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Procédé de fabrication d'un parafoudre et parafoudre obtenu par ce
procédé
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un
parafoudre et un parafoudre obtenu par ce procédé.
Un parafoudre est un dispositif qui est placé entre la phase et la
masse d'une ligne haute-tension et qui permet de limiter 1'amplitude et
la durée des surtensicns atmosphériques (choc dû à la foudre et
phénomènes d'induction dans les conducteurs), ou des surtensions
électriques -temporaires du réseau (choc de manoeuvre).
Les fonctions d'un parafoudre sont donc d'une part de supporter en
permanence la tension nominale de service, et d'autre part d'écouler le
fort courant de décharge apparaissant lors d'une surtension temporaire,
de façon à protéger les appareillages de la ligne (transformateurs...).
Ces fonctions sont généralement assurées par une âme en un matériau
du type varistance, à base par exemple d'oxyde de zinc ZnO, dont la
résistivité électrique est fortement non linéaire en fonction de la
tension appliquée.
Cette caractéristique de non linéarité permet à un tel parafoudre
de laisser pas~er :
- un courant faible (par exemple de l'ordre de 0.5 mA/cm2) lorsque la
tension de service est appliquée de faSon permanente au parafoudre qui
présente alors une résistance très grande. Ce courant est
essentiellement d'origine capacitive puisque la permittivité relative de
telles varistances est très élevée.
- un courant fort, pouvant atteindre plusieurs dizaines de ~i~oampères,
lorsque la tension appIiquée atteint un seuil d'amorSage à partir duquel
la résistance des varistances devient très faible.
On connalt différentes structures de parafoudres mettant en oeuvre
une âme centrale comprenant plusieurs pastilles cylindriques empilées,
en matériau de type varistance, et deux ferrures extrêmes en contact
électrique avec les pastilles, par exemple par l'intermédiaire de
ressorts.
Selon un procédé de fabrication de l'art antérieur décrit dans le
brevet US-A-4 656 555, on réalise un empilement des pastilles avec des
ressorts très résistants interposés et des ferrures extrêmes, en
appliquant une compression importante pouvant aller jusqu'à plusieurs
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dizaines de kg/cm2 suivant la direction de l'axe de
l'empilement. On effectue ensuite autour de l'ensemble
ainsi comprimé un enroulement filamentaire de fibres de
verre imprégnées de résine.
S L'enroulement est réalisé avec un angle très faible par
rapport audit axe; la fibre est tendue successivement autour
d'un épaulement d'une ferrure puis autour de l'épaulement
correspondant de la ferrure opposée. Un tel enroulement
présente une très for-te résistance mécanique dans le sens
longitudinal, destinée à équilibrer la précontrainte induite
dans l'empilement de pastilles avant et pendant le bobinage.
La résistance à une telle précontrainte longitudinale
implique nécessairement la création de contraintes de
cisaillement à l'interface entre l'empilement des p2stilles
et l'enveloppe formée par l'enroulement filamentaire tendu,
notamment en cas de variations thermiques, car les matériaux
constitutifs de l'ensemble ont des caractéristiques
mécaniques très différentes. Le décollement de l'enveloppe
par rapport à l'empilement peut alors être le siège de
décharges partielles ou d'une activité d'arcs suffisante qui
peut, à plus ou moins long terme, conduire à une dégradation
et même au court-circuit total de l'ensemble.
La présente invention a pour but de mettre en
oeuvre un procédé de fabrication d'un parafoudre aboutissant
a un produit plus fiable que le parafoudre de l'art
antérieur.
La présente invention a pour objet un procédé de
fabrication d'un parafoudre dans lequel on réalise tout
d'abord un empilement de pastilles en un matériau de type
varistance avec des entretoises,deux ferrures extrêmes, et
des moyens pour assurer une continuité électrique entre les
deux ferrures, puis on effectue un enroulement filamentaire
autour de cet ensemble, procédé caractérisé par le fait
- que lesdites pastilles ayant des faces métallisées,
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on choisit des entretoises tubulaires à l'intérieur
desquelles sont disposés des moyens de connexion électrique
entre lesdites faces métallisées de deux pastilles
adjacentes,
s - que ledit empilement est monté dans un dispositif
pour réaliser ledit enroulement filamentaire, de manière que
soit obtenue seulement une parfaite coaxialité de tous ses
constituants,
- que ledit enroulement filamentaire de fibres de verre
imprégnées de résine est effectué de manière telle qu'il
assure une adhérence et un Erettage radial dudit
empilement, sans compression longitudinale, formant ainsi
une enveloppe,
- et que, après polymérisation de la résine de ladite
enveloppe, on injecte sur elle un revêtement en matériau de
type ~PDM.
L'enroulement filamentaire a donc pour seule
fonction de solidariser les pastilles entre elles, en étant
très adhérent aussi bien sur leur surface latérale que sur
celle des entretoises, et en présentant une résistance
mécanique très élevée dans le sens radial. L'angle des
spires est très ouvert par rapport à l'axe dudit empilement.
Ainsi, l'angle de bobinage par rapport à l'axe de l'ensemble
est de préférence compris entre 80 et 90.
Selon un mode de réalisation preférentiel, on
choisit des entretoises tubulaires à l'intérieur desquelles
sont disposés des moyens de connexion électrique entre les
faces métallisées de deux pastilles adjacentes. Elles
présentent en outre des évidements pour guider radialement
lesdites pastilles.-
Lesdits moyens de connexion électrique sont
constitués par exemple par un ressort de faible pression
associé à des lamelles métalliques appliquées respectivement
contre lesdites faces métallisées.
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Selon une autre variante pre~érentielle, lesdits
moyens de connexion ~lectrique sont constitués par un fil
soudé à des lamelles métalliques appliquées respectivement
contre lesdites faces métallisées.
L'invention a également pour objet un parafoudre
comprenant un empilement de pastilles en un matériau de type
varistance avec des entretoises et des ferrures
d'extrémités, et une enveloppe en fibres de verre imprégnées
de résine, caractérisé par le fait que lesdites entretoises
sont tubulaires, qu'elles comportent, comme les ferrures
d'extrémité, dans des logements internes des moyens pour
assurer une liaison électrique dans tout l'empilement, que
ladite enveloppe assure un frettage radial dudit empilement
sans compression axiale, avec adhérence sur des surfaces
latérales desdites pastilles, desdites entretoises et
desdites ferrures, et gue ladite enveloppe est munie d'un
revêtement à ailettes en élastomère injecté.
D'autres caractéri~tiques et avantages de la
présente invention appara~tront au cours de la description
suivante d'un mode de réalisation donné à titre illustratif
mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé la figure
uni~ue est une vue partielle schématique en coupe d'un
parafoudre selon l'invention.
On paxt de deux ferrures d'extrémités 3 et d'un
ensemble de pastilles 1
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en oxyde de zinc, métallisées suivant leurs faces planes 6. On réalise
un empilement ayant un axe commun 10 en interposant entre les pastilles
l des entretoises tubulaires 2, qui peuvent être métalliques ou
isolantes. Elles présentent un évidement 12 permettant un guidage radial
des pastilles 1, et un logement interne 13 ; de même, les ferrures 3
comportent un évidement 15 et un logemen-t 14.
Afin d'assurer la continuité électrique, on dispose dans les
logements 13 et 14 des lamelles métalliques 11 en contact avec les faces
métallisées 6 des pastilles 1 avec des ressorts 7 de faible pression.
Tout cet ensemble est mis en place dans un dispositif pour la
réalisation de l'enroulement filamentaire. On enroule autour de
l'empilement une ou plusieurs nappes de fibres de verre 4 imprégnées de
résine de manière à assurer un frettage radial; l'angle de bobinage par
rapport à l'axe 10 est très ouvert. Il est compris entre 80 et 30.
L'enveloppe ainsi formée est parfaitement adhérente aux surfaces
latérales des ferrures 3, des entretoises 2 et des pastilles 1. Elle
n'assure aucune compression axiale sur cet ensemble.
Au moment du bobinage, les entretoises 2 ont une fonction
d'étanchéité et empêchent la résine imprégnant les fibres 4 de
s'infiltrer entre les pastilles 1. Ces entretoises peuvent être
réalisées en une résine analogue à celle de la résine d'imprégnation de
manière à favoriser encore l'adhérence de l'enveloppe.
Après polymérisation de cette enveloppe, on injecte sur elle un
revêtement à ailettes 5 en élastomère, par exemple en EPDM.
Cette liaison mécanique entre l'enveloppe et l'empilement est
totalement indépendante des moyens de connexion électrique entre les
pastilles, et entre les pastilles et les deux ferrures 3.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation
qui vient d'être décrit. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention
remplacer tout moyen par un moyen équivalent. Ainsi la connexion
électrique entre deux lamelles 11 peut être effectuée par un fil
électrique soudé.
