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L'invention est relative à un diqpo~itif de sécurité contre
les effetq de3 arcs électriqueq _u3ceptible~ de se développer dan_
une installation électrique comportant un conducteur électrique
à l'intérieur d'une enveloppe métallique sous pression de gaz diélec-
trique.
Dans de telles in~tallations électriques à haute ten~ion,
un arc de défaut de grande intensité, par exemple plusieurs dizaines
de milliers d'ampères pendant quelques dixièmes de secondes, développe
1~ par éohauffement à l'intérieur de l'enveloppe une pression importante
dont on peut éviter les effets de3tructeurs par des soupapes de
sécurité ou des membranes. Sous l'e~fet de la montée de pression
du gaz consécutif à cet échauf~ement en certains endroits, et en
particulier à proximité de~ isolateurs lorsque l'arc le~ atteint,
il a tendance à se stabiliser. La chaleur du pied d'arc affaiblit
alors localement l~enveloppe par fusion. Ce phénomène conJugué
à la pression, peut conduire à la perf'oration de l~enveloppe. Pour
éviter cela, il est connu par exemple par le brevet français
n 2 217 839 de prévolr, aux endroits de ~ixation de l'arc, des
électrodes en matériaux résistants à l'arc non soumis à la pression
protégeant ainsi l'enveloppe.
Un autre moyen consiste à falre tourner l'arc rapidement
de faqon à réduire les échauP~ementa locaux~ On consultera sur
ce point le brevet fransais n 2 403 669 qui utilise le champ ma~nétique -
créé par une ou plusieurs spirès-isolées électriquement sauf en
une ~eule extré~ité qui eqt reliée à l'enveloppe dans uDe zone
où le déplacement de l'arc est empêché.
Ces protection~ conduisent cependant à des di~positi~s~encombrants~
donc obtenus au détriment du diamètre ou en accroissant la contrainte
3 diélectrique au riveau de l'i~olateur.
L'invention a pour but ~m dispositi~ de réalisation simple
et d'encombrement réduit qui crée une barrière infranchissable
par l'arc et le rende instable pour empêcher la formation d'un
trou d~n_ l'enveloppeO
L'invention a pour ob~et un dispositif de sécurit~ contre
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des effets causes par des arcs electrlques dans une instal-
lation sous enveloppe metallique remplie de gaz dielectri-
que sous pression et comportant un conducteur central
coaxial, ladite enveloppe et ledit conduc-teur central etant
maintenus entre eux par un isolateur transversal, caracte-
rise en ce qu'il comporte une electrode tubulaire situee à
proximite de l'isolateur transversal et en amont de cet
isolateur par rapport à un sens de transmission de puis-
sance, cette electrode tubulaire etant concentrique à l'en-
veloppe metallique et separee de cette enveloppe par unisolant electrique e-t thermique, ladite electrode etant
egalement reliee electriquement à l'enveloppe metallique
par des conducteurs disposes en un nombre reduit de points
et situes entre l'eîectrode et l'isolateur.
lS Selon un mode de realisation prefere de l'inven-
tion, le dispositif de sécurite comprend une deuxieme
electrode tubulaire qui est concentrique au conduc-teur cen-
tral, separee de ce conducteur central par un isolant elec.-
trique et thermique, et situee à proximite de l'isolateur
-transversal et en amont de cet isolateur par rapport au
sens de transmission de puissance, ladite deuxieme elec-
trode tubu:Laire e-tant reliee electriquement au conducteur
central par des conducteurs en un nombre reduit de points
et situes entre la deuxi~me electrode et l'isolateur.
Chaque electrode tubulaire peut etre realisee à
partir d'un profile plat à chants arrondis ayant une largeur
qui est inferieure à 20% d'un rayon ~e courbure de l'en-
veloppe. L'isolant electrique et thermique est avantageuse-
ment realise sous forme d'une bague constituee par des ele-
ments à recouvrement emboîtes l'un dans l'autre. En
variante, chaque electrode -tubulaire peut être constituee
par des portions radiales de tubes reliees galvaniquement
au conducteur central ou à l'enveloppe metallique.
Les caracteris-tiques et avantages du dispositif
ressortiront de la description de modes preferes de rea-
lisation donnes à titre d'exemple seulement et illustres
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dans les dessins.
La Figure 1 est une vue schematique en coupe
partielle d'une installation comportant un dispositif
selon l'inven-tion. ~-~~
La Figure 2 est une vue schematique partielle a
plus grande echelle du dispositif selon l'invention de la `
Figure 1.
La Figure 3 est une vue en coupe de l'installa-
tion selon III de la Figure 2.
.0 La Figure 4 est une vue en coupe partielle selon
IV-IV de la Figure 3.
La Figure 5 est une vue en coupe partielle à plus
grande echelle du raccordement des conducteurs de l'instal-
latlon avec une variante de realisation du dispositlf. .
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Dans les figures 1 à 4, on a dé~igné par 1 et 2 des conducteurs
disposés coaxialement dan~ des enveloppes metalliques 4 et 5 remplie~
de gaz diélectrique tel que de l'hexafluorure de souPre. Le~ extrémitéQ
ad~acentes deq enveloppeq 4 et 5 comportent de~ brides de raccordement 6
et 7 boulonnées entre elles. Les conducteur~ 1 et 2 sont reliés entre
eux par l'intermédiaire d'un raccord 3 et maintenus à l'intérieur
de~ enveloppes 4 et 5 par un isolateur conique 8 dont le talon 80
est serre entre les brides 6 et 7.
A proximité des enveloppes 5 et 4 et de l'i~olateur 8 on a
di9po9é de part et d'autre des électrodes tubulaires 9 et 9' à bords
arrondis. Les électrodes 9 et 9' ~ont maintenue~ concentriquement
aux enveloppes 5 et 4 par des demi-bagues, telles que 10 et 11 inter-
posées entre les électrode~ 9 et 9' et le~ enveloppe~ 5 et 4, et
de même diamètre extérieur que le diamètre intérieur des enveloppes.
Les de~i-bague~ 10 et 11, qui sont en matériau isolant éleo-
triquement et thermiquement, sont assemblées entre elles, par exemple,
par collage, serrage ou vissage. Les électrodes 9 et 9' sont reliées
aux envelopp~s 5 et 4 par des conducteurs tels que 12 et 12' en un
nombre réduit de p4ints régulièrement repartis qur la périphérie
de9 enveloppes. Dan9 le9 exemple~ représentés dans les ~igure~ le
nombre de conduoteurs est de trols oonduoteur~ répartis à 120 degrés
les uns des autres autour de l'enveloppe et disposés entre l'éleotrode 9
et l'i301ateur 8.
Le ~onationnement du dispo~itif e~t le suivant. La tran~mlssion
de la puissanoe dans l'installation s'eP~ectuant dans le qens de
la flèche 169 l'apparition d'un arc 15 entre l'enveloppe 5 et le
oonduoteur 2 crée une bouole qui ~ait déplacer très rapidement l'arc
de la droite ver3 la gauohe sous l'efret des ~orcss de Lorentz.
En présenoe de l'éleotrode 9 située sur son traJet, l'arc s'y
aooro¢he et le oourant s'écoule de ~açon généralement di~symétrique
vers l'enveloppe 5, par les oonduoteurs 12. Ceux-oi ~orment avec
l'arc des boucles qui l'empêchent de dépasser la barrière électrique
oonstituée par l'éleotrode 9 et le déstabilise du Pait de la repartition
d1ssymétrique du courant. Le pied de l'aro reste donc sur l'électrode 9
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dont il fait rapidement le tour en évitant ainsi un échauPfement
looal prohibitif De plus, la chaleur di~sipée sur l'électrode 9
n'est pas transmise à l'enveloppe 5~ protégée qu7elle e~t par l'iso-
lation thermique de3 bagues 10 et 11. Si dan~ l'in3tallation le passage
de la puissance ~e fait en 9en9 inverse de la flèche 16, l'ars 9e
dirigera de ~auche à droite et atteindra l'électrode proche de 1' i30
lateur qui se trouvera à 30n aval.
Si le sens ds la pui3sanoe est indif~érent, comme dans le cas
de poste d'inter-connexion, une autre électrode 9' supportée par
des demi-ba~ues 10' et 11' et reliee par des conduoteurQ 12' à l'enve-
loppe 4, sera placée de l'autre coté de l'isolateur 8. Si par contre,
la puis~ance est unidirectionnelle, on ne placera l'électrode que
du côté acoes3ible par l'arc, c'est-à-dire en amont de l'isolateur
par rapport au sens de déplacement de la puissance.
Les éleotrodes 9 et 9' présentent des bords arrondis ou tout
autre ~orme qui ne perturbe pas le champ électrique, et le raccord
du oonduotellr 12 ~ur l'électrode 9 se rera sur son bord pour la même
raison. La demi-bague 11 peut être plus longue et servir d'isolant
electrique et thermique des conduoteur:3 12, comme repré3enté en poin-
~illé~ dan~ la Pigure 4.
Une électrodes peut être en matériau conducteur quelconque,
par exemple, en aluminium ou en alliage~ d'aluminium, ou en ouivre.
~lle peut être realisée à partir d'un profilé plat à ohants arrondls
dont la lar~eur est in~érieure à 20% du rayon de courbure de l'enveloppe.
Pour des raisons pratiquè3 de montage, on peut remplaoer l'électroda
Permée par plusieurs portions d'éleotrode ; les conducteur3 12 étant
placés aux extrémités de ces portions d'électrode.
La f~gure 5 montre plus en détail le raooord 3 qui est ~ixé -~
au traver~ de }'isolateur 8 et relie les conduoteurY 1 et 2. A cet
3 ePPet le raocord 3 porte en extrémité des rotules 31 et 32 qui sont
insérées dans des tulipes de contact 21 et 22 dont 90nt ~unies les
extrémité3 des conducteurY 1 et 2.
En complément du di9po9iti~ de sécurité préoéde~ment décrit,
et de maniere analo~ue, une deuxième éleotrode tubulaire 90 et 90'
peut être disposée autour des conducteurq 2 et 1 et reliee à ceux-
ci par des oonducteurs tel3 que 112 et 112' régulièrement répartis
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autour de ces conducteurs. Les électrode~ sont maintenue~ par des
demi-bagueq 110 et 111 analogueq aux demi-bague3 10 et 11.
Un capot pare-ef~luve 33 diqpo~é autour du raccordement entre
le conducteur 1 et le racoord 3, assure une protection ¢ontre les
gradient~ de potentiel développéq par les arête~ vives deq pièces
sous ten~ion au droit du nez de l'i~olateur conique 8.
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