Brevet FR3029681A1 — publié le 20160610

DISJONCTEUR HAUTE TENSION A COMMANDE DEPORTEE AYANT UNE INERTIE REDUITE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne les disjoncteurs à haute tension, comprenant deux interrupteurs et un mécanisme commun pour ouvrir et fermer ces deux interrupteurs, avec une enveloppe isolante protégeant ces interrupteurs et ce mécanisme commun. Complémentairement un tel disjoncteur comporte un organe de manoeuvre distant du mécanisme commun, et des moyens d'accouplement de l'organe de manoeuvre avec le mécanisme commun, qui sont entourés par une colonne isolante s'étendant de l'organe d'actionnement jusqu'au mécanisme commun. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Ce type de disjoncteur renferme un gaz diélectrique tel que du SF6, et ses deux interrupteurs encore appelés chambres de coupure, sont fermés et ouverts simultanément par le mécanisme commun, pour favoriser l'extinction rapide de tout arc électrique pouvant susceptible d'apparaître durant une manoeuvre. Cette architecture qui correspond notamment à celle décrite dans le document de brevet FR2734399 est généralement désignée par l'expression anglaise "Live Tank". Cela signifie que le mécanisme d'ouverture et de fermeture est situé dans l'enveloppe isolante qui 3029681 2 renferme aussi les interrupteurs qui sont sous haute tension électrique. L'organe de manoeuvre est au potentiel de la terre en étant isolé du mécanisme d'ouverture et de 5 fermeture par une bielle de couplage suffisamment isolante pour supporter l'écart de tension entre phase et la terre. L'actionnement de l'organe de manoeuvre provoque le déplacement de la bielle dans la colonne 10 isolante s'étendant de l'organe de manoeuvre au mécanisme commun, pour mettre en mouvement ce mécanisme commun afin d'ouvrir ou fermer les interrupteurs, selon le cas. Dans certaines phases de manoeuvre, la 15 bielle est ainsi sollicitée en compression, ce qui peut rendre les manoeuvres imprécises, du fait de la flexion de la bielle pouvant être engendrée en cas de contrainte de compression élevée. Si des efforts de compression trop élevés apparaissent, ils peuvent 20 conduire à la ruine de la bielle par flambage, rendant de fait le disjoncteur inutilisable. On est de fait conduit à augmenter la section de cette bielle pour assurer une manoeuvre précise des interrupteurs lorsque le système est 25 actionné. Ce surdimensionnement est néanmoins préjudiciable en matière de réactivité : l'augmentation de masse de la bielle accroît son inertie en phase de manoeuvre, et par là même le temps de manoeuvre. 3029681 3 EXPOSÉ DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet un disjoncteur haute tension comprenant : - deux interrupteurs et un mécanisme commun 5 comprenant un élément rotatif pouvant tourner sur une fraction de tour pour ouvrir et fermer conjointement ces deux interrupteurs, ainsi qu'une enveloppe électriquement isolante renfermant ces interrupteurs et ce mécanisme commun ; 10 un organe de manoeuvre comprenant un élément rotatif de manoeuvre qui est distant du mécanisme commun ; - des moyens d'accouplement de l'organe de manoeuvre et de l'élément rotatif du mécanisme commun 15 ainsi qu'une colonne isolante s'étendant de l'organe de manoeuvre jusqu'au mécanisme commun en entourant ces moyens d'accouplement ; et dans lequel les moyens d'accouplement comportent deux tiges de couplage ayant chacune une 20 extrémité articulée à l'élément rotatif de manoeuvre et une extrémité opposée articulée à l'élément rotatif du mécanisme commun, ces tiges de couplage formant avec ces deux éléments rotatif un parallélogramme déformable. 25 Avec cet agencement une des tiges est sollicitée en traction et l'autre en compression : le risque de flexion ou de flambage de la tige sollicitée en compression est inexistant, car la tige opposée étant nécessairement sollicitée en traction, elle interdit une variation importante de la longueur de la tige compressée. 3029681 4 Cet agencement permet ainsi d'utiliser deux tiges ayant une section significativement plus faible que la section d'une tige unique, de sorte qu'elle permet finalement de réduire de manière importante la 5 masse et l'inertie du système. Le mécanisme est ainsi précis, et réactif car possédant une inertie moindre. L'invention disjoncteur ainsi défini, 10 couplages sont fabriquées isolant. L'invention disjoncteur ainsi défini, concerne également un dans lequel les tiges de en matériau électriquement concerne également un comprenant en outre pour chaque interrupteur une biellette intermédiaire 15 pivotante interposée entre l'élément rotatif du mécanisme et un équipage mobile de l'interrupteur correspondant, chaque biellette intermédiaire ayant un bras relié à l'élément rotatif du mécanisme par une tige de transmission articulée à ce bras et à l'élément 20 rotatif du mécanisme et un autre bras relié à l'équipage mobile de l'interrupteur par une autre tige de transmission articulée à cet autre bras et à l'équipage mobile, ces bras ayant des longueurs différentes pour amplifier l'amplitude de mouvement de 25 l'élément rotatif du mécanisme. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le disjoncteur selon l'invention qui apparaît sur la figure unique où il est repéré par 1, 30 comporte une enveloppe principale 2 s'étendant horizontalement selon un axe AX, et renfermant dans sa 3029681 5 région centrale un mécanisme 3 d'ouverture et de fermeture conjointe et simultanée de deux interrupteurs de ce disjoncteur. Ces deux interrupteurs ou chambres de 5 coupures qui ne sont pas visibles dans la figure unique sont situés chacun à une extrémité de l'enveloppe principale 2. Le premier interrupteur est actionné en ouverture et en fermeture en déplaçant en translation 10 son équipage mobile selon l'axe AX, une portion de cet équipage mobile étant visible dans la figure 1 où elle est repérée par 4. Le second interrupteur est lui aussi actionné en ouverture et en fermeture en translatant son équipage mobile le long de l'axe AX, une portion de 15 ce second équipage mobile étant visible dans la figure unique où elle est repérée par 6. La fermeture des interrupteurs correspond à un mouvement dans lequel les équipages mobiles 4 et 5 s'éloignent l'un de l'autre, alors que leur ouverture 20 correspond à un mouvement dans lequel ces équipages sont rapprochés l'un de l'autre en étant déplacés vers le mécanisme 3. Dans la situation de la figure, les deux interrupteurs sont fermés. L'enveloppe principale 2 est raccordée au 25 niveau de sa région centrale à une colonne isolante 6 orientée selon un axe AY perpendiculaire à l'axe AX, et s'étendant vers le bas lorsque le système est en service, comme dans le cas de la figure. L'enveloppe principale et la colonne 30 isolante sont ainsi disposées en T, et elles délimitent ensemble une enceinte fermée dont l'espace interne est 3029681 6 rempli d'un gaz diélectrique tel que du SF6, pour éviter la formation d'arcs électriques entre les composants électriquement conducteurs que cette enceinte renferme. 5 L'extrémité supérieure de la colonne centrale 6 est ainsi située en vis-à-vis du mécanisme 3, et son extrémité inférieure porte un organe 7 de manoeuvre du disjoncteur. L'organe 7 comporte ici une biellette 8 de 10 forme généralement rectiligne ayant sa partie centrale montée pivotante autour d'un axe fixe Al qui est normal aux axes AX et AY, cette biellette 8 étant située à l'intérieur de l'enceinte, tout en étant actionnable depuis l'extérieur par un levier externe à l'enveloppe, 15 dont elle est rigidement solidaire. Le mécanisme 3 d'ouverture et de fermeture des interrupteurs comporte lui aussi une biellette centrale 9 de forme généralement rectiligne ayant sa partie centrale montée pivotante autour d'un axe fixe 20 A2 normal aux axes AX et AY et coupant ces deux axes. En fonctionnement, les biellettes 7 et 9 sont couplées, de telle manière qu'elles sont continuellement parallèles l'une à l'autre. Une première biellette intermédiaire 11 de 25 forme légèrement coudée a elle aussi sa partie centrale montée pivotante autour d'un axe A3 normal aux axes AX et AY, et elle est interposée entre la biellette centrale 9 et l'équipage mobile 4. Complémentairement, une première tige de transmission de mouvement 12 30 possède une première extrémité qui est articulée sur l'équipage mobile 4 et une seconde extrémité qui est 3029681 7 articulée sur une extrémité de cette première bielle intermédiaire 11. Une seconde tige de transmission de mouvement 13 possède une première extrémité articulée sur l'autre extrémité de la bielle intermédiaire 11, et 5 une seconde extrémité articulée sur l'une des extrémités de la biellette centrale 9. De manière analogue, une second biellette intermédiaire 14 de forme légèrement coudée, et ayant sa partie centrale montée pivotante autour d'un axe A4 10 normal aux axes AX et AY, est interposée entre la biellette centrale 9 et l'équipage mobile 5. Une troisième tige de transmission de mouvement 16 possède une première extrémité articulée sur l'équipage mobile 5 et une seconde extrémité articulée à une extrémité de 15 la seconde biellette intermédiaire 14. Une quatrième tige de transmission de mouvement 17 possède une première extrémité articulée sur l'autre extrémité de la bielle intermédiaire 14, et une seconde extrémité articulée sur une extrémité de la biellette centrale 9. 20 Dans ces conditions, une rotation de la biellette centrale 9 se traduit par une translation correspondante des équipages mobiles 4 et 5. Dans la disposition de la figure, une rotation d'un quart de tour dans le sens indirect de la biellette centrale 9 25 translate les deux équipages mobiles l'un vers l'autre pour ouvrir les interrupteurs. Une rotation de cette biellette centrale en sens inverse provoque la fermeture des interrupteurs. Comme visible dans la figure, les axes A3 30 et A4 sont l'un et l'autre espacés de façon symétrique 3029681 8 de l'axe AX de déplacement des équipages mobiles 4 et 5. Chaque biellette intermédiaire 11, 14 comporte un bras à l'extrémité duquel est raccordée la 5 tige 12, 16 la liant à l'équipage mobile qui est plus long que son bras opposé à l'extrémité duquel est articulée la tige 13, 17 la raccordant à la came 9 du mécanisme 3. La jonction des deux bras d'une biellette intermédiaire 11, 14 correspondant à la portion par 10 laquelle elle biellette est montée pivotante sur son axe A3, A4. Chaque biellette intermédiaire 11, 14 permet ainsi d'amplifier le mouvement de la biellette centrale 9, pour augmenter l'amplitude de déplacement 15 des équipages mobiles. Comme visible dans la figure unique, la biellette 7 est couplée à la biellette centrale 9 par une première et une seconde tiges de couplage 18 et 19 qui s'étendent parallèlement l'une à l'autre. La 20 première tige de couplage 18 comporte une extrémité articulée sur une extrémité de la biellette 7 et une autre extrémité qui est articulée sur l'extrémité de la biellette centrale 9 à laquelle est articulée la seconde tige de transmission de mouvement 13. 25 La seconde tige de couplage 19 comporte une extrémité articulée sur l'autre extrémité de la biellette 7, et une autre extrémité qui est articulée sur l'extrémité de la biellette centrale à laquelle est articulée la quatrième tige de transmission de 30 mouvement 17. 3029681 9 Grâce à ces deux tiges de couplage 18 et 19, lorsque l'organe de manoeuvre est déplacé pour faire tourner la biellette 8, les deux tiges de couplages 18 et 19 se déplacent verticalement dans la colonne 5 centrale 6 pour déplacer de manière la biellette 9 afin d'ouvrir ou fermer les interrupteurs. Lorsque l'organe de manoeuvre est actionné pour tourner dans le sens indirect, c'est-à-dire pour ouvrir les interrupteurs, la tige 18 est sollicitée en 10 compression, mais la tige 19 est sollicitée en traction, ce qui permet de réduire la contrainte de compression, et d'améliorer la précision de la manoeuvre. En effet, la tige sollicitée en traction ne peut pas fléchir ni flamber, de sorte que son 15 comportement est tout à fait prédictible en comparaison d'une pièce sollicitée en compression. Lorsque l'organe de manoeuvre est actionné pour tourner au contraire dans le sens direct, c'est-à-dire pour fermer les interrupteurs, la tige 19 qui est 20 sollicitée en compression alors que la tige 18 est sollicitée en traction, ce qui permet, de manière analogue, de réduire la contrainte de compression et d'améliorer la précision du mécanisme de manoeuvre considéré dans son ensemble. 25 Les tiges de couplage 18 et 19 ainsi que les éléments rotatifs que forment les biellettes 8 et 9 auxquelles elles sont articulées constituent ainsi un ensemble de type parallélogramme déformable. En pratique, le risque de flexion ou de 30 flambage de la tige sollicitée en compression est quasiment nul puisque la tige opposée, en étant 3029681 10 nécessairement sollicitée en traction, interdit une variation importante de la longueur de la tige qui est compressée. Cette structure permet ainsi d'utiliser 5 deux tiges ayant une section significativement plus faible que la section d'une tige unique, de sorte qu'elle permet finalement de réduire de manière importante la masse. Autrement dit, la masse des deux tiges qui 10 assurent le couplage entre l'organe de manoeuvre et le mécanisme est finalement très inférieure à la masse d'une bielle unique assurant ce couplage. Ces deux tiges peuvent notamment être fabriquées dans un matériau ayant une tenue mécanique à la compression 15 réduite, de sorte qu'elles peuvent être fabriquées en matériau isolant, de type matière plastique, fibres de verre ou analogue. On obtient ainsi un mécanisme qui est tout à la fois plus réactif car possédant une inertie 20 moindre, et plus précis. REVENDICATIONS1. Disjoncteur haute tension (1) comprenant : - deux interrupteurs et un mécanisme commun (3) comprenant un élément rotatif (9) pouvant tourner sur une fraction de tour pour ouvrir et fermer conjointement ces deux interrupteurs, ainsi qu'une enveloppe électriquement isolante (2) renfermant ces interrupteurs et ce mécanisme commun (3) ; - un organe de manoeuvre (7) comprenant un élément rotatif de manoeuvre (8) qui est distant du mécanisme commun (3) ; - des moyens d'accouplement (18, 19) de l'organe de manoeuvre (7) et de l'élément rotatif (9) du 15 mécanisme commun (3) ainsi qu'une colonne isolante (6) s'étendant de l'organe de manoeuvre (7) jusqu'au mécanisme commun (3) en entourant ces moyens d'accouplement ; et dans lequel les moyens d'accouplement 20 comportent deux tiges de couplage (18, 19) ayant chacune une extrémité articulée à l'élément rotatif de manoeuvre (7) et une extrémité opposée articulée à l'élément rotatif (9) du mécanisme commun (3), ces tiges de couplage (18, 19) formant avec ces deux 25 éléments rotatif un parallélogramme déformable. 2. Disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel les tiges de couplages sont fabriquées en matériau électriquement isolant. 30 3029681 12 3. Disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre pour chaque interrupteur une biellette intermédiaire (11, 14) pivotante interposée entre l'élément rotatif (9) du mécanisme et un équipage 5 mobile (4, 5) de l'interrupteur correspondant, chaque biellette intermédiaire (11, 14) ayant un bras relié à l'élément rotatif (9) du mécanisme (3) par une tige de transmission (13, 17) articulée à ce bras et à l'élément rotatif (9) du mécanisme et un autre bras 10 relié à l'équipage mobile (4, 5) de l'interrupteur par une autre tige de transmission (12, 16) articulée à cet autre bras et à l'équipage mobile (4, 5), ces bras ayant des longueurs différentes pour amplifier l'amplitude de mouvement de l'élément rotatif du mécanisme.