FR2981494A1 - Conducteur leger pour appareillage electrique et appareillage electrique comportant au moins un tel conducteur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un conducteur (2) pour appareillage électrique comprenant : - au moins deux éléments de support (2.7 ; 2.7) en matériau conducteur électrique distants l'un de l'autre selon un axe longitudinal (Y), - au moins quatre profilés (2.3, 2.4, 2.5, 2.6) en matériau conducteur électrique allongés selon l'axe longitudinal (Y), incurvés transversalement à l'axe longitudinal et supportés par les éléments de support, dans lequel les éléments de support maintiennent en outre écartés par paire les au moins quatre profilés incurvés, l'écartement maintenu entre deux profilés incurvés d'une paire délimitant, transversalement à l'axe longitudinal et au moins entre les éléments de support, une surface ouverte rétrécie progressivement et continument. Ce conducteur peut former avantageusement un contact mobile (lame) (2) de sectionneur haute tension.

Description

CONDUCTEUR LEGER POUR APPAREILLAGE ELECTRIQUE ET APPAREILLAGE ELECTRIQUE COMPORTANT AU MOINS UN TEL CONDUCTEUR DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte principalement à un conducteur pour appareillage électrique, et notamment à un contact mobile pour sectionneur pour installations de transmission et de distribution d'énergie électrique haute tension à l'air libre, et plus généralement à un commutateur pour installations de transmission et de distribution d'énergie électrique haute tension à l'air libre.

Le domaine d'application principal visé est la haute tension mais l'invention peut tout aussi bien s'appliquer pour un conducteur moyenne ou basse tension. Elle a trait plus particulièrement à l'allègement d'un tel conducteur.

ART ANTÉRIEUR Un poste électrique à haute tension comporte notamment un ensemble de disjoncteurs et de sectionneurs. Le sectionneur dans un poste électrique a une fonction de sécurité, celui-ci est ouvert après que 25 le disjoncteur a été ouvert, rendant sûre toute intervention sur le poste. Le sectionneur comporte, de manière connue, un contact mobile en rotation autour d'un axe usuellement appelé lame et un contact fixe. Lorsque le sectionneur est fermé, le contact mobile et le contact fixe sont en contact mécanique et électrique. Un sectionneur haute tension de type connu comporte de manière connue un contact mobile autour d'un axe, celui-ci étant sensiblement horizontal lorsque le sectionneur est fermé et sensiblement vertical lorsque le sectionneur est ouvert. Le contact mobile est formé par un ensemble de pièces reliées entre elles et définissant un entrefer, dans lequel vient se loger un contact fixe lorsque le contact mobile est déplacé. Ce sectionneur donne entièrement satisfaction en termes de sécurité de fonctionnement et d'efficacité de conduction du courant.

La demanderesse a proposé dans la demande de brevet internationale WO 2010/106126, un tel sectionneur haute tension qui en outre est de conception simplifiée. La nécessité de répondre à des contraintes 20 thermiques élevées impose aux concepteurs de sectionneur de sur-dimensionner le contact mobile par rapport au cahier des charges de conduction du courant. Plus exactement, les concepteurs doivent augmenter la longueur périphérique du contact mobile, comme pour le 25 contact mobile selon la demande internationale susmentionnée. Ce faisant, la surface externe dudit contact est augmentée ce qui favorise les échanges thermiques avec l'air ambiant autour. Cependant, augmenter la surface externe du contact mobile (lame) 30 revient à augmenter son poids. Un sectionneur doit en outre être capable d'avoir une tenue sismique élevée.

Or, plus on utilise des pièces lourdes, plus cela peut être nuisible à la tenue sismique d'un sectionneur. Le but de l'invention est donc de proposer un appareillage électrique, plus particulièrement un 5 sectionneur du type de ceux décrits ci-dessus, qui utilise des pièces plus légères, notamment un contact mobile plus léger que ceux des appareillages électriques selon l'état de l'art, tout en répondant à des contraintes thermiques élevées. 10 EXPOSÉ DE L'INVENTION Pour ce faire, l'invention a pour objet un conducteur pour appareillage électrique comprenant : - au moins deux éléments de support en matériau conducteur électrique distantes l'un de 15 l'autre selon un axe longitudinal, - au moins quatre profilés en matériau conducteur électrique allongés selon l'axe longitudinal, incurvés transversalement à l'axe longitudinal et supportés par les éléments de support. 20 Selon l'invention, les éléments de support maintiennent en outre écartés par paire les au moins quatre profilés incurvés, l'écartement maintenu entre deux profilés incurvés d'une paire délimitant, transversalement à l'axe longitudinal et au moins entre 25 les éléments de support, une surface ouverte rétrécie progressivement et continument. Les inventeurs ont été confrontés aux contraintes d'un sectionneur haute tension (HT): - en fonctionnement, un sectionneur HT doit 30 subir une élévation des températures limitée à un seuil, - un sectionneur doit en outre résister à certaines contraintes sismiques qui peuvent être élevées. Or, il a été constaté que le poids de la lame, c'est-à-dire le contact mobile du sectionneur, était un des principaux facteurs néfastes entraînant la casse du sectionneur lorsque celui-ci est soumis à des secousses sismiques et plus particulièrement, lorsqu'il est en position d'ouverture. Partant de cette constatation, les inventeurs se sont donnés comme objectif d'alléger le plus possible la lame d'un sectionneur haute tension sans pour autant qu'elle ne surchauffe en fonctionnement du sectionneur. Ils sont donc repartis des principes 15 physiques s'appliquant sur un tel conducteur. En premier lieu, il est bien connu que la transmission de la chaleur à l'air environnant, due à l'effet Joule par passage d'un courant dans un contact mobile, a pour effet de faire varier la densité de 20 l'air. Un flux d'air est ainsi induit en raison de la poussée d'Archimède. Ainsi, cette force de gravité due à une variation de la densité d'air est à l'origine de la convection naturelle dite également libre qui a lieu autour d'une lame de sectionneur. 25 La convection naturelle en question regroupe deux phénomènes physiques différents mais souvent couplés. Tout d'abord, il y a le phénomène de convection proprement dit qui consiste en un transfert de chaleur entre un corps solide (la lame du 30 sectionneur) et l'air environnant en mouvement libre. Il y a ensuite le deuxième phénomène, à savoir le phénomène de mouvements convectifs correspondant au transfert de chaleur au sein de l'air par l'intermédiaire de boucles de convection. Ces mouvements d'air sont caractérisés par des débits massiques fonction à la fois des sections de passage offertes à l'air environnant et de la vitesse de l'écoulement. Cette dernière est dictée par la variation de la densité de l'air vers la partie supérieure d'une lame de sectionneur. Une accélération de l'écoulement de l'air favorise ainsi le refroidissement de la partie supérieure de la lame, qui est la zone la plus contrainte du point de vue thermique (sollicitée en température). Les inventeurs ont alors pensé à réaliser de façon concourante, une asymétrie d'écartement entre des profilés incurvés pour créer une réduction de section de passage de l'air et une inégalité des sections droites entre les profilés externes et internes pour créer une inégalité de résistance électrique entre ces profilés et par là induire un passage inégal du courant, ce qui provoque un échauffement différentiel entre leurs surfaces en vis à vis. Par ce fait, et selon le même principe physique, décrit plus haut, cela entraîne un mouvement convectif de l'air entre ces surfaces de profilés incurvés. Ce mouvement combiné à l'effet de convection libre et à l'effet venturi favorisent le refroidissement sur les parois latérales et plus spécifiquement sur la partie supérieure du conducteur (lame). Ces effets de refroidissement combinés permettent comparativement à l'état de l'art de réduire la section transversale d'une lame de sectionneur pour un même courant donné à faire circuler. Ainsi, l'invention permet une réduction de poids de la lame d'un sectionneur haute tension et, conséquemment une réduction des contraintes subies lorsque le sectionneur est soumis par exemple, à des secousses sismiques. Ce conducteur est particulièrement adapté à la réalisation d'un contact mobile pour sectionneur. De préférence, le conducteur comprend deux 10 éléments de support agencés chacun à une extrémité longitudinale du conducteur. Selon une caractéristique avantageuse, le conducteur selon l'invention comprend au moins deux éléments de contact électrique destinés à venir en 15 contact avec un contact électrique distinct pour assurer une connexion électrique, les éléments de contact étant alors chacun fixés à un des profilés incurvés extérieurs du conducteur. De préférence, les éléments de contact sont 20 identiques et constitués chacun par une pièce pliée sur elle-même destinée à venir en contact avec le contact distinct. Avantageusement, la surface ouverte est identique pour chaque paire des au moins quatre 25 profilés incurvés. A des fins de simplicité de fabrication, on peut prévoir que tous les profilés incurvés présentent une incurvation simple ou complexe. Selon un mode de réalisation préféré à ce 30 jour, les profilés externes comprennent des portions d'extrémité définissant une incurvation supplémentaire avec augmentation locale d'épaisseur et dans lequel les profilés internes comprennent des portions d'extrémités définissant une surface d'inflexion supplémentaire prolongée d'une incurvation supplémentaire avec augmentation locale d'épaisseur. On prévoit avantageusement que les profilés externes sont identiques entre eux et que les profilés internes sont également identiques entre eux. Selon une variante l'élément de support est rigide. Selon une autre variante, chaque élément de support est flexible dans la direction transversale à son axe longitudinal pour permettre une variation de distance D entre les profilés incurvés extérieurs.

On peut alors prévoir avantageusement en outre un moyen élastique, agencé dans chaque élément de support, pour maintenir un écartement mutuel entre profilés incurvés extérieurs selon un effort déterminé. De préférence, le moyen élastique est constitué par un ressort hélicoïdal de compression. Avantageusement encore, chaque élément de support est lui-même un profilé. Un profilé des éléments de support peut comprendre une portion tubulaire ouverte assurant la flexibilité du profilé, le moyen élastique étant alors agencé dans l'ouverture de cette portion tubulaire par ailleurs en appui contre les profilés incurvés intérieurs. On a ainsi une réalisation simple et compacte.

A des fins de simplicité de fabrication, tous les profilés sont de préférence réalisés par extrusion, par exemple d'un alliage d'aluminium. Le conducteur selon l'invention forme de 5 préférence un contact mobile d'un sectionneur haute tension destiné à être articulée à l'une des extrémités longitudinales par pivotement sur un support isolant. La présente invention a également pour objet un appareillage électrique comportant au moins un 10 conducteur selon la présente invention, destiné à venir en contact d'au moins un contact de l'appareillage. Le conducteur peut être mobile et coopérer avec au moins un contact fixe ou être fixe et coopérer avec au moins un contact mobile. 15 Dans une variante, le conducteur peut être fixe et mettre en contact deux contacts de l'appareillage. Le ou les contact(s) avec lequel ou lesquels vien(nen)t en contact le conducteur a (ont) 20 par exemple une forme générale en U. Dans le cas où l'appareillage électrique selon la présente invention forme un sectionneur comportant au moins un contact fixe, le conducteur peut former un contact mobile et un élément de support être 25 monté articulé par pivotement sur un support isolant à l'une de ses extrémités longitudinales, les profilés incurvés extérieurs supportant les éléments de contact destinés à venir en contact avec le contact fixe, au moins au niveau de l'autre extrémité longitudinale. 30 Par exemple, chaque branche du contact fixe se prolonge par une patte repliée vers l'intérieur de sorte à être sensiblement parallèle à la branche du U à laquelle elle est fixée, ladite patte étant destinée à venir en contact mécanique avec au moins un élément de contact du contact mobile.

Des moyens de rappel sont avantageusement interposés entre la patte et la branche à laquelle elle est fixée pour solliciter la patte vers l'intérieur en direction du contact mobile lorsqu'il est en place. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des dessins en annexes sur lesquels : - la figure 1A est une vue de côté d'un exemple de réalisation d'un sectionneur selon la 15 présente invention en position fermée, - la figure 1B est une vue de côté du sectionneur selon la figure 1A mais en position ouverte, - les figures 2A et 2B sont des vues 20 agrandies respectivement de côté et de face du côté droit du sectionneur S haute tension selon les figures 1A et 1B au niveau du contact fixe, - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un conducteur selon un mode de 25 l'invention sans les éléments de contacts, - la figure 4 est une représentation schématique d'une vue en coupe transversale uniquement des profilés incurvés d'un conducteur selon le mode de la figure 3 et illustrant la circulation d'air 30 environnant le conducteur, - la figure 5 est une vue en coupe transversale d'un conducteur selon le mode de la figure 3 avec les éléments de contacts et selon une variante de construction, - la figure 6 est une représentation schématique d'une vue en coupe transversale uniquement des profilés incurvés d'un conducteur selon un mode de réalisation préféré. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans la description qui va suivre, le conducteur selon la présente invention sera décrit dans sa mise en oeuvre dans un sectionneur haute tension. Il est bien entendu que le conducteur selon la présente invention peut être mis en oeuvre dans tout type d'appareillage électrique dans lequel un conducteur est requis. En outre, le conducteur est décrit comme mobile, mais il est bien entendu qu'un conducteur fixe ne sort pas du cadre de la présente invention. Sur les figures 1A et 1B, on peut voir un exemple d'un sectionneur S haute tension, typiquement pour une tension de l'ordre de 300kV, auquel peut s'appliquer le conducteur selon l'invention. Le sectionneur S comprend un contact mobile 2 formé par le conducteur selon la présente invention, deux contacts fixes 4 et des supports isolants 8, 10. On précise ici que dans l'exemple représenté, le conducteur 2 selon l'invention formant le contact mobile du sectionneur est allongé selon l'axe longitudinal Y.

Pour la suite de la description, par convention, nous définissons les axes longitudinaux fixes X et Z, l'axe longitudinal X étant l'axe dirigé horizontalement sur la figure 2B et l'axe Z étant l'axe dirigé verticalement sur la figure 2B. Ainsi, en position de fermeture (figure 1A), le conducteur 2 définit avec les axes fixes X et Z un système d'axes orthogonal. Le contact mobile 2 selon la présente invention est usuellement appelé lame dans un sectionneur S haute tension. Le contact 2 selon l'invention est monté mobile à pivotement entre une position de fermeture (figure 1A) et une position d'ouverture (figure 1B), ces deux positions définissant respectivement la position dite de fermeture et d'ouverture du sectionneur. Plus exactement, le contact mobile 2 est monté articulé sur le support isolant 8, un contact fixe 4 est monté fixe sur un support isolant 8 et l'autre contact fixe 4 est monté fixe sur le support isolant 10. Dans l'exemple représenté, le support isolant 8 du contact mobile 2 est formé de deux colonnes 8.1, 8.2 supportant le mécanisme d'articulation du contact mobile 2. Le support isolant 10 est quant à lui formé d'une seule colonne.

Le contact mobile 2 est apte à pivoter autour d'un axe sensiblement orthogonal au plan de la feuille, le contact mobile peut alors passer d'une position sensiblement horizontale (figure 1A) lorsque le sectionneur est fermé à une position sensiblement verticale (figure 1B) lorsque le sectionneur S est ouvert.

Dans le sectionneur S représenté, le contact mobile 2 selon l'invention est relié électriquement par le biais d'un contact électrique distinct à un réseau électrique haute tension par le biais d'une connexion 12 qui s'étend sensiblement à l'horizontal. Les contacts fixes 4 sont quant à eux reliés au réseau par une connexion 13 de construction similaire à la connexion 12. Ainsi lorsque le sectionneur S est en position de fermeture (figure 1A), le courant provenant du réseau de distribution haute tension peut passer d'une des connexions, par exemple la connexion 12 à l'autre, par exemple la connexion 13. Il est bien entendu que la présente invention s'applique aussi à un sectionneur avec un seul contact fixe 4. Le mécanisme d'actionnement du sectionneur est de type connu et ne sera pas décrit en détail. Dans l'exemple représenté, il comporte un ressort à ruban en spirale destiné à provoquer l'équilibrage de la lame 2 du sectionneur. La colonne 8.1 isolante forme également une bielle de commande pour commander le déplacement du contact mobile ou lame 2. Le sectionneur représenté sur les figures 1A et 1B comprend deux contacts fixes 4, destinés chacun à être en contact mécanique avec une extrémité du contact mobile. Dans l'exemple représenté, les deux contacts fixes 4 sont de structure similaire : aussi seul un d'entre eux est décrit ci-après en détail. Un contact fixe 4 a sensiblement une 30 section en U formant une mâchoire, dont les deux branches sensiblement parallèles sont conductrices électriques, ces deux branches définissent un entrefer dans lequel vient se positionner le contact mobile 2 lorsque le sectionneur est en position fermée, la conduction électrique s'effectuant entre le contact 5 mobile et les branches parallèles. Plus exactement, comme bien montré sur les figures 2A et 2B, le contact fixe 4 comprend une pièce 30 en forme de U, cette pièce étant fixée sur le support isolant 10 par son fond 30.1, cette pièce 30 comporte deux branches 30.2, 30.3 10 sensiblement parallèles entre lesquelles vient se positionner le contact mobile 2. Chaque branche 30.2, 30.3 se prolonge par une patte 32.2, 32.3 repliée vers l'intérieur et destinée à venir en contact avec un élément de contact 15 16.2, 16.1 du contact mobile 2 comme décrit ci-après. Des moyens élastiques 34, de type ressort hélicoïdal, sont prévus avantageusement entre chaque patte 32.2, 32.3 et la branche 30.2, 30.3 correspondante repoussant ainsi la patte 32.2, 32.3 20 vers l'intérieur. On améliore ainsi le contact électrique entre la patte et l'élément de contact associé. Dans l'exemple représenté, les pattes 32.2, 32.3 sont rapportées par vissage sur les branches 30.2, 25 30.3 respectivement. On pourrait aussi prévoir de réaliser la branche et la patte d'une seule pièce par pliage. On veille dans ce cas à doubler les pièces 30.2, 30.3 pour que l'effet de boucle tende à pousser les pattes 32.2, 32.3 vers le contact mobile sans plier 30 les branches 30.2, 30.3 vers l'arrière, ce qui réduirait ainsi la pression de contact.

Nous allons maintenant décrire en détail le contact mobile 2 selon la présente invention en relation plus particulièrement avec les figures 3 à 5. Le contact mobile 2 selon l'invention 5 présente un poids bien moindre que ceux utilisés jusqu'à ce jour dans les sectionneurs haute tension, tout en permettant le passage du courant électrique entre connexions 12 et 13. La figure 3 montre en vue de coupe 10 transversale un conducteur 2 selon l'invention et monté en tant que contact mobile du sectionneur haute tension selon les figures 1A et 1B décrites ci-dessus. La coupe transversale est par exemple réalisée du côté de l'extrémité 2.2 du conducteur 2 dans une zone en dehors 15 de la zone des branches de contact du contact fixe 4. Le conducteur mobile en pivotement ou lame 2 comprend quatre profilés incurvés 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 en matériau conducteur électrique allongés selon l'axe longitudinal Y, incurvés transversalement à l'axe 20 longitudinal et supportés par au moins deux éléments de profilé de support également en matériau conducteur distants l'un de l'autre selon l'axe longitudinal Y et dont un seul 2.7 est montré. Tous les profilés 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 sont de préférence en aluminium ou 25 alliage d'aluminium et obtenus directement lors de la fabrication par extrusion. On peut prévoir des éléments de profilé de support 2.7 en alliage d'aluminium, avantageusement obtenu par extrusion et des profilés incurvés 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 en aluminium également 30 avantageusement obtenu par extrusion. Il va de soi que dans le cadre de l'invention, toutes les formes des profilés peuvent être réalisées par pliage ou par tout autre procédé d'usinage. Selon l'invention, les deux éléments de profilé de support 2.7 maintiennent en outre écartés 5 par paire les quatre profilés incurvés, respectivement la paire 2.3, 2.5 et la paire L'écartement maintenu entre deux profilés d'une paire délimite, transversalement longitudinal Y et au moins entre les deux éléments de 10 profilé de support, une surface ouverte rétrécie progressivement et continument. L'incurvation simple des profilés incurvés 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, et les éléments de profilé de support 2.7 définissent des formes aérodynamiques 15 choisies de façon à favoriser l'écoulement de l'air environnant sur eux comme mieux visible en figure 4. Ainsi, comme représenté à l'aide des flèches sur cette figure, les profilés incurvés 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 maintenus par les au moins deux éléments de profilé de 20 support 2.7 définissent selon l'invention un système de guidage de l'air orienté de bas en haut avec rétrécissement de section de passage de l'air vers la partie supérieure du conducteur entre deux profilés d'une même paire. Autrement dit, les quatre profilés 25 incurvés 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 permettent de diriger l'écoulement de l'air tout en servant d'élément conducteur électrique. Les au moins deux éléments de profilé de support 2.7 sont à la fois des éléments de retenue ou maintien des profilés incurvés 2.3, 2.4, 30 2.5, 2.6 et des moyens pour répartir l'énergie du côté à savoir 2.4, 2.6. incurvés à l'axe transfert du contact mobile 2 (lame) vers le contact fixe 4 (mâchoire). Dans l'exemple représenté, tous les profilés incurvés 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 s'étendent sur toute la longueur du profilé du conducteur 2. Les deux éléments de profilé support 2.7 sont agencés aux deux extrémités du conducteur 2. Le cas échéant, et en fonction de la rigidité du conducteur 2 requise, on peut agencer en outre un certain nombre d'autres éléments de support de manière discrète le long du conducteur 2. Une telle structure pour le conducteur selon l'invention permet avantageusement une réalisation simple par extrusion, et une découpe à la longueur souhaitée. En outre, cette réalisation permet d'avoir une section transversale conductrice sensiblement constante. Le profilé de support 2.7 est fixé aux profilés incurvés 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 par intervalles, c'est-dire par chaque élément de profilé de support, permettant ainsi de rigidifier le conducteur 2. L'assemblage des profilés 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 et des éléments de support 2.7 est réalisé selon la présente invention par soudure mais peut-être obtenu par d'autres procédés d'assemblage mécanique, tels que rivetage ou autres.

Au niveau du pivotement à proprement parler de la lame 2, on prévoit une section fermée au passage de l'air mais de préférence une section de passage de courant plus importante. L'élément de profilé de support 2.7 symétrique montré en figure 3 présente avantageusement une portion centrale tubulaire 2.70 sur lequel viennent s'appuyer les deux profilés incurvés intérieurs 2.5, 2.6 et permet donc de maintenir ceux-ci incurvés selon leur incurvation après fabrication et ce quelles que soient les contraintes appliquées. La portion inférieure de l'élément de profilé de support 2.7 comprend deux pattes 2.71 et 2.72 identiques mais orientées en sens opposé. Sur chacune de ces pattes 2.71, 2.72 viennent se fixer les bords inférieurs des deux profilés incurvés 2.3, 2.5 ou 2.4, 2.6 d'une paire. La dimension d'extrémité L des pattes 2.71, 2.72 définit l'écartement maximal entre les deux profilés incurvés 2.3, 2.5 ou 2.4, 2.6 d'une paire. La portion supérieure de l'élément de profilé de support 2.7 a une forme sensiblement trapézoïdale 2.73 avec une base sur laquelle viennent se fixer les bords supérieurs des deux profilés incurvés 2.3, 2.5 ou 2.4, 2.6 d'une paire. La dimension 1 ou autrement dit la hauteur de la base trapézoïdale de la portion supérieure 2.73 du profilé définit l'écartement minimal entre les deux profilés incurvés 2.3, 2.5 ou 2.4, 2.6 d'une paire. Ainsi, le rétrécissement de section progressif et continu entre profilés incurvés d'une même paire visé selon l'invention a lieu en passant de la dimension maximale L à la dimension minimale 1 et ce sur toute la longueur des profilés incurvés selon l'axe longitudinal Y et entre les éléments de profilé de support 2.7. Avec un tel rétrécissement de section selon l'invention, on peut obtenir un effet venturi entre les deux profilés incurvés 2.3, 2.5 ou 2.4, 2.6 d'une paire comme montré en figure 4. Les flèches montrées sur cette figure 4 symbolisent l'écoulement de l'air autour des éléments profilés et à l'intérieur de ceux-ci. Ainsi, l'effet venturi est mieux illustré au niveau de la partie de section de plus faible dimension 1, l'accélération de l'air à ce niveau étant symbolisé par des flèches plus denses. Le conducteur 2 comprend donc au moins deux éléments de profilé de support 2.7 distants l'un de l'autre et a une forme générale allongée articulée par une de ses extrémités longitudinales 2.1 sur le premier support isolant 8. L'autre de ses extrémités longitudinales 2.2 opposée à l'extrémité 2.1 est munie d'éléments de contact 16.1, 16.2 destinés à coopérer avec un contact fixe 4 agencé sur le support isolant 10. Ces éléments de contact 16.1, 16.2 sont ici constitués par des pièces pliées sur elles-mêmes en forme de "L". Les éléments de contact 16.1 et 16.2 sont assemblés boulonnés sur les éléments 2.3 et 2.4. L'agencement de ces éléments de contact 16.1, 16.2 sur les profilés incurvés extérieurs 2.3 et 2.4 est représenté en figure 5. Même si cela n'est pas représenté, l'élément de profilé de support 2.7, agencé au niveau de la première extrémité longitudinale 2.1, comporte également des éléments de contacts pour coopérer avec l'autre contact fixe 4 agencé sur l'autre support isolant 8. La figure 2B montre le contact physique entre éléments de contact 16.1, 16.2 du conducteur mobile 2 selon l'invention dans la position fermée du sectionneur : les éléments de contacts 16.1, 16.2 sont chacun en appui sur une patte 32.2, 32.3 respectivement du contact fixe 4. Sur cette figure 2B, on voit d'ailleurs seulement deux éléments de contact 16.1, 16.2 et deux branches 30.2, 30.3 du contact fixe 4. Comme mieux visible en vue de côté sur la figure 2A, le contact fixe 4 comporte cinq branches de contact de chaque côté. Ici, même si cela n'est pas représenté le contact mobile 2 selon l'invention comporte deux éléments de contact 16.1 et 16.2 de chaque côté associé à chacune des branches. Les deux éléments de contact 16.1, 16.2 du conducteur mobile 2 sont prévus avec une longueur suffisante pour s'étendre sur la longueur d'environ neuf à dix branches de contact fixe 4. Ainsi, on s'assure à coup sûr d'un contact permanent entre contact fixe 4 et conducteur mobile 2 en cas de déplacement par court-circuit le long de l'axe Y. Il est bien entendu que des contacts fixes comportant un autre nombre de branches de contact ne sortent pas du cadre de la présente invention. Les éléments de contact 16.1, 16.2 et les pattes 32.2, 32.3 sont de préférence en cuivre argenté, les branches 30.2, 30.3 du U sont par exemple également réalisées en alliages d'aluminium. Le fonctionnement du sectionneur selon la présente invention est similaire à celui d'un sectionneur de type connu et ne sera pas décrit en détail. On pourra se reporter avantageusement à la demande de brevet WO 2010/106126 mentionnée en préambule notamment pour l'explication sur la circulation du courant de court-circuit du contact mobile vers le contact fixe en passant par les deux éléments de contact 16.1, 16.2 lorsque le sectionneur est fermé.

Dans l'exemple représenté en figure 3, le contact mobile 2 selon l'invention est rigide par sa portion tubulaire 2.70. Ainsi, il ne se déforme pas sous l'effet de contraintes lors du fonctionnement du sectionneur et le contact fixe 4 est quant à lui apte à se déformer pour s'adapter à la dimension du contact mobile 2 lors du fonctionnement. La déformation du contact fixe 4 est obtenue grâce aux pattes flexibles 32.2, 32.3 et aux ressorts de rappel hélicoïdaux 34.

Ainsi, la dimension de l'entrefer augmente lorsque le contact mobile 2 pénètre dans le contact fixe 4 et s'adapte à la dimension transversale du contact mobile 2, celle-ci étant définie par la distance séparant les extrémités des éléments de contact 16.1, 16.2 orientées radialement vers l'extérieur et eux-mêmes chacun fixé aux profilés incurvés extérieurs 2.3, 2.4. Le contact électrique ainsi obtenu entre conducteur mobile 2 selon l'invention et un contact fixe 4 est de très bonne qualité et ce même à des tensions très élevées.

En tant que variante, on peut prévoir que ce soit le contact mobile 2 qui soit apte à se déformer, en particulier qui soit capable de modifier sa dimension transversale. Cette variante est illustrée en figure 5 : ici le profilé de support 2.7 est prévu pour être flexible transversalement à l'axe longitudinal Y. Pour assurer cette flexibilité, on peut prévoir sensiblement la même forme et les mêmes dimensions de profilé que celle de la figure 3 à l'exception de l'ouverture de la portion tubulaire 2.7, de préférence dans sa partie inférieure c'est-à-dire dans la partie sensiblement au niveau où sont agencés les éléments de contacts 16.1, 16.2. C'est alors la résistance intrinsèque du matériau constituant lui-même le profilé 2.7 qui est apte à générer la pression de contact entre éléments de contacts 16.1, 16.2 et éléments du contact fixe 4. Ainsi la dimension D transversalement à l'axe longitudinal Y du conducteur 2 selon l'invention peut être modifiée et peut être adaptée en fonction de la dimension du contact fixe 4 avec laquelle il doit coopérer. De manière avantageuse, un moyen élastique 38, de type ressort de compression hélicoïdal, peut être agencé à l'intérieur du profilé de support 2.7 flexible de façon à appliquer un effort déterminé pour maintenir un écartement mutuel des éléments de contact 16.1, 16.2 avec cet effort déterminé. Des moyens de retenue (non représentés) sont avantageusement prévus pour éviter que le ressort de compression hélicoïdal 38 ne sorte du profilé de support 2.7 en fonctionnement du sectionneur. En permettant ainsi la flexibilité transversale du contact mobile 2 par écartement mutuel des éléments de contact 16.1, 16.2, on peut simplifier la conception du contact fixe 4. Enfin, comme usuellement et montré en figures 2A et 2B, il est prévu de préférence des moyens de butée selon l'axe Y de sorte à limiter le mouvement de recul du profilé de support 2.7 durant un court- circuit électrique. Ces moyens sont formés par l'extrémité recourbée de la poutre mobile 36 du contact mobile 2, aptes à venir en butée contre des éclateurs 31.

L'invention qui vient d'être décrite permet par la forme incurvée des profilés et leur écartement restreint progressivement et continument du bas vers le haut, une accélération de l'air environnant le conducteur combinée à un effet de convection libre et effet venturi et, par là, un refroidissement accru des parties de conducteur les plus contraintes thermiquement. En conséquence, toutes choses égales par ailleurs, on peut en diminuant ainsi l'échauffement du conducteur baisser son poids. Les inventeurs considèrent que l'on peut, grâce à l'invention, envisager une réduction du poids jusqu'à 50% pour une lame de sectionneur haute tension réalisées en aluminium.

En réduisant le poids d'un conducteur on peut utiliser, en particulier dans un appareillage électrique haute tension, des commandes moins robustes. Grâce à l'invention, les inventeurs envisagent d'ailleurs de réaliser un sectionneur avec une lame constituée par le conducteur selon l'invention pour un réseau haute tension de l'ordre de 500kV avec le même type de commande d'actionnement que celui utilisé pour des sectionneurs actuellement existants pour un réseau de l'ordre de 300 kV.

D'autres améliorations et variantes peuvent être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Comme indiqué précédemment, le conducteur selon l'invention peut ainsi convenir à tout type 30 d'appareillage électrique pour assurer un contact électrique intermittent ou continu. En particulier, le conducteur selon l'invention peut être un contact fixe, être installé une fois pour toutes. En configuration fixe installée définitive, l'aptitude à la conformation du conducteur par sa flexibilité intrinsèque et des moyens élastiques d'écartement entre éléments de contacts, la géométrie du conducteur peut s'adapter à souhait et définitivement avec d'autres composants auxquels il est connecté électriquement. Dans le cas où le conducteur est destiné à 10 relier électriquement deux parties d'un appareillage électrique, le conducteur peut comporter des éléments de contact à ses deux extrémités longitudinales, les éléments de contact d'une extrémité étant en contact avec une partie de l'appareillage électrique et les 15 éléments de l'autre extrémité longitudinale étant en contact avec l'autre partie de l'appareillage électrique. Dans ce cas, le courant circule selon la direction longitudinale d'une extrémité longitudinale à une autre.

20 Il est bien entendu que dans le cas où le conducteur est mobile, la présente invention ne se limite pas à un contact mobile par pivotement, mais s'applique également à un contact mobile en translation et à un contact mobile en translation et/ou par 25 pivotement. Il est bien entendu également qu'un conducteur selon la présente invention peut comporter plus de deux éléments de contact. L'appareillage électrique selon la présente 30 invention présente donc un poids moindre par rapport à ceux de l'état de la technique, en particulier les sectionneurs. Du fait de cet allègement de poids, la capacité d'un sectionneur selon l'invention à résister à des contraintes sismiques importantes est accrue. Bien que décrit en relation avec simplement quatre profilés incurvés, un conducteur selon l'invention peut en comprendre un nombre supérieur plus particulièrement pour augmenter sa capacité nominale de courant. Enfin, si dans l'exemple représenté, les profilés incurvés ont tous une simple incurvation, on peut envisager dans le cadre de l'invention de prévoir plusieurs incurvations pour un même profilé tout en respectant le rétrécissement de section continu et progressif de passage de l'air environnant. De manière plus générale, on peut prévoir des formes de profilés plus complexes, à condition qu'elles soient aérodynamiques et qu'elles favorisent l'écoulement de l'air comme décrit ci-dessus. Le mode de réalisation préféré et envisagé à ce jour est celui représenté en figure 6. Les quatre éléments profilés selon l'invention 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 ont ici une forme plus complexe dans leur partie inférieure, c'est-à-dire dans la partie située la plus en dessous en configuration installée horizontale de la lame 2 de sectionneur. Plus précisément, avec de tels profilés montrés en figure 6, les inventeurs envisagent de réaliser une lame 2 d'un sectionneur ayant la même masse que celle actuelle destinée à supporter une tension de 330 kV mais pour une tension de 550 kV sous 4000 A en courant nominal et 80kA en courant de court- circuit. Cette forme générale que l'on peut qualifier de profil de « tête de chien » présente donc comparativement aux formes des profilés selon la figure 4, les différences suivantes : - une incurvation supplémentaire avec 5 augmentation locale d'épaisseur pour les portions d'extrémités 2.30, 2.40 respectivement des profilés 2.3, 2.4 externes par ailleurs identiques entre eux, - une surface d'inflexion supplémentaire 2.51, 2.61 prolongée d'une incurvation supplémentaire 10 avec augmentation locale d'épaisseur pour les portions d'extrémités respectivement des profilés 2.5, 2.6 internes par ailleurs identiques entre eux. Des essais de simulation numérique à l'aide du logiciel Ansys® version 12.1 sur une lame 2 de 15 sectionneur haute tension avec la forme générale en « tête de chien » des profilés 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 selon la figure 6 ont été réalisés avec succès pour vérifier la tenue mécanique, aux perturbations électromagnétiques, en courant de court-circuit, 20 diélectrique, en échauffement et le bon écoulement de l'air environnant la lame 2. En particulier, ces essais ont mis clairement en évidence que l'effet venturi était clairement atteint au niveau de la section réduite de sortie (forte accélération de l'air au 25 niveau des dimensions réduites 1). Ces essais ont également clairement mis en évidence que la contrainte électrique maximale au niveau des portions d'extrémité avec surépaisseur locale 2.30, 2.40, 2.50, 2.60 était inférieure à 3.0 kV/mm.

30 La réduction de poids de l'ordre de 50% envisagée par les inventeurs est pour des profilés tels que montrés en figure 4 comparativement à des profilés ronds usuellement utilisés pour un appareillage électrique et pour un même courant traversant ledit appareillage. Comme expliqué ci-dessus, cette réduction 5 de poids de l'ordre de 50% est bien évidemment avantageuse lorsque l'appareillage électrique est soumis à des sollicitations sismiques. Elle présente également des avantages pour des applications où l'on cherche une économie de poids et/ou de matière pour un 10 conducteur. Par exemple, il peut être intéressant d'avoir une telle réduction pour les barres omnibus (en anglais « busbars »), c'est-à-dire des barres conductrices de courant reliant plusieurs appareillages électriques entre eux. Ainsi, pour des conducteurs à 15 base de cuivre utilisés usuellement, on peut envisager de les réaliser conformément à l'invention à partir de profilés extrudés en cuivre, ce qui peut générer des économies de fabrication substantielles compte tenu de l'augmentation constante du prix du cuivre.

20 Bien que décrite ci-dessus en référence à un appareillage électrique haute tension, plus précisément pour une lame de sectionneur haute tension, l'invention peut tout aussi bien s'appliquer à un appareillage basse ou moyenne tension, par exemple pour 25 un jeu de barres. 30

Claims (23)

1. REVENDICATIONS1. Conducteur (2) pour appareillage électrique comprenant : - au moins deux éléments de support (2.7) en matériau conducteur électrique distants l'un de l'autre selon un axe longitudinal (Y), - au moins quatre profilés (2.3,
2. 2.4, 2.5, 2.6) en matériau conducteur électrique allongés selon l'axe longitudinal (Y), incurvés transversalement à l'axe longitudinal et supportés par les éléments de support, dans lequel les éléments de support maintiennent en outre écartés par paire les au moins quatre profilés incurvés, l'écartement maintenu entre deux profilés incurvés d'une paire délimitant, transversalement à l'axe longitudinal et au moins entre les éléments de support, une surface ouverte rétrécie progressivement et continument. 2. Conducteur (2) selon la revendication 1, comprenant deux éléments de support agencés chacun à une extrémité longitudinale (2.1 ; 2.2) du conducteur.
3. 3. Conducteur (2) selon la revendication 1 ou 2, comprenant au moins deux éléments de contact électriques (16.1, 16.2) destinés à venir en contact avec un contact électrique (4) distinct pour assurer une connexion électrique, dans lequel les éléments de contact (16.1, 16.2) sont chacun fixés à un des profilés incurvés (2.3, 2.4) extérieurs du conducteur.
4. 4. Conducteur (2) selon la revendication précédente, dans lequel les éléments de contact (16.1, 16.2) sont identiques et constitués chacun par une pièce pliée sur elle-même destinée à venir en contact avec le contact distinct (4).
5. 5. Conducteur (2) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la surface ouverte est identique pour chaque paire des au moins quatre profilés incurvés.
6. 6. Conducteur (2) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel tous les profilés incurvés présentent une incurvation simple ou complexe. 15
7. 7. Conducteur (2) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les profilés externes (2.3, 2.4) comprennent des portions d'extrémité (2.30, 2.40) définissant une incurvation supplémentaire avec 20 augmentation locale d'épaisseur et dans lequel les profilés internes (2.5, 2.6) comprennent des portions d'extrémités définissant une surface d'inflexion supplémentaire (2.51, 2.61) prolongée d'une incurvation supplémentaire (2.50, 2.60) avec augmentation locale 25 d'épaisseur.
8. 8. Conducteur (2) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les profilés externes (2.3, 2.4) sont identiques entre eux et les 30 profilés internes (2.5, 5.6) sont également identiques entre eux.
9. 9. Conducteur (2) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de support (2.7) est rigide.
10. 10. Conducteur (2) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque élément de support (2.7) est flexible dans la direction transversale à son axe longitudinal (Y) pour permettre une variation de distance D entre les profilés incurvés extérieurs (2.3, 2.4).
11. 11. Conducteur (2) selon la revendication 10, comprenant en outre un moyen élastique, agencé dans chaque élément de support (2.7), pour maintenir un 15 écartement mutuel entre profilés incurvés extérieurs (2.3, 2.4) selon un effort déterminé.
12. 12. Conducteur (2) selon la revendication 11, dans lequel le moyen élastique est constitué par un 20 ressort hélicoïdal de compression.
13. 13. Conducteur (2) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque élément de support (2.7) est lui-même un profilé. 25
14. 14. Conducteur (2) selon la revendication précédente en combinaison avec la revendication 11, dans lequel le profilé des éléments de support (2.7) comprend une portion tubulaire ouverte assurant la 30 flexibilité du profilé, le moyen élastique étant agencé dans l'ouverture de cette portion tubulaire par ailleurs en appui contre les profilés incurvés intérieurs (2.5, 2.6).
15. 15. Conducteur (2) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel tous les profilés sont réalisés par extrusion, par exemple d'un alliage d'aluminium.
16. 16. Conducteur (2) selon l'une des revendications 1 à 15 formant un contact mobile d'un sectionneur haute tension destiné à être articulée à l'une des extrémités longitudinales (2.1) par pivotement sur un support isolant (8).
17. 17. Appareillage électrique haute tension comportant au moins un conducteur (2) selon l'une des revendications 3 à 16, destiné à venir en contact d'au moins un contact de l'appareillage.
18. 18. Appareillage électrique selon la revendication 17, dans lequel le conducteur (2) est mobile et coopère avec au moins un contact fixe (4) ou dans lequel le conducteur est fixe et coopère avec au moins un contact mobile.
19. 19. Appareillage électrique selon la revendication 17, dans lequel le conducteur est fixe et 25 met en contact deux contacts de l'appareillage.
20. 20. Appareillage électrique selon l'une des revendications 17 à 19, dans lequel le ou les contact(s) (4) avec lequel ou lesquels vien(nen)t en contact le 30 conducteur (2) a (ont) une forme générale en U.
21. 21. Appareillage électrique selon l'une des revendications 17 à 20, formant un sectionneur comportant au moins un contact fixe (4) et dans lequel le conducteur forme un contact mobile (2), un élément de support étant monté articulé par pivotement sur un support isolant (8) à l'une de ses extrémités longitudinales, les profilés incurvés extérieurs (2.3, 2.4) supportant les éléments de contact destinés à venir en contact avec le contact fixe, au moins au niveau de l'autre extrémité longitudinale.
22. 22. Appareillage électrique selon la revendication 21, dans lequel chaque branche (30.2, 30.3) du au moins un contact fixe (4) se prolonge par 15 une patte (32.2, 32.3) repliée vers l'intérieur de sorte à être sensiblement parallèle à la branche (30.2, 30.3) du U à laquelle elle est fixée, ladite patte (32.2, 32.3) étant destinée à venir en contact mécanique avec au moins un élément de contact (16.1, 20 16.2) du contact mobile (2).
23. 23. Appareillage électrique selon la revendication 22, dans lequel des moyens de rappel (34) sont interposés entre la patte (32.2, 32.3) et la 25 branche (30.2, 30.3) à laquelle elle est fixée pour solliciter la patte (32.2, 32.3) vers l'intérieur en direction du contact mobile (2) lorsqu'il est en place.