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Disjoncteur ~ SF6 ~ varistance et_à condensat_ur incorporés
La présente invention se rapporte ~ un disjoncteur ~ haute
tension, comprenant, pour chaque phase, au moins une chambre de
coupure comprenant une enveloppe isolante cylindrique étanche
rempli de gaz a bonnes propriétés diélectriques tel que
l'hexafluorure de sou~re SF6 et contenant un contact permanent
fixe, un contact d'arc fixe et un équipage mobile comprenant des
contacts permanents et des contacts d'arc, la chambre comprenant en
outre un cylindre et un piston de soufflage et une buse de
10 souf~lage.
Ce type de disjoncteur pour la coupure de grands courants de
défaut en ligne nécessite souvent la présence à leurs bornes d'une
capacité.
Un tel disjoncteur a été décrit dans la demande de brevet
15 français 9O 13 176, où un condensateur et une varistance en série
avec une resistance sont disposes ~ l'intérieur de l'enveloppe,
électriquement reliés en parallèle, connectés par un premier point
commun à une premiare prise de courant et as60ciés à un mécanisme
permettant leur insertion momentan~e en parallèle avec les contacts
20 d'arc lors d'une op~ration de déclenchement ou d'enclenchement du
disjoncte~.
Les agencements décrits dans cette demande de brevet
conviennent pour des condensateurs de capacité inférieure ou égale
à 5000 pF.
Pour les capacités supérieures ~ 5000 pF ces dispositions ne
conviennent pa89 compte-tenu des dimensions des condensateurs. Il
s'av~re en effet difficile de loger ce type de condensateur dans
l'enveloppe isolante de dimenæion standard du disjoncteur.
Pour resoudre ce problème, la présente invention propose que
30 l'enveloppe isolante soit prolongée par au moins une enveloppe
conductrice, logeRnt le condensateur et au moins partiellement la
varistance et/ou r~sistance.
Selon une première variante de réalisation 1'enveloppe
conductrice est constituée d'un capot m~tallique fermant
l'enveloppe isolante.
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De préférence, la varistance et/ou résistance est constituée
d'lm empilage d'éléments disposé dans un tube isolant et relié
électriquement par une premiere extrémité au capot et par une
seconde extrémité au mécanisme d'insertion.
Selon un premier agencement, le condensateur a sa première
extrémité reliée électriquement au capot et sa seconde extrémité
reliée électriquement à la seconde extrémité de la varistance et/ou
résistance par l'intermédiaire d'un élément conducteur.
Selon un premier mode de réalisation,l'élément conducteur est
constitué d'au moins une tige en contact avec la seconde extrémité
du condensateur et avec le mécanisme d'insertion.
Selon un second mode de réalisation, l'élément conducteur est
un tube coaxial à la varistance et/ou résistance et en contact avec
la seconde extrémité du condensateur et avec le mécanisme
15 d'insertion.
Dans ce cas, le condensateur peut 8tre constitué d'un empilage
d'éléments de capacité disposé dans un tube isolant.
Selon un second agencement le condensateur est tubulaire et
coaxial à la varistance et/ou résistance.
Dans ce cas, de préférence, l'élément conducteur est un tube
coaxial à la varistance et/ou résistance et en contact avec la
seconde extré~ité du condensateur et avec le mécanisme d'insertion.
Selon une seconde variante de réfllisation deux enveloppes
conductrices cylindriques prolongent l'enveloppe isolante, l'axe
commun de ces deux enveloppes étant perpendiculaire à celui de
l'enveloppe iaolante.
De pr~férence l'une des enveloppes conductrices loge la
varistance et/ou résistance et l'autre lo~e le condensateur, ces
enveloppes étant reliées ~ la première prise de courant et
3~ varistance et/ou résistance et condensateur étant relié~ ~ leur
enveloppe respective par l'une de leurs extrémités.
Dans ce cas, une pièce conductrice disposée selon l'axe de
l'enveloppe isolante relie électriquement l'autre extrémité du
condensateur et de la varistance et/ou résistance au mécanisme
d'insertion.
L'invention est expo~ée ci-après plus en détail à l'aide de
dessins représentant seulement des modes de réalisation.
La figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'une
chambre de coupure avec condensateur selon la première variante et
illustrant le premier mode de réalisation avec le premier
agencement.
La figure 2 est une vue analogue illustrant le second
agencement.
La figure 3 est une vue analogue illustrant le second mode de
10 réalisation.
La figure 4 est une vue analogue selon la seconde variante.
Dans la ~igure 1, la référenc~ 1 désigne une enveloppe
isolante, de préférence en porcelaine, délimitant un volume 2
contenant les éléments de coupure du disjoncteur. L'enveloppe
isolante est fermée à une extrémité par un capot métallique 100,
fixé à une couronne métallique 4 constituant une première prise de
courant et prolongée, à l'intérieur de l'enveloppe, par des bras 5
auxquels sont fixés un premier tube métallique 6 constituant le
contact principal fixe, et un second tube 7, coaxial au premier, et
constituant le contact d'arc fixe.
Le volume 2 est rempli d'un gaz à bonnes propriétés
diélectriques, tel que l'hexafluorure de soufre, sous une pression
de quelques bars.
L'équipage mobile du disjoncteur comprend un tube métallique
9, prolongé par un capot pare-ef~luves 10, et muni d'une cloison
métallique transversale 11 portant des doigts de contact 12
constituant le contact principal mobile et un tube 13 prolonge par
des doigts de contact 14 constituant le contact d'arc mobile. La
cloison 11 percée de trous 15 pour le passage du gaz de soufflage,
30 porte une buse de soufflage 17 en matériau isolant. Le soufflage
est assuré par un piston fixe 25 disposé à l'intérieur du tube 9.
Le tube 9 est relié, par des contacts glissants non représentés, à
une deuxième prise de courant du disjoncteur.
Le disjoncteur est représenté en position déclenché~.
Le capvt 100 loge une varistance constituée d'éléments 30 et
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une resistance en série constituée d'éléments 38, les éléments 30
et 38 étant empilés dans un tube isolant 31.
Les élé~ents de varistance peuvent 8tre à base d'oxydes de
zinc (ZnO) ou de carbure de silicium ~SiC). Les éléments de
résistance peuvent être à base de carbone.
Le tube 31 est ~ixé ~ la partie superieure du capot métallique
100 fermant la chambre de coupure à sa partie supérieure.
L'empilement d'éléments est surmonté d'une plaque métallique 33
reliée par une tresse 34 au capot 100 et pressée par un ressort 35
en appui contre le ~ond du capot.
Le tube 31 est fermé ~ sa partie inférieure par un bloc
métallique 36 portant des bras 37 ~ l'extrémité desquels est fixé
un anneau metallique 22, par exemple en cuivre, coopérant avec
1'électrode 23 pour l'insertion de la varistance.
Le condenæateur 101 est logé dans le capot métallique 100, à
côté de la varistance 30 et de la résistance 38.
Il est constitué d'un empilage d'éléments de capacité disposé
dans un tube isolant 102. Ces éléments de capacité peuvent être
constitués de feuilles métalliques séparées par une feuille
isolante très mince avec imprégnation d'huile ou dans un
environnement de SF6.
A sa partie supérieure, le tube 102 est fermé par une plaque
métallique 103 a~surant la liaison électrique du condensateur 101
avec le capot 100 et donc la première prise de courant 4. A sa
partie inférieure, le tube 102 e~t fermée par une plaque métallique
104 assurant la liaison électrique de 1'autre extrémité du
condensateur 101 avec l'extrémité inférieure de la varistance 30
par 1'interm~diaire des bras 37 du m~canisme d'insertion et ceci
grâce à l'élément conducteur 105 constitué d'au moins une tige.
Lorsque le disjoncteur est en position enclenchée, l'anneau 22
est en contact avec l'électrode 23 de sorte que le condensateur
101, la varistance 30 et la résistance 38 sont connect~ en
parall~le aux borne~ du disjoncteur.
Au cours du déclenchement, l'anneau 22 quitte l'électrode 23
qui se déplace avec l'équipage mobile vers le bas de la figure, de
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sorte que condensateur, varistance et résistance sont dPconnectés
lorsque le disjoncteur est en position déclenchée.
Le r~le de la varistance est de limiter les surtensions, le
r81e du condensateur de valeur élevée étant d'allonger le temps de
retard (td selGn les normes CEI~ de la tension transitoire de
rétablissement et de réduire la fréquence d'oscillation de la
tension de la ligne, lors de la coupure du défaut de courte
distance (défaut kilométrique).
La figure 2 représente un autre agencement selon lequel
l'élément conducteur 105 est conætitué d'un tube coaxial au tube
isolant 31 et prenant appui sur le mécanisme d'insertion 37,22.
Ce tube 105 est de faible épaisseur et possède à son extrémité
côté condensateur un anneau 106 anti-effluves. Cet a8encement
permet d'améliorer les gradients de tension entre varistance 30 et
15 tube 105 et entre tube 105 et couronne 4.
Selon le mode de réalisation représent~ sur la ~igure 3, le
condensateur 101 est de forme tubulaire et disposé coaxialement au
tube isolant 31. Il est relié électriquement au mécanisme
d'insertion par l'élément conducteur tubulaire 105 pourvu de
20 1'anneau pare-effluves 106. Ce mode de réalisation permet
l'utilisation d'un capot 100 de plu6 petite dimen~ion.
Une seconde variante eæt représent;é sur la figure 4. Ici la
varistance 30 associé éventuellement ~ une résistance et le
condensateur 101 sont disposés entièrement à l'extérieur de
l'enveloppe isolante 1, constituée d'une porcelaine. Ils sont
disposés perpendiculairement à l'axe de cette enveloppe 1, soit en
position horizontale.
Ils sont logés respectivement dans une enveloppe cylindrique
conductrice 107, 108, les deux enveloppes métal'iques 107, 108
étant connectées par une partie centrale 109 m~tallique reliée ~ la
première prise de courant 4.
Par l'une de leurs extrémités, varistance 30 et condensateur
101 sont reliés a leur enveloppe respective 107, 108. Par l'autre
de leurs extrémités qui est centrale, ils sont connectés à une
35 pièce de raccordement 200 reliée électriquement ~ un tube de
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contact 201 sur lequel est monté le mécanisme d'insertion.
Ce tube 201 est fixé ~ un cône isolant 202 fixé mécaniquemant
entre la partie métallique 109 et l'anneau 4. Ce c8ne isolant 202
est muni d'un trou de communication pour le passage du gaz
diélectrique.
Cette autre disposition permet d'avoir des condensateurs et
des varistances particulièrement grands, tout en réduisant
notablement la hauteur totale du disjoncteur.
