FR3072826A1 - Appareil de coupure electrique, procede et installation utilisant un tel appareil - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un appareil de coupure mécanique d'un circuit électrique (2) haute tension ou très haute tension du type : - comportant deux électrodes (20, 22) mobiles qui, pour une position de fermeture électrique complète, permettent le passage d'un courant électrique nominal au travers de l'appareil selon un chemin électrique principal (2P); - dans lequel les deux électrodes forment, pour une position intermédiaire, un chemin électrique secondaire (2S) au travers de l'appareil, le chemin électrique principal étant interrompu, caractérisé en ce que l'appareil comporte, dans le chemin électrique secondaire, un parasurtenseur (50) en série avec le couple de contacts secondaires, et un commutateur commandé (52) susceptible de commuter un courant circulant dans le chemin électrique secondaire soit au travers du parasurtenseur, soit dans un court-circuit (2S52) du parasurtenseur. L'invention propose aussi une installation électrique comportant un tel appareil un procédé de commande d'un tel appareil.
Description
L'invention concerne le domaine technologique des appareils de coupure de circuits électriques à haute tension, de leurs procédés de contrôle, et des installations électriques à haute tension comportant de tels appareils.
De manière traditionnelle, les réseaux électriques sont des infrastructures à l'échelle d'une région, d'un pays ou d'un continent, dans lesquels l'énergie électrique est transportée sous haute tension sur plusieurs dizaines, centaines ou milliers de kilomètres. Il est actuellement envisagé le développement de tels réseaux ou portions de réseaux en courant continu à haute tension ou très haute tension.
L'évolution de ces réseaux tend aujourd'hui vers l'interconnexion des infrastructures pour aboutir à des réseaux maillés, c'est-à-dire des réseaux comportant plusieurs cheminements possibles entre deux points donnés du réseau. Par ailleurs, il a été proposé le développement de réseaux ou portions de réseaux en courant continu à très haute tension, éventuellement intégrés au sein de réseaux maillés, y compris avec des portions de réseaux en courant alternatif.
Dans ces réseaux on trouve des installations électriques, comportant notamment des postes électriques ou sous-stations électriques, dans lesquelles on trouve au moins un appareil de coupure de circuit électrique.
Dans un circuit électrique, on trouve généralement au moins une source de tension, et au moins un utilisateur de tension, qui peut comprendre tout appareil ou ensemble d'appareils ou tout réseau ayant de tels appareils qui utilisent l'énergie électrique pour la transformer en une autre forme d'énergie, par exemple en énergie mécanique, et/ou calorifique, et/ou électromagnétique, etc...
Dans un circuit électrique, on trouve généralement au moins un appareil de coupure de circuit électrique permettant d'interrompre la circulation du courant électrique dans le circuit, généralement entre la source de tension et l'utilisateur de tension, ou entre la source de tension et la terre. On connaît différents types d'appareils de coupure de circuits électriques. Par exemple, on connaît les disjoncteurs, qui sont des appareils de coupure mécanique du circuit électrique et qui sont conçus et dimensionnés pour autoriser notamment une ouverture en charge ou en régime de défaut du circuit électrique dans lequel ils sont interposés. Cependant, les disjoncteurs sont des appareils complexes, chers et volumineux et sont destinés aux fonctions de protection du réseau. On connaît par ailleurs des appareils de coupure de circuits électriques, de conception plus simple, tels que des sectionneurs qui ne sont généralement pas conçus pour réaliser des coupures de circuits en charge, mais plutôt pour assurer, dans un circuit où la circulation de courant est déjà interrompue par un autre appareil de coupure, la sécurité des biens et des personnes lors des interventions, en assurant une isolation électrique d'un niveau élevé prédéterminé entre une portion amont du circuit, reliée à la source de tension, et une portion aval du circuit.
Par ailleurs il est connu d'utiliser, notamment, pour les circuits à haute tension, des appareils dits « sous enveloppe métallique » où les organes actifs de coupure sont enfermés dans un enceinte étanche, parfois appelée cuve ou enveloppe métallique, emplie d'un fluide isolant. Un tel fluide peut être un gaz, couramment de l'hexafluorure de soufre (SFe), mais des liquides ou des huiles sont aussi utilisés. Ce fluide est choisi pour son caractère isolant, notamment de manière à présenter une rigidité diélectrique supérieure à celle de l'air sec à pression équivalente. Les appareils sous enveloppe métallique peuvent notamment être conçus de manière plus compacte que les appareils où la coupure et l'isolation sont réalisées dans l'air.
Un sectionneur mécanique classique « sous enveloppe métallique » comporte notamment deux électrodes qui sont maintenues, par des supports isolants, dans des positions fixes éloignées de la paroi périphérique d'une enceinte, par exemple l'enveloppe métallique, qui est au potentiel de la terre. Ces électrodes sont reliées électriquement ou séparées électriquement en fonction de la position d'un organe de connexion mobile faisant partie de l'une des électrodes, par exemple un tube coulissant actionné par une commande. Le tube est généralement porté par une des électrodes, à laquelle il est relié électriquement, et la séparation du tube de l'électrode opposée est susceptible de créer un arc électrique. Un sectionneur se situe généralement dans une sous-station électrique. Il est connecté aux autres éléments de la sous-station, par exemple par des barres de connexion. De chaque côté du sectionneur, on peut retrouver d'autres éléments d'une sousstation comme un transformateur de puissance, une traversée aérienne, etc...
Un sectionneur mécanique comporte traditionnellement deux couples de contact électriques portés par le tube et les deux électrodes. Un couple de contacts principaux, est celui par lequel passe le courant nominal en position complètement fermée de l'appareil. Ce chemin de passage courant que nous nommerons chemin nominal présente un chemin de moindre résistance électrique limitant ainsi les pertes en conduction en régime permanent. Ce couple de contact est secondé par un second appelé contact d'arcs ou couple de contacts secondaires. Les deux contacts secondaires ont vocation à rester en contact franc lors de la séparation du premier couple de façon à ne pas avoir de phénomène d'arc sur le premier et ainsi garantir un bon état de conduction électrique en position complètement fermée. A l'inverse les contacts du couple secondaire se séparent en dernier lieu et voient s'établir l'arc électrique. Ils doivent résister à cette usure. Arrivé à une longueur d'arc suffisante, et après un temps suffisant, l'arc électrique s'interrompt.
L'utilisation d'un tel sectionneur mécanique sans dispositif spécifique pour faciliter la coupure pourrait couvrir les contraintes les plus faibles des cas de transfert de courant de charges, mais est inadaptée pour des circuits qui présentent des impédances de boucle importantes.
En effet, dans ce cas, l'ouverture peut produire des arcs électriques susceptibles de s'étirer jusqu'à des longueurs importantes et cela peut poser certains problèmes. Un arc trop long entre l'organe de connexion et l'électrode opposée peut dégénérer et évoluer en court-circuit. Par exemple, dans un sectionneur du type décrit ci-dessus, un arc peut s'établir entre l'électrode sous tension et la paroi de l'enceinte reliée à la terre. Dans un cas moins extrême, les temps d'extinction de l'arc peuvent être trop longs et endommager les pièces le constituant et mettre ainsi en péril l'isolation du système.
Le document WO-2017/025678 décrit un appareil de coupure électrique comportant un dispositif mécanique de fractionnement d'arc électrique comprenant une multitude d'éléments conducteurs distincts, qui, pour au moins un état actif du dispositif de fractionnement, sont écartés et isolés électriquement les uns des autres afin de définir dans un fluide isolant environnant une multitude de chemins libres élémentaires distincts successifs dans lesquels des arcs électriques sont susceptibles de s'établir à l'ouverture et/ou la fermeture du circuit électrique. Le dispositif mécanique de fractionnement comporte une première partie et une seconde partie, parmi lesquelles au moins une est mobile par rapport à l'autre selon un mouvement relatif d'écartement. Ce dispositif, bien que satisfaisant, est néanmoins mécaniquement complexe, ce qui peut engendrer des problèmes de coût et de mise au point ou réglage.
On connaît par ailleurs du document WO-2011/057675 un disjoncteur de type électronique. Un tel disjoncteur permet une ouverture du circuit électrique sans arc électrique, mais son coût est relativement élevé.
L'invention vise à proposer un appareil de coupure permettant, de conception simple, compacte et peu onéreuse permettant une ouverture sous charge en limitant les risques d'arc.
Dans ce but, l'invention propose un appareil de coupure mécanique d'un circuit électrique haute tension ou très haute tension du type :
- comportant deux électrodes qui sont destinées à être reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique,
- dans lequel les deux électrodes de l'appareil mécanique étant mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement relatif d'ouverture et un mouvement relatif de fermeture, entre au moins •une position d'ouverture électrique et • une position de fermeture électrique complète dans laquelle elles établissent, au travers d'un couple de contacts principaux, une connexion électrique nominale de l'appareil, ladite connexion électrique nominale permettant le passage d'un courant électrique nominal au travers de l'appareil selon un chemin électrique principal ;
- dans lequel les deux électrodes comportent un couple de contacts secondaires formant, par leur contact pour une position intermédiaire ou une plage de positions intermédiaires des électrodes entre la position d'ouverture électrique et la position de fermeture électrique complète, un chemin électrique secondaire pour le courant électrique au travers de l'appareil ;
- et dans lequel, pour la position intermédiaire ou une plage de positions intermédiaires des électrodes, les contacts principaux sont écartés l'un de l'autre pour interrompre le chemin électrique principal.
Cet appareil comporte, dans le chemin électrique secondaire, un parasurtenseur en série avec le couple de contacts secondaires, et un commutateur commandé susceptible de commuter un courant circulant dans le chemin électrique secondaire soit au travers du parasurtenseur, soit dans un court-circuit du parasurtenseur.
Selon d'autres caractéristiques optionnelles d'un tel appareil, prises seules ou en combinaison :
- Le commutateur commandé peut comporter un interrupteur commandé agencé dans le chemin électrique secondaire en parallèle du parasurtenseur mais série avec le couple de contacts secondaires.
- Le commutateur commandé peut être un commutateur commandé à pilotage électrique.
- le commutateur commandé peut être commandé en fonction d'une caractéristique du courant électrique circulant dans le chemin électrique secondaire.
- Le commutateur commandé peut être commandé en fonction de la variation de l'intensité du courant électrique circulant dans le chemin électrique secondaire.
- Le commutateur commandé peut être un commutateur électronique.
- Le parasurtenseur peut comporter une résistance variable dont la valeur de résistance électrique varie en fonction de la tension électrique à ses bornes.
- Le commutateur commandé et le parasurtenseur peuvent être logés à l'intérieur d'une enveloppe déterminée par une surface périphérique conductrice d'une des deux électrodes.
- Le commutateur commandé peut être commandé par un circuit électronique de commande qui peut être logé à l'intérieur d'un volume interne de l'appareil.
- Le circuit électronique de commande est logé à l'intérieur d'une enveloppe déterminée par une surface périphérique conductrice d'une des deux électrodes.
- Le circuit électronique de commande peut être alimenté électriquement au moyen du potentiel électrique de l'une au moins des deux électrodes.
- L'appareil peut comporter une enceinte délimitant un volume interne étanche par rapport à l'extérieur et empli d'un fluide isolant sous une pression de fluide supérieure à la pression atmosphérique, par exemple une pression de fluide supérieure à 3 bars absolus, et les électrodes peuvent être agencées à l'intérieur du volume interne étanche.
- L'appareil peut être intégré dans un réseau électrique comportant au moins un premier circuit électrique et un deuxième circuit électrique en parallèle, l'appareil de coupure étant interposé dans un des deux circuits électriques de telle sorte que ses deux électrodes sont reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique dans lequel il est interposé.
- Chacun des couples de contact principaux et secondaires peut comporter un premier contact porté par une première des deux électrodes et un second contact porté par une seconde des deux électrodes.
- Chacun des couples de contact principaux et secondaires peut présenter un mouvement relatif de fermeture et un mouvement relatif d'ouverture entre les deux contacts qui est le même que les mouvements relatifs d'ouverture et de fermeture des deux électrodes.
L'invention concerne aussi une installation électrique comportant au moins un appareil de coupure ayant l'une quelconque des caractéristiques précédentes.
L'invention a aussi pour but de proposer un procédé de commande d'ouverture d'un appareil de coupure mécanique d'un circuit électrique haute tension ou très haute tension, l'appareil étant du type :
- comportant deux électrodes qui sont destinées à être reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique ;
- dans lequel les deux électrodes de l'appareil mécanique étant mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement d'ouverture, entre au moins :
•une position d'ouverture électrique, et • une position de fermeture électrique complète dans laquelle elles établissent, au travers d'un couple de contacts principaux, une connexion électrique nominale de l'appareil, ladite connexion électrique nominale permettant le passage d'un courant électrique nominal au travers de l'appareil selon un chemin électrique principal ;
- dans lequel les deux électrodes comportent un couple de contacts secondaires formant, par leur contact pour une position intermédiaire ou une plage de positions intermédiaires des électrodes entre la position d'ouverture électrique et la position de fermeture électrique complète, un chemin électrique secondaire pour le courant électrique au travers de l'appareil ;
- et dans lequel, pour la position intermédiaire ou une plage de positions intermédiaires des électrodes, les contacts principaux sont écartés l'un de l'autre pour interrompre le chemin électrique principal ;
Pour un tel procédé l'appareil comporte, dans le chemin électrique secondaire, un parasurtenseur en série avec le couple de contacts secondaires, et un commutateur commandé susceptible de commuter un courant circulant dans le chemin électrique secondaire soit au travers du parasurtenseur, soit dans un court-circuit du parasurtenseur.
Un tel procédé comporte successivement dans cet ordre :
- une étape d'ouverture du chemin électrique principal par écartement des contacts principaux ;
- après l'expiration d'un premier délai suivant l'ouverture du chemin électrique principal, une étape de commutation du commutateur commandé pour forcer le courant au travers du parasurtenseur ;
- après l'expiration d'un second délai suivant la commutation du commutateur commandé, une étape d'ouverture du chemin électrique secondaire par écartement des contacts secondaires.
Par exemple, pour un tel procédé, l'appareil de coupure peut être intégré dans une installation électrique comportant au moins un premier circuit électrique et un deuxième circuit électrique en parallèle, l'appareil de coupure étant interposé dans un des deux circuits électriques de telle sorte que ses deux électrodes sont reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique dans lequel il est intégré.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous 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 illustre un exemple d'un réseau électrique à haute tension comportant notamment une portion de réseau à haute tension continue reliée à différentes portions de réseau à haute tension alternative par des convertisseurs alternatif/continu, ladite portion de réseau à haute tension continue comportant des appareils de coupure mécanique.
La Figure 2 illustre un schéma électrique équivalent, simplifié, pour une partie du réseau de la Figure 1.
La Figure 3A illustre de manière schématique un appareil de coupure mécanique de circuit électrique, ici illustré en position relative de fermeture électrique complète de ses électrodes, tandis qu'aux Figures 3B et 3C l'appareil est illustré respectivement dans une position intermédiaire et en position relative d'ouverture électrique de ses électrodes.
La Figure 4 est une vue schématique en coupe d'un exemple de réalisation d'un appareil selon l'invention.
La Figure 5 est un schéma électrique comparable à celui de la Fig. 2, illustrant l'intégration d'un appareil de coupure selon l'invention dans un réseau simplifié.
La Figure 6 est un diagramme illustrant de manière schématique l'évolution dans le temps de certains courants électriques dans le réseau de la Fig. 5, lors d'une opération d'ouverture sous charge d'un appareil selon l'invention.
La Fig. 1 illustre un système 100 de réseau électrique à haute tension dans lequel l'invention peut être mise en œuvre. Ce système de réseau 100 comporte une portion de réseau électrique à haute tension continue 110 qui est reliée, par des systèmes de convertisseurs alternatifs/continu 120, à différentes portions de réseau électrique à haute tension alternative 141,
142, 143, ici au nombre de trois. Dans l'exemple illustré, la portion de réseau électrique à haute tension continue 110 comporte trois sous-portions de réseau à haute tension continue 130, dont chacune relie un système de convertisseurs 120 associé à une portion de réseau à haute tension alternative 141, 142, 143 avec un autre système de convertisseurs 120 associé à une autre portion de réseau à haute tension alternative 141, 142,
143. Dans l'exemple illustré, les trois sous-portions de réseau à haute tension continue 130 relient donc les trois portions de réseaux à haute tension alternatives 141,142,143 selon une configuration en triangle.
Dans le présent texte, on considère comme haute tension un dispositif dans lequel la tension de service nominale est supérieure à 1000 V en courant alternatif ou 1500 V en courant continu. Une telle haute tension est, de manière complémentaire, qualifiée également de très haute tension lorsqu'elle est supérieure à 50 000 V en courant alternatif ou 75 000 V en courant continu.
Chaque sous-portion de réseau à haute tension continue 130 peut par exemple comporter notamment un conducteur haute tension continue au potentiel positif 160 et un conducteur haute tension continue au potentiel négatif 180 et, généralement, une liaison au potentiel neutre, par exemple à la terre. Dans l'exemple illustré, chaque conducteur haute tension continue 160, 180 détermine un circuit électrique à haute tension continue. La portion de réseau électrique à haute tension continue 110 comporte, dans les circuits électriques à haute tension continue définis par les conducteurs haute tension continue 160, 180, des appareils de coupure électrique 10 dont chacun peut se trouver dans un état ouvert susceptible d'interrompre la circulation de courant électrique dans le circuit électrique considéré, ou dans une partie de celui-ci, ou dans un état fermé dans lequel il permet la circulation d'un courant électrique dans le circuit électrique considéré.
Les appareils de coupure électrique 10 peuvent être notamment de type sectionneur. Les appareils de coupure électriques peuvent notamment être des appareils mécaniques, dans lesquels la coupure électrique est obtenue par déplacement, notamment par écartement, de deux contacts électriques ou paires de contacts électriques. Dans ce cas, le déplacement des contacts électriques est généralement réalisé par des organes de manœuvre ou actionneurs mécaniques, pneumatiques, hydrauliques ou électriques, éventuellement à travers une cinématique de transfert du mouvement. Ce déplacement peut être contrôlé électroniquement.
Dans un réseau haute tension continue, par exemple du type de la portion de réseau haute tension continue 110 décrite ci-dessus, on peut être amené à conduire des opérations de transfert de courant de ligne en charge par les sectionneurs.
Ces manœuvres de transfert interviennent pour réorienter le flux de puissance entre des portions de réseau tout en continuant à desservir tous les clients du réseau. Dans le schéma de la Fig. 1, représentant un exemple, la portion de réseau 143 génère une puissance électrique qui est en partie consommée dans les portions de réseau 141 et 142. Pour diverses raisons, liées par exemple à des nécessités de maintenance ou de réorganisation des flux, le lien entre les portions de réseau 143 et 142 doit être interrompu.
Cela se fait en ouvrant au moins un ou deux des appareils de coupure dans les circuits électriques reliant les portions de réseau 143 et 142. Par exemple, on ouvre un appareil de coupure 10 de la sous-portion de réseau à haute tension continue 130 qui relie les portions de réseau 143 et 142.
La puissance apportée par la portion de réseau 143 peut continuer à alimenter les portions de réseau 141 et 142, mais les flux sont modifiés car n'y a plus de puissance transitant directement entre les portions de réseau 143 et 142. Autrement dit, comme cela est illustré dans le schéma électrique équivalent de la Fig. 2, lors de l'ouverture du circuit électrique direct 2 entre les portions de réseau 143 et 142, par ouverture d'un sectionneur 10.2, un circuit parallèle 1 existe pour ne pas interrompre le flux de puissance et la manœuvre de transfert de courant peut être réalisée, le ou les sectionneurs 10.1 demeurant dans un état de fermeture électrique.
Grâce à l'invention, on pourra réaliser de telles opérations de transfert par une opération d'ouverture d'un appareil de coupure mécanique, de préférence de type sectionneur, y compris lorsque il n'y a pas de disjoncteur dans le circuit électrique associé à cet appareil de coupure mécanique.
Dans le cas envisagé dans le cadre de l'invention, parce qu'il subsiste un circuit électrique parallèle, la tension au borne du sectionneur 10.2 après la manœuvre est égale à la chute de tension le long du circuit parallèle 1. Cette chute de tension est, en tension continue, égale pour l'essentiel à Ri x II, avec RI la résistance équivalent du circuit électrique parallèle 1 et II la valeur de l'intensité électrique dans le circuit électrique parallèle 1 lorsque le courant 12 dans le circuit électrique direct 2 est nul.
Dans l'exemple de réalisation, l'appareil mécanique de coupure 10 est un sectionneur. Dans l'exemple, l'appareil de coupure est prévu pour couper un unique circuit électrique, par exemple une phase, mais l'invention pourrait être mise en œuvre dans un appareil prévu pour couper plusieurs circuits électriques, comportant alors, par exemple au sein d'une même enceinte, plusieurs dispositifs de coupure en parallèle.
L'invention va plus particulièrement être décrite dans le cadre d'un appareil de coupure du type dit « sous enveloppe métallique ». Un tel appareil est illustré schématiquement aux Figs. 3A à 3C. Un mode de réalisation particulier est illustré de manière plus détaillée, mais encore schématique, à la Fig. 4.
L'appareil 10 comporte ainsi une enceinte 12 qui délimite un volume interne 16 de l'enceinte 12. De préférence, en configuration de fonctionnement de l'appareil, l'enceinte 12 est étanche par rapport à l'extérieur de l'enceinte 12. L'enceinte 12 peut comporter une ou plusieurs ouvertures (non représentées) permettant, au moins pour des opérations de maintenance ou de montage, l'accès au volume interne 16 depuis l'extérieur de l'enceinte, ou permettant au volume 16 d'être mis en communication avec un autre volume d'une autre enceinte accolée à l'enceinte 12 autour de l'ouverture. Les ouvertures sont donc destinées à être obturées, par exemple par des hublots ou des couvercles, ou sont destinées à mettre en communication le volume interne 16 de l'enceinte 12 avec une autre enceinte elle-même étanche, par mise en correspondance étanche de l'ouverture avec une ouverture correspondante de l'autre enceinte. Grâce à cette étanchéité, le volume interne 16 de l'enceinte 12 peut être empli d'un fluide isolant qui peut être séparé de l'air atmosphérique. Le fluide peut être un gaz ou un liquide. La pression du fluide peut être différente de la pression atmosphérique, par exemple une pression supérieure à 3 bars absolus, ou peut être une pression très faible, typiquement inférieure à 1 millibar, éventuellement proche du vide. Le vide serait, au sens de l'invention, assimilé à un fluide isolant Le fluide isolant peut être de l'air, notamment de l'air sec, de préférence à une pression supérieure à la pression atmosphérique, notamment supérieure à 3 bars absolus. Cependant, de préférence, le fluide est choisi pour ses hautes propriétés isolantes, en ayant par exemple une rigidité diélectrique supérieure à celle de l'air sec dans des conditions de température et de pression équivalentes. Ainsi, le fluide peut être de ITiexafluorure de soufre (SF6), sous une pression supérieure à 3 bars absolus.
De manière générale, l'appareil 10 comporte au moins deux électrodes qui sont destinées à être reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique à couper. Les deux électrodes sont mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement d'ouverture et un mouvement de fermeture, entre au moins une position relative de fermeture électrique complète, illustrée à la Fig. 3A, dans laquelle elles établissent une connexion électrique nominale de l'appareil, et correspondant donc à un état fermé de l'appareil, et une position relative d'ouverture électrique, Fig. 3C correspondant à un état ouvert de l'appareil. Dans l'exemple illustré, l'appareil 10 comporte notamment une première électrode fixe 20 et une deuxième électrode 22 qui comporte un corps principal fixe et un organe de connexion mobile 24. On comprend que l'organe de connexion mobile pourrait faire partie de la première électrode 20, ou que chacune des deux électrodes 20, 22 pourrait comprendre un organe de connexion mobile.
Dans l'exemple illustré, chaque électrode 20, 22 est fixée dans l'enceinte 12 par l'intermédiaire d'un support isolant 26. A l'extérieur de l'enceinte 12, l'appareil 10 comporte une borne de raccordement 28, 30 qui est reliée électriquement à l'électrode 20, 22 correspondante. L'une des bornes est destinée à être reliée à une portion amont du circuit électrique tandis que l'autre des bornes est destinée à être reliée à une portion aval du circuit électrique. De manière arbitraire, et sans que cela n'ait de signification particulière quant à la polarité ou au sens de circulation du courant, on qualifiera de portion amont du circuit électrique la portion qui est reliée à la première électrode 20, par la borne de raccordement 28. En conséquence, la portion aval du circuit électrique est la portion qui est reliée à la seconde électrode 22, par la borne de raccordement 30.
Dans l'exemple, chaque électrode 20, 22 est reliée électriquement de façon permanente à la borne de raccordement 28, 30 associée, quel que soit l'état ouvert ou fermé de l'appareil de coupure.
Comme indiqué plus haut, l'appareil de coupure mécanique 10 est destiné à être inclus dans une installation électrique 100 comprenant un circuit électrique haute tension continue 2, dont un exemple est illustré sur la Fig. 1 par l'un ou l'autre des conducteurs à haute tension continue 160, 180. Dans une telle installation, on peut alors considérer que la première électrode 20 est reliée électriquement à une portion amont du circuit électrique comprenant une source de tension 120 qui peut être une source primaire, telle qu'un générateur de tension, ou une source secondaire telle qu'un transformateur ou un convertisseur. Entre la source de tension 120 et l'appareil de coupure 10, on peut trouver toutes sortes d'appareils électriques.
Les corps principaux des deux électrodes 20, 22 sont disposés dans le volume interne 16 de manière fixe, écartés de la paroi périphérique de l'enceinte 12, et écartés l'un de l'autre de telle sorte qu'un espace d'isolement électrique inter-électrodes est aménagé selon la direction d'un axe central Al, entre les portions en vis-à-vis de leur surfaces périphérique externes respectives.
Dans l'exemple illustré, l'organe de connexion mobile 24 de la seconde électrode de l'appareil peut comporter un tube coulissant, d'axe Al, qui est guidé en coulissement selon l'axe central Al, qui sera arbitrairement qualifié de longitudinal, dans la seconde électrode 22. Dans l'exemple illustré, l'organe de connexion mobile 24 est réalisé de préférence en matériau conducteur, par exemple en métal, et il est relié électriquement au corps principal de la seconde électrode, donc relié électriquement avec la borne de raccordement associée 30 de façon permanente, quelle que soit la position de l'organe de connexion mobile 24.
L'organe de connexion 24 est mobile selon un mouvement d'ouverture par rapport à l'électrode opposée 20, entre une position relative de fermeture électrique complète, visible sur la Fig. 3A, et dans laquelle l'organe de connexion électrique 24 établit une connexion électrique nominale avec ladite électrode opposée 20 au travers d'un couple de contacts principaux portés chacun par une des électrodes, et une position relative d'ouverture électrique, visible sur la Fig. 3C, en passant par des positions relatives intermédiaires telles que celle illustrée à la Fig. 3B. De manière connue, l'organe de connexion 24 peut être déplacé, par un dispositif de commande 42 qui, dans cet exemple de réalisation, comporte une bielle 44 mobile selon une direction sensiblement parallèle à l'axe Ai et elle-même commandée par un levier 46 rotatif.
Pour atteindre sa position relative de fermeture électrique complète, l'organe de connexion 24 est déplacé longitudinalement selon l'axe central Al en direction de la première électrode 20, en travers de l'espace d'isolement électrique inter-électrodes. Dans la suite du texte, on considère que la position relative de fermeture électrique complète est la position de dernier contact électrique entre les deux électrodes au travers d'un couple de contacts principaux, dont un est porté par chaque électrode, dans le sens de l'ouverture de l'appareil de coupure. Pour cette position relative de fermeture électrique complète, une circulation de courant électrique est possible par conduction au travers d'un contact mécanique entre les contacts principaux respectifs des deux électrodes. Dans certains appareils, il peut exister une course morte entre une position extrême de fermeture électrique et la position de dernier contact électrique entre les deux électrodes, dans le sens de l'ouverture de l'appareil de coupure.
Dans la position de fermeture électrique complète de la Fig. 3A, l'organe de connexion mobile 24 est en contact direct avec le corps de l'électrode par contact mécanique entre un contact principal 21 porté par le corps de l'électrode, et un contact principal 25 de l'organe de connexion mobile 24 qui, dans le mode de réalisation particulier illustré à la Fig. 4, est une portion cylindrique de l'extrémité avant 25 du tube coulissant 36. Dans cet état de l'appareil, le courant électrique nominal, ou tout du moins une grande partie de celui-ci, circule selon un chemin électrique conducteur continu principal, en l'occurrence directement entre l'organe de connexion mobile 24 et le corps principal de la première électrode 20, au travers du couple de contacts principaux 21, 25.
Dans ce mode de réalisation de l'invention, les deux électrodes 20, 22, 24 comportent un couple de contacts secondaires 38, 39 qui forment, par leur contact pour une position intermédiaire ou une plage de positions intermédiaires des électrodes entre la position d'ouverture électrique et la position de fermeture électrique complète, un chemin électrique secondaire pour le courant électrique au travers de l'appareil.
Dans le mode de réalisation particulier illustré à la Fig. 4, la première électrode 20 comporte un contact secondaire formé par un contacteur 39 qui est destiné à être en contact avec l'organe de connexion 24 lorsque l'appareil est dans un état de fermeture intermédiaire, dans cet exemple plus particulièrement avec un contact secondaire de l'organe de connexion 24, réalisé sous la forme contacteur 38. Au contraire, lorsque l'organe de connexion 24 a atteint une position d'ouverture, le contact électrique entre le contact secondaire 38 de l'organe de connexion mobile 24 et le contact secondaire 39 de la première électrode 20 est rompu.
Le contact secondaire 39 de la première électrode 20 est relié électriquement au corps 21 de la première électrode, donc au circuit électrique amont, par l'intermédiaire à un dispositif de transition 48 qui sera décrit plus loin.
Les couples de contacts principaux 21, 25 et secondaires 38, 39 sont conçus et disposés de telle sorte que, pour la position intermédiaire ou une plage de positions intermédiaires des électrodes pour laquelle ou lesquelles les contacts secondaires sont en contact l'un avec l'autre, les contacts principaux sont écartés l'un de l'autre pour interrompre le chemin électrique principal. Dans l'exemple illustré, pour une position relative d'ouverture des électrodes, l'écartement entre les deux contacts principaux 21, 25 est supérieur à l'écartement entre les deux contacts secondaires 38, 39.
Dans l'exemple illustré, chacun des couples de contact principaux et secondaires comporte un premier contact 21, 39 porté par la première 20 des deux électrodes et un second contact 25, 38 porté par la seconde 22 des deux électrodes, en l'occurrence par son organe mobile 24. Ainsi, chacun des couples de contact principaux et secondaires présente un mouvement relatif de fermeture et un mouvement relatif d'ouverture entre les deux contacts qui est le même que les mouvements relatifs d'ouverture et de fermeture des deux électrodes 20, 22.
La Fig. 5 illustre, sous la forme d'un schéma électrique, un appareil de coupure mécanique 10 inséré dans un circuit électrique 2, au sein d'un réseau simplifié similaire à celui illustré à la Fîg. 2.
Dans ce schéma, le couple de contacts principaux 21, 25 est représenté sous la forme d'un interrupteur inséré dans le chemin électrique principai 2P à l'intérieur de l'appareil 10. Le couple de contacts secondaires 38, 39 est représenté sous la forme d'un interrupteur inséré dans le chemin électrique secondaire 2S à ('intérieur de l'appareil 10. Comme représenté, le chemin électrique principai 2P et le chemin électrique secondaire 2S sont des chemins électriques parallèles entre les deux bornes 28, 30 de l'appareil 10.
Dans l'invention, le couple de contacts principaux 21, 25 et le couple de contacts secondaires 38, 39 sont coordonnés temporellement. Dans le mode de réalisation préféré, cette coordination temporelle est obtenue par une liaison mécanique par laquelle, pour chacune des deux électrodes 20, 22, 24, le contact principal et le contact secondaire sont solidaires l'un de l'autre selon une géométrie fixe. Cette coordination temporelle correspond à un décalage temporel dans l'ouverture et la fermeture respective des deux couples de contacts.
Comme on peut le voir sur les Figs. 4 et 5, l'appareil de coupure 10 comporte un dispositif de transition électrique 48 inséré en série avec le couple de contacts secondaires dans le chemin électrique secondaire 2S. Ce dispositif de transition électrique 48 comporte un parasurtenseur 50 et un commutateur commandé 52 permettant de court-circuiter le parasurtenseur 50.
Dans l'exemple, le dispositif de transition électrique 48 comporte ainsi deux branches parallèles, insérées donc en parallèle électriquement l'une de l'autre dans le chemin électrique secondaire 2S. Dans une première branche 2S50 se trouve le parasurtenseur 50. Dans une seconde branche 2S52 se trouve un interrupteur commandé 52 faisant office de commutateur commandé. Lorsque l'interrupteur commandé 52 est dans un état ouvert, interrompant la circulation du courant dans la seconde branche 2S52, toute la puissance électrique transitant dans le chemin électrique secondaire 2S est dirigée vers la première branche 2S50 dans laquelle se trouve le parasurtenseur 50. Au contraire, lorsque l'interrupteur commandé 52 est dans un état fermé, autorisant la circulation d'un courant électrique dans la seconde branche 2S52, cette dernière forme un court-circuit du parasurtenseur 50.
En d'autres termes, l'appareil 10 comporte, dans le chemin électrique secondaire 2S, un parasurtenseur 50 en série avec le couple de contacts secondaires 38, 39, et un commutateur commandé 52 susceptible de commuter un courant circulant dans le chemin électrique secondaire 2S soit au travers du parasurtenseur 50, soit dans un court-circuit 2S52 du parasurtenseur 50.
Le parasurtenseur 50, ou « voltage surge arester », est un dispositif qui limite les crêtes de tension à ses bornes et qui permet l'évacuation de l'énergie résiduelle. Le parasurtenseur comprend généralement un composant électrique qui présente une résistance variable en fonction de la tension électrique à ses bornes. La variation de la valeur de résistance n'est généralement pas linéaire avec la tension électrique aux bornes du parasurtenseur 50. Généralement, en-dessous d'une tension de transition aux bornes du parasurtenseur 50, la résistance de celui-ci est importante, avec une décroissance nulle ou relativement faible de sa résistance en fonction de l'augmentation de la tension. Au contraire, au-dessus de la tension de transition aux bornes du parasurtenseur, la résistance de celui-ci décroît rapidement en fonction de l'augmentation de la tension, laquelle atteint une valeur de tension d'écrêtage pour laquelle la résistance du parasurtenseur devient faible, voire très faible. En d'autres termes, le parasurtenseur agit comme un limiteur de tension à ses bornes. En deçà de la tension de transition, il tend à empêcher le passage du courant. Au-delà de la tension de transition, il autorise le passage du courant au travers du parasurtenseur. De manière connue, la tension de transition n'est généralement pas une valeur précise mais correspond plutôt à une plage de tension de transition. Parmi les parasurtenseur, on connaît notamment les parafoudres, lesquels peuvent notamment comprendre les éclateurs, les varistances (ou varistors) et les diodes « Transi! » (ou diodes « TVS »).
Dans les applications envisagées, le commutateur commandé 52 doit pouvoir supporter une tension à ses bornes comprise par exemple entre 500 Volts et 5000 Volts, par exemple entre 1000 et 2000 V. Il doit pouvoir aussi de préférence supporter des courants supérieurs à 500 A, voire supérieurs à 4000 ampères en régime transitoire.
Le commutateur commandé 52 est de préférence un commutateur à pilotage électrique.
Dans l'exemple illustré, on voit que le commutateur commandé 52 comporte un interrupteur agencé dans la seconde branche 2S52 du chemin électrique secondaire 2S, c'est-à-dire en parallèle du parasurtenseur 52 mais série avec le couple de contacts secondaires 38, 39.
Le commutateur commandé 52 peut prendre la forme d'un ou plusieurs interrupteurs électroniques, par exemple de type transistor, thyristor, etc.... Pour limiter la résistance globale du commutateur commandé 52, on pourra prévoir de le réaliser sous la forme de plusieurs interrupteurs électroniques agencés en parallèle. En disposant par exemple un nombre N de tels transistors en parallèle, on obtient un commutateur qui, dans son état fermé, présente une impédance équivalente divisée par N par rapport à l'impédance individuelle d'un transistor. Cela diminue l'impédance parasite et facilite la commutation du chemin électrique principal 2P vers le chemin électrique secondaire 2S. Dans une application, on peut prévoir d'utiliser entre 5 et 50 transistors en parallèle, par exemple 20 transistors en parallèle.
A titre d'exemple, on peut ainsi réaliser ie commutateur commandé en utilisant un transistor de type JFET (Junction Field Effect Transistor), c'est-àdire un transistor à effet de champ dont la grille est directement en contact avec le canal, ou de préférence plusieurs de ces transistors agencés en parallèle. Dans une application, on a choisi de réaliser le commutateur commandé 52 sous la forme de plusieurs transistors de type JFET agencés en parallèle et ayant chacun une tenue diélectrique, dans son état ouvert, supérieure à 1000 V, par exemple égale à 1200 V, et ayant chacun une valeur de résistance, dans son état passant, de préférence inférieure ou égale à 200 milli-ohms, de préférence inférieure à 100 milli-ohms.
Dans une configuration différente, le commutateur commandé pourrait être un commutateur à deux positions aiguillant le courant vers l'une ou l'autre des deux branches.
De préférence, le commutateur commandé 52 est un commutateur qui, en l'absence de toute commande, dirige le courant électrique circulant dans le chemin électrique secondaire 2S vers sa seconde branche 2S52 qui forme un court-circuit du parasurtenseur 50. Dans la configuration illustrée à la Fig. 5, cela implique l'utilisation d'un interrupteur normalement fermé, c'està-dire qui, en l'absence de commande, laisse passer le courant.
Comme on le voit notamment sur la Fig. 5, l'appareil comporte un circuit électronique de commande 54 pour commander le commutateur 52, afin que le courant circulant dans le chemin électrique secondaire 2S soit commuté soit dans le court-circuit 2S52, soit au travers du parasurtenseur 50. De même, l'appareil 10 comporte des moyens 56 d'alimentation électrique du circuit de commande 54 et/ou du commutateur 54. Avantageusement, ces moyens d'alimentation électrique tirent leur énergie du potentiel électrique de l'une au moins des deux électrodes 20, 22.
Dans l'exemple illustré, on voit que chaque électrode 20, 22 présente une surface périphérique externe conductrice 32, 34 ayant une géométrie essentiellement convexe et dépourvue de parties saillantes, et, à l'intérieur de l'enveloppe définie par sa surface périphérique externe conductrice 32, 34, chaque électrode 20, 22 présente une cavité interne 31, 33. Avantageusement, le commutateur commandé 52 et le parasurtenseur 50 du dispositif de transition électrique 48 sont logés à l'intérieur de l'enveloppe déterminée par la surface périphérique conductrice 32, 34 d'une des deux électrodes 20, 22. On prévoira donc avantageusement que le dispositif de transition électrique 48 soit entièrement reçu à l'intérieur de iadite cavité interne 31, 33. Plus préférentiellement, le circuit électronique de commande 54 est alors aussi intégré au dispositif de transition électrique 48 et lui aussi logé à l'intérieur de ladite enveloppe.
Dans une variante préférée de l'invention, les moyens d'alimentation électrique 56 sont intégrés à l'intérieur du dispositif de transition électrique 48 qui, comme dans le mode de réalisation illustrée à la Fig. 4, est logé à l'intérieur de iadite enveloppe. De manière générale, on peut prévoir notamment prévoir que le circuit électronique de commande 54 et/ou le commutateur commandé 52 soient alimentés électriquement au moyen du potentiel électrique de l'électrode dans lequel ils sont logés. Dans ce cas, les moyens d'alimentation électrique 56 peuvent être constitués d'un simple circuit passif de conversion de tension.
Cependant, on pourrait aussi prévoir que tout ou partie du dispositif de transition électrique 48, notamment un ou plusieurs parmi le parasurtenseur 50, le commutateur commandé 52 et le circuit de commande 54, soit agencé à l'extérieur de l'enveloppe définie par la surface périphérique externe conductrice 32, 34 de l'électrode 20, 22, tout en restant de préférence agencé à l'intérieur du volume interne 16 de l'appareil.
On décrira maintenant le fonctionnement d'un appareil de coupure 10 selon invention en décrivant les principales étapes d'un procédé de commande d'ouverture d'un tel appareil. Plus particulièrement, on considérera le cas d'un appareil tel qu'illustré aux Figs. 4 et 5, l'appareil étant intégré dans un second circuit électrique 2 agencé en parallèle d'un premier circuit électrique 1. Les deux circuits électriques 1, 2 peuvent avoir à titre d'exemple la même résistance électrique équivalente, respectivement RI et R2, et la même inductance électrique équivalente L1 et L2 respectivement, mais cela n'est qu'un cas particulier.
Dans un état initial, on considère que tous les appareils de coupure 10 dans les deux circuits 1, 2 sont dans un état de fermeture électrique complète, laissant passer dans chaque circuit un courant respectivement II et 12. Dans le cas envisagé ci-dessus dans lequel les deux circuits présentent la même résistance équivalente et la même inductance équivalente, les valeurs initiales des courants II et 12 sont égales.
Dans cet état initial, on considère que l'intégralité du courant 12 traversant l'appareil de coupure 10 circule selon le chemin électrique principal 2P, lequel voit donc un courant électrique I2P égal au courant électrique 12 circulant dans le second circuit électrique 2. En effet, le circuit électrique secondaire 2S n'est pas un conducteur parfait et présente généralement des résistances et inductances parasites. On a ainsi représenté sur la Fig. 5 une impédance parasite Zp dans le chemin électrique secondaire 2S. De même, même dans son état fermé laissant passer le courant, le commutateur commandé 52, s'il est de type électronique, présente une certaine impédance, même si on cherchera à la minimiser comme expliqué plus haut, par exemple sous la forme d'une série de commutateurs agencés électriquement en parallèle.
Le procédé de commande d'ouverture de l'appareil commence par une étape d'ouverture du chemin électrique principal 2P au sein de l'appareil 10, par écartement des contacts principaux 21, 25. Cette étape commence à un instant tO illustré à la Fig. 6. Dans le cas d'un appareil tel que montré à la Fig. 4, cela correspond à une commande de l'organe mobile 24 selon son mouvement d'ouverture depuis sa position de fermeture électrique complète, en direction de sa position d'ouverture électrique. L'instant tO correspond au moment de dernier contact des contacts principaux 21, 25.
En pratique, la séparation des deux contacts électriques principaux 21, 25 devrait interrompre instantanément la circulation de courant dans le circuit électrique principal 2P de l'appareil 10, et établir ce courant instantanément dans le circuit électrique secondaire 2S, au travers des contacts secondaires 38, 39 qui restent en contact électrique. Cependant, dans la réalité, les impédances parasites dans le chemin électrique secondaire 2S peuvent faire qu'il peut s'écouler un certain délai, jusqu'au temps tl de la Fig. 6, avant que le courant traversant l'appareil ait basculé du chemin électrique principal au chemin électrique secondaire. De préférence, ce temps séparant tO et tl est inférieur à 500 micro-secondes, préférentiellement inférieur à 100 micro-secondes.
À partir de l'instant tl débute un premier délai d'ouverture qui est mis à profit pour permettre un écartement entre les contacts principaux 21, 25 de l'appareil.
L'instant tl peut être un instant prédéterminé, auquel on présume que l'intégralité du courant électrique dans le second circuit 2 au travers de l'appareil de coupure 10 a basculé du chemin électrique principal 2P au chemin électrique secondaire 2S. Cette prédétermination peut reposer par exemple sur des expérimentations ou des simulations préalables.
Toutefois, cet instant tl est de préférence déterminé par mesure d'au moins une caractéristique du courant électrique circulant dans le second circuit 2. Comme illustré, cette caractéristique mesurée est avantageusement fournie au circuit de commande 54 du commutateur commandé 52, et prise en compte par ce dernier pour la commande du commutateur commandé 52. Par exemple, cet instant tl est déterminé en fonction d'une mesure d'une caractéristique du courant électrique dans le chemin secondaire 2S du second circuit 2. Dans l'exemple illustré, on voit que le système est prévu pour mesurer une caractéristique du courant électrique dans la partie commune du chemin secondaire 2S du second circuit 2. Cette caractéristique peut être la valeur de l'intensité I2S du courant électrique dans la partie commune du chemin secondaire 2S du second circuit 2. Ce peut être, en alternative ou en complément, une variation de cette valeur d'intensité, par exemple sa dérivée par rapport au temps d(I2S)/dt. Cette caractéristique peut être mesurée par un capteur d'intensité de courant.
La durée du premier délai peut être une durée fixe prédéterminée, ou peut être déterminée en fonction d'une mesure d'une caractéristique du courant électrique, de préférence en fonction d'une mesure d'une caractéristique du courant électrique dans l'appareil 10. La durée du premier délai, ou son expiration, peut aussi, en variante être déterminée à partir de la détection d'une valeur de déplacement relatif ou d'une position relative particulière des deux électrodes. De manière générale, ce délai peut par exemple être compris en 1 milliseconde et 2 secondes, préférentiellement entre 0.1 seconde et 1 seconde.
Après l'expiration du premier délai suivant l'ouverture du chemin électrique principal, cette expiration étant indiquée par l'instant t2 dans le graphe de la Fig. 6, le procédé d'ouverture comporte une étape de commutation du commutateur commandé 52 pour forcer le courant au travers du parasurtenseur. Cette commutation peut ainsi commencer à l'instant t2. Dans le mode de réalisation illustré, cette commutation est commandée par le circuit de commande 54.
La commutation de commutateur commandé 52 peut dans certains cas être considérée comme instantanée. Cependant, dans la réalité, cette commutation peut nécessiter un certain temps. Ainsi, il peut y avoir un délai de commutation entre l'instant t2 et l'instant t3 auquel plus aucun courant I2S52 ne circule dans la seconde branche 2S52 du chemin électrique secondaire 2S. Toutefois, à l'instant t3, on considère que le court-circuit du parasurtenseur 50 est ouvert électriquement, de sorte que tout courant au travers du dispositif de transition 48, donc au travers de l'appareil 10, passe par le parasurtenseur 50. Dans cette étape de commutation, la tension électrique aux bornes du parasurtenseur 50 augmente, en même temps que la tension aux bornes du commutateur commandé. Lorsque cette tension atteint la valeur de tension d'écrêtage du parasurtenseur, un courant résiduel I2S50 est susceptible de traverser le parasurtenseur, mais la tension aux bornes du parasurtenseur correspond à une valeur de résistance insérée dans le second circuit. De ce fait, une partie importante du courant est en réalité maintenant basculée vers le premier circuit, comme on le voit sur la Fig. 6.
Après l'expiration d'un second délai suivant la commutation du commutateur commandé, le procédé prévoit une étape d'ouverture du chemin électrique secondaire par écartement des contacts secondaires 38, 39, à un instant t4. Dans le mode de réalisation de la Fig. 4, ce délai résulte pour l'essentiel de la géométrie des électrodes, notamment de l'écartement relatif entre les couples de contacts principaux et secondaires, ainsi que de la cinématique du mouvement de l'organe mobile 24. L'écartement des contacts secondaires résulte en l'ouverture complète du second circuit électrique 2. La tension entre les contacts secondaires est alors réduite par l'existence de la tension aux bornes du parasurtenseur, ce qui empêche ou limite fortement tout phénomène d'arc électrique entre les contacts secondaires.
On note que, une fois le courant interrompu dans le second circuit 2, et les contacts 38, 39 du couple de contacts secondaires étant séparés, on peut laisser le commutateur 52 commuter de nouveau dans son état initial dans lequel il met le parasurtenseur 50 en court-circuit. Dans le cas d'un interrupteur normalement fermé, cela se fait en supprimant la commande d'ouverture. Ainsi, lors d'une opération ultérieure de fermeture de l'appareil de coupure, il n'y aura pas à s'occuper de la commande du commutateur, qui pourra rester, pour l'opération de fermeture, dans son état initial dans lequel il met le parasurtenseur en court-circuit.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
Claims (18)
- REVENDICATIONS1 - Appareil de coupure mécanique (10) d'un circuit électrique (2) haute tension ou très haute tension du type :- comportant deux électrodes (20, 22) qui sont destinées à être reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique,- dans lequel les deux électrodes de l'appareil mécanique étant mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement relatif d'ouverture et un mouvement relatif de fermeture, entre au moins o une position d'ouverture électrique et o une position de fermeture électrique complète dans laquelle elles établissent, au travers d'un couple de contacts principaux (21, 25), une connexion électrique nominale de l'appareil, ladite connexion électrique nominale permettant le passage d'un courant électrique nominal au travers de l'appareil selon un chemin électrique principal (2P);dans lequel les deux électrodes comportent un couple de contacts secondaires (38, 39) formant, par leur contact pour une position intermédiaire ou une plage de positions intermédiaires des électrodes entre la position d'ouverture électrique et la position de fermeture électrique complète, un chemin électrique secondaire (2S) pour le courant électrique au travers de l'appareil ;- et dans lequel, pour la position intermédiaire ou une plage de positions intermédiaires des électrodes, les contacts principaux sont écartés l'un de l'autre pour interrompre le chemin électrique principal, caractérisé en ce que l'appareil comporte, dans le chemin électrique secondaire, un parasurtenseur (50) en série avec le couple de contacts secondaires, et un commutateur commandé (52) susceptible de commuter un courant circulant dans le chemin électrique secondaire soit au travers du parasurtenseur, soit dans un court-circuit (2S52) du parasurtenseur.
- 2 - Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur commandé comporte un interrupteur commandé (52) agencé dans le chemin électrique secondaire en parallèle (2S52) du parasurtenseur mais série avec le couple de contacts secondaires (38, 39).
- 3 - Appareil de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le commutateur commandé est un commutateur commandé à pilotage électrique (52).
- 4 - Appareil de coupure selon la revendication 3, caractérisé en ce que le commutateur commandé (52) est commandé en fonction d'une caractéristique du courant électrique circulant dans le chemin électrique secondaire (2S).
- 5 - Appareil de coupure selon la revendication 4, caractérisé en ce que le commutateur commandé (52) est commandé en fonction de la variation de l'intensité du courant électrique circulant dans le chemin électrique secondaire (2S).
- 6 - Appareil de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le commutateur commandé (52) est un commutateur électronique.
- 7 - Appareil de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le parasurtenseur (50) comporte une résistance variable dont la valeur de résistance électrique varie en fonction de la tension électrique à ses bornes.
- 8 - Appareil de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le commutateur commandé (52) et le parasurtenseur (50) sont logés à l'intérieur d'une enveloppe déterminée par une surface périphérique conductrice (32) d'une des deux électrodes (20).
- 9 - Appareil de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le commutateur commandé (52) est commandé par un circuit électronique de commande (54) qui est logé à l'intérieur d'un volume interne (16) de l'appareil.
- 10 - Appareil de coupure selon la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (54) est logé à l'intérieur d'une enveloppe déterminée par une surface périphérique conductrice (32) d'une des deux électrodes (20).
- 11 - Appareil de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (54) est alimenté électriquement au moyen du potentiel électrique de l'une au moins des deux électrodes.
- 12 - Appareil de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte (14) délimitant un volume interne (16) étanche par rapport à l'extérieur et empli d'un fluide isolant sous une pression de fluide supérieure à la pression atmosphérique, par exemple une pression de fluide supérieure à 3 bars absolus, et en ce que les électrodes sont agencées à l'intérieur du volume interne étanche (16).
- 13 - Appareil de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est intégré dans un réseau électrique comportant au moins un premier circuit électrique (1) et un deuxième circuit électrique (2) en parallèle, l'appareil de coupure étant interposé dans un des deux circuits électriques de telle sorte que ses deux électrodes sont reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique (2) dans lequel il est interposé.
- 14 - Appareil de coupure selon la revendication 13, caractérisé en ce que chacun des couples de contact principaux et secondaires comporte un premier contact porté par une première des deux électrodes et un second contact porté par une seconde des deux électrodes.
- 15 - Appareil de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des couples de contact principaux (21, 25) et secondaires (38, 39) présente un mouvement relatif de fermeture et une mouvement relatif d'ouverture entre les deux contacts qui est le même que les mouvements relatifs d'ouverture et de fermeture des deux électrodes.
- 16 - Installation électrique comportant au moins un appareil de coupure (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
- 17 - Procédé de commande d'ouverture d'un appareil de coupure mécanique (10) d'un circuit électrique (2) haute tension ou très haute tension, l'appareil étant du type :comportant deux électrodes (20, 22) qui sont destinées à être reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique ;dans lequel les deux électrodes (20, 22, 24) de l'appareil mécanique étant mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement d'ouverture, entre au moins :o une position d'ouverture électrique, et o une position de fermeture électrique complète dans laquelle elles établissent, au travers d'un couple de contacts principaux (21, 25), une connexion électrique nominale de l'appareil, ladite connexion électrique nominale permettant le passage d'un courant électrique nominal au travers de l'appareil selon un chemin électrique principal (2P) ;- dans lequel les deux électrodes comportent un couple de contacts secondaires (38, 39) formant, par leur contact pour une position intermédiaire ou une plage de positions intermédiaires des électrodes entre la position d'ouverture électrique et la position de fermeture électrique complète, un chemin électrique secondaire (2S) pour le courant électrique au travers de l'appareil ;- et dans lequel, pour la position intermédiaire ou une plage de positions intermédiaires des électrodes, les contacts principaux sont écartés l'un de l'autre pour interrompre le chemin électrique principal ;caractérisé en ce que l'appareil comporte, dans le chemin électrique secondaire, un parasurtenseur (50) en série avec le couple de contacts secondaires, et un commutateur commandé (52) susceptible de commuter un courant circulant dans le chemin électrique secondaire soit au travers du parasurtenseur, soit dans un court-circuit du parasurtenseur ;et en ce que le procédé comporte successivement dans cet ordre :- une étape (tO-tl) d'ouverture du chemin électrique principal par écartement des contacts principaux ;- après l'expiration d'un premier délai suivant l'ouverture du chemin électrique principal, une étape de commutation (t2-t3) du commutateur commandé pour forcer le courant au travers du parasurtenseur ;- après l'expiration d'un second délai suivant la commutation du commutateur commandé, une étape d'ouverture (t2) du chemin 5 électrique secondaire par écartement des contacts secondaires.
- 18 - Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'appareil de coupure est intégré dans une installation électrique comportant au moins un premier circuit électrique (1) et un deuxième circuit électrique (2) en parallèle, l'appareil de coupure étant interposé dans un des deux circuits 10 électriques de telle sorte que ses deux électrodes sont reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique (2) dans lequel il est intégré.1/4
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