Parafoudre à haute tension à éclateurs. On sait que l'efficacité d'un parafoudre à haute tension à éclateurs est déterminée principalement par sa rapidité d'amorçage et par sa rapidité d'extinction de l'arc après disparition de la surtension.
Les moyens connus employés pour arriver à ce double résultat, tels que condensateurs branchés entre chaque éclateur et la terre, soufflage magnétique de l'arc, ou introduction dans le circuit de cet arc, de résistances dont la valeur est une fonction inverse de l'intensité de l'arc, conduisent généralement à des appareils compliqués, délicats puisque chaque condensateur doit tenir la tension totale, onéreux et doués d'un pouvoir de coupure relativement faible.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet un para foudre à éclateurs dans lequel un corps iso lant perforé est disposé entre les électrodes de chaque éclateur. Dans le parafoudre sui vant l'invention, les perforations du corps isolant sont en forme de tuyères de manière à pouvoir effectuer un soufflage.
De préférence, le corps isolant qui sépare deux électrodes présente une partie renflée en regard de celles-ci, partie qui est munie d'une ouverture d'un diamètre plus faible que celui des électrodes et se termine par une tuyère divergente à chacune de ses extrémités.
On peut utiliser soit un seul éclateur, soit plusieurs éléments d'éclateurs semblables, disposés en série.
Dans ce dernier cas, il est bon de répartir uniformément la tension, entre les divers éléments, pour mettre le parafoudre dans de bonnes conditions au point de vue de l'ex tinction d'un arc. On atteint ce résultat en mettant chaque éclateur en parallèle avec une capacité, celle-ci pouvant être obtenue très simplement en métallisant deux faces parallèles de la pièce isolante qui sépare deux électrodes. L*amor#çage d'un parafoudre ainsi consti tué, sous une onde de choc, peut être accé léré, par l'adjonction, au parafoudre, d'un éclateur, sans condensateur, shunté par une résistance convenable et disposé en amont des autres éclateurs par rapport à l'onde mobile qui rencontre le parafoudre.
L'accélération de l'extinction d'un arc immédiatement après la disparition de la surtension, qui l'a provoqué, est réalisée en faisant passer l'arc à travers la perforation du corps isolant intercalé, perforation qui se termine par deux tuyères divergentes. La pression engendrée par l'arc, dans cette per foration, chasse les gaz ionisés en dehors de l'espace compris entre les électrodes, de sorte que la coupure de l'arc s'effectue très rapi dement, au premier passage du courant par zéro.
Le dessin annexé montre un exemple d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig.1 représente une coupe axiale d'un parafoudre ; La fig.2 représente le schéma de ce parafoudre muni d'un éclateur supplémentaire, à résistance.
Chacun des éclateurs élémentaires se com pose de deux électrodes 1 et 2, dont les extrémités en regard sont sphériques, fixées, chacune, à une plaque métallique 3. L'écar tement entre les électrodes d'une paire est réglé pour obtenir l'allumage d'un arc à la tension voulue.
Dans l'intervalle d'éclatement compris entre les électrodes 1 et 2, est disposé un corps isolant 4 perforé suivant un canal 5, dont l'axe coïncide avec celui des électrodes. Ce canal se termine, à chaque extrémité, par une tuyère divergente 6. Cet ensemble est supporté par une pièce isolante cylindri que 7, reliée au corps isolant 4 par une plaque isolante annulaire plane 8. Ainsi que le montre le dessin, on peut constituer les corps isolants, les tuyères, le cylindre et leur plaque de connexion par un seul iso lateur.
Les deux faces de la plaque annulaire 8 sont métallisées, comme représenté en 9, et constituent le condenseur de répartition de la tension.
Le fonctionnement de cet éclateur est le suivant: Dès qu'une surtension de grande ou moyenne amplitude rencontre le parafoudre, un arc s'amorce simultanément entre les diverses électrodes 1-2, puisque la tension est répartie uniformément. Lorsque la sur tension s'est énoulée à la terre, les gaz pro venant des différents arcs se détendent rapidement, sont chassés loin des électrodes et, passant par les ouvertures d'évacuation 10, parviennent aux extrémités du parafoudre et s'en échappent à travers des orifices con venablement ménagés dans le couvercle et le support du parafoudre, assurant ainsi une extinction rapide de l'arc.
Cette détente, pro portionnée à l'intensité, étant très énergique, on conçoit que l'appareil soit doué d'un pou voir de coupure extrêmement élevé.
L'amorçage du parafoudre décrit peut être accéléré par l'adjonction d'un éclateur supplémentaire, sans condensateur, shunté par une résistance. La fig. 2 représente le prin cipe d'une telle disposition. Les éclateurs normaux sont désignés par leurs électrodes 1-2, les condensateurs de répartition de tension, par C, l'éclateur supplémentaire, par e, et la résistance du shuntage de celui- ci, par R.
Cette résistance est choisie de manière à n'introduire aucune perturbation, à la fréquence normale du courant d'alimen tation de l'installation qui est protégée par le parafoudre, ce qui conduit à lui donner une impédance égale à celle de chacun des condensateurs, à la fréquence normale du réseau. La tension appliquée au premier éclateur est ainsi égale à celle qui est appli quée aux autres éclateurs et décalée en avant de 90 sur celle-ci.
Sous l'influence d'une onde de choc, qui est caractérisée, comme on le sait, par une vitesse de variation de tension très élevée, l'impédance des condensateurs C devient fai ble devant la résistance R, de sorte que toute la tension est appliquée à l'éclateur supplémentaire e qui s'amorce beaucoup plus tôt qu'il ne ferait s'il était uniquement monté en parallèle avec un condensateur. Comme la vitesse de propagation de l'onde mobile à travers l'étincelle d'amorçage de l'éclateur e est plus grande qu'à travers le diélectrique des condensateurs C la tension peut être considérée comme étant aussi entièrement appliquée au second éclateur, qui s'amorce avec un retard presque nul.
Ainsi deux ou plusieurs éclateurs peuvent entrer en fonc tionnement avant que la tension ne se répar tisse également sur les autres éclateurs. Dès que l'onde s'est propagée dans les conden sateurs, la tension est répartie entre les divers éclateurs et le parafoudre s'amorce avec un retard très réduit puisque deux éclateurs au moins présentent un retard nul.
Le parafoudre décrit présente l'avantage de pouvoir, être très facilement adapté à toutes les tensions, par simple empilage d'un nombre d'éclateurs élémentaires proportionné à cette tension.
High voltage spark gap surge arrester. It is known that the effectiveness of a high-voltage surge arrester with spark gaps is determined mainly by its speed of initiation and by its speed of extinction of the arc after disappearance of the surge.
The known means employed to achieve this double result, such as capacitors connected between each spark gap and the earth, magnetic blowing of the arc, or introduction into the circuit of this arc, of resistors whose value is an inverse function of the arc intensity, generally lead to complicated, delicate devices since each capacitor must hold the total voltage, expensive and endowed with a relatively low breaking capacity.
The object of the invention is to remedy these drawbacks. Its object is a spark gap lightning arrester in which a perforated insulating body is placed between the electrodes of each spark gap. In the surge arrester according to the invention, the perforations of the insulating body are in the form of nozzles so as to be able to perform blowing.
Preferably, the insulating body which separates two electrodes has a swollen part facing them, which part is provided with an opening of a smaller diameter than that of the electrodes and ends in a divergent nozzle at each of its electrodes. ends.
It is possible to use either a single spark gap, or several similar spark gap elements, arranged in series.
In the latter case, it is good to distribute the voltage uniformly between the various elements, to put the surge arrester in good conditions from the point of view of the extinction of an arc. This result is achieved by placing each spark gap in parallel with a capacitor, the latter being obtainable very simply by metallizing two parallel faces of the insulating piece which separates two electrodes. The ignition of a surge arrester thus constituted, under a shock wave, can be accelerated by adding to the surge arrester, a spark gap, without capacitor, shunted by a suitable resistor and placed upstream of the other spark gaps in relation to the moving wave that meets the surge arrester.
The acceleration of the extinction of an arc immediately after the disappearance of the overvoltage, which caused it, is carried out by passing the arc through the perforation of the inserted insulating body, perforation which ends with two divergent nozzles . The pressure generated by the arc, in this perforation, drives the ionized gases out of the space between the electrodes, so that the arc is cut off very quickly, the first time the current passes through. zero.
The appended drawing shows an exemplary embodiment of the object of the invention.
Fig.1 shows an axial section of a surge arrester; Fig. 2 shows the diagram of this surge arrester fitted with an additional resistor spark gap.
Each of the elementary spark gaps is made up of two electrodes 1 and 2, the opposite ends of which are spherical, each fixed to a metal plate 3. The spacing between the electrodes of a pair is adjusted to obtain ignition. arc at the desired voltage.
In the burst gap between electrodes 1 and 2, there is disposed an insulating body 4 perforated along a channel 5, the axis of which coincides with that of the electrodes. This channel ends at each end with a divergent nozzle 6. This assembly is supported by a cylindrical insulating part 7, connected to the insulating body 4 by a flat annular insulating plate 8. As shown in the drawing, it is possible to constitute the insulating bodies, the nozzles, the cylinder and their connection plate by a single isolator.
The two faces of the annular plate 8 are metallized, as shown at 9, and constitute the voltage distribution condenser.
The operation of this spark gap is as follows: As soon as a large or medium amplitude overvoltage encounters the surge arrester, an arc starts simultaneously between the various electrodes 1-2, since the voltage is distributed uniformly. When the overvoltage has flowed to earth, the gases coming from the various arcs expand rapidly, are driven away from the electrodes and, passing through the exhaust openings 10, reach the ends of the arrester and escape from them. through properly formed orifices in the cover and the surge arrester support, thus ensuring rapid extinction of the arc.
This relaxation, proportional to the intensity, being very energetic, it is conceivable that the apparatus is endowed with an extremely high cut-off power.
The ignition of the surge arrester described can be accelerated by adding an additional spark gap, without capacitor, shunted by a resistor. Fig. 2 represents the principle of such an arrangement. The normal spark gaps are designated by their electrodes 1-2, the voltage distribution capacitors by C, the additional spark gap by e, and the shunt resistance of the latter by R.
This resistance is chosen so as not to introduce any disturbance, at the normal frequency of the supply current of the installation which is protected by the surge arrester, which results in giving it an impedance equal to that of each of the capacitors, at normal network frequency. The voltage applied to the first spark gap is thus equal to that which is applied to the other spark gaps and shifted forward 90 on the latter.
Under the influence of a shock wave, which is characterized, as we know, by a very high rate of voltage variation, the impedance of the capacitors C becomes weak compared to the resistance R, so that the entire voltage is applied to the additional spark gap e which ignites much earlier than it would if it were only connected in parallel with a capacitor. As the speed of propagation of the moving wave through the firing spark of spark gap e is greater than through the dielectric of capacitors C the voltage can be considered as being also fully applied to the second spark gap, which starts with almost zero delay.
Thus two or more spark gaps can come into operation before the voltage is also distributed on the other spark gaps. As soon as the wave has propagated in the capacitors, the voltage is distributed between the various spark gaps and the surge arrester initiates with a very small delay since at least two spark gaps have zero delay.
The surge arrester described has the advantage of being able to be very easily adapted to all voltages, by simply stacking a number of elementary spark gaps proportional to this voltage.