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La présente invention se rapporte à un disjoncteur
ultra haute tension et plus précisément à une chambre de
coupure pour ultra haute tension comprenant une chambre
principale comportant une enveloppe isolante contenant des
contacts permanents, des contacts d ' arc et deux résistances
de fermeture insérées par un dispositif semi-mobile dit
interrupteur d'enclenchement mettant en fonction l'une des
résistances, dite première résistance, avant l'autre, dite
seconde résistance.
Il est connu que les surtensions de manoeuvre dans
l ' air atmosphérique ne suivent pas proportionnellement la
hauteur d'isolement. C'est pourquoi, en ultra haute tension
(tension supérieure ou égale à 1000 kV, appelée ci-après UHT),
des surtensions de manoeuvre extrêmement faibles sont imposées
aux disjoncteurs, par exemple 1,6 pu au lieu de 3 pu admis en
245 kV.
La revue de la CIGRE, Electra de janvier 1989 (n
122, pages 43,44) divulgue que les disjoncteurs UHT seront
équipés de résistances de fermeture et de résistances
2 0 d ' ouverture .
Dans le certificat d'addition français n 2 503 448
déposé par la Déposante et publié le 8 octobre 1982, est
décrit un disjoncteur haute tension à gaz comprimé comprenant
deux résistances de fermeture dont les dispositifs d'insertion
sont solidaires, celui de la première résistance comprenant
un contact semi-mobile tubulaire coopérant avec un contact
relié à la seconde résistance qui est constituée d ' une pile
des résistances annulaires disposée coaxialement et à
1 ' extérieur de la première résistance .
Dans la demande de brevet n 2 658 949 déposée le
27 par la Déposante et publié le 30 août l991, est divulgué
un disjoncteur haute tension assisté par une varistance
disposée dans une chambre distincte de la chambre de coupure
dite chambre all~; 1 i ;1 i re, et montée en série avec un
interrupteur de déclenchement comprenant un contact mobile
réalisé sous la forme d'une tige métallique fixée à un
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f lexible métallique reliant les deux chambres par
l ' inte ~ ; re d ' un retardateur d ' ouverture situé a
1 ' extérieur de celles-ci et actionné par la tringle de
commande de la chambre de coupure.
La présente invention propose d ' associer, entre
autres, ce6 deux techniques connues pour réaliser un
disjoncteur UHT répondant aux exigences de surtension et de
plus ayant une constitution compacte.
Selon la présente invention, il est prévu une
10 chambre de coupure pour ultra haute tension comprenant une
chambre principale comprenant une enveloppe isolante contenant
des contacts permanents, des contacts d ' arc et deux
résistances de fermeture insérées par un dispositif semi-
mobile dit interrupteur d ' enclenchement mettant en fonction
l'une des résistances, dite première résistance, avant
1 ' autre, dite seconde résistance, chambre de coupure
caractérisée en ce qu ' une chambre a~ ; re est montée en
parallèle de la chambre principale et c~ d une enveloppe
isolante contenant une varistance d'ouverture associée à un
20 interrupteur de déclenchement présentant un mécanisme de
retardement de l'uuv~LLuL~ situé à l'intérieur de l'enveloppe
de la chambre auxiliaire.
L ' utilisation d ' une varistance au lieu d ' une
résistance permet de réduire plus efficacement les surtensions
et d'éviter d'avoir un soufflage par compression sur
1 ' interrupteur de déclenchement . En ef f et, grâce à sa
résistance variable à grand coefficient de non linéarité tel
que 1 ' oxyde de zinc, la varistance s ' adapte mieux avec le
circuit pour réduire la surtension. La coupure du courant
30 résiduel se fait automatiquement sans soufflage lors de la
décroissance de la tension vers zéro.
La disposition du mécanisme de retardement à
1 ' intérieur de 1 ' enveloppe de la chambre auxiliaire permet de
le protéger des effets extérieurs tels que la pluie, le vent
ou la grêle.
Selon un mode de réalisation préféré, l'interrupteur
.~
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est actionné par un flexible métallique directement relié à
la tringle de manoeuvre de la chambre principale.
Ainsi est réalisée un dispositif de commande unique
de la chambre principale et de la chambre a~ ; re
particulièrement simple et fiable.
Avantageusement, le mécanisme de retardement de
1IUUV~r~UL~ de l'interrupteur de déclenchement est à inertie.
De cette façon, aucun dispositif retardateur
spécif ique séparé n ' est à monter sur les chambres .
De préférence, la varistance est constituée d'une
pile de varistances en forme de pastilles cylindriques
disposée dans un tube isolant.
Selon un mode de réalisation préférentiel,
l'interrupteur ~1 ~L~:IIId un tube support métallique fixe dans
lequel est monté coulissant longitudinalement un autre tube
métallique relié électriquement au tube support et relié par
son extrémité inférieure à l'extrémité du flexible,
l'extrémité supérieure du tube étant fermée par une rondelle
isolante et traversée par une tige métallique reliée
électriquement au tube et dont la partie supérieure supporte
un manchon de contact coopérant avec des doigts de contact
montés à l'extrémité inférieure de la varistance, la partie
inf érieure de la tige étant pourvue d ' une butée conique
destinée à coopérer avec un ~paulement intérieur de forme
conique complémentaire du tube, un ressort étant disposé à
1 ' intérieur du tube et autour de la tige entre 1 ' extrémité
supérieur du tube et 1 ' extrémité inf érieure de la tige, le
ressort étant détendu lorsque 1 ' interrupteur est en position
de repos enclenchée ou déclenchée.
De préférence, la butée solidaire de la partie
inférieure de la tige est en polytétrafluoroéthylene
I.'invention concerne également un disjoncteur pour
ultra haute tension, multicoupure à SF6, comportant des
chambres de coupure, principales et auxiliaires, montées en
série, disposées verticalement en chandelle et équipées de
-
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3a
rr~ r~nl:ateurg de répartition, avec une chambre de coupure
principale par colonne support, dont les chambres de coupure
sont telles que décrites ci-dessus.
L ' invention est exposee ci-après plus en detail à
1 ' aide de dessins représentant seulement un mode de
réalisation .
La figure 1 sst une vue de face en coupe partielle
d'une chambre de coupure conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe de détail du
lo dispositif d'insertion de la chambre ~ iliAlre.
La figure 3 ~pL~sellLe une phase d'un dis~oncteur UHT
equip~ de telles rhi ~:s de coupure.
Sur la figure 1, sont l~:~L~8t:l~Lée8 la chambre de
coupure principale 1, la chamore all~-i 1 i A i re 2 et
P~
~' A.
2~79~
4
La chambre principale 1 est du type de la chambre de
coupure décrite danæ le certificat d'addition n-2 503 448.
Elle l - elld une enveloppe isolante, par exemple en
céramique, qui comporte à son extrémité supérieure un plateau
5 relié à une première prise de courant . L ' enveloppe est
surmontée d'un capot 10 logeant les deux résistances de
fermeture, dont la première est formée d'un empilage de
pastilles résistives cylindriques, à base de carbone par
exemple, et la seconde d'une pile de résistances AnnlllA;res
disposées coaxialement e~ à l ' extérieur de la première . Un
dispositif semi-mobile d ' insertion, dit interrupteur
d'enclenchement, comporte à son extrémité inférieure un
contact d ' insertion tubulaire de la première résistance et à
sa partie supérieure un contact d ' insertion tubulaire de la
seconde résistance. Une seconde prise de courant est reliée
au plateau inférieur 5A.
En parallèle à cette chambre principale 1, est montée
une chambre A~lY; l; A; re 2, les plateaux 5 et 5A de la chambre
principale 1 étant reliés respectivement par le conducteur 23
zo et par la plaque conductrice de support 24 auY. plateaux 21 et
22 de la chambre AllY;l;A;re 2. Cette chambre 2 e~d une
enveloppe isolante, par exemple en porcelaine, dans laquelle
est logée une varistance d'uuveLLuLe 26 associée à un
interrupteur de décl~n~ h L 30, schématisé sur la figure 1.
Un capot 11 prolonge l'enveloppe 20 afin de p~~ LLL~ le
logement de la varistance 26 qui est constituée d'une pile de
varistances en forme de pastilles cylindriques, à base
d'oxyde de zinc, disposée dans un tube isolant, de façon
connue en soi.
L'interrupteur 30 es~ actionné par un ~'~An;! -
directement relié à le tringle de manoeuvre 121 de la chambre
principale 1. Cette dernière est logée dans une colonne
isolante 120 supportant la chambre principale 1. La tringle
121 est prolongée par u~e portion métallique 122 reliée à
~s l ' équipage mobile, classique, de la chambre principale 1.
Elle est également reliée à un flexible métallique 123 fixé à
l'interrupteur de décl~nch --t 30 et ce flexible 123 est
placé dans une game rigide -'tAll;que 124.
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Des anneaux 200 et 201 sont disposés au-dessous et
au-dessus des chambres 1 et 2, afin de réduire les effluves
visuels (effet Corona) et d'améliorer la tenue diélectrique
de la chambre de coupure et de l'isolateur de support.
De préférence, des pastilles résistives à base de
carbone sont montées en série avec les disques de varistance
26 pour limiter le courant réslduel ~ une certaine valeur, en
cas de coupure de tension rétablie élevée.
La figure 2 L~pLéS~l~te pr~5~ ir t l'interrupteur de
lo déclenchement 30 de la chambre A~l~i1;A;re 2.
Cet interrupteur est monté sur le plateau inf érieur
22 de la chambre all~i 1 i A i re 2 au travers duquel passe le
flexible 123 dans sa gaine 124. Plus exactement est fixé sur
le plateau 22 un tube support métallique 31 dans lequel est
monté coulissant longitudinalement un autre tube métallique
32 presentant à son extrémité inférieure une barrette
t~ ,Lrlle isolante à laquelle est fixée par l'inte ~ ;~tire
d'une rondelle l'extrémité du flexible 123. Un contact
glissant électrique relie les deux tubes 31 et 32.
L'extrémité supérieure du tube 32 est fermee par une
rondelle isolante 35 . A l ' intérieur du tube 32, est disposée
une tige 37, par exemple en laiton de haute résistance, qui
par sa partie supérieure traverse la rondelle 35 et supporte
un manchon de contact 43, de préférence vissé et en cuivre.
La partie inférieure de la tige 37 est de diamatre
supérieur a celui de la partie centrale de la tige 37 et
présente un alésage fileté 37B percé à son extrémité
inf érieure . A proximité de l ' extrémité inf érieure de la
partie 37A, un épaulement 37c sert d'appui à une bague 38, à
profil extérieur conique, réalisée de préférence en
polytétrafluoroéthylène, et munie d'une bague torique 39. La
bague conique 38 est maintenue en place par la tête d ' un
boulon 40, vissé dans l'alésage 37s avec interposition de
joints 41 et 42. La tête du boulon 40 est connectée
électriquement au tube 32 par au moins un doigt de contact
44 . Un ressort métallique 34 est disposé entre l ' épaulement
37C et la rondelle 35.
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6
Le tube 32 présente un épaulement intérieur conique
destiné à recevoir en butée la bague conique 38.
A 1 ' extrémité inférieure de la pile de varistances 26
logée dans le tube isolant 27 est montée une pièce de
s f, LUL~ 52 métallique retenant les varistances 26 et
pourvue d ' un tube 50 terminé par des doigts de contact 51
destinés à c~uué~ e~ avec le manchon 43 .
Le fonctionnement de cet interrupteur de
décl-~n.-h L est le suivant:
- en position fermée (figure 2), le manchon de
contact 43 est en contact avec les doigts S1, la varistance
est insérée et le ressort 34 est détendu;
- à l'ouvt:rLu~e de l'interrupteur 30, le tube 32 est
tiré vers le bas par le flexible 123, comprimant le ressort
34; en raison de leur inertie, la tige 37 et le manchon 43
restent immobiles, de sorte que la varistance reste inserée
grâce à cet agl~n~ ?rt que l'on peut qualifier de
retardateur; lorsque le ressort 34 arrive en fin de
compression, la tige 37 est entralnée vers le bas sans à-coup
zo grâce à l ' épaulement conique du tube 32 coopérant avec la
bague conique 38 et sa bague torique 39; le manchon 43 et les
doigts 51 se séparent et la varistance 26 est désinsérée.
Le réglage du temps d ' insertion et de désinsertion de
la varistance 26 se fait par le .ii ~i~mn- t de
25 l'interrupteur 30. ~n particulier, un paramètre est
dét~rm;nAnt, à savoir la longueur de la tige 37 sous le
manchon 43 faisant saillie de la rondelle 35, lorsque le
ressort 34 est en fin de ~ ~s,iion, et corr~ron~li?nt à la
longueur du ~iérla~ L du tube 32 avant entrA1n t de la
30 tige 37 à l'ùuveLLuLe.
La figure 3 est une vue schématique d'une phase d'un
disjoncteur UHT multicoupure à S~6, plus préciF~ t de 1150
kV comportant quatre chambres. Pour une tension de 1500kV, il
~ ndLc,it cinq chambres en série. La disposition est
35 verticale en t hi?n~el le avec une chambre par colonne support,
ce qui facilite la tenue mécanique des chi ~s.
Les chambres sont telles que décrites ci-dessus, avec
leur chambre principale 1 contenant 1 ' agencement de
2~ 5~
7
résistances de f ermeture 6, les contacts de coupure 7 et
1 ' interrupteur d ' insertion 8 des résistances 6, dit
interrupteur d ' enclf~n~h L, et leur chambre ~ i re 2
contenant la varistance d'uuv~;LLule 26 et l'interrupteur de
5 déclf~nl ~ L 30 à '^~ni ! de retardement. Aux bornes de
ces chambres, sont montés de façon classique des
ron~ n~ateurs de répartition 4.
Le fonctionn ~ d'un tel disjoncteur est le
suivant:
-- à la f, LUL ~2 ~
l'interrupteur d'encl~n-~h L 8 est fermé en premier
lieu et insère la première résistance de fl LuLe dans le
circuit environ lOms avant l'entrée en contact des contacts
d'arc de la chambre principale; environ 5ms avant l'entrée en
contact des ces contacts d ' arc, on insère la seconde
résistance de f, LUL~ et en même temps 1 ' interrupteur de
décll~nl-h t 30 se referme mettant la varistance 26 dans le
circuit; la fl LUL~: des contacts d'arc court-circuite
ensuite à la fois les résistances de fl LuLe 6 et la
20 varistance d'uuvl:sLuL~ 26.
-- à 1 'UUVeL LULI:,
grâce au `~~ni~ - retardateur de l'interrupteur 8,
les résistances de f LULe 6 ne sont pas insérées dans le
circuit à la séparation des contacts d'arc; les contacts
25 pf~rr-n~nts se séparent en premier lieu puis c'est le tour des
contacts d'arc; environ lOms après la séparation des contacts
d ' arc de la chambre principale 1, les contacts de
1'interrupteur de décl~n~h L 30 se separent pour couper le
courant résiduel traversant la varistance 26.
