EP0443286A1 - Dispositif parafoudre pour la protection des lignes électriques - Google Patents

Dispositif parafoudre pour la protection des lignes électriques Download PDF

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EP0443286A1 EP90420085A EP90420085A EP0443286A1 EP 0443286 A1 EP0443286 A1 EP 0443286A1 EP 90420085 A EP90420085 A EP 90420085A EP 90420085 A EP90420085 A EP 90420085A EP 0443286 A1 EP0443286 A1 EP 0443286A1
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    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
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    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors

Definitions

  • the present invention relates to surge protective devices intended for the protection of power lines, in particular of medium voltage overhead lines.
  • the invention especially refers to surge arresters in which the insulating element disposed between the two terminal connection capsules is constituted by a stack of varistors based on zinc oxide (ZnO) maintained under axial pressure. It is known that in normal operation, such a stack has insulation characteristics which oppose any passage of current between the two connection capsules, while under the effect of a sudden rise in the nominal voltage due to the fall of lightning on the protected line, it temporarily becomes conductive by ensuring the earthing of said line.
  • ZnO zinc oxide
  • the usual rigid tube which encloses the insulation element is cut out with at least one lumen while the envelope is directly produced by molding on said element so that the synthetic resin penetrates the inside said tube and coats the stack of varistors which constitutes with the connection capsules the insulating element.
  • the ends of the outer casing of molded resin are profiled to present a lip with circular profile which is oriented axially towards the outside in order to come to engage in a corresponding annular housing. formed in each of two metal members forming contacts for mounting the arrester device.
  • reference 1 designates each of the varistors based on zinc oxide, the stacking of which constitutes the insulating element of the arrester device to be produced. This stack is supported against a connection capsule 2 and receives the action of a spring 3 associated with another connection capsule 4.
  • the assembly 1-2-3-4 thus formed is housed with reduced play inside. of a tube 5 made of glass laminate, firmly made integral with the two terminal capsules 2 and 4 by means of transverse pins 6.
  • the tube 5 is cut out from longitudinal slots 5 a (cf. FIG. 3), three in number in the exemplary embodiment envisaged. Each of these lights has 5 stops short of fixing pins 6.
  • the assembly or core shown in fig. 1 is then placed inside an injection mold, shaped so that the injected synthetic resin forms an envelope 7 (fig. 2) which coats said together by determining external fins 7 a projecting.
  • the resin injected advantageously constituted by a silicone-based elastomer, penetrates inside the tube 5 through the openings 5 a thereof, so that a total filling is obtained, without any bubbles d air, from the annular gap between the varistors 1 and the tube 5, as illustrated in FIG. 4.
  • the casing 7 opens towards the outside by defining an axial lip 7 b with a circular profile.
  • Each of these lips 7 b is in fact intended to be forcibly engaged within an annular housing 8 has (Fig. 5) provided for this purpose in a clean metal member to form outer contact connection, consisting by an end cap 8 reported at each end of the casing 7, the fixing of said cups being effected with the aid of threaded bolts 9 are screwed into threaded bores 4a, respectively 2a, the capsules 4 and 2.
  • the appearance of an arc along the stack of varistors 1 causes the carbonization and / or the melting of the resin which fills the openings 5 a , so that under the effect of the pressure of the gases generated, the casing 7 tears along the generators corresponding to the aforementioned lights. Such a tear allows the escape of gases into the atmosphere, without sudden explosion.
  • Fig. 6 illustrates a variant implementation of the invention, according to which the rigid tube, here referenced 15, is cut from a lumen 15 a with helical profile which thus replaces the longitudinal lumens 5 a and which gives said tube 15 elastic deformability in the axial direction such as by assigning it a calculated length so that the mounting of the varistors 1 and of the capsules 2 and 4 implies a pulling effect at the level of the tube 15, one can dispense with the spring 3 intended to operate the initial compression of the stack of varistors 1.

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Abstract

Le tube rigide (5) qui renferme la varistance (1) est découpé d'au moins une lumière (5a) de façon à ce que la résine synthétique destinée à la formation de l'enveloppe (7) et directement surmoulée sur ledit élément pénètre dans le tube en assurant un enrobage efficace. <IMAGE>

Description

  • La présente invention a trait aux dispositifs parafoudres destinés à la protection des lignes électriques, tout particulièrement des lignes aériennes à moyenne tension.
  • En fait, l'invention se réfère spécialement aux parafoudres dans lesquels l'élément d'isolation disposé entre Les deux capsules terminales de connexion est constitué par un empilage de varistances à base d'oxyde de zinc (ZnO) maintenues sous pression axiale. On sait qu'en fonctionnement normal, un tel empilage présente des caractéristiques d'isolation qui s'opposent à tout passage de courant entre les deux capsules de connexion, alors que sous l'effet d'une brusque élévation de la tension nominale due à la chute de la foudre sur la ligne protégée, il devient momentanément conducteur en assurant la mise à la terre de ladite ligne.
  • Si les dispositifs de ce genre connus en pratique donnent satisfaction en général, il convient toutefois d'observer que leur utilisation dans des milieux extérieurs exposés à des pollutions marines ou industrielles peut provoquer un vieillissement anormal des varistances. En outre, les constructions usuelles avec enveloppe en porcelaine résistent assez mal aux manipulations inhérentes à la pose des parafoudres sur les lignes électriques, manipulations qui impartissent à l'élément isolant disposé entre les capsules de connexion des contraintes mécaniques assez sévères.
  • C'est à ces inconvénients qu'entend principalement remédier la présente invention, laquelle a pour objet le dispositif parafoudre défini à la revendication 1.
  • Conformément à l'invention le tube rigide usuel qui renferme l'élément d'isolation est découpé d'au moins une lumière tandis que l'enveloppe est directement réalisée par moulage sur ledit élément de façon à ce que la résine synthétique pénètre à l'intérieur dudit tube et enrobe l'empilage de varistances qui constitue avec les capsules de connexion l'élément d'isolation. En vue de renforcer l'étanchéité de l'ensemble, les extrémités de l'enveloppe extérieure en résine moulée sont profilées pour présenter une lèvre à profil circulaire qui est orientée axialement vers l'extérieur afin de venir s'engager dans un logement annulaire correspondant ménagé dans chacun de deux organes métalliques formant contacts pour le montage du dispositif parafoudre.
  • Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
    • Fig. 1 est une coupe axiale montrant, préalablement à l'opération de surmoulage destinée à la réalisation de l'enveloppe extérieure, le noyau interne formé par l'empilage de varistances, les deux capsules de connexion et le tube rigide de protection.
    • Fig. 2 reproduit fig. 1 après réalisation de l'enveloppe extérieure.
    • Fig. 3 et 4 sont des coupes transversales suivant les plans respectivement indiqués en III-III (fig. 1) et IV-IV (fig. 2).
    • Fig. 5 montre en coupe axiale l'extrémité supérieure du dispositif parafoudre finalement réalisé.
    • Fig. 6 est une vue en élévation illustrant une variante de réalisation du tube rigide.
  • En fig. 1, la référence 1 désigne chacune des varistances à base d'oxyde de zinc dont l'empilage constitue l'élément d'isolation du dispositif parafoudre à réaliser. Cet empilage prend appui contre une capsule de connexion 2 et reçoit l'action d'un ressort 3 associé à une autre capsule de connexion 4. L'ensemble 1-2-3-4 ainsi formé est logé à jeu réduit à l'intérieur d'un tube 5 en stratifié de verre, fermement rendu solidaire des deux capsules terminales 2 et 4 par le moyen de goupilles transversales 6.
  • Il convient d'observer que le tube 5 est découpé de lumières longitudinales 5a (cf. fig. 3), au nombre de trois dans l'exemple de réalisation envisagé. Chacune de ces lumières 5a s'arrête à courte distance des goupilles de fixation 6.
  • L'ensemble ou noyau représenté en fig. 1 est ensuite disposé à l'intérieur d'un moule d'injection, conformé de façon telle que la résine synthétique injectée forme une enveloppe 7 (fig. 2) qui enrobe ledit ensemble en déterminant des ailettes extérieures 7a en saillie. On notera que la résine injectée, avantageusement constituée par un élastomère à base de silicone, pénètre à l'intérieur du tube 5 à travers les lumières 5a de celui-ci, si bien qu'on obtient un remplissage total, sans aucune bulle d'air, de l'interstice annulaire compris entre les varistances 1 et le tube 5, à la manière illustrée en fig. 4.
  • A chacune de ses extrémités, l'enveloppe 7 s'ouvre vers l'extérieur en définissant une lèvre axiale 7b à profil circulaire. Chacune de ces lèvres 7b est en fait destinée à venir s'engager à force à l'intérieur d'un logement annulaire 8a (fig. 5) prévu à cet effet dans un organe métallique propre à former contact extérieur de branchement, constitué par une coupelle terminale 8 rapportée au niveau de chacune des extrémités de l'enveloppe 7, la fixation de ces coupelles étant opérée à l'aide de goujons filetés 9 vissés dans des taraudages 4a, respectivement 2a, des capsules 4 et 2.
  • On comprend qu'on obtient finalement un dispositif parfaitement étanche, dont l'élément d'isolation se trouve totalement à l'abri des pollutions extérieures. La résistance mécanique de l'ensemble est remarquable par suite de la présence du tube 5 en stratifié de verre.
  • On observera que les lumières 5a jouent un rôle efficace à l'encontre des risques d'explosion du dispositif parafoudre. On sait effectivement que lorsqu'à la suite de contraintes trop élevées et de l'effet de vieillissement ainsi réalisé, les varistances perdent leurs caractéristiques normales, il y a formation d'un arc le long de l'empilage avec un fort dégagement de chaleur et de gaz, les gaz ainsi engendrés étant susceptibles de provoquer l'explosion brutale du corps des parafoudres classiques, avec des risques de blessures au personnel environnant.
  • Dans le cas du dispositif suivant l'invention, l'apparition d'un arc le long de l'empilage de varistances 1 provoque la carbonisation et/ou la fusion de la résine qui emplit les lumières 5a, si bien que sous l'effet de la pression des gaz engendrés, l'enveloppe 7 se déchire le long des génératrices correspondant aux lumières précitées. Une telle déchirure permet l'échappement des gaz dans l'atmosphère, sans explosion brutale.
  • Fig. 6 illustre une variante de mise en oeuvre de l'invention, suivant laquelle le tube rigide, ici référencé 15, est découpé d'une lumière 15a à profil hélicoïdal qui remplace ainsi les lumières longitudinales 5a et qui confère audit tube 15 une déformabilité élastique dans le sens axial telle qu'en lui affectant une longueur calculée pour que le montage des varistances 1 et des capsules 2 et 4 implique un effet de traction au niveau du tube 15, on peut se dispenser du ressort 3 destiné à opérer la compression initiale de l'empilage de varistances 1.

Claims (5)

  1. Dispositif parafoudre pour la protection des lignes électriques, du genre dans lequel l'élément d'isolation est constitué par un empilage de varistances à base d'oxyde de zinc (1) que deux capsules terminales de connexion (2 et 4) maintiennent sous pression axiale à l'intérieur d'un tube rigide en matière isolante (5, 15) disposé dans une enveloppe étanche de contention (7) en résine synthétique, caractérisé en ce que le tube rigide (5, 15) est découpé d'au moins une lumière (5a, 15a) tandis que l'enveloppe (7) est directement moulée sur celui-ci de façon à ce que la résine synthétique qui la constitue pénètre à l'intérieur de ce tube à travers la lumière précitée en remplissant les interstices existant entre ce tube et l'empilage de varistances (1).
  2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque lumière (5a) est orientée longitudinalement.
  3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque lumière (15a) présente un profil hélicoïdal afin que ce soit le tube (15) qui par déformabilité élastique assure la pression axiale exercée sur l'empilage de varistances (1).
  4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités du tube (5, 15) sont rendues solidaires des capsules terminales (2, 4) à l'aide de goupilles transversales (6).
  5. Dispositif suivant la revendications 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (7) comporte à chacune de ses extrémités une lèvre circulaire (7b) tournée axialement vers l'extérieur pour venir s'engager à force dans un logement annulaire (8a) ménagé dans une coupelle terminale (8) fixée à la capsule correspondante (2 ou 3) par un goujon fileté axial (9).
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