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Commande d'interverrouillaqe d'un disjoncteur et d'un sectionneur
L'invention se rapporte à une commande d'interverrouillage d'un
disjoncteur et d'un sectionneur, pour ouvrir le sectionneur de façon
subséquente à l'ouverture du disjoncteur, et pour fermer le disjoncteur
d'une façon subséquente au sectionneur.
Une commande d'interverrouillage de ce type est connue
notamment de la demande de brevet français 89 13279. Le
disjoncteur comprend deux contacts de courant permanent, dont l'un
est fixe et l'autre est mobile, et deux contacts d'arc, dont l'un est fixe et
l'autre mobile. Des vérins pneumatiques commandent en déplacement
les contacts mobiles pour ouvrir ou pour fermer le disjoncteur. Le
sectionneur comprend une tige de contact qui est mobile par rapport
aux deux contacts fixes, et qui est commandée en déplacement par un
autre vérin pneumatique pour déconnecter ou connecter les deux
contacts fixes. Les vérins pneumatiques sont pourvus d'électrovannes
commandées par une électronique sophistiquée pour assurer
l'ouverture du sectionneur subséquente à celle du disjoncteur, et la
fermeture du disjoncteur subséquente à celle du sectionneur.
Le but de l'invention est de réaliser un interverrouillage d'un
disjoncteur et d'un sectionneur, qui est fiable et qui possède un faible
coût de construction et de maintenance.
A cet effet, I'invention a pour objet une commande
d'interverrouillage d'un disjoncteur et d'un sectionneur, pour ouvrir le
sectionneur de façon subséquente a l'ouverture du disjoncteur, et
- pour fermer le disjoncteur d'une façon subséquente au sectionneur,
comprenant une barre mobile pour ouvrir ou fermer le disjoncteur, et
une tige de déplacement d'une tige de sectionneur pour ouvrir ou
fermer le sectionneur, caractérisée en ce que, la barre mobile est
entraînée en déplacement par un bras qui est solidaire d'un arbre de
sortie et qui est mobile en rotation dans un plan perpendiculaire à
I'arbre de sortie, et la tige de déplacement, est entraînée par
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I'intermédiaire d'une pièce mobile autour d'un axe
sensiblement parallèle à l'arbre de sortie, le bras entraînant la pièce
pendant une phase d'ouverture ou de fermeture du disjoncteur, par
l'intermédiaire d'un galet qui est fixe sur le bras et qui coulisse dans
une gorge de la pièce.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront
à la lecture de la description de deux modes de réalisation de
l'invention illustrés par les dessins.
La figure 1 montre un premier mode de réalisation d'une
commande d'interverrouillage selon l'invention.
La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation d'une
commande d'interverrouilllage selon l'invention.
Les mêmes éléments représentés sur les deux figures portent
une même référence.
Sur les figures 1 et 2, on a symbolisé un disjoncteur et un
sectionneur par un bloc 1. Le disjoncteur est par exemple du type d'un
disjoncteur de générateur ou d'un disjoncteur de réseau de moyenne
ou de haute tension. D'une manière connue, il comprend deux
contacts de courant permanent, dont l'un est fixe et l'autre est mobile,
et deux contacts d'arc, dont l'un également est fixe et l'autre est
mobile. Les deux contacts mobiles sont déplacés par exemple en
translation suivant une direction longitudinale L par l'intermédiaire
d'une barre 3 mobile suivant la direction longitudinale L. Le
- sectionneur est par exemple constitué d'une tige qui relie les deux
contacts fixes du disjoncteur et qui coulisse par rapport à l'un de ces
deux contacts pour les connecter ou les déconnecter. La tige du
sectionneur est déplacée en translation suivant la direction
longitudinale L par l'intermédiaire d'une tige de déplacement 5.
Sur la figure 1, on a représenté un bras 7 qui est solidaire d'un
arbre de sortie 9 d'une commande mécanique fixe par rapport au
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disjoncteur, et qui est mobile en rotation dans le plan perpendiculaire
à l'arbre de sortie. La barre mobile 3 est articulée au bras 7 pour être
déplacée suivant la direction longitudinale L lorsque le bras 7 est
déplacé en rotation par l'arbre de sortie 9. De préférence, la barre
mobile 3 est articulée à une extrémité du bras 7 pour bénéficier d'un
effet de levier important lors de la rotation de l'arbre de sortie 9.
Une pièce en équerre 11 par rapport au disjoncteur, est montée
mobile en rotation autour d'un axe fixe R1 qui est sensiblement
parallèle à l'arbre de sortie 9 et qui passe par l'intersection d'une
branche longue 11A et d'une branche courte 11B de la pièce en
équerre 11. La tige de déplacement 5 est liée en déplacement à la
branche longue 11A par l'intermédiaire d'une tige de liaison 13, pour
être déplacée suivant la direction longitudinale L lorsque que la pièce
en équerre 11 est déplacée en rotation autour son axe R1. De
préférence, la tige de liaison 13 est articulée à une extrémité de la
branche longue 11A de la pièce en équerre 11 pour bénéficier d'un
effet de levier important lors de la rotation de cette dernière autour de
son axe R1 .
La branche courte 11 B de la pièce en équerre 11 est conformée
à une extremité en un bec de canard avec une gorge 11 C qui
débouche par une ouverture 11D. Une butée 15 fixe par rapport au
disjoncteur bloque la rotation de la pièce en équerre 11 dans une
- position où la branche courte 11B est sensiblement parallèle à la
direction longitudinale L et qui correspond à une position fermée du
disjoncteur. Lorsque la pièce en équerre 11 est en appui sur la butée
15, I'ouverture 11 D du bec de canard est disposée sur une trajectoire
circulaire C décrite par un galet 17 fixé sur le bras 7 pour recevoir et
pour guider ce galet 17 dans la gorge 11C lors de la rotation du bras
7.
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Lors d'une première phase d'ouverture, I'arbre de sortie 9
impose une rotation a1 au bras 7 au cours de laquelle la barre mobile
3 est entraînée en déplacement pour séparer les contacts fixes des
contacts mobiles du disjoncteur. Simultanément, le galet 17 décrit la
trajectoire circulaire C et atteint l'ouverture 11D de la branche courte
11 B conformée en bec de canard.
Lors d'une deuxième phase d'ouverture, I'arbre de sortie 9
impose une rotation a2 au bras 7 au cours de laquelle le galet 17
coulisse dans la gorge 11C de la pièce en équerre 11 en entraînant
cette dernière en rotation autour de son axe R1. Par l'intermédiaire de
la tige de liaison 13, la tige de déplacement 5 est entraînée en
déplacement par la rotation de la pièce en équerre 11, et déplace la
tige du sectionneur pour déconnecter les deux contacts fixes du
disjoncteur. Une came 19 est montée sur le bras 7 pour attaquer,
lorsque l'arbre de sortie 9 entreprend la deuxième phase d'ouverture
d'angle a2, un amortisseur 21 monté fixe par rapport au disjoncteur.
On contrôle ainsi les vitesses des deux phases d'ouverture, qui sont
typiquement de 3 mètres par seconde (m/s) lors de l'ouverture du
disjoncteur, et de 0,5 m/s lors de l'ouverture du sectionneur.
A l'issue des deux phases de rotation al et a2 de l'arbre de
sortie 9, le disjoncteur et le sectionneur sont ouverts, de sorte que
l'ensemble électrique offre une sécurité maximale vis à vis de risques
de court-circuit.
Sur la figure 2, on a représenté le bras 7 qui est solidaire de
I'arbre de sortie 9 d'une commande mécanique fixe par rapport au
disjoncteur, et qui est mobile en rotation dans le plan perpendiculaire
- à l'arbre de sortie 9. La barre mobile 3 est articulée au bras 7 pour
être déplacée suivant la direction longitudinale L par l'intermédiaire
d'un premier galet 18A qui coulisse dans un évidement 23 lorsque le
bras 7 est déplacé en rotation par l'arbre de sortie 9. Il est prévu
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d'articuler la barre mobile 3 au bras 7 par l'intermédiaire d'une tige
constituée d'un matériau non conducteur pour isoler électriquement le
disjoncteur de l'arbre de sortie de la commande mécanique.
Un premier levier 12 est monté mobile en rotation autour d'un axe
R2 qui est fixe par rapport au disjoncteur et qui est sensiblement
parallèle à l'arbre de sortie 9. L'axe R2 est disposé environ au milieu
du premier levier 12 pour partager ce dernier en deux branches 12A
et 12B. Une branche 12B du premier levier 12 est conformée à une
extrémité en un bec de canard avec une gorge 12C qui débouche par
une ouverture 12D. Lorsque le disjoncteur et le sectionneur sont
fermés, figure 2, I'ouverture 12D du bec de canard est disposée sur
une trajectoire circulaire C décrite par un deuxième galet 18B fixé sur
le bras 7 pour recevoir et pour guider ce galet 18B dans la gorge 11 C
lors de la rotation du bras 7. L'autre branche 12A du premier levier 12
est articulée, par l'intermédiaire d'une tige rigide 25 à un deuxième
levier 27, qui est mobile en rotation autour d'un axe R3 fixe par
rapport au disjoncteur et sensiblement parallèle à l'arbre de sortie 9.
La tige de déplacement 5 est liée en déplacement au deuxième levier
27 par l'intermédiaire d'une tige de liaison isolante 14 dont une
extrémité 14A est articulée au levier 2~ et l'autre extrémité 14B est
solidaire de la tige de déplacement 5 en étant disposée
perpendiculairement à la direction longitudinale L du disjoncteur. Un
organe de coulissement 29 est monté autour de la tige de
- déplacement 5 pour guider son déplacement en translation suivant la
direction longitudinale L.
Lors d'une première phase d'ouverture, I'arbre de sortie 9
impose une rotation a1 au bras 7 au cours de laquelle la barre mobile
3 est entraînée en déplacement pour séparer les contacts fixes des
contacts mobiles du disjoncteur. Simultanément, le deuxième galet
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18B décrit la trajectoire circulaire C et atteint l'ouverture 12D de la
branche 12B conformée en bec de canard.
Lors d'une deuxième phase d'ouverture, I'arbre de sortie 9
impose une rotation a2 au bras 7 au cours de laquelle le deuxième
galet 1 8B coulisse dans la gorge 1 2C du premier levier 12 en
entraînant ce dernier en rotation autour de son axe R2. Par
l'intermédiaire de la tige rigide 25, le deuxième levier 27 est entraîné
en rotation par le premier levier 12 dans une rotation de sens opposé
à celui de la rotation du premier levier 12. Par l'intermédiaire de la tige
isolante 14, la tige de déplacement 5 est entraînée par le deuxième
levier 27 dans une translation guidée par l'organe de coulissement 29.
La tige du sectionneur est déplacée par la tige de déplacement 5 pour
déconnecter les deux contacts fixes du disjoncteur. Une came 19 est
montée sur le bras 7 pour attaquer, lorsque l'arbre de sortie 9
entreprend la deuxième phase d'ouverture d'angle a2, un amortisseur
21 monté fixe par rapport au disjoncteur. On contrôle ainsi les vitesses
des deux phases d'ouverture.
A l'issue des deux phases de rotation al et a2 de l'arbre de
sortie 9, le disjoncteur et le sectionneur sont ouverts, de sorte que
I'ensemble électrique offre une sécurité maximale vis à vis de risques
de court-circuit.
Le fonctionnement de la commande unique du disjoncteur et du
sectionneur, figure 1 ou figure 2, est réversible par inversion du sens
- de rotation de l'arbre de sortie 9. Lors de la phase -a2 de fermeture du
sectionneur, I'amortisseur 21 n'est pas actif. La vitesse de fermeture
est imposée par l'inertie de la tige de sectionneur, et par le régime
transitoire de la rotation.
Dans les exemples de la figure 1 et de la figure 2, I'arbre de
sortie 9 est motorisé pour commander le déplacement du bras 7. Il est
prévu également de motoriser la barre mobile 3 et de débrayer l'arbte
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de sortie 9 pour lui conférer un rôle de transmetteur mécanique. Le
fonctionnement décrit précédemment reste identique.
La commande unique d'interverrouillage selon l'invention
s'applique aux disjoncteurs à courant à zéro retardé ou non retardé.
La formation d'un arc électrique lors de la séparation des
contacts d'arc, après que les contacts de courant permanent soient
séparés d'une distance suffisante pour tenir la tension transitoire dans
le milieu diélectrique du disjoncteur, est connue.
Si aucun élément électrique ne retarde le passage par zéro du
courant alternatif, on prévoit une durée suffisante de la première
phase d'ouverture a1 pour que l'arc électrique soit éteint par un
moyen d'extinction, par exemple par soufflage de gaz diélectrique,
avant que la tige de sectionneur ne soit déplacée pour séparer les
contacts fixes du disjoncteur. A titre d'exemple, I'angle de rotation a1
de l'arbre de sortie est fixée à 52 degrés, pour une rotation totale a de
60 degrés.
Si le passage par zéro du courant alternatif est retardé, par
exemple par une composante réactive d'un alternateur monté en série
avec le disjoncteur, la durée nécessaire à l'extinction de l'arc
électrique formé entre les contacts d'arc du disjoncteur se trouve
augmentée.
Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, la tige
de sectionneur est prévue pour tenir une tension électrique transitoire,
- et pour résister à la formation d'un arc électrique. On choisit de
préférence une tige en alliage de cuivre et de tungstène. A l'issue de
la première phase d'ouverture a1, I'arc électrique formé entre les
contacts d'arc du disjoncteur n'est pas éteint. Le déplacement de la
tige de sectionneur, engendré par la rotation a2 de l'arbre de sortie,
donne naissance à un arc électrique en série avec celui existant entre
les contacts d'arc. L'augmentation de la résistance électrique totale,
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somme de la résistance électrique des deux arc en série, accélère le
passage par zéro du courant alternatif, et permet l'extinction des arcs
à cet instant. L'augmentatiori de la résistance électrique totale est
d'autant plus forte que le milieu dans lequel est disposé le
sectionneur, par exemple l'air atmosphérique, est d'autant moins
diélectrique que le milieu dans lequel sont disposés les contacts d'arc,
par exemple l'hexafluorure de soufre SF6 sous pression. La durée
nécessaire à l'extinction des arcs électriques est ramenée à une
durée comparable à celle qui est suffisante en présence d'un courant
électrique non retardé, par une modification des angles des première
et deuxième phase d'ouverture. A titre d'exemple, pour une rotation
totale d'angle a de 60 degrés de l'arbre des sortie, I'angle de rotation
de la première phase est fixé à 30 degrés et celui de la deuxième
phase à 30 degrés, ou encore à 45 degrés et à 15 degrés
1 5 respectivement.
