FR2649243A1 - LINE INSULATOR WITH AC POWER PROVIDED WITH A PROTECTIVE SPLITTER - Google Patents
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Abstract
Description
Isolateur de ligne à courant alternatif muni d'un éclateur de protectionAC line isolator with protective spark gap
La présente invention concerne un isolateur de ligne à courant alternatif muni d'un éclateur de protection, cet isolateur pouvant être The present invention relates to an alternating current line isolator provided with a protective spark gap, this isolator can be
un isolateur en verre trempé, en céramique ou un isolateur composite. a tempered glass, ceramic insulator or a composite insulator.
Le domaine d'application concerné est par exemple celui des réseaux The field of application concerned is for example that of networks
moyenne tension à courant alternatif. medium voltage alternating current.
Un éclateur de protection est généralement associé à une chaîne d'isolateurs composée d'un ou plusieurs éléments pour protéger un appareillage en aval-en cas de contournement. Les deux extremistes de l'isolateur sont équipées d'une corne par l'intermédiaire d'une fixation réglable, de manière que l'écartement entre les deux cornes puisse être A protective spark gap is generally associated with a chain of insulators composed of one or more elements to protect downstream equipment - in the event of bypass. The two extremists of the isolator are equipped with a horn by means of an adjustable fixing, so that the spacing between the two horns can be
parfaitement ajusté en fonction de la tension nominale du résea. perfectly adjusted according to the nominal voltage of the network.
Un tel éclateur est simple, robuste, facile d'entretien. Scn niveau de protection des transformateurs et des remontées aéro-souterraines est jugé suffisant dans la plupart des cas. Il régénère intégralement Such a spark gap is simple, robust, easy to maintain. A level of protection for transformers and aero-underground lifts is considered sufficient in most cases. It fully regenerates
l'isolement après le contournement. isolation after bypass.
Il présente toutefois des inconvénients. Tout d'abord il est soumis à des déclenchements intempestifs provoqués par la présence de neige, de However, it has drawbacks. First of all, it is subject to untimely tripping caused by the presence of snow,
branches ou d'oiseaux qui court-circuitent les cornes. branches or birds that bypass the horns.
Par ailleurs, en cas d'amorçage, le courant de suite est rarement coupé alors que l'arc s'allonge en remontant entre les cornes. Ce courant de suite provoque une montée de potentiel de la prise de terre, l'ouverture des disjoncteurs du poste source et la création d'une microcoupure sur In addition, in the event of ignition, the current on is rarely cut while the arc lengthens going up between the horns. This follow-on current causes a potential rise in the earth connection, the opening of the source station's circuit breakers and the creation of a micro-break on
le réseau.the network.
La présente invention a pour but de modifier l'isolateur pour éviter cet inconvénient, cette modification devant être la plus économique possible et pouvoir s'adapter également sur des isolateurs The object of the present invention is to modify the insulator to avoid this drawback, this modification having to be as economical as possible and able to also be adapted to insulators.
déjà montés en ligne et sous tension. already mounted online and live.
La présente invention a pour objet un isolateur de ligne à courant alternatif muni d'un éclateur de protection formé de deux cornes fixées par des supports réglables aux extrémités dudit isolateur, de manière que l'écartement entre ces cornes soit bien déterminé, caractérisé par le fait qu'entre l'extrémité dudit isolateur destinée à être reliée à la terre et le support de la corne correspondante est interposé un dispositif de coupure de courant de suite comportant entre deux ferrures - 2métalliques extrêmes au mcins une varistance, ledit dispositif de coupure de courant de suite étant muni d'une enveloppe et d'un The subject of the present invention is an alternating current line isolator provided with a protective spark gap formed by two horns fixed by adjustable supports at the ends of said isolator, so that the spacing between these horns is well determined, characterized by the fact that between the end of said insulator intended to be connected to earth and the support of the corresponding horn is interposed a current cut-off device comprising between two metal fittings - 2 extreme metal at least a varistor, said cut-off device current immediately being provided with an envelope and a
revêtement synthétiques.synthetic coverings.
La structure d'un tel dispositif de coupure de courant de suite présente des analogies avec celle des parafoudres décrits dans les demandes de brevets européens publiés sous les numéros 0 274 674, 0 281 945, 0 304 690. Mais il faut remarquer que, contrairement au parafoudre qui est connecté aux bornes du réseau, le dispositif de coupure de courant.de suite est hors tension; il n'agit qu;'en cas de surtensions temporaires; c'est pourquoi il est pratiquement insensible au vieillissement qui serait dû à l'application de contraintes The structure of such a current cut-off device has analogies with that of the surge arresters described in the European patent applications published under the numbers 0 274 674, 0 281 945, 0 304 690. But it should be noted that, unlike to the surge arrester which is connected to the terminals of the network, the current cut-off device is immediately de-energized; it only acts in the event of temporary overvoltages; this is why it is practically insensitive to aging which would be due to the application of constraints
électriques permanentes.permanent electric.
Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit dispositif de coupure de courant de suite comprend une ou plusieurs pastilles, par exemple deux àsix past-ilies, en un-matériau de type varistance, tel que l'oxyde de zinc, deux ferrures d'extrémités, des moyens pour assurer la liaison électrique entre les deux ferrures et une enveloppe formée d'un enroulement filamentaire en fibres de verre imprégnées de résine, l'ensemble étant muni d'un revêtement à ailettes en élastomère injecté, par exemple en EPDM, en silicone, etc. Le préférence, la surface latérale des pastilles présente des zones non recouvertes de fibres, ces According to a preferred embodiment, said immediate current cut-off device comprises one or more pellets, for example two to six pasties, made of a varistor-type material, such as zinc oxide, two end fittings , means for ensuring the electrical connection between the two fittings and an envelope formed by a filament winding made of glass fibers impregnated with resin, the assembly being provided with a finned coating of injected elastomer, for example EPDM, silicone, etc. Preferably, the lateral surface of the pellets has areas not covered with fibers, these
zones formant des alvéoles partiellement remplis de résine. zones forming cells partially filled with resin.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention Other features and advantages of the present invention
apparaîtront au cours de la description suivante d'un mode de will appear during the following description of a mode of
réalisation donné à titre illustratif mais nullement limitatif. realization given by way of illustration but in no way limiting.
Dans le dessin annexé: - La figure 1 est une vue schématique d'un isolateur de ligne à courant In the accompanying drawing: - Figure 1 is a schematic view of a current line isolator
alternatif muni d'un éclateur de protection selon l'art antérieur. alternative provided with a protective spark gap according to the prior art.
- La figure 2 est une vue schématique d'un isolateur de suspension muni d'un éclateur de protection et d'un dispositif de coupure de courant de - Figure 2 is a schematic view of a suspension isolator provided with a protective spark gap and a current cut-off device
suite composite selon l'invention.composite suite according to the invention.
- La figure 3 est une vue schématique en coupe partielle d'un dispositif de coupure de courant de suite composite, analogue à celui de la figure 2. - La figure 4 montre l'allure des courbes V = f(I) pour les dispositifs 3- - Figure 3 is a diagrammatic view in partial section of a power supply device for following a composite sequence, similar to that of Figure 2. - Figure 4 shows the shape of the curves V = f (I) for the devices 3-
apparaissant dans les figures 1 et 2. appearing in Figures 1 and 2.
On voit dans la figure 1 une chaîne d'isolateurs 1 constituée de deux isolateurs 2 et 3. On a référencé 12 et 13 les capots de ces isolateurs, et 14 la tige de l'isolateur 12 destinée à supporterjune pince tenant un câble; le capot 13 est destiné à être connecté à la terre. Le capot 13 et la tige 14 sont munis de supports 4 et 5 pour deux cornes 6 et 7. Des portions ajourées 8 et 9 de ces cornes associées à We see in Figure 1 a chain of insulators 1 consisting of two insulators 2 and 3. There are referenced 12 and 13 the covers of these insulators, and 14 the rod of the insulator 12 for supportingjune clamp holding a cable; the cover 13 is intended to be connected to the earth. The cover 13 and the rod 14 are provided with supports 4 and 5 for two horns 6 and 7. Perforated portions 8 and 9 of these horns associated with
des fixations 10 permettent d'effectuer un réglage de leur écartement. fasteners 10 make it possible to adjust their spacing.
Un dispositif anti-oiseaux 11, fixé sur le capot 12, est prévu entre les An anti-bird device 11, fixed on the cover 12, is provided between the
deux cornes 6 et 7.two horns 6 and 7.
On retrouve dans la figure 2 les mêmes éléments que dans la figure 1 repérés par les mêmes références. Le support 5 n'apparaît pas dans cette figure 2. Par contre entre la partie 9 de la corne 7 et le capot 13 est fixé, par l'intermédiaire de deux barres 21 et 22, un dispositif de coupure de courant de suite 20 au niveau de ses ferrures d'extrémités We find in Figure 2 the same elements as in Figure 1 identified by the same references. The support 5 does not appear in this figure 2. On the other hand, between the part 9 of the horn 7 and the cover 13 is fixed, by means of two bars 21 and 22, a current cut-off device 20 to the level of its end fittings
23 et 24.23 and 24.
Un dispositif de coupure de courant de suite 30, analogue au A follow-up current cut-off device 30, analogous to
dispositif 20, est visible plus clairement dans la figure 3. device 20, is more clearly visible in FIG. 3.
Ce dispositif 30 comprend, entre ses deux ferrures 23 et 24, deux pastilles 31 et 32 en oxyde de zinc, métallisées suivant leurs faces planes 33. On réalise un empilement ayant un axe commun 35 en interposant entre les pastilles 31 et 32 une entretoise tubulaire 36, qui peut être métallique ou isolante; elle présente un logement interne This device 30 comprises, between its two fittings 23 and 24, two pellets 31 and 32 of zinc oxide, metallized along their planar faces 33. A stack having a common axis 35 is produced by interposing between the pellets 31 and 32 a tubular spacer 36, which can be metallic or insulating; it has internal housing
37, comme les ferrures 23 et 24.37, like fittings 23 and 24.
Afin d'assurer la continuité électrique, on dispose dans les logements 37 des lamelles métalliques 38, en contact avec les faces In order to ensure electrical continuity, there are metal lamellas 38 in the housings 37, in contact with the faces.
métallisées 33 des pastilles, et des ressorts 39 de faible pression. metallized 33 pellets, and low pressure springs 39.
Tout cet ensemble est muni d'une enveloppe 40 à base d'enroulement filamentaire et définissant des rubans 41 formant un treillis laissant This entire assembly is provided with an envelope 40 based on filament winding and defining ribbons 41 forming a lattice leaving
libres des zones alvéolaires 42.free from the alveolar zones 42.
Les fibres sont imprégnées de résine et les zones 42 contiennent de la résine. L'angle du bobinage par rapport à l'axe 35 est compris'entre 30e et 60 . Le pourcentage de surface représentée par les zones 42 par The fibers are impregnated with resin and the zones 42 contain resin. The angle of the winding with respect to the axis 35 is between 30e and 60. The percentage of area represented by zones 42 by
rapport à l'ensemble de la surface de l'empilement est de 25 % environ. compared to the entire surface of the stack is approximately 25%.
Il peut varier entre 15 % et 35 %. Après polymérisation de la résine, -4l'enveloppe formée est parfaitement adhérente aux surfaces latérales des ferrures 23 et 24, de l'entretoise 36 et des pastilles 31 et 32. On injecte ensuite un revêtement à ailettes 50 en élastomère, par exemple en EPDM ou autre matériau isolant, afin d'assurer l'étanchéité complète du dispositif 30. On voit dans la figure 4 l'allure des courbes ter.sion U en fonction du courant I pour un éclateur à cornes de l'art antérieur (courbe A) et pour un éclateur à cornes associé à un dispositif selon l'invention It can vary between 15% and 35%. After polymerization of the resin, the envelope formed is perfectly adherent to the lateral surfaces of the fittings 23 and 24, of the spacer 36 and of the pads 31 and 32. A coating with fins 50 of elastomer, for example EPDM, is then injected. or other insulating material, in order to ensure complete sealing of the device 30. We see in Figure 4 the shape of the ter.sion U curves as a function of the current I for a horn spark gap of the prior art (curve A ) and for a horn spark gap associated with a device according to the invention
(courbe B).(curve B).
En cas de surtension, l'éclateur à cornes 6, 7 s'amorce (courbe A), puis cette tension est reportée sur le dispositif 20 qui devient passant et coupe le courant de suite en moins d'un quart de période. Par exemple il admet une surintensité de grande amplitude, telle qu'une onde de 65 kA In the event of an overvoltage, the horn spark gap 6, 7 starts (curve A), then this voltage is transferred to the device 20 which becomes on and cuts the current immediately in less than a quarter of a period. For example, it admits a large amplitude overcurrent, such as a 65 kA wave
de durée 0,4 microseconde.0.4 microsecond in duration.
On a effectué des essais comparatifs entre les deux isclateurs des figures 1 et 2, soumis tcus les deux à une tension de 13,9 kV et à un courant de court-circuit de 8 kA, obtenu par court-circuit des deux Comparative tests were carried out between the two isolators of FIGS. 1 and 2, both subjected to a voltage of 13.9 kV and to a short-circuit current of 8 kA, obtained by short-circuiting the two
cornes par un fil d'argent.horns with a silver wire.
Dans le cas de l'isolateur de la figure 1, le disjoncteur de In the case of the insulator in Figure 1, the circuit breaker
l'appareillage a été déclenché.the switchgear has been triggered.
Dans le cas de lisolateur de la figure 2, le courant de suite a été In the case of the insulator of figure 2, the current of continuation was
supprimé en moins d'un quart de période. deleted in less than a quarter of a period.
Le dispositif de coupure de courant de suite selon l'invention The immediate power cut device according to the invention
présente de nombreux avantages.has many advantages.
Il tient la tension de la ligne, même dans des conditions de pollution, lorsque toute la tension de la ligne lui est appliquée par suite d'un shuntage accidentel des cornes du aux oiseaux, aux branches, à la neige etc... Par ailleurs, la suppression du courant de suite permet d'éviter: l'ouverture des disjoncteurs du poste source et leur usure, - les microcoupures qui perturbent la qualité du service, - les montées de potentiel de la prise de terre préjudiciables aux It holds the tension of the line, even in conditions of pollution, when all the tension of the line is applied to it as a result of accidental shunting of the horns due to birds, branches, snow etc ... Furthermore , the suppression of the follow-on current makes it possible to avoid: the opening of the circuit breakers of the source station and their wear, - the micro-cuts which disturb the quality of the service, - the surges of potential of the grounding prejudicial to
appareillages moyenne tension, basse tension, et au téléphone. medium voltage, low voltage, and telephone equipment.
L'isolateur selon l'invention avec son dispositif de coupure de courant de suite est plus simple à mettre en oeuvre et plus économique The isolator according to the invention with its current cut-off device is simpler to implement and more economical
qu'un isolateur associé à un parafoudre. than an isolator associated with a surge arrester.
Il est aisé de transformer un isolateur de l'art antérier déjà installé (figure 1) en un isolateur selon l'invention (figure 2). Il suffit de démonter un seul boulon pour enlever la corne existante, et de serrer deux boulons pour assurer le montage du dispositif 20. Cette It is easy to transform a prior art insulator already installed (Figure 1) into an insulator according to the invention (Figure 2). It is enough to disassemble a single bolt to remove the existing horn, and to tighten two bolts to ensure the mounting of the device 20. This
opération peut être faite hors tension et sous tension très facilement. operation can be done off and on very easily.
Le dispositif de coupure de courant de suite est pratiquement toujours hors tension en service. Aucun vieillissement des pastilles à The immediate current cut-off device is almost always de-energized during operation. No aging of the pellets at
l'oxyde de zinc n'est à craindre sous l'effet de la tension du réseau. zinc oxide is not to be feared under the effect of the network voltage.
L'éclateur à cornes conserve l'isolement en cas d'une hypothétique The horn spark gap retains isolation in the event of a hypothetical
avarie du dispositif de coupure de courant de suite. failure of the current cut-off device immediately.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. En particulier, l'isolateur peut être un isolateur composite ou être formé d'une chaîne d'isolateurs à diélectriques en céramique. Le dispositif de coupure de courant de suite peut comporter une seule pastille ou plus de deux pastilles empilées. Le mode de bobinage illustré peut être remplacé par toute autre Of course, the invention is not limited to the embodiment which has just been described. In particular, the insulator can be a composite insulator or be formed from a chain of ceramic dielectric insulators. The immediate current cut-off device may comprise a single tablet or more than two stacked tablets. The illustrated winding mode can be replaced by any other
disposition, notamment un bobinage sans alvéoles. arrangement, in particular a coil without cells.
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Claims (4)
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