amont représentée aux figures 2 et suivantes. L'électrode aval 30 se déplace axialement de manière synchronisée avec le déplacement axial du contact aval 22 à partir de la position aval jusqu'à une position intermédiaire représentée à la figure 2 dans laquelle l'électrode aval 30 est dans sa position extrême amont. Selon l'invention, le contact aval 22 se déplace axialement vers l'amont au-delà de la position de contact représentée à la figure 4, vers une position de fermeture de l'appareillage 10 représentée à la figure 5. Lorsque le contact aval 22 est dans la 5 position de fermeture de l'appareillage 10, il est simultanément en contact avec le contact amont 12 et l'électrode amont 32. Les deux électrodes sont ainsi raccordée électriquement l'une avec l'autre par l'intermédiaire 10 du contact aval 12. Lors de ce déplacement entre la position de contact et la position de fermeture, le contact aval 22 est en permanence en contact avec le contact amont 12, pour éviter toute apparition d'un arc électrique dans 15 l'appareillage. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le contact amont 12 est apte à se déplacer vers l'amont, simultanément avec le contact aval 22. A cet effet, le contact amont 12 est monté 20 mobile par rapport au corps fixe 20 entre une position aval représentée aux figures 1 à 4, et une position amont représentée à la figue 5. L'entraînement du contact amont 12 depuis sa position aval vers sa position amont est réalisé par 25 l'intermédiaire du contact aval 22, de manière telle que le déplacement des deux contacts 12, 22 est simultané. L'entraînement du contact amont 12 depuis sa position amont vers sa position aval est réalisé par 30 exemple par des moyens élastiques (non représentés) tels qu'un ressort de compression par exemple. Les moyens élastiques exercent sur le contact amont 12 une action continue d'entraînement du contact amont 12 vers sa position aval. Ainsi, les moyens élastiques permettent de 5 maintenir le contact amont 12 et le contact aval 22 en contact l'un avec l'autre lors de leurs déplacements vers l'amont ou vers l'aval entre la position de contact et la position de fermeture de l'appareillage 10.Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention 10 représenté à la figure 6, le contact amont 12 reste immobile lorsque le contact aval 22 se déplace entre la position de contact et la position de fermeture de l'appareillage 10. Comme on l'a dit précédemment, le 15 raccordement électrique entre le contact amont 12 et le contact aval 22 est réalisé par l'intermédiaire de la tige 14 dont l'extrémité libre 14a est reçue sans jeu dans le contact amont 12. Pour que le contact électrique soit maintenu entre les deux contacts 20 électriques, la forme interne du contact amont 12 est cylindrique, pour permettre un coulissement axial vers l'amont de l'extrémité libre 14a de la tige 14, tout en maintenant un contact électrique. Le raccordement électrique entre le contact 25 aval 22 et l'électrode amont 32 est réalisé par le contact entre une face cylindrique externe du contact aval 22 et une face cylindrique interne complémentaire de l'électrode amont 32. Selon le mode de réalisation représenté aux 30 figures 1 à 5, cette face cylindrique externe du contact aval 22 est sa face externe. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 à 5, cette face cylindrique externe du contact aval 22 est la face externe de la portion tubulaire 16 entourant la tige interne 14.Comme on l'a décrit précédemment, le contact aval 22 et l'électrode aval se déplacent de manière synchronisée façon coordonnée, de préférence, ils se déplacent de manière simultanée. Lors du déplacement simultané du contact aval 22 et de l'électrode aval 30, selon un mode de réalisation préféré mais non limitatif, leurs faces amont respectives 22a, 30a sont toujours à la même cote axiale l'une par rapport à l'autre, le long de l'axe principal A. Ainsi, elles se rapprochent simultanément des faces aval respectives 12a, 32a du contact amont 12 et de l'électrode amont 32, de manière à limiter la formation des arcs secondaires radiaux entre le contact amont 12 et le corps fixe 20. Lorsque le contact aval 22 et l'électrode 20 aval 30 atteignent la position intermédiaire représentée à la figure 2, il est considéré que les arcs secondaires radiaux ne peuvent plus se former. A partir de cette position intermédiaire, seul le contact aval 22 se déplace vers l'amont, comme 25 on peut le voir notamment à la figure 3, indépendamment de l'électrode aval 30. La face amont 22a du contact aval fait alors saillie axialement vers l'amont par rapport à la face amont 30a de l'électrode aval 30. Des arcs électriques sont aptes à se 30 former entre le contact amont 12 et le contact aval 22. Ces deux composants 12, 22 sont conçus de manière à pouvoir supporter les contraintes provenant de ces arcs électriques. Ensuite, le contact aval 22 vient en contact avec le contact amont 12, comme représenté à la 5 figure 4 puis, comme décrit précédemment, le contact aval 22 se déplacent en direction la position amont de fermeture de l'appareillage 10, simultanément avec le contact amont 12 selon le premier mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 5, ou bien en 10 coulissement par rapport au contact amont selon le mode de réalisation représenté à la figure 6. Le contact aval 22 vient alors en contact avec l'électrode amont 32, fermant ainsi l'appareillage 10. 15 L'ouverture de l'appareillage 10 s'effectue selon un mouvement inverse du contact amont 12, du contact aval 22 et de l'électrode aval 30, c'est-à-dire en passant successivement de l'état représenté à la figure 5 à l'état représenté à la figure 1. 20 Ainsi, selon un premier mouvement, le contact amont 12 se déplace vers l'aval jusqu'à la position de contact représentée à la figure 4. Le contact électrique entre le contact aval 22 et l'électrode amont 32, puis le contact électrique 25 enter le contact amont 12 et le contact aval 22 sont rompus l'un après l'autre, permettant la formation d'arcs électriques. Ensuite, le contact aval 22 atteint la position intermédiaire représentée à la figure 2 dans 30 laquelle sa face d'extrémité amont 22a est à la même cote axiale que la face d'extrémité amont 30a de l'électrode aval 30. A partir de cette position intermédiaire, le contact aval 22 et l'électrode aval 30 se déplacent simultanément vers l'aval jusqu'à la position d'ouverture de l'appareillage 10 représenté à la figure 1. Pendant ce déplacement simultané du contact aval 22 et de l'électrode aval 30, leurs faces d'extrémité amont 22a et 30a sont toujours à la même cote axiale l'une par rapport à l'autre, limitant la formation des arcs électriques radiaux. REVENDICATIONS1. Appareillage (10) à haute tension d'axe principal A longitudinal, comportant un contact amont (12) qui est agencé à une extrémité amont de l'appareillage (10) et un contact aval (22) qui est agencé à une extrémité aval de l'appareillage (10), qui est mobile axialement entre une position aval d'ouverture de l'appareillage dans laquelle le contact aval (22) est situé axialement en aval et à distance du 10 contact amont (12) et une position amont dans laquelle le contact aval (22) est en contact avec le contact amont (12), et comportant une électrode amont (32) qui est solidaire du contact amont (12) et qui s'étend 15 radialement autour du contact amont (12), et une électrode aval (30) mobile s'étendant radialement autour du contact aval (22), qui est montée mobile axialement de manière synchronisée au mouvement du contact aval (22), entre une position aval et une 20 position intermédiaire dans laquelle l'électrode aval (30) est située en aval et à distance de l'électrode amont (32), caractérisé en ce que le contact aval (22) est mobile axialement vers l'amont depuis ladite 25 position amont dans laquelle le contact aval (22) vient en contact avec le contact amont (12), et une position de fermeture de l'appareillage (10) dans laquelle le contact aval (22) est en contact avec le contact amont (12) et avec l'électrode amont (32). 30 2. Appareillage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact aval (22) comporte une face cylindrique externe qui est en contact avec une face cylindrique interne complémentaire de l'électrode amont (32) lorsque le contact aval (22) est en contact avec le contact amont (12) et avec l'électrode amont (32). 3. Appareillage (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'électrode aval (30) comporte une face d'extrémité amont qui est située à une cote longitudinale prédéfinie par rapport à une face d'extrémité amont du contact aval (22) lorsque le contact aval (22) et l'électrode aval (30) sont situés axialement entre la position aval et la position intermédiaire. 4. Appareillage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 20 le contact aval (22) est situé axialement en saillie vers l'amont par rapport à la face d'extrémité amont (30a) de l'électrode aval (30) lorsque la position longitudinale du contact aval (22) est située en amont de ladite position intermédiaire. 25 5. Appareillage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face d'extrémité aval (32a) de l'électrode amont (32) est située à la même cote axiale qu'une face 30 d'extrémité aval (12a) du contact amont (12) lorsque le contact amont (12) est dans sa position aval. 6. Appareillage (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le contact amont (12) est monté mobile dans l'appareillage et est apte à se déplacer de manière solidaire avec le contact aval (22) entre une position aval dans laquelle le contact est établi entre le contact amont (12) et le contact aval (22) et une position amont correspondant à la position de fermeture de l'appareillage. 7. Appareillage (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'entraînement du contact amont (12) en déplacement axialement vers l'aval. 8. Appareillage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact amont (12) est entraîné par le contact aval (22) en déplacement depuis sa position aval vers sa position amont. 9. Appareillage (10) selon l'une quelconque des revendicationsl à 4, caractérisé en ce que le contact amont (12) consiste en un élément tubulaire et le contact aval (22) comporte une tige axiale (14) dont l'extrémité libre (14a) est apte à être reçue sans jeu à l'intérieur dudit élément tubulaire.