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"Interrupteur haute tension à gaz comprimé".
La présente invention concerne un interrupteur- haute tension à gaz comprimé.
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La puissance des centrales énergétiq,,<5 s qui fcoopèrent dans les reseaur co.^.:plexes à haute tension augmente annuellement, dans la plupart des systèmes d'énergie, 'de 6 à 12 %. Aux noeuds du réseau, les puissances en court-circuit qui se produisent augmentent dans la même proportion et peuvent être encore plus élevées par suite d'une extension croissante du système. Il s'ensuit que l'industrie doit suivre constam- vent une augmentation du pouvoir de coupure des interrupteurs haute tension à gaz comprimé.
Le travail de développement correspondant est, comme on le sait, accompagné d'expériences coûteuses et nombreuses, qui ne peuvent être effectuées que là où l'on dispose de laboratoires de grande puissance (laboratoire de court-cir- @
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cuit) ou de stations expérimentales.
A l'origine, on a élaboré pour chaque niveau de tension et chaque pouvoir de coupure des types dtinterrup- teurs presque indépendants les uns des autres, ce qui, non seulement augmente la durée et .le prix des études, mais aussi empêche la fabrication économique en grande Série, mais entrai-; ne aussi des difficultés d'exploitation et d'entretien (par exemple en ce qui concerne les pièces de rechange, etc...).
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Cette situation existe encore aujourd'hui dans le domaine des intexrupteurs à cuve à huile et des interrupteurs de puissance,, constitua suivant le principe avec d'autres moyens
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.'extinction. après la deuxième guerre mon- J diale, prm.=, ..: Pment en gaz est intervenu un changement : =cisif dans le domG, ne des inî,",, 'tpteurs hàùte tension à air cnpr.mé (pour 60 kV et au-de3sus,. puis, après les années ;i.W à 1962, dans le domaine des inttrrupteurs haute tension à :,ible contenu d'huile.
De plus en j.biJ, on a construit ceu@@ci sous forme de blocs de chambres ..'interrupteur élémentaires identiques, à chambres isolées ou à paires de chambres,
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les vterrunteu.rv à air comprimé comprenant en général des unitt.. de 35 à 45 kV tandis que les interrupteurs à faible contenu d'huile sont constitués par des unités destinées à des tensions comprises entre 35 et 110 kV.
Dans le cas de séries d'interrupteurs de puissance de ce genre, la partie principale du travail d'étude concerne l'élaboration de la chambre
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élémentaire, le problème d'interrupteurs de puissaiice à ten- sion de plus en plus élevée étant notablement simplifié par le ,montage en série de plusieurs chambres élémentaires du genre mentionné et par leur installation sur des isolateurs d'appui de plus en plus hauts.
De cette manière, on a réalisé des séries qui,
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par exemple sur la base des tensions adoptées par,la Commission Electrotechnique Internationale, pour les tensions nominales supérieures de 72,5, 123, 145, 170, 245, 300, 363, 420 525 kV ou encore plus hautes (par exemple 788 kV), sont constituées par des chambres élémentaires identiques. Il est évident que des séries d'interrupteurs de puissance de ce genre peuvent être fabriquées beaucoup plus économiquement que des interrupteurs qui doivent être élaborés séparément pour chaque niveau de tension et, par conséquent, ne peuvent être fa- briqués qu'en petites séries, moins rapidement et à un prix plus élevé. Les éléments des chambres élémentaires peuvent au contraire être fabriqués d'une manière continue et stockés.
Un nouveau procédé a récemment été développé avec beaucoup de succès aux Etats-Unis pour l'accroissement du pouvoir de coupure grâce à l'utilisation de gaz dits élec. tronégatifs c@mme moyen d'exti@ction de l'arc. On connaît
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de nombreux cas ('e4roneoifs, >...-mi. lesquels à l'heure actuelle l'hexafluorure de souix- (Sr -6:. se distingue par son , pouvoi isolant et ss propriétés avantageu3,, . rxtinction d'arc. Comme ces gas sont tous d'un prix compar' par exemple à celui de L'huile isolante utilisée dans 1. interrupteurs à huile, iln'est pas économique de laisser éoh ,, à ltai libre le gai extincteur après l'extinction de l;arc, \ comme on le fait habituellement avec les interrupteurs à air comprimé.
Au extraire, on enferme l'interrupteur dans une enceinte étanche)hors de laquelle le gaz ne peut pas s'échapper et l'opération d'extinction de l'arc est effectuée en circuit ferme, à l'aide d'un compresseur de gaz approprié et de valves. Comme; avec les interrupteurs à cuve à huile, ' l'enceinte étanche est ! généralement en métal (habituellement en fer, et le courant traverse la paroi de l'enceinte au moyen de traversées i taute Il tension pour atteindre le syetème de
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contacts fixes et mobiles.
Ce genre d'interrupteur? de puisa ce possède, outre le grand pouvoir de coupure, un certain nombr autres avantages (comme par exemple le fait que pour accr ftre la tension, on monte en série, dans ce cas également, lusieurs .systèmes de contacts ou plusieurs chambres de souff ag iden- tiques), mais présente l'inconvénient qu'il faut é abbrer pour différentes tensions des enceintes et des trav rsées de différentes dimensions, ce qui entraîne les inconv déjà mentionnés au sujet de la fabrication et du foncti marnent des interrupteurs à cuve à huile.
La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients et les insuffisances mentionnés plus haut des interrupteurs haute tension à gaz comprimé connus jusqu'à présent avec gaz d'extinction circulant en circuit fermé, en combinant les avantages des interrupteurs à air comprimé consti- tués par des blocs de chambres élémentaires et des interrup- teurs de puissance à gaz d'extinction électronégat circulant en circuit fermé,
Pour cela, selon l'invention, li'i@ @errupteur haute tension à gaz comprimé qui, d'une manière co@ en soi, fonctionne au moyen d'un gaz circulant en circuit @rmé et qui comprend un réservoir de gaz haute pression,
une et @mbre de soufflage et un réservoir basse pression, ainsi qu'un conduit pour la circulation du gaz entre le réservoir haute pression et la chambre de soufflage, est aussi pourvu d'un conduit re- liant la chambre de soufflage au réservoir basse pr@ ession, au moins un isolateur creux à l'air libre étant ' ' entre la chambre de soufflage et les réservoirs, les cond ts d'aller et,de retour du gaz d'extinction traversant le co@ de cet isolateur, et.comprend des contacts actionnés par @e gaz d'ex- tinction haute pression.
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En d'autres termes, l'invention consiste es- sentiellement dans le fait que, des trois tubes en matière
Isolante qui relient, l'un le réservoir métallique, mis à la erre, de gaz d'extinction haute pression à l'entrée de la ,chambre élémentaire sous tension, le second,le réservoir métallique, aussi à la terre, de gaz d'extinction basse pression détendu à la sortie basse pression de la chambre élémentaire, et le troisième une valve de commande, aussi à la terre, de l'interrupteur de puissance aux organes moteurs sous tension qui actionnent les contacts mobiles, au moins un passe dans des isolateurs de support tubulaires, au moyen desquel3 les 'chambres élémentaires sont portées ou soutenues une par une ou par paires.
Ces isolateurs de support, au moyen desquels 'les chambres élémentaires sont maintenues dans leur position par rapport à des pièces de base reliées à la terre, peuvent aussi être utilisées directement pour la circulation du gaz d'extinction, et peuvent alors remplacer l'un des trois tubes mentionnés plus haut. Les interrupteurs de puissance selon l'invention peuvent eux aussi être constitués par des chambres élémentaires montées en série (interrupteurs de put sance élémentaires) ou de telles chambres élémentaires d'interrup- tion identiques montées en série et de chambres élémentaires de sectionnement identique (sectionneurs élémentaires) également montés en série.
Dans les interrupteurs à air comprimé actuels, constitués par des chambres élémentaires, les isolateurs en porcelaine qui servent à porter ou à soutenir les chambres élémentaires sont aussi utilisés en général pour le passage de l'air d'extinction haute pression ou de l'air moteur ou, comme protection contre l'action de l'atmosphère extérieure, pour le passage des tubes en matière isolante traversés par l'air.
Cependant, une différence essentielle réside dans le
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fait que, tandis que.dans ces'interrupteurs de puissance, l'air
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d'extinction détendu est évacué dans le milieu environnants gaz d'extinction coûteux des tnterrupteurs de puissance selon' l'invention parvient, par un autre conduit tubulaire en matiè- re isolante, dans le réservoir basse pression d'où, au moyen d'un compresseur, il est renvoyé dans le réservoir haute pres-
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sion.
L'interrupteur de puissance selon 1' malgré la différence essentielle de son mode de for.ctionneae , s plutt semblable aux interrupteurs à air comprimé formés, de c,-hres élémentaires et na rappelle en rien les interrup 1 leurs haute tension connus qui fonctionnent également au moyen
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d'un gaz d'extii.;40n circulant en circuit fermé. i AvantageusGmnt, le conduit du gaz moteur de l'interrupteur de puissance slon l'invention passe aussi à. travers le corps d'isolateur.
Selon la disposition des trois conduits tubulaires et le principe de fonctionnement des chambres élémentaires, l'interrupteur à gaz comprimé selon l'invention peut être réalisé de différentes manières, comme le montrera la description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs.
- La figure 1 est une vue de profil, partiel-
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leoent en coupe, d'u.! interrupteur selon un mode de réalisatiion de l'invention. f ! ,.
- Les figures 2 et 3 sont respectivement une coupe transversale et une coupe longitudinale ; verticale d'un détail d'un interrupteur selon un autre mode de réalisation de l'invention.
- La figure 4 est une coupe verticale, avec
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arrachement partiel, d'un :Ln'.rrupteur selon un troisième mode
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de réalisation de l'inventioi.
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- La figure 5 est une coupe verti@ale, partiellement en élévation, d'un autre mode encore de réalisa- tion.
- La figure est une vue en plan de la par- ti@ supérieure de la figure 5.
- La figure 7 est une coupe horizontale d'un détail de la partie représentée sur la figure 6, à plus grande échelle, - Les figures 8 à 1'. sont des vues de profil, partiellement en selon d 4utres modes de réali- sation de l'invention.
- La figure 11 est un vue de profil d'un interrupteur selon l'invention à trois éle@ents.
Les figures 12 et 13 sont des vues de profil, partiellement ' coupe, d'une partie deux :Luter rupteurs selon deux autres @ de réalisation de l'inven- tion.
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- La figure 14 est utK'.'-'upe vi;icae, avec -arrachement partiel, d'uci autre mode encb' ''4&li8&tion de l'invention.
Les éléments semblables sont yepr4ent, t' les mmes chiffres de références sur toutes les .,iz*s.
Selon un mode de réalisation, les trois tubes mentionnés plus haut sont disposés concentriquement, le tubé destina au gaz moteur, qui ne nécessite toujours que le plus petit diamètre, étant placé au milieu. Ce tube est entouré par le t.ube destiné au gaz d'extinction haute pression. Le tube destiné au gaz d'extinotion basse pression, qui a le plus grand diamètre, entoure les deux autres tubes. Le tube extérieur, constitué par un matériau isolant tenace résistant à la pression, par exemple du papier durci ou de l'araldite vitreuse, ou bien est entouré d'un tube isolant en porcelaine nervuré
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(en parapluie), placé généralement en plein air, ou bien est remplacé par ce tube isolant en porcelaine lui-même, consti- tuant en même temps un isolateur de support.
Une forme de réalisation de ce genre est représentée par exemple sur la figure 1, qui montre un in- terrupteur àe puissance à une seule paire de chambres élémen- taires. Un réservoir métallique basse pression 1 repose sur des galets 2 et sert ainsi de base à un isolateur de support qui sert en même temps au passage du gaz d'einction basse pression. Une chancre élémentaire entièrement close 4 con- tient des contacts fixes 5 et 6, un contact mobile 7, un piston 8 servant à déplacer celui-ci et un corps isolant 9 en matière résistante à la chaleur dans lequel est formée une buse dite de Ruppel, qui est aussi utilisée dans certaines for- mes de réalisation des interrupteurs à air comprimé.
La cham- bre 4 est ferm@e par un chapeau métallique 11; auquel est fixée une borne de connexion 12 pour l'arrivée du courant.
Lors d'une coupure, le gaz d'extinction chauffé ar l'arc, s'écoule dans le,chapeau 11 par les conduits 13 pourvus d'ailettes de refroidissement et il est ainsi refroidi de telle sorte que, en passant dans un conduit de sortie 15 ména- gé entre un cylindre isolant extérieur 14 de là chambre élé- mentaire et le corps isolant 9, il ne produise aucune dété- rioration des matières isolantes.
Un réervoir métallique haute pression 16 est disposé à l'intérieur du réservoir métallique basse pres- sion 1. De ce réservoir, sur un ordre de déconnexion, peut s'échapper dans un conduit d'entrée 19 de la chambre 4, en passant par une valve d'ouverture 17, et à travers un tube isolant 18, une quantité de gaz haute pression telle que le gaz soit retenu (par le fait que la buse 10 est fermée par le contact mobile 7 qui la traverse) et parvienne par un
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orifice 20 en avant du piston $1''., : ivo vers l'arrière et ainsi amène le con44 ,.a;
d'ouverture représentée.. pression s'écoule autour de l'arc ont s le contact fixe 5 et lecontact mobild 1,* efficacement par la détente da g,z. 1* te 10 et est empêché d'être réà1iàmÔ'aµàà'jià$' i = ' ,=é, de demi-onde du courant, te g<t :'.. conduits 13 et 15, puis par cû àwH -'f'teur de support 3 et le tub4 "18, 'pby 4- servoir 1, d'où, au moyen deun compriisot e4% , W%- ' ,... foulé dans le réservoir haute pxession,;/ 1µ, ,, pression pénètre dans le compresseur 2 ' . ,, filtre à gaz 23 connu en soi, au m" de décomposition solides, liquides ou ' 'ar4 et. qui peuvent être nuisibles \<tU foneH;<aufe<9U- l'interrupteur de puissance ou au per30Mn<l,8<m!&S séparés du gaz..
L'interrupteur de ¯ " ¯iÇmà ';] Y49ylon, d'une électro-valve de fermeture 24 qui 1'Ap g.,tr, haute pression par un tube 25 deî+î,r,*- Lis contact mobile 7 est -maintenu dans seà- d0 ' fermàllre et d'ouverture d'une manière cOBM)&j!.'a' !uà dispositif de verrouillage à ressort 26, , @i '1'," une encoche d'une tige 27 au pi6ton, des extrémités de cette tige. = ,: =n ' ' -. - ', ...#t s'écoule par les tubes 19 et 25, aiftat ug. ai" 21 de l'isolateur de support en.. '. taires de gauche et de droite est'eft' . j conduits 29, 30 et 31 amÀÀàà6x dge'Îxn .26,, ,-t ?-,-. .,1 et adaptés d"une manière appropriée. ,:, ' , " . i> , , .' Un autre mode de ¯ , '.t-.,, sur les figures et 3.
%f ' 'Wail' ' ' ' l$- Q ;.... , , ? ¯,,'
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vÉfture dd l'interrupteur sont obtii'-404.à' -T ,8.t au yen d'élactro-valves semblables 1 ),cqll%f'dfl)1'l#k$Ôïe f*1 fl¯ 1 figure "il Une différence résici d/1S'µl'jùoE.. à0 l. l figurejl 1' mobile 7 et de Irchàm -Wsflage 4.
! ntact mobile ' ) éX:, 1; y*?. , Le contact ,mobile 7 est creux . foi 1 j se# .' j ¯ µ¯ .=é 1'ouvert rJa.&4 'iorHue gaz d'extinction ft.,,"':.8tOdt t eillor e gaz d'extinction ! 1 -ut*> -APS3 t6com.utit 14 tub 19 et le conduit JO \.'''ùi:,:pace 62' autour des contacts fixes 5 et 6 àC ÉiµiùÉ'">8 '%st poussa par le gaz traversant des orifices t.0, frojye sur 1à dessin. L'arc électrique entre 1 du con ' ..... tact mobile 7 et le contact fixe pare-4tinceï. 61 est, dévié par le gaz haute pression,dans 1 contact, mobile 7 et refroidi efficacement dans on longîtudinale. Aprèa 'le passage 4V courant par ' µjQ, tinsion transitoire n'est plus suf.tisalllment'1 v,,. faire jaillir l'arc à travers la colonne de gaz rr01df,:fi¯inifie que la coupure est effectuée avec succès.
Les 4at ictaurt6s par la chaleur de l'arc pénètrent dans un ilïe'e3p"* creux 58 du raccord de tête 28, où ils son dêtendu;er.rid1$.
Au sortir de l'espace creux lée ças" stü4 des '" ' ' lames de refroidissement 59 où ils sont: - puis parviennent en passant par le conduit,, Îà . 1. tube Hi dans un réservoir basse pression non reprÀ##fi%é*+, ,) 4>;0 " .'x
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Leb isolateurs en porcelaine) et 14 sont
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protégés contre le gaz chaud et la pâleur '&q:. ' :'" ... , de l'arc par des manchons isolants rêt'racta1ra8:;. 6Ù ÀÔ . * (par *xem9: '"' F k." ' i%É"l Îl le en tétrefluoréthylène, etc...). 106' bontgo>, 5 et la contact consumable 61 sont fixés au cb4ô" (441- IX . qui porte aussi la borne de connexion ï%.
/ ; Dans les exemplei ,flpr#aÀ@Ééfi.l fç la figure 1 et sur les figures 2 et J%" un grand té 4U'aucun .: j. ;det3 éléments d'étanchéité r'ser?Oifft' rn-ess10!l ' . ¯
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16 et les tubes dans lesquels passe le gaz haute pression, ainsi qu'aucune aes'autres parties constituantes, n'est atteint par l'air extérieur. Ils sont entourés exclusivement par le gaz basse pression. Il s'ensuit que le gaz haute pression qui fuit par suite de défauts d'étanchéité éventuels ne s'échappe pas à l'air libre. La seule conséquence de défauts d'étanchéité est une fuite au gaz haute pression dans l'espace occupé par le gaz basse pression et ainsi un fonctionnement plus fréquent du compresseur 22.
Derrière les éléments de liaison qui sont en contact immddiat avec l'air extérieur ne se trouve que du gaz basse pression ne soulevant pour l'étanchéité parfaite que des problèmes relativement simples déjà résolus de nombreuses manières.
Comme il ressort de la description du fonctionnement des interrupteurs selon l'invention représentés sur la figure 1 et sur les figures 2 et ,., ces interrupteurs à gaz comprimé fonctionnent d'une manière sociable aux interrupteurs à air comprimé dont les chambres élémen@@ires, aussi bien dans l'état de fermeture que dans l'état d'ouve@ure, sont sous la pression atmosphérique, le passage de l'al@ d'ex- tinction haute pression par les chambres élémentaires n'aya@@@ lieu qu'au moment de la coupure (déconnexion).
Des interrupteurs à gaz comprimé selon un autre mode de réalisation de l'invention fonctionnent comme les interrupteurs à air comprimé dans lesquels une basse pression règne dans les chambres élémentaires lorsque les contacts sont fermés, tandis qu'il y règne une haute pression lorsque les contacts sont ouverts. Un exemple de ce genre est repré- senté sur la figure 4 et comprend aussi une paire de chambres élémentaires associées.
Dans la chambre élémentaire 4 de cet interrupteur, le contact fixe 5 est en forme de poi@teau et le
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contact mobile 7 est tubulaire. Sous l'action d'un essort
32, ces deux contacts restent appliqués l'un sur l'au re (fermés) jusqu'à ce que l'électro-valve d'ouverture 7 soit excitée, le gaz d'extinction haute pression arr ant alors par le tube 18 et le conduit 30 du raccord tête à la chambre de soufflage 33 à parois isolantes. L contact mobile 7 est poussé vers la gauche par le gaz haute ression au moyen d'un pister 35 et l'arc électrique qui pre nais- sance est dévié dans l'intérieur tubulaire du contact 7.
Les gaz passent par le siège 34 d'une soupape 36 formé sur le piston 35 et par le conduit 13 à ailettes de refroidis- sement, sn se détendant et en refroidissant'l'arc électrique de telle sorte que les conduits 15 et 31 entourés de ma- tière isolants ne subissent déjà aucun dommage causé par l'arc.
Le refroidissement efficace conduit à une extinction 9 l'arc après la première ou la deuxième demi-onde. Peu de temps après, la soupape 36 vient s'appliquer sur son siège 34, et l'écou- lement du gaz est arrêté. Par conséquent, lorsque le contacts sont séparés, l'élecro-valve d'ouverture 17 est ou@ rte, et du gaz d'extinction haute pression setrouve dans le tu 18, .dans le conduit 30 et dans la chambre d'extinction33.
Cela entraîne l'avantage que la distance d'ouverture entre Les con- tacts 5 et 7 peut être plus petite que dans le cas des exemples selon la figure 1 et les figures 2 et 3 car la résistance à la décharge disruptive du gaz haute pr@ss on est sensiblement proportionnelle à sa pression. Pour les ccéléra- tiens et des masses mobiles égales, la distance d'puverture plus faible permet des temps plus courts de couple et de fer- meture,ce qui comme on le sait est avantageux, @n particulier dans le cas de la coupure de courants de court@@@cuit.
La fermeture de l'interrupteau à gaz comprimé est effectuée par la fermeture de l'életro-va @ 17 suivie
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immédiatement de l'ouverture dé l'électro-valve 24. Le gaz d'extinction haute pression passe alors par le tube 18 de la ehambre élémentaire 4 au réservoir basse pression, après quoi le contact mobile 7 est appliqué sur le contact fixe 5 par le raccord 32.
Un troisième mode de réalisation de l'inter- rupteur à gaz comprimé selon l'invention fonctionne d'une ma- nièreanalogue aux interrupteurs à air comprimé dans lesquels une haute pression règne dans la chambre élémentaire aussi bien Riz ! lorsque les contacts sont fermée que lorsqu'ils sont ouverts.
Un interrupteur de ce genre est représenté sur les figures 5 à 7.
La figure 5 représente l'interrupteur de profil et, en coupe, les réservoirs et l'électro-valve de commande de cet interrupteur. La disposition des deux chambres élémentaires est visible sur la figure 6. La figure 7 représente une des chambres élémentaires, en coupe à plus grande échelle, ce qui permet de mieux suivre la description des diverses pièces et leur mode de fonctionnement.
La chambre élémentaire 4 peut être entière- ment métallique extérieurement. Un isolateur de traversée 37 pénètre dans la chambre 4. Il porte extérieurement la borne de connexion 12 et intérieurement le contact fixe 5 relié par un conducteur métallique à la borne de connexion 12. Le contact mobile tubulaire 7 est appliqué par un ressort 32 sur le contact fixe 5. Comme un espace 52 de la chambre 4 est constamment rempli de gaz haute pression arrivant par le tube 18, le conduit 30 du raccord de tête 28, un conduit 50 d'entrée dans la chambre 4 et un espace 51, une soupape 41 est appliquée par la pression du gaz sur son siège 42, fer- mant ainsi l'espace 52.
La coupure commence avec l'ouverture de l'élec-
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tro-valve 24, par suite de laquelle le gaz haute pression vient frapper par derrière, en passant par le-tube isolant 25 et un tube métallique 38, un piston 39 situé dans la chambre 4, de sorte que ce piston est déplacé à l'encontre d'un ressort 40 et écarte la soupape 41 de son siège 42.
Le gaz haute pression sort alors brusquement de l'espace 52
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' un conduit 45 de la chambre 4, le conduit 31 du racc,''1 de tête et le conduit 21 de l'isolateur de support 3 pour 'ilqqvenir au réservoir basse pression 1. Le contact mobile 7,"fi,ai assure une fer.meture à la manière d'une soupape,. est écarté .5,son siège à l'encontre du ressort .32 par le gaz haute pression qui remplit l'espace 51. Sans cela, ce gaz ne pourrait arriver que par un orifice étroit dans l'es- pace 52. L'ar@ électrique qui est ainsi produit est dévié dans l'espace 52. Le gaz passe alors par un refroidisseur
44 constitué par des lames métalliques ou des tubes à grande surface et par la soupape ouverte 41 pour pénétrer dans le conduit 45 et de là parvenir au réservoir 1.
Le gaz d'ex- tinction chauffé par l'arc est refroidi par la refroidisseur 44 de telle sorte qu'il ne puisse causer aucun dommage en venant en contact avec l'isolant de l'interrupteur. Le dé- placement du contact 7 dure jusqu'à ce qu'une soupape 43 qui en est solidaire s'applique sur un siège 49 solidaire de la soupape 41. Le gaz qui se trouve entre eux s'échappe par une soupape auxiliaire 48 à deux sièges,ouverte sous l'action d'un piston auxiliaire 47 et d'une tige 46, ainsi que par un trou 54 et le conduit de sortie 45 pour parve- nir au réservoir 1, tandis que la soupape 43 est mainte- nue appliquée sur son siège 49 par le gaz haute pression qui se trouve dans l'espace 52.
Entretemps, une quantité de gaz suffisante pénètre par un orifice étroite 53 du piston 39' dans l'espace où est logéle ressort 40 de façon que les
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pressions s'équilibrent sur les deux faces du piston 39, et
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celui-ci est ramené pac lftOf; j 4Ç à sa posit1on ,rt,i,7.l, de sorte que le contact' mobile 7 est amené à sa position d'ouverture complète par la soupape 43 appliquée sur le siège 49. Ensuite,.la soupape 41 retombe aussi sur son siège, de sorte que l'espace haute pression 52 est séparé du conduit de sortie 45.
Dans la position de coupure, les espaces 51 et 52 sont donc sous haute pression comme dans la position de fermeture. La seule différence entre les conditions de pression de la chambre élémentaire est que maintenant les deux faces du piston 39 sont soumises au gaz haute pression, tandis que dans la position de fermeture, lorsque l'électrovalve de coupure '24 a été fermée, c'était le gaz basse pression qui était appliqué aux deux faces de ce piston.
La fermeture des contacts est déclenchée par
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la fermeture de l'électro-valve z, La icupape 40 est écartée de soosiége par le gaz haute pressicn de 1,jPspace 52, passant par un conduit 55 nercé dans le siège 4 ]C<e conduit 55 était précédemment sépaâ par la soupape 4µ"'y l'orifice 54. relié au conduit de ortie basse pression t., " Comme la bas on règne déjà 6<"'riére le piston auxiliaire 47, le gaz h'w;:'; pression de .te"ace 52 déplace la soupape 46 jusqu'â\\\ qu'elle s'appliijue sur son autre siège et ainsi sépare lespacufe t.on'' 52 de l'orifice 54.
Comme la force qui applique.: aoupapb-,,-.,3 sur le siège 49 cesse, le 'contact mobile 7 est'p.iqu .7, ressort 32 sur le contact fixe 5.
Cet interrupteur présente, ,en cl 1',Ecartement réduit des contacts, le même avantage qu 0-orille 'e la figure 4. En outre, il présente l'avantage que 1 i';, parois extérieures des chambres élémçntaire 4e dans li '.\ !
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.. '" -;J' d'assurer une étanchéité parfaite eeçhnt'to fuite du gaz haute pression, sont en méta1-' ;p".s' '&P# P.t:, ür cela '1 r t 4 .i,, qu'une matière isolante.
L'isolation est' assuré uniquement par l'isolateur de traversée 37, d'où l'arc est maintenu éloigné gràce au courant de gaz haute pression, La forme de réalisation à paroi métallique des chambres . mentaires 4, avec un simple isolateur de traversée, peut nat; llement être utilisée, non seulement avec l 1 interrupteur elon les
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figures 5 à 7, <air aussi avec celui des fig es 2 et Il suffit pour cela de remplacer l'isolateur en rcelaine 14 par un tube métallique et le chapeau métallique par un isolateur de traversée.
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Dans les modes de réalisation r ésentés sur les fjgures 1 à 7, les tubes en matière isola te pour le pasage du gaz d'extinctior haute prlssion et du moteur 4v8ntuel Mont logée dans Itt4olatour 4. apport tubulaire a.r- , vant au passage du gaz d'extinction basse pressi et au support
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des chambres élémentaires. Naturellement, on PO eieposer autrement ces tubes isolants, en envi4çi geant dtaut modes de construction de l'interrupteur à g,omprimé, Avec les interrupïïeà P61ç'l -i, vention pour Î. 1 . \ 1 très haute tension, qui nécesstrt des 1$QQ' de support très haute, il peut être en outre néo,s1i'Q'a la rigi- . l ' ditµ du dispositif, par exemple en n%1#saù%' ambe4 de fo.
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ce obliques ou des isolateurs de'' '44>' '4m -cala'est neuei pour les interrupteurs à air comp-rll former' .. i mentaires. Dans ce cas, ces isoiiteùro, pety4g re; ut:sés avantageusement à la fois pour le pasage,di gaz mute ,j;essior et pour le passage du gaz moteur e éve'ïttuelle, idu al, basse pression, lit pression. De tels modes de 01 entés sur les figures 8 à 10. Dans 1@à, yempà* ràp)ésqn%) ) sur . lu:
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la'1 figures 8 et 9, deux isolateurs sont utilisés pour ch@que paire de chambres de soufflage, et trois isolateurs dans l'exemple de la figure 10.
On voit sur la figure 8 que le tube solant sert au passage du gaz d'extinction haute pression l'intérieur de l'isolateur creux 3 qui sert au passage du gaz d'extinction basse pression. Pour le gaz moteur haute pression on utilise un isolateur creux distinct 25.
Dans l'exemple représenté sur la figure 9, le tube isolant 25 qui sert au passage du gaz moteur est disposé à l'intérieur de l'isolateur creux 18 servant au passage du gaz d'extinction haute pression, tandis que le gaz
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d'extinction basse pression passe dans olateur creux 3 séparé. Enîin, dans l'exemple figuée ilµ !
Enfin, dans l'exemple de la figure 10 , les trois tubes servant au passage des trois gaz sont constitués chacun par un isolateur de support creux distinct, 3, 18 et ' 25 respectivement.
Comme on le sait, la tension transitoire no se partage pas également entre les diverses chambra dans les interrupteurs de puissance haute tension constitués par plu- sieurs chambres élémentaires. En conséquence, lors de la, fol' coupure, les chambres sont soumises à des charges inégales, On sait qu'on peut supprimer cette difficulté en montant des condensateurs en parallèle sur les diverses chambres,,
On peut appliquer cette mesure avantageuse- ment aux interrupteurs à gaz comprimé selon l'invention.
Un exemple de réalisation dans le cas de trois paires de chambres élémentaires est représenté sur la figure 11.
Les paires de chambres 4, sont dans cet exemole réunies par les raccord3 de tête 28 et supportées
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sur les isolateurs 3 qui à leur tour reposent sur le réservoir basse pression 1. Les bornes 12 adjacentes sont reliées entre elles par ' de:; conducteurs 57, de' sorte que les ' paires de chambres sont connectées en série. Un condensateur'' 56 est monté en parallèle avec chaque chambre élémentaire et est muni d'une enveloppe étanche à l'eau.
Il est aussi connu, pour'diminuer les surten- s'ions de rupture dans les interrupteurs à air comprimé, de monter de fortes résistances ohmiques en'parallèle sur les
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,'e,nbres élémentaires. Au contraire, pour augmenter le pou- voir de coupure, on monte en parallèle avec les chambres élémentaires des résistances assez faibles pour que la tension , transitoire soit apéniodique.Un autre avantage des deux résistances est qu'elles permettent plus efficacement une distribution, uniforme de la tension transitoire entre les chatn- ' bres élémentaires que des condensateurs présentant des dimen- sions et des poi-ds encore économiquement et techniquement acceptables, Elles présentant au contraire 1'inconvénient que, afin d'éviter un échauffement dangereux de ces résistances, il faut,
après interruption du courant principal, interrompraaussi le courant qui passe dans les résistances, autant que possible en moins d'une période. Dans le cas des' ' à air comprimé formés de chambres élémentaires, on a proposé pour cela trois sortes de moyens.
Un moyen très simple, qui'cependant ne peut être utilisé qu'avec des résistances servant à limiter les surtensions, est de monter la résistance en série avec un éclateur soumis à l'action d'air extincteur à haute pression. éclateur n'est excité que par .les surtensions supérieures à une valeur déterminée. Il empêche ainsi d'améliorer au moyen de la résistance l'uniformité de la distribution de la tension transitoire entre les chambres élémentaires.
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Le deuxième moyen consiste à monter un interrupteur auxiliaire de plus faible puissance en série avec la résistance, cet interrupteur auxiliaire étant commandé mécani- que;.ont de telle sorte qu'il soit ouvert qu'environ 0,5 à 1 période après l'interruption finale du codrant passant par les contacts principaux. Ce:; interrupteurs auxiliaires de plus faible puissance (intens@té de courant plus faible, mais haute tension),sont, afin d'assuren la coopération appropriée, associas à la maière us@ aux chambres élémentaires conte- mant les contacts pr@ @@@@@
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Enfin, 1'-= . c sLn:
,¯ ven consista :. -itiliser des charbres élémentaiie& do deux sortes -4es en séri nombre approprié ouelconqu:-, constituant les une=->.,,; sinter ruoteurs" et les autres .i? "sectionneurs". Seuls le=:.nr terrupteurs sont munis @'une résistance en parallèle, tandis que les sectionneurs sont commandés de telle sorte qu'ils' s'ouvrent entre une demi-période et une période entière après ..'interruption du courant principal. Les sectionneurs sont constitués de telle sorte que, lorsqu'ils sont fermés, ils peuvent laisser passer des courants de court-circuit et des courants de charge et que, en s'ouvrant, ils peuvent couper le courant traversant la résistance.
Habituellement, pour favoriser une répartition uniforme de la tension transitoire entre les chambres élémentaires, on monte, en outre, des con- densateurs en parallèle avec les chambres des sectionneurs.
Pour la môme raison, i@ est aussi avantageux, pour les interrupteurs à gaz comprimé selon l'invention, d'utiliser des résistances en parallèle, et l'on utilise alors ces dispositifs auxiliaires qui servent à couper le courant traversant les résistances, et qui fonctionnent suivant le même principe que ceux a'interrupteurs à air comprimé formés de chambres élénentaires. Une différence est flue, avec les
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interrupteurs à gaz comprimé selon l'invention, le g d'ex- tinction qui se détend lors de l'extinction de l'arc u courant de résistance, comme pour les contacts servant à l'i terrup- tion du circuit du courant principal, ne s'échappe p s à l'air libre, mais dans le réservoir 1 destiné à recevoir le gaz d'extinction basse pression.
Des exemples de réalisation d'inter upteurs à gaz comprimé de ce genre selon l'invention sont re résentés sur les figures 12 à 14.
Dans l'exemple représenté sur la f ' ure 12, une résistance 63 et un éclateur 65 en série ave cette résistance sont disposés dans l'intérieur clos d'un solateur creux 64. L'extrémité gauche de la résistance 63 est reliée électriquement au chapeau métallique 11 et l'électrode droi- te de l'éclateur 65, au moyen d'un raccord 67, a raccord de tête 28. L'espace intérieur de l'isolateur 64 est rem- pli de gaz d'extinction basse pression arrivant par e con- duit 31 et un conduit 66 ménagé dans le raccord 67.
Si une surtension se produit à la séparation des conta s dans la chambre élémentaire 4, sous l'effet de laquelle 1 clateur 65 s'allume, une dérivation est établie sur la chat bre 4 à travers la résistance 63, ce qui limite la surt@nsion, A la coupure, le gaz d'extinction haute pression se/,: tend de la chambre 4 dans le conduit 31, où la pressi de gaz s'élève momentanément. Par suite de cette augme@a ion de pression, du gaz pénètre à l'intérieur de l'isol @e 64 par le conduit 66.
L'éclateur 65 est placé a@@ v@isinage du débouché du conduit 66 de façon que le faible @pu ant qui passe dans la résistance 63 soit interrompu gn@@e à l'extinc- tion de l'arc de l'éclateur par le souffle du ga
Dans la forme de réalisation r@@ésentée sur la figure 13, un interrupteur auxiliaire 73 st monté au
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lieu d'un éclateur en série avec la résistance 63. Lors d'une coupure, le gaz d'extinction haute pression arrivant par le conduit 30 parvient, par un conduit 66 ménagé dans cylindre métallique jumelé 74 relié-- au raccord de tête 2 , sous un piston 70 qui est déplace vers le haut à l'encontre d'un ressort 72.
Ainsi, des contacts fixes 68 e 69 sont reliés par un contact mobile 71 de l'interrup- teur auxiliaire 73 en matière isolante. Comme le contact flxe 69 est relié à l'extrémité droite de la résistance 63 et que le contact fixe 68 est relié, au moyen d'un conduc- non représenté, au cylindre double 74 et, par celui-ci, raccord de tête 28, la chambre élémentaire 4 et la résistance 63 sont mises en parallèle. Entretemps, un es- pace creux 35 de l'interrupteur auxiliaire 73 s'est rempli de gaz d'extinction h@@@@ @@ession passant par un trou lon- gitudinal 75 traversant le contact mobile 71.
L'interrup- teur auxiliaire 73 resste fermé jusqu'à ce que la coupure soit effectuée dans la encore 4 et que du gaz haute pres- sion se trouve dans le conduit 30. L'intérieur du double cylindre 71+ est relié constatent par un conduit no@@ repré- senté, situé en arrière cu en avant du plan du dessin, avec Le conduit basse pression 31, que la pression dans le nduit 30 tombe, le piston 70 et le contact mobile 31 sont déplacés brusquement vers le bas par le ressort 72 et gaz haute pression situé dans l'espace creux 85, passant par le trou 75, vient éteindre l'arc produit entre les con- tacts 71 et 69, coupant ainsi le courant qui traverse la si.stance 63.
Un exemple de réalisation d'interrupteur à z comprimé selon l'invention, comprenant non seulement une ambre d'interrupteur, mais aussi une chambre de sectionneur, t représenté sur la figure 14. La chambre de gauche consti- tue l ;interrupteur, tandis que la chambre de droite constitue
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le sectionneur. Le gaz d'extinction haute pression remplit, sous l'action de la valve de coupure 17, en passant par le tube 18, le conduit 30 et la tubulure d'entrée 19, un espace 62 de l'isolateur creux 14 et produit un déplacement brusque vers la droite du contact mobile 7. Finalement, l'arc est éteint par le gaz s'écoulant à travers l'espace 62, comme on l'a décrit pour l'exemple représenté sur les figures 2 et 3.
Une différence est que, dans ce cas, lorsque la coupure est achevée, le contact 7 ne reste pas dans la position d'ouverture, mais, sous l'action d'un ressort 84 qui a été comprimé lors de la coupure, revient sur la contact 5 dès que, 4 la fermeture de l'électro-valve 17, la pression régnant dans l'espace 62 est tombée. Ainsi, de cette maniè- re, il s'est produit une fermeture rapide automatique, l'intervalle de coupure étant court et réglé par le fonctionnement de l'électro-valve 17. Entretemps, la chambre d'interrupteur gauche est mise en parallèle avec la résistance 63 et la co@@ure est facilitée ou la surtension limitée.
Cette rési@nce se-'-, ussi à rendre plus uniforme la répartition de la tenn@@@ trans@@@@e entre les diverses chambres d'interrupteur dans .: cas ou @@@terrupteur de puissance est constitué par le @@ntage en s@@ie de deux ou plusieurs paires conformes à la figure 14. Si la court-circuit n'est pas supprimé ou que, pour d'autres raisons quelconques, une coupure définitive doit être effectuée, une électro-valve 77 est ouverte avant la fermeture de l'électro-valve 17, de sorte que, par l'intermédiaire d'un tube isolant 79 et d'un conduit 80,
le côté droit du piston associé au contact mobile 7 de la chambre de sectionneur droite est soumis à l'action du gaz haute pression et le piston ouvre les contacts de cette chambre. Comme alors les extrémités adjacentes des contacts mobiles 7 des deux chambres opposées se rapprochent l'une
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de l'autre dans l'espace creux $'8 durco-t<-'- une partie du gaz d'extinction haute pr;z*'t tlzs ' '"J l' -.t ' ' par le contact 7 de la chambre d33.ntexx h r passant par le contact creux 1''' de la c)1a1l"';', ':, ";".: eur un espace basse pression 83 d'où il sté,ha.:'1Jtl""c;..
.' '--'&'' ' 58 par un orifice 82. Ce courant, de gai a. f,-tn les contacts 5 et de la chambre de seC's â.aixtsi , coupe le courant traversant la résistant , !4:on;. a. l" . ' connue l'interruption est favorisée par, un <?,!t!MÏ<a$<!gM* 56 )0 J ..fi'tÍf monté en parallèle avec la chambre de &éC.ts.t " , sort en outre à distribuer uniformément la te'aM''--' , ' ' IF, "r1 .. , tre les diverses chambres de setionne.d69;.
". '" \'::..'ttl: ;., ",1.-., gaz comprimé constitués par deux ou plus1e 2, it bres seloa figure " .!tt'!.. bres selon la figure 11. ¯ ."ll ), .*¯ ' l j Dans les exemples repre't='i F ,',e It réservoir haute pression et le cOmpre1!HJQur, q1" .Ôléc%to- <.., . '1 valves de commande sont tous disposés dàna lé.' , " pression. Cette disposition présente .'s.v . . ; fauts d'étanchéité 'éventuels de ces él5 .. '" . une perte de gaz par suite de fuite, ¯ .¯ µt . x . . * les ,,1.sposer chacun ou tous à 1'#xtérieur du zil h8aSe . '"'":i;':. ""';.)"f7-i pres5i, de façon qu'ils soient plus !Ienble8.
- - L J - Les particularit4a dEI J:t;-,,',., >,,'1..., quées s')mmCl. .1ell'lent, d'une manière non 11'U1;ti',."',." ,'" '31'4- '1 "'H' "1 .,, sumé qui suit.' " ' - 5i ' .. s u ...,c ,/ <i-.$-.' 7- ,- .. ..';, RE S ü .N t3 .. ,:-'!1" ,"f ---#- p f dyw Interrupt.'.. haute tens1- ... " , &"" extinction d'arc au moyen ., '.4n ',,iz cir y :$ #' y .' " i' ....
..>.W' comprenant un réservoir de \ az h&".té pX"us11n,: vne ,,1>'d. soufflage et un réservoir b se p.sioni3 ' * ".L: " pOW:o ...! lu circulation du gaz entre r-.'erToir hqɵé "'à' [ @oj¯ ¯, " circulation1 gaz entre X:é'er 'roui:.:: "fl ' 1. t. ",.,t" -o. }. " '11
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la chambre de soufflage, ainsi qu'un conduit reli ¯la cham- bre de soufflage au réservoir basse pression, au ins un iso- lateur creux à l'air libre étant monté entre la chambre de soufflage et les réservoirs, les conduits d'aller et de retour du gaz d'extinction traversant le corps de cet i dateur, et comprenant des contacts actionnés par le gaz d' @tinotion haute pression, cet interrupteur pouvant présent en outre, notamment, les particularités suivantes,
séparém ou en diverses combinaisons : 1.- Un conduit pour le gaz moteur passe aussi dans l'intérieur creux de l'isolateur.
2.- Les tubes pour le passage du gaz haute pression, du gaz basse pression et du gaz moteur sont disposés concentriquement, avec, à partir du milieu, le tue destiné au gaz moteur, puis le tube destiné au gaz d'extinction haute pression, et enfin le tube destiné au gaz d'extinction basse pression et/ou un isolateur tubulaire placé à l'a libre.
3.- Le tube de passage du gaz d @@tinction haute pression et le tube de gaz moteur sont dis@ @sés l'un à côté de l'autre dans le tube de gaz d'extinction @asse pression ou dans un isolateur de support extérieur remplaç t ce dernier.
4.- Les trois tubes destinés respectivement au gaz d'extinction haute pression, au gaz d'extinction basse pression et au gaz moteur sont disposée dans deux isolateurs de support extérieurs.
5. - Le tube destiné au gaz d'extinction haute pression est placé à l'intérieur du tube du gaz d extinction basse pression ou dans l'isolateur de support qui le remplace, tandis que le tube de gaz moteur est disposé dans un autre isolateur de support extérieur ou éventuell@@ent remplacé par celui-ci.
6.- Le tube destiné au gaz d'extinction basse
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;'pression passe dans un isolateur de support extérieur et le tube du gaz d'extinction haute pression dans un autre isolas leur de support extérieur, ou ces deux tubes sont constitué par ces isolateurs de support, tandis que le tube destiné au gaz moteur est placé à l'intérieur d'un des deux premiers tubes.
7.- Les trois tubes sont disposés respective- ment dans trois isolateurs de support extérieurs ou sont consti- tués par ces isolateurs.
8.- Un réservoir métallique de gaz d'extinc- tion haute pression est disposé à l'intérieur d'un réservoir métallique de gaz d'extinction basse pression.
9.- Un compresseur destiné à produire le gaz d'extinction haute pression est disposé avec sa commande élec- trique dans un réservoir métallique destiné à recevoir le gaz d'extinction basse pression. ,
10.- Au moins une électro-valve destinée à ,commander l'interrupteur est disposée dans un réservoir métal- clique de gaz d'extinction haute pression.
11.- Une électro-valve destinée à la formeture ,de l'interrupteur est disposée dans un réservoir desting à recevoir le gaz basse pression.
12.- Les contacts de l'interrupteur sont dis- posés dans une chambre qui, aussi bien à l'état d'ouverture qu'à l'état de fer'neture, sont reliés à un réssrvoir du gaz d'extinction basse pression.
13. - Les contacts de l'interrupteur sont dis- posés dans une chambre qui, lorsque les contacts sont fermés, est reliée à un réservoir de gaz basse pression, tandis que, quand les contacts sont ouverts, elle est reliée à un réser- oir de gaz d'extinction haute pression, le gaz d'extinction haute pression et le gaz moteur passant par un conduit commun.
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14.- Les contacts de l'interrupteur sont dis- posés dans une chambre qui, aussi bien lorsque ces contacts sont 'ouverts que lorsqu'ils sont fermés, est reliée à un ré- servoir de gaz d'extinction haute pression.
15. - Les diverses chambres élémentaires mon- tées en série sont shuntées chacune par un dispositif constitué par une résistance en série avec un éclateur.
16.- Les diverses chambres élémentaires mon- tées en série sont shuntées chacune par un dispositif consti- tué par une résistance et un interrupteur auxiliaire en série av@@cette résistance actionné par le gaz d'extinction de l'interrdpteur principal.
17.- En série avec les chambres d'interrupteur sont montées des chambres de sectionneur destinées à couper un courant passant à travers une résistance.
18.- Chaque chambre d'interrupteur élémentai- re est shuntée par un condensateur.
19.- Les chambres de sectionneur montéesen série sont shuntées chacune par un condensateur.