EP0281945B1 - Procédé de fabrication d'un parafoudre - Google Patents
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- EP0281945B1 EP0281945B1 EP88103272A EP88103272A EP0281945B1 EP 0281945 B1 EP0281945 B1 EP 0281945B1 EP 88103272 A EP88103272 A EP 88103272A EP 88103272 A EP88103272 A EP 88103272A EP 0281945 B1 EP0281945 B1 EP 0281945B1
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- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
Definitions
- the present invention relates to a method of manufacturing a lightning arrester.
- a surge arrester is a device placed between the phase and the ground of a high-voltage line and which makes it possible to limit the amplitude and the duration of atmospheric overvoltages (shock due to lightning and induction phenomena in conductors), or temporary electrical network overvoltages (operating shock).
- a surge arrester The functions of a surge arrester are therefore on the one hand to permanently support the nominal operating voltage, and on the other hand to drain the strong discharge current appearing during a temporary overvoltage, so as to protect the equipment from the line (transformers .).
- a core of a material of the varistor type based for example on zinc oxide ZnO, the electrical resistivity of which is highly non-linear as a function of the applied voltage.
- the object of the present invention is to produce a surge arrester at reduced cost which does not have the drawbacks of the surge arresters previously described.
- said core comprises hollow metal spacers interposed between pellets; thanks to the recesses, said space between the rod and said pellets is filled with elastomer at the time of molding of said coating.
- the thickness of the shim is chosen as a function of the desired prestressing load on the pads.
- Said shim can be placed between two pads or between a pad and one of said fittings.
- said pellets are maintained with the rod under longitudinal compression by means of springs arranged between said faces of said fittings and the ends of said stack of pellets.
- the ends of the rod can be fixed inside their respective fittings by gluing or shrinking.
- the surge arresters 100 and 200 visible in FIGS. 1 and 2F are obtained by the method according to the invention shown diagrammatically in FIGS. 2A to 2E.
- the second fitting 20 is fixed to the second end of the rod 1 by a sleeving shown diagrammatically by the arrows 24. A compact assembly has been produced.
- a longitudinal traction 26 is applied to the two ends 25 of the fittings so as to leave a sufficient gap to introduce into the stack a metal wedge 27 having a recess 28.
- this filling can be carried out from non-illustrated orifices provided in the end fittings. The result is a perfectly sealed and rigid mechanical assembly.
- the last operation consists in overmolding on this assembly a finned coating 30 of EPDM elastomer which adheres perfectly to the entire outer surface of the above-mentioned assembly. ( Figure 2F).
- the arrester 100 also has the preloaded rod 1 and an interposed hollow metal block referenced 45 between the two pads 6 and 7 with two metal washers 46 ensuring electrical continuity.
- the arrester 300 of FIG. 3 also includes a rod 1 on which are pierced pierced pellets 6, 7, 8.
- the ends of the rod 1 are sleeved or glued in cavities 55 provided in end fittings 52 and 53 having in off shoulders 56 and 57.
- An insulating mixture can be introduced through orifices 70 in order to fill the gaps which may exist between the rod 1 and the pads 6, 7, 8. This mixture is chosen so as not to annihilate the compression function of the springs 61 and 63. Finally, the coating 30 is produced by overmolding.
- the invention is not limited to the embodiments described and shown. Without departing from the scope of the invention, any means can be replaced by equivalent means.
- the wedge of conductive material can be full. split, fan-shaped, based on slats, etc.
- EPDM was given as an example of an elastomer, but any other insulating coating can be envisaged, for example based on resin, loaded or not ...
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Description
- La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un parafoudre.
- Un parafoudre est un dispositif placé entre la phase et la masse d'une ligne haute-tension et qui permet de limiter l'amplitude et la durée des surtensions atmosphériques (choc dû à la foudre et phénomènes d'induction dans les conducteurs), ou des surtensions électriques temporaires du réseau (choc de manoeuvre).
- Les fonctions d'un parafoudre sont donc d'une part de supporter en permanence la tension nominale de service, et d'autre part d'écouler le fort courant de décharge apparaissant lors d'une surtension temporaire, de façon à protéger les appareillages de la ligne (transformateurs....).
- Ces fonctions sont généralement assurées par une âme en un matériau du type varistance, à base par exemple d'oxyde de zinc ZnO, dont la résistivité électrique est fortement non linéaire en fonction de la tension appliquée.
- Cette caractéristique de non linéarité permet à un tel parafoudre de laisser passer:
- un courant faible (par exemple de l'ordre de 0.5 mA/cm2) lorsque la tension de service est appliquée de façon permanente au parafoudre qui présente alors une résistance très grande. Ce courant est essentiellement d'origine capacitive puisque la permittivité relative de telles varistances est très élevée,
- un courant fort, pouvant atteindre plusieurs dizaines de kiloampères, lorsque la tension appliquée atteint un seuil d'amorçage à partir duquel la résistance des varistances devient très faible.
- On connaît différentes structures de parafoudres mettant en oeuvre une âme centrale comprenant plusieurs pastilles cylindriques empilées, en matériau de type varistance, et deux ferrures extrêmes en contact électrique avec les pastilles, par exemple par l'intermédiaire de ressorts.
- Ainsi dans la demande de brevet britannique n° 2 073 965 est décrite une âme centrale comprenant plusieurs pastilles cylindriques empilées et percées de trous dans lesquels passe en barreau isolant qui assure à cette âme une certaine rigidité mécanique. L'âme centrale et les deux ferrures extrêmes sont liées mécaniquement par une enveloppe commune thermorétractable.
- Un telle disposition ne donne pas toujours des résultats électriques satisfaisants car le frettage des parois latérales de l'empilement de pastilles par une enveloppe thermorétractable n'est jamais parfait. Il ne permet pas notamment de combler les imperfections de surface de l'âme centrale, qui peuvent être dues à l'état de surface proprement dit de chaque pastille, ou à des défauts de centrage des pastilles les unes par rapport aux autres. La présence d'air entre l'âme et l'enveloppe thermorétractable ou entre l'âme et le barreau central peut entraîner à la longue une activité d'arcs électriques à l'intérieur du parafoudre, préjudiciable au bon comportement du parafoudre.
- La présente invention a pour but de réaliser un parafoudre à coût réduit ne présentant pas les inconvénients des parafoudres précédemment décrits.
- La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un parafoudre comprenant deux ferrures extrêmes de part et d'autre d'une âme centrale sensiblement cylindrique formée d'un empilement de pastilles en matériau de type varistance, percées de trous par lesquels elles sont enfilées sur un jonc central en matériau stratifié, caractérisé par le fait
- que l'on met en compression par l'intermédiaire dudit jonc l'ensemble dudit empilement contre deux faces en regard desdites ferrures,
- que l'on remplit l'espace compris entre le jonc et lesdites pastilles par coulée ou injection d'un matériau isolant, l'ensemble ainsi réalisé étant parfaitement rigide,
- que l'on surmoule sur ledit ensemble un revêtement en élastomère de type EPDM parfaitement adhérent à toutes les surfaces de l'âme et des ferrures qu'il recouvre.
- Selon un mode de réalisation particulier ladite âme comporte des entretoises métalliques évidées intercalées entre des pastilles; grâce à es évidements ledit espace compris entre le jonc et lesdites pastilles est rempli d'élastomère au moment du surmoulage dudit revêtement.
- Afin de mettre en compression ledit empilement de pastilles contre deux faces en regard desdites ferrures on peut effectuer les opérations suivants:
- on fixe une première extrémité dudit jonc dans la première ferrure,
- on enfile lesdites pastilles sur ledit jonc,
- on fixe la seconde extrémité dudic jonc dans la seconde ferrure,
- on met en traction longitudinale l'ensemble obtenu de manière à pouvoir obtenir au sein de l'empilage un espacement permettant le passage d'une cale évidée,
- on relâche la traction.
- L'épaisseur de la cale est choisie en fonction de la charge de précontrainte souhaitée sur les pastilles.
- Ladite cale peut être placée entre deux pastilles ou entre une pastille et l'une desdites ferrures. Bien entendu, il convient d'assurer dans tous les cas la continuité électrique entre la cale et la face en regard de la pastille par l'intermédiaire d'une rondelle métallique.
- Selon un autre mode de mise en oeuvre, lesdites pastilles sont maintenues avec le jonc sous compression longitudinale grâce à des ressorts disposés entre lesdites faces desdites ferrures et les extrémités dudit empilement de pastilles.
- Les extrémités du jonc peuvent être fixées à l'intérieur de leurs ferrures respectives par collage ou rétreint.
- D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante de modes de réalisation donnés à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé:
- La figure 1 est une vue en coupe partielle schématique d'un parafoudre obtenu à l'aide du procédé selon l'invention.
- Les figures 2A à 2F montrent schématiquement en coupes partielles les phases du procédé selon l'invention aboutissant à un parafoudre (figure 2F) analogue à celui de la figure 1.
- La figure 3 est une vue en coupe partielle schématique d'un autre mode de réalisation d'un parafoudre obtenu par le procédé selon l'invention.
- Les parafoudres 100 et 200 visibles dans les figures 1 et 2F sont obtenus par le procédé selon l'invention schématisé dans les figures 2A à 2E.
- On part d'un jonc 1 cylindrique en fibres de verre imprégnées de résine, dont une première extrémité est fixée par manchonnage (flèches 4) dans une ouverture 3 prévue dans une première ferrure d'extrémité 2 (voir figure 2A).
- On enfile ensuite sur le jonc 1 dans le sens de la flèche 11 plusieurs pastilles cylindriques 6, 7, 8 en oxyde de zinc ou matériau analogue du type varistance (voir figure 2B). On prévoit une rondelle métallique 10 à l'extrémité de l'empilage.
- Comme cela apparaît dans la figure 2C, on fixe la seconde ferrure 20 sur la seconde extrémité du jonc 1 par un manchonnage schématisé par les flèches 24. On a réalisé un ensemble compact.
- Au niveau de la figure 2D on applique une traction longitudinale 26 aux deux extrémités 25 des ferrures de manière à laisser un intervalle suffisant pour introduire dans l'empilement une cale métallique 27 présentant un évidement 28.
- Après relâchement de la pression, on aboutit à la structure de la figure 2E où le jonc est précontraint et assure la cohésion et le guidage de l'empilement des pastilles 6, 7, 8....
- On introduit alors par coulée un mélange isolant remplissant l'intervalle cylindrique existant entre la face extérieure du jonc 1 et les faces internes des pastilles. A titre d'exemple ce remplissage peut être effectué à partir d'orifices non illustrés prévus dans les ferrures d'extrémité. Il en résulte un ensemble mécanique parfaitement étanche et rigide.
- La dernière opération consiste à surmouler sur cet ensemble un revêtement à ailettes 30 en élastomère EPDM qui adhère parfaitement à toute la surface extérieure de l'ensemble précité. (Figure 2F).
- Si on a intercalé entre deux pastilles d'oxyde de zinc une entretoise métallique épaisse évidée, il est inutile d'effectuer un remplissage préalable de la cavité interne par un mélange isolant, le remplissage s'effectuant au moment du surmoulage du revêtement 30.
- Dans la figure 1, on retrouve les mêmes éléments que dans la figure 2F. Le parafoudre 100 a également le jonc 1 précontraint et une cale évidée métallique interposée référencée 45 entre les deux pastilles 6 et 7 avec deux rondelles métalliques 46 assurant la continuité électrique. On peut prévoir de disposer plusieurs cales en fonction de la précontrainte choisie.
- Le parafoudre 300 de la figure 3 comporte également un jonc 1 sur lequel sont enfilées des pastilles percées 6, 7, 8. Les extrémités du jonc 1 sont manchonnées ou collées dans des cavités 55 prévues dans des ferrures d'extrémités 52 et 53 présentant en outre des épaulements 56 et 57.
- Elles comprennent enfin des cavités contenant des ressorts 61 et 63 appliqués sur les extrémités de l'empilement par l'intermédiaire de rondelles métalliques 62 et 64.
- Un mélange isolant peut être introduit par des orifices 70 afin de combler les vides pouvant exister entre le jonc 1 et les pastilles 6, 7, 8. Ce mélange est choisi de manière à ne pas annihiler la fonction de compression des ressorts 61 et 63. On réalise enfin par surmoulage le revêtement 30.
- Comme dans le cas précédent, on peut placer éventuellement des entretoises métalliques évidées entre les pastilles de manière à favoriser la pénétration de l'élastomère au moment du surmoulage et à éviter l'opération intermédiaire de remplissage précédemment décrite.
- Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer tout moyen par un moyen équivalent. Ainsi la cale en matériau conducteur peut être pleine. fendue, en éventail à base de lamelles etc...
- L'EPDM a été donné comme exemple d'élastomère, mais tout autre revêtement isolant peut être envisagé, par exemple à base de résine chargée ou non...
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