FR3113335A1 - Dispositif de verrouillage destiné à empêcher la mise à la terre d’un appareil de protection - Google Patents
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Abstract
Dispositif de verrouillage (10) pour empêcher la mise à la terre d’un appareil de protection, le dispositif de verrouillage (10) comprenant un boitier (12) commandé par la présence d’une énergie sur une ligne électrique, le dispositif de verrouillage (10) étant alternativement dans : - une position verrouillée, dans laquelle la mise à la terre ne peut pas être effectuée, et - une position déverrouillée, dans laquelle la mise à la terre peut être effectuée, le dispositif de verrouillage (10) comprenant un dispositif de désactivation (20) configuré pour déplacer le boitier (12) de sorte à activer ou désactiver le dispositif de verrouillage (20). Figure de l’abrégé : Figure 2
Description
La présente invention concerne un dispositif de verrouillage destiné à empêcher la mise à la terre d’un appareil de protection en présence d’une énergie sur une ligne électrique.
Les postes de distribution de courant, notamment les postes à moyenne ou haute tension, comprennent un ou plusieurs appareils de protection.
L’appareil de protection peut mettre en œuvre deux organes : un organe de coupure, tel qu’un interrupteur, qui établit ou coupe le passage du courant et un sectionneur qui permet de relier à la terre une ligne électrique du poste de distribution. Le sectionneur est une protection de l'opérateur, par exemple lorsqu’il est nécessaire d’effectuer une maintenance sur le poste de distribution.
Les deux organes peuvent être commandés par un mécanisme de commande type à ressorts, à tumblers ou à cames.
L'interrupteur peut être manœuvré soit manuellement à l'aide d'un levier amovible, soit de manière motorisée à l'aide d'un moteur électrique. Le sectionneur de terre peut de la même façon être manœuvré manuellement, à l'aide du même levier ou d'un levier dédié.
On connaît des dispositifs de verrouillage destinés à empêcher la mise à la terre en présence d’une moyenne tension ou haute tension sur une ligne électrique.
Toutefois, dans certaines situations, ces dispositifs de verrouillage empêchent la mise à la terre également lorsqu’une coupure de l’alimentation de la ligne électrique se produit ou lorsqu’un dysfonctionnement survient au niveau de l’appareil de protection. Cela n’est toutefois pas nécessaire étant donné qu’il n’y a pas d’énergie ou de tension présente sur la ligne électrique.
Dans de telles situations, il serait avantageux, voire nécessaire, qu’un opérateur, après s’être assuré de l’absence d’énergie sur la ligne électrique, puisse tout de même mettre à la terre l’appareil de protection pour pouvoir effectuer des interventions d’exploitation et de maintenance.
A cet effet, le document EP2367190 propose un dispositif de verrouillage comprenant une serrure susceptible d’être actionnée par l’opérateur de manière à désactiver le dispositif de verrouillage afin de permettre la mise à la terre de l’appareil de protection dans des situations telles que celles énoncées précédemment.
Bien qu’apportant satisfaction, un tel dispositif de verrouillage nécessite un encombrement important, un nombre de pièces mécaniques élevé ainsi que l’utilisation d’une serrure relativement complexe.
La présente invention vise à résoudre ce problème technique en proposant un dispositif de verrouillage de conception simple, d’encombrement réduit et réalisable au moyen d’un faible nombre de pièces, tout en permettant à un opérateur de désactiver si besoin le dispositif de verrouillage.
Résumé
L’invention vient améliorer la situation.
Il est proposé un dispositif de verrouillage pour empêcher la mise à la terre d’un appareil de protection, le dispositif de verrouillage comprenant un boitier commandé par la présence d’une énergie électrique sur une ligne électrique, le dispositif de verrouillage étant alternativement dans une position verrouillée, dans laquelle la mise à la terre ne peut pas être effectuée, et une position déverrouillée, dans laquelle la mise à la terre peut être effectuée, dans lequel le dispositif de verrouillage comprend un dispositif de désactivation configuré pour déplacer le boitier de sorte à activer ou désactiver le dispositif de verrouillage.
Selon une réalisation, le boitier comprend un élément magnétique et un élément mobile relié à l’élément magnétique, l’élément mobile étant configuré pour être commandé par la présence d’énergie sur la ligne électrique alternativement dans :
- une position rétractée lorsqu’il n’y a pas d’énergie sur la ligne électrique, et
- une position allongée en présence d’énergie sur la ligne électrique.
- une position rétractée lorsqu’il n’y a pas d’énergie sur la ligne électrique, et
- une position allongée en présence d’énergie sur la ligne électrique.
Selon une autre réalisation, l’élément magnétique est une bobine à manque de tension, de sorte que l’élément magnétique est sous tension lorsque aucune énergie n’est détectée sur la ligne électrique, et est hors tension lorsqu’une énergie est détectée sur la ligne électrique.
Selon une autre réalisation, l’élément mobile dans la position allongée est configuré pour empêcher la mise à la terre de l’appareil de protection.
Selon une autre réalisation, l’élément mobile est configuré pour coopérer avec un volet, le volet étant monté mobile par rapport à un châssis supportant le dispositif de verrouillage.
Selon une autre réalisation, le volet est relié à un élément d’obturation selon un mouvement interdépendant entre eux, l’élément d’obturation étant configuré pour libérer ou obturer une ouverture dans laquelle peut être inséré un outil de manœuvre par un opérateur afin d’effectuer la mise à la terre.
Selon une autre réalisation, le dispositif de désactivation comprend un élément d’actionnement configuré pour déplacer le boitier.
Selon une autre réalisation, l’élément d’actionnement est configuré pour être déplacé alternativement entre :
- une première position, dans laquelle le dispositif de verrouillage est activé et permet d’empêcher la mise à la terre dans la position verrouillée, et
- une seconde position, dans laquelle le dispositif de verrouillage est désactivé et ne permet pas d’empêcher la mise à la terre dans la position verrouillée.
- une première position, dans laquelle le dispositif de verrouillage est activé et permet d’empêcher la mise à la terre dans la position verrouillée, et
- une seconde position, dans laquelle le dispositif de verrouillage est désactivé et ne permet pas d’empêcher la mise à la terre dans la position verrouillée.
Selon une autre réalisation, l’élément mobile dans la position allongée ne permet pas d’empêcher la mise à la terre de l’appareil de protection lorsque l’élément d’actionnement est déplacé dans la seconde position.
Selon une autre réalisation, l’élément d’actionnement comprend une pièce formant une came, la came étant à transmission radiale de sorte qu’une rotation de la came (22) exerce un effort axial sur le boitier.
Selon une autre réalisation, la came est disposée dans un logement fixé au boitier.
Il est également proposé un mécanisme de commande comprenant un dispositif de verrouillage selon l’invention.
Il est également proposé un appareil de protection comprenant un mécanisme de commande selon l’invention.
Grâce à ces dispositions, le dispositif de verrouillage peut être facilement désactivé en cas de besoin, par une action volontaire, à l’aide d’un outil usuel notamment en déplaçant l’élément d’actionnement.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5A
Fig. 5B
Fig. 6A
Fig. 6B
Description du mode de réalisation
Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l’essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente divulgation, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
La illustre un mécanisme de commande 1 d’un appareil de protection selon l’invention.
L’appareil de protection fait partie d’un poste de distribution de courant et peut par exemple être choisi parmi un interrupteur ou un disjoncteur. Toutefois, d’autres types d’appareils de protection comprenant un sectionneur de terre sont possibles.
L’appareil de protection est configuré pour être disposé sur une ligne électrique moyenne ou haute tension.
Dans ce qui suit, les termes « moyenne tension » et « haute tension » sont utilisés dans leur acceptation habituelle, à savoir que le terme « moyenne tension » désigne une tension qui est supérieure à 1 000 volts en courant alternatif et à 1 500 volts en courant continu mais qui ne dépasse pas 52 000 volts en courant alternatif et 75 000 volts en courant continu, tandis que le terme « haute tension » désigne une tension qui est strictement supérieure à 52 000 volts en courant alternatif et à 75 000 volts en courant continu.
Selon une réalisation, l’appareil de protection peut comprendre un organe de coupure, tel qu’un interrupteur, et un sectionneur. Comme illustré sur la , le mécanisme de commande 1 permettant d’actionner l’appareil de protection est placé entre une platine avant 1a et une platine arrière 1b. Lorsque la commande de l’organe de coupure est motorisée, le système de motorisation se situe généralement également entre les deux platines avant et arrière 1a, 1b.
Un tel mécanisme de commande 1 est connu en soi, par exemple tel que dans la demande FR 2890779, et ne sera pas décrit plus en détails par la suite.
L’organe de coupure établit ou coupe le passage du courant dans le poste de distribution de courant tandis que le sectionneur permet d’actionner un dispositif de mise à la terre pour relier à la terre la ligne électrique.
A cet effet, le dispositif de mise à la terre comprend une ouverture dans laquelle peut être inséré un outil de manœuvre ou une clé par un opérateur afin d’effectuer la mise à la terre.
Un élément d’obturation 5 est disposé en regard de l’ouverture. L’élément d’obturation 5 est configuré pour alternativement obturer ou rendre accessible l’ouverture.
Ainsi, l’élément d’obturation 5 peut être alternativement dans une position fermée, dans laquelle l’ouverture est inaccessible de sorte que la mise à la terre ne peut pas être effectuée (comme illustrée sur la ), et une position ouverte, dans laquelle l’ouverture est accessible de sorte que la mise à la terre peut être effectuée par l’opérateur.
L’élément d’obturation 5 est relié, notamment mécaniquement, par exemple au moyen d’une tringle rigide 2, à un volet 3. Le volet 3 est monté mobile par rapport à un châssis de, ou supportant, l’appareil de protection et le mécanisme de commande 1. Le volet 3 est par exemple monté mobile sur la platine avant 1a. L’élément d’obturation 5 et le volet 3 ont un mouvement interdépendant l’un de l’autre, de sorte que le volet 3 pivote par rapport au châssis lorsque l’élément d’obturation 5 passe de la position fermée à la position ouverte, et inversement.
Le mécanisme de commande 1 comprend un dispositif de verrouillage 10, notamment plus particulièrement illustré à partir de la . Le dispositif de verrouillage 10 est configuré pour empêcher la mise à la terre de l’appareil de protection en présence d’une énergie électrique ou tension sur la ligne électrique.
Afin de savoir si une énergie parcourt la ligne électrique, l’appareil de protection comprend un élément de détection, par exemple un indicateur de présence de tension (« voltage presence indicator system », VPIS en anglais ; non illustré).
Le dispositif de verrouillage 10 est fixé au mécanisme de commande 1, notamment à la platine avant 1a, ou au châssis de l’appareil de protection au moyen d’un flasque 11 visible sur la . Le flasque 11 est fixé à l’aide de vis ou par tout autre moyen.
Le dispositif de verrouillage 10 comprend également un boitier 12.
Le boitier 12, notamment réalisé en deux parties telles qu’illustrées sur la et [Fig. 4], comprend un élément magnétique 13, tel qu’un électroaimant, par exemple un électroaimant bistable, ou une bobine électromagnétique.
L’élément magnétique 13 est configuré pour déplacer un noyau vers l’extérieur lorsqu’il n’y a pas d’énergie électrique sur la ligne électrique.
Selon une réalisation, l’élément magnétique 13 peut être une bobine dite à manque de tension, de sorte que le noyau (non illustré) est déplacé vers l’extérieur de l’élément magnétique 13 lorsqu’aucune tension n’est présente dans l’élément magnétique 13. Le noyau est maintenu par un élément de rappel, type ressort ou aimant permanent, dans cette position de repos. A titre d’exemple, un élément électronique intermédiaire (non illustré) peut être prévu entre l’élément de détection et l’élément magnétique 13 de sorte à transmettre une tension à l’élément magnétique 13 lorsqu’aucune énergie électrique n’est détectée sur la ligne électrique, et inversement à ne pas transmettre de tension à l’élément magnétique 13 lorsqu’une énergie est détectée sur la ligne électrique.
Un élément mobile est relié au noyau de l’élément magnétique 13. Selon une réalisation illustrée sur les figures, l’élément mobile est une tige 14 configurée pour être déplacée alternativement entre une position rétractée et une position allongée en fonction de la tension présente dans l’élément magnétique 13, et donc de l’énergie présente sur la ligne électrique.
La tige 14 se trouve dans la position rétractée lorsqu’il n’y a pas d’énergie sur la ligne électrique, et se trouve dans la position allongée en présence d’une énergie sur la ligne électrique.
Dans la position allongée telle qu’illustrée sur la , la tige 14 est configurée pour coopérer avec le volet 3 en étant insérée dans une forme complémentaire, tel qu’un orifice ou une encoche 4 du volet 3. La tige 14 bloque le volet 3 et, de façon indirecte, l’élément d’obturation 5.
Le dispositif de verrouillage 10 se trouve alors dans une position verrouillée, dans laquelle la mise à la terre ne peut pas être effectuée étant donné que la tige 14 dans la position allongée maintient l’élément d’obturation 5 dans la position fermée, de sorte que l’élément d’obturation 5 ne peut pas être déplacé dans la position ouverte, par exemple par l’opérateur.
Dans la position rétractée telle qu’illustrée sur la , la tige 14 ne coopère pas avec, ou libère le volet 3. La tige 14 laisse le volet 3 et l’élément d’obturation 5 libres d’être déplacés.
Le dispositif de verrouillage 10 se trouve alors dans une position déverrouillée, dans laquelle la mise à la terre peut être effectuée étant donné que l’élément d’obturation 5 peut être déplacé dans la position ouverte, par exemple par l’opérateur.
Le dispositif de verrouillage 10 comprend également un dispositif de désactivation 20, accessible notamment à travers la platine 11, comme visible sur les et [Fig. 6B]. Le dispositif de désactivation 20 est configuré pour désactiver le dispositif de verrouillage 10 afin que le dispositif de verrouillage 10 ne puisse pas, même dans la position verrouillée (c’est-à-dire lorsque la tige 14 est dans la position allongée), empêcher la mise à la terre.
Le dispositif de désactivation 20 comprend un élément d’actionnement 21 mobile, notamment en rotation, et configuré pour coopérer avec le boitier 12.
L’élément d’actionnement 21 est configuré pour être manœuvré manuellement par l’opérateur.
Selon une réalisation telle qu’illustrée sur les figures, l’élément d’actionnement 21 prend la forme d’un bouton pivotable.
Selon une autre réalisation, l’élément d’actionnement 21 peut comprendre une fente permettant l’utilisation d’un tournevis plat pour le faire pivoter. Toutefois, d’autres types d’actionnement sont possibles, au moyen d’une clé, d’une manivelle ou de tout autre élément.
L’élément d’actionnement 21 comprend une pièce formant une came 22. La came 22 est à transmission radiale, avantageusement à profilé externe, de sorte que la rotation de l’élément d’actionnement 21 exerce un effort sur le boitier 12.
Plus particulièrement, le profilé de la came 22 présente une forme sensiblement en équerre. La came 22 comprend ainsi deux parties 22a, 22b, visibles sur la et les [Fig. 6A] et [Fig. 6B]. Les deux parties 22A, 22b s’étendent selon un angle de l’ordre de 90 degrés l’une de l’autre.
La came 22 est disposée dans un logement 23 de forme rectangulaire faisant partie ou étant fixé au boitier 12.
Lorsque l’élément d’actionnement 21 est manœuvré, la came 22 vient en butée exercer un effort contre un côté du logement 23. Le boitier 12, ainsi que l’élément magnétique 13, peuvent ainsi être déplacés en translation entre une première position et une seconde position.
Dans la première position illustrée par la , le boitier 12 est disposé par rapport au châssis de sorte que la tige 14 dans la position allongée peut coopérer avec le volet pour empêcher la mise à la terre. Le dispositif de verrouillage 20 est alors activé.
Dans la seconde position illustrée par la , le boitier 12 est translaté selon une direction Y et un sens opposé au volet 3, de sorte que la tige 14 dans la position allongée ne peut pas coopérer avec le volet 3. Le dispositif de verrouillage 10 est alors désactivé et ne permet plus d’empêcher la mise à la terre.
Un mécanisme de rappel, tel qu’un ressort 24, permet de faciliter le passage de l’élément d’actionnement 21 de la seconde position vers la première position. En particulier, les extrémités du ressort 24 sont fixées respectivement au boitier 22 et au flasque 11.
En outre, selon une réalisation, la came 22 comprend une forme 25 qui est localement complémentaire de la forme 26 d’un côté du logement 23, tel que visible sur la . De cette façon, l’opérateur doit exercer un effort plus important pour manœuvrer l’élément d’actionnement 21 depuis la première position vers la seconde position, et un effort relativement plus faible pour passer depuis la seconde position vers la première position. Cela permet de contribuer à ce que la mise à la terre ne puisse pas trop facilement être désactivée. Les deux positions de l’élément d’actionnement 21, à savoir les première et seconde positions, sont ainsi maintenues en position par l’action du ressort 24, notamment indépendamment de l’action de l’opérateur.
Le fonctionnement du dispositif selon l’invention va être décrit en détail dans ce qui suit en référence aux figures:
Sur la , le dispositif de verrouillage 10 est dans la position verrouillée suite à la détection d’une énergie sur la ligne électrique.
Dans cette position verrouillée, la tige 14 est dans la position allongée et est introduite dans l’orifice ou l’encoche 4 du volet 3. La tige 14 empêche la rotation du volet 3 par rapport au châssis et maintient l’élément d’obturation 5 en position fermée.
Lorsque l’élément de détection ne détecte plus d’énergie sur la ligne électrique, la tige 14 est escamotée à l’intérieur de l’élément magnétique 13. Comme illustré sur la , le volet 3 et l’élément d’obturation 5 sont libres de pivoter pour permettre l’introduction de l’outil de manœuvre dans l’ouverture par l’opérateur afin d’effectuer la mise à la terre. Le dispositif de verrouillage 10 se trouve alors dans la position déverrouillée.
Le dispositif de désactivation 20 permet d’éviter que le dispositif de verrouillage 10 ne puisse empêcher la mise à la terre. En effet, l’élément magnétique 13 étant par exemple une bobine à manque de tension, le verrouillage sera réalisé dès lors que l’élément magnétique 13 n’est plus alimentée. Il est donc nécessaire de pouvoir désactiver son effet en cas de défaillance au niveau de l’appareil de protection ou du dispositif de verrouillage (élément magnétique défectueux, coupure de l’alimentation, défaut de l’électronique, etc.) entraînant une absence d’alimentation de l’élément magnétique 13, et après avoir contrôlé la non présence de d’énergie sur la ligne électrique.
Ainsi, après avoir vérifié qu’il n’y a pas d’énergie sur la ligne, l’élément d’actionnement 21 peut être manœuvré par l’opérateur.
Selon la réalisation illustrée sur les figures, l’élément d’actionnement 21 est pivoté de 90 degrés, par exemple dans le sens anti-horaire, et un effort est exercé sur le boitier 12 par l’intermédiaire du logement 23. Cette rotation de l’élément d’actionnement 21 entraine la translation du boitier 12 de la première position à la seconde position.
Dans la seconde position, le verrouillage est désactivé quelle que soit la position de la tige 14, notamment que la tige 14 soit ou non dans la position allongée.
Le pivotement de l’élément d’actionnement 21 de 90 degrés, par exemple dans le sens horaire, permet de nouveau un éventuel verrouillage par le dispositif de verrouillage 10 en fonction de la présence d’énergie sur la ligne électrique.
Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.
Claims (13)
- Dispositif de verrouillage (10) pour empêcher la mise à la terre d’un appareil de protection, le dispositif de verrouillage (10) comprenant un boitier (12) commandé par la présence d’une énergie électrique sur une ligne électrique, le dispositif de verrouillage (10) étant alternativement dans :
- une position verrouillée, dans laquelle la mise à la terre ne peut pas être effectuée, et
- une position déverrouillée, dans laquelle la mise à la terre peut être effectuée,
caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (10) comprend un dispositif de désactivation (20) configuré pour déplacer le boitier (12) de sorte à activer ou désactiver le dispositif de verrouillage (20). - Dispositif de verrouillage (10) selon la revendication 1, dans lequel le boitier (12) comprend un élément magnétique (13) et un élément mobile (14) relié à l’élément magnétique (13), l’élément mobile (14) étant configuré pour être commandé par la présence d’énergie sur la ligne électrique alternativement dans :
- une position rétractée lorsqu’il n’y a pas d’énergie sur la ligne électrique, et
- une position allongée en présence d’énergie sur la ligne électrique. - Dispositif de verrouillage (10) selon la revendication 2, dans lequel l’élément magnétique (13) est une bobine à manque de tension, de sorte que l’élément magnétique (13) est sous tension lorsque aucune énergie n’est détectée sur la ligne électrique, et est hors tension lorsqu’une énergie est détectée sur la ligne électrique.
- Dispositif de verrouillage (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l’élément mobile (14) dans la position allongée est configuré pour empêcher la mise à la terre de l’appareil de protection.
- Dispositif de verrouillage (10), selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel l’élément mobile (14) est configuré pour coopérer avec un volet (3), le volet (3) étant monté mobile par rapport à un châssis supportant le dispositif de verrouillage (10).
- Dispositif de verrouillage (10), selon la revendication 5, dans lequel le volet (3) est relié à un élément d’obturation (5) selon un mouvement interdépendant entre eux, l’élément d’obturation (5) étant configuré pour libérer ou obturer une ouverture dans laquelle peut être inséré un outil de manœuvre par un opérateur afin d’effectuer la mise à la terre.
- Dispositif de verrouillage (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de désactivation (20) comprend un élément d’actionnement (21) configuré pour déplacer le boitier (12).
- Dispositif de verrouillage (10) selon la revendication 7, dans lequel l’élément d’actionnement (21) est configuré pour être déplacé alternativement entre :
- une première position, dans laquelle le dispositif de verrouillage (20) est activé et permet d’empêcher la mise à la terre dans la position verrouillée, et
- une seconde position, dans laquelle le dispositif de verrouillage (20) est désactivé et ne permet pas d’empêcher la mise à la terre dans la position verrouillée. - Dispositif de verrouillage (10) selon la revendication 8 prise en combinaison avec la revendication 4, dans lequel l’élément mobile (14) dans la position allongée ne permet pas d’empêcher la mise à la terre de l’appareil de protection lorsque l’élément d’actionnement (21) est déplacé dans la seconde position.
- Dispositif de verrouillage (10) selon la revendication 7, 8 ou 9, dans lequel l’élément d’actionnement (21) comprend une pièce formant une came (22), la came (22) étant à transmission radiale de sorte qu’une rotation de la came (22) exerce un effort axial sur le boitier (12).
- Dispositif de verrouillage (10) selon la revendication 10, dans lequel la came (22) est disposée dans un logement (23) fixé au boitier (12).
- Mécanisme de commande (1) comprenant un dispositif de verrouillage (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- Appareil de protection comprenant un mécanisme de commande (1) selon la revendication 12.
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