WO2002069352A1 - Materiau isolant pour surmoulage sur appareils moyenne et haute tension, et appareils electriques moyenne et haute tension utilisant un tel materiau - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an electrically insulating material for overmolding on medium or high voltage apparatuses.
  • the invention also relates to medium and high voltage electrical devices using such a material.
  • the invention relates more particularly to circuit breakers using such a material.
  • Medium and high voltage electrical devices have conductive elements between which a high voltage can prevail. This is the case, in a circuit breaker, of the conductive elements connected respectively to the contacts of the circuit breaker and placed partly outside the breaking chamber, when the contacts are separated from one another to make a breaking. For safety reasons, it is imperative that the conductive elements remain isolated from one another and that an electric arc cannot be established between them in the air outside the breaking chamber.
  • the first technique consists, in the case of a circuit breaker, in placing the breaking chamber inside a sealed and pressurized enclosure filled with a gas with high insulating power, the fluid generally used being SF 6 gas .
  • a gas with high insulating power the fluid generally used being SF 6 gas .
  • this gas poses a risk to the environment, and it is desirable to reduce its use.
  • the second technique consists in increasing the distance between the conductive elements which is effective from the point of view of insulation, called bypass distance. It is the distance corresponding to a path which connects the conductive elements following the external contour of the device.
  • Such an increase is achieved by placing around the apparatus an insulator of appropriate geometry, generally comprising a series of protrusions or fins which lengthen the said path. It has been common for a long time to make such insulators out of glass or ceramic. However, these materials are fragile and do not lend themselves to the manufacture of elements by overmolding on an apparatus.
  • polymers such as epoxy resins or elastomers, which lend themselves well to the technique of overmolding, but the field of industrial application of these polymers is limited to relatively low voltages, not exceeding 36 kV .
  • the implementation of these polymers requires very special care, which makes the process delicate and expensive.
  • polymers in the solid state have voids in which the electrical permittivity ⁇ is much lower than that of the polymer itself. It follows that the electric field due to the voltage between the conductive elements is preferably distributed at the limit of these voids. This causes partial discharges inside these voids which have the effect of damaging the polymer and affecting its insulating power.
  • the invention aims to provide a means of solid electrical insulation for medium or high voltage electrical devices, allowing a compact and economical production of said devices and avoiding the use of gas for insulation.
  • the invention relates to an insulating material suitable for forming an overmolding on a medium or high voltage device, characterized in that it comprises a mineral charge having an increasing electrical permittivity ⁇ with the applied electric field, in a proportion of between 5 and 50% by volume, and a matrix in which said material is dispersed.
  • This material to have an electrical permittivity which increases with the applied field has the effect of ensuring a regular distribution of the electric field in the material, the distribution of the latter being a function of the permittivity, and of avoiding l establishment of high fields in certain areas.
  • said filler is chosen from the group consisting of (i) doped zinc oxide ZnO, the dopant being chosen from bismuth oxide Bi 2 O 3 , cobalt oxide Co 3 O 4 or CoO, antimony oxide Sb 2 O 3 , manganese oxide MnO 2 or Mn 3 0 4 and the oxides of the transition metals, and (ii) a forbidden broadband semiconductor.
  • the matrix is suitably formed from a polymer composition chosen from the family of elastomers, thermosets and thermoplastics.
  • the mineral filler is suitably formed from a particulate material having a particle size between 100 nm and 500 ⁇ m.
  • the proportion of mineral filler is suitably between 15 and 30% by volume.
  • the mineral filler preferably consists of doped zinc oxide powder having a particle size of 50 to 200 ⁇ m and is present in a proportion of approximately 18% by volume.
  • the invention relates to a medium or high voltage electrical device, comprising at least one pair of spaced apart conductive elements, between which prevails said voltage in an operating state of the device, characterized in that 'It comprises an overmolding formed of an electrically insulating material as defined above and arranged to keep the two conductive elements insulated from each other.
  • the invention relates to a medium or high voltage circuit breaker, comprising a breaking chamber, contacts placed inside the breaking chamber, a mechanism for creating a relative displacement between the contacts, comprising conductive elements respectively connected to the contacts and arranged at least partially outside the interrupting chamber, characterized in that it comprises an overmolding formed on the interrupting chamber, made of an insulating material as defined above above.
  • the invention relates to a medium-voltage circuit breaker, comprising a vacuum interrupter, contacts placed inside the vacuum interrupter, a mechanism for moving at least one of the contacts, comprising conductive elements respectively connected to the contacts and arranged at least partially outside the vacuum interrupter, characterized in that it comprises an overmolding formed on the vacuum interrupter, made of an insulating material such as defined above.
  • FIG. 1 is a graph showing the variation of the electrical permittivity as a function of the field for a possible constituent of the insulating material according to the invention
  • Figure 2A shows a model used to study by simulation the distribution of the electric field in an insulating material according to the invention, and Figure 2B represents the result of the simulation;
  • FIG. 3 schematically shows a circuit breaker of the vacuum bulb type according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the insulating material for medium and high voltage according to the invention comprises an inorganic filler dispersed in a matrix.
  • the mineral charge has the property of having an electrical permittivity ⁇ which increases substantially as a function of the applied electric field. This property is illustrated in FIG. 1, which shows the variation of the relative permittivity ⁇ as a function of the electric field in N / mm (on a logarithmic scale), for an example of insulating material according to the invention.
  • the material in question comprises 30% by volume of a mineral filler formed from doped zinc oxide ZnO, obtained by grinding a ceramic used for commercial varistors.
  • the charge has a particle size of 250 ⁇ m. It is dispersed in a matrix formed of LSR type silicone. As shown in FIG.
  • the relative permittivity ⁇ of this material remains at a constant value, of around 7, up to a field of around 270 N / mm.
  • the relative permittivity ⁇ increases rapidly. It reaches 15 for a field of 300 N / mm, 32 for a field of 340 V / mm and 37 for a field of 360 V / mm.
  • FIG. 2A represents a model used to study by simulation the effect on the distribution of the field lines of an insulating material according to the invention.
  • This model comprises a layer formed by an electrode 1 and a part 2 made of insulating material according to the invention, placed between two layers 3 and 4 of insulating polymer.
  • the electrode 1 has a section in the shape of a right triangle and at its base 5 connected to a voltage source 6.
  • the part 2 has a complementary trapezoidal section.
  • the end 6 of the electrode 1 is located in the median plane of the layers 3 and 4.
  • the layer 3 of polymer is connected to the earth at a point 7 located in the said median plane.
  • the insulating material according to the invention consists, as indicated above, of a mineral charge having an increasing electrical permittivity ⁇ with the electric field applied, in a proportion of between 5 and 50% by volume, and a matrix in which said material is dispersed.
  • said filler consists of particles of doped zinc oxide ZnO, the dopant being chosen from bismuth oxide Bi 2 O 3 , cobalt oxide Co O or CoO, oxide d antimony Sb 2 O, manganese oxide MnO 2 or Mn 3 0 and the oxides of the transition metals.
  • Such a constituent is known for its use in the form of ceramic in the varistors of surge arresters.
  • the charge of doped ZnO in the form of particles it is possible to start from a commercial varistor in the form of ceramic, having the desired permittivity characteristics, and to grind this ceramic using a suitable grinder.
  • the shape of the particles of the filler is suitably spherical or ellipsoidal, but it is also possible to use particles of elongated shape, such as pieces of fibers, or particles of random shape.
  • the particle size of the charge is suitably between 100 nm and 500 ⁇ .
  • the particle size is to be chosen in particular according to the operating voltage.
  • a particle size suitable for medium tensions, from 10 to 50 kN, is between 50 ⁇ m and 200 ⁇ m. For higher tensions, a finer grain size is suitable.
  • Another constituent that can be envisaged for the mineral filler is a semiconductor with a wide forbidden band such as silicon carbide SiC, in particles as described above with reference to doped ZnO.
  • the matrix is suitably formed from a polymer composition suitable for making overmoldings for medium or high voltage electrical devices.
  • a polymer composition suitable for making overmoldings for medium or high voltage electrical devices.
  • a composition can be chosen from the family of elastomers and thermosetting resins.
  • EPDM ethylene-propylene-diene
  • suitable resin mention will be made of silicones and epoxy resins.
  • Thermoplastic polymers such as polyethylene or polymethyl methacrylate can also be used.
  • the choice of the polymer composition will be made by a person skilled in the art depending on the elements specific to each case, in particular: operating voltage, geometry of the device on which the overmolding is to be formed and the external shape of the overmolding, ambient conditions (temperature, humidity).
  • the proportion of mineral filler is suitably between 15 and 30% by volume.
  • an overmolding material comprising approximately 18% by volume of a doped ZnO powder, with a particle size of 50 to 200 ⁇ m, dispersed in a thermosetting resin or an elastomer, is an exemplary embodiment suitable for carrying out an overmolding. on a medium voltage device such as a medium voltage circuit breaker.
  • FIG. 3 schematically represents a medium-voltage circuit breaker, the breaking device of which is a vacuum interrupter generally designated by the reference 10.
  • the vacuum interrupter comprises a casing 11 of generally cylindrical shape inside of which are arranged a fixed contact 12 and a movable contact 13, the latter being movable to move away from the fixed contact, as shown in FIG. 3 A, to make the cut.
  • Conductive elements 14 and 15 respectively connected to the fixed contact 12 and to the movable contact 13 pass through openings in the walls end respectively 16 and 17 of the housing 10, the conductive element 15 being movable in translation to move the contact 13 and connected to an actuating member, not shown.
  • a bellows 18 is arranged around the movable conductive element 15 to ensure the vacuum resistance of the interior space of the housing 10.
  • the housing 10 is coated in an overmolding which, in the exemplary embodiment of FIG. 3, is made up in a homogeneous manner of an insulating material as defined above, namely a doped ZnO powder dispersed in a matrix such as silicone or thermosetting resin.
  • the circuit breaker as described has the advantage over known devices of not containing SF 6 insulating gas. It is also very compact.

Abstract

L'invention concerne un matériau isolant convenant pour former un surmoulage sur un appareil moyenne ou haute tension. Le matériau isolant selon l'invention comprend une charge minérale présentant une permittivité électrique ε croissante avec le champ électrique appliqué, dans une proportion comprise entre 5 et 50 % en volume, et une matrice convenant au surmoulage, dans laquelle ladite charge est dispersée. Application aux disjoncteurs moyenne et haute tension.

Description

MATERIAU ISOLANT POUR SURMOULAGE SUR APPAREILS MOYENNE ET HAUTE TENSION, ET APPAREILS ELECTRIQUES MOYENNE ET HAUTE TENSION UTILISANT UN TEL MATERIAU La présente invention concerne un matériau électriquement isolant pour surmoulage sur appareils moyenne ou haute tension. L'invention concerne également des appareils électriques moyenne et haute tension utilisant un tel matériau. L'invention concerne plus particulièrement des disjoncteurs utilisant un tel matériau. Les appareils électriques moyenne et haute tension comportent des éléments conducteurs entre lesquels peut régner une tension élevée. C'est le cas, dans un disjoncteur, des éléments conducteurs reliés respectivement aux contacts du disjoncteur et placés en partie à l'extérieur de la chambre de coupure, lorsque les contacts sont écartés l'un de l'autre pour effectuer une coupure. Pour des raisons de sécurité, il est impératif que les éléments conducteurs restent isolés l'un de l'autre et qu'un arc électrique ne puisse s'établir entre eux dans l'air à l'extérieur de la chambre de coupure. Or l'air atmosphérique n'est pas un très bon isolant : son pouvoir isolant est de l'ordre de 3 kV/mm, et ce pouvoir isolant est très sensible à la composition de l'air et notamment à la vapeur d'eau qu'il contient. D'autre part, les appareils électriques devant être conçus pour être aussi compacts et légers que possible, la distance entre les éléments conducteurs est strictement limitée, ce qui limite la possibilité d'utiliser l'air comme isolant. Pour satisfaire simultanément ces deux objectifs, il existe deux techniques. La première technique consiste, dans le cas d'un disjoncteur, à placer la chambre de coupure à l'intérieur d'une enceinte étanche et sous pression remplie d'un gaz à haut pouvoir isolant, le fluide généralement utilisé étant le gaz SF6. Mais ce gaz présente un risque pour l'environnement, et il est souhaitable d'en réduire l'usage. La seconde technique consiste à augmenter la distance entre les éléments conducteurs qui est effective du point de vue de l'isolation, appelée distance de contournement. C'est la distance correspondant à un chemin qui relie les éléments conducteurs en suivant le contour extérieur de l'appareil. On réalise une telle augmentation en disposant autour de l'appareil un isolateur de géométrie appropriée, comportant généralement une série de protubérances ou d'ailettes qui allongent le dit chemin. Il est courant depuis longtemps de réaliser de tels isolateurs en verre ou céramique. Mais ces matériaux sont fragiles et ne se prêtent pas à la fabrication d'éléments par surmoulage sur un appareil. Il est courant d'utiliser des polymères tels que des résines époxy ou élastomères, qui se prêtent bien à la technique du surmoulage, mais le domaine d'application industrielle de ces polymères est limité à des tensions relativement peu élevées, ne dépassant pas 36 kV. Cependant, à partir de 24 kN, la mise en œuvre de ces polymères demande un soin tout particulier, ce qui rend le procédé délicat et coûteux. En effet, les polymères à l'état solide comportent des vides dans lesquels la permittivité électrique ε est très inférieure à celle du polymère lui-même. Il en résulte que le champ électrique dû à la tension entre les éléments conducteurs se répartit préférentiellement à la limite de ces vides. Ceci provoque des décharges partielles à l'intérieur de ces vides qui ont pour effet de détériorer le polymère et d'affecter son pouvoir isolant.
L'invention vise à procurer un moyen d'isolation électrique solide pour appareils électriques moyenne ou haute tension, permettant une réalisation compacte et économique des dits appareils et évitant l'emploi de gaz pour l'isolation.
Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un matériau isolant convenant pour former un surmoulage sur un appareil moyenne ou haute tension, caractérisé par le fait qu'il comprend une charge minérale présentant une permittivité électrique ε croissante avec le champ électrique appliqué, dans une proportion comprise entre 5 à 50% en volume, et une matrice dans laquelle ladite matière est dispersée.
La propriété de ce matériau d'avoir une permittivité électrique qui augmente avec le champ appliqué a pour effet d'assurer une répartition régulière du champ électrique dans le matériau, la répartition de celui-ci étant fonction de la permittivité, et d'éviter l'établissement de champs élevés dans certaines zones.
De façon préférée, la dite charge est choisie dans le groupe constitué par (i) l'oxyde de zinc ZnO dopé, le dopant étant choisi parmi l'oxyde de bismuth Bi2O3, l'oxyde de cobalt Co3O4 ou CoO, l'oxyde d'antimoine Sb2O3, l'oxyde de manganèse MnO2 ou Mn304 et les oxydes des métaux de transition, et (ii) un semi-conducteur à large bande interdite.
La matrice est formée de façon appropriée d'une composition polymère choisie dans la famille des élastomères, des thermodurcissables et des thermoplastiques.
La charge minérale est formée de façon appropriée d'une matière en particules ayant une granulométrie comprise entre 100 nm et 500μm.
La proportion de charge minérale est comprise de façon appropriée entre 15 et 30% en volume. La charge minérale est constituée de préférence de poudre d'oxyde de zinc dopé ayant une granulométrie de 50 à 200 μm et est présente en proportion d'environ 18% en volume.
Selon un autre aspect, l'invention a pour objet un appareil électrique moyenne ou haute tension, comportant au moins une paire d'éléments conducteurs espacés, entre lesquels règne ladite tension dans un état de fonctionnement de l'appareil, caractérisé par le fait qu'il comprend un surmoulage formé d'un matériau électriquement isolant tel que défini ci-dessus et agencé pour maintenir les deux éléments conducteurs isolés l'un de l'autre.
Selon un aspect particulier, l'invention a pour objet un disjoncteur moyenne ou haute tension, comportant une chambre de coupure, des contacts placés à l'intérieur de la chambre de coupure, un mécanisme pour créer un déplacement relatif entre les contacts, comprenant des éléments conducteurs connectés respectivement aux contacts et disposés au moins en partie à l'extérieur de la chambre de coupure, caractérisé par le fait qu'il comprend un surmoulage formé sur la chambre de coupure, constitué d'un matériau isolant tel que défini ci-dessus.
Selon un aspect plus particulier, l'invention a pour objet un disjoncteur moyenne tension, comportant une ampoule à vide, des contacts placés à l'intérieur de l'ampoule à vide, un mécanisme pour déplacer l'un au moins des contacts, comprenant des éléments conducteurs connectés respectivement aux contacts et disposés au moins en partie à l'extérieur de l'ampoule à vide, caractérisé par le fait qu'il comprend un surmoulage formé sur l'ampoule à vide, constitué d'un matériau isolant tel que défini ci-dessus. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est un graphique montrant la variation de la permittivité électrique en fonction du champ pour un constituant possible du matériau isolant selon l'invention ;
- la figure 2A montre un modèle utilisé pour étudier par simulation la répartition du champ électrique dans un matériau isolant selon l'invention, et la figure 2B représente le résultat de la simulation;
- la figure 3 représente schématiquement un disjoncteur du type à ampoule à vide selon un exemple de réalisation de l'invention.
Le matériau isolant pour moyenne et haute tension conforme à l'invention comprend une charge minérale dispersée dans une matrice. La charge minérale possède la propriété d'avoir une permittivité électrique ε qui augmente de manière substantielle en fonction du champ électrique appliqué. Cette propriété est illustrée à la figure 1, qui présente la variation de la permittivité relative ε en fonction du champ électrique en N/mm (en échelle logarithmique), pour un exemple de matériau isolant selon l'invention. Le matériau en question comporte 30% en volume d'une charge minérale formée d'oxyde de zinc ZnO dopé, obtenu par broyage d'une céramique utilisée pour des varistances du commerce. La charge présente une granulométrie de 250 μm. Elle est dispersée dans une matrice formée de silicone de type LSR. Comme le montre la figure 1, la permittivité relative ε de ce matériau reste à une valeur constante, d'environ 7, jusqu'à un champ d'environ 270 N/mm. Pour des valeurs supérieures du champ, la permittivité relative ε augmente de façon rapide. Elle atteint 15 pour un champ de 300 N/mm, 32 pour un champ de 340 V/mm et 37 pour un champ de 360 V/mm.
Cette propriété a pour avantage que le champ électrique appliqué au matériau se répartit de façon régulière. Cela s'explique par le principe de Poisson, selon lequel le champ se répartit en raison inverse de la permittivité ε : dans des milieux de permittivités respectives εl, ε2, la répartition des champs respectifs El, E2 obéit à la relation εl.El = ε2.E2. Dans le cas d'un matériau ayant la propriété décrite ci-dessus, une élévation éventuelle du champ dans une région du matériau aboutirait à une augmentation rapide de la permittivité ε dans cette région, ce qui, en vertu du principe de Poisson, aurait à son tour pour effet d'y abaisser le champ et ainsi de neutraliser une telle élévation.
La figure 2A représente un modèle utilisé pour étudier par simulation l'effet sur la répartition des lignes de champ d'un matériau isolant selon l'invention. Ce modèle comprend une couche formée d'une électrode 1 et d'une pièce 2 en matériau isolant selon l'invention, placée entre deux couches 3 et 4 de polymère isolant. L'électrode 1 a une section en forme de triangle rectangle et a sa base 5 reliée à une source de tension 6. La pièce 2 a une section trapézoïdale complémentaire. L'extrémité 6 de l'électrode 1 est située dans le plan médian des couches 3 et 4. La couche 3 de polymère est reliée à la terre en un point 7 situé dans le dit plan médian.
La répartition du champ déterminée par simulation est illustrée à la figure 2B. On note que les lignes de champ C se répartissent de façon très régulière dans la couche 3 de polymère.
Le matériau isolant selon l'invention est constitué comme indiqué plus haut d'une charge minérale présentant une permittivité électrique ε croissante avec le champ électrique appliqué, dans une proportion comprise entre 5 à 50% en volume, et une matrice dans laquelle ladite matière est dispersée. Selon un exemple de réalisation, la dite charge est constituée de particules d'oxyde de zinc ZnO dopé, le dopant étant choisi parmi l'oxyde de bismuth Bi2O3, l'oxyde de cobalt Co O ou CoO , l'oxyde d'antimoine Sb2O , l'oxyde de manganèse MnO2 ou Mn30 et les oxydes des métaux de transition. Un tel constituant est connu pour son utilisation sous forme de céramique dans les varistances de parafoudres. Pour obtenir la charge de ZnO dopé sous forme de particules, on peut partir d'une varistance du commerce sous forme de céramique, ayant les caractéristiques de permittivité désirées, et broyer cette céramique au moyen d'un broyeur approprié. La forme des particules de la charge est de façon appropriée sphérique ou ellipsoïdale, mais il est aussi envisageable d'utiliser des particules de forme allongée, telles que des morceaux de fibres, ou des particules de forme aléatoire.
La granulométrie de la charge est de façon appropriée comprise entre 100 nm et 500 μ . La granulométrie est à choisir en particulier en fonction de la tension de service. Une granulométrie adaptée aux moyennes tensions, de 10 à 50 kN, est comprise entre 50 μm et 200 μm. Pour des tensions plus élevées, une granulométrie plus fine est appropriée.
Un autre constituant envisageable pour la charge minérale est un semi- conducteur à large bande interdite tel que le carbure de silicium SiC, en particules telles que décrit ci-dessus en référence au ZnO dopé.
La matrice est formée de façon appropriée d'une composition polymère convenant pour réaliser des surmoulages pour appareils électriques moyenne ou haute tension. Une telle composition peut être choisie dans la famille des élastomères et des résines thermodurcissables. A titre d'exemple d'élastomère, on peut citer l'EPDM (éthylène-propylène-diène). Comme résine appropriée, on citera les silicones et les résines époxy. On peut aussi utiliser des polymères thermoplastiques tels que le polyéthylène ou le polyméthacrylate de méthyle. Le choix de la composition polymère sera fait par l'homme de métier en fonction des éléments propres à chaque cas d'espèce, notamment : tension de service, géométrie de l'appareil sur lequel le surmoulage est à former et forme extérieure du surmoulage, conditions ambiantes (température, hygrométrie).
La proportion de charge minérale est comprise de façon appropriée entre 15 et 30% en volume. Une proportion comprise entre 15 et 20% en volume, de préférence de l'ordre de 18% en volume, apparaît comme convenable au regard des différentes exigences à satisfaire. Au total, un matériau de surmoulage comprenant environ 18% en volume d'une poudre de ZnO dopé, d'une granulométrie de 50 à 200 μm, dispersée dans une résine thermodurcissable ou un élastomère, est un exemple de réalisation approprié pour réaliser un surmoulage sur un appareil moyenne tension tel qu'un disjoncteur moyenne tension.
La figure 3 représente schématiquement un disjoncteur moyenne tension dont l'organe de coupure est une ampoule à vide désignée dans son ensemble par la référence 10. L'ampoule à vide comporte un boîtier 11 de forme généralement cylindrique à l'intérieur duquel sont disposés un contact fixe 12 et un contact mobile 13, ce dernier étant déplaçable pour s'écarter du contact fixe, comme représenté sur la figure 3 A, pour réaliser la coupure. Des éléments conducteurs 14 et 15 reliés respectivement au contact fixe 12 et au contact mobile 13 passent à travers des ouvertures ménagées dans les parois d'extrémité respectivement 16 et 17 du boîtier 10, l'élément conducteur 15 étant mobile en translation pour déplacer le contact 13 et relié à un organe d'actionnement, non représenté. Un soufflet 18 est disposé autour de l'élément conducteur mobile 15 pour assurer la tenue sous vide de l'espace intérieur du boîtier 10.
Dans la position de coupure représentée, une tension élevée existe entre les éléments conducteurs 14 et 15 et il importe d'assurer l'isolation électrique entre eux .
Le boîtier 10 est enrobé dans un surmoulage qui, dans l'exemple de réalisation de la figure 3, est constitué de façon homogène d'un matériau isolant tel que défini plus haut, à savoir une poudre de ZnO dopé dispersée dans une matrice telle que silicone ou résine thermodurcissable.
Le disjoncteur tel que décrit présente l'avantage sur les appareils connus de ne pas contenir de gaz isolant SF6. Il est en outre de réalisation très compacte.
Il est envisageable d'enrober un surmoulage tel que décrit ci-dessus dans un second surmoulage constitué d'une résine appropriée telle qu'une résine époxy.

Claims

Revendications
1. Matériau isolant convenant pour former un surmoulage sur un appareil moyenne ou haute tension, caractérisé par le fait qu'il comprend une charge minérale présentant une permittivité électrique ε croissante avec le champ électrique appliqué, dans une proportion comprise entre 5 et 50% en volume, et une matrice convenant au surmoulage, dans laquelle ladite charge est dispersée.
2. Matériau selon la revendication 1, dans lequel la dite charge est choisie dans le groupe constitué par (i) l'oxyde de zinc ZnO dopé, le dopant étant choisi parmi l'oxyde de bismuth Bi2O3, l'oxyde de cobalt Co3O4 ou CoO, l'oxyde d'antimoine Sb2O3, l'oxyde de manganèse MnO2 ou Mn304 et les oxydes des métaux de transition, et (ii) un semi-conducteur à large bande interdite.
3. Matériau selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la matrice est formée d'une composition polymère choisie dans la famille des élastomères, des thermodurcissables et des thermoplastiques.
4. Matériau selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la charge minérale est formée d'une matière en particules ayant une granulométrie comprise entre 100 nm et 500μm.
5. Matériau selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la proportion de charge minérale est comprise entre 15 et 30% en volume.
6. Matériau selon la revendication 2, dans lequel la charge minérale est constituée de poudre d'oxyde de zinc dopé ayant une granulométrie de 50 à 200 μm et est présente en proportion d'environ 18% en volume.
7. Appareil électrique moyenne ou haute tension, comportant au moins une paire d'éléments conducteurs espacés, entre lesquels règne ladite tension dans un état de fonctionnement de l'appareil, caractérisé par le fait qu'il comprend un surmoulage formé d'un matériau selon l'une des revendications 1 à 6 et agencé pour maintenir les deux éléments conducteurs isolés l'un de l'autre.
8. Disjoncteur moyenne ou haute tension, comportant une chambre de coupure, des contacts placés à l'intérieur de la chambre de coupure, un mécanisme pour créer un déplacement relatif entre les contacts, comprenant des éléments conducteurs connectés respectivement aux contacts et disposés au moins en partie à l'extérieur de la chambre de coupure, caractérisé par le fait qu'il comprend un surmoulage formé sur la chambre de coupure, constitué d'un matériau isolant selon l'une des revendications 1 à 6.
9. Disjoncteur moyenne tension, comportant une ampoule à vide, des contacts placés à l'intérieur de l'ampoule à vide, un mécanisme pour déplacer l'un au moins des contacts, comprenant des éléments conducteurs connectés respectivement aux contacts et disposés au moins en partie à l'extérieur de l'ampoule à vide, caractérisé par le fait qu'il comprend un surmoulage formé sur l'ampoule à vide, constitué d'un matériau isolant selon l'une des revendications 1 à 6.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010000769A1 (fr) * 2008-07-02 2010-01-07 Siemens Aktiengesellschaft Ampoule à vide
DE102019211345A1 (de) * 2019-07-30 2021-02-04 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Unterbrechereinheit mit einer Vakuumröhre und einem Isoliergehäuse

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010043984B4 (de) * 2010-11-16 2022-01-20 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Vakuumschaltröhre mit einem Röhrenkörper
FR2971884B1 (fr) * 2011-02-17 2014-01-17 Alstom Grid Sas Chambre de coupure d'un courant electrique pour disjoncteur a haute ou moyenne tension et disjoncteur comprenant une telle chambre
DE102014213944A1 (de) * 2014-07-17 2016-01-21 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Schaltvorrichtung für Mittel- und/oder Hochspannungsanwendungen
DE102016217625A1 (de) * 2016-03-30 2017-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Hochspannungsbauteil und Vorrichtung mit einem Hochspannungsbauteil
DE102017201326A1 (de) * 2017-01-27 2018-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Isolatoranordnung für eine Hochspannungs- oder Mittelspannungsanlage

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2146928A1 (fr) * 1971-07-26 1973-03-09 Liaison Electr Silec
FR2438323A1 (fr) * 1978-10-03 1980-04-30 Toray Silicone Co Compositions electriquement isolantes a proprietes ameliorees aux temperatures elevees
US5298874A (en) * 1991-10-15 1994-03-29 Merlin Gerin Range of molded case low voltage circuit breakers
RU2124281C1 (ru) * 1996-11-29 1998-12-27 Куприянов Владимир Дмитриевич Гибкий электролюминесцентный источник света

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1191664A (en) † 1966-06-07 1970-05-13 Reyrolle & Company Ltd Improvements relating to Vacuum Switches
US6756474B2 (en) † 2001-02-09 2004-06-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aqueous conductive dispersions of polyaniline having enhanced viscosity

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2146928A1 (fr) * 1971-07-26 1973-03-09 Liaison Electr Silec
FR2438323A1 (fr) * 1978-10-03 1980-04-30 Toray Silicone Co Compositions electriquement isolantes a proprietes ameliorees aux temperatures elevees
US5298874A (en) * 1991-10-15 1994-03-29 Merlin Gerin Range of molded case low voltage circuit breakers
RU2124281C1 (ru) * 1996-11-29 1998-12-27 Куприянов Владимир Дмитриевич Гибкий электролюминесцентный источник света

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 200029, Derwent World Patents Index; Class A85, AN 2000-337433, XP002181752 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010000769A1 (fr) * 2008-07-02 2010-01-07 Siemens Aktiengesellschaft Ampoule à vide
DE102019211345A1 (de) * 2019-07-30 2021-02-04 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Unterbrechereinheit mit einer Vakuumröhre und einem Isoliergehäuse
US11915895B2 (en) 2019-07-30 2024-02-27 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Interrupter unit having a vacuum tube and an insulating housing

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