Sectionneur rotatif à haute tension Pratiquement tous les sectionneurs rotatifs actuel lement connus présentent un couple d'enclenchement qui, pour une même intensité, est proportionnel à la tension pour laquelle il est prévu. En effet, la valeur de la pression entre les contacts mobiles et fixes est uniquement fonction de l'intensité, de sorte que la force nécessaire pour introduire le contact mobile, porté par le bras du sectionneur, dans le contact fixe est uniquement dépendante de l'intensité nominale pour laquelle le sectionneur est prévu.
Le couple d'enclenchement est égal à cette force d'introduc tion des contacts multipliée par la longueur du bras portant le contact mobile, ce bras étant actionné par l'arbre autour duquel il pivote. La longueur de ce bras est déterminée par des distances d'isolement dé pendant de la tension nominale pour lesquelles le sec tionneur est prévu.
On arrive pour de hautes tensions à des couples d'enclenchement de l'ordre de 100 kgm, et plus, ce qui oblige à prévoir des moteurs d'actionnement volu mineux et coûteux et, en cas de panne de ce mo teur, un homme seul ne peut plus actionner le sec tionneur.
La présente invention a pour objet un sectionneur rotatif à haute tension, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif d'actionnement reliant un ar bre d'entraînement en rotation à un dispositif de contact mobile constitué par au moins une paire d'éléments de contact mobiles parallèles situés dans un même plan perpendiculaire à cet arbre d'entraîne ment et symétriquement de part et d'autre de cet arbre,
par le fait qu'au moins un contact fixe d'ame née ou de départ du courant constitue une butée située sur le chemin de l'un desdits éléments de con tact mobiles et limite la rotation du dispositif de contact mobile,
par le fait que ledit dispositif d'ac- tionnement relie mécaniquement le dispositif de con- tact mobile à deux points solidaires de l'arbre d'en traînement et disposés de part et d'autre du plan de symétrie longitudinal du dispositif de contact mobile de manière à provoquer - lorsqu'au moins l'un des éléments de contact mobiles bute contre le contact fixe, et lors d'un déplacement angulaire sub séquent de l'arbre d'entraînement - un déplace ment longitudinal desdits éléments de contact mobi les en sens inverses l'un de l'autre, ce déplacement provoquant l'engagement du contact fixe entre les éléments de contact mobiles,
et par le fait qu'il com prend un dispositif de serrage tendant à rapprocher élastiquement l'un de l'autre lesdits éléments de con tact mobiles de manière à provoquer le pincement du contact fixe entre les éléments de contact, mobiles.
Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, quatre formes d'exécution du sec tionneur rotatif à haute tension selon l'invention.
La fig. 1 est une élévation, partiellement en coupe, de la première forme d'exécution en position enclenchée.
La fig. 2 est une vue en plan de la première forme d'exécution en position enclenchée.
La fig. 3 est une vue simplifiée et à plus petite échelle du même sectionneur rotatif en position ou verte.
La fig. 4 est une vue simplifiée et à plus petite échelle du même sectionneur rotatif en position inter- médiaire.
La fig. 5 est une vue en plan partielle d'une se conde forme d'exécution en position enclenchée.
La fig. 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la fig. 5.
La fig. 7 est une vue en plan partielle d'une troisième forme d'exécution en position enclenchée. La fig. 8 est une coupe selon la ligne VIII-VIII de la fig. 7. La fig. 9 est une vue en plan partielle d'une qua trième forme d'exécution en position enclenchée.
La fig. 10 est une coupe selon la ligne X-X de la fig. 9.
La fig. 11 est une coupe selon la ligne XI-XI de la fig. 9.
Le sectionneur rotatif à trois colonnes illustré au dessin comporte un bâti 1 portant deux colonnes isolantes extrêmes 2 et sur lequel pivote, par l'une de ses extrémités, une colonne isolante centrale 3 constituant un axe d'entraînement. Chacune des co lonnes extrêmes porte un contact d'arrivée 4 ou de départ 5 respectivement.
La colonne centrale 3 porte un dispositif de con tact mobile destiné à relier les contacts fixes 4 et 5 lorsque le sectionneur est enclenché. Ce dispositif de contact mobile est constitué par au moins une paire d'éléments parallèles dont l'une des extrémités de chacun d'eux est reliée mécaniquement à la colonne centrale par un dispositif d'actionnement.
Dans la première forme d'exécution illustrée aux fig. 1 et. 2, l'extrémité libre de la colonne centrale 3 porte quatre flasques, deux externes 6 et deux internes 7 solidaires axialement et angulairement de ladite colonne.
Le dispositif de contact mobile de cette première forme d'exécution est constitué par deux paires d7élé- ments de contact rectilignes et parallèles, constituées chacune par deux barres 8 et 9 de section rectangu laire.
Chacune des barres 8 est engagée dans l'espace compris entre deux flasques externe et interne et si tué d'un côté de l'axe de la colonne centrale 3, tan dis que chacune des barres 9 est engagée dans l'es pace correspondant situé de l'autre côté de l'axe de la colonne centrale 3.
Des dispositifs de serrage relient les extrémités des éléments de contact et tendent à rapprocher ceux-ci l'un de l'autre.
L'un de ces dispositifs de serrage comporte deux plaques 10 fixées rigidement sur la face inférieure de la barre inférieure 8 et sur la face supérieure de la barre supérieure 8 respectivement, et qui s'éten dent au-delà des barres 9. Chaque plaque 10 com porte une lumière 11 dans laquelle est engagée une des extrémités d'un galet 12 maintenu en contact avec la tranche extérieure de la barre 9 correspon dante au moyen d'un ressort 13 attaché d'une part à ce galet et d'autre part à un axe 14 reliant les deux plaques 10 entre elles.
Le second de ces dispositifs de serrage est iden tique au premier mais toutefois les plaques 10 sont fixées rigidement sur l'extrémité des barres 9 et le galet 12 prend appui sur la tranche externe des bar res 8.
Le dispositif de contact mobile comporte encore un dispositif d'actiônnement comportant deux bielles 15, 16 dont l'une des extrémités est engagée entre les flasques internes 7 et est pivotée sur ceux-ci au moyen d'axes 17, 18 respectivement, diamétralement opposés et disposés dans un plan formant un cer tain angle avec le plan de symétrie longitudinal du dispositif de contact mobile.
L'une des extrémités de la bielle 15 est pivotée sur un axe 19 solidaire des plaques 10 fixées sur les barres 9, tandis que son autre extrémité est reliée au moyen d'un ressort 21 à une oreille 20 portée par l'extrémité de la bielle 16 pivotée sur un axe 22 solidaire des plaques 10 fixées sur les barres 8. L'autre extrémité de la bielle 16 est reliée par un ressort 23 à une oreille 24 portée par la bielle 15 et située à proximité de l'extrémité de celle-ci qui est pivotée sur l'axe 19.
De cette manière, l'une des extrémités de chacun des éléments de contact mobiles est reliée à un point solidaire de la colonne centrale au moyen d'une bielle ; cette extrémité d'élément de contact mobile et ce point solidaire de la colonne sont situés de part et d'autre du plan de symétrie longitudinal du dis positif de contact mobile.
Ces ressorts 21 et 23 tendent à maintenir le dis positif de contact mobile dans sa position ouverte illustrée aux fig. 3 et 4, pour laquelle les deux élé ments de contact mobiles sont décalés longitudinale ment l'un par rapport à l'autre.
Dans cette première forme d'exécution, les con tacts fixes 4 et 5 comportent encore une portion de plus grand diamètre 25, 26 respectivement, se si tuant, lorsque le sectionneur est enclenché, entre les deux barres de contact mobiles.
Le sectionneur comporte encore un organe de manoeuvre 27 solidaire de la colonne centrale et per mettant de faire pivoter celle-ci.
Le fonctionnement du sectionneur rotatif à trois colonnes décrit est le suivant En position déclenchée, les organes du section neur sont dans les positions relatives illustrées à la fig. 3, le dispositif de contact mobile forme un angle a avec une droite passant par les deux contacts fixes 4, 5, et la plus courte distance entre l'un de ces con tacts fixes et le dispositif de contact mobile est supé rieure ou égale à la distance d'isolement nécessaire pour la tension nominale du sectionneur. Les élé ments de contact mobiles sont parallèles mais déca lés longitudinalement l'un par rapport à l'autre et maintenus dans cette position par des ressorts 21 et 23.
Pour enclencher le sectionneur, l'opérateur dé place angulairement l'organe de manoeuvre 27 dans le sens de la flèche f ce qui provoque, par l'intermé diaire du dispositif d'actionnement, la rotation du dispositif de contact mobile porté par la colonne cen trale 3. Lorsque l'opérateur provoque un déplace ment angulaire ce dispositif de contact mobile d'un angle égal à a, l'une des extrémités de chaque barre 8 vient buter contre le contact fixe 4 tandis que l'ex trémité opposée de chaque barre 9 vient buter contre le contact fixe 5.
Le sectionneur est alors situé dans la position intermédiaire illustrée à la fig. 4. L'opérateur continue à exercer une poussée sur l'organe de manoeuvre dans le sens de la flèche f ce qui provoque une rotation subséquente de la colonne centrale 3, mais les éléments de contact mobiles bu tant contre les contacts fixes 4 et 5, les flasques 6, 7 glissent alors sur les barres 8 et 9 en entraînant les bielles 15 et 16 dans leur rotation, ce qui provo que un déplacement longitudinal des éléments de contact mobiles l'un par rapport à l'autre dans le sens des flèches g et donc l'engagement des contacts fixes 4 et 5 entre les extrémités des éléments de con tact mobiles.
Le sectionneur est alors en position en clenchée illustrée aux fig. 1 et 2. Dans cette posi tion, les ressorts 13 assurent la pression de contact nécessaire pour l'intensité nominale du sectionneur.
L'agencement décrit permet donc de dissocier l'opération tendant à amener le dispositif de contact mobile en position intermédiaire contre les contacts fixes et l'opération d'enclenchement proprement dite.
La pression de contact étant une valeur propor tionnelle à l'intensité nominale du sectionneur, géné ralement de 20 à 70 g./A et le coefficient de frotte ment entre les contacts fixes 4, 5 et les éléments de contact mobiles étant déterminé, ce coefficient de frottement étant de l'ordre de 0,2 pour des section neurs, il est possible, connaissant l'intensité nominale d'un sectionneur de déterminer la force nécessaire pour enclencher celui-ci, c'est-à-dire pour déplacer les éléments de contact mobiles en vue de serrer les contacts fixes 4, 5 entre eux.
Cette force F est pra tiquement la même que celle nécessitée pour l'intro duction du couteau d'un sectionneur connu de même intensité dans des broches de contact.
Dans le cas du sectionneur décrit, le couple d'en clenchement est égal à la force F appliquée aux axes 19 et 22 par exemple, multipliée par le bras de levier x, distance séparant l'axe de rotation de la colonne centrale 3 de l'intersection de l'axe de cha cune des bielles 15, 16 respectivement avec un plan perpendiculaire aux éléments de contact mobiles et contenant l'axe de rotation de la colonne centrale. Cette distance x étant faible, il est évident que le couple d'enclenchement est également limité à une valeur aussi faible que possible. En outre cette dis tance x ne dépend que des dispositions constructives du dispositif de contact mobile et ne varie pratique ment pas avec la puissance nominale du sectionneur.
De cette manière, le couple d'enclenchement n'est plus proportionnel à la puissance nominale du sec tionneur comme c'était le cas jusqu'ici, mais est pro portionnel à l'intensité nominale seulement dudit sec tionneur. Cette particularité présente de très impor tants avantages pour les sectionneurs à haute tension et à grandes intensités.
En effet, alors que le couple d'enclenchement d'un sectionneur actuel à trois colonnes d'une puis sance de 325 MVA sous une tension de 150 KV s'élève à 250 Kgm, le couple d'enclenchement d'un sectionneur rotatif tel que décrit, présentant les mê- mes caractéristiques électriques, est de 26 Km seu lement.
En outre-le sectionneur décrit est spécialement robuste et est capable de supporter des intensités de court-circuit très grandes sans que le dispositif de verrouillage prévu pour maintenir le sectionneur en position enclenchée doive être dimensionné pour sup porter les efforts provoqués par un court-circuit. Ce dispositif de verrouillage doit compenser uniquement les efforts dus aux ressorts 21, 23. En effet, du fait de la disposition symétrique et parallèle des éléments de contact mobiles entourant les contacts fixes 4, 5, les forces électromagnétiques s'exerçant perpendicu lairement au plan longitudinal de symétrie du dis positif de contact mobile se compensent.
Pratiquement, la longueur du dispositif de con tact mobile est suffisante pour que les forces élec tromagnétiques d'attraction des deux éléments de contact mobiles d'une même paire soient au moins égales aux forces dues au resserrement des lignes. de force aux points de contact et tendent à écarter les dits éléments de contact.
En outre, les forces électromagnétiques dues à un éventuel effet de boucle et tendant à faire glisser le dispositif de contact mobile dans une direction parallèle à la colonne centrale ne peuvent pas dépla cer le dispositif de contact mobile, celui-ci prenant appui sur les parties 25, 26 de plus grand diamètre des contacts fixes 4, 5.
La forme d'exécution illustrée aux fig. 5 et 6 est analogue à la première forme d'exécution ; tou tefois les barres 8, 9 du dispositif de contact mobile sont remplacées par des profilés 28, 28a en forme de U dont les parties dorsales se font face.
Ces profilés 28, 28a sont situés entre les deux flasques extérieurs, tandis que les bielles 15, 16 sont situées entre les flasques intérieurs de la colonne cen trale. En outre les ressorts 21 et 23 sont attachés d'une part sur l'extrémité d'une des bielles 15, 16 et d'autre part sur des tétons 29, 30 respectivement portés par un flasque 31 solidaire axialement seu lement de la colonne centrale.
Les dispositifs de serrage des éléments de con tact mobiles comportent chacun deux ressorts 32, 33 situés de part et d'autre des profilés 28, 28a et des tinés à remplacer le ressort 13.
Le fonctionnement de cette seconde forme d'exé cution est en tous points identique à celui de la pre mière.
La troisième forme d'exécution illustrée aux fig. 7 et 8, comporte des éléments de contacts mobiles tubulaires 34, 35 engagés dans la gorge d'une pou lie 37 tournant librement, mais dont la position axiale est fixée par rapport à la colonne centrale. Les bielles 15, 16 pivotées à l'une de leurs extrémités sur les dispositifs de serrage des contacts mobiles sont pivo tées par leur autre extrémité sur un flasque 45 soli daire de la colonne 3.
Chaque dispositif de serrage comporte deux pla ques 36 situées de part et d'autre des tubes 34, 35 et reliées entre elles par des galets 38 s'appuyant sur la génératrice extérieure d'un tube 34 ou 35. Ce tube comporte une lumière 39 le traversant de part en part et donnant passage à une tige 40 dont cha cune des extrémités est fixée sur une plaquette 41 et traverse une des plaques 36 par une ouverture suf fisamment grande pour permettre les déplacements relatifs de cette tige et de ces plaques nécessaires pour assurer un bon pincement des contacts fixes 4, 5 entre les éléments de contacts.
Ces plaquettes 41 sont pivotées en 42 sur les plaques 36 et sur le tube ne comportant pas de lumière en 43.
Les ressorts 21 et 23 sont situés chacun à l'inté rieur d'un tube et attachés d'une part à la tige 40 et d'autre part à un rivet 44 fixé sur chacun des tu bes 34, 35.
Ces ressorts assurent simultanément le maintien en position décalée des tubes et leur rapprochement l'un vers l'autre, en vue de créer la pression de ser rage par pivotement des plaquettes autour de l'axe 42.
Les contacts fixes 4, 5 comportent des appuis 46 situés de part et d'autre des tubes 34, 35 en posi tion enclenchée du sectionneur et maintenant ceux- ci en position lors de court-circuit.
Le fonctionnement de cette troisième forme d'exé cution est identique à celui des deux précédentes. La quatrième forme d'exécution illustrée aux fig.
9 à 11 comporte des éléments de contact tubulaires 34, 35, présentant une section transversale circu laire ou polygonale, engagés entre deux guides 47 solidaires de la colonne centrale. Les bielles 15, 16 sont pivotées chacune à l'une de leurs extrémités sur un des dispositifs de serrage et par l'autre de leurs extrémités sur les extrémités opposées d'une biellette 48 fixée rigidement sur et symétriquement par rap port à la colonne centrale 3.
Chaque dispositif de serrage comporte une paire de plaques 36 situées de part et d'autre des tubes 34, 35, reliées l'une à l'autre et fixées rigidement sur l'un des tubes 34, 35 au moyen d'organes de serrage 49, 50. Ces plaques s'étendent au-delà de l'autre tube et sont reliées par l'intermédiaire d'une goupille 51.
Le tube sur lequel la paire de plaques 36 n'est pas fixée comporte une lumière 52 traversée par une bride 53 fixée à chacune de ses extrémités sur l'une des plaques 36.
Les ressorts 21 et 23 assurant le maintien en posi tion de repos du dispositif de contact mobile sont situés à l'intérieur des tubes et sont attachés d'une part à la bride 53 et d'autre part à une des extré mités d'un fer plat 54 qui est traversé, à proximité de son autre extrémité, par l'organe de serrage 49.
Le dispositif de serrage comporte encore deux plaquettes 41 triangulaires disposées de part et d'au tre des plaques 36 et pivotées à proximité de l'un de leurs sommets sur la goupille 51. Ces plaquettes 41 sont reliées entre elles à chacun de leurs sommets respectivement par une goupille 55 traversant les plaques 36 et le tube sur lequel ces dernières sont fixées par une fente 56, et par un galet 57 prenant appui sur la face externe de l'autre tube. Un ressort 58 relie l'extrémité libre adjacente du fer plat 54 à la goupille 55 et tend à faire pivoter les plaquettes 41 autour de la goupille 51 et donc à rapprocher les deux tubes par l'action du galet 57 sur l'un de ces tubes.
Ce dispositif de serrage présente l'avantage, sur celui de la troisième forme d'exécution, de rendre la pression de serrage des tubes contre les contacts fixes (due aux ressorts 58) indépendante de la force des ressorts 21, 23 tendant à maintenir le dispositif de contact mobile dans sa position de repos.
Le fonctionnement de cette quatrième forme d'exécution est similaire à celui des formes d'exé cution décrites précédemment.
Le sectionneur décrit présente donc les avantages suivants par rapport aux sectionneurs actuels 1. Réduction du couple d'enclenchement, ce couple est fonction de l'intensité nominale seulement et non plus de la puissance nominale.
2. Le dimensionnement du mécanisme de verrouil lage de la commande est déterminé par les res sorts 21, 23 et par le bras de levier x seulement, le sectionneur étant capable, de par sa construc tion même, de supporter les forces électromagné tiques créées lors de courts-circuits.
3. Le dimensionnement des paires d'éléments de contact peut être grandement réduit. En effet ceux-ci ne subissent plus d'effort de flexion com me c'est le cas dans les dispositifs de contact actuels mais seulement des efforts de compres sion ou de traction.
4. Le dispositif de contact mobile n'a pas besoin, comme c'était le cas jusqu'ici, d'être réalisé avec précision pour assurer son bon fonctionnement. En effet il suffit que les contacts fixes présentent une hauteur suffisante pour que le dispositif de contact mobile même très grossièrement exécuté; puisse fonctionner avec satisfaction.
Avec le sectionneur décrit, tous les problèmes relatifs au positionnement exact des éléments des contacts mobiles par rapport aux contacts fixes pour leur engagement sont écartés.
La forme ou la disposition des éléments de con tact, bielles, ressorts, dispositifs de serrage pourrait être différente de celle décrite pour autant qu'une rotation de la colonne centrale entrame le dispositif de contact mobile en rotation si rien ne s'oppose à la rotation de celui-ci et provoque un déplacement longitudinal relatif des éléments de contacts si la rotation du dispositif de contact est empêchée.
Il est évident que le sectionneur rotatif décrit pourrait comporter des éléments de contact disposés asymétriquement par rapport à l'arbre d7entraine- ment en rotation, c'est-à-dire que la distance sépa rant cet arbre d'entrainement du contact fixe d'arri- vée 4 pourrait être différente de celle séparant ce même arbre d'entraînement du contact fixe de dé part 5.
En outre, bien que le sectionneur décrit soit à trois colonnes, il pourrait être utilisé pour des mises à terre. Dans ce dernier cas, la colonne centrale serait Fonductrice de courant et directement reliée à la terre ; elle constituerait donc directement le contact de départ 5 et le dispositif de contact mobile ne com prendrait qu'une branche coopérant avec un contact fixe d'arrivée. Dans une telle forme de réalisation, il est évident que ce sectionneur serait asymétrique par rapport à l'arbre d'entraînement.
Dans le cas d'un sectionneur asymétrique, la longueur de la fraction du dispositif de contact mo bile située d'un côté de l'arbre d'entraînement et ne devant pas entrer en contact avec un contact fixe est déterminée par la construction du dispositif d'action- nernent. Les bielles 15, 16 ne sont plus alors fixées à proximité de l'extrémité du dispositif de contact mobile devant coopérer avec un contact fixe, mais en un point situé entre cette extrémité et l'arbre d'entraînement.
Le sectionneur rotatif décrit peut évidemment être utilisé dans des installations prévues pour être situées soit à l'extérieur soit à l'intérieur d'un bâti ment.
En outre, le dispositif de contact mobile ainsi que les contacts fixes correspondants peuvent être soit disposés à l'air libre comme illustré, soit être plongés dans un liquide isolant tel que de l'huile par exemple.