FR2694986A1 - Perfectionnements aux dispositifs de coupure de ligne électrique. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de coupure de lignes électriques, notamment pour lignes électriques moyenne et haute tension, du type connu comprenant un boîtier (110) qui loge deux contacts électriques (120, 140), dont l'un au moins (140) mobile sur commande, et un écran électriquement isolant (150) adapté pour être interposé très rapidement entre ces deux contacts, lors de leur séparation, pour interrompre l'arc éventuel d'ouverture, caractérisé par le fait que l'écran est formé d'au moins un volet (150) en matériau électriquement isolant, souple et élastique, déplacé automatiquement hors de l'espace entre les deux contacts (120, 140) par le contact mobile (140) lors de la fermeture du dispositif, et rappelé automatiquement par son élasticité intrinsèque dans l'espace entre les deux contacts (120, 140) lors de la séparation de ceux-ci et de l'ouverture du dispositif.

Description

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de coupure pour lignes électriques, en particulier pour lignes d'alimentation moyenne et haute tension.

On a déjà proposé de nombreux dispositifs de coupure pour lignes électriques.

On a notamment proposé, pour les lignes électriques moyenne et haute tension, des dispositifs de coupure associant un sectionneur dans l'air et un interrupteur sous atmosphère contrôlée. Généralement le sectionneur dans l'air et l'interrupteur sous atmosphère contrôlée comprennent chacun un contact fixe et un contact mobile.

Par ailleurs, ces dispositifs de coupure connus comprennent le plus souvent un mécanisme de commande qui comporte un accumulateur d'énergie à ressort, avec dépassement de point d'équilibre, pour contrôler l'ouverture ou la fermeture de l'interrupteur sous atmosphère contrôlée.

Les dispositifs de coupure connus du type précité, comprenant un sectionneur dans l'air et un interrupteur sous atmosphère contrôlée ont donné lieu à une littérature abondante. On peut citer par exemple les documents FR-A1435209, FR-A-2485252, FR-A-2529712, FR-A-1580713, DE-A1156141, DE-A-2522525, DE-A-2819019, DE-A-2103600, US-A3769478, US-A-3566055, US-A-3824359, US-A-3171004, US-A3032632 et US-A-2769063.

La Demanderesse a déjà proposé des perfectionnements aux dispositifs de coupure connus à sectionneur dans l'air et interrupteur sous atmosphère contrôlée, dans sa demande de brevet français déposée le 26 Avril 1991 sous le nO 91 05176.

Les sectionneurs dans l'air connus comprennent généralement un chassis qui porte trois isolateurs dont deux isolateurs fixes reliés respectivement à des broches destinées à être connectées chacune à un tronçon respectif de la ligne à sectionner, et un isolateur mobile, un contact fixe de sectionneur lié à l'une des broches et un contact mobile de sectionneur lié à la seconde broche et commandé à déplacement par l'isolateur mobile. De tels sectionneurs sont décrits dans les documents précités.

Les sectionneurs du type ci-dessus décrit sont largement utilisés de nos jours.

On connait par ailleurs des appareils de coupure électrique comprenant un boîtier qui loge deux contacts électriques dont l'un au moins mobile sur commande et un écran électriquement isolant adapté pour être interposé très rapidement entre ces deux contacts lors de leur séparation, pour interrompre l'arc éventuel d'ouverture.

De tels appareils de coupure à écran sont par exemple décrits dans les documents FR-A-2573914, FR-A2573913, FR-A-2573912, FR-A-2667978, FR-A-2621418, FR-A2621417, FR-A-2596196, FR-A-2563939, FR-A-2548443, FR-A2540666, FR-A-2540665, FR-A-2511185, FR-A-2632771 et FR-A2581476.

Comme on le voit à la lectrure de ces documents, les écrans jusqu'ici proposés sont formés de pièces rigides déplacées à pivotement ou à translation entre les contacts de l'appareil, par des mécanismes divers.

A la connaissance de la Demanderesse, les appareils de coupure à écran ne sont pas utilisés de nos jours pour le sectionnement de lignes électriques moyenne et haute tension.

La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les dispositifs de coupure connus.

Selon la présente invention, ce but est atteint grâce à un dispositif de coupure de lignes électriques, notamment pour lignes électriques moyenne et haute tension, du type connu comprenant un boîtier qui loge deux contacts électriques dont l'un au moins mobile sur commande et un écran électriquement isolant adapté pour être interposé très rapidement entre ces deux contacts lors de leur séparation, pour interrompre l'arc éventuel d'ouverture, caractérisé par le fait que l'écran est formé d'au moins un volet en matériau électriquement isolant, souple et élastique déplacé automatiquement hors de l'espace entre les deux contacts, par le contact mobile lors de la fermeture du dispositif, et rappelé automatiquement par son élasticité intrinsèque dans l'espace entre les deux contacts, lors de la séparation de ceux-ci et de l'ouverture du dispositif.

Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le dispositif de coupure de lignes électriques, notamment pour lignes électriques moyenne et haute tension, est composé de la combinaison d'un interrupteur sous atmosphère contrôlée et d'un sectionneur comprenant un boîtier qui loge deux contacts électriques dont l'un au moins mobile sur commande et un écran électriquement isolant adapté pour être interposé très rapidement entre ces deux contacts lors de leur séparation, pour interrompre l'arc éventuel d'ouverture.

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de coupure conforme à la présente invention, - les figures 2 à 6 représentent des vues similaires en coupe axiale du même dispositif et illustrent schématiquement le fonctionnement de celui-ci, - les figures 7 à 10 représentent schématiquement les moyens de commande du dispositif de coupure conforme à la présente invention, - la figure 11 représente une vue schématique en coupe axiale d'un interrupteur sous atmosphère contrôlée et de son mécanisme de commande conforme à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, - la figure 12 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif de coupure conforme à un second mode de réalisation de la présente invention, - la figure 13 représente une vue de détail d'un contact conforme à la présente invention, - la figure 14 représente une vue de détail d'un palier de guidage à translation d'un contact mobile conforme à la présente invention, et - la figure 15 représente schématiquement les moyens de commande d'un contact mobile dans le cadre du second mode de réalisation.

Le dispositif de coupure conforme à la présente invention représenté sur les figures annexées comprend en combinaison un sectionneur à écran 100 et un interrupteur sous atmosphère contrôlée 200.

Selon le mode de réalisation- représenté sur les figures annexées, l'interrupteur sous atmosphère contrôlée 200 est placé en parallèle du sectionneur à écran 100.

Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation particulier. Comme cela sera indiqué par la suite, la présente invention s'applique également à l'utilisation d'un interrupteur sous atmosphère contrôlée 200 placé en série d'un sectionneur à écran 100.

Le sectionneur à écran 100 représenté sur les figures annexées comprend essentiellement un boîtier 110, deux contacts électriques, l'un fixe 120, l'autre mobile 140, et une série de volets formant écran 150.

Le boîtier 110 est réalisé en matériau électriquement isolant. Il peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. De préférence, le boîtier 110 est formé d'une structure de révolution centrée sur un axe 102.

Le boîtier 110 est de préférence adapté pour résister aux intempéries et servir ainsi de protection contre les intempéries pour le mécanisme du sectionneur à écran 100.

A titre d'exemple non limitatif, le boîtier 110 peut être formé d'une enveloppe tubulaire en matière électriquement isolante, par exemple en polyacétal, recouverte d'une gaine externe de préférence en matériau élastomère. La gaine externe peut être placée sur l'enveloppe tubulaire par surmoulage. En variante, la gaine externe peut être thermorétractable. De préférence et de façon connue en soi, comme cela est schématisé sur les figures annexées, la gaine externe est munie d'ailettes 112 destinées à allonger la ligne de fuite sur 1 ' extérieur .

Le contact fixe 120 est prévu à une extrémité axiale du boîtier 110. I1 est centré sur l'axe 102. Selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures annexées, le contact 120 comprend une plaque plane 122 transversale à l'axe 102 et munie d'un alésage 124 centré sur celui-ci. L'alésage 124 sert de guidage au contact mobile 140.

De préférence, le contact fixe 120 comprend en outre un système de frotteur ou équivalent 126 apte à reposer contre le contact mobile 140 afin d'améliorer la liaison électrique entre le contact fixe 120 et le contact mobile 140 et réduire par conséquent la résistance série entre ces éléments, en position de fermeture du sectionneur. De préférence, le système de frotteur 126 est conforme aux dispositions représentées sur la figure 13 qui sera décrite plus en détail par la suite.

Le contact fixe 120 est muni d'un connecteur 128 en forme de broche ou équivalent permettant de relier celui-ci à un tronçon de ligne à sectionner.

Le contact mobile 140 est formé de préférence d'une tige 142 cylindrique de révolution autour de l'axe 102 et guidé à translation selon cet axe.

La tige 142 est formée, comme le contact fixe 120, en un matériau électriquement conducteur. Toutefois, comme cela apparaît sur les figures annexées, la tige 142 est munie sur une partie de sa longueur d'un tube externe 144 en matériau électriquement isolant. Ce tube 144 a pour but de contrôler le passage du courant par l'interrupteur sous atmosphère contrôlée 200 au cours de certaines phases d'actionnement du dispositif, comme cela sera décrit plus en détail par la suite. Le contact mobile 140 est guidé à translation selon l'axe 102 non seulement par le contact fixe 120 comme indiqué précédemment, mais en outre par un socle 240 en matériau électriquement conducteur et par une seconde broche de raccordement 250 destinée à être reliée à un second tronçon de ligne à sectionner de façon symétrique de la broche 128 précitée.

A cet effet, le socle 240 et la seconde broche 250 sont munis chacun d'un alésage 242, 252 centré sur l'axe 102 et servant de guidage à la tige 142.

La tige mobile 142 est actionnée à translation selon l'axe 102 par des moyens de commande comprenant des moyens accumulateurs d'énergie et à déclenchement brusque par dépassement de points d'équilibre. De tels moyens de commande qui peuvent faire l'objet de nombreux modes de réalisation seront décrits plus en détail par la suite en regard des figures 7 à 10.

Le sectionneur 100 est représenté en position de fermeture sur les figures 1 et 6. I1 est représenté en position d'ouverture sur les figures 4 et 5. Enfin, il est représenté en position intermédiaire sur les figures 2 et 3.

Comme indiqué précédemment selon la présente invention, le sectionneur 100 comprend, dans le boîtier 110, une série de volets 150 répartis à la fois sur la longueur axiale du boîtier 110 et autour de l'axe 102.

Les différents volets 150 sont réalisés en matériau électriquement isolant, souples et élastiques.

Ils sont réalisés avantageusement en matériau synthétique, très préférentiellement en silicone.

Comme on le voit sur les figures 1, 2, 3 et 6, les volets 150 sont déplacés automatiquement hors de l'espace entre les deux contacts 120, 140, par la tige de contact mobile 142, lors de la fermeture du dispositif. Ainsi les volets 150 ne perturbent pas la liaison électrique entre la tige mobile 142 et le contact fixe 120. En revanche, lors de la séparation de contacts électriques, c'est-à- dire de l'ouverture du dispositif, après retrait de la tige de contact mobile 142, les volets 150 sont rappelés automatiquement, grâce à leur élaticité intrinsèque, dans l'espace entre les deux contacts 120, 140, comme cela est représenté sur les figures 4 et 5.

En d'autres termes, en position de fermeture du sectionneur 100, les volets 150 sont incurvés et reposent sur la surface externe de la tige mobile 142 comme représenté sur les figures 1, 2, 3 et 6.

En revanche, en position d'ouverture du sectionneur, comme représenté sur les figures 4 et 5, les volets 150 sont de préférence généralement plans et orthogonaux à l'axe 102. Ils définissent alors un labyrinthe qui allonge la ligne de fuite entre les contacts 120 et 140.

Un tel sectionneur 100 à volets élastiques 150 peut être réalisé sous forme d'un encombrement réduit, par exemple avec une longueur totale de l'ordre d'une dizaine de cm, pour des tensions de fonctionnement de l'ordre de quelques centaines de kilovolts.

Par rapport aux sectionneurs à isolateurs pivotants, la présente invention permet par conséquent de réduire très notablement l'encombrement.

Par rapport aux appareils de coupure à écran connus de l'homme de l'art, comprenant des pièces rigides déplacées à pivotement ou à translation entre les contacts de l'appareil, comme rappelé précédemment, le sectionneur 100 à volets élastiques conforme à la présente invention présente une fiabilité améliorée. En effet, le sectionneur 100 conforme à la présente invention ne requiert aucun guidage à pivotement ou à translation des volets 150 et ne requiert pas de mécanisme complexe pour l'entraînement de ceux-ci.

Le sectionneur 100 à volets élastiques 150 conforme à la présente invention ne requiert également aucun entretien particulier.

L'interrupteur sous atmosphère contrôlée 200 peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Il peut s'agir d'un interrupteur comprenant une ampoule sous vide ou encore une ampoule remplie d'un gaz neutre, par exemple de SF6.

Les interrupteurs sous atmosphère contrôlée sont bien connus de l'homme de l'art et ne seront donc pas décrits dans le détail par la suite. Si nécessaire, on pourra d'ailleurs se référer aux documents de la technique antérieure cités précédemment.

L'interrupteur 200 comprend essentiellement un boîtier 210 et deux contacts électriques, l'un fixe 220 et l'autre mobile 230.

Plus précisément, le socle 240 est formé d'une plaque en matériau électriquement conducteur rigide, par exemple en cuivre, disposée transversalement à l'axe 102.

Le sectionneur 100 à volets et l'interrupteur 200 sous atmosphère contrôlée sont disposés respectivement de part et d'autre du socle 240.

Le boîtier 210 est formé de préférence d'une structure de révolution autour d'un axe 202 parallèle à l'axe 102 du sectionneur 100 et donc orthogonal au socle 240.

Le boîtier 210 peut être conforme aux dispositions décrites précédemment pour le boîtier 110.

Le contact fixe 220 est formé de préférence d'une tige cylindrique centrée sur l'axe 202. Le contact fixe 202 est relié électriquement au socle 240.

Le contact mobile 230 est formé d'une tige cylindrique centrée sur l'axe 202 et guidée à translation selon cet axe par un flasque d'extrémité 212 du boîtier 210.

Le contact mobile 230 est relié par une liaison souple, tel qu'une tresse 232 à la broche 250. Par ailleurs de préférence, cette broche 250 est munie de frotteurs ou moyens équivalents 254 afin de garantir un contact électrique intime entre ladite broche 250 et la tige de contact mobile 142, sauf lorsque l'enveloppe tubulaire électriquement isolante 144 est placée en regard de la broche 250, comme représenté sur les figures 2 à 5.

De façon comparable aux moyens de commande précités de la tige mobile 140 du sectionneur 100, la tige mobile 230 de l'interrupteur sous atmosphère contrôlée 200 est de préférence actionnée par des moyens de commande comprenant des moyens accumulateurs d'énergie à déclenchement brusque par dépassement de point d'équilibre.

On va maintenant décrire un exemple schématique de réalisation de tels moyens de commande en regard des figures 7 à 10.

On retrouve sur ces figures 7 à 10 le sectionneur 100 à écran conforme à la présente invention et l'interrupteur sous atmosphère contrôlée 200.

Le sectionneur 100 et l'interrupteur 200 sont actionnés par une tige de commande principale 300. Cette tige 300 est guidée à translation par des paliers représentés schématiquement sous la référence 302, 304 sur la figure 7, selon l'axe 102 de la tige de contact mobile 142.

La tige de commande 300 peut être déplacée à translation en va et vient selon l'axe 102 par tout moyen connu approprié.

De préférence comme cela est schématisé sur les figures 7 à 10, la tige de commande 300 est actionnée à translation selon l'axe 102 par un moteur 310 et un système vis/écrou 320. On peut par exemple prévoir une vis 322 actionnée à rotation par l'arbre de sortie du moteur 310 et en prise avec l'écrou 324 lié à une extrémité de la tige de commande 300.

Le mécanisme de commande du sectionneur 100 comprend en outre un ressort de compression 330. Le ressort 330 prend appui par l'une de ses extrémités sur une butée de référence fixe 332. A son autre extrémité axiale le ressort de compression 330 est munie d'un pion 334.

Ce pion 334 est engagé dans deux lumières, l'une 146 formée en extrémité de la tige de contact mobile 142 (ou une tige intermédiaire liée à celle-ci) et l'autre 306 formée en extrémité de la tige de commande 300.

L'homme de l'art comprendra aisément que le ressort 330 est comprimé progressivement lorsque la tige de commande 300 est déplacée à translation selon l'axe 102 pour rapprocher le pion 334 d'une droite orthogonale à l'axe 102 et passant par le point d'appui 332 de la seconde extrémité du ressort 330. La compression du ressort 330 est maximum lorsque le pion 334 est situé sur cette droite orthogonale à l'axe 102 et passant par le point d'appui 332 du ressort. Cette position représentée sur la figure 9 correspond d'ailleurs à une position d'équilibre instable. La tige de contact mobile 142 est entraînée rapidement, grâce à l'énergie accumulée dans le ressort 330, lors du franchissement de ce point d'équilibre.

Sur les figures 7 à 10, on a schématisé les moyens de commande de l'interrupteur sous atmosphère contrôlée 200 sous forme d'une bielle 340 et d'un ressort de traction 346.

La bielle 340 est articulée d'une part, par une première extrémité, sur la tige de contact mobile 230 de l'interrupteur 200, autour d'un axe 341, et d'autre part, par sa seconde extrémité, autour d'un axe fixe 342 non coplanaire de l'axe de translation 202.

Le ressort 346 est tendu entre l'axe 341 précité et un point d'accrochage 348 sur la tige de commande 300.

L'homme de l'art comprendra aisément que le ressort 346 est tendu progressivement lorsque la tige de commande 300 est déplacée à translation selon l'axe 102.

La tension maximum du ressort 346 est obtenue lorsque le point d'accrochage 348 sur la tige de commande 300 est coplanaire de la droite définie par les axes 341, 342 de la bielle 340. Cette position représentée sur la figure 8 correspond d'ailleurs à une position d'équilibre instable.

La tige de contact mobile 230 de l'interrupteur 200 est entraînée rapidement grâce à l'énergie accumulée dans le ressort 346, dès franchissement de cette position d'équilibre instable.

En pratique, les moyens de commande qui viennent d'être décrits en regard des figures 7 à 10 peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation.

On a représenté sur la figure 11 annexée, une variante préférentielle de réalisation d'un tel mécanisme de déclenchement comprenant un accumulateur d'énergie à ressort avec dépassement de point d'équilibre pour actionner le contact mobile 230 de l'interrupteur 200.

Selon le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 11, ce mécanisme d'actionnement 350 comprend un boîtier 351, deux pièces 360, 370 et un ressort 380.

Les deux pièces 360, 370 sont des pièces rigides articulées autour d'un axe commun 352. Par ailleurs, la pièce 360 est articulée autour d'un axe 362 sur une pièce 364 fixée sur l'extrémité de la tige de contact mobile 230 de l'interrupteur 200. L'axe 362 est sécant de l'axe de translation 202 de la tige de contact mobile 230. L'homme de l'art comprendra aisément que le pivotement de la pièce 360 autour de l'axe 352 entraîne un mouvement de translation de la tige de contact mobile 230.

Toutefois, la rotation de la pièce 360 autour de l'axe 352 entraîne un déplacement de l'axe 362 sur un arc de cercle centré sur l'axe 352. Pour autoriser ce déplacement de l'axe 362, on peut prévoir une liaison souple entre la pièce 360 et la tige mobile de contact 230, au niveau de la pièce 364. On peut également prévoir de placer le tourillon matérialisant l'axe 362, dans une lumière formée sur la pièce 364 et transversal à l'axe 202 de déplacement de la tige de contact mobile 230. La seconde pièce 170 est conçue pour être entraînée à rotation autour de l'axe 352 par la tige de commande mobile 300. Pour cela, on peut prévoir toute liaison mécanique appropriée entre la pièce 370 et la tige de commande 300. Le ressort 380 est un ressort hélicoïdal de traction. Une première extrémité 381 du ressort 380 est fixée sur la pièce 370. Plus précisément, l'extrémité 381 du ressort 380 est fixée sur l'extrémité 372 de la pièce 370 opposée à l'axe 352. La seconde extrémité 382 du ressort 380 est fixée sur la pièce 360. Plus précisément, selon le mode de réalisation représenté sur la figure 11, la seconde extrémité 382 du ressort 380 est fixée sur la pièce 360 entre les axes 352 et 362. L'extrémité 382 du ressort 380 est ainsi coplanaire des axes 352, 362.

En variante, la seconde extrémité 382 du ressort 380 peut être fixée sur la pièce 360 au niveau de l'axe 362.

Sur la figure 11, on a représenté le mécanisme 350 de commande en position ouverte de l'interrupteur 200.

Dans cette position, les deux points d'accrochage 381, 382 du ressort 380, respectivement sur la pièce 370 et sur la pièce 360, sont placés d'un même côté de l'axe d'articulation 352, soit à l'opposé de l'interrupteur 200.

Le système est stable. Le ressort 380 exerce sur la tige de contact mobile 230 de l'interrupteur 200 une force dirigée vers l'extérieur de celui-ci, qui éloigne la tige mobile 230 et le contact fixe 220.

Pour placer l'interrupteur 200 en position de fermeture, la pièce 370 doit être entraînée à rotation autour de l'axe 352, dans le sens contraire des aiguilles d'une montre selon la représentation donnée sur la figure 11. Lors du pivotement de la pièce 370, le ressort 380 est tendu, puisque le pivotement de la pièce 370 autour de l'axe 352 entraîne une augmentation de la distance entre les deux extrémités 381, 382 du ressort 380.

Au cours de son pivotement, la pièce 370 atteint une position instable dans laquelle les deux points d'accrochage 381, 382 du ressort 380 sont coplanaires à l'axe d'articulation 352. Les pièces 360, 370 sont alors diamétralement opposées par rapport à l'axe 352. La position instable ainsi obtenue correspond à la position de point d'équilibre.

L'homme de l'art comprendra aisément que dès que le point d'accrochage 381 du ressort 380 sur la pièce 370 franchit le plan défini par l'axe 352 et le second point d'accrochage 382 du ressort 380, la pièce 360 bascule rapidement en rapprochement de l'interrupteur 200, pour commuter ce dernier en position de fermeture. En effet, le sens de l'effort exercé par le ressort 380 sur la pièce articulée 360 et la tige de contact mobile 230 n'est alors plus dirigée en éloignement de la tige de contact fixe 220. Cet effort est dirigé en rapprochement de la tige de contact fixe 220, du fait que les deux points d'accrochage 381, 382 du ressort 380 sont alors placés de l'autre côté de l'axe 352, à savoir celui qui est adjacent à l'interrupteur 200. Le franchissement du point d'équilibre provoque un déplacement rapide du contact mobile 230.

On peut noter que de ce fait, le ressort 380 n'est pas maintenu sous traction maximale en permanence.

L'énergie emmaganisée dans le ressort 380 pour provoquer un pivotement brusque de la pièce 360 et une commutation rapide de l'interrupteur 200 n'est générée que lors du pivotement de la pièce 370. Toutefois, le ressort 380 reste de préférence au moins légèrement sous tension, dans les deux positions extrêmes de repos du mécanisme 350, pour solliciter en permanence le contact mobile 230, respectivement en position d'ouverture et en position de fermeture.

L'homme de l'art comprendra aisément à l'examen du mécanisme 350 représenté sur la figure 11 que la position du point d'équilibre dans le sens de l'ouverture est décalée par rapport à la position du point d'équilibre dans le sens de la fermeture. Dans les deux cas, le point d'équilibre est atteint lorsque la pièce 370 est diamétralement opposée à la pièce 360, par rapport à l'axe 352. Ce décalage entre la position du point d'équilibre à la fermeture et la position du point d'équilibre à l'ouverture génère un effet d'hystérésis.

Sur la figure 11, on a esquissé en traits interrompus, sous la référence 360a, la position occupée par la pièce 360 en position de fermeture de l'interrupteur 200.

Les deux points d'équilibre du mécanisme 350 sont donc atteints lorsque la pièce 370 est respectivement alignée avec les deux positions de la pièce 360 représentées sur la figure 11 en traits continus et en traits interrompus.

On va maintenant décrire le fonctionnement général du dispositif de coupure conforme à la présente invention en regard des figures 1 à 10 annexées.

En position de fermeture stable, les contacts mobiles 142 et 230 du sectionneur 100 et de l'interrupteur 200 occupent la position représentée sur la figure 1, tandis que les moyens de commande associés occupent la position représentée sur la figure 7.

Dans cette position, la tige de contact mobile 142 du sectionneur 100 est reliée électriquement au contact fixe 120, donc à la broche 128. La tige de contact mobile 142 est également reliée électriquement, par son autre extrémité à la seconde broche 250. Le courant peut donc passer entre les deux tronçons de lignes raccordées respectivement aux broches 128 et 250 par l'intermédiaire du contact fixe 120 et du contact mobile 140 du sectionneur 100.

Le contact mobile 230 de l'interrupteur 200 est également relié électriquement au contact fixe 220.

Toutefois, l'enveloppe isolante 144 de la tige de contact mobile 242 étant placée en regard du socle électriquement conducteur 240, le courant ne peut passer en parallèle par l'intermédiaire de l'interrupteur sous atmosphère contrôlée 200.

Lorsque la tige de commande 300 est entraînée selon l'axe 102 par le moteur 310, on atteint tout d'abord une première position, intermédiaire entre les positions représentées sur les figures 1 et 2, dans laquelle l'enrobage électriquement isolant 144 de la tige de contact mobile 140 est placé entre le socle 240 et la broche 250. Dans cette position, le sectionneur 100 et l'interrupteur 200, tous deux en position de fermeture, sont connectés en parallèle. Le courant véhiculé par les tronçons de lignes reliées aux broches 128 et 250 peut donc passer à la fois d'une part par le contact fixe 120, le contact mobile 142 et la broche 250, et d'autre part par le contact fixe 120, le contact mobile 142, le socle 240, le contact fixe 220, le contact mobile 230, la tresse 232 et la broche 250.

La tige de contact mobile 142 atteint ensuite la position représentée sur la figure 2. Dans cette position, la première extrémité de la tige de contact mobile 142 est toujours reliée électriquement au contact fixe 120.

Toutefois, l'enrobage électriquement isolant 144 de la tige de contact mobile 142 est alors placé en regard de la broche 250. La tige de contact mobile 142 est par conséquent isolée de la broche 250. Le sectionneur 100 est provisoirement ouvert.

En revanche, l'interrupteur 200 est toujours en position de fermeture comme représenté sur la figure 2. Le courant peut donc passé entre les deux tronçons de ligne raccordés aux broches 128 et 250 par l'intermédiaire du contact fixe 120, du contact mobile 142, du socle 240, du contact fixe 220, du contact mobile 230 et de la tresse 232.

Dans la suite de l'actionnement de la tige de commande 300 le mécanisme d'entraînement de l'interrupteur 200 atteint sa position d'équilibre comme représenté sur la figure 8. Lors du franchissement de cette position d'équilibre, l'interrupteur sous atmosphère contrôlée 200 est ouvert brusquement, avec déplacement rapide de la tige de contact mobile 230, comme représenté sur la figure 3.

L'enrobage électriquement isolant 144 de la tige de contact mobile 142 étant toujours placé en regard de la broche 250, le courant entre les deux tronçons de lignes raccordé respectivement aux broches 128 et 250 est interrompu.

On notera que l'entraînement de la tige de contact mobile 142 est obtenu lorsque le pion 334 solidaire de l'une des extrémités du ressort 330 repose contre le fond des lumières 146, 306 comme représenté sur la figure 8.

Par la suite de l'entraînement de la tige de commande 300, le ressort de compression 330 atteint sa position d'équilibre comme représenté sur la figure 9.

La tige de contact mobile 142 est déplacée rapidement en position d'ouverture, comme représenté sur la figure 4, lors du franchissement de ce point d'équilibre.

Le dispositif a alors atteint sa position d'ouverture maximum. Dans cette position, les volets électriquement isolants 150 ont repris leur position de repos transversale à l'axe 102. Ils sont intercalés entre le contact fixe 120 et le contact mobile 140 du sectionneur 100. L'enrobage électriquement isolant 144 de la tige 142 est toujours placé en regard de la broche 250.

L'interrupteur 200 est également placé en position d'ouverture. Le dispositif ainsi formé peut accepter une différence de quelques centaines de kilovolts entre les broches 128 et 250.

De préférence, il est prévu des butées mécaniques 336, 344, respectivement pour le pion 334 et la bielle 340, afin de limiter le déplacement de ces éléments audelà de la position d'équilibre, comme représenté sur la figure 10.

Pour ramener le dispositif en position de fermeture, il suffit d'actionner la tige de commande 300 à translation dans le sens inverse.

La tige de contact mobile 142 n'est entraînée qu'après franchissement de la perte de course définie par les lumières 146, 306. De préférence, cette perte de course définie par les lumières 146, 306 est telle que l'interrupteur sous atmosphère contrôlée 200 est ramené en position de fermeture avant que la tige de contact mobile 142 du sectionneur 100, ne soit relié au contact fixe 120, comme représenté sur la figure 5. On obtient ainsi que la fermeture du circuit est opérée sur le sectionneur 100 et non point sur l'interrupteur sous atmosphère contrôlée 200.

Toutefois, en variante, on peut exploiter l'effet d'hystérésis généré par le mécanisme de commande 350 représenté sur la figure 11, et réduire la longueur des lumières 146, 306, afin de ramener la tige de contact mobile 142 en liaison avec le contact fixe 120 tout en maintenant l'enveloppe isolante 144 de la tige 142 en regard de la broche 250 lors de la fermeture de l'interrupteur sous atmosphère contrôlée 200. On obtient alors selon cette variante la fermeture du circuit au niveau de l'interrupteur 200 et non point au niveau du sectionneur 100.

Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.

On peut par exemple envisager de relier directement le contact fixe 220 de l'interrupteur 200 au contact fixe 120 du sectionneur 100, et non point de relier le contact fixe 220 au contact fixe 120 par l'intermédiaire du socle 240 et de la tige de contact mobile 142 comme représenté sur les figures annexées.

En outre, le mode de réalisation précédemment décrit représenté sur les figures 1 à 6, correspond à une disposition de l'interrupteur 200 en parallèle du sectionneur 100. En variante, on peut toutefois placer l'interrupteur 200 en série du sectionneur 100. De nombreuses configurations peuvent être utilisées à cet effet. Le cas échéant, il suffit pour cela de décaler axialement l'enrobage électriquement isolant 144 sur la tige 142 par rapport à la représentation donnée sur les figures 1 à 6, de sorte que cet enrobage électriquement isolant 144 soit placé en permanence en regard de la broche 250 et ne soit jamais placé en regard du socle 240, pour relier en permanence la tige de contact fixe 220 à la tige de contact mobile 142.

Le dispositif conforme à la présente invention peut soit être fixé en sommet de poteau, soit être placé dans un capotage posé sur le sol ou enterré.

Par ailleurs de préférence il est prévu un jeu dans la liaison entre les moyens de commande à accumulation d'énergie et les contacts mobiles du sectionneur à écran 100 et de l'interrupteur sous atmosphère controlée 200 de sorte que ces contacts mobiles ne soient entrainés que lorsque les moyens de commande ont une vitesse non nulle.

Le sectionneur à écran 100 peut être placé dans l'air ou dans une atmosphère contrôlée d'un gaz électronégatif, par exemple du SF6.

On va maintenant décrire le mode de réalisation représenté sur les figures 12 et suivantes.

Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 11 et précédemment décrit, le dispositif de coupure comprend en combinaison un sectionneur à écran 100 et un interrupteur sous atmosphère contrôlée 200. Par ailleurs, la coupure du courant est opérée au niveau de l'atmosphère contrôlée 200.

En revanche selon le mode de réalisation représenté sur la figure 12, le dispositif comprend seulement un sectionneur à écran 400 et la coupure de courant est opérée au niveau de celui-ci.

Le sectionneur 400 représenté sur la figure 12 annexée est conçu pour sectionner trois lignes électriques.

Ce sectionneur 400 comprend un boitier 410, trois contacts fixes 440, trois contacts mobiles 460, des écrans 480 et des moyens de commande 490.

Le boitier 410 est de préférence scellé de façon étanche. Son volume interne peut être placé sous vide. Ou encore il contient une atmosphère neutre telle que de l'azote, voire de préférence un gaz électronégatif, par exemple du SF6.

Le boitier 410 est réalisé avantageusement en matériau électriquement isolant. Très préférentiellement le boitier 410 est réalisé par moulage d'un matériau synthétique chargé de verre. La géométrie du boitier 410 peut bien entendu faire l'objet de divers modes de réalisation. En particulier, le boitier 410 peut être formé par assemblage de différentes coquilles moulées séparément.

Le boitier 410 comprend deux parois principales 412, 414 parallèles qui portent chacune trois connecteurs 416, 420 destinés à être raccordés respectivement aux tronçons de lignes à sectionner. Chaque connecteur 416, 420 comprend une jupe 417, 421 en matériau électriquement isolant, venue de moulage sur la surface extérieure du boitier 410. Ces jupes 417, 421 permettent d'augmenter les lignes de fuite sur la surface extérieure du boitier 410.

Chaque connecteur 416, 420 loge en outre un contact électrique pour le raccordement sur le tronçon de ligne associé.

Ces contacts électriques peuvent faire l'objet de nombreux modes de réalisation.

Selon le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 12 annexée, chacun de ces contacts comprend un cône de contact 442, 462 fixé respectivement sur une paroi 412, 414 du boitier et adapté pour recevoir un manchon de contact lui même relié directement et en permanence avec l'un desdits tronçons de ligne à sectionner.

De préférence le manchon de contact précité est bloqué sur ledit cône 442 ou 462 par un anneau, < comme celà est connu en soi de l'homme de l'art. Le cas échéant le manchon de contact peut être intégré à une prise d'équerre.

Les cônes 442 sont liés aux contacts fixes 440.

Les cônes 462 sont liés aux contacts mobiles 460.

les contacts fixes 440 comprennent chacun un manchon 444 lié à un cône 442, ainsi qu'un élément de contact 450 conçu pour maintenir une liaison électrique avec le contact mobile 460 associé lors d'un déplacement relatif entre le contact fixe 440 et le contact mobile 460 respectivement associé.

Un exemple de réalisation d'un tel élément 450 est représenté sur la figure 13 annexée.

Selon le mode de réalisation représenté sur cette figure 13, chaque élément de contact 450 comprend une pluralité de pièces 452 équiréparties autour de l'axe du contact mobile 460 et du manchon 444, à l'intérieur du manchon 444. Chaque pièce 452 comporte une âme rectiligne 454 parallèle à l'axe du manchon 444 et pourvue d'extrémités arrondies 456, 457 convexes vers le contact mobile 460, c'est à dire vers le centre du manchon 444.

Chaque pièce 452 est sollicitée vers le contact mobile 460, soit radialement vers l'intérieur, par un ressort 458 en forme générale de V, dont le sommet repose sur la surface intérieure du manchon 444 et les extrémités de ce ressort 458 sont engagées dans les extrémités arrondies 456 et 457 de la pièce 452.

Chaque contact mobile 460 est composé d'une tige rectiligne en matériau électriquement conducteur, guidée à translation selon l'axe du manchon 444. Le contact mobile 460 est relié au cône associé 462 par une liaison électrique souple, par exemple par une tresse électriquement conductrice. Les trois contacts mobiles 460 sont ainsi guidés en translation parallèlement entre eux, perpendiculairement aux parois 412 et 414.

Le boitier 410 possède deux cloisons internes 430, 432 qui s'étendent perpendiculairement aux parois précitées 412, 414. Les cloisons 430 et 432 sont avantageusement venues de moulage avec le boitier 410. Les cloisons 430 et 432 séparent le boitier en trois compartiments logeant chacun un contact fixe 440 et un contact mobile 460 associés à une ligne à sectionner.

En outre le boitier 410 comporte de préférence des cloisons internes additionnelles venues de moulage 434, 436. Ces dernières servent d'entretoises aux cloisons précitées 430 et 432. Elles s'étendent parallèlement aux parois 412 et 414 et relient entre elles les parois secondaires 413 et 415 du boitier 410.

Ces parois 434 et 436 sont munies de passages traversants recevant les contacts mobiles 460 afin de guider ceux-ci en translation selon leurs axes.

Plus précisément, de préférence, les parois 434 et 436 sont munies au niveau des passages précités, de paliers à corps de roulement, par exemple à billes, afin de faciliter le déplacement en translation des contacts mobiles 460.

On a ainsi représenté schématiquement sur la figure 14, un exemple de réalisation d'un tel palier à billes. Sur la figure 14 on aperçoit deux couronnes de billes 470 axialement espacées dans des logements appropriés formés dans la surface interne d'un passage 472 réalisé dans l'une des parois 434 ou 436.

Les contacts mobiles 460 peuvent être déplacés par tout moyen approprié entre la position d'ouverture représentée sur la figure 12, dans laquelle les contacts mobiles 460 sont séparés et éloignés des contacts fixes 440, et une position de fermeture dans laquelle les contacts mobiles 460 sont reliés aux contacts fixes 440.

De préférence les contacts mobiles sont commandés à déplacement par des bielles 492, elles mêmes actionnées par un organe moteur 490. On a représenté sur la figure 15 annexée une telle bielle 492 guidée en rotation autour d'un axe 493 transversal à la direction de translation des contacts mobiles 460. La bielle est entrainée en pivotement alterné autour de cet axe 493 par l'organe moteur 490.

En outre la bielle 492 est munie d'une lumière longitudinale 494 engagée sur un téton 465 solidaire du contact mobile 460.

L'homme de l'art comprendra aisément que les pivotements alternés de la bielle 492 autour de l'axe 493 permettent de déplacer le contact mobile 460 en va et vient entre les positions de fermeture et d'ouverture précitées.

Le dispositif 400 représenté sur la figure 12 annexée comprend des volets 480 souples et élastiques, électriquement isolants adaptés pour être intercalés entre les contacts fixes 440 et les contacts mobiles 460 en position d'ouverture du dispositif.

Plus précisément, le dispositif 400 représenté sur la figure 12 comprend, dans une chambre 481 formée entre chaque contact fixe 440 et la paroi 436 placée en regard, trois plaques support rigides et fixes 482 en matériau électriquement isolant. Ces plaques 482 sont parallèles entre elles et s'étendent parallèlement aux parois 412 et 414. Chaque plaque 482 est muni d'un passage traversant selon son épaisseur, en regard duquel est prévu un volet élastique 484, par exemple en silicone comme indiqué précédemment.

Ainsi l'homme de l'art comprendra aisément que les volets 484 sont déplacés automatiquement hors de l'espace entre les contacts fixes 440 et les contacts mobiles 460, par ces derniers, lors de la fermeture du dispositif. En revanche les volets 484 sont rappelés automatiquement par leur élasticité intrinsèque entre les contacts fixes 440 et les contacts mobiles 460 lors de l'ouverture du dispositif, comme représenté sur la figure 12.

Claims (33)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de coupure de lignes électriques, notamment pour lignes électriques moyenne et haute tension, du type connu comprenant un boîtier (110) qui loge deux contacts électriques (120, 140), dont l'un au moins (140) mobile sur commande, et un écran électriquement isolant (150) adapté pour être interposé très rapidement entre ces deux contacts, lors de leur séparation, pour interrompre l'arc éventuel d'ouverture, caractérisé par le fait que l'écran est formé d'au moins un volet (150) en matériau électriquement isolant, souple et élastique, déplacé automatiquement hors de l'espace entre les deux contacts (120, 140) par le contact mobile (140) lors de la fermeture du dispositif, et rappelé automatiquement par son élasticité intrinsèque dans l'espace entre les deux contacts (120, 140) lors de la séparation de ceux-ci et de l'ouverture du dispositif.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend différents volets (150) répartis dans l'espace formé à l'ouverture entre les contacts (120, 140).

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le contact mobile (140) est guidé à translation et par le fait que le dispositif comprend différents volets (150) répartis sur la longueur de l'espace défini à l'ouverture entre le contact fixe (120) et le contact mobile (140) et répartis angulairement autour de l'axe du contact mobile (140).

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque volet (150) est réalisé en matériau synthétique électriquement isolant.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque volet (150) est réalisé en silicone.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il est adapté pour opérer la coupure du courant électrique.

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend trois contacts fixes (440) et trois contacts mobiles (460) pour couper une ligne triphasée.

8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le boitier (410) est étanche.

9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le volume interne du boitier (410) est choisi dans le groupe comprenant : le vide, une atmosphère neutre, telle que de l'azote, ou un gaz électronégatif, tel que du SF6.

10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le boitier (410) est réalisé en matériau synthétique chargé de verre.

11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que chaque contact fixe (440) comprend un manchon (444) qui loge une pluralité de pièces de contact (452) électriquement conductrices chargées par ressort (458).

12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le boitier (410) comprend des cloisons internes (430, 432) entre les différents éléments de sectionnement associés respectivement aux différentes lignes à sectionner.

13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le boitier (410) comprend des cloisons internes (434, 436) qui servent de guidage aux contacts mobiles (460).

14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que chaque contact mobile (460) est guidé par un palier à corps de roulement (470).

15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que chaque contact mobile (460) est guidé en translation et entrainé par une bielle pivotante (492) elle même actionnée par un organe d'entrainement (490).

16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que chaque volet souple et élastique (484) est placé en regard d'un passage ménagé dans un support rigide électriquement isolant (482).

17. Dispositif de coupure de lignes électriques, notamment pour lignes électriques très haute tension, caractérisé par le fait qu'il est composé de la combinaison d'un interrupteur sous atmosphère contrôlée (200) et d'un sectionneur comprenant un boîtier (110) qui loge deux contacts électriques (120, 140) dont l'un au moins mobile sur commande et un écran électriquement isolant (150) adapté pour être interposé très rapidement entre ces deux contacts (120, 140) lors de leur séparation, pour interrompre l'arc éventuel d'ouverture.

18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé par le fait que l'interrupteur sous atmosphère contrôlée (200) et le sectionneur à écran (100) sont actionnés chacun par un mécanisme (340, 346 ; 330 ; 350) à accumulation d'énergie et déclenchement brusque par dépassement de point d'équilibre.

19. Dispositif selon l'une des revendications 17 ou 18, caractérisé par le fait que l'interrupteur sous atmosphère contrôlée (200) est placé en parallèle du sectionneur à écran (100).

20. Dispositif selon l'une des revendications 17 ou 18, caractérisé par le fait que l'interrupteur sous atmosphère contrôlée (200) est placé électriquement en série du sectionneur à écran (100).

21. Dispositif selon l'une des revendications 17 à 20, caractérisé par le fait que le sectionneur à écran (100) comprend un écran (150) formé d'au moins un volet en matériau électriquement isolant, souple et élastique, déplacé automatiquement hors de l'espace entre les deux contacts (120, 140) du sectionneur, par le contact mobile (140) lors de la fermeture du sectionneur, et rappelé automatiquement par son élasticité intrinsèque dans l'espace entre les deux contacts (120, 140) lors de la séparation de ceux-ci et de l'ouverture du sectionneur.

22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé par le fait que le sectionneur (100) comprend différents volets (150) répartis dans l'espace libre défini à l'ouverture entre les contacts (120, 140) du sectionneur.

23. Dispositif selon l'une des revendications 21 et 22, caractérisé par le fait que le contact mobile (140) du sectionneur est guidé à translation et par le fait que le sectionneur (100) comprend différents volets (140) répartis sur la longueur de l'espace libre défini à l'ouverture entre les contacts (120, 140) du sectionneur et répartis angulairement autour de l'axe du contact mobile (140) du sectionneur.

24. Dispositif selon l'une des revendications 17 à 23, caractérisé par le fait que chaque écran (150) est formé en matériau synthétique.

25. Dispositif selon l'une des revendications 17 à 24, caractérisé par le fait que chaque écran (150) est formé de silicone.

26. Dispositif selon l'une des revendications 17 à 25, caractérisé par le fait qu'il comprend un mécanisme de commande comprenant une tige de commande (300) actionnée à translation en va et vient par un moteur (310).

27. Dispositif selon la revendication 26, caractérisé par le fait que le mécanisme de commande du sectionneur (100) comprend un ressort de compression (330), une butée (332) servant d'appui à une première extrémité du ressort (330), et un pion (334) solidaire de la seconde extrémité du ressort (330) et engagé dans deux lumières (146, 306) prévues respectivement sur le contact mobile (140) du sectionneur (100) et la tige de commande (300).

28. Dispositif selon l'une des revendications 26 à 27, caractérisé par le fait que le mécanisme de commande de l'interrupteur sous atmosphère contrôlée (200) comprend une bielle (340) articulée sur la tige de contact mobile (230) de l'interrupteur (200) et articulée par ailleurs autour d'un axe fixe (342) et un ressort de traction (346) tendu entre la bielle (340) et la tige de commande (300).

29. Dispositif selon l'une des revendications 17 à 27, caractérisé par le fait que le mécanisme de commande (350) de l'interrupteur sous atmosphère contrôlée (200) comprend un boîtier (351), deux pièces rigides (360, 370) articulées autour d'un axe commun (352) et un ressort (380) fixe sur les deux pièces (360, 370), respectivement de part et d'autre de l'axe (352).

30. Dispositif selon l'une des revendications 17 à 29, caractérisé par le que le sectionneur (100) et l'interrupteur sous atmosphère contrôlée (200) sont placés respectivement de part et d'autre d'un socle (240) en matériau électriquement conducteur.

31. Dispositif selon la revendication 30, caractérisé par le fait que la tige de contact mobile (142) du sectionneur (100) comprend, sur une partie de sa longueur, un enrobage électriquement isolant (144) apte à contrôler la liaison électrique définie entre la tige de contact mobile (142) du sectionneur et d'une part, le socle (240), d'autre part une broche de raccordement (250).

32. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 31, caractérisé par le fait que le dispositif à l'écran (100) est placé dans l'air.

33. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 31, caractérisé par le fait que le dispositif à écran (100) est sous atmosphère contrôlée de gaz électronégatif, par exemple du SF6.