Brevet FR3021159A1 — publié le 20151120

APPAREILLAGE DE COUPURE ELECTRIQUE MOYENNE TENSION UTILISANT LA TECHNIQUE DE COUPURE DANS LE VIDE. DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un appareillage de coupure électrique moyenne tension comportant par phase au moins deux appareils de coupure, chaque appareil de coupure comportant un sectionneur placé sur une ligne électrique, ledit sectionneur comportant un premier contact dit fixe et un second contact dit mobile, l'un de ces deux contacts étant relié électriquement à une barre de transport du courant, tandis que l'autre contact est relié, respectivement pour tous les appareils de coupure, à des circuits électriques différents, chaque appareil de coupure comportant des moyens pour réaliser la fonction de déconnexion et des moyens pour assurer la fonction de coupure ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE On connaît l'utilisation depuis les années 1970 par les principaux constructeurs d'interrupteurs moyenne tension, de la technologie de séparation mécanique des 20 contacts électriques dans le SF6 afin de couper les courants assignés des interrupteurs. Cette solution présente de nombreux avantages pour ce qui concerne la compacité des appareils, leur coût et leurs performances. Ces avantages sont principalement dus aux exceptionnelles propriétés physiques du SF6 : rigidité 25 diélectrique, conductivité thermique, stabilité chimique, électronégativité, non toxicité.... Cependant, le gaz SF6 présente l'inconvénient de faire partie des gaz à effet de serre très important. On connaît également l'utilisation des ampoules à vide, lesquelles permettent de 30 couper des courants importants sans nécessairement être placées dans le SF6, mais celles-ci ne sont jamais utilisées pour les fonctions d'interrupteur du fait de leur coût très élevé. On connaît le brevet FR 2937786 décrivant un principe permettant de diminuer le coût de cette technologie. Le dispositif décrit dans ce brevet comporte une dérivation sur laquelle une ampoule à vide assurant la coupure est placée. Cette dérivation est inactive en régime permanent et parcourue par le courant électrique 5 seulement lorsque le sectionneur a commencé son mouvement d'ouverture, par un transfert progressif du courant de la ligne principale à la dérivation. L'ampoule étant généralement au repos, n'a plus à être dimensionnée aux contraintes électriques et diélectriques contraignantes en régime permanent. Ce type de système peut donc être utilisé pour tous les interrupteurs disposés dans une 10 même cuve et pour toutes les phases. Cependant, ce type de système ne permet toutefois pas, en termes de coût, de se rapprocher des coûts des interrupteurs utilisant le gaz SF6. EXPOSE DE L'INVENTION 15 La présente invention propose un appareillage de coupure électrique moyenne tension pouvant être mis en oeuvre sans SF6 tout en présentant un coût de fabrication et d'utilisation réduit. A cet effet, la présente invention a pour objet un appareillage de coupure 20 électrique moyenne tension du genre précédemment mentionné, cet appareillage étant caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de dérivation sur lequel une ampoule à vide assurant la coupure est placée, ladite ampoule à vide étant apte à être actionnée par l'intermédiaire de l'un ou l'autre de plusieurs moyens d'actionnement associés respectivement aux différents sectionneurs, de telle 25 manière que la dérivation soit inactive en régime permanent, et parcourue par le courant électrique seulement lorsque l'un des sectionneurs a commencé son mouvement d'ouverture, par un transfert progressif de courant de la ligne comportant le sectionneur en cours d'ouverture à la ligne de dérivation, et en ce que les parties mobiles des moyens d'actionnement précités sont reliées 30 mécaniquement et électriquement l'une à l'autre par une tringle de liaison, de telle manière que l'actionnement de l'un des moyens d'actionnement précités entraîne l'actionnement de tous les moyens d'actionnement et que le transfert progressif du courant de la ligne du sectionneur en cours d'ouverture vers la ligne de dérivation soit réalisé par la portion de tringle située entre le moyen d'actionnement associé à ce sectionneur en cours d'ouverture et cette ligne de dérivation. Grâce à ces caractéristiques, l'on réalise un appareillage électrique moyenne tension présentant un coût réduit permettant d'éviter l'utilisation du gaz SF6. Selon une autre caractéristique, l'un au moins des sectionneurs précités est du type rotatif ou mu en translation. Selon une autre caractéristique particulière, le ou chaque sectionneur précité est associé à un moyen d'actionnement comportant une portion de barre reliée de manière articulée au voisinage de l'une de ses extrémités, sur un support fixe de l'appareillage, et entre ses deux extrémités à la tringle précitée, ladite portion de barre coopérant par sa seconde extrémité avec le contact mobile dudit sectionneur. Selon une autre caractéristique particulière, tous les sectionneurs sont du type rotatif et sont manoeuvrés suivant un même sens de rotation. Selon une réalisation particulière, le circuit de dérivation précité comportant l'ampoule à vide est associé à l'un des appareils de coupure, le moyen d'actionnement associé au sectionneur de cet appareil de coupure étant relié directement au contact mobile de l'ampoule, le contact fixe de l'ampoule étant relié mécaniquement et électriquement à la barre de transport du courant précité en un point correspondant sensiblement au point de raccordement de la ligne correspondante du sectionneur à ladite barre. Selon une autre réalisation, le circuit de dérivation précité comportant l'ampoule à vide est disposé au loin des appareils de coupure, les différents moyens d'actionnement associés respectivement aux différents sectionneurs étant reliés mécaniquement et électriquement au dispositif d'entraînement du contact mobile de l'ampoule. Selon une caractéristique particulière, cet appareillage comporte trois appareils de coupure disposés côte à côte, et l'ampoule est associée à l'appareil de coupure situé au milieu des deux autres. Selon une caractéristique particulière, l'un ou chaque appareil de coupure est un interrupteur électrique moyenne tension. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels : -Les figures 1 à 4 illustrent de manière schématique un appareillage de coupure électrique moyenne tension, selon une réalisation particulière de l'invention, comportant trois interrupteurs, dans différentes positions, -La figure 1 illustre cet appareillage dans une position fermée de tous les interrupteurs, -La figure 2 illustre cet appareillage pendant la commutation du premier interrupteur, -La figure 3 illustre cet appareillage après la commutation, la totalité du courant passant à travers l'ampoule, -La figure 4 illustre cet appareillage en position ouverte du premier interrupteur, pendant la coupure à travers l'ampoule, et -La figure 5 illustre cet appareillage, le premier interrupteur étant en position de sectionnement de la tension, EXPOSE DETAILLE D'UN MODE DE REALISATION PARTICULIER PREFERE DE L'INVENTION Sur les figures, l'on voit un tableau électrique moyenne tension T comportant, pour chacune des phases électrique du réseau, trois interrupteurs 1,2,3 électriques montés l'un à côté de l'autre respectivement sur trois lignes électriques a,b,c parallèles l'une par rapport à l'autre, et s'étendant suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale d'une barre de distribution électrique 4. Dans cette réalisation particulière, les deux premiers interrupteurs 1,2 forment la boucle de distribution secondaire tandis que le troisième interrupteur 3 est un interrupteur d'alimentation de l'appareil électrique d'un utilisateur. Chaque interrupteur 1,2,3 comporte un sectionneur 5,6,7 comportant un contact fixe 5a,6a,7a relié électriquement à la barre 4 et un contact mobile 5b,6b,7b formé par un couteau rotatif relié électriquement à un circuit électrique. Le second 2 des interrupteurs est associé à un circuit de dérivation 8 comportant une ampoule à vide 9 comportant un contact fixe 9a relié électriquement à la barre 4, en un point situé sensiblement au même niveau de la barre que le point de raccordement du contact fixe 6a du second sectionneur 6 à la barre 4, et un contact mobile 9b relié mécaniquement et électriquement à un moyen d'actionnement dit second 13, lequel est relié mécaniquement et électriquement à un premier 12 et à un troisième 14 moyen d'actionnement, comme ceci sera expliqué dans ce qui suit. Ces trois moyens d'actionnement 12,13,14 sont constitués chacun par une portion de barre 15,16,17 montée articulée par l'une de ses extrémités, sur un support fixe 20 du châssis de l'appareillage et par son extrémité opposée, à une tringle 18 de liaison mécanique et électrique montée coulissante par rapport audit châssis suivant une direction s'étendant sensiblement parallèlement à la direction longitudinale de la barre 4. Le support 19 de contact mobile 9b de l'ampoule 9 est également relié de manière articulée à la portion de barre 16 associée au second sectionneur 6 en un point situé entre les deux extrémités de cette portion de barre 16, de telle manière que la rotation dans le sens antihoraire de cette portion de barre 16 entraîne la fermeture des contacts de l'ampoule 9. Le fonctionnement de l'appareillage va être décrit dans ce qui suit en référence aux figures. En fonctionnement normal tel qu'illustré sur la figure 1, tous les interrupteurs 1,2 et 3 sont fermés afin d'alimenter la boucle de distribution secondaire constituée par les deux premiers interrupteurs 1,2 et l'interrupteur d'alimentation du client constitué par le troisième interrupteur 3. Dans cet exemple de réalisation, il sera considéré que le premier interrupteur 1 est alimenté directement par le réseau et qu'il alimente lui-même une partie avale du réseau qui est située à sa droite. Pour ce qui concerne le premier interrupteur 1, le trajet du courant est représenté par les flèches. Le courant circulant à travers les deux autres interrupteurs n'est pas représenté. Lors du début de l'ouverture du premier interrupteur 1 tel qu'illustré sur la figure 2, il se produit une commutation du courant, phase pendant laquelle le courant en provenance du contact mobile 5b du premier sectionneur 5, va passer à la fois par le contact fixe 5a du premier sectionneur et par la portion de barre 16 du moyen d'actionnement dit second associé au second sectionneur 6, en passant par la première portion de barre 15, la portion de liaison 18a de la tringle 18 située entre les deux portions de barre 15,16 associées respectivement aux deux premiers sectionneurs, puis à travers la seconde portion de barre 16 et ensuite se dirige vers l'ampoule 9 pour rejoindre le jeu de barre 4. Ce mouvement en rotation du contact mobile 5b du premier sectionneur 5 dans le sens horaire a engendré une rotation dans le sens antihoraire des portions de barre, et en particulier de la seconde portion de barre 16, ce qui entraîne le contact mobile de l'ampoule à vide dans une position de fermeture. Lors de la poursuite de l'ouverture du premier interrupteur 1, le contact mobile 5b de ce premier sectionneur 5 se sépare complètement de son contact fixe associé 5a, tel qu'illustré sur la figure 3. Durant cette phase, le courant ne passe alors plus 30 que par les contacts de l'ampoule à vide 9. Lorsque le contact mobile 5b du sectionneur 5 sera suffisamment éloigné de son contact fixe associé 5a, le second moyen d'actionnement 13 associé au second sectionneur 6 va alors commencer à ouvrir les contacts de l'ampoule à vide, grâce à un système non décrit ici mais décrit dans le document FR 2 937 786, ce qui va rapidement avoir pour effet de couper le courant électrique, position illustrée sur la figure 4. Lors de la poursuite de l'ouverture de l'interrupteur, le contact mobile 5b du sectionneur 5 va alors se libérer de la portion de barre 15 du premier moyen d'actionnement 12, jusqu'à atteindre sa position finale d'ouverture qui permettra d'assurer le sectionnement de la tension entre l'amont et l'aval de l'interrupteur, position illustrée sur la figure 5. Durant cette étape, les portions de barre 15,16,17 vont alors reprendre leur position initiale représentée sur la figure 1, grâce à la présence de ressorts de rappel non illustrés. L'opération de fermeture sera réalisée par la manoeuvre du sectionneur dans le sens inverse, ce qui ne produira pas d'effet sur la portion de barre du moyen d'actionnement correspondant, jusqu'à la mise en contact du contact mobile 5b avec le contact fixe 5a. Le fonctionnement des deux autres interrupteurs 2,3 ne sera pas décrit, car celui- ci est le même que celui du premier interrupteur 1. L'invention pourra avantageusement être utilisée sur des tableaux comprenant entre 2 et 5 interrupteurs. Par ailleurs, on peut également imaginer d'intégrer ce dispositif comportant l'ampoule à vide n'importe où dans une cuve (et donc pas forcément associé à un interrupteur). Dans ce cas, des moyens d'actionnement mécaniques seront alors avantageusement placés sur tous les interrupteurs de la cellule, ceux-ci étant alors reliés électriquement et mécaniquement au dispositif d'entraînement du contact mobile de l'ampoule. Bien que plus encombrante, cette alternative sera intéressante dans le cas où l'on ne souhaiterait pas trop contraindre électriquement la zone des interrupteurs. Cela pourra par exemple permettre de réduire la largeur de la cellule au détriment de sa hauteur, ce qui peut parfois être moins critique vis-à-vis de l'empreinte au sol de la cellule. Grâce à l'invention, l'on réduit considérablement le coût de la coupure dans le vide par le fait que l'on n'utilise qu'un seul système tel que celui décrit dans le brevet cité ci-dessus, par phase, dans le tableau de distribution, les autres fonctions n'étant équipées que de systèmes d'actionnement mécaniques seuls. Afin de permettre la coupure du courant sur un interrupteur qui n'est pas équipé d'ampoules à vide, une liaison mécanique (barre) relie les différentes parties mobiles des systèmes d'actionnement entre elles. Ainsi, lorsqu'on agit sur un système, l'ensemble des autres systèmes (incluant celui comprenant l' ampoule à vide) sont actionnés simultanément. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi par exemple, que bien que dans la réalisation précédemment décrite et illustrée, le système de coupure complet comportant l'ampoule à vide a été ajouté sur l'interrupteur du milieu, celui-ci aurait tout aussi bien pu être associé à un autre de ces interrupteurs. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont réalisées suivant son esprit. REVENDICATIONS1. Appareillage de coupure électrique moyenne tension comportant par phase au moins deux appareils de coupure, chaque appareil de coupure comportant un sectionneur placé sur une ligne électrique, ledit sectionneur comportant un premier contact dit fixe et un second contact dit mobile, l'un de ces deux contacts étant relié électriquement à une barre de transport du courant, tandis que l'autre contact est relié, respectivement pour tous les appareils de coupure, à des circuits électriques différents, chaque appareil de coupure comportant des moyens pour réaliser la fonction de déconnexion et des moyens pour assurer la fonction de coupure, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de dérivation (8) sur lequel une ampoule à vide (9) assurant la coupure est placée, ladite ampoule à vide (9) étant apte à être actionnée par l'intermédiaire de l'un ou l'autre de plusieurs moyens d'actionnement (12,13,14) associés respectivement aux différents sectionneurs (5,6,7), de telle manière que la dérivation soit inactive en régime permanent, et parcourue par le courant électrique seulement lorsque l'un des sectionneurs (5,6,7) a commencé son mouvement d'ouverture, par un transfert progressif de courant de la ligne comportant le sectionneur (5) en cours d'ouverture à la ligne de dérivation (8), et en ce que les parties mobiles des moyens d'actionnement précités (12,13,14) sont reliées mécaniquement et électriquement l'une à l'autre par une tringle de liaison (18), de telle manière que l'actionnement de l'un des moyens d'actionnement précités (12,13,14) entraîne l'actionnement de tous les moyens d'actionnement et que le transfert progressif du courant de la ligne du sectionneur (5) en cours d'ouverture vers la ligne de dérivation (8) soit réalisé par la portion (18a) de tringle (18) située entre le moyen d'actionnement (12) associé à ce sectionneur (5) en cours d'ouverture et cette ligne de dérivation (8). 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un au moins des sectionneurs précités (5,6,7) est du type rotatif ou mu en translation. 3. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ou chaque sectionneur précité (5,6,7) est associé à un moyen d'actionnement (12,13,14) comportant une portion de barre (15,16,17) reliée de manière articulée au voisinage de l'une de ses extrémités, sur un support fixe (20) de l'appareillage, et entre ses deux extrémités à la tringle précitée (18), ladite portion de barre coopérant par sa seconde extrémité avec le contact mobile (5b,6b,7b) dudit sectionneur (5,6,7). 4. Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que tous les sectionneurs (5,6,7) sont du type rotatif et sont manoeuvrés suivant un même sens de rotation. 5. Appareillage selon l'une quelconque de revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de dérivation précité (8) comportant l'ampoule à vide (9) est associé à l'un des appareils de coupure (1,2,3), le moyen d'actionnement (12,13,14) associé au sectionneur (5,6,7) de cet appareil de coupure étant relié directement au contact mobile (9b) de l'ampoule (9), le contact fixe (9a) de l'ampoule (9) étant relié mécaniquement et électriquement à la barre de transport du courant précitée (4) en un point correspondant sensiblement au point de raccordement de la ligne correspondante b du sectionneur (6) à ladite barre (4). 6. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de dérivation précité (8) comportant l'ampoule à vide (9) est disposé au loin des appareils de coupure (1, 2,3), les différents moyens d'actionnement (12,13,14) associés respectivement aux différents sectionneurs (5,6,7) étant reliés mécaniquement et électriquement au dispositif d'entraînement du contact mobile de l'ampoule (9). 7. Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte trois appareils de coupure (1,2,3) disposés côte à côte, et en ce que l'ampoule (9) est associée à l'appareil de coupure (2) situé au milieu des deux autres (1,3). 8. Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un ou chaque appareil de coupure (1,2,3) est un interrupteur électrique moyenne tension. 10 15 20 25 30