Brevet FR3038448A1 — publié le 20170106

DISJONCTEUR MOYENNE OU HAUTE TENSION A CYLINDRE DE COMPRESSION OPTIMISE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte à un disjoncteur moyenne ou haute tension comprenant un volume de compression pour souffler un gaz isolant sur un arc électrique s'établissant dans ce disjoncteur lors de son ouverture afin d'éteindre cet arc. De tels disjoncteurs sont par exemple adaptés à une utilisation sous tensions supérieures ou égales à 72,5kv ou même 550 kv. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Le disjoncteur moyenne ou haute tension de la figure 1 comprend un volume thermique 5 qui est alimenté par un volume de compression 6 avec du fluide destiné à être soufflé sur un arc électrique apparaissant lors de l'ouverture du disjoncteur 1. Le volume de compression 6 est fermé en amont par un fond 9 et en aval par un organe mobile de compression 43 portant le volume thermique 5. L'organe mobile de compression 43 de la figure 1 est de structure connue. Il présente la forme d'un cylindre allongé 43b monobloc fermé par une paroi d'extrémité 43a portant le volume thermique 5. Le volume de compression est ainsi délimité par le cylindre fermé mobile 43 et par le fond 9 fixe qui est engagé dans ce cylindre mobile 43 formant organe de compression. 3038448 2 Ce cylindre allongé 43b coulisse sur un contact glissant 16 fixe et sur un élément d'étanchéité 17 fixe. Le contact glissant 16 entoure le cylindre 43b en étant rigidement fixé à une face interne du corps 5 fixe 32 du disjoncteur. L'élément d'étanchéité est monté en périphérie du fond fixe 9 qui est engagé à l'intérieur du cylindre mobile 43b. Le disjoncteur 1 est représenté à la figure 1 dans une position intermédiaire entre sa position de 10 fermeture complète et sa position d'ouverture complète. Dans cette position intermédiaire où le disjoncteur 1 laisse passer le courant, ce courant électrique 19 chemine alors depuis le corps fixe 32 vers un contact d'arc fixe 34 à travers successivement le contact 15 glissant 16, l'organe mobile de compression 43 et un contact d'arc mobile 46, pour atteindre le contact d'arc fixe 34. Le but de l'invention est de réduire le coût de fabrication d'un tel disjoncteur. 20 EXPOSÉ DE L'INVENTION A cet égard, l'invention a pour objet un disjoncteur pour ligne électrique moyenne ou haute tension, comprenant : - un corps fixe électriquement conducteur, 25 - un volume de compression destiné à être rempli de fluide d'extinction d'arc électrique, le volume de compression comportant une ouverture à travers laquelle le fluide comprimé est destiné à s'écouler en direction d'un arc électrique s'établissant dans le disjoncteur lors de l'ouverture du disjoncteur, de façon à souffler l'arc électrique, 3038448 3 un organe mobile de compression électriquement conducteur fermant le volume de compression, et un contact glissant configuré pour 5 assurer un contact électrique de l'organe de compression au corps fixe sur toute la course de l'organe de compression à l'intérieur du corps fixe. Selon l'invention, le contact glissant est fixé à l'organe mobile de compression. 10 Dans ces conditions, le contact glissant coulisse le long du corps fixe avec l'organe mobile qui le porte, en étant en contact électrique avec ce corps fixe tout au long du déplacement. L'organe de compression peut ainsi avoir 15 une longueur réduite, significativement inférieure à sa course de déplacement. Il n'est ainsi plus nécessaire que cet organe de compression ait une forme de cylindre ou de bol de grande longueur comme c'est le cas dans l'état de la technique. 20 La diminution des dimensions de l'organe de compression permet de réduire sa masse, et donc son inertie. La puissance du système de commande déplaçant cet organe de compression lors des manoeuvres du disjoncteur peut ainsi être elle aussi diminuée. 25 Avantageusement, le contact glissant comporte une couronne de doigts conducteurs, ou bien un ressort conducteur. Avantageusement, l'intérieur du corps fixe est un cylindre, l'organe de compression ayant alors 30 une forme générale de disque coulissant dans le 3038448 4 cylindre fixe le long de l'axe du cylindre fixe. Le cylindre est de section transversale circulaire. Selon une forme de réalisation avantageuse, le contact glissant est fixé à la périphérie de 5 l'organe mobile de compression. Selon une autre particularité de réalisation, le disjoncteur comprend un élément d'étanchéité à la périphérie de l'organe de compression, l'élément d'étanchéité étant configuré à 10 la fois pour guider l'organe de compression en déplacement par rapport au corps fixe et pour assurer l'étanchéité au fluide d'extinction d'arc entre le corps fixe et l'organe de compression. De préférence, l'élément d'étanchéité est 15 fixé à l'organe de compression, en étant coulissant par rapport au corps fixe. En particulier, l'élément d'étanchéité se trouve de préférence à proximité du contact glissant. L'élément d'étanchéité est notamment logé dans un 20 support d'élément d'étanchéité qui est en contact mécanique direct d'un support de contact glissant dans lequel le contact glissant est destiné à être logé. Selon une autre forme de réalisation avantageuse, le disjoncteur comprend un équipage mobile 25 incluant un contact d'arc mobile et l'organe de compression, l'équipage mobile étant mobile entre une position d'ouverture dans laquelle le disjoncteur est ouvert et une position de fermeture dans laquelle le disjoncteur est fermé, l'organe de compression étant 30 rigidement solidaire en déplacement du contact d'arc mobile. 3038448 5 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement 5 limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un disjoncteur moyenne ou haute tension selon une conception connue de l'état de la technique, dans une 10 position intermédiaire entre sa position de fermeture et sa position d'ouverture, la figure 2 est une vue schématique du disjoncteur de la figure 1, en position d'ouverture, la figure 3 est une vue schématique 15 d'un disjoncteur selon l'invention, dans une position intermédiaire entre sa position de fermeture complète et sa position d'ouverture complète, la figure 4 est une vue schématique du disjoncteur de la figure 3, en position d'ouverture. 20 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage 25 d'une figure à l'autre. Les figures 3 et 4 représentent un disjoncteur 1 pour ligne électrique moyenne ou haute tension, selon l'invention. La chambre coupure 2 du disjoncteur 1 est sensiblement annulaire autour d'un 30 axe 36, et comprend un équipage mobile 4 et un support 3038448 6 fixe 3 de l'équipage mobile. L'équipage mobile 4 est apte à se déplacer par rapport au support fixe 3 entre une position d'ouverture dans laquelle le disjoncteur 1 est ouvert et une position de fermeture dans laquelle 5 le disjoncteur 1 est fermé. L'équipage mobile 4 est représenté à la figure 3 dans une position intermédiaire entre sa position de fermeture et sa position d'ouverture, appelée première position intermédiaire. Dans cette position, un arc électrique 10 est susceptible de se former entre un contact d'arc mobile 46 et un contact d'arc fixe 34. Les contacts d'arc 34 et 46 ont de manière connue des formes mâle et femelle complémentaires. L'équipage mobile 4 délimite un volume 15 thermique 5 rempli de fluide d'extinction d'arc. Le fluide dans le disjoncteur est susceptible d'être de nature diverse, à condition de présenter une constante diélectrique suffisamment élevée et d'être gazeux en soufflant l'arc électrique. 20 Le disjoncteur peut être de différent type, tel qu'un disjoncteur de générateur ou non, à gaz comprimé, à auto-soufflage ou auto-pneumatique. Ce fluide d'extinction d'arc est souvent un gaz diélectrique, par exemple du SF6 qui est connu sous 25 le nom d'hexafluorure de soufre. Dans ce cas, le disjoncteur 1 est isolé au gaz. Les directions amont et aval sont définies comme les direction générales d'écoulement du fluide le long de l'axe 36, lorsque ce fluide est soufflé durant l'ouverture du disjoncteur 1. 30 L'amont du volume thermique 5 est fermé par un organe mobile de compression 44. Le volume thermique 3038448 7 5 est entouré par une enceinte 48 qui se prolonge en aval par une buse de soufflage 42. La buse de soufflage 42 dirige le fluide d'extinction d'arc, de façon à souffler l'arc électrique formé entre les contacts 5 d'arc 34 et 46, lors de l'ouverture du disjoncteur 1. L'organe de compression 44 est rigidement solidaire en déplacement du contact d'arc mobile 46 entre la position d'ouverture et la position de fermeture. L'organe de compression 44 se déplace ainsi dans la 10 même direction et le même sens que le contact d'arc mobile 46. Le volume thermique 5 est alimenté en fluide d'extinction d'arc par le volume de compression 6. L'organe de compression 44 comprend une paroi mobile 15 qui délimite le volume thermique du volume de compression 6. La paroi mobile 44 est traversée par une ou plusieurs ouvertures 8 fermées chacune par un clapet 7 configuré pour laisser s'écouler le fluide comprimé depuis le volume de compression 6 vers le volume 20 thermique 5, lorsque la pression du fluide dans le volume de compression 6 dépasse un certain seuil. Le volume de compression 6 est fermé en amont par un fond 9 du volume de compression. Le déplacement de la paroi mobile 44 vers le fond 9 comprime le fluide du volume 25 de compression 6. Le fluide se dilate dans le volume de compression 6 lorsque la paroi mobile se déplace vers l'aval. Le fond 9 du volume de compression est fixe et traversé par un orifice central à travers lequel le contact d'arc mobile 46 est guidé en déplacement par 30 rapport au support fixe 3. Un corps fixe 32 est situé en périphérie du volume de compression 6. Le fond 9 et 3038448 8 le corps fixe 32 font tous deux partie du support fixe 3. La chambre de coupure 2 comprend également un élément d'étanchéité 14 situé entre le corps fixe 32 5 et l'équipage mobile 4. L'élément d'étanchéité 14 limite/évite les fuites de fluide vers l'extérieur du volume de compression 6. Par ailleurs, l'élément d'étanchéité 14 guide l'équipage mobile 4 en déplacement par rapport au support fixe 3. L'élément 10 d'étanchéité 14 prend par exemple une forme générale de bande ou de segment de bande, annulaire autour de l'axe 36. Le corps fixe 32, l'organe de compression 44, le contact d'arc mobile 46 et le contact d'arc fixe 15 34 sont conducteurs électriquement. De manière générale, l'équipage mobile 4 est conducteur électriquement, à l'exception notamment de l'enceinte 48 et de la buse 42 qui sont isolantes électriquement. La chambre de coupure 2 comprend un contact glissant 12 20 connectant électriquement le corps fixe 32 et l'organe de compression 44. Le contact glissant 12 est annulaire. Il peut comprendre des évidements sur sa circonférence. Le contact glissant 12 est par exemple une couronne de doigts conducteurs. En variante, le 25 contact glissant 12 comprend un ressort hélicoïdal conducteur électriquement. Le disjoncteur selon l'invention qui est représenté aux figures 3 et 4 se distingue du disjoncteur de l'état de la technique représenté sur 30 les figures 1 et 2 en ce que le contact glissant 12 est fixé à l'organe mobile de compression 44. Le contact 3038448 9 glissant 12 est alors coulissant avec l'organe de compression 44 le long de l'axe 36, en restant en contact électrique corps fixe 32 sur toute la course de l'organe mobile de compression 44. Le contact glissant 5 12 est fixé à la périphérie 13 de l'organe mobile de compression 44, en étant logé dans un support 13 de contact glissant. Le changement de structure de la connexion électrique entre le corps fixe 32 et l'organe mobile de 10 compression 44 permet de réduire les dimensions de l'organe de compression le long de l'axe 36 du disjoncteur 1. Plus précisément, l'organe de compression 44 du disjoncteur selon l'invention a une forme générale de disque coulissant dans le cylindre 15 fixe 32 de section circulaire. En d'autres termes, l'organe mobile de compression 44 ne comprend plus de cylindre allongé. Le volume de compression 6 est délimité radialement par le corps fixe 32 au lieu de l'être par l'organe de compression 44. 20 Il en découle des gains de masse, une plus grande facilité de fabrication du disjoncteur 1, ainsi qu'une réduction des coûts de fabrication du disjoncteur 1. De plus, le volume de compression 6 a un volume plus important du fait de l'augmentation de ses 25 dimensions radiales. Cette augmentation du volume de compression 6 présente l'avantage d'être sensiblement décorrélée des autres dimensions du disjoncteur 1, notamment de celles du volume thermique 5. Le disjoncteur selon l'invention se 30 distingue de celui des figures 1 et 2 en ce que l'élément d'étanchéité 14 est fixé à l'organe de 3038448 10 compression 44. L'élément d'étanchéité 14 est coulissant le long de l'axe 36, en étant en contact mécanique direct du corps fixe 32 sur toute la course de l'organe mobile de compression 44. L'organe mobile 5 de compression 44 cesse d'être une interface mécanique entre le fond 9 du volume de compression et l'organe mobile 44. Le fond 9 du volume de compression est donc directement en contact du corps fixe 32. L'élément d'étanchéité 14 se situe à proximité du contact 10 glissant 12. En référence conjointe aux figures 3 et 4, l'élément d'étanchéité 14 est logé dans un support 15 de l'élément d'étanchéité qui est en contact mécanique direct du support 13 de contact glissant. La structure de la connexion électrique entre le corps fixe 32 et 15 l'organe de compression 44 et, dans une moindre mesure, la position de l'élément d'étanchéité 14 réduisent le nombre d'interfaces mécaniques dans le disjoncteur 1, ce qui conduit notamment à une meilleure étanchéité, en plus de faciliter la fabrication du disjoncteur 1. Il 20 peut également en découler une meilleure conduction du courant dans le disjoncteur 1. Du courant électrique 19 peut circuler dans la première position intermédiaire du disjoncteur 1, représentée à la figure 3. Le courant électrique 19 25 circule le long du corps fixe 32, à travers le contact glissant 12, la paroi mobile 44, le contact d'arc mobile 46 puis vers le contact d'arc fixe 34. En référence à la figure 4, le disjoncteur 1 est ouvert. L'organe mobile de compression 44 s'est 30 déplacé vers l'amont en direction du fond 9 du volume de compression 6. Les clapets 7 se sont ouverts sous 3038448 11 l'effet de la pression du fluide dans le volume de compression 6. Ce fluide s'est ensuite engouffré, selon les références 62 et 64, dans le volume thermique 5 par les ouvertures 8, avant de rejoindre la buse de 5 soufflage 42 selon la flèche 66 pour souffler un arc électrique susceptible de se former entre les contacts d'arc 34 et 46 et/ou d'être évacué à l'intérieur du contact d'arc mobile 46 vers l'amont selon la direction de la flèche 67. 10 L'invention offre la possibilité de diminuer la longueur de l'organe mobile de compression, ce qui le rend moins coûteux et plus facile à fabriquer, tout en réduisant la masse globale du 15 disjoncteur à performance de coupure équivalente. L'invention peut également être mise en oeuvre assez simplement sur les disjoncteurs de structure connue par usinage de l'organe de compression. La diminution du nombre d'interfaces 20 mécaniques et électriques entre l'organe mobile de compression et les parties fixes du disjoncteur, telles que le corps fixe ou le fond du volume de compression, est susceptible de procurer à la fois des avantages en termes de facilité de fabrication du disjoncteur, 25 d'étanchéité au fluide, et de diminution de la masse totale du disjoncteur. Par ailleurs, la taille du volume de compression est susceptible d'être augmentée à volume extérieur équivalent du disjoncteur, puisque le corps 30 fixe délimite radialement le volume de compression. Les REVENDICATIONS1. Disjoncteur (1) pour ligne électrique moyenne ou haute tension, comprenant : un corps fixe (32) électriquement conducteur, un volume de compression (6) destiné à être rempli de fluide d'extinction d'arc électrique, le volume de compression (6) comportant une ouverture (8) à travers laquelle le fluide comprimé est destiné à s'écouler en direction d'un arc électrique s'établissant dans le disjoncteur (1) lors de l'ouverture du disjoncteur (1), de façon à souffler l'arc électrique, un organe mobile de compression (44) électriquement conducteur fermant le volume de compression (6), et un contact glissant (12) configuré pour assurer un contact électrique de l'organe de compression (44) au corps fixe (32) sur toute la course de l'organe de compression (44) à l'intérieur du corps fixe (32), caractérisé en ce que le contact glissant (12) est fixé à l'organe mobile de compression (44). 2. Disjoncteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel l'intérieur du corps fixe (32) est un cylindre, l'organe de compression (44) ayant une forme générale de disque coulissant dans le cylindre fixe (32) le long de l'axe (36) du cylindre fixe (32). 3038448 14 3. Disjoncteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le contact glissant (12) comporte une couronne de doigts conducteurs, ou bien un ressort conducteur 5 4. Disjoncteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le contact glissant (12) est fixé à la périphérie (13) de l'organe mobile de compression (44). 10 5. Disjoncteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un élément d'étanchéité (14) à la périphérie de l'organe de compression (44), l'élément d'étanchéité (14) étant 15 configuré à la fois pour guider l'organe de compression (44) en déplacement par rapport au corps fixe (32) et pour assurer l'étanchéité au fluide d'extinction d'arc entre le corps fixe (32) et l'organe de compression (44). 20 6. Disjoncteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel l'élément d'étanchéité (14) est fixé à l'organe de compression (44), en étant coulissant par rapport au corps fixe (32). 25 7. Disjoncteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un équipage mobile (4) incluant : un contact d'arc mobile (46), 30 l'organe de compression (44), l'équipage mobile (4) étant mobile entre une position d'ouverture dans laquelle le disjoncteur (1) est ouvert 3038448 15 et une position de fermeture dans laquelle le disjoncteur (1) est fermé, l'organe de compression (44) étant rigidement solidaire en déplacement du contact d'arc mobile (46).