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Patent 1314949 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 1314949
(21) Application Number: 608517
(54) English Title: LIGHTNING ARRESTER EQUIPPED WITH MOBILE VARISTOR SUPPORTING RODS
(54) French Title: PARAFOUDRE POURVU DE TUTEURS MOBILES DE MAINTIEN DE SES VARISTANCES
Status: Deemed expired
Bibliographic Data
(52) Canadian Patent Classification (CPC):
  • 337/1
(51) International Patent Classification (IPC):
  • H02H 9/06 (2006.01)
  • H01C 7/12 (2006.01)
(72) Inventors :
  • BOURDAGES, MICHEL (Canada)
  • GIRALDEAU, ROBERT (Canada)
  • ST JEAN, GUY (Canada)
(73) Owners :
  • HYDRO QUEBEC (Canada)
(71) Applicants :
(74) Agent: ROBIC
(74) Associate agent:
(45) Issued: 1993-03-23
(22) Filed Date: 1989-08-16
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data: None

Abstracts

French Abstract



PRECIS DE LA DIVULGATION

L'invention concerne un perfectionnement au parafoudre de
poste ou de distribution, du type comprenant une colonne unique de
varistances empilées les unes sur les autres et disposées au centre
d'une cavité cylindrique prévue dans une enveloppe constituée d'un
matériau isolant. Ce perfectionnement consiste en une pluralité de
tuteurs mobiles, faits en un matériau à la fois isolant et non
élastique, pour maintenir les varistances en colonne au centre de la
cavité, même si ces varistances se brisent diamétralement comme c'est
fréquemment le cas lors d'un emballement thermique sévère. En
maintenant en permanence les varistances au centre de la cavité,
les tuteurs assurent la non-obsturation de plusieurs passages
verticaux autour de la colonne, lesquels laissent passer librement
l'arc se formant au sein du parafoudre vers le diaphragme limiteur de
pression lors du défaut de celui-ci et, de là, réduisent au maximum
les risques d'explosion. Avantageusement, les tuteurs sont fixés sur
une base de diamètre supérieur à celui des varistances à l'aide de
boulons capables de se cisailler à la moindre surchauffe ou
surpression générée par l'arc. Les tuteurs ont également de préférence
une section trapézoïdale et sont disposés de façon à ce que la grande
base de leur section trapézoïdale vienne prendre appui sur la
périphérie des varistances, chaque grande base ayant une longueur
telle que la somme de toutes les grandes bases de tous les tuteurs
soit légèrement inférieure au périmètre des varistances.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.





Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit
exclusif de privilège ou de réalisation est revendiqué sont définies
comme il suit:

1. Un parafoudre du type "monocolonne", comprenant:
- une enveloppe constituée d'un matériau isolant, ladite
enveloppe ayant une paroi interne définissant une cavité de forme
généralement cylindrique pourvue de deux extrémités dont une au moins
est non fermée;
- une colonne unique de varistances disposée à l'intérieur
de ladite cavité, lesdites varistances ayant la forme de pastilles
cylindriques de diamètre inférieur à celui de la cavité de
l'enveloppe, les pastilles étant empilées les unes au dessus des
autres pour ainsi former la colonne unique;
- des moyens pour maintenir les pastilles ainsi empilées en
colonne dans l'enveloppe; et
- des contacts électriques disposés aux deux extrémités de
la cavité de l'enveloppe pour permettre le montage électrique de
ladite colonne de varistances en parallèle aux bornes d'un appareil
électrique à protéger contre les surtensions,
caractérisé en ce que lesdits moyens pour maintenir lesdites pastilles
empilées en colonne dans la cavité de l'enveloppe incluent au moins
trois tuteurs faits en un matériau à la fois isolant et non élastique,
lesdits tuteurs s'étendant chacun sur toute la hauteur de la colonne
et étant symétriquement disposés autour de celle-ci pour former et
maintenir tout autour de ladite colonne un nombre de passages
rectilignes égal au nombre de tuteurs en cas d'une brisure des
pastilles sous l'effet d'un emballement thermique sévère dû à un
défaut interne du parafoudre, lesdits passages définis entre la paroi
interne de l'enveloppe, les tuteurs et la colonne permettant à tout
arc électrique interne lors du défaut de s'épandre au sein de la
cavité et aux gaz chauds générés par cet arc de s'évacuer à chaque


16

extrémité non fermée de l'enveloppe, ceci réduisant les risques
d'explosion de l'enveloppe.

2. Parafoudre selon la revendication 1, caractérisé en ce
que lesdits moyens pour maintenir les pastilles empilées en colonne
dans la cavité de l'enveloppe incluent également une base rigide
disposée à une extrémité de la colonne et sur laquelle sont montés des
tuteurs, ce montage assurant à lui seul le maintien desdits tuteurs en
position autour de la colonne.

3. Parafoudre selon la revendication 2, caractérisé en ce
que la base a un diamètre supérieur à celui des pastilles et en ce que
les tuteurs sont fixes par une extrémité à même cette base au moyen de
tiges de fixation capables de se cisailler à la moindre surpression ou
surchauffe.

4. Parafoudre selon la revendication 3, caractérisé en ce
que les tiges de fixation capables de se cisailler aisément sont des
boulons en NYLON .

5. Parafoudre selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé
en ce que le matériau dont les tuteurs sont faits est un matériau
rigide choisi parmi la porcelaine, les céramiques et les isolants
synthétique rigides du type béton-époxy et béton-polymère.

6. Parafoudre selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé
en ce que chaque tuteur a une section en forme de trapèze isocèle et
est disposé de façon à ce que la grande base dudit trapèze vienne
prendre appui sur la périphérie des pastilles, ladite grande base
étant concave et de même courbure que ladite périphérie.


17

7. Parafoudre selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé
en ce que chaque tuteur a une section en forme de trapèze isocèle et
est disposée de façon à ce que la grande base dudit trapèze vienne
prendre appui sur la périphérie des pastilles, ladite grande base
étant concave et de même courbure que ladite périphérie et ayant une
longueur telle que la somme de toutes les grandes bases de tous les
tuteurs soit légèrement inférieure au périmètre des pastilles.

8. Parafoudre selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé
en ce que:
- les tuteurs sont au nombre de quatre et ont chacun une
section en forme de trapèze isocèle;
- lesdits tuteurs sont disposés de façon à ce que les
grandes bases de leur section trapézoïdale viennent prendre appui sur
la périphérie des pastilles, lesdites grande bases étant concaves et
de même courbure que ladite périphérie et ayant une longueur telle que
la somme de toutes les grandes bases de tous les tuteurs soit
légèrement inférieure au périmètre des pastilles;
- lesdits moyens pour maintenir les pastilles empilées en
colonne dans l'enveloppe incluent en outre un ressort monté entre un
des contacts électriques et la colonne de varistances;
- ledit parafoudre comprend également un diaphragme de
protection disposé en travers de chaque extrémité non fermée de la
cavité de son enveloppe, ledit diaphragme étant constitué d'un
matériau facilement déchirable par surpression au sein de la cavité
pour ainsi permettre l'évacuation de gaz chauds générés par un arc
électrique en cas de défaut intervenu par la foudre;
ledit parafoudre comprend en outre une tuyère disposée au
dessus de chaque extrémité non fermée de l'enveloppe pour orienter
l'évacuation des gaz chauds en cas de défaut interne et de déchirure
du diaphragme.


Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


~31~9

La présente invention a pour objet un perfectionnernent à la
structure des parafoudres du type "monocolonne", qu'ils soient de
poste ou de distribution.
Les parafoudres sont des dispositifs de protection
électriques bien connus destinés à etre raccordés en parall~le à un
appareil électrique à protéger, dans le but de réduire les surtensions
pouvant se produire aux bornes de ce dernier. Plus précis~m~nt, les
parafoudres sont des systèmes électriques se présentant normalement
sous la for~e d'un circuit ouvert qui se "transforme" en un circuit
fermé parallèle à l'appareil à protéger dès qu'une surtension
significative appara~t au~ bornes de ce dernier. Ils permettent donc
de réduire le niveau d'isolation des appareils électriques qu'ils
protègent et, par conséquent, leur coat de production.
Les parafoudres pr~sentement disponibles sur le marché sont
large~ent utilisés dans des réseaux de transport et de distribution
(parafoudres de poste et de distribution) d'énergie électrique. Ces
parafoudres sont habituellement constitués d'une enveloppe de
porcelaine ayant la forme gén~rale d'un tube cylindrique quelquefois
fermé à une e~trémité, laquelle enveloppe définit une cavité dans
laquelle est disposée une ou plusieurs colonnes de varistance se
présentant sous la forme de pastilles empilées les unes sur les
autres. Il est bien connu que les varistances sont des éléments
électriquement actifs constitués d'oxyde de métal tel que l'oxyde de
zinc, ou encore de carbure de silicium, dont l'i~p~dance para~t
non-linéairement sous l'effet d'une surtension de façon à fournir une
protection adéquate.
Comme n'importe ~uel dispositif électrique, les para~oudres
sont parfois sujets à défaut. Lorsqu'un tel défaut survient, une ou
plusieurs des varistances se trouvent court-circuitées en permanence
et un arc électrique se forme à l'intérieur de l'enveloppe, lequel
génère des surpressions explosives ainsi que des températures e~ce'dant
le point de fusion de tous les métaux connus. Afin de réduire ce

~3~9~



risque d'explosion de 1'enveloppe du parafoudre suite à un
court-circuit interne, des limiteurs de pression ont été suggérés,
lesquels ont pour but de transférer 1'arc électrique à 1'extérieur à
l'aide d'un diaphragme et d'une tuy~re d'orientation des gaz chauds
générateurs de surpression. Evidemment, ces éléments doivent être
montés sur l'enveloppe de porcelaine, ce qui rend la construction
relativement onéreuse. C'est d'ailleurs pourquoi on retrouve surtout
ces él~ments dans les parafoudres de poste de transport à haute
tension.
Dans la demande de brevet canadien no 526.139 déposée le 23
décembre 1986 au nom de la Demanderesse, un nouveau type de bo~tier
cylindrique a été proposé pour remplacer les enveloppes de porcelaine
utilisées jusqu'~ présent pour la construction des parafoudres. Ce
nouveau boitier est avantageusement constitué d'une matière isolante
synthétique capable de supporter une tension mécanique éleY~e, telle
que du béton-~po~y ou du béton-poly~ère. Cette enveloppe est moulée
sur un tube mince de préférence constitué de verre, disposé sur une
électrode.
La solution proposée dans cette demande de brevet canadien a
le grand avantage d'éliminer tous les inconvénients liés à l'usage de
la porcelaine pour la fabrication des enveloppes, et, de là, de
permettre la construction de parafoudres pour réseaux de distribution
beaucoup moins sujets à des risques d'e~plosion ou de bris
d'enveloppe, et ce à un coat comparable à celui des parafoudres de
distribution existants faits en porcelaine.
Il a toutefois été observé que si, tel que précédemment
indiqué, la solution proposée dans cette demande de brevet canadien
permet de réduire énorm~ment les risques d'explosion, elle n'élimine
pas totalement ce risque dans le cas particulier où le parafoudre est
sujet à un emballement thermique sévère.




,

1311 ~4~



Pour permettre de mieux comprendre ce risque ainsi que la
solution proposée dans le cadre de la présente invention, il convient
de décrire plus en détail la structure de base des para~oudres du type
monocolonne, et la façon dont ceux-ci se comportent en cas de défaut
interne.
Tel que pr~cédemment indiqué, tout parafoudre mono-colonne
comprend une enveloppe constituée d'un matériau isolant, tel que de la
porcelaine ou, comme dans la demande de brevet canadien ci-dessus
mentionnée, d'un béton-époxy ou polymère, laquelle enveloppe définit
une cavité de forme généralement cylindrique pourvue d'une paroi et de
deux extrémités dont au moins une est non ferm~e. Dans le cas des
parafoudres du type "monocolonne", une colonne unique de varistances
est disposée à l'intérieur de la cavité~ Ces varistances ont la forme
de pastilles cylindriques de diamètre inférieur ~ celui de la cavité
de l'enveloppe, lesquelles sont empilées les unes au dessus des autres
pour former la colonne unique. Les moyens, généralement constitués par
un ressort venant presser sur une des bases de la colonne, servent à
maintenir les pastilles ainsi empilées dans l'enveloppe. Des contacts
électriques ou "électrodes" sont disposés aux deux extr~mités de la
caqité de l'enveloppe pour permettre le montage électrique de cette
colonne de varistances en parallèle aux bornes d'un appareil
électrique à protéger contre les surtensions.
De façon à permettre un transfert de l'arc électrique de
l'intérieur vers l'extérieur en cas de défaut du parafoudre, un
diaphragme est avantageusement disposé en travers de chaque extrémité
non fermée de la cavité de l'enveloppe. Ce diaphragme est constitué
d'une feuille d'aluminium ou de toute autre matière facilement
déchirable sous l'effet de toute surpression générée par un arc
électrique pouvant se former au sein de la cavité en cas de défaut
interne du parafoudre, pour ainsi permettre l'évacuation "naturelle"

1 3 ~



des gas chauds générés par l'arc à chaque extrémité non fermée de
l'enveloppe et, de 1~, réduire les risques d'explosion de cette
dernière. Habituellement, une tuy~re est également utilisée en aval du
diaphragme, pour orienter vers l'extérieur les gaz chauds s'échappant
dès que le diaphragme est perforé.
En condition normale d'opération, le courant provenant du
circuit ext~rieur auquel le parafoudre est relié traverse ce dernier
en passant par d'un contact à l'autre via la colonne de varistances.
En cas d'une défaillance d'une ou plusieurs des varistances
disposée en colonne à l'intérieur de l'enveloppe, un arc électrique
se produit à l'intérieur de la cavit~ et crée une surpression interne
qui an~ene à une perforation du diaphrag~e. D~s que cette perforation
survient, les gaz chauds ~ l'intérieur de l'enveloppe peuvent
s'echapper et être dirigés par la tuy~re vers une autre électrode,
pour ainsi causer un transfert de l'arc de l'intérieur vers
l'e~térieur de l'enveloppe et, de là, libérer l'int~rieur de cette
dernière des surpressions et des températures qui pourraient en
provoquer l'e~plosion.
Pour que ce m~canisme de sécurité fonctionne adéquatement,
il est bien entendu nécessaire que l'arc électrique qui se crée
naturellement lors du défaut puisse "s'épandre" à l'intérieur de la
cavité de l'enveloppe et que cet arc puisse atteindre sans aucune
obstruction le diaphrag~e afin de perforer celui-ci et ainsi d'assurer
le relâchement des gaz chauds nécessaires au transfert extérieur de
l'arc. Il est donc essentiel de n'avoir aucun blocage m~canique le
long de l'a~e de la cavité interne de l'enveloppe, dans la direction
de l'extrémité non fermée de celle-ci.
A cette fin, la pratique habituelle a toujours été
d'utiliser des varistances en forme de pastilles de diamètre inférieur

~ 3 ~



au diamètre interne de la cavité pour laisser une couronne d'air
suffisante autour des pastilles pour permettre à l'arc de se former et
d'atteindre le diaphragme, étant entendu que toute obstruction au
passage de l'arc réduit l'efficacité de transfert de ce dernier vers
l'e~térieur et, de là, augmente très substantiellement les risques
d'e~plosion. Or, la possibilité d'une telle obstruction existe en
permanence en cas de fragmentation des pastilles de varistance, pour
des raisons thermiques ou purement mécaniques. Ainsi, il a été
constaté que, en cas de défaut d'une des varistances, un courant de
fuite substantiel est généré, lequel amène à une élévation importante
de la tension et a un emballement thermique sévère pouvant amener à
une fragmentation presque diam~trale de certaines des pastilles dont
les fragments viennent alors obstruer le passage annulaire pr~vu
autour de la colonne.
La présente invention a pour objet un dispositif de
structure e~tremement simple, permettant de solutionner le probl`eme
ci-dessus mentionné et, de là, réduire au minimum les risques
d'explosion de l'enveloppe d'un parafoudre en cas de défaut interne à
cause d'un manque d'espace suffisant dans la cavité pour permettre à
l'arc généré lors du défaut de se développer et atteindre le
diaphragme.
Plus précisément, l'invention propose de maintenir les
pastilles de varistances empilées en une colonne unique dans la cavité
de l'enveloppe à l'aide d'au moins trois, et de préférence quatre
tuteurs faits en un matériau à la fois isolant et non élastique, tel
que de la porcelaine, de la céramique ou du béton-~po~y ou du
béton-polym~re. Pour assurer leur fonction de maintien des pastilles,
les tuteurs s'étendent chacun sur toute la hauteur de la colonne et
sont symétriquement disposés autour de celle-ci.
Grâce à cet arrangement et cette disposition particulière,
les tuteurs forment et maintiennent en permanence des passages libres
en nombre identique à leur propre nombre, et ce tout autour de la

~ 3 ~


colonne de varistances. Bien sur, chacun de ces passages est, en
pratique constitu~ par 1'espace d'air défini entre deux des tuteurs
proprement dits, la paroi de la colonne et la paroi de la cavité.
Tel que précédemment indiqué, la principale utilit~ de ces
tuteurs est de maintenir au centre de la cavit~ les fragments de
varistance en cas de fragmentation d'une ou plusieurs de celles-ci
suite à un emballement thermique sévère. Les tuteurs garantissent
ainsi la non-obstruction des passages qu'ils définissent autour de la
colonne et, de 1~, 1'expansion requis de 1'arc qui peut s'établir
n'importe où autour de la colonne et se développer sans aucu~e
obstruction. Les tuteurs permettent également de canaliser l'onde de
choc et les gaz chauds jusqu'au diaphragme, sans aucun risque
d'obstruction et par cons~quent d'explosion.
De préférence, chaque tuteur a une section en forme de
trapèze isocèle et est disposé de façon à ce que la grande base de sa
section trap~zoldale vienne prendre appui sur la périphérie des
pastilles. Cette forme trapezoldale est intéressante dans la mesure où
elle permet de maximiser l'espace libre à l'intérieur de la cavité de
l'enveloppe et, de là, agrandir au maximwm les passages dans lesquels
l'arc de défaut peut s'épanouir.
De façon ~ assurer un bon maintien des fragments des
pastilles de varistance en cas de fracture de celle-ci, la grande base
de chaque tuteur de section trapézoidale es-t concave et de même
courbure que la periphérie des pastilles. En outre, cette grande base
a une longueur telle que la somme de toutes les grandes bases de tous
les tuteurs soit l~garement inférieure au périm~tre des pastilles. En
d'autres mots, les bases des tuteurs sont choisis de façon à entourer
presque en continuité la circonférence des pastilles pour éviter que
des fragments m^eme petits puissent venir obturer des passages définis
entre les tuteurs pour l'épanouissem~nt de l'arc.

~ 3 ~




Selon un mode préféré de l'invention, les tuteurs sont
montés à l'aide de tiges de fixation aisément cisaillables par simple
surchauffe ou surpression, tout autour de la périphérie d'une base
rigide de diam~tre supérieur à celui des pastilles, cette base étant
destinée à venir se placer en dessous de la colonne de varistances. Ce
ntage particulier a le grand aYantage de donner suffisamment de
flexibilité aux tuteurs pour permettre un expansion de l'arc génér en
cas de défaut du parafoudre, lequel arc n'est jamais rectiligne. Comme
on peut en effet le comprendre, l'arc forme en cas de défaut du
parafoudre va se re~rouver canalisé dans un segment agial défini par
deux des tuteurs. Les tuteurs n'étant maintenus que par une seule
extrémité à même une base, ils peuvent aisément s'élargir à l'autre
extrémité qui est de pr~férence placée là où se trouve le diaphragme
pour ainsi assurer un plus grand passage à l'arc. En outre, en é-tant
maintenu à l'aide de tiges facilement cisaillables à me^me leur base,
les tuteurs peuvent se trouver totalement libérés ~s que 1'arc est
formé et, sous l'effet de la pression de l'arc, se trouver poussés
pour ainsi assurer un élargissement maximum du segment axial dans
lequel l'arc se forme.
Tel que préce'demment indiqué, l'invention est spécialement
conçue pour être utilisée avec des parafoudres de type monocolonne,
puisque l'utilisation d'un tel jeu de tuteurs ne présente un avantage
que lorsque le parafoudre ne contient qu'une seule colonne de
varistances. Par contre, la présente invention n'est pas limitée à un
type donné de parafoudre et peut être utilisée indifféremment avec des
parafoudres de poste ou des parafoudres de distribution.
Il convient également de mentionner que les tuteurs dont
1'utilisation est proposée dans le cadre de la présente invention ne
doivent pas être confondus avec les supports mécaniques calo-porteurs
parfois utilisés pour créer un pont thermlque entre la paroi de la


--8--

cavité interne de l'enveloppe et la paroi externe des varistances dans
le but de faciliter le refroidissement de ces dernières. En eifet, les
supports mécaniques caloporteurs ainsi utilisés sont habituellement
faits de caoutchouc dans lequel des additifs caloporteurs sont
ajoutés. Ces supports sont donc contrairement aux tuteurs selon
l'invention, faits en une matière élastique de fa~on ~ permettre leur
installation par serrage à l'intérieur de la cavité et ainsi assurer
un contact permanent et tr~s étroit entre la paroi des vaxistances et
la paroi de la cavité. A l'opposé, les tuteurs utilisés selon
1'invention doivent être faits en matière non-élastique ou rigide de
façon à pouvoir se déplacer sans fléchir ni se déformer sous l'effet
de la pression d'un arc se formant dans un des passages.
Dans le cas des supports mécaniques caloporteurs, il est
également nécessaire d'avoir le maximum de contact avec la paroi de la
cavité, puisque le but essentiel de ces supports est d'assurer un
transfert de la chaleur des varistances vers llestérieur. A l'opp~sé,
les tuteurs selon l'invention ont de préférence la forme d'un trap~ze
dont la petite base est orientée du côté de la paroi de la cavité de
façon ~ assurer le maximum d'espace libre près de ladite paroi. En
outre, selon l'invention, les contacts entre les tuteurs et la paroi
doivent être réduits au minimnm, pour permettre aux tuteurs de se
déplacer facilement dès qu'un arc se forme.
Il est donc évident qu'on ne peut confondre, aussi bien du
point de vue utilité que du point de vue structurel, les supports
mécaniques caloporteurs actuellement e~istant avec les tuteurs de
structure et d'utilisation très particulières proposées selon la
présente invention.
EnfinJ il est bien évident que l'utilisation de la présente
invention ne doit en aucun cas être restreinte au bo~tier du
parafoudre faisant l'objet de la demande de brevet canadien en
co mstance ci-dessus mentionnée. En fait, comme on peut ais~ment





le comprendre, le perfection~ement selon la présente invention peut
être utilisé avec n'importe quel type de parafoudre existant, pourvu
d'une enveloppe de porcelaine ou de tout autre matériau analogue.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description non limitative qui va suivre d'un mode de réalisation
préféré de celle-ci, faite en se référant au~ dessins annexés dans
lesquels:
- la fig. 1 ést une vue en coupe verticale d'un parafoudre
telle que décrite dans la demande de brevet canadien no 526.139,
pourvue du perfectionnement selon la présente invention;
- la fig. 2 est une vue en perspective d'une colonne de
varistances entourée d'un jeu de tuteurs selon l'invention, montés sur
une base;
- la fig. 3 est une vue de 1'extre'mité non fermée du
parafoudre illustré sur la fig. 1, et
- la fig. 4 est une vue identique ~ celle de la fig. 3,
montrant la position des tuteurs suite ~ un emballement thermique
sévère ayant amené à une fragmentation diamétrale des pastilles et à
la formation d'un arc électrique ~ l'intérieur de la cavité.
Le parafoudre de type monocolonne illus~ré sur la fig. 1 des
dessins annexés est décrit en détail dans la demande de brevet
canadien no 526.139 déposée le 23 décembre 1986 par la Demanderesse,
~DRO QUEBEC. En conséquence, seuls les éléments de ce parafoudre
essentiels à la compréhension de la présente invention seront ci-après
décrits.
Le parafoudre 1 comprend une enveloppe externe 3 constituée
d'un matériau isolant du point de vue électrique. Cette enveloppe
définit une cavité 5 de forme généralement cylindrique, pourvue dlune
paroi 7 et de deux extrémités dont au moins une est fermée par une
électrode 9 jouant le rôle de premier contact électrique.

1 3 ~

--10-


ka surface e~térieure de l'enveloppe 3 est de préférence
pourvue d'ailet~es annulaires 11 servant, d'une part, a assurer un
maintien diélectrique de l'enveloppe dans des conditions de pluie et
de pollution et, d'autre part, ~ augmenter la résistance mécanique de
cette derni~re. L'enveloppe 3 est également po-urvue d'une pluralité
d'ancrages 13 et 13'. Les ancrages 13' qui sont disposés du côt~ de
l'enveloppe où la cavité se trouve fermée par l'électrode 9 servent à
la fixation du parafoudre à m~me un support 15 à l'aide de boulons 17.
Des ancrages 13 disposés de l'autre côté de l'enveloppe, là où se
trouve l'extrémité non fermée de la cavité, servent essentiellement à
la fixation d'un couvercle 19 ~ l'aide de boulons 21.
Le parafoudre 1 comprend une colonne de varistances 18 ayant
chacune la forme d'une pastille cylindrique de dia~btre inférieur à
celui de la cavité 5. Les varistances 18 sont empilées les unes sur
les autres pour former une colonne unique disposée en plein centre de
la cavité 5.
Des moyens constitués par un ressort 23 sont mont~s entre l'électrode
9 et la base de la colonne de varistance 18 pour maintenir celle-ci
appuyée contre le couvercle l9.
Ce couvercle l9 est de forme annulaire et est fait en un
matériau conducteur d'électricité pour ainsi former l'autre contact ou
électrode du parafoudre, à l'autre extrémité de la colonne de
varistances 20. Ce couvercle 19 est, pour des raisons d'assemblage,
compos~ de plusieurs pièces dont, notamment, une pi~ce 25 de centrage
et de maintien de la colonne de varistance. Cette pièce 25 est
elle-m^eme pourvue d'une pluralit~ de passages périphériques 27 dont le
but est essentiellement de permettre l'échappement des gaz chauds
lorsque survient une s ~pression dans la cavité 5 à l'intérieur de
l'enveloppe 3.

~ 3 ~ L~L 9



Un diaphragme 29 est monté sur le couvercle 19 pour fermer
celui-ci. Le diaphragme 29 est habituellement fabriqué d'une feuille
mince de métal capable de se déchirer lorsqu'elle est sujette à une
surpression g~nérée par l'onde de choc et les gaz d'un arc électrique
se formant au sein de la cavité 5 en cas de défaut interne du
parafoudre.
Enfin, le parafoudre 1 comprend une tuyère 31 d'évacuation
des gaz chauds, montée à même le couvercle 1~, pour orienter les gaz
chauds s'échappant par le passage 27 suite à la perforation du
diaphragme 29 en direction d'un boulon explosif 33 relié a l'électrode
9, pour, d'une part, assurer en cas de défaut un transfert à
l'e~térieur de l'arc créé à l'intérieur et, suite à ce transfert, une
e~plosion du boulon 33 pour isoler le parafoudre de la terre lorsque
le courant de défaut est interrompu par le disjoncteur prévu à cet
effet dans le réseau d'alimentation électrique.
Le parafoudre 1 précédemment décrit est monté en parallèle
aux bornes d'un appareil à pr~téger, en reliant l'électrode 9
(habituellement par le boulon explosif 33) à l'une des bornes de
cet appareil et le couvercle 19 par un boulon 35 à l'autre des bornes
de cet appareil. Les autres détails de structure ainsi que le
fonctionnement du parafoudre précédemment décrit sont connus en soi et
décrits en détail dans la demande de brevet canadien en comstance no
526.130.
Selon la présente invention, le parafoudre 1 ci-dessus
décrit est perfectionné en ce que les moyens utilisés pour maintenir
les pastilles de varistance 20 empilées en colonnes dans la cavité 5
de l'enveloppe 3 inclut, outre le ressort 23, au moins trois et de
préférence quatre tuteurs 41 faits en un matériau à la fois isolant et
non élastique. Les tuteurs 41 qui sont de préférence constitués par
des tiges de porcelaine, de céramique ou de tout isolant synthétique

~ 3 ~

-12-


tel que du be'ton polymère ou le béton-epoxy, s'étendent sur toute la
hauteur de la colonne de varistances 18. Ces mêmes tuteurs 41 sont
également dispos~s sym~triquement autour de la colonne de varistance
18, pour entourer presque enti~rement celle-ci.
Tel qu'il a été expliqu~ en détail dans le préambule du
présent m~moire descriptif, ces tuteurs ont essentiellement pour but
de former et maintenir tout autour de la colonne un ncn~re identique
au leur de passages 43, chaque passage étant défini entre la
périphérie extérieure des varistances lB, les parois latérales de deux
tuteurs adjacents et la paroi 7 de la cavité 5.
Les moyens pour maintenir les pastilles empilées en colonnes
dans la cavité de 1'enveloppe incluent également, dans le mode de
réalisation illustré, une base rigide 45 de préférence constituée par
un disque de métal dont le diam~tre est supérieur à celui des
pastilles. La base 45 qui sert au montage des tuteurs 41 est
avantageusement disposée sous l'extrémit~ de la colonne en contact
avec le ressort 23. C'est donc cette base 45 qui se trouve en contact
avec le ressort 23 et qui assurer la transmission électrique du
courant entre l'électrode 9 et la premi~re des varistances 18.
Les tuteurs 41 sont fixés par leurs extrémités inférieures à
même cette base au moyen de petites tiges de fixation constituées par
des boulons 47 ancrés à eux, chaque boulon 47 passant dans un tro~ 49
prévu à cet effet dans la base 45, avant d'être maintenu à celle-ci à
l'aide d'un écrou 51.

1 3 ~

-13-

Avantageusement, les boulons 47 sont choisis d'une mati~re
capable de fondre ou de se cisailler très ais~ment en cas d'une
surchauffe, pour ainsi permettre de libérer imn~diatement les
e~tr~mités inférieure des tuteurs 41. Les boulons 47 peuvent ainsi
être faits en NYLON ou en tout autre matériau analogue.
Tel que clairement illustré sur les figs 2 à 3, chaque
tuteur 41 a une section en forme générale de trap~ze isoc~le disposé
de façon à ce que sa grande base 53 vienne prendre appui sur la
périphérie des pastilles de varis~ance 18. Cette grande base 43 est
concave et de m8me courbure que la périphérie des varistances 18.
Cette grande base a en outre une longueur telle que la so~me de la
longueur de toutes les grandes bases des tuteurs entourant la colonne
soit lég~re~ent inf~rieure au périm~tre des pastilles pour venir
entourer de façon presque continue la périphérie de celles-ci et ainsi
retenir tout fragment qui pourra se former en cas de cassure ou de
brisure d'une ou de plusieurs des varistances 18.
Cette section en forme de trap`eze isocèle est très
avantageuse dans la mesure o~ elle permet d'obtenir un parfait
encerclement des pastilles de varistances 18 tout en augmentant au
maximum l'espace libre d~fini par les passages 43.
Tel qu'il a été indiqué ci-dessus, l'utilité principale des
tuteurs 41 est de retenir au centre de la cavité 5 les fragments de
varistance qui pourraient se former en cas de cassure de ces derniers
suite à un e~ballement thermique sévère. Advenant un tel défaut, une
ou plusieurs des varistances se fragmenteront diamétralement tel
qu'illustré sur la fig. 4 et am~neront à la formation d'un arc à
l'intérieur de la cavité 5. Cet arc bien entendu se formera et
s'épandra à l'intérieur d'un des passages 43 où il se verra canaliser
grâce aug tuteurs adjacents 41 vers le couvercle 19, en vue de
déchirer le diaphragme et d'assurer l'expulsion des gaz chauds dans la
tuyère 31.

~ 3 ~

-14-

Gr~ce aux tuteurs dont les grandes bases entourent presque
en continuité la circonference de la colonne, aucun fragment ne risque
d'entrer dans l'espace 43 dans lequel se formera l'arc. En
conséq~ence, les risques d'obstruction du passage sont quasiment
éliminés, ce qui, du m~me coup, réduit au maximum les risques
d'e~plosion de l'enveloppe 3.
Dès la ~ormation de l'arc, la chaleur g~nérée et 1'onde de
choc amèneront les boulons 47 à se cisailler et, de 1~, les tuteurs à
totalement se libérer de la base 45 pour devenir mobiles. Les deux
tuteurs bordant le passage 43 dans lequel l'arc se ~ormera pourront
donc alors glisser dans les directions opposées sous l'effet de l'arc.
Cet ~cartement permettra d'ouvrir au maximum le passage 43 et, de là,
assurera une e~pansion de l'arc sans aucune contrainte.
Il convient de mentionner que des essais ont été effectu~s
dans le cadre d'une nouvelle norme de la société HYDRD QUEBEC, à
savoir la norme B-31.19-03 de 1988. Ces essais qui ont été effectués
sur des parafoudres du type d~crit dans la demande de brevet canadien
en colnstance no 526.139 avec des tuteurs mobiles faits en béton
polym~re se sont avérés e~tremement positifs.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Administrative Status

Title Date
Forecasted Issue Date 1993-03-23
(22) Filed 1989-08-16
(45) Issued 1993-03-23
Deemed Expired 1999-03-23

Abandonment History

There is no abandonment history.

Payment History

Fee Type Anniversary Year Due Date Amount Paid Paid Date
Application Fee $0.00 1989-08-16
Registration of a document - section 124 $0.00 1989-11-16
Maintenance Fee - Patent - Old Act 2 1995-03-23 $100.00 1995-02-23
Maintenance Fee - Patent - Old Act 3 1996-03-25 $100.00 1996-02-26
Maintenance Fee - Patent - Old Act 4 1997-03-24 $100.00 1997-03-21
Owners on Record

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Current Owners on Record
HYDRO QUEBEC
Past Owners on Record
BOURDAGES, MICHEL
GIRALDEAU, ROBERT
ST JEAN, GUY
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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Drawings 1994-01-22 3 127
Claims 1994-01-22 3 138
Abstract 1994-01-22 1 43
Cover Page 1994-01-22 1 15
Representative Drawing 2000-08-15 1 53
Description 1994-01-22 14 684
Fees 1996-02-26 1 40
Fees 1997-03-21 1 35
Fees 1995-02-23 1 43
Examiner Requisition 1992-03-10 1 50
Prosecution Correspondence 1992-07-07 2 47
PCT Correspondence 1992-12-10 1 22