FR2882189A1 - Dispositif de protection d'une installation electrique contre la foudre - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de protection contre la foudre comportant :- des moyens de surveillance de l'activité orageuse,- des moyens asservis d'ouverture et de fermeture du circuit d'alimentation, comportant au moins un plot fixe de contact (7) et un plot mobile de contact (8), dont l'un est relié au réseau et l'autre est relié à l'installation, le plot mobile de contact étant relié à un organe de déplacement asservi (10),- et une unité de commande raccordée aux moyens de surveillance et aux moyens asservis d'ouverture et de fermeture.Selon l'invention, le dispositif comporte des moyens (20) de raccordement à la terre, comportant au moins une électrode (21) placée au niveau du plot de contact relié à l'installation, de manière que lorsque le plot de contact mobile occupe: sa position d'ouverture, les moyens de raccordement puissent écouler à la terre le courant de foudre s'établissant entre l'électrode (21) et le plot de contact relié au réseau d'alimentation.
Description
:1
La présente invention concerne le domaine technique de la protection contre la foudre, d'installations électriques diverses raccordées à un réseau d'alimentation électrique.
Un impact ou un coup de foudre sur un réseau électrique conduit à un risque non négligeable de détérioration de l'installation ou des installations électriques raccordées à ce réseau.
Afin d'éviter ces risques de détérioration en cas d'impact de foudre, il est connu de mettre en oeuvre des dispositifs de protection tels que des disjoncteurs, des parafoudres ou des éclateurs. Ces dispositifs, le plus généralement passifs, permettent dans certains cas, lorsque l'énergie de l'impact est en relation avec leur capacité de protection, d'empêcher une détérioration de l'installation électrique connectée au réseau. Toutefois, de tels dispositifs présentent l'inconvénient de se détériorer au fur et à mesure de leur mise en oeuvre et donc de présenter une durée de vie limitée dans le temps de sorte qu'il est nécessaire de les changer régulièrement. De plus, lorsque le niveau de l'impact de foudre est supérieur à leur capacité de protection, ils ne sont plus en mesure de protéger convenablement l'installation raccordée au réseau électrique.
Pour remédier à de tels inconvénients, il est connu de mettre en oeuvre un dispositif de protection comportant des moyens de surveillance de l'activité orageuse intervenant dans un périmètre donné de l'installation électrique à protéger. Ces moyens de surveillance sont reliés à une unité de commande qui est raccordée également à des moyens asservis d'ouverture et de fermeture d'un circuit assurant l'alimentation à partir d'un réseau, de l'installation électrique à protéger. Ces moyens asservis d'ouverture et de fermeture cornportent un sectionneur présentant au moins un plot fixe et/ou barre de contact et un plot mobile de contact dont l'un est relié au réseau et l'autre est relié à l'installation à protéger. Le plot mobile de contact est relié à un organe de déplacement asservi de manière que le plot mobile de contact occupe une position de fermeture pour laquelle les plots de contact sont connectés et une position d'ouverture dans laquelle les plots de contact sont séparés par un espace d'isolation.
L'unité cle commande est conçue pour commander, lorsque l'activité orageuse dépasse un niveau d'alerte, l'organe de déplacement de manière à placer le plot mobile de contact dans sa position d'ouverture. Un tel dispositif de protection permet ainsi de commander en ouverture un sectionneur lorsqu'une activité orageuse pertinente apparaît dans l'environnement de l'installation électrique à protéger. Il doit être considéré que le dimensionnernent de l'espace d'isolation entre les plots de contact du sectionneur sont adaptés pour une valeur déterminée du coup de foudre.
Toutefois, il apparaît que le niveau d'énergie de certains orages dépasse la capacité d'isolation entre les plots de contact du sectionneur de sorte que l'installation électrique est à même de subir une détérioration.
L'objet cle l'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un dispositif permettant de protéger contre la foudre une installation électrique même si le niveau de l'impact de foudre est supérieur à la capacité de protection du sectionneur.
Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention concerne un dispositif de protection contre la foudre raccordée par un circuit 20 d'alimentation, à un réseau d'alimentation électrique, le dispositif comporte: - des moyens de surveillance de l'activité orageuse, - des moyens asservis d'ouverture et de fermeture du circuit d'alimentation, comportant au moins un plot fixe de contact et un plot mobile de contact, dont l'un est relié au réseau et l'autre est relié à l'installation, le plot mobile de contact étant relié à un organe de déplacement asservi de manière que ledit plot mobile de contact occupe une position de fermeture pour laquelle les plots de contact sont connectés et une position d'ouverture dans laquelle les plots de contact sont séparés par un espace d'isolation, - et une unité de commande raccordée aux moyens de surveillance et aux moyens asservis d'ouverture et de fermeture, conçue pour, lorsque l'activité orageuse dépasse un niveau d'alerte, commander l'organe de 10 15 :3 déplacement pour placer le plot mobile de contact dans sa position d'ouverture.
Selon l'invention, le dispositif de protection comporte des moyens de raccordement à la terre, comportant au moins une électrode placée au niveau du plot de contact relié à l'installation, de manière que lorsque le plot de contact mobile occupe sa position d'ouverture, les moyens de raccordement puissent écouler à la terre le courant de foudre s'établissant entre l'électrode et le plot de contact relié au réseau d'alimentation.
Selon une variante de réalisation, l'électrode est réalisée par l'intermédiaire d'une plaque métallique s'étendant en vis-à-vis du plot de contact relié au réseau d'alimentation, en occupant une position plus proche du plot de contact relié à l'installation lorsque le plot de contact mobile occupe sa position d'ouverture.
Par exemple, la plaque métallique est montée de manière fixe.
De préférence, la plaque métallique est reliée à la terre à l'aide d'une tresse métallique.
Selon une autre variante de réalisation, l'électrode est réalisée par un contact équipant le plot de contact relié à l'installation et connecté à la terre par l'intermédiaire d'un contacteur asservi, placé en position de fermeture lorsque le plot de contact mobile occupe sa position d'ouverture.
Selon une forme de raccordement, le plot de contact relié au réseau d'alimentation est le plot de contact fixe tandis que le plot de contact relié à l'installation est le plot de contact mobile Avantageusement, l'organe de déplacement est un vérin piloté par 25 l'unité de commande et comportant une tige dont l'extrémité est équipée du plot de contact mobile.
De préférence, les moyens asservis d'ouverture et de fermeture du circuit d'alimentation comprennent un contacteur monté en série avec les plots de contact et piloté par l'unité de commande qui est adaptée pour ouvrir d'abord le contacteur avant le déplacement du plot de contact mobile.
Selon une autre variante de réalisation, le dispositif de protection comporte un volet d'isolation destiné à venir s'interposer entre le plot de contact fixe et le plot de contact mobile lorsque ce dernier occupe sa position d'ouverture, le volet d'isolation étant commandé pour passer de sa position escamotée à sa position d'interposition lors du déplacement du plot de contact mobile.
De préférence, le volet d'isolation est monté mobile à l'aide de moyens de pivotement en occupant une position escamotée permettant le déplacement du plot de contact mobile et une position d'interposition recouvrant le plot de contact mobile, les moyens de pivotement étant reliés à la terre pour réaliser l'électrode.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La Figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de protection conforme à l'invention.
La Figure 2 est une vue en coupe partielle montrant un premier exemple de réalisation d'un dispositif de protection conforme à l'invention.
La Figure 3 est une vue en coupe prise selon les lignes III-III de la Fig. 2.
La Figure 4 illustre une autre variante de réalisation d'un dispositif de protection conforme à l'invention.
La Figure 5 est une vue en coupe prise sensiblement selon les lignes V-V de la Fig. 4.
Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 1, l'objet de l'invention concerne un dispositif 1 destiné à assurer la protection d'une installation électrique 2 au sens général raccordé à un réseau d'alimentation électrique 3. Le dispositif de protection 1 est monté sur le circuit d'alimentation 4 assurant le raccordement entre l'installation électrique 2 à protéger et le réseau d'alimentation électrique 3. Le dispositif de protection 1 est particulièrement adapté pour assurer la protection de l'installation électrique 2 contre les impacts ou les coups de foudre susceptibles d'intervenir sur le réseau d'alimentation électrique 3.
Le dispositif de protection 1 comporte des moyens asservis 5 d'ouverture et de fermeture du circuit d'alimentation 4. Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 2 et 3, les moyens asservis 5 comportent un sectionneur 6 présentant au moins un plot fixe de contact 7 et un plot mobile de contact 8 dont l'un est relié au réseau 3 et l'autre est relié à l'installation 2.. Dans l'exemple de réalisation illustré, le plot de contact fixe 7 est relié au réseau d'alimentation 2 tandis que le plot de contact mobile 8 est relié à l'installation électrique à protéger 2. Bien entendu, il pourrait être prévu d'intervertir le raccordement des plots de contact 7, 8 avec le réseau et l'installation électrique.
Chaque plot de contact 7, 8 comporte un nombre de bornes adapté au type de circuit d'alimentation électrique. Par exemple, chaque plot de contact 7, 8 comporte deux bornes dans le cas d'une alimentation monophasée et quatre dans le cas d'une alimentation triphasée. Dans l'exemple illustré, chaque plot de contact 7, 8 comporte deux contacts respectivement 71, et 81. Le plot de contact fixe 7 est monté de toute manière appropriée dans un coffret ou boîtier 9.
Le plot mobile de contact 8 est relié à un organe de déplacement asservi 10 de manière que le plot mobile de contact 8 occupe une position de fermeture pour laquelle les plots de contact 7 et 8 sont connectés et une position d'ouverture telle qu'illustrée à la Fig. 2 dans laquelle les plots de contact 7, 8 sont séparés par un espace d'isolation 11.
L'organe de déplacement asservi 10 est réalisé par tout moyen approprié tel que par une vis sans fin ou comme illustré par un vérin comportant une tige 11 dont l'extrémité porte le plot mobile de contact 8 qui se déplace à l'intérieur du boîtier 9. Un tel sectionneur 6 permet d'obtenir une valeur de tension de protection correspondant à la valeur de l'espace d'isolation 11 s'établissant entre les plots de contact 7, 8 lorsque le plot de contact mobile est placé en position d'ouverture.
Selon une caractéristique préférée de réalisation, les moyens asservis 5 comportent le sectionneur 6 et un contacteur non représenté montés en série dans le circuit d'alimentation 4.
Le dispositif de protection 1 comporte également des moyens 15 de surveillance de l'activité orageuse survenant à proximité de l'installation à protéger 2. Les moyens de surveillance 15 permettent d'évaluer les risques d'impact de foudre sur le réseau d'alimentation 3. Ces moyens de surveillance 15 peuvent être de tout type connu en soi, et surveiller par exemple l'activité électromagnétique atmosphérique et/ou lumineuse et/ou sonore.
Le dispositif de protection 1 comporte également une unité de commande 16 raccordée aux moyens de surveillance 15 et aux moyens asservis d'ouverture et de fermeture 5. Cette unité de commande 16 est conçue de manière à commander, lorsque l'activité orageuse dépasse un niveau d'alerte donné, l'organe de déplacement 10 en vue de placer le plot mobile de contact 8 dans sa position d'ouverture. Cette unité de commande 16 peut être réalisée de toute manière appropriée, en étant programmable ou non, et en se limitant par exemple à un simple interrupteur actionné par une personne.
Conformément à l'invention, le dispositif de protection 1 comporte des moyens 20 de raccordement à la terre comportant au moins une électrode 21 placé au niveau du plot de contact 8 relié à l'installation 2 de manière que lorsque le plot de contact mobile 8 occupe sa position d'ouverture, les moyens de raccordement 20 puissent écouler à la terre le courant de foudre s'établissant entre l'électrode 21 et le plot de contact 7 relié au réseau d'alimentation. Dans l'exemple illustré aux Fig. 2 et 3, l'électrode 21 est réalisée par l'intermédiaire d'une plaque métallique s'étendant en vis-à-vis du plot de contact fixe 7, en occupant une position plus proche du plot de contact fixe 7 que le plot de contact mobile 8 lorsque ce dernier occupe sa position d'ouverture. En d'autres termes, et tel que cela ressort clairement des Fig. 2 et 3, la plaque métallique 21 se trouve à une distance plus proche du plot de contact fixe 7 que le plot de contact mobile 8 lorsque ce dernier occupe sa position d'ouverture de manière que la plaque 21 est destinée à écouler le courant de foudre en cas de son apparition à partir du plot de contact fixe 7.
Avantageusement, la plaque métallique 21 s'étend sur toute la largeur du boîtier 9 dans lequel sont montés les plots de contact 7, 8. Par exemple, la plaque métallique 21 s'étend d'un bord à l'autre du boîtier en ayant une partie s'étendant de manière inclinée pour augmenter la surface s'étendant en vis-à-vis du plot de contact fixe 7. Cette plaque métallique 21 est montée de manière à permettre le déplacement du plot de contact mobile 8 entre ses deux positions, à savoir sa position d'ouverture et sa position de fermeture.
La plaque métallique 21 est pourvue en dehors du boîtier 9, d'un prolongement 23 raccordé à la terre par l'intermédiaire d'une tresse métallique non représentée.
Le fonctionnement du dispositif de protection conforme à l'invention découle directement de la description qui précède.
Lorsque l'activité orageuse surveillée par les moyens 15 dépasse un niveau dit d'alerte, l'unité 16 commande l'ouverture du circuit d'alimentation 4 par les moyens asservis 5. Cette ouverture du circuit 4 permet alors d'isoler physiquement l'installation électrique 2 du réseau d'alimentation 3 en établissant dans le circuit d'alimentation 4 un espace 11 dit de sécurité suffisant pour éviter toute formation d'arc électrique entre l'installation 2 et le réseau 3 en cas d'impact de foudre sur le réseau électrique 3. D'une manière avantageuse, l'ouverture du circuit 4 est pilotée par l'unité de commande 16 en faisant intervenir tout d'abord une déconnexion de l'installation 2 du réseau 3 par une ouverture du contacteur suivie de l'ouverture du sectionneur 6 par la commande de l'organe de déplacement 10 en vue d'obtenir la séparation entre les plots de contact 7 et 8 pour obtenir l'espace de sécurité. La déconnexion de l'installation 2 du réseau électrique 3 par le contacteur présente l'avantage d'éviter toute apparition d'arc électrique lors de l'ouverture du sectionneur 6. Dans le cas d'un impact de foudre dépassant le niveau d'isolement électrique correspondant à l'espace de sécurité, l'électrode 21 est à même de récupérer le courant de foudre afin de l'amener à la terre. Ces moyens de raccordement 20 à la terre permettent ainsi d'assurer la protection de l'installation 2 placée en aval de l'électrode 21.
Lorsque l'activité électromagnétique redescend en dessous du niveau d'alerte, l'unité de commande 16 pilote les moyens asservis 5 en fermeture du circuit d'alimentation 4. Cette fermeture du circuit d'alimentation 4 fait tout d'abord intervenir la fermeture du sectionneur 6 puis la fermeture du contacteur afin de connecter l'installation électrique au réseau d'alimentation 3. Cette fermeture peut être effectuée dès que l'activité orageuse redescend en dessous du niveau d'alerte ou après une durée de temporisation prédéfinie.
Selon une autre variante de réalisation des moyens de raccordement 20, il est à noter que l'électrode 21 peut être réalisée par un contact équipant le plot de contact mobile 8 et connecté à la terre par l'intermédiaire d'un contacteur asservi placé en position de fermeture lorsque le plot de contact mobile 8 occupe sa position d'ouverture.
Les Fig. 4 et 5 illustrent une variante de réalisation dans laquelle le dispositif de protection selon l'invention comporte de façon supplémentaire un volet d'isolation 30 destiné à venir s'interposer entre le plot de contact fixe 7 et le plot de contact mobile 8 lorsque ce dernier occupe sa position d'ouverture. Le volet d'isolation 30 est réalisé en un matériau d'isolation électrique et se trouve monté pivotant à l'aide de moyens de pivotement 31 tels qu'une charnière ou comme illustré un axe. Le volet d'isolation 30 est apte à occuper d'une part une position escamotée représentée en traits interrompus à la Fig. 5, et autorisant le déplacement du plot de contact mobile 8 et d'autre part une position d'interposition venant recouvrir le plot de contact mobile 8 (Fig. 4). Avantageusement, le volet d'isolation 30 est 2882189 9 commandé pour passer de sa position escamotée à sa position d'interposition lors du déplacement du plot de contact mobile 8.
La mise en oeuvre du volet 30 permet d'augmenter la capacité d'isolation du sectionneur 6. Il est à noter que l'axe 31 est réalisé en un matériau métallique, et se trouve connecté à la terre pour assurer l'écoulement du courant de foudre comme le réalise l'électrode 21. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
Claims (8)
1 - Dispositif de protection contre la foudre d'une installation électrique (2) raccordée par un circuit d'alimentation (4), à un réseau d'alimentation électrique (3), le dispositif comportant: - des moyens (15) de surveillance de l'activité orageuse, des moyens asservis (5) d'ouverture et de fermeture du circuit d'alimentation,, comportant au moins un plot fixe de contact (7) et un plot mobile de contact (8), dont l'un est relié au réseau (3) et l'autre est relié à l'installation (2), le plot mobile de contact étant relié à un organe de déplacement asservi (10) de manière que ledit plot mobile de contact occupe une position de fermeture pour laquelle les plots de contact sont connectés et une position d'ouverture dans laquelle les plots de contact sont séparés par un espace d'isolation (11), - et une unité de commande (16) raccordée aux moyens de surveillance et aux moyens asservis d'ouverture et de fermeture, conçue pour, lorsque l'activité orageuse dépasse un niveau d'alerte, commander l'organe de déplacement pour placer le plot mobile de contact dans sa position d'ouverture, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (20) de raccordement à la terre, comportant au moins une électrode (21) placée au niveau du plot de contact relié à l'installation, de manière que lorsque le plot de contact mobile occupe sa position d'ouverture, les moyens de raccordement puissent écouler à la terre le courant de foudre s'établissant entre l'électrode (21) et le plot de contact relié au réseau d'alimentation.
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode (21) est réalisée par l'intermédiaire d'une plaque métallique s'étendant en vis-à-vis du plot de contact relié au réseau d'alimentation (2), en occupant une position plus proche du plot de contact relié à l'installation lorsque le plot de contact mobile occupe sa position d'ouverture.
3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque métallique (21) est montée de manière fixe.
4 - Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la plaque métallique (21) est reliée à la terre à l'aide d'une tresse métallique.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode (21) est réalisée par un contact équipant le plot de contact relié à l'installation et connecté à la terre par l'intermédiaire d'un contacteur asservi, placé en position de fermeture lorsque le plot de contact mobile occupe sa position d'ouverture.
6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le plot de contact relié au réseau d'alimentation (3) est le plot de contact fixe (7) tandis que le plot de contact relié à l'installation (2) est le plot de contact mobile (8).
7 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de déplacement (10) est un vérin piloté par l'unité de commande (16) et comportant une tige (11) dont l'extrémité est équipée du plot de contact mobile (8).
8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens asservis d'ouverture et de fermeture (5) du circuit d'alimentation comprennent un contacteur monté en série avec les plots de contact (7, 8) et piloté par l'unité de commande qui est adaptée pour ouvrir d'abord le contacteur avant le déplacement du plot de contact mobile (8).
9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un volet d'isolation (30) destiné à venir s'interposer entre le plot de contact fixe (7) et le plot de contact mobile (8) lorsque ce dernier occupe sa position d'ouverture, le volet d'isolation (30) étant commandé pour passer de sa position escamotée à sa position d'interposition lors du déplacement du plot de contact mobile (8) .
- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le volet d'isolation (30) est monté mobile à l'aide de moyens de pivotement en occupant une position escamotée permettant le déplacement du plot de 30 contact mobile (8) et une position d'interposition recouvrant le plot de contact mobile, les moyens de pivotement étant reliés à la terre pour réaliser l'électrode (21).
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2005
- 2005-02-15 FR FR0501497A patent/FR2882189A1/fr active Pending
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