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DISJONCq~h'UR A HAUTE TENSION A ARC SERIE
La présente invention est relative à un disjoncteur
à gaz dielectrique à autosoufflage, du type comprenant des
contacts supplémentaires permettant de générer, lors d'une
manoeuvre d'ouverture, un arc secondaire en série avec
l'arc principal, l'énergie de cet arc secondaire etant
utilisée pour la manoeuvre de l'appareil.
Un disjoncteur de ce type a par exemple eté decrit
dans le brevet français n 2 610 763.
Un but de la presente invention est de realiser un
disjoncteur du type precite de réalisation simple,
notamment dans la partie génératrice de l'arc secondaire.
Un autre but de l'invention est de réaliser un
disjoncteur ne comportant pas de contacts coulissants dans
la zone de l'arc secondaire; cette zone, en effet, est
polluée par les produits de décomposition du gaz
dielectrique, ce qui peut provoquer une dégradation de la
qualité des contacts coulissants.
Un autre but de l'invention est de réaliser un
disjoncteur ne comportant aucun piston isolant, dont la
réalisation est onéreuse et qui est sujet à usure
necessitant un remplacement fréquent.
Un autre but de l'invention est de réaliser un
disjoncteur dont l'équipage mobile est leger, de sorte
qu'il ne nécessite pour son fonctionnement qu'une faible
énergie de manoeuvre.
L'invention a pour objet un disjoncteur à haute
tension à gaz diélectrique sous pression, comprenant pour
chaque phase au moins une chambre de coupure comportant
une enveloppe isolante remplie dudit gaz à l'intérieur de
laq~elle sont disposés:
- un ensemble comprenant un contact principal fixe
et un contact d'arc fixe relies electriquement à une
première prise de courant,
- un ensemble mobile comprenant un organe de
manoeuvre solidaire d'une pièce formee d'un premier tube
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constituant le contact d'arc mobile, d'un second tube,
coaxial audit premier tube, dont une première extrémité
constitue le contact mobile permanent et portant une buse
de soufflage, lesdits premier et second tubes délimitant
S un volume de soufflage ferme par une couronne percée
reliant lesdits tubes et par un piston fixe de soufflage,
- deux contacts d'arc secondaire disposés dans un
second volume situe du côté oppose au volume de soufflage
par rapport au piston de soufflage, caractérise en ce que
le dit piston de soufflage est maintenu par un troisieme
tube metallique coaxial au premier tube et delimitant,
avec ce dernier et un second piston solidaire dudit
premier tube, ledit second volume, ledit troisième tube
étant fixe par une portion tubulaire isolante à un
quatrième tube relié électriquement à une seconde prise de
courant du disjoncteur, ledit second tube ayant un seconde
extrémité en contact électrique, d'une part avec ledit
troisième tube a l'extérieur de ce dernier et d'autre
part, avec des doigts relies électriquement audit
quatrième tube, l'un desdits contacts auxiliaire etant
fixe audit troisieme tube, l'autre étant fixé audit
quatrième tube, lesdits contacts auxiliaires venant en
contact avec un tube solidaire de 1'ensemble mobile et
comprenant une portion isolante et une portion métallique,
la position et la longueur respective de ces deux portions
tubulaires étant choisies pour qu'en position enclenchée,
l'un au moins des contacts auxiliaires soit en contact
avec la portion isolante et pour qu'au cours d'une
manoeuvre d'ouverture, les deux contacts auxiliaires
viennent d'abord simultanément en contact avec la portion
métallique, l'un au moins des contacts auxiliaires
quittant ensuite cette portion métallique.
Dans une forme particulière de réalisation, la
seconde extrémité dudit second tube est conformee en
bourrelet portant une portion cylindrique exterieure sur
laquelle s'appuient lesdits doigts et une portion
cylindrique intérieure portant des contacts glissants
cooperant avec ledit quatrième tube.
Le piston de soufflage peut être muni d'un clapet
unidirectionnel tare laissant passer le gaz de l'interieur
S vers l'exterieur du volume de soufflage.
Le piston de soufflage peut aussi etre m~ni d'un clapet
unidirectionnel n'autorisant le passage du gaz que de
l'extérieur vers l'interieur du volume de soufflage.
Enfin, le second piston peut etre muni d' un clapet
unidirectionnel n'autorisant le passage du gaz que de
l'exterieur vers l'intérieur du second volume.
L'invention sera bien comprise par la description
donne ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention,
en reférence au dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 est une vue schématique partielle en
demi-coupe axials d'une chambre de coupure d'un
disjoncteur selon l'invention, représente en position
enclenchée,
- la figure 2 est une vue schématique partielle en
demi-coupe axiale de la même chambre, representee en debut
de déclenchement,
- la figure 3 est une vue schématique partielle de
la même chambre, représentée dans une phase postérieure de
la manoeuvre de declenchement.
Dans ce qui suit, on decrira une chambre de coupure;
il est bien entendu qu'un disjoncteur à haute tension peut
comporter, pour chaque phase, plusieurs chambres de
coupure du type qui va être décrit maintenant.
Dans les figures, la référence 1 designe une
enveloppe isolante, de preférence en porcelaine,
délimitant une chambre 2 remplie d'un gaz à bonnes
propribtés dielectrique, par exemple 1'hexafluorure de
soufre sous une pression de quelques bars.
L'ensemble ~ixe comprend un contact d'arc 3,
constitue d'un tube metallique dont l'extremite 3A est
realisee en un matériau résistant aux effets de l'arc, par
A
f ~
exemple un alliage à base de tungstène. L'ensemble fixe
comprend egalement un contact permanent 4 constitué de
doigts protégés par un capot pare-effluves 5. Le contact
d'arc et le contact fixe sont reliés électriquement à une
première prise de courant, non représentée.
L'équipage mobile comprend une pièce de manoeuvre 6,
constituee d'un tube en materiau isolant traversant la
chambre 2 de maniere étanche et relié à un mécanisme non
representé.
A la pièce fixe est relié un ensemble métallique
comprenant deux tubes 7 et 8, coaxiaux et reliés par une
couronne métallique 9. Ces tubes et cette couronne sont de
préférence réalisés en une seule pièce venue d'usinage.
Le tube 7 constitue le contact d'arc permanent; son
extrémite 7A est réalisée en matériau résistant aux ef~ets
de l'arc et coopère avec le contact 3-3A.
Le tube 8 possède une première extremité 8A, de
diamètre réduit,et portant une buse de soufflage lO en
materiau isolant.
La portion tubulaire 8A constitue le contact
permanent fixe du disjoncteur et coopère, lorsque le
disjoncteur est en position enclenchée, comme le montre la
figure 1, avec les doigts 4.
Un tube fixe métallique 11, relié electriquement à
une seconde prise de courant du disjoncteur, non
représentée, porte une couronne 12 servant de support à
des doigts métalliques 13, venant en contact electrique,
lorsque le disjoncteur est en position enclenchée, avec
une extrémite 8B du tube 8, réalisee sous la forme d'un
bourrelet plus épais que le tube. Le contact s'effectue
par une portion de surface cylindrique extérieure du
bourrelet 8B.
Là encore, on doit comprendre que le bourrelet 8B
forme de preférence une seule et même pièce avec les tubes
7 et 8 et la couronne 9.
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Un tube metallique 14, de préference de diametre
voisin de celui du tube ll, et fixe à ce dernier par une
portion tubulaire 15 en materiau isolant, est relié
mecaniquement à un piston metallique 16, pouvant coulisser
dans le volume annulaire V1 délimité par les tubes 7 et 8
et la couronne 9. On a compris que les tubes 14 et 15, les
contacts 13 ainsi que le piston 16, sont des éléments
fixes du disjoncteurs puisqu'ils sont tous fixés au tube
fixe 11.
Le piston comprend des joints d'étanchéité 17; il
est muni d'un clapet taré 18 pour limiter la pression à
1'intérieur du volume V1; ce clapet servira, comme on le
verra, lors de la coupure des courants de faible
intensité. Le piston comprend enfin un clapet
unidirectionnel 19, n'autorisant le passage du gaz que de
l'extérieur vers l'interieur du volume V1; ce clapet est
une simple rondelle s'appliquant sur des trous 20
traversant le piston.
Pour permettre le passage du gaz à travers la buse
10, la couronne 9 est percée de trous 9A.
Le bourrelet 8B porte, sur une surface intérieure
cylindrique, des contacts électriques glissants 22 en
appui sur le tube 14. Le bourrelet 8B est perce de trous
23 destines a l'alléger et à faciliter la circulation du
gaz.
Le tube 14 et le tube 11 portent, de part et d'autre
de la portion isolante 15 deux éléments du 25 et 26 du
contact d'arc secondaire. Ces elements sont constitués de
portions de tube dont les extrémités sont réalisés en un
alliage résistant aux effets de l'arc.
Les contacts 25 et 26 coopèrent avec un tube de
commutation fixé au tube 7, donc mobile avec lui, et
comprenant une portion isolante 28 et une portion
métallique 29 dont l'extrémite est réalisée en matériau
résistant aux effets de l'arc.
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-- 6 ~
Le disjoncteur comprend en outre un piston
metallique 30, solidaire du tube de manoeuvre 6, muni d'un
joint d'etancheite 31 et d'un clapet unidirectionnel 32
n'autorisant le passage du gaz que de l'extérieur vers
l'intérieur du volume V2 constitué par les tubes 7 et 14,
et les pistons 16 et 30.
Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant:
- en position enclenchée, (figure 1), le courant
traverse les doigts 4, le tube 8A-8-8B, les doigts 13,
la couronne 12 et le tube 11.
Cou~ure des courants de forte intensité
Il s'agit des courants de court-circuit.
Le tube de manoeuvre est actionné et se déplace vers
la droite de la figure.
Les contacts permanents 4 et 8A se séparent (figure
2) et le courant est commuté sur les contacts d'arc 3 et
7A; les doigts 13 quittent le bourrelet aA, mais les
contacts 25 et 26 viennent en contact avec la portion
metallique du tube de commutation; de la sorte, le courant
emprunte le chemin suivant: le tube 3, le tube 7, la
couronne 9, le tube 8, le bourrelet 8B, les contacts 22,
le tube 1~, le contact 25, le tube 29, le contact 26 et le
tube 11.
Lorsque les contacts d'arc 3A-7A se separent
(figure 3), un arc primaire 50 jaillit entre eux; à peu
près en même temps, les contacts 25 et 29 se séparent, et
un arc secondaire 51 jaillit dans le volume V2. Cet arc
secondaire echauffe le gaz du volume V2, ce qui produit
une augmentation de pression qui, d'une part vient aider a
la manoeuvre d'ouverture en apportant de l'énergie au tube
de manoeuvre par aCtiQn sur le piston 30 et, d'autre part
vient contribuer au soufflage de l'arc primaire en
verrouillant le clapet limiteur 18, ce qui fait que tout
le gaz du volume Vl est soufflé.
Coupure_des courants de faible intensite
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Il s'agit des courants inférieurs ou égaux au
courant nominal de l'installation.
Le fonctionnement est voisin de celui qui a été
decrit precédemment mais cettè fois-ci, le courant a
couper est faible, de sorte que l'arc secondaire 51
apporte une energie insuffisante pour fermer le clapet 18
contre la pression régnant dans le volume Vl. La pression
dans le volume Vl est limitée par le clapet tare 18.
Il n'y a pas de dépression dans le volume V2, car le
clapet 32 s'ouvre et remplit de gaz le volume V2.
Fermeture du disjoncteur
La fermeture du disjoncteur est provoquée par le
déplacement vers la gauche des figures du tube de
manoeuvre 6. Les clapets 19 s'ouvre au cours de cette
manoeuvre, de sorte qu'il n'y a à vaincre ni dépression,
ni surpression; la manoeuvre de fermeture ne nécessite
egalement qu'un~ faible energie de manoeuvre.
Le disjoncteur de l'invention possède une structure
simple, donc économique, compacte, donc robuste et rigide,
sans contacts electriques dans les zones d'arc, donc
d'entretien plus réduit.
L'invention s'applique a la realisation de
disjoncteur à haute tension.
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