Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
- 1 - 2D37 11~
DISJON~ lJK A COu~u~; ASSISTEE PAR VARISTANCE
La présente invention concerne un disjoncteur à
haute tension équipé de varistances pour limiter les
sur~ensions à la coupure.
On connaît des disjoncteurs à haute tension équipés
de varistances, notamment pour manoeuvrer les réactances
shunt des réseaux électriques; le but de la présence des
varistances, appelées aussi résistances non linéaires ou
résistances variables ou résistances dépendant de la
tension, est de réduire les surtensions.
On sait que plus le seuil de fonctionnement de la
varistance est faible, plus la protection contre la
surtension est efficace. Pour obtenir un seuil de
fonctionnement de la varistance faible, il faut associer
en série un nombre faible d'éléments de varistance;
l'inconvénient est que l'énergie absorbée par chaque
élément de varistance est alors élevée.
La valeur limite de la surtension dont on peut se
protéger par varistance est actuellement de l'ordre de l,6
p.u. (l p.u. = Un x v2/v3 en valeur crête, Un étant la
tension nominale de phase).
Pour limiter la surtension au-dessous de l,6 p.u.,
on a proposé de mettre en série avec la varistance, un
interrupteur qui sépare cette dernière du réseau après
déclenchement du disjoncteur.
Un but de la présente invention est de réaliser un
disjoncteur fondé sur ce principe, dont la réalisation
soit simple et économique.
L'invention s'applique aussi bien aux disjoncteurs,
de type conventionnel ou de type blindé, dans lequel la
varistance est disposée, pour chacun des pôles du
disjoncteur, dans une colonne distincte de celle qui
contient la chambre de coupure, qu'aux disjoncteurs dans
lesquels la varistance est placée dans la même colonne que
la chambre de coupure.
- 2 - 2Q~
L'invention s'applique aux disjoncteurs ayant
plusieurs chambre de coupure en série par phase, et
notamment, aux disjoncteurs ayant deux chambres de coupure
par phase, disposées en T ou en V.
5L'invention a pour objet un disjoncteur comprenant,
pour chaque pôle, au moins une chambre de coupure avec des
contacts fixes et un équipage mobile comprenant des
contacts mobiles, et, en parallèle sur chaque chambre, un
ensemble comprenant une varistance et un interrupteur en
10série, ledit interrupteur étant ouvert lorsque le
disjoncteur est déclenché et fermé lorsque le disjoncteur
est enclenché; ledit interrupteur comprend un contact
mobile entraîné par l'équipage mobile lorsque le
disjoncteur effectue une manoeuvre d'enclenchement, ledit
lScontact mobile étant assujetti à suivre, avec un certain
retard, le mouvement de l'équipage mobile lorsque le
disjoncteur effectue une manoeuvre de déclenchement.
Dans un mode de réalisation dans lequel la
varistance est disposée dans une colonne distincte de la
20colonne contenant la chambre de coupure, la varistance est
réalisée en deux piles d'éléments de varistance, les deux
piles étant séparées par une distance au moins égale à la
distance d'isolement du disjoncteur, l'une des piles étant
traversée par ledit contact mobile réalisé sous la forme
25d'une tige métallique fixée à un flexible métallique
reliant les deux colonnes à l'extérieur et au-dessus de
celles-ci, une extrémité de la seconde pile d'éléments
étant muni d'un contact femelle coopérant avec ladite tige.
Ledit flexible est fixé, à l'intérieur de la colonne
30contenant la chambre de coupure, à un bras poussé, en
direction de l'équipage mobile, par un ressort, ledit bras
pouvant être mis en contact avec l'équipage mobile au
moyen de tiges isolantes.
Ledit bras porte un premier cylindre muni d'une
35collerette définissant avec un second cylindre fixe muni
d'une collerette un volume variable, ledit volume étant
- 3 - 2 ~ 7 ~ ~ 9
maximal lorsque le disjoncteur est en position enclenchée,
ledit volume étant étanche aux fuites près et constituant
un dispositif retardateur du mouvement dudit bras lors
d'une manoeuvre de déclenchement du disjoncteur.
Avantageusement, l'un desdits cylindres porte un
clapet réglable.
Dans un autre mode réalisation dans lequel la
varistance est disposée dans la même colonne que la
chambre de coupure, la varistance est réalisée en deux
piles d'éléments de varistance, les deux piles étant
séparées par une distance au moins égale à la distance
d'isolement du disjoncteur, l'une des piles étant
traversée par ledit contact mobile réalisé sous forme
d'une tige métallique traversant l'une des piles, l'autre
pile étant munie d'un contact femelle pour recevoir ladite
tige.
Ladite tige métallique est fixée à une première
extrémité d'une tige isolante dont l'autre extrémité est
fixée à un bras mobile, ledit bras étant poussé par un
2~ ressort en direction de l'équipage mobile, ledit bras
étant mis en contact avec l'équipage mobile aux moyens de
tiges isolantes, de bras et de doigts.
Ledit bras porte un premier cylindre muni d'une
collerette définissant avec un second cylindre fixe muni
d'une collerette un volume variable, ledit volume étant
maximal lorsque le disjoncteur est en position enclenchée,
ledit volume étant étanche aux fuites près et constituant
un dispositif retardateur du mouvement dudit bras lors
d'une manoeuvre de déclenchement du disjoncteur.
Avantageusement, l'un desdits cylindres porte un
clapet réglable.
En variante, la varistance étant toujours placée
dans la même colonne que la chambre de coupure, la
varistance est réalisée en une seule pile d'éléments de
varistance, ledit contact mobile est r-éalisé sous forme
d'une tige métallique fixée à un bras mobile, ledit bras
4 ~37~ 1 ~
coulissant dans un tube de guidage solidaire d'un cône
isolant, une extrémité de la pile portant un contact
femelle coopérant avec ladite tige.
Ledit bras porte un premier cylindre muni d'une
collerette définissant avec un second cylindre fixe muni
d'une collerette un volume variable, ledit volume étant
maximal lorsque le disjoncteur est en position enclenchée,
ledit volume étant étanche aux fuites près et constituant
un dispositif retardateur du mouvement dudit bras lors
d'une manoeuvre de déclenchement du disjoncteur.
Avantageusement, l'un desdits cylindres porte un
clapet réglable.
Pour limiter les tensions sur les varistances, des
disques résistifs sont insérés dans les piles d'éléments
de varistance.
L'invention concerne aussi un disjoncteur
comprenant, pour chaque pôle, au moins une colonne
isolante contenant une chambre de coupure avec des
contacts fixes et un équipage mobile comprenant des
contacts mobiles, et, en parallèle sur chaque chambre de
coupure, une deuxième colonne isolante comprenant une
varistance et un interrupteur en série, ledit interrupteur
étant ouvert lorsque le disjoncteur est déclenché et fermé
lorsque le disjoncteur est enclenché, ledit disjoncteur
comprenant en outre, à l'intérieur de chaque chambre de
coupure, une résistance associée à un mécanisme pour son
insertion pendant un bref instant à la fermeture du
disjoncteur, caractérisé en ce que ledit interrupteur
comprend un contact mobile relié par un flexible au
mécanisme d'insertion de la résistance, ledit flexible
reliant les deux colonnes à l'extérieur de celles-ci.
D'une manière générale,l'invention concerne tout
disjoncteur (conventionnel à enveloppe isolante ou blindé
à enveloppe métallique) muni d'une varistance associée à
un interrupteur dans lequel ledit interrupteur est
- 5 - ~37~9
manoeuvré par un flexible métallique, la chambre
principale étant à enveloppe isolante ou métallique.
L'agencement de manoeuvre par flexible permet
d'éviter tout système de bielles de connexion, ce qui rend
le dispositif particulièrement simple tout en étant très
fiable.
Ce dispositif est très simple, l'interrupteur et la
varistance étant disposés dans une enveloppe de porcelaine
remplie d'hexafluorure de soufre (SF6). L'interrupteur en
série a un intervalle de coupure et une vitesse de
déclenchement plus faibles que ceux de la chambre de
coupure.
Une autre caractéristique de l'invention permet
d'améliorer le pouvoir de coupure de l'interrupteur en
série tout en conservant sur la varistance une contrainte
de tension acceptable, lorsque le disjoncteur est en
position déclenchée.
Ceci est obtenu en réalisant l'interrupteur en série
de manière qu'en position ouverte, il présente une
capacité de valeur comprise entre 0,6 et 1,1 fois celle de
la varistance.
Dans un premier mode de réalisation, les moyens pour
conférer à l'interrupteur la capacité désirée comprennent
une première et une seconde armatures métalliques fixes en
regard, en liaison électrique respectivement avec le
contact mobile et le contact fixe de l'interrupteur.
Lesdites armatures ont la forme d'anneaux ou ont une
grande surface plate en regard.
Dans un second mode de réalisation, les moyens pour
conférer à l'interrupteur la capacité désirée comprennent
au moins un cylindre en matériau à constante diélectrique
élevée, en contact électrique par ses extrémités
respectives avec des plateaux fixes en liaison électrique
respectivement avec le contact mobile et le contact fixe
de l'interrupteur.
2a3~lf ~
-- 6 --
Dans un premier mode de réalisation, le matériau des
cylindres est du quartz araldite.
En variante, ledit cylindre est un condensateur
céramique du commerce.
L'invention sera bien comprise à la lumière de la
description donnée ci-après de plusieurs modes de
réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé
dans lequel:
- la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale
d'un pôle d'un disjoncteur selon l'invention, dans lequel
la chambre de coupure et la varistance sont disposées dans
des colonnes distinctes,
- la figure 2 est une vue partielle en coupe axiale
d'un pôle de disjoncteur selon l'invention, dans lequel la
chambre de coupure et la varistance sont disposées dans la
même colonne,
- la figure 3 est une vue partielle en coupe d'une
variante de réalisation de disjoncteur avec varistance
surmontant la chambre de coupure,
- la figure 4 est une vue partielle d'un disjoncteur
à deux chambres de coupure par phase, en T, selon
l'invention,
- la figure 5 est une vue partielle d'un disjoncteur
selon 1'invention, à deux chambres de coupure par phase
disposées en T,
- la figure 6 est une vue en coupe axiale de la
colonne contenant la varistance et l'interrupteur en
série, ce dernier étant muni d'anneaux,
- la figure 7 est une vue en coupe axiale de la
colonne contenant la varistance et l'interrupteur en
série, la valeur de la capacité de l'interrupteur étant
ajustée au moyen de condensateurs en céramique.
Le disjoncteur de la figure 1 est représenté en
position déclenchée. Il comprend une enveloppe isolante 1,
de préférence en porcelaine, enfermant la chambre de
coupure, et reposant sur une colonne isolante lOO dont une
~Q~7:~ ~9
- 7 -
partie seulement a été représentée. La colonne 1 est
fermée à sa partie supérieure par un couvercle métallique
lA.
L'intérieur 2 de l'enveloppe 1 est étanche et
renferme un gaz à rigidité diélectrique élevée, tel que
l'hexafluorure de soufre, sous une pression de quelques
bars.
Le disjoncteur comprend un contact principal fixe
formé d'un tube 3 relié mécaniquement et électriquement
par des bras 4 à une première prise de courant 5, en
contact électrique avec le couvercle lA. Le contact 3 est
solidaire d'un contact d'arc fixe 6 également constitué
d'une pièce tubulaire; ce contact 6 est électriquement
relié au contact 3.
L'équipage mobile du disjoncteur comprend un contact
principal mobile formé de doigts de contact 9, protégés
par un capot pare-effluves 10 et coopérant avec le tube
3. Il comprend également un contact d'arc formé de doigts
11, coopérant avec une buse de soufflage 12. Les moyens de
soufflage, qui ne font pas partie de la présente
invention, n'ont pas été représentés. L'équipage mobile
est relié de manière connue à une tringle de manoeuvre non
représentée. Les contacts électriques mobiles sont reliés
électriquement entre eux par un disque 13 lui-même fixé à
un cylindre métallique 14 relié électriquement par des
contacts glissants non représentés à une seconde prise de
courant 5A.
La varistance est disposée à l'intérieur d'une
colonne isolante étanche 20 fermée à ses extrémités par
des plateaux métalliques 21 et 22, reliés électriquement
aux bornes du disjoncteur par des conducteurs 23 et 24.
L'intérieur de l'enveloppe est remplie d'hexafluorure de
soufre.
La varistance est constituée d'éléments de
varistance sous forme de disques à base d'oxydes de zinc,
empilés selon deux piles coaxiales mais séparées 26 et 36.
- 8 -
La pile 26, constituée d'éléments 26A, est placée à
l'intérieur d'un cylindre isolant 27 fixé sous le plateau
supérieur 21; la cylindre 27 est fermé à sa partie
inférieur par une plaque métallique 28 prolongée par une
partie cylindrique 28A; l'élément inférieur de la pile 26
est en contact serré avec la plaque 28 grâce à la pression
exercée par un ressort 29 s'appuyant d'une part sur une
plaque métallique 30 située en haut de la pile 26 et
d'autre part sur le plateau 21. Une tresse métallique 31
assure la continuité électrique entre la pile 26 et le
plateau 21.
Les disques 26A de la pile 26 sont percés en leur
centre d'un trou de sorte que l'axe de la pile présente un
canal cylindrique dans lequel peut coulisser, comme on le
verra plus loin, une tige. De même, la partie cylindrique
28A présente un alésage central pour le passage de la tige.
La pile 36 est placée à l'intérieur d'un cylindre
isolant 37, fixé au-dessus du plateau 22; les éléments 36A
de la pile 36 ne possèdent pas de trou central; à la
partie supérieure du cylindre 37 est fixé un couvercle
métallique 38 muni d'une protubérance cylindrique 38A
destinée à recevoir la tige dont il a été question plus
haut. Entre l'élément inférieur de la pile 36 et le
plateau 22 , et séparés par une rondelle métallique 39
sont disposés des disques résistants 40 dont le rôle sera
expliqué plus loin. L'empilage est serré par un ressort 41
s'appuyant d'une part sur le couvercle 38 et d'autre part
sur une plaque métallique 42 surmontant la pile 36. Une
tresse métallique 43 assure la continuité électrique entre
la pile 36 et le plateau 38.
Le couvercle lA porte, à sa partie inférieure, un
cylindre métallique 50 muni de lumières dans lesquelles
coulisse un bras métallique 51. Au bras 51 est fixée une
premiere extrémité d'un flexible métallique 52 qui
traverse le couvercle lA par un orifice de ce dernier;
l'autre extrémité du flexible métallique est reliée à une
9 2 ~ 9
tige 53, en matériau isolant, qui s'engage dans l'axe de
la pile 26; l'autre extrémité de la tige 53 est fixée à
une tige métallique 54 qui traverse le cylindre 28A et
coopère électriquement avec ce dernier au moyen de
contacts glissants 28B.
Le flexible 52 chemine, à l'extérieur des colonnes 1
et 20, dans une gaine flexible 56 reliée de manière
étanche au couvercle lA et au couvercle 21.
Le bras 51 est poussé par un ressort 57 s'appuyant
sur le couvercle lA. Des tiges isolantes 58, fixées par
une extrémité au bras 51, s'appuient par leur autre
extrémité sur le capot pare-effluves 10 du disjoncteur.
L'appareil est complété par un dispositif permettant
de retarder le mouvement du bras 51, lorsque, le
lS disjoncteur étant en position enclenchée, un déclenchement
entraîne brusquement 1'équipage mobile vers le bas de la
figure. Ce dispositif comprend un premier cylindre 60 fixé
au couvercle lA et muni d'une collerette 61 vers
l'extérieur, et un second cylindre 62, solidaire du bras
51 et muni d'une collerette 63 tournée vers l'intérieur et
placée au-dessus de la collerette 61; de la sorte, les
cylindres et les collerettes définissent un volume 64
variable et étanche, aux fuites près; ces fuites peuvent
être calibrées par un clapet 65 placé par exemple sur le
cylindre 62.
La longueur totale du flexible 52, de la tige
isolante 53 et de la tige métallique 54, et la distance
entre les piles 26 et 36 sont choisies pour que, lorsque
le disjoncteur est en position déclenchée (ouverte), la
tige 54 soit dans sa position la plus éloignée du contact
38A et que, lorsque le disjoncteur est en position
enclenchée (fermée), la tige 54 soit en contact avec le
contact 38A; cela revient à dire que la course A du
disjoncteur est égale à la course de l'interrupteur
constitué par la tige 54 et le contact 38A.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant.
2~7~1~
-- 10 --
En position enclenchée, l'équipage mobile est en
position haute; les tiges 58 sont repoussées par le capot
lO, le bras 51 est en position haute, le ressort 57 est
comprimé, le volume 64 est maximum, l'interrupteur 54-38A
est fermé. La varistance 26-36 est court-circuitée par
les contacts du disjoncteur.
Au déclenchement du disjoncteur, les contacts se
séparent très rapidement. Le capot lO quitte les tiges 58
qui ne peuvent suivre le mouvement en raison du dispositif
retardateur. Il en résulte que l'interrupteur 54-38A reste
fermé pendant un instant, de sorte que la varistance reste
connectée aux bornes du disjoncteur; si une surtension
survient, la varistance fonctionne et joue son rôle
protecteur; après un temps qui est déterminé et réglé par
les fuites du volume 64, le bras 51 se déplace sous
l'action du ressort 57; la tige S4 quitte le contact 38A,
ce qui, après extinction de 1'arc formé, déconnecte la
varistance. On observe que la coupure de l'arc entre la
tige 54 et le contact 38A intervient à un instant où l'arc
dans le chambre de coupure est déjà éteint; la tension
entre la tige 54 et le contact 38A est la tension
transitoire de rétablissement qui tend vers la tension
simple; le courant dans la varistance étant très faible,
de l'ordre de quelques millièmes d'ampères, l'arc
s'éteindra de lui même lorsque la tige 54 aura terminé sa
course.
Les résistances 40 servent à réduire la tension sur
les varistances 26 et 36 en cas de tension rétablie élevée.
La figure 2 illustre la mise en oeuvre de
l'invention dans un disjoncteur dans lequel la varistance
est disposée dans la même colonne que la chambre de
coupure.
Les éléments commun à cette figure et à la figure 1
ont reçu les mêmes numéros de référence.
Le couvercle lA est cette fois remplacé par un capot
métallique 70 contenant les piles 126 et 136 d'éléments de
varistance. Le capot 70 est relié électriquement à la
prise 5.
La pile 126, constituée d'éléments de varistance 126A
sous forme de disques sans trou central, est contenue dans
un tube isolant 71; au sommet de la pile est placé un
disque métallique 72 sur lequel s'appuie une extrémité
d'un ressort 73 dont l'autre extrémité s'appuie sur le
capot. Une tresse 74 assure le contact électrique entre le
capot et la pile 26A. A la partie inférieure de la pile
26A est placé un autre disque métallique 75 conformé de
manière à constituer un contact femelle 75A pouvant
coopérer électriquement avec une tige de contact.
La pile 136, constituée d'éléments de varistance 136A
sous forme de disques avec trou central, est contenue dans
un tube isolant 77; à la partie supérieur de la pile 36A
est placée une plaque métallique 78, percée en son centre
et servant d'appui à un ressort 79; le ressort 79 s'appuie
par ailleurs sur une plaque métallique 80 percée en son
centre et prolongée par un cylindre 80A servant de guidage
à une tige de contact. Une tresse 82 assure la continuité
électrique entre la plaque 78 et la plaque 80.
Les plaques 75 et 80 sont maintenues solidaires par
un tube isolant 83 fixé aux plaques par des bourrelets
métalliques 84 et 85.
La partie inférieure de la pile 136 est maintenue
par une plaque 87, percée en son centre, et prolongée vers
le bas par un tube métallique 88 dans lequel sont
pratiquées des lumières longitudinales permettant le
coulissement d'un bras métallique 89. Au bras 89 sont
fixés des bras métalliques 91 et 92 munis de doigts de
contacts 91A et 92A venant en contact avec le cylindre 14
pour assurer la continuité électrique entre les prises 5A
et 5 à travers la varistance 126-136.
Au bras 89 est également fixée une tige isolante 93
prolongée par une tige métallique 94; cette tige s'engage
dans le cylindre 80A; des contacts électriques glissants
- 12 - ~7~
80B assurent la continuité électrique entre la tige 94 et
le cylindre 8OA.
Au bras 89 sont également fixées des tiges isolantes
95; lorsque 1'équipage mobile se déplace vers le haut de
la figure (cas d'un réenclenchement du disjoncteur), les
tiges entraînent le bras 89 et par suite, déplacent la
tige 94 dont l'extrémité vient s'engager dans le contact
75A. Bien entendu, on a choisi la distance entre les
plaques 75 et 80 pour que la course de l'interrupteur,
constitué par la tige 94 et le contact 7SA, soit égale à
la course du disjoncteur; pour illustrer cette course du
disjoncteur, on a représenté partiellement en traits
tiretés, la buse dans la position qu'elle occupe lorsque
le disjoncteur est en position enclenchée.
Le bras 89 est repoussé par un ressort 96 placé
entre la plaque 87 et le bras; le bras est donc sollicité
vers le bas de la figure.
Le dispositif est complété par des moyens pour
freiner le mouvement du bras 89 lorsque, le disjoncteur
étant initialement fermé et le ressort 96 bandé, on ouvre
le disjoncteur, ce qui produit un déplacement rapide vers
le bas de la figure de l'équipage mobile. Ces moyens
comprennent un premier cylindre 97 fixé à la plaque 87 et
muni d'une collerette 98 tournée vers l'extérieur, et un
second cylindre 101 fixé au bras 89 et muni d'une
collerette 102 tournée vers l'intérieur et placée
au-dessus de la collerette 98. Cet ensemble délimite un
volume 103 étanche aux fuites près; ces fuites peuvent
être ajustées au moyen par exemple d'un clapet 104 porté
par le cylindre 101.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant.
En position enclenchée, l'équipage mobile est en
position haute; les tiges 95 sont repoussées par le capot
10, le bras 89 est en position haute, le ressort 97 est
comprimé, le volume 103 est maximum, l'interrupteur 94-75A
- 13 - ~ 3~
est fermé. La varistance 126-136 est court-circuitée par
les contacts du disjoncteur.
Au déclenchement du disjoncteur, les contacts se
séparent très rapidement. Le capot 10 quitte les tiges 95
qui ne peuvent suivre le mouvement en raison du dispositif
retardateur. Il en résulte que l'interrupteur 94-75A reste
fermé pendant un instant, de sorte que la varistance reste
connectée aux bornes du disjoncteur, le courant passant
alors par la prise 5, le capot 70, la tresse 74, la pile
126, le contact 75A, la tige 94, la tresse 82, la pile
136, la plaque 87, le tube 88, les bras 91, 92, les
contacts 91A,92A, le cylindre 14 et la prise 5A.; si une
surtension survient, la varistance fonctionne et joue son
rôle protecteur; après un temps qui est déterminé et réglé
lS par les fuites du volume 103 et par le clapet 104, le bras
89 se déplace sous l'action du ressort 96; la tige 94
quitte le contact 75A, ce qui, après extinction de l'arc
formé, déconnecte la varistance. On observe que la coupure
de l'arc entre la tige 94 et le contact 7SA intervient à
un instant où l'arc dans le chambre de coupure est déjà
éteint; la tension entre la tige 94 et le contact 75A est
la tension transitoire de rétablissement qui tend vers la
tension simple; le courant dans la varistance étant très
faible, de l'ordre de quelques millièmes d'ampères, l'arc
s'éteindra de lui même lorsque la tige 94 aura terminé sa
course.
La variante de réalisation représentée partiellement
dans la figure 3 diffère de celle de la figure en ce qu'il
n'y a plus qu'une seule pile 226 d'éléments 226A de
varistance, ces éléments étant des disques sans trou
central.
Les pièces commune à cette figure et à la figure 2
ont reçu les mêmes numéros de référence.
La pile est contenue dans un tube isolant 77A; un
bloc métallique 110 est fixé à un cône isolant 111
s'appuyant sur le sommet de la colonne 1. Le bloc 110
- 14 - ~3 7~ ~9
porte tous les éléments que portait le disque 87 de la
figure 2 et notamment le tube 88, le bras 89 et le
cylindre 97. Un trou 112 dans le cône 111 permet le
passage du gaz d'isolement du disjoncteur à l'intérieur du
capot 70.
On notera que dans les modes de réalisation des
figures 2 et 3 , il n'est pas toujours nécessaire que les
tiges isolantes 95 viennent au contact du capot 10 lorsque
le disjoncteur est en position déclenchée; en effet, si
l'intervalle de coupure entre les contacts 94 et 75A ne
nécessite qu'une distance a inférieure à la course A du
disjoncteur, l"extrémité des tiges 95 et le capot
pourront, lorsque le disjoncteur est ouvert, être séparés
d'une longueur A a.
On notera que les piles de varistances des figures 1
et 3 peuvent comprendre, comme la pile 36 de la figure 1,
des éléments résistifs 40.
La figure 4 représente une variante de réalisation
de l'invention, appliquée à un disjoncteur dans lequel la
varistance est placée dans un colonne 20 distincte de la
colonne 1 enfermant la chambre de coupure; mais à la
différence de la figure 1, l'interrupteur est manoeuvré
par un mécanisme directement relié à la tringle de
manoeuvre du disjoncteur.
Dans la figure 4, où les éléments communs à cette
figure et à la figure 1 ont reçu les mêmes numéros de
référence, on a désigné par la référence 120, la colonne
isolante supportant la chambre de coupure et enfermant la
tringle de manoeuvre isolante 121. Cette dernière est
prolongée par une portion métallique 122 reliée à
l'équipage mobile de la chambre de coupure. Elle est
également reliée à un flexible 123 fixé à la tige 154 de
l'interrupteur, avec interposition d'un mécanisme
retardateur 160, qui peut être analogue à ceux
précédemment décrits. La tige 154 de l'interrupteur
coopère avec un contact fixé à l'extrémité de la pile de
- 15 -
varistances 26. Le flexible est placé dans une gaine
isolante 12 3. Le fonctionnement est identique à ceux
décrits plus haut.
La figure 5 montre comment l'invention peut être
appliquée à un disjoncteur ayant deux chambres de coupure
201 et 202, disposées en T.
La référence 203 désigne une colonne isolante
commune aux deux chambres de coupure et placée sur un bâti
métallique 204 portant un mécanisme de manoeuvre 205.
Une tringle de manoeuvre 206, commune aux deux
chambres de coupure, assure l'ouverture et la fermeture
des deux chambres du disjoncteur grâce à un mécanisme 207.
Les chambres de coupure 201 et 202 sont associées
chacune à une colonne isolante; ces colonnes sont
respectivement référencées 211 et 212; elles contiennent
chacune une varistance en deux piles; seule la colonne 211
est représentée en détail; la colonne 211 contient une
pile d'éléments de varistance 216A sans trou central,
terTninée par un contact 218 et une pile d'éléments de
varistance 2 36A, avec trou central, supportée par un cône
métallique 219 reliant électriquement l'extrémité de la
pile à une borne de la chambre de coupure 211. Les
éléments 236A sont traversés par un flexible isolant 220
relié par une première extrémité à la tringle de manoeuvre
206 par l'intermédiaire d'un mécanisme retardateur 260. La
seconde extrémité du flexible est reliée à une tige
métallique 221 coopérant avec le contact 218. Le flexible,
à l'extérieur de la pile d'éléments 236A, est placée dans
un fourreau 222.
La colonne 212 est équipée de manière similaire.
Le fonctionnement du disjoncteur est tout à fait
identique au fonctionnement des disjoncteurs des figures 1
à 4.
On connaît, notamment par le brevet français
N 81 06 444 et par le brevet francais N 81 16 291,, un
disjoncteur dont la chambre de coupure contient une
- 16 -
résistance, dite résistance de fermeture, destinée à
protéger le disjoncteur contre les surtensions lors d'une
manoeuvre de fermeture. La résistance est connectée
pendant un bref instant lors de la fermeture du
disjoncteur grâce à un mécanisme d'insertion décrit dans
le brevet précité.
Il est possible de réaliser un disjoncteur dit
hybride, protégé à la fois contre les surtensions à la
fermeture et contre les surtensions à l'ouverture, en
la disposant, en parallèle aux bornes du disjoncteur, une
colonne contenant une varistance avec interrupteur comme
il a été exposé en regard des figures 1, 4 et 5; dans ce
cas, l'interrupteur est actionné par un flexible
traversant la colonne du disjoncteur et relié au mécanisme
d'insertion mentionné plus haut.
On sait que sous la tension de fonctionnement
permanent, la varistance se comporte comme une capacité.
Dans les applications habituelles du domaine des
disjoncteurs à haute tension, la varistance a une capacité
comprise entre une vingtaine et une trentaine de
picofarads, la valeur exacte dépendant du diamètre et de
la hauteur de la varistance.
Si l'interrupteur en série possède une capacité
propre du même ordre de grandeur, la tension rétablie
entre ses bornes sera alors environ la moitié de celle
appliquée à la chambre de coupure qui est connectée en
parallèle sur l'ensemble varistance et interrupteur.
En cas d'opposition de phase à 2 p.u. par exemple,
la varistance ne sera soumise qu'à une tension égale à 1
p.u.
Dans la figure 6, on a illustré des premiers moyens
pour conférer à l'interrupteur série une capacité ayant un
ordre de grandeur voisin de celui de la varistance.
Pour donner à l'interrupteur la capacité désirée, on
l~équipe d'une première armature 300, en liaison
électrique avec le contact mobile 54 via les contacts 28B
- 17 -
et le bloc 28A, et d'une seconde armature 301, en liaison
électrique avec le contact 38A par le bloc métallique 38.
Les armatures fixes et en regard l'une de l'autre
peuvent prendre la forme de rondelles ou toute autre forme
pourvu que les armatures aient une grande surface plane en
regard.
Il est facile de donner à l'interrupteur en position
ouverte la capacité désirée, par un choix convenable de la
surface des armatures et de leur distance.
Si les armatures sont des surfaces planes de valeur
S (en cm-) séparées par une distance d (en cm), la
capacité C (en picofaradsl du condensateur formé par les
armatures est donnée par la formule connue:
C = 0,139 KS/d, où K est un coefficient dépendant
du gaz de l'enceinte 20, et qui peut être pris égal à 1
pour l'hexafluorure de soufre.
on remarque que lorsque le disjoncteur est en
position enclenchée, la distance entre les armatures est
bien déterminée; on peut utiliser l'ensemble
varistance-armatures pour protéger la ligne contre les
chocs de foudre élevés ou les surtensions de manoeuvre
élevées. L'amorçage entre les armatures qui jouent le rôle
d'éclateurs, fait fonctionner la varistance, laquelle
absorbe toute l'énergie du choc de foudre ou de la
surtension de manoeuvre.
La grande valeur du coefficient de non linéarité de
la varistance à oxyde de zinc et la présence de SF6 à une
pression de plusieurs bars permettent d'interrompre
facilement le courant de l'interrupteur.
C'est une protection longitudinale à comparer à la
protection transversale classique (phase-terre) obtenue
avec les parafoudres classiques.
Dans la figure 6, on a représenté un autre mode de
réalisation. Les éléments communs aux figures 6 et 7 ont
reçu les mêmes numéros de référence.
~ ~ 3 1 ~
- 18 -
La valeur de la capacité de l'interrupteur série est
ajustée en disposant, entre les plaques 28 et 38,
convenablement agrandies, des pièces 310
cylindriques,réalisées par exemple en quartz araldite ou
en tout autre matériau ayant une grande constante
diélectrique.
On peut aussi utiliser un ou plusieurs condensateurs
céramiques cylindriques du commerce, de faible diamètre et
de longueur suffisante pour tenir la tension rétablie.
I0 Par exemple, un condensateur céramique de 40 mm de
longueur et de 18 mm de diamètre, pourra donner une
capacité de 25 picofarads environ.
L'invention trouve application dans la réalisation
des disjoncteurs de lignes à haute tension, conventionnels
(à enveloppe isolante) ou blindés (à enveloppe
métallique), ainsi que des disjoncteurs utilisés pour
connecter des réactances ou des bancs de condensateurs.
