Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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Disjoncteur à haute tension à gaz diélectrique à résistance de fermeture
La présente inventlon est relative à un disjoncteur à haute -tension
à gaz diélectrique sous pression, du type comportant une résistance
pouvant être insérée lors de la fermeture du disjoncteur.
Un tel disjoncteur a été décrit dans le brevet français n 79 05~78
déposé le 2 mars 1979 ainsi que dans le brevet français n 80 16222
déposé le 23 juillet 1980.
Les disjoncteurs décrits dans ces brevets présentent la caractéris-
tique suivante : le dispositif d'insertion de la résistance de fermeture
est placé dans la chambre de coupure et la résistance de fermeture est
disposée dans un carter prolongeant ladite chambre de coupure, coaxiale-
ment à celle-ci. Le carter qui communique avec la chambre de coupure est
donc rempli de gaz diélectrique à la même pression que celle de la
chambre.
Cette disposition présente de nombreux avantages qui ont été
décrits dans les brevets précités, en particulier elle réduit l'encom-
brement et le coût des disjoncteurs.
Il existe toutefois un inconvénient : le disjoncteur construit
comme indiqué dans les brevets est de grande longueur, en raison de la
présence du carter contenant la résistance de fermeture. I1 en résulte
des difficultés pour le transport depuis le lieu de fabrication jusqu'au
site d'installation, puisque le transport ne peut se faire qu'en un seul
colis. Il n'est pas envisageable de séparer, pour le transport, la
chambre et le carter, car il faudrait les remplir de gaz diélectrique,
sur le site, où les conditions de sécurité pour un bon remplissage ne
peuvent être aisément réalisées.
Par ailleurs, les utilisateurs souhaitent pouvoir remplacer un ou
plusieurs éléments constitutifs de la résistancel sur le site, sans
mettre l'intérieur de la chambre à l'atmosphère ce qui nécessiterait un
remplissage ultérieur de gaz diélectrique malaisé sur le site.
Un but de l'invention est de réaliser un disjoncteur avec
résistance de fermeture placée dans un carter prolongeant la chambre de
coupure et en communication avec celle-ci, réalisée de manière à
permettre une séparation ou un réassemblage du carter et de la chambre
sans perte de gaz ni dans la chambre ni dans le carter.
De la sorte, le disjoncteur peut être rempli de gaz diélectrique
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sur le lieu de fabrication, où existen-t toutes les facilités pour le
faire. Il peut etre transporté sur le site d'installation en deux colis,
ce qui facilite le transport et les manipulations. Il peut alors etre
assemblé sur le site, sans nécessiter d'installation de remplissage de
gaz diélectrique.
En cas de remplacement total ou partiel de la résistance de
fermeture, seul le carter est mis à l'atmosphère, la chambre restant
remplie de gaz diélectrique.
L'invention a pour objet un disjoncteur à haute tension comportant
une chambre de coupure remplie de gaz diélectrique sous pression et
comprenant une résistance disposée coaxialement à la chambre de coupure
et un dispositif d'insertion de ladite résistance dans le circuit
protégé par le disjoncteur lors de la fermeture de celui-ci, ledit
dispositif d'insertion étant placé à l'intérieur de la chambre de
coupure et comprenant un contact d'insertion en liaison électrique avec
une extrémité de la résistance, caractérisé en ce que la chambre de
coupure comporte une embase terminale fermée par un premier couvercle,
la résistance étant disposée dans un carter cylindrique solidarisé à
ladite embase, ledit carter étant fermé par un second couvercle, le
premier couvercle étant muni d'une ouverture centrale constituant un
siège pour un premier clapet poussé par un premier ressort, le second
couvercle étant muni d'une ouverture centrale consti-tuant un siège pour
un second clapet poussé par un second ressort, les clapets étant
associés à des moyens permettant de les maintenir ouverts contre
~5 l'action des ressorts lorsque le carter est en position sur l'embase et
de les fermer lorsque le carter est éloigné de l'embase, lesdits moyens
assurant la liaison électrique entre ladite résistance et ledit contact
d'insertion, le carter coopérant de manière étanche avec le premier
couvercle lors de leur désassemblage de manière à ne permettre aucune
introduction d'air dans l'espace compris entre les couvercles avant que
les clapets ne soient fermés.
L'invention est précisée par la description ci-après d'un mode
préféré de réalisation de l'invention en référence au dessin annexé dans
lequel :
- la figure 1 représente, en coupe axiale, un premier disjoncteur muni
des perfectionnements de l'invention,
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- la figure 2 est une vue partielle, en coupe axiale, de la chambre et
du carter du disjoncteur de la figure 1, en position assemblée,
- la figure 3 est une vue partielle, en coupe axiale, de la chambre et
du carter de la figure 1, en position désassemblée,
- la figure 4 est une vue en élévation partiellement coupée d'un autre
disjoncteur muni des perfectionnements de l'invention.
La figure 1 représente, en coupe axiale, le disjoncteur décrit dans
le brevet fransais n 79 05478 précité, auquel ont été apporté les
perfectionnements de l'invention.
I1 comprend une enveloppe isolan-te 1 remplie de gaz diélectrique,
tel que l'hexafluorure de soufre (SF6), sous une pression de quelques
bars.
On distingue un contact principal mobile tubulaire 8 et un contact
principal fixe formé par un ensemble de doigts de contacts 9 disposés à
l'extrémité de supports 23, un contact tubulaire mobile 2, un contact
tubulaire fixe 3 assurant l'insertion d'une résistance de fermeture 4 et
des contacts d'arc de coupure mobile 5 et fixe 6 ; le contact d'arc
mobile 5 est muni d'une buse de soufflage 7. Les contacts principaux 8
et 9 assurent le passage du courant en position de fermeture du disjonc-
teur. Du côté de la partie mobile, le courant arrive par un tube fixe 10solidaire d'un piston fixe 11, par une butée fixe 12, par un contact
tubulaire mobile 2 ainsi que par des doigts fixes 13. Ces derniers
assurent le passage du courant entre le tube 10 et une tige mobile 14
entraîné par une tringle d'entraînement 15 et guidée par un épaulement
16 dans le tube 10 qui sert de support aux éléments mobiles. La tige 14
supporte un cylindre mobile 17 dans le fond duquel sont creusés des
alvéoles 18 contenant chacun une bille 19 repoussée par un ressort. Les
billes 19 coopèrent avec deux encoches 20 et 21 ménagées à l'intérieur
du contact tubulaire 2 qui est disposé concentriquement autour du
cylindre mobile 17 le long duquel il peut coulisser d'une encoche à
l'autre. Le cylindre mobile 17 est muni d'un contact glissant 53 qui
assure la conductibilité électrique avec le contact tubulaire 2. Le
cylindre mobile 17 entourant le piston fixe 11 assure la compression du
gaz. Du côté des contacts fixes, le courant provenant d'une prise 22'
fixée sur une embase 22 passe par les supports 23 dont les extrémités
opposées sont constituées par des bras 23' qui comportent entre eux de
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larges ouvertures, les doigts 9 et unc butée 24.
Le contact tubulaire 3 est isolé du support 23 par des pièces
isolantes 25.
On se référera maintenant à la figure 2.
Conformément à l'invention, la chambre de coupure est fermée par un
couvercle 51 présentant un rebord annulaire 51A s'appuyant sur l'embase
22. Un joint 52 assure l'étanchéité entre l'embase 22 et le couvercle
51. Des boulons tels que 53A permettent la fixation du couvercle sur
l'embase.
La résistance de fermeture 4 est disposée dans un carter 60,
métallique, lui-même fixé sur l'embase 22 par des boulons 61. Des joints
62 et 63 assurent une étanchéité du carter respectivement avec le rebord
51A du couvercle 51 et avec l'embase 22.
La résistance 4 est formée d'éléments empilés et serrés par un
ressort 64 disposé dans un cylindre métallique 65. Le fond 65A du
cylindre est fixé par des tirants 66 vissés à une extrémité dans le
carter et dont l'autre extrémité est munie d'écrous 67 dont le serrage
assure une compression convenable du ressort.
Le carter est fermé par un couvercle 70 présentant un rebord
2G annulaire 70A s'appuyant sur un redan intérieur 60A du carter 60. Un
écrou fileté extérieurement 71 est vissé sur une portion file-tée du
carter et vient serrer le rebord 70A contre le redan 60A. Un joint 72
assure l'étanchéité entre le couvercle 70 et le carter 60.
Le couvercle 51 est muni en son centre d'une ouverture dans
laquelle est inséré un cylindre métallique 80, venant en appui étanche
grâce à un joint 81 contre le bord de l'ouverture. Du cô-té extérieur au
couvercle 51, le cylindre porte une couronne 80A s'appuyant sur le
couvercle. Un écrou 82, coopérant avec une partie filetée du cylindre,
permet la fixation de celui-ci au couvercle 51.
Par ailleurs, le cylindre 80 est prolongé par une tige filetée 83
permettant son vissage à une extrémité 3A du tube 3 d'insertion de la
résistance. Le cylindre 80 est muni d'un perçage 80B permettant
d'établir une communication entre l'intérieur du cylindre et l'intérieur
de la chambre de coupure.
La couronne 80A est munie intérieurement d'un rebord 80C servant de
siège à un clapet 83 porté par une tige 84 coulissant dans un cylindre
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et poussée par un ressort 85 guidé par un noyau 85A. La tige s'étend
hors du cylindre et est terminée par un plot de contact 86. La couronne
80A porte des doigts de contact 87 coopérant lorsque le ressort 85 est
détendu, avec le plot de contact 86 (figure 3). Dans ce cas, le clapet
83 vient en appui sur son siège et toute communication entre la chambre
de coupure et l'extérieur du cylindre 80 est interdite.
Le couvercle 70 du carter 60 est muni d'une ouverture munie d'une
rebord 90 servant de siège pour un clapet 91 portée par une tige 92.
La tige 92 est poussée par un ressort 93 s'appuyant contre le fond 65A.
Le ressort est maintenu par une portion tubulaire 65B venue de moulage
ou de forgeage avec le cylindre 65 et son fond 65A.
La tige se prolonge à l'intérieur du cylindre 65 et se termine par un
plot de contact 94 coopérant avec des doigts de contact portés par le
fond 65A.
La tige 92 se prolonge du côté opposé au clapet et se termine par
un plot de contact 96 pouvant coopérer électriquement avec les doigts
87.
Le ressort 93 est plus fort que le ressort 85 de telle sorte que
lorsque le carter 60 est fixé sur son embase (cas de la figure 2
correspondant au disjoncteur en état de fonctionnement), le plot 96
vient repousser le plot 86 maintenant le clapet 83 en butée à l'opposé
de son siège contre le noyau 85A, donc laissant ouverte la communication
entre l'intérieur et l'extérieur du cylindre 80. Par ailleurs, ies
dimensions des divers éléments sont choisies pour que, dans le cas où le
25 clapet 83 est en butée contre le noyau 85A, le clapet 91 soit ouvert.
On voit donc que lorsque le disjoncteur est monté, le gaz circule
librement de la chambre de coupure à la résistance 4 en passant par le
conduit 80B, par l'intérieur du cylindre 80, à travers les doigts 87, et
par le clapet 90-91 ouvert.
Des orifices 85B dans le fond 85A facilitent la circulation du gaz
autour de la résistance 4.
On se référera, pour l'explication de l'insertion de la résistance
4 lors de la fermeture aux brevets francais précités.
Il suffit de rappeler ici que la manoeuvre de la tige 14 vers le haut de
la figure entraîne le déplacement du contact principal mobile 8 et, en
raison de la présence des billes 19 de celui du contact d'insertion 2.
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Lorsque le contact d'insertion 2 arrive au contact du contact
tubulaire 3, la résistance 4 est insérée dans le circuit du disjoncteur.
Le courant passe alors en effet par la prise 22', l'embase 22, le
carter 60, la résistance 4, le ressort 64, le fond 65A, les doigts 95,
le plot 94, la tige 92, le plot 96, les doigts 87, le cylindre 80,
l'extrémité 3A du tube 3, le tube 3, le contact d'insertion 2, le
contact glissant 53, le cylindre mobile 17, la tige 14, les doigts 13 et
le tube 10.
Lorsque les contacts d'arc 5 et 6 arrivent en contact, la
résistance 4 est court-circuitée, le courant passant alors par la prise
22', l'embase 22, le support 23, les doigts 9, le tube 6, les doigts 5,
la tige 14, les doigts 13 et le tube 10.
Si l'on veut désassembler le carter et la chambre de coupure, on
peut le faire, selon l'invention, sans perte de gaz.
Après avoir ôté les boulons 61, on soulève le carter 60 pour
l'écarter de l'embase 22.
La tige 92 est entraînée par ce mouvement, le ressort 25 pousse le
clapet 83 contre son siège, fermant ainsi la chambre de coupure. La
poursuite du soulèvement vers le haut du carter provoque alors la
fermeture du clapet 91 contre son siège, fermant ainsi le carter. On
notera que les courses des clapets et l'épaisseur du rebord 51A du
couvercle 51 sont choisies pour qu'ils se ferment avant que le joint 62
ait quitté le contact avec le carter 60, de telle sorte qu'aucune
arrivée d'air extérieur ne peut avoir lieu.
Le remontage du disjoncteur se fait en replasant le carter sur
l'embase ; les clapets s'ouvrent dans l'ordre inverse. La quantité d'air
introduite au cours du remontage est très faible puisque c'est l'air
compris entre les deux couvercles 51 et 70.
Le transport du disjoncteur du lieu de fabrication et de remplissa-
ge vers le site d'installation peut donc être effectué en deux colis. Le
remontage se fait simplement sans perte ni adjonction de gaz diélectri-
que et sans introduction d'air de manière notable.
Une intervention sur la résistance peut être effectuée sans entamer
l'étanchéité de la chambre de coupure.
On donne avantageusement aux couvercles 51 et 70 la forme de tronc
de cône s'imbriquant l'un dans l'autre. De la sorte, l'encombrement du
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disjoncteur compté le long de son axe est rédult ainsi que le volume
compris entre les deux couvercles lorsque le disjoncteur est assemblé et
par suite le volume d'air introduit lors de l'assemblage du disjoncteur.
L'invention s'applique également au disjoncteur qui a été décrit
dans le brevet français n 80 16222. On sait que ce brevet décrit un
disjoncteur dans lequel le mécanisme d'insertion de la résistance de
fermeture comprend un équipage semi-mobile.
On disti.ngue dans la figure 4, la chambre de coupure représentée
partiellement et délimitée par l'enveloppe isolante 201 et fermée par un
couvercle 251 et le carter 260 fermé par un couvercle 270.
Comme précédemment le carter est fixé sur l'embase 222 munie de sa
prise de courant 222'.
La résistance de fermeture 204 est reliée par un mécanisme tout à
fait identique à celui des figures 2 et 3 à un ensemble d'insertion
comprenant une tige 254, un contact semi-mobile 220 et un ressort de
rappel 255.
On distingue en outre dans la figure 4 les doigts de contact fixe
principal 203 et la buse 233 appartenant à l'équipage mobile.
On se référera au brevet précité pour le fonctionnement du
disjoncteur et à la description faite en regard des figures 2 et 3 du
présent mémoire pour la mise en oeuvre de la présente invention.
