WO2017025678A1 - Appareil de coupure mecanique d'un circuit electrique haute tension ou tres haute tension avec dispositif de fractionnement - Google Patents

Appareil de coupure mecanique d'un circuit electrique haute tension ou tres haute tension avec dispositif de fractionnement Download PDF

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WO2017025678A1
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electrical
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series
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Maxime GERY
Paul Vinson
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Supergrid Institute
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    • H01H2235/00—Springs
    • H01H2235/01—Spiral spring

Definitions

  • the invention relates to the technological field of high-voltage electrical circuit breakers.
  • metal casing for high-voltage circuits, devices called "metal casing" where the active cutting members are enclosed in a sealed chamber filled with an insulating fluid.
  • a fluid may be a gas, commonly sulfur hexafluoride (SF 6 ), but liquids or oils are also used.
  • This fluid is chosen for its insulating nature, in particular so as to have a dielectric strength greater than that of dry air at equivalent pressure.
  • metal-enclosed devices can be designed more compactly than devices where the cut-off and insulation are made in the air.
  • a conventional disconnector comprises in particular two electrodes which are held by insulating supports in fixed positions remote from the peripheral wall of an enclosure which is at ground potential. These electrodes are electrically connected or electrically separated according to the position of a movable connection member forming part of one of the electrodes, for example a sliding tube actuated by a control.
  • the tube is generally carried by an electrode, to which it is electrically connected, and the separation of the tube of the opposite electrode is likely to create an electric arc which can lengthen during the opening movement of the disconnector during which the tube moves away from the opposite electrode.
  • a disconnector has traditionally two electrical contact torques carried by the tube and the two electrodes. The first torque is the one through which the rated current passes in the fully closed position of the device.
  • This contact torque is supported by a second called contact arcs or secondary contact torque.
  • the two contacts of this couple are intended to stay in direct contact during the separation of the first couple so as not to have arc phenomenon on the first and thus ensure a good state of electrical conduction in fully closed position.
  • the contacts of the secondary torque separate last and see the establishment of the electric arc. They must resist this wear. Arrived at a sufficient arc length, and after a sufficient time, the electric arc stops.
  • a disconnector is usually located in an electrical substation.
  • the opening can produce arcs capable of stretching to large lengths and this can cause some problems.
  • An arc too long between the connecting member and the opposite electrode can degenerate and evolve into a short circuit.
  • an arc can be established between the live electrode and the wall of the enclosure connected to the ground.
  • the arc extinction times may be too long and damage the parts constituting it and thus jeopardize the insulation of the system.
  • an arc splitting chamber which is disjoint and offset from the zone in which the movable connecting member moves.
  • An electric arc which would be formed for example at the opening of the circuit is divided into multiple arcs.
  • Such circuit breakers require that means be provided for causing the displacement of the arc from the zone of displacement of the movable member towards the fractionation chamber, for example by the implementation of a magnetic field, which can be created by permanent magnets or induced by a flow of current in a magnetic circuit.
  • this aspect is complex to manage and requires many trips and returns during the design phases to achieve to route the arc in the fractionation chamber, because the behavior of the system is variable depending on the intensity of the currents to be switched.
  • this fractionation chamber constitutes an additional bulk. In the case of a device in a metal envelope, this volume of the tank should also be isolated from the ground potential so as to guarantee electrical insulation. This would result in large vessel sizes and disadvantageous costs.
  • the invention proposes an apparatus for mechanical breaking of a high voltage or very high voltage electrical circuit, of the type comprising two electrodes which are intended to be electrically connected respectively to an upstream portion and a downstream portion of the electrical circuit, the two electrodes of the mechanical apparatus being movable relative to each other in an opening movement, between at least one electrical opening position and at least one electrical closing position in which they establish a nominal electrical connection of the apparatus, said nominal electrical connection permitting the passage of a nominal electrical current through the apparatus, and of the type comprising an electric arc splitting device comprising a multitude of distinct conducting elements, which for least one active state of the splitter, are separated and electrically isolated from one another in order to define ir in an insulating fluid surrounding a multitude of separate successive free elementary paths in which arcs are likely to be established at the opening and / or closing of the electrical circuit.
  • the apparatus is characterized in that the fractionating device comprises a first part and a second part, among which at least one is movable relative to the other according
  • the splitter device comprises at least one of said discrete conductive elements which are arranged along the continuous conductive electrical path, defined by the two parts of the splitter in electrical contact position, for the rated electrical current at the through the device.
  • the apparatus defined above is characterized in that the fractionation device comprises a first part and a second part, among which at least one is movable relative to the other according to a relative movement of spacing between:
  • one of the two relatively mobile parts of the fractionating device comprises an elongate contactor, the contactor being electrically connected, at least for a phase of breaking the contact, with one of the portions of the electrical circuit
  • the other of the two parts relatively movable of the fractionating device comprises an insulating body on which is arranged said series of distinct conductive elements, and in that the contactor and the series of distinct conductive elements are respectively arranged such that, in the position of electrical contact of the two parts, the separate conductive elements are arranged on the insulating body successively along the elongated contactor.
  • the apparatus defined above is characterized in that the fractionating device comprises a first portion and a second portion, among which at least one is movable relative to the other in a relative movement of spacing between:
  • each of the two relatively movable parts of the fractionator comprises an insulating body on which is arranged a series of distinct electrically isolated conductor elements from each other, and in that the two series of discrete conductive elements are arranged respectively in such a way that :
  • each distinct conducting element of the two series in the relative electrical contact position of the two parts, each distinct conducting element of the two series, with the exception of end elements, is in electrical contact with two successive distinct conducting elements of the other series;
  • each distinct conducting element of the two series is separated from the distinct conducting elements of the other part; series.
  • electrical contact means constitutes a secondary continuous conductive electrical path through the apparatus, along which are disposed said separate conductive elements;
  • the nominal electrical current flows along the continuous conductive electrical path for the nominal electric current defined by the two parts of the fractionating device in the contact position, which constitutes a main continuous electrical conductor path through the apparatus, along which said discrete conductive elements are arranged;
  • At least one of the parts of the splitting device comprises said series of distinct conducting elements arranged along the continuous conductive electrical path;
  • the fractionation device defines, between the upstream portion and the downstream portion of the electrical circuit, a preferential electrical path comprising, alternately, conducting sections comprising the distinct conducting elements, and insulating sections; including successive distinct elementary free paths;
  • the sum of the lengths of the elementary free paths distinct from the preferential electrical path is greater than the length of the movement of separation of the two parts between their contact position and said spaced apart position;
  • the two parts of the fractionator are in electrical contact by a multitude of separate electrical contacts each of which implements at least one of the separate conductive elements;
  • the contactor is separated from the separate conductive elements
  • the contactor is elongated in a helical curve
  • the insulating body on which the series of distinct conducting elements is arranged forms a channel in which the contactor extends in the contact position, the channel being at least partially released from the contactor in spaced apart or intermediate positions to form a preferential path of electric arc between two successive distinct conducting elements.
  • the distinct conducting elements of at least one of the two series are elastic
  • Insulating obstacles are provided to limit the occurrence of arcing between two adjacent separate conductive elements of the same series;
  • the distinct conducting elements of the same series are arranged on the insulating body in a helical arrangement, and the two helices of the two parts are coaxial and nested;
  • the distinct conducting elements of one and the same series are arranged on the insulating body in several parallel rows, and the rows of the two parts are parallel and interleaved;
  • a rated load current through the connection apparatus is likely to transit, in the electrical contact position of the two parts of the splitter, by the separate conductive elements of the splitter.
  • a first of the two electrodes is fixed and a second of the two electrodes comprises a mobile connection member;
  • a first of the two parts of the fractionation device is carried by the first electrode;
  • a second of the two parts of the fractionating device is carried by the first part of the fractionator or by the first electrode, with the possibility of relative movement of spacing between the contact position and the spaced position;
  • the movable connection member is in contact with the second part of the splitting device between a closed position of the movable connection member and an intermediate position of the movable connection member corresponding to the position separated from the two parts of the device splitting; and the movable connecting member is spaced apart from the second portion of the splitter between its intermediate position and an extreme open position;
  • At least one separate conducting element of the splitting device is electrically connected to the mobile connection member by the contact of the mobile connection member with the second part; the splitter device;
  • a nominal charging current through the connection apparatus is capable of passing, in the position of electrical contact between the two parts of the splitting device, an electrical contact between the movable connection member and the second part of the splitter device.
  • the apparatus comprises a sealed enclosure enclosing an insulating fluid and in which at least the first electrode and the second electrode are arranged, and at least a portion of the distinct conducting elements of the fractionating device is housed in an internal cavity arranged in the first or the second electrode;
  • the internal cavity is arranged inside an envelope determined by a conductive peripheral surface of the first electrode
  • the second electrode comprises a movable connection member with an opening movement with respect to the first electrode, between an extreme position of electrical opening and an extreme electric closing position in which i! establishes a nominal electrical connection with the first electrode, and the internal cavity is arranged inside an envelope determined by a conductive peripheral surface of the movable connection member;
  • At least one of the parts of the fractionation device is carried by the first electrode, and the relative spacing displacement of the two parts is controlled by the opening movement of the electrodes between their extreme open and closed positions;
  • the preferential electrical path is superimposed on the trajectory of at least one of the two parts of the fractionating device in its relative spacing movement
  • the two parts of the fractionation device establish a continuous conductive electrical path between the upstream portion and the downstream portion of the electrical circuit;
  • the distinct elementary free paths are arranged in series along the preferential electric path;
  • each elementary free path is electrically connected by one of the distinct conducting elements, each elementary free path being defined between two distinct proximal conducting elements;
  • a distinct conductive element connects at most two distinct elementary free paths
  • the distinct elementary free paths extend along a path that has a non-zero component projection in a direction perpendicular to the path of the opening movement of the electrodes;
  • the distinct elementary free paths extend with overlap in the direction of the relative movement of spacing of the two parts of the device, with at least one other distinct elementary free path.
  • Figure 1 is a perspective view of a switching device of the type of that of the invention.
  • Figure 2 is a sectional view of a first embodiment of a switchgear according to the invention.
  • Figure 3 is an exploded perspective view illustrating a first embodiment of a splitter for an apparatus according to the invention.
  • Figures 4 to 7 are diagrammatic views in axial section, for different relative positions of the components, of the fractionation device of FIG. 3 and a mobile connection member for an apparatus according to the invention.
  • Figures 8 and 9 are schematic views of a device of the type of that of Figs 4 to 7, in section through a plane containing the axial direction, respectively illustrating the positions of Figs. 4 and 7.
  • Figure 10 is a diagrammatic perspective view of a portion of the fractionator of FIG. 3.
  • Figure 11 is an exploded perspective view illustrating a second embodiment of a splitter for an apparatus according to the invention.
  • Figures 12 and 13 are perspective views respectively illustrating a first and a second portion of the fractionation device of FIG. 11.
  • Figure 14 is a perspective view, in partial section, illustrating the fractionation device of FIG. 11, assembled.
  • Figures 15 and 16 schematically illustrate the respective position of distinct conducting elements of the two parts of the device of FIG. 11, according to a view unrolled flat.
  • Figure 17 is an exploded perspective view illustrating a third embodiment of a splitter for an apparatus according to the invention.
  • Figures 18 to 20 respectively show, in partial cutaway perspective, three distinct relative positions of the two parts of the fractionator of FIG. 17.
  • Figure 21 is a schematic perspective view partially broken away is illustrating the implementation of a splitter device of FIG. 17 in a switchgear.
  • FIGs. 1 and 2 the main components of an apparatus for mechanical breaking of a high voltage or very high voltage electrical circuit according to the invention.
  • Such an apparatus is intended to open or close an electrical circuit in which nominal currents, that is to say, established currents for which the apparatus is intended to operate in a continuous manner without damage, under a voltage, are likely to flow. greater than 1000 V ac or 1500 V dc, see even under very high voltage, that is to say a voltage greater than 50 000 V AC or 75 000 V DC.
  • the apparatus is a mechanical cutoff device insofar as the opening of the electrical circuit is obtained by separating and spacing two contact pieces so as to interrupt the flow of a current through the apparatus.
  • the closing of the electrical circuit is obtained by the displacement until the two contact parts come into contact so as to restore a flow of current through the apparatus.
  • the mechanical switchgear is a disconnector.
  • the invention could be implemented in the context of a circuit breaker, or a switch.
  • the cut-off apparatus is provided for cutting a single electrical circuit, for example a phase, but the invention could be implemented in an apparatus intended to cut off several electrical circuits, then including, for example at within the same enclosure, several devices of cut in parallel.
  • the apparatus 10 thus comprises an enclosure 12 delimited by a peripheral wall 14.
  • the peripheral wall 14 delimits an internal volume 16 of the enclosure 12 and is provided with a series of openings 18 allowing, at least for maintenance operations or mounting, access to the internal volume 16 from outside the enclosure, or allowing the volume 16 to be placed in communication with another volume of another enclosure contiguous to the peripheral wall 14 around the opening.
  • the chamber 12 is sealed with respect to the outside of the peripheral wall 14.
  • the openings of this wall are thus intended to be closed, for example by portholes, hoods or are intended to put in communication the internal volume 16 of the chamber 12 with another enclosure itself sealed, by matching the opening with a corresponding opening of the other enclosure. Thanks to this seal, the internal volume 16 of the chamber 12 can be filled with an insulating fluid that can be separated from the atmospheric air.
  • the fluid may be a gas or a liquid.
  • the pressure of the fluid may be different from the atmospheric pressure, for example a pressure greater than 3 bars absolute, or at very low pressures, possibly close to the vacuum.
  • the insulating fluid may be air, especially air, preferably at a pressure greater than atmospheric pressure. However, preferably, the fluid is chosen for its high insulating properties, for example having a dielectric strength higher than that of dry air under conditions of equivalent temperature and pressure.
  • the apparatus 10 comprises at least two electrodes which are intended to be electrically connected respectively to an upstream portion and a downstream portion of the electrical circuit to be cut, and which are movable relative to one another according to a opening movement, between at least one electrical open position, corresponding to an open state of the apparatus, and an electrical closing position in which they establish a nominal electrical connection of the apparatus, thus corresponding to a closed state of the device.
  • the opening movement can be effected in the direction of opening, from the electrical closing position to the electrical opening position, or in the closing direction, from the opening position. electric at the electrical closing position.
  • the apparatus 10 comprises in particular a first fixed electrode 20 and a second electrode 22 which comprises a fixed main body and a mobile connection member 24.
  • each electrode 20, 22 is fixed in the chamber 12 via an insulating support 26, here represented as having for example a bowl shape, fixed on the peripheral wall 14 so as to close an opening 18 provided for this purpose, the electrode being arranged on an inner side of the support 26.
  • the support 26 On the outer side of the support 26 with respect to the internal volume 16, the support 26 carries a connection terminal 28, 30 which is electrically connected to the corresponding electrode 20, 22.
  • the connection terminals 28, 30 are thus arranged outside the enclosure 12.
  • One of the terminals is intended to be connected to an upstream portion (not shown) of the electrical circuit while the other of the terminals is intended to be connected to a downstream portion (not shown) of the electrical circuit.
  • the portion which is connected to the first electrode 20 by the connection terminal is referred to as the upstream portion of the electrical circuit. 28.
  • the downstream portion of the electrical circuit is the portion which is connected to the second electrode 22, via the connection terminal 30.
  • Each electrode 20, 22 is permanently electrically connected to the connecting terminal 28, 30 associated, regardless of the open or closed state of the switchgear.
  • Each electrode 20, 22 comprises a fixed main body made of conducting material, in particular a metallic material, of which a conductive outer peripheral surface 32, 34 has a substantially convex geometry and devoid of projecting parts. As will be seen below, each electrode 20, 22 has an internal cavity 31, 33 contained within the envelope defined by the conductive outer peripheral surface 32, 34 of the fixed main body.
  • the peripheral wall 14 has a generally cylindrical geometry about a central axis Al and the two electrodes 20, 22, with their associated terminals 28, 30 have an elongate shape, respectively along an axis A2 and an axis A3.
  • the axes A2 and A3 are parallel.
  • the axes A2 and A3 are perpendicular to the central axis Al of the wall 14 and are offset relative to each other in the direction of this axis A1.
  • terminals 28 and 30 are arranged opposite each other on each side of the central axis Al.
  • the main bodies of the two electrodes 20, 22 are arranged in the internal volume 16 in a fixed manner, spaced apart from the peripheral wall 14 of the enclosure 12, and spaced apart from one another so that a gap of inter-electrode electrical isolation is arranged in the direction of the central axis Al, between the portions vis-à-vis their respective outer peripheral surfaces 32, 34.
  • the mobile connection member 24 of the second electrode of the apparatus comprises a sliding tube 36, of axis A1, which is slidably guided along the central axis Al, which will arbitrarily be described as longitudinal. in a cylindrical internal cavity of Al axis of the fixed main body of the second electrode 22.
  • the connecting member 24 is movable in an opening movement relative to the opposite electrode 20, between an extreme position of electrical opening, visible in FIG. 2, and an extreme electric closing position, wherein the electrical connection member 24 establishes a nominal electrical connection with said opposite electrode 20.
  • the sliding tube 36 of the movable connecting member 24 is realized preferably of conductive material, for example of metal, and is electrically connected to the main body of the second electrode, thus electrically connected to the associated connection terminal 30 permanently, regardless of the position of the mobile connection member 24.
  • connection member 24 when it is in its extreme open position, the connection member 24 is entirely received inside the corresponding cavity of the second electrode so as to minimize the risk of an electric arc, In its extreme closing position, the connecting member 24 is moved longitudinally along the central axis A1 in the direction of the first electrode 20, across the inter-electrode electrical isolation space. In known manner, the connecting member 24 is moved between these two extreme positions by a control mechanism 42 which, in this embodiment comprises a connecting rod 44 movable in a direction substantially parallel to the axis A1 and itself controlled by a rotary lever 46.
  • the apparatus 10 comprises an electric arc splitting device 48.
  • the electric arc splitting device 48 is advantageously contained, at least partially, preferably substantially, more preferably entirely, in the internal cavity of one of the electrodes, in this case in the first electrode 20.
  • the electric arc splitting device can be integrated into the apparatus 10 without disturbing the electric fields prevailing in the internal volume when the apparatus is in its closed state. Because of this, i! It is not necessary to modify the design of the device to continue to respect the dielectric strength of the device.
  • the electric arc splitting device at least in part, and preferably substantially or entirely, in this cavity of the electrode, it limits the need to enlarge the device, including the need for to increase the internal volume, which is favorable to a good compactness of the apparatus. Some cylindricity can thus be retained for the shape of the tank which is advantageous in terms of compactness of the substation.
  • the fractionation device is entirely received inside the internal cavity.
  • the fractionating device 48 could also advantageously be housed inside the mobile connection member 24, or in a cavity of the main body of the second electrode 22.
  • the fractionation device 48 could thus be housed in a cavity arranged inside an envelope determined by a conductive peripheral surface of the sliding tube 36.
  • Figs. 4-7 illustrate different positions relative of these different components.
  • Figs. 8 and 9 are schematic views in top view for a contact position and for a position away from the device.
  • This first embodiment comprises a first portion 50 and a second portion 52 which are movable relative to each other in a relative movement of spacing, here in the direction of the central axis Al, between at least one electrical contact position, visible in FIGS. 4, 5 and 8, and a position separated from the two parts, visible in FIGS. 6, 7 and 9.
  • the relative distance movement here is a pure translation along the axis Al.
  • the fractionation device is arranged in the apparatus so that:
  • the nominal electrical current, or at least a large part thereof flows in accordance with a main continuous conductive electrical path, in this case directly between the movable connecting member 24 and the main body of the first electrode 20, without this majority of the rated current intensity passing through the fractionator 48.
  • the nominal current, or at least a majority of it flows through a pair of main contacts here formed by the front end 25 of the sliding tube 36 of the movable connection member 24 and a contact surface 21 of the main body of the first electrode 20.
  • a secondary continuous conductive electrical path is defined for the nominal electrical current through the apparatus.
  • This secondary continuous conductive electrical path is defined through the fractionator 48, as long as both parts of the Fractional device are still in their relative position of electrical contact.
  • each of the two parts 50, 52 comprises an insulating body on which is arranged a series of distinct conductive elements electrically insulated from each other, a series of course containing several distinct conductive elements. As will be visible later:
  • each conductive element of the two series in the position of contact of the two parts 50, 52, each conductive element of the two series, with the exception of end elements, is in electrical contact with two successive distinct conducting elements of the other series;
  • each conductive element of the two series is separated from the conductive elements separate from the other series.
  • the first part comprises a carriage which carries a plurality of bars 54, which extend in the transverse direction and which are made of insulating material, in which is arranged a first series of distinct conductive elements 53, visible on the Fig. 8, 9 and 10, which have for example a jumper shape.
  • the bars 54 are carried for example by a "U" -shaped frame 55 which extends in a plane containing the central axis Al and the transverse direction of the bars 54, the frame 55 being open towards the rear, in this case towards the second electrode 22.
  • the insulating bars 54 have the shape of parallelepipeds which extend in the transverse direction and of which a rearward facing face 83 has recesses 84.
  • the bars 54 form an insulating body for the first time. part 50 of the device.
  • the insulating body for the first part 50 of the device is preferably made at least in part of one or more insulating materials so as to allow electrical isolation between two adjacent separate conductive elements of the same part.
  • the insulation obtained prevents any dielectric breakdown or displacement of the arc electrical, in the material of the insulating body, between two adjacent distinct conducting elements during the interruption phase of the arc in particular.
  • the insulating body is for example composed based on polytetrafluoroethylene (PTFE), and / or perfluoroalkoxy (PFA), and / or polyoxymethylene (POM).
  • the main material constituting the bars 54 preferably has a dielectric strength greater than 5 kV / mm, and preferably a good wear resistance caused by the electric arc.
  • Jumpers 53 made of conductive material are embedded in the insulating bars 54 so that each of the two ends of the jumpers 53 are flush with the outside of the insulating strip in one of the recesses 84 of the rear face of the strip 54 to form an electrical contact 81.
  • each jumper 53 thus has a base portion, transverse, embedded in the bar 54, and two parallel portions which extend axially towards the rear and whose free ends open out of the material of the bar 54 in the recesses 84 to form the electrical contacts 81, as seen in FIG. 10.
  • the recesses 84 are also open in a lower face of the bars.
  • the bars 54 are contiguous to each other in the direction of the axis Al but the depth of the recesses 84 in this direction provides a space between the electrical contacts 81 of the jumpers and the front face of the bar 54 immediately adjacent.
  • Each bar 54 has several jumpers 53 arranged side by side in the transverse direction. Due to the multiplicity of the bars 54, the jumpers 53 are thus arranged in parallel rows.
  • each bar 54 comprises, on either side of the jumper alignment 53, single pads 57 having a base portion embedded in the bar 54, and a rear portion extending axially towards the rear and whose free end opens out of the material of the bar 54 in a recess 84 to form an electrical contact 81 similar to those of the riders 53 and aligned therewith.
  • the front main terminal 61 is permanently connected to the associated connection terminal 28, therefore to the upstream portion of the electrical circuit.
  • a second of these single pads 57 carried by a bar 54, here that arranged rearwardly along the axis Al, forms a rear main terminal 63 which is intended to be electrically connected to the other portions. of the electric circuit to be cut. It will be seen later that this electrical connection is effective only for certain positions of the mobile connection member.
  • the other single pads are intended to be electrically connected in pairs, a single pad 57 on a strip 54 being electrically connected to another single pad 57 located on the same transverse side, for example, on one of the immediately adjacent strips, for example by a conductive bridge 65.
  • the set of two single pads 57 joined by the same conductor bridge 65 thus forms the equivalent of a jumper having two electrical contacts, and thus forms a separate conductive element within the meaning of the invention.
  • the second portion 52 of the splitter 48 also includes a carriage which is mechanically linked to the carriage of the first portion by a slide link 72, thereby providing the relative movement capability between the two parts of the device.
  • the transverse ends of the bars 54 are provided with each of a cylindrical bore Al axis to allow the mounting of the bars on two parallel rods Al axis belonging to the second portion 52 to form the slide connection between the two parts 50, 52.
  • the carriage of the second part may comprise a base plate 74, preferably made of insulating material, which extends in a plane parallel to the axis A1 and to the transverse direction.
  • the second part 52 carries a series of distinct conductive elements, here made in the form of forks 76 with two branches 78 of conductive material extending vertically upwards from the base plate 74, that is to say according to a direction substantially perpendicular to that of the Al axis and the transverse direction.
  • the two branches 78 of each fork 76 are joined by a lower conductor crossbar 80 by which each fork 76 is fixed on the upper face of the base plate 74.
  • each branch 78 forms an electrical contact 82 intended to cooperate with an electrical contact 81 of the jumpers 53 of the first portion 50.
  • the forks 76 of the second portion 52 are also arranged in parallel transverse rows, each row corresponding to a jumper row 53 of the first part.
  • the electrical contacts 82 of the forks 76 may be made in continuity with the rest of the fork, or in the form of inserts. In this case, one can choose, for the electrical contacts 82, a different conductive material from those used for the rest of the fork 76, including a material having good resistance to arcing. They can thus be made from tungsten or cupro-tungsten, the rest of the range then being made for example based on copper.
  • the two parts 50, 52 are arranged relative to each other so that each branch 78 of fork 76 is engaged in a recess 84, vertically from the bottom, so that a electrical contact 82 of each branch 78 of the forks 76 is facing, in the direction of the axis Al, with an electrical contact 81 of a jumper 53 of the first part.
  • the base plate 74 of the second part 52 is arranged below the insulating strips 54.
  • the recesses 84 have a dimension in the direction of the axis A1 which allows, by a relative axial displacement of the two parts 50, 52 of the fractionating device, an electrical contact position illustrated in FIGS. 4, 5 and 8, and a spaced apart position without electrical contact illustrated in FIGS. 6, 7 and 9.
  • the relative movement which is here determined by the slideway, is a pure translational movement along the axis Al,
  • This embodiment of the invention therefore comprises two distinct series of distinct conductive elements, one carried by the first part and the other carried by the second part.
  • the distinct conducting elements are separated and electrically isolated from each other in order to define, in the surrounding insulating fluid, a multitude of paths elementary free successive distinct CLE in which electric arcs are likely to be established at the opening and / or closing of the electrical circuit.
  • Each elementary free path CLE is a free space between two distinct conducting elements in the surrounding insulating fluid, that is to say a path without solid obstacle, in particular without solid insulating obstacle.
  • the splitter device 48 defines, between the upstream portion and the downstream portion of the electrical circuit, a preferential electrical path comprising, alternately, conductive sections comprising the discrete conductive elements, here the jumpers 53 and the forks 76, and insulating sections comprising the successive distinct free elementary paths.
  • the successive distinct CLE elemental free paths are considered as insulating sections insofar as they correspond to space in a fluid which, as defined above, is preferably more insulating than dry air, in the absence of an electric arc. . In the presence of an electric arc, it goes without saying that the distinct elementary free paths lose their insulating character.
  • jumpers 53 are shifted transversely relative to the forks so that each fork 76 is intended to come into contact, in a position of contact of the two parts 50, 52, by its two contacts 82, with two contacts 81 belonging to two adjacent riders in the corresponding row.
  • a fork 76 establishes an electrical connection between two adjacent jumpers 53.
  • One of these adjacent jumpers may comprise two single pads 57 connected by a conductive bridge 65, a fork being in contact with one of the pads and another fork, belonging to another row, being in contact with the other of the pads.
  • the splitter device 48 comprises a contactor 39 which is arranged at the rear end of the device, and which is thus carried by the carriage of the second part of the splitter device.
  • This contactor 39 is intended to be in contact with the connection member 24 when the device is in its closed state, in this example more particularly with a contactor 38 of the connection member 24.
  • the contactor 39 is electrically connected to one of the separate elements of the splitter 48, more specifically to that which acts as a rear main terminal 63.
  • the contactor 39 is electrically connected to the rear terminal 63. carried by the first part of the fractionator 48.
  • the first embodiment of the invention further comprises an end-of-travel absorption mechanism of the movable connection member which makes it possible to ensure an intermediate state of the switchgear between the corresponding nominal closing state. at the extreme closing position of the movable connecting member 24, as illustrated in FIG. 4, and a secondary closing state of the apparatus corresponding to the position illustrated in FIG. 5.
  • the end-of-stroke absorption mechanism allows the two parts 50, 52 of the splitter device 48 to move together in the direction of movement of the mobile connection member 24, so in this case according to the direction of the Al axis, from a position of first contact of the two parts shown in FIG. 5 to an offset position shown in FIG. 4.
  • the movable connecting member 24 is in direct contact with the body of the electrode by the contact surface 21.
  • the contact is a radial contact between a cylindrical portion of the front end 25 of the sliding tube 36 and the contact surface 21, to ensure electrical contact even in case of dispersion of positions in the direction of the axis Al.
  • the nominal electric current, or at least a large part of it ci circulates in a main continuous conductive electrical path, in this case directly between the movable connecting member 24 and the main body of the first electrode 20.
  • the transverse base of the U-shaped frame 55 belonging to the first part 50, is integral with a guide assembly 56 which extends rearwardly from the base of the U.
  • the guide assembly 56 is longitudinally slidably received within a base 58, which is here cylindrical and which is intended to be fixed in the inner cavity 31 of the first electrode 20.
  • the base 58 has for example a tubular body of Al axis whose front portion has a fastening flange 62 on the main body of the first electrode 20 and whose rear portion has an inner radial flange 64 intended to form a stop, longitudinally rearward, for the entire 56.
  • the base 58 is therefore fixed in the mechanical cut-off device.
  • the guide assembly 56 and with it the whole of the first portion 50 of the fractionating device, is indeed intended to slide in the longitudinal direction of the axis A1 inside the base 58 between a position advanced offset shown in FIG. 4 is a retracted position illustrated in FIG. 5 in which the guide assembly 56 abuts longitudinally rearwardly against the inner radial flange 64 of the base 58.
  • the guide assembly 56 is biased elastically in the longitudinal direction towards its retracted position, for example by a coil spring 66 which is held inside the base 58 by a front closure plate 68, the spring 66 being compressed along the axis A1 between the closure plate 68 and the guide assembly 56.
  • finger indexing member 70 is fixed on the guide assembly 56 so as to protrude radially outwardly relative to an outer cylindrical wall of the guide assembly 56 and to be received in a longitudinal slot of the tubular body of the base 58 for angularly indexing the first part 50.
  • the F ⁇ g. 7 corresponds to an extreme position of opening of the connection member 24. This position corresponds to the position of the connection member 24 to obtain the desired breaking capacity of the apparatus and the nominal isolation distance for the expected service conditions of the device. It generally corresponds to the most retracted position of the connection member 24 permitted by the control mechanism 42 illustrated in FIG. 2. In this position of the connection member 24, the fractionating device 48 is subjected only to the force of the spring 66, which thus urges the first portion 50 towards its retracted position illustrated in FIGS. 5 to 7.
  • the second part 52 of the fractionator 48 which in this embodiment is carried by the first part 50, is urged by an elastic member, for example a spring 90, to a position spaced from this first part, in this case retracted rearward in the direction of the axis Al.
  • This spaced position is defined for example by a mechanical stop acting between the two parts 50, 52, according to the direction of their relative movement.
  • this state of the apparatus corresponds to its open state in which no electrical connection is established through the apparatus between the two upstream and downstream portions of the electrical circuit, at least under the nominal operating conditions of the the device.
  • connection member 24 By a displacement of the connection member 24 according to its opening movement, here in the direction of closing the electrical circuit, we arrive at its intermediate position illustrated in FIG. 6 which corresponds to the position for which is established the first contact between the contactor 38 of the connection member 24 and the contactor 39 of the fractionating device 48. For this position, there has not yet been any relative displacement of the two parts of the splitter device between them, which are therefore still in their spaced apart relative position, or of displacement of the whole of the splitter device 48 relative to the base 58, and therefore with respect to the first electrode 20.
  • this intermediate position of the connection member 24, for which an electrical contact is established between the connection member 24 is the fractionator 48 the switchgear is still in an electrical open state.
  • connection member 24 By continuing the displacement of the connection member 24 according to its opening movement, always in the direction of the closure of the electric circuit, it arrives at the position illustrated in FIG. 5 which corresponds to the position for which the two parts 50, 52 of the splitter device are in the electrical contact position. In this position, all the electrical contacts between the distinct conducting elements of a part and the distinct conducting elements of the other part are realized and effective. Thus, the contacts 82 of the forks 76 bear on the contacts 81 of the jumpers 53 so as to ensure electrical contact between the different distinct conductor elements. Note also that in this position, as can be seen in FIG. 8, a front end fork 76V contacts the front main terminal 61 and a rear end fork 76 is in electrical contact with the rear main terminal 63.
  • the front main terminals 61 and rear 63 are formed by unique pads 57 carried by its first part of the device.
  • the two terminals could be carried by the second part of the device, or it could also provide that a main terminal is carried by the first part and the other main terminal is carried by the second part.
  • the switchgear is in an electrical closed state in which a secondary electrical connection of the apparatus is established.
  • a nominal electric current is able to pass through the switching device 10. This nominal electric current flows according to the secondary direct electrical conductor circuit through the fractionating device before traveling according to the main continuous electrical conductor circuit when the torque main electrical contacts 21, 25 are in contact as illustrated in FIG. 4.
  • the main front terminal 57 of the fractionator is electrically permanently connected to the upstream portion of the electrical circuit to be cut, in particular by the main body of the first electrode 20 and the connection terminal 28, Indeed, it understands that the electric current is then led, by direct conduction, from the front terminal terminal 57 to a first jumper 53 of the first part, by the front end fork 76V.
  • This first jumper 53 conducts the current to a second fork 76, adjacent to the first, through their respective contacts vis-à-vis, and the second fork leads the current to a second jumper 53 adjacent to the first jumper, through of their respective contacts vis-à-vis.
  • the separate conductive elements 53, 76 respectively forming part of two parts 50, 52 of the fractionation device establish, by their contacting, a continuous conductive electrical path, that is to say without interruption of the electrical conduction in conductive solid medium, between the upstream portion and the downstream portion of the electrical circuit.
  • This continuous conductive electrical path is, in the absence of contact between the main contacts 21, 25, a path of least electrical resistance between the upstream portion and the downstream portion of the electrical circuit for the contact position of the organs of the apparatus.
  • the separate conductive elements are arranged in series along the continuous conductive electrical path.
  • the apparatus simultaneously presents the main continuous conductive electrical path, directly from the main body of the fixed electrode 20 to the movable connection member 24, through the main contacts 21, 25, and the secondary continuous conductive electrical path.
  • the main continuous conductive electrical path preferably has a lower resistivity so that a majority of the nominal current through the apparatus flows along the main continuous conductive electrical path rather along the secondary continuous conductive electrical path.
  • the movable connecting member 24 is controlled to move back. Until the position of FIG. 5, the whole of the fractionating device 48 moves back with the connection member 24 insofar as the guide assembly 56 of its first part 50 of the device 48 can slide freely relative to the base 58. movement, the nominal electric current flows through the switchgear. However, this nominal electric current is transferred from the main direct electrical conductor path to the secondary continuous conductive electrical path, through the splitter 48, due to the interruption of the main continuous conductive electrical path by breaking the contact at the main contacts. 21, 25. However, as the two continuous conductive electrical paths were established, this transfer is done without risk of creating an electric arc.
  • the guide assembly 56 comes into abutment against the radial collar 64 of the base 58, preventing any subsequent movement of the first portion 50 of the device 48 towards the rear. In this state, the rated current is likely circulating along the secondary continuous conductive electrical path through the fractionator 48.
  • the spring 90 which is arranged between the two parts of the fractionating device pushes the second part 52 of the device 48 by keeping it supported by its contactor 39 on the contactor 38 of the movable connection member.
  • the two parts 50, 52 therefore deviate from one another according to their spacing movement, and the contacts between the forks 76 and the jumpers 53, that is to say the electrical contacts between the two parts 50, 52 of the device are broken simultaneously, with geometrical dispersions.
  • each distinct free elementary path CLE has a zero length when the two parts are in the contact position, and the length of each elementary free path increases progressively from this zero value, simultaneously for all the elementary free paths, and proportionally at the spacing of the two parts 50, 52 of the fractionator 48 from the electrical contact position towards at least one position apart from the two parts.
  • this length of the elementary free paths is so small that electric arcs are likely to be established at each of the elementary free paths CLE.
  • a current flows through the switchgear 10 and through the splitter 48.
  • the electric arcs that appear in the elementary free paths are arranged in series according to the flow path of the current. Indeed, the current is then constrained to circulate along the preferential electrical path comprising, alternately, conductive sections comprising the distinct conductive elements, here the jumpers 53 and the forks 76, and "insulating" sections comprising successive separate elementary free paths.
  • the preferential electrical path comprising, alternately, conductive sections comprising the distinct conductive elements, here the jumpers 53 and the forks 76, and "insulating" sections comprising successive separate elementary free paths.
  • this arc voltage has a value which, as a first approximation and for a constant current, can be written in the form:
  • Uo is a constant, generally of the order of 10 to 25 V;
  • k is a multiplicative factor that can be considered constant
  • ICLE is a value representative of the length of the elementary free path, that is to say a value representative of the distance, for the position considered, between the contact 81 of a jumper 53 with the contact 82 opposite a fork 76.
  • the first series of distinct conductive elements, carried by the first part 50 comprises 4 rows of three jumpers 53, each row being bordered by a single stud 57 at each transverse end
  • the second series of distinct conductor elements, carried by the second portion 50 comprises four rows of four forks 76.
  • the fractionator 48 thus simultaneously forms thirty-two separate elementary free paths CLE in series along the preferential electric path
  • the electric arcs are confined inside the electrode and have little risk of degenerating. towards the wall 14 of the enclosure.
  • the accumulated arc voltage through the splitter 48 may have reached a value such that it has led to the disappearance of the electric arc.
  • the second portion 52 of the device 48 reaches its maximum spacing position relative to the first portion 50 and can no longer move back towards the second electrode 22.
  • the contactor 38 of the connection member 24 loses contact with the contactor 39 of the fractionator 48, and moves away from it.
  • this second embodiment has two parts movable relative to each other between a contact position and a remote position.
  • Each portion 50, 52 comprises an insulating body, the insulating body of each portion carrying a series of distinct conductive elements.
  • a multitude of distinct elementary free paths are created simultaneously, with geometrical dispersions, in series along a preferential electrical path through the splitter, the individual length of these electrical paths increasing simultaneously. and proportionally to the spacing of the two parts of the device.
  • the first portion 50 comprises an insulating body 92, here tubular, axis Al, in which are plugged primary contact plates 94 of material conductor, which each form a separate conductive element of the first portion 50.
  • Each primary wafer 94 extends radially inwardly, towards the axis A1, from an inner cylindrical wall 96 of the tubular insulating body 92.
  • Each wafer primary 94 has a shape of angular sector of ring, Al axis, having an angular extent around the axis Al, for example between 5 ° and 30 °, preferably between 10 ° and 20 °, and an extent radial to the axis A1 from the inner cylindrical wall 96, to an inner diameter of the plates 94.
  • the primary plates 94 therefore each have a front face and a rear face substantially flat and contained in a plane perpendicular to the Al axis.
  • the primary wafers 94 are preferably all of identical shape. As can be seen in Figs. 11 and 12, the primary plates 94 are received in corresponding housings 95 formed in the insulating body 92 and are arranged in a helical configuration. Thus, two successive primary plates 94 are offset longitudinally in the direction of the axis Al.
  • the axial offset D of two adjacent plates measured for example between the respective rear faces of two adjacent primary plates, is for example between 0.5 and 20. mm, preferably between 1 and 5 mm. In this embodiment, two adjacent primary plates 94 are further angularly offset so as not to present opposite portion in the axial direction.
  • this angular jump SI is provided around the axis A1
  • this angular jump SI being measured between facing edges, one of which belongs to one of the platelets and the other to the following wafer
  • this angular jump IF can advantageously be between 0.5 ° and 30 °, preferably between 5 ° and 20 e .
  • two adjacent primary plates 94 do not overlap.
  • a front end plate 94V is provided to form a front terminal terminal intended to be electrically connected, preferably permanently, to a portion of the electrical circuit to be cut, for example to an upstream portion.
  • each revolution of the helix according to which the primary plates 94 are arranged comprises eight primary pads separated and electrically insulated from each other. In this example, it is expected that the helix has 8 turns, or 64 primary plates 94.
  • the first portion 50 of the fractionator 48 further comprises an outer casing 97 which is in the form of a tubular piece Al axis, preferably made of electrically insulating material, for example PTFE.
  • the internal diameter of the tubular outer shell 97 is preferably substantially equal to the outer diameter of the insulating body 92 of the first portion 50 so that the latter, equipped with its primary plates 94, is received inside the outer casing 97.
  • This outer casing 97 has, at its forward axial end, a radial collar which allows it to be connected to an annular guide assembly 56 which, as in the first embodiment, is intended to be slidably received according to the present invention.
  • the second part 52 of the fractionating device 48 comprises an insulating body 98, here cylindrical with an axis A1 and whose outer diameter is chosen to allow the sliding of the insulating body 98 along the axis Al, in the center of the set of primary plates 94 of the first part 50, preferably without contact.
  • This cylindrical insulating body 98 which may be tubular or which may be solid, bears radially outwardly relative to at its cylindrical outer circumferential surface 100, a series of secondary contact plates 102, forming as many distinct conducting elements of the second part 52.
  • Each secondary wafer 102 is thus anchored in the insulating body 100.
  • Each secondary wafer 102 extends radially outwardly from an outer cylindrical surface of the cylindrical insulating body 98.
  • Each secondary wafer 102 has the general shape of a ring angular sector, of axis A1, having an angular extent around the axis A1, for example between 5 ° and 30 °, preferably between 10 ° and 20 °, and a radial extent with respect to the axis A1 from the outer cylindrical surface 100.
  • the secondary plates 102 have, in this embodiment, each a substantially flat front face and contained in a plane perpendicular to the axis A1
  • the secondary plates 102 each have a rear face having two contact elements offset along the direction of the axis A1.
  • the contact elements here consist of two surface elements 104, 106, each of which is substantially plane. and contained in a plane perpendicular to the axis A1, the two planes of the two contact elements 104, 106 being offset axially by an axial offset value D equal to the axial offset D between two adjacent primary plates 94 of the first series.
  • a secondary wafer 102 of the second part is intended to come into contact simultaneously with two adjacent primary wafers 94 of the first part, and vice versa a primary wafer 94 of the first series is intended to come into contact simultaneously with two adjacent secondary wafers 102 of the second part.
  • the surface elements 104, 106 may advantageously be made of a conductive material different from that of a main body of the secondary wafer, possibly more resistant to electric arcs.
  • the secondary plates 102 are arranged in a helix.
  • two adjacent secondary plates 102 are angularly offset relative to each other by an angular jump S2 about the axis A1 and are axially offset by an axial offset D in the direction of the axis A1.
  • the angular extent of a wafer of one of the series is greater than the angular jump between the two adjacent wafers of the other series with which said wafer is intended to come into contact.
  • each revolution of the helix in which the secondary plates 102 are arranged has eight secondary plates separated and electrically insulated from each other on the insulating body 98.
  • the propeller comprises eight turns, or sixty-four secondary pads 102.
  • the second part 52 is received coaxially inside the tubular body 92 of the first part 50, and hence inside the outer casing 97.
  • the latter has, at its rear end, a wall annular transverse pierced at its center with an orifice 106 to allow the passage, with sliding along the axis Al, of the rear end of the cylindrical insulating body 98 of the second part.
  • this rear end of the insulating cylindrical body 98 carries a contactor 39 intended to come into electrical contact with the contactor 38 of the connection member 24, as explained in the context of the first embodiment of FIG. production.
  • the contactor 39 is for example electrically connected to a rear terminal block 102R rear end of the series of pads 102 of the second part, which forms a rear terminal for the splitter 48.
  • the splitter device 48 is thus assembled, for each of the parts 50, 52 of the fractionating device, the separate conductive elements 94, 102 of the same series are arranged on the insulating body which carries them in a helical arrangement, and the two propellers of both parts are coaxial and nested.
  • the primary plates 94 it is possible for the primary plates 94 to be plugged into the corresponding housings 95 of the insulating tubular body 92 of the first part, radially from the outside towards the inside, after the first part 50, provided with its secondary plates 102, will have been engaged coaxially in the center of the tubular insulating body 92.
  • the two parts 50, 52 of the fractionator 48 are slidable relative to each other in a spacing movement between a contact position illustrated in FIG. 15 and a spaced apart position illustrated in FIG. 16.
  • the relative movement of spacing of the two parts 50, 52 is a pure translation movement along the axis Al.
  • an elastic return member is provided, for example a spring, preferably between the two moving parts of the splitter device 48 so that, in the absence of contact with the mobile connection member 24 both parties occupy their relative positions.
  • an elastic return member is provided, for example a spring, preferably between the two moving parts of the splitter device 48 so that, in the absence of contact with the mobile connection member 24 both parties occupy their relative positions.
  • all the distinct conductive elements in this case the primary plates 94 and the secondary plates 102, are separated from each other in the axial direction of the movement of separation of the two parts, preventing any electrical connection through a solid material between these distinct conductive elements.
  • the two parts of the fractionating device can be brought into the contact position in which each of the plates of a series is connected to two plates of the other series to create a solid electrical connection, in the sense of a continuity of solid conductors electrically connected, through the fractionating device, as illustrated in FIG. 15.
  • means for compensating geometric dispersions for example by providing that the plates of at least one of the two series are elastic, or by interposing elastic contact elements.
  • the fractionation device 48 can be integrated within the cavity 31 of the first electrode, or, in another variant, in a cavity of the connection member. 24.
  • the switchgear equipped with this second embodiment of a fractionator 48 may be in the four states shown in FIGS. 4 to 7 for the first embodiment, depending on the position of the connecting member 24.
  • the distinct conducting elements in this case of the two series, are electrically connected to the electrical circuit, and form part of this circuit. in the sense that they are not only at the potential of this circuit, but that they are actually traversed by the nominal electric current, or in any case likely to be traversed by this nominal electric current in the case where the apparatus comprises a main continuous conductive electrical path, in the extreme closed position of the movable connecting member, and a secondary continuous conductive electrical path through the splitting device when the movable connecting member has begun to depart from its extreme closing position.
  • the electric arc splitting device comprises distinct conducting elements, which, for at least one active state of the splitting device, corresponding, for these two embodiments, to the relative position separated from the two parts of the device, are separated and isolated electrically each other in order to define in the surrounding insulating fluid a multitude of successive distinct free elementary paths in which electric arcs are likely to be established at the opening and / or closing of the electrical circuit.
  • the distinct elementary free paths are paths of least dielectric strength in the insulating fluid between two distinct proximal conducting elements belonging to one series carried by one part and the other to the other series carried by the other part, along which electric arcs are likely to be established at the opening and / or closing of the electrical circuit. It is along these elementary free paths that the dielectric breakdown occurs beyond a voltage difference threshold between the two proximal, distinct conductive elements.
  • an elementary free path in the spaced apart position of the two parts of the device, is established between a conductive element distinct from a series, carried by one of the parts, and an element separate conductor of the other series, carried by the other party.
  • such an elementary free path CLE is established between each contact 81 of a jumper 53 and the face-to-face contact 82 of a branch 78 of a fork 76.
  • such an elementary free path is established, in the spaced apart position of the two parts of the device, between the rear face of a primary wafer 94 and one of the two surface elements 104, 106 of a secondary wafer 102, in the fluid surrounding
  • two successive distinct elementary free paths are electrically connected by one of the distinct conductive elements, and each elementary free path is defined between two distinct proximal conducting elements.
  • two distinct proximal conductive elements do not belong to the same series and are carried by one part and the other by the other part of the device.
  • a separate conductive element preferably connects at most two distinct elementary free paths.
  • insulating solid obstacles have advantageously been provided for limiting the appearance of electric arcs between two adjacent distinct conducting elements of the same series, that is to say in particular between two contacts 81 of two adjacent jumpers 53 on the same bar 54, or between two contacts 82 belonging to two adjacent forks 76 on the same row.
  • These insulating obstacles are for example made in the form of insulating partitions 85 which extend rearwardly from a rear face of the bars to delimit the two recesses between them or to form two compartments within the same recess.
  • the separate elementary free paths are arranged in series along the preferential electric path, successively, forming as many relays, whose position is controlled, for a series of electric arcs likely to be established. .
  • the distinct elementary free paths extend overlap in the direction of the relative movement of spacing of the two parts of the device, with at least one other distinct elementary free path. This allows, in a given space in the direction of separation of the two parts, to increase the number of arcs and / or to increase the cumulative total length of the distinct elementary free paths, and therefore, in the end, to increase the "arc length" and therefore the cumulative arc voltage within the device.
  • the splitter is independent of the movable connecting member (they are not mechanically connected to each other other than via fixed parts of the apparatus), the relative displacement of spacing of the two parts 50, 52 is controlled by the opening movement of the electrodes of the apparatus between their extreme open and closed positions, in this case by the opening movement of the movable connection member 24.
  • one of the two relatively movable parts of the fractionation device is carried by the other, and the two parts are carried by only one of the two electrodes. of the apparatus, in this case by the fixed electrode 20.
  • this second embodiment of a splitter device 48 is substantially identical to that of the first embodiment, which allows its arrangement in a manner identical to that described above, for example inside. of the cavity 31 of the first electrode 20. It should be noted, however, that the second embodiment of the invention comprises, with similar bulk, more distinct elementary free paths, in this case 64. It is also noted that the generally cylindrical shape of the second embodiment can facilitate its integration into the arrangement generally used for these devices.
  • FIGS. 17 to 21 illustrate a third embodiment of the invention.
  • the two relatively movable parts of the fractionation device were carried one by the other and one of the parts was secured to one of the electrodes of the breaking device. .
  • the two relatively movable portions of the splitter device were therefore distinct from the movable connection member which, controlled from outside the enclosure of the apparatus, controls the opening or closing of the apparatus.
  • the fractionation device comprises two parts 50, 52 but, in this mode of embodiment, one of the parts is integral with one of the electrodes, in this case the first electrode 20, while the second part of the fractionation device is secured to the movable connection member 24 carried by the other electrode,
  • this third embodiment is distinguished in that only one of the two relatively mobile comprises a series of separate conductive elements, while the other part comprises a contactor.
  • the series of distinct conductive elements naturally includes several distinct conducting elements.
  • the first portion 50 has at least one cylindrical insulating body which carries a series of discrete conductive elements arranged in relation to one another on the insulating body according to an arrangement curve. .
  • the discrete conductive elements are arranged successively along this arrangement curve, preferably at regular intervals.
  • This curve could be a rectilinear curve, therefore a straight line but will preferably be a non-rectilinear curve, which could be a non-rectilinear curve in a plane but which will preferably be a three-dimensional curve that can not be inscribed in a plane.
  • this arrangement curve will define a preferential electrical path in an active state of the fractionator 48.
  • the arrangement curve is a helical curve with constant pitch.
  • the spacing between two successive distinct conducting elements according to the arrangement curve of the successive distinct conducting elements is less than the spacing with any other non-successive conductive element according to the arrangement curve.
  • the pitch of the helix is preferably greater than this spacing.
  • other arrangements can be made to avoid such unwanted arcs between two discrete conductors not successive according to the layout curve.
  • the insulating body of the first part 50 is made in two parts: an inner cylindrical part 110 of Al axis and an outer tubular cylindrical piece 112 of Al axis. Note, however, that the invention could be implemented work with only one of these two pieces.
  • the distinct conductive elements are made in the form of wafers 114 made at least partially of conductive material. These plates 114 are here substantially square shape and comprise in their center a circular bore.
  • each plate 114 substantially flat, is received partly in a corresponding housing 116 formed in the outer cylindrical surface 118 of the inner cylindrical part 110, and partly in corresponding housings 120 arranged in an internal cylindrical surface 122 of the outer tubular cylindrical part 112. More specifically, it is here chosen that the housings 116 of the internal cylindrical part 110 are individual housings for each wafer 114. Preferably, the wafers 114 are received in these housings 116 of the inner part 110 so as to be locked in a preferred orientation.
  • this preferred orientation corresponds to the arrangement of the plates each in a radial plane containing the axis A1, so as to protrude radially outwards with respect to the outer cylindrical surface 118 of the inner cylindrical part 110.
  • a plurality of plates 114 may be contained in the same radial half plane containing the axis A1 and defined by this axis A1, being offset with respect to one another axially in the direction of the axis A1, a distance equal to the pitch of the helix of the layout curve.
  • the housings 120 of the outer tubular cylindrical piece 112 are made in the form of grooves elongate in the direction of the axis Ai and opening into the internal cylindrical surface 122 of the outer tubular cylindrical part 112.
  • This configuration is favorable to mounting since it is possible to arrange the plates 114 in their individual housings 116 in the inner part 110, then slide this assembly axially inside the outer tubular cylindrical piece 112, different aligned plates being received in the same groove 120.
  • an opposite configuration could have been retained, with individual housing arranged in the outer part 112 and grooves in the inner part 110.
  • the plates 114 could be fixed in only one of the two internal or external parts, without being received, even partially, in a housing of the other of rooms.
  • At least one of the two parts of the insulating body comprises a groove which extends according to the arrangement curve in which the plates 114 are arranged.
  • This groove is intended to receive a contactor 128 of the second part 52 of the fractionator 48, at least in a relative position of electrical contact of the two parts of the fractionator.
  • this groove is a groove elongated along a helix.
  • the two parts of the insulating body are each provided with a groove.
  • An internal groove 124 is formed in the outer cylindrical surface 118 of the inner part 110, having, in section perpendicular to the helical configuration curve of the plates, a section in an arc of a circle, for example semicircular open radially towards the outside in the outer cylindrical surface 118.
  • An outer groove 126 is formed in the inner cylindrical surface 122 of the outer part 112, having, in section perpendicular to the helical configuration curve of the plates 114, a section in an arc of a circle, semicircular example, open radially inwards in the inner cylindrical surface 122.
  • the two inner grooves 124 and outer 126 are arranged facing one of the other along the helical curve of arrangement of plates, so as to form in the insulating body a channel of substantially circular section elongated according to the arrangement curve of the plates 114.
  • the plates 114 are mounted in the insulating body so that their central bore is concentric with the channel section. formed by the inner grooves 124 and outer 126 in the insulating body.
  • a front terminal plate 114V which is carried by the insulating body and which is intended to form a front terminal terminal electrically connected to one of the portions of the electrical circuit to cut, in this case the upstream portion connected to the first electrode 20.
  • the second part 52 of the fractionating device 48 essentially comprises a contactor 128 which is elongated according to a curve of identical arrangement to the arrangement curve of the plates 114 of the first part 50.
  • the contactor 128 is made in such a way as to being conductive over its length and is intended to be worn, at its front end, by the movable connection member 24 by a fixing interface 130.
  • the attachment interface 130 is made under the shape of a cylindrical barrel Al axis which is mounted on the movable connecting member 24 so as to be rotatable about the axis Al.
  • the rotation of the barrel 130 around the axis Al can be a free rotation or a rotation controlled by the control mechanism 42.
  • the switch 128 is arranged cantilevered forwardly relative to the barrel 130 so as to extend freely forward.
  • the contactor 128 is electrically connected to the other of the two portions of the electrical circuit to be cut, in this case to the downstream portion which is connected to the second electrode 22.
  • Fig. 18 illustrates a position of electrical contact of the two parts 50, 52 of the fractionator 48.
  • the switch 128 is arranged to be received in the channel formed by the internal helical grooves 124 and external 126 of the insulating body . In doing so, the switch 128 is therefore engaged in an interstitial space between the internal 110 and outer 112 parts of the insulating body of the first part.
  • a free front end portion 129 of the contactor 128 is in electrical contact with the front terminal terminal board 114V.
  • the downstream portion of the electrical circuit permanently electrically connected to the contactor 128, is electrically connected by this electrical contact with the upstream portion of the electrical circuit, thus permitting the passage of the nominal current through the breaking device. , the nominal current flowing in the contactor 128.
  • the two parts of the fractionation device establishes a continuous conductive electrical path, in particular along the contactor 128, between the upstream portion and the downstream portion of the electrical circuit.
  • a secondary continuous conductive electrical path that replaces a direct main direct conducting electrical path between the mobile connection member 24 and the main body of the fixed electrode 20, this as soon as the direct contact between the movable connection member 24 and the main body of the fixed electrode 20 is lost at a pair of main contacts.
  • the switch 128 is also engaged through the central hole! of each of the wafers 114.
  • the switch 128 is then in electrical contact with each of the wafers 114 along the platelet arrangement curve.
  • the switch 128 is therefore preferably provided with an outer conductive surface along the length corresponding to the length of the arrangement curve of the wafers 114.
  • Fig. 19 illustrates a relative position of the two parts of the splitter 48 corresponding to an intermediate spaced position.
  • This position may in particular correspond to an intermediate position of the mobile connection member. It is therefore found that the switch is moved backwards relative to the position of FIG. 18.
  • the switch 128 is however still partially engaged in the defined channel along the layout curve of the wafers 114 of the first part, without however extending over the entire length of this channel.
  • the free end 129 of the switch 128 is no longer in electrical contact with the terminal terminal 114V.
  • the solid conductive path between the upstream portion and the downstream portion of the electrical circuit to be cut is interrupted.
  • the switch 128 has also emerged and spaced a number of platelets from the first pads 114 in their order from front to back according to the platelet arrangement curve.
  • each of the platelets of this platelet group 114, of which the contactor has emerged is spaced and electrically isolated from other plates 114 (in the absence of arcing), and the switch 128,
  • the switch 128 remains engaged with the rest of platelets, that is, that is, with the group of successive plates which are arranged behind the free end 129 of the contactor along the arrangement curve of the plates, for the relative position considered of the switch 128 relative to the insulating body 110, 112 .
  • the relative movement of the switch 128 away from the wafers 114 carried by the insulating body of the first portion 50 is a movement in which the switch 128 moves in accordance with the arrangement curve of the wafers 114 on the insulating body.
  • this movement is therefore a helical movement combining a translation along the axis A1 and a rotation about the axis Al, the two movements being proportional in the measurement of the pitch of the helix formed by the curve of arrangement of the wafers.
  • the contactor extends along the same helix.
  • the contactor would have a shape of an arc of the same radius and the same center, and the relative movement would be a movement relative rotation around the center of the arc common to the arrangement curve pads and contactor.
  • the splitter device 48 defines, between the upstream portion and the downstream portion of the circuit electrical, a preferential electrical path comprising, between the front main terminal 114V and the front end of the contactor 128, alternating conductive sections comprising the distinct conductive elements, here comprising the distinct conductive elements of the front group of plates, all borne by the same relatively mobile part of the wafer device, and insulating sections (in the absence of electric arc) comprising the successive distinct elementary free paths defined between two successive plates 114 of the front group.
  • the elementary free paths are created between separate conductive elements 114 belonging to the same series, carried by the same relatively mobile part 50 of the fractionator 48.
  • FIG. 20 It is illustrated in FIG. 20 an extreme spaced position of the two parts of the fractionation device in which the switch 128 is completely clear of the insulating body 110, 112 carrying the plates 114.
  • the free end 129 of the contactor 128 is therefore arranged at a distance from a terminal plate rear 114R of the series of wafers of the fractionator, and therefore spaced apart wafers carried by the first part of the fractionator.
  • the fractionating device 48 defines, between its upstream portion and the downstream portion of the electrical circuit, a preferential electrical path comprising, alternately, conducting sections comprising the distinct conducting elements, here including all the elements distinct conductors, all carried by the same relatively mobile part of the wafer device, and insulating sections comprising the successive distinct elementary free paths defined between two successive wafers 114.
  • the preferred electrical path also comprises an insulating section between the rear end plate 114R and the free end 129 of the contactor 128.
  • this distance is determined according to the dielectric strength that is desired for the device 10 in the open position of the electrical circuit.
  • the switch 128 comprises a main conductive portion which extends in a pattern identical to that of the wafers and which has a constant section in planes perpendicular to the arrangement curve.
  • the main portion has a length, according to the arrangement curve, at least equal to the distance, according to the arrangement curve, between the front terminal terminal 114V and the rear end plate 114R of the series of chips of the fractionating device.
  • the preferential electrical path follows the arrangement curve of the plates 114 on the insulating body of the first part of the device. Therefore, it is understood that the switch 128 has an elongate shape along the path of the preferred electric circuit defined by the platelet arrangement curve.
  • the preferential electric path is superimposed on the path of at least one of the two parts of the fractionating device in its relative spacing movement, in this case for example to the trajectory of a point of the switch 128 by relative to the insulating body 110, 112.
  • at least some of the distinct elementary free paths extend in a path that has a non-zero component in projection in a direction perpendicular to the path of the opening movement of the organ mobile connection, and they can thus have a cumulative length greater than the length according to which they extend in the direction of the axis Al.
  • One can thus have an upper cumulative "length of arc", and / or multiply the number of electric arcs between two successive conductive elements.
  • a channel is formed in the insulating body, the insulating body being formed in an insulating material having ablation properties allowing a rise in local pressure and having a greater dielectric strength that the surrounding fluid present in the enclosure of the apparatus, the channel tends to better channel and cool any electrical arcs caused to propagate platelet platelets, each electric arc extending between two successive platelets and each wafer then forming a form of relay between two electric arcs.
  • a channel notably makes it possible to avoid the appearance of an electric arc between two discrete conductive elements 114 that are not successive along the layout curve. It therefore makes it possible to reduce the pitch of the helix in the case of a helical layout curve.
  • the path of the switch 128 is a helical path, at least as long as the switch 128 is not completely clear of the series of separate conductive elements 114.
  • the path of the movable connecting member is, overall, a translation along the axis Al.
  • the fact that the switch 128 is engaged in the holes of the wafers 114 represents a preferred embodiment related to the arrangement of the wafers across the passage of the switch 128 along the insulating body.
  • the plates are arranged not across the passage of the switch 128 along the insulating body, but in the immediate vicinity of this passage, without electrical contact between the pad or pads and the switch 128, for example to a distance of less than 10 mm, preferably less than 5 mm, more preferably less than 2 mm.
  • This proximity is chosen so that, at the passage of the end 129 of the switch 128 near a given wafer, a possible electric arc between this end a previous wafer along the curve clings to said given wafer. This ensures that successive arcs cling plate wafer along the arrangement curve between the front end plate and the front end 129 of the switch 128, until the complete extinction of the arcs when the cumulative length is sufficient.
  • FIG. 21 a possible arrangement for such a splitting device in a switchgear of the type described in connection with FIGS. 1 and 2.
  • first part 50 of the fractionating device 48 can be housed inside the internal cavity 31 of the first electrode 20.
  • the second part 52 of the fractionating device 48 can then be housed at least partly inside an internal cavity 41 of the connection member 24.
  • the latter may have, at least in its front part, a tubular sleeve 43 of Al axis, preferably made of conductive material, inside which the cavity 41 is arranged by being open towards the front in the direction of the first electrode 20.
  • the contactor 128, and possibly its barrel 130 can be axially movable relative to the tubular sleeve 43 of the movable connection member 24, for example by providing a relative movement of the switch 128 relative to the sleeve 43, or alternatively n providing that the sleeve 43 is telescopic.
  • Such an arrangement will make it possible to ensure that, in an extreme open position of the movable connecting member, retracted towards the rear, the movable contactor 128 is received as much as possible inside the cavity 41.
  • the sleeve 43 can be made to come into axial contact forwards with a bearing surface of the first electrode 20 or of the first part 50 of the fractionating device, from an intermediate position of the movable connecting member 24, the movable contactor 128 can further continue its movement to the relative position of contact illustrated in FIG. 18.
  • the first part of the splitter device 48 comprising the insulating body 110, 112 carrying the plates 114, is rotatably mounted around the axis Al in the breaking device, the contactor 128 of the second part can then be fixed in rotation about the axis Al.
  • the first part 50 of the device 48 comprising the insulating body provided with the plates 114, be axially movable in the apparatus, for example by being carried by the mobile connection member 24, the contactor 128 being then fixed, which can then be fixedly arranged in the apparatus, for example in the internal cavity 31 of the first electrode 20.
  • This third embodiment does not include an end-of-travel absorption device of the mobile connection member. However, one could provide one, according to the same concept as described in relation to the first and the second embodiment.
  • the fractionation devices described above each define, outside their contact position, a preferential electric path, along which an electric current is likely to circulate in case of dielectric breakdown due to a significant electrical potential difference, exceeding the dielectric strength between the two parts of the device.
  • the electric current flows either as a conduction in separate conductive elements, solid, or as an electric arc in the elementary free paths.
  • the preferred electrical path may be considered as a path of least dielectric strength between the upstream portion and the downstream portion of the electrical circuit for the spaced apart position or parts of the fractionation device.
  • the continuous or main conductive electrical path is formed by the solid or conductive material object or objects in which the nominal electric current flows when the two members of the apparatus are in the closed position. and / or when the two parts of the splitter are in the electrical contact position. Since the continuous conductive electrical path has several solid and conductive material objects, these objects are in electrical contact with each other.
  • the continuous conductive electrical path therefore comprises a material aspect, that of the solid and conducting material objects that compose it, and a geometrical aspect, that of the shape of these objects.
  • the discrete conductive elements extend over only a portion of the continuous conductive electrical path in the apparatus.
  • the remainder of the continuous conductive electrical path includes in particular the electrodes, the connection terminals and the mobile connection member.
  • the distinct conductive elements are arranged along the continuous, main or secondary conductive electrical path, in the sense that, for at least certain states of the apparatus in which the two parts of the splitter are in position relative electrical contact, the distinct conductive elements:
  • solid conductors in which circulates the nominal electric current For example, it will be considered that there is immediate proximity when, under the operating conditions when opening the device, the passage of the end of the switch 128 with respect to the wafer 114 causes the attachment of the electric arc to this one.
  • the continuous conductive electrical path is, at least for the portion along which the distinct conducting elements are arranged, a single path, in the sense that it does not comprise parallel branches, at least in this portion. .
  • the distinct elementary free paths correspond to geometric paths along which solid and conducting material objects are not found, but insulating fluid.
  • each of the distinct elementary free paths is created during the opening movement of the two organs of the apparatus, in the sense that the length of the elementary free paths varies, during the opening movement as it passes by. a zero value, at a value where a cumulative arc voltage across the splitter 48 is likely to reach a value such that it leads to the disappearance of the electric arc.
  • the cumulative dielectric strength of the elementary free paths in the absence of an arc becomes significant, especially greater than 1 kV / mm.
  • each of the separate elementary free paths is created progressively during the opening movement of the two members of the apparatus.
  • This progressive creation of the distinct elementary free paths from a zero value which is allowed by the arrangement of the distinct conductive elements along the continuous conductive electrical path in which the nominal current circulates just before the loss of contact of the two parts of the splitting device, allows to control the place creation of the arches and does not require the intervention of a system to move an arc to a remote chamber as in the prior art.
  • each of the separate elementary free paths is created more particularly by the movement of spacing two parts of the device.
  • the distinct elementary free paths can be created successively one after the other in time, in particular with a time shift related to the opening movement of the two electrodes of the apparatus, even to the movement of separation of the two parts of the splitter device when the latter comprises a first portion and a second portion movable relative to each other.
  • the distinct elementary free paths, or at least part of them, can be created simultaneously, as in the cases illustrated by the first mode and the second embodiment described above.
  • the sum of the lengths of the separate elementary free paths of the preferential electrical path is greater than the length of the spacing movement of the two relatively movable portions of the splitter between their contact position and said discarded position.
  • the fractionation device creates, for at least one open position before an extreme open position, a multitude of distinct elementary paths, between a multitude of distinct electrically isolated conductor elements. each other.
  • the apparatus according to the invention comprises at least five distinct elementary paths, but preferably at least ten distinct elementary paths, more preferably at least 30 distinct elementary paths.
  • an apparatus for mechanical breaking of a high voltage or very high voltage electrical circuit of the type comprising two electrodes 20, 22, 24 which are intended to be electrically connected respectively to an upstream portion and a portion downstream of the electrical circuit, the two electrodes of the mechanical apparatus being movable relative to each other in an opening movement between at least one electrical opening position and at least one electrical closing position in which they establish a nominal electrical connection of the apparatus 10, said nominal electrical connection permitting passage of a nominal electrical current through the apparatus, and of the type comprising an electric arc splitting device 48 comprising a plurality of separate conductive elements which, for at least one active state of the splitter, are electrically isolated and isolated from each other s to define in a surrounding insulating fluid a multitude of successive distinct elementary free paths in which electric arcs are likely to be established on opening and / or closing of the electric circuit, and of the type comprising a sealed enclosure enclosing an insulating fluid and in which at least the first electrode is arranged 20 and the second electrode 22, this apparatus being
  • the fractionation device is advantageously designed as described in the above examples, which have the advantage of a great compactness favoring their housing in an internal cavity of relatively small size, but other designs are also possible.
  • the internal cavity is advantageously arranged inside an envelope determined by a conductive peripheral surface of the first electrode.
  • at least the second electrode comprises a movable connection member 24 in an opening movement with respect to the first electrode, between an extreme electrical opening position and an extreme electrical closing position in which it establishes an electrical connection. nominal with the first electrode 20, and the internal cavity is arranged inside an envelope determined by a conductive insulating peripheral surface of the mobile connection member 24,

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Abstract

L'invention concerne un appareil de coupure mécanique d'un circuit électrique comportant deux électrodes mobiles l'une par rapport à l'autre, et comportant un dispositif de fractionnement d'arc électrique (48) comprenant une multitude d'éléments conducteurs distincts écartés et isolés électriquement les uns des autres. Selon l'invention, le dispositif de fractionnement comporte une première partie et une seconde partie, mobile l'une par rapport à l'autre entre : - une position de contact électrique, et - une position écartée des deux parties. Le dispositif de fractionnement (48) comprend au moins une série des dits éléments conducteurs distincts qui, en position de fermeture électrique des électrodes de l'appareil mécanique, sont disposés le long du chemin électrique conducteur continu pour le courant électrique nominal au travers de l'appareil défini par les deux parties du dispositif de fractionnement en position de contact électrique.

Description

APPAREIL DE COUPURE MECANIQUE D'UN CIRCUIT ELECTRIQUE HAUTE TENSION OU TRES HAUTE
TENSION AVEC DISPOSITIF DE FRACTIONNEMENT
L'invention concerne !e domaine technologique des appareils de coupure de circuits électriques à haute tension.
De manière traditionnelle, les réseaux électriques à l'échelle d'une région, d'un pays ou d'un continent, dans lesquels des courants électriques sont transportés sur plusieurs dizaines, centaines ou milliers de kilomètres, sont des réseaux de courant alternatif à 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 mailiés, y compris avec des portions de réseaux en courant alternatif.
Une des problématiques dans les réseaux maillés réside dans la possibilité de réaliser des transferts de courants de charge entre les différentes branches du réseau pour la réorganisation des flux de puissance, ce qui nécessite l'ouverture ou la fermeture de circuits électriques sous haute tension. Cette problématique est encore plus aiguë lorsqu'il s'agit de circuits en tension continue. Une approche classique serait d'utiliser, comme appareils de coupure, des disjoncteurs dont on sait qu'ils sont conçus pour autoriser notamment une ouverture en charge du circuit électrique dans lequel ils sont interposés. Cependant, les disjoncteurs sont des appareils complexes, chers et volumineux destinés aux fonctions de protection du réseau, qui seraient dans ce cas sous-utilisés. Il apparaîtrait donc intéressant d'utiliser, pour effectuer ces fonctions de transfert de charge, des appareils de conception plus simple, tels que des sectionneurs, bien que ces appareils ne soient pas premièrement conçus pour réaliser des coupures de circuit en charge. De façon usuelle et pour assurer la sécurité des biens et des personnes lors des interventions, on trouve des sectionneurs à chaque extrémité de ligne. II est ainsi judicieux de tirer ie meilleur parti de ces appareils.
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 emplie d'un fluide isolant. Un tel fluide peut être un gaz, couramment de l'hexafluorure de soufre (SF6), 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 classique comporte notamment deux électrodes qui sont maintenues, par des supports isolants, dans des positions fixes éloignées de la paroi périphérique d'une enceinte 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 électrode, à laquelle il est relié électriquement, et la séparation du tube de l'électrode opposée est susceptible de créer un arc électrique qui peut s'allonger lors du mouvement d'ouverture du sectionneur au cours duquel le tube s'éloigne de l'électrode opposée. Un sectionneur comporte traditionnellement deux couples de contact électriques porté par le tube et les deux électrodes. Le premier couple est celui par lequel passe le courant nominal en position complètement fermé de l'appareil. Ce chemin de passage courant que nous nommerons chemin nominal présente un chemin de moindre résistance électrique diminuant ainsi les pertes en conduction en régime permanent Ce couple de contact est secondé par un second appelé contact d'arcs ou couple de contact secondaire. Les deux contacts de ce couple 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.
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 sous-station comme un disjoncteur, un transformateur de puissance, une traversée aérienne...
L'utilisation d'un tel sectionneur 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.
Dans certains disjoncteurs prévus pour fonctionner en moyenne tension et en alternatif, il est prévu une chambre de fractionnement d'arc qui est disjointe et décalée de la zone dans laquelle se déplace l'organe mobile de connexion. Un arc électrique qui se formerait par exemple à l'ouverture du circuit est fractionné en de multiples arcs. De tels disjoncteurs nécessitent que soient prévus des moyens pour provoquer le déplacement de l'arc depuis la zone de déplacement de l'organe mobile vers la chambre de fractionnement, par exemple par la mise en œuvre d'un champ magnétique, qui peut être créé par des aimants permanents ou induit par une circulation de courant dans un circuit magnétique. Dans les deux cas cet aspect est complexe à gérer et nécessite de nombreux allers et retours lors des phases de conception pour parvenir à acheminer l'arc dans la chambre de fractionnement, car le comportement du système est variable en fonction de l'intensité des courants à commuter. Par ailleurs, cette chambre de fractionnement constitue un encombrement supplémentaire. Dans le cas d'un appareil sous enveloppe métallique, il conviendrait d'isoler également ce volume de la cuve au potentiel de terre de façon à garantir l'isolation électrique. Ceci aurait pour conséquence de conduire à des tailles de cuve importantes et à des coûts désavantageux.
II subsiste donc le besoin de créer un appareil de coupure de circuits haute tension qui soit compact et capable d'ouvrir un circuit sous son courant de charge nominal dans des conditions qui n'affectent ni la sécurité ni la longévité de l'appareil, en tenant compte notamment des contraintes réglementaires.
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, 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 au moins position de fermeture électrique dans laquelle elles établissent une connexion électrique nominale de l'appareil, ladite connexion électrique nominale permettant le passage d'un courant électrique nominal au travers de l'appareil, et du type comportant un dispositif 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. Selon un premier aspect de l'invention, l'appareil est caractérisé en ce que le dispositif 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 entre :
- au moins une position de contact électrique des deux parties définissant un chemin électrique conducteur continu pour le courant électrique nominal au travers de l'appareil, et
- au moins une position écartée des deux parties,
et en ce que le dispositif de fractionnement comprend au moins une série des dits éléments conducteurs distincts qui sont disposés le long du chemin électrique conducteur continu, défini par les deux parties du dispositif de fractionnement en position de contact électrique, pour le courant électrique nominal au travers de l'appareil.
Selon un deuxième aspect de l'invention, qui peut être combiné au premier mais qui en est indépendant, l'appareil défini plus haut est caractérisé en ce que le dispositif 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 entre :
- au moins une position de contact électrique des deux parties, et - au moins une position écartée des deux parties,
en ce qu'une des deux parties relativement mobiles du dispositif de fractionnement comporte un contacteur allongé, le contacteur étant relié électriquement, au moins pour une phase de coupure du contact, avec une des portions du circuit électrique, et l'autre des deux parties relativement mobiles du dispositif de fractionnement comporte un corps isolant sur lequel est agencée ladite série d'éléments conducteurs distincts, et en ce que le contacteur et la série d'éléments conducteurs distincts sont agencés respectivement de telle sorte que, en position de contact électrique des deux parties, les éléments conducteurs distincts sont disposés sur le corps isolant successivement le long du contacteur allongé.
Selon un troisième aspect de l'invention, qui peut être combiné au premier mais qui en est indépendant, l'appareil défini plus haut est caractérisé en ce que le dispositif 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 entre :
- au moins une position de contact électrique des deux parties, et - au moins une position écartée des deux parties,
en ce que chacune des deux parties relativement mobiles du dispositif de fractionnement comporte un corps isolant sur lequel est agencée une série d'éléments conducteurs distincts isolés électriquement les uns des autres, et en ce que les deux séries d'éléments conducteurs distincts sont agencées respectivement de telle sorte que :
- en position relative de contact électrique des deux parties, chaque élément conducteur distinct des deux séries, à l'exception d'éléments terminaux, est en contact électrique avec deux éléments conducteurs distincts successifs de l'autre série ;
- dans au moins une position relative écartée, et de préférence en toute position relative écartée des deux parties, distincte de la position relative de contact électrique des deux parties, chaque élément conducteur distinct des deux séries est écarté des éléments conducteurs distincts de l'autre série.
Selon des caractéristiques optionnelles de l'invention, prises seules ou en combinaison, en lien avec l'un quelconque des aspects de l'invention :
- dans la position de fermeture électrique des électrodes de l'appareil mécanique, le courant électrique nominal circule selon un chemin électrique conducteur continu principal, et le chemin électrique conducteur continu pour le courant électrique nominal défini par les deux parties du dispositif de fractionnement en position de contact électrique constitue un chemin électrique conducteur continu secondaire au travers de l'appareil, le long duquel sont disposés les dits éléments conducteurs distincts ;
- dans la position de fermeture électrique des électrodes de l'appareil mécanique, le courant électrique nominal circule selon le chemin électrique conducteur continu pour le courant électrique nominal défini par les deux parties du dispositif de fractionnement en position de contact, lequel constitue un chemin électrique conducteur continu principal au travers de l'appareil, ie long duquel sont disposés les dits éléments conducteurs distincts ;
- au moins une des parties du dispositif de fractionnement comprend ladite série d'éléments conducteurs distincts disposés le long du chemin électrique conducteur continu ;
- pour ladite position écartée de ses deux parties, le dispositif de fractionnement définit, entre la portion amont et la portion aval du circuit électrique, un chemin électrique préférentiel comprenant, en alternance, des sections conductrices comprenant les éléments conducteurs distincts, et des sections isolantes comprenant les chemins libres élémentaires distincts successifs ;
- pour ladite position écartée, la somme des longueurs des chemins libres élémentaires distincts du chemin électrique préférentiel est supérieure à la longueur du mouvement d'écartement des deux parties entre leur position de contact et ladite position écartée ;
- dans leur position de contact, les deux parties du dispositif de fractionnement sont en contact électrique par une multitude de contacts électriques distincts dont chacun met en œuvre au moins un des éléments conducteurs distincts ;
- le mouvement relatif d'écartement des deux parties est commandé par le mouvement d'ouverture des électrodes de l'appareil entre leurs positions extrêmes d'ouverture et de fermeture.
Selon des caractéristiques optionnelles de l'invention, prises seules ou en combinaison, en lien avec le deuxième aspect de l'invention :
- que en position écartée extrême, le contacteur est écarté des éléments conducteurs distincts ;
- le contacteur est allongé selon une courbe hélicoïdale ;
- le corps isolant sur lequel est agencée la série d'éléments conducteurs distincts forme un canal dans lequel s'étend le contacteur en position de contact, le canal étant au moins partiellement libéré du contacteur dans des positions écartée ou intermédiaire pour former un chemin préférentiel d'arc électrique entre deux éléments conducteurs distincts successifs.
Selon des caractéristiques optionnelles de l'invention, prises seules ou en combinaison, en lien avec le troisième aspect de l'invention ;
- le mouvement relatif d'écartement des deux parties du dispositif de fractionnement provoque simultanément l'établissement ou simultanément la suppression du contact électrique entre tous les éléments conducteurs distincts des deux séries ;
- pour assurer le contact au niveau de chaque contact prévu, on prévoit des moyens de compensation des dispersions géométriques.
- les éléments conducteurs distincts d'au moins une des deux séries sont élastiques
- pour assurer le contact au niveau de chaque contact prévu, on interpose des éléments de contact élastiques.
- en position écartée, des chemins libres élémentaires distincts sont créés d'une part entre un élément conducteur distinct d'une première série et un élément conducteur distinct proximal de l'autre série, et d'autre part entre ledit élément conducteur distinct proximal de l'autre série et un autre élément conducteur distinct de la première série ;
- des obstacles isolants sont prévus pour limiter l'apparition d'arcs électriques entre deux éléments conducteurs distincts adjacents d'une même série ;
- pour chacune des parties du dispositif de fractionnement, les éléments conducteurs distincts d'une même série sont agencés sur le corps isolant selon une disposition en hélice, et les deux hélices des deux parties sont coaxiales et imbriquées ;
- pour chacune des parties du dispositif de fractionnement, les éléments conducteurs distincts d'une même série sont agencés sur le corps isolant selon plusieurs rangées parallèles, et les rangées des deux parties sont parallèles et imbriquées ;
- un courant de charge nominale au travers de l'appareil de connexion est susceptible de transiter, en position de contact électrique des deux parties du dispositif de fractionnement, par les éléments conducteurs distincts du dispositif de fractionnement.
Selon des caractéristiques optionnelles de l'invention, prises seules ou en combinaison, en lien avec l'un quelconque des aspects de l'invention :
- une première des deux électrodes est fixe et une seconde des deux électrodes comporte un organe de connexion mobile ;
- une première des deux parties du dispositif de fractionnement est portée par la première électrode ; une seconde des deux parties du dispositif de fractionnement est portée par la première partie du dispositif de fractionnement ou par la première électrode, avec possibilité de mouvement relatif d'écartement entre la position de contact et la position écartée ; l'organe de connexion mobile est en contact avec la seconde partie du dispositif de fractionnement entre une position de fermeture de l'organe de connexion mobile et une position intermédiaire de l'organe de connexion mobile correspondant à la position écartée des deux parties du dispositif de fractionnement ; et l'organe de connexion mobile est écarté de la seconde partie du dispositif de fractionnement entre sa position intermédiaire et une position extrême d'ouverture ;
- entre les positions de fermeture et intermédiaire de l'organe de connexion mobile, au moins un élément conducteur distinct du dispositif de fractionnement est relié électriquement à l'organe de connexion mobile par le contact de l'organe de connexion mobile avec la seconde partie du dispositif de fractionnement ;
- un courant de charge nominale au travers de l'appareil de connexion est susceptible de transiter, en position de contact électrique des deux parties du dispositif de fractionnement, par un contact électrique entre l'organe de connexion mobile et la seconde partie du dispositif de fractionnement ;
- l'appareil comporte une enceinte étanche enfermant un fluide isolant et dans laquelle sont agencés au moins la première électrode et la seconde électrode, et une partie au moins des éléments conducteurs distincts du dispositif de fractionnement est logée dans une cavité interne aménagée dans la première ou la seconde électrode ;
- la cavité interne est aménagée à l'intérieur d'une enveloppe déterminée par une surface périphérique conductrice de la première électrode ;
- au moins la seconde électrode comporte un organe de connexion mobile selon un mouvement d'ouverture par rapport à la première électrode, entre une position extrême d'ouverture électrique et une position extrême de fermeture électrique dans laquelle i! établit une connexion électrique nominale avec la première électrode, et la cavité interne est aménagée à l'intérieur d'une enveloppe déterminée par une surface périphérique conductrice de l'organe de connexion mobile ;
- au moins une des parties du dispositif de fractionnement est portée par la première électrode, et le déplacement relatif d'écartement des deux parties est commandé par le mouvement d'ouverture des électrodes entre leurs positions extrêmes d'ouverture et de fermeture ;
- le chemin électrique préférentiel est superposé à la trajectoire d'au moins une des deux parties du dispositif de fractionnement dans son mouvement relatif d'écartement ;
- dans leur position relative de contact, les deux parties du dispositif de fractionnement établissent un chemin électrique conducteur continu entre la portion amont et la portion aval du circuit électrique ;
- les chemins libres élémentaires distincts sont agencés en série le long du chemin électrique préférentiel ;
- deux chemins libres élémentaires distincts successifs sont reliés électriquement par un des éléments conducteurs distincts, chaque chemin libre élémentaire étant défini entre deux éléments conducteurs distincts proximaux ;
- un élément conducteur distinct relie au plus deux chemins libres élémentaires distincts ;
- au moins certains des chemins libres élémentaires distincts s'étendent selon un chemin qui présente une composante non nulle en projection selon une direction perpendiculaire à la trajectoire du mouvement d'ouverture des électrodes ;
- au moins certains des chemins libres élémentaires distincts s'étendent avec chevauchement selon la direction du mouvement relatif d'écartement des deux parties du dispositif, avec au moins un autre chemin libre élémentaire distinct.
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 est une vue en perspective d'un appareil de coupure du type de celui de l'invention.
La Figure 2 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un appareil de coupure selon l'invention.
La Figure 3 est une vue en perspective éclatée illustrant un premier mode réalisation d'un dispositif de fractionnement pour un appareil selon l'invention.
Les Figures 4 à 7 sont des vues schématiques en coupe axiale, pour différentes positions relatives des composants, du dispositif de fractionnement de la Fig. 3 et d'un organe de connexion mobile pour un appareil selon l'invention.
Les Figures 8 et 9 sont des vues schématiques d'un dispositif du type de celui des Fig, 4 à 7, en coupe par un plan contenant la direction axiale, illustrant respectivement les positions des Fig. 4 et 7.
La Figure 10 est une vue schématique en perspective avec arrachement d'une portion du dispositif de fractionnement de la Fig. 3.
La Figure 11 est une vue en perspective éclatée illustrant un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de fractionnement pour un appareil selon l'invention.
Les Figures 12 et 13 sont des vues en perspective illustrant respectivement une première et une seconde partie du dispositif de fractionnement de la Fig. 11. La Figure 14 est une vue en perspective, en coupe partielle, illustrant le dispositif de fractionnement de la Fig. 11, assemblé.
Les Figures 15 et 16 illustrent de manière schématique la position respective d'éléments conducteurs distincts des deux parties du dispositif de la Fig. 11, selon une vue déroulée à plat.
La Figure 17 est une vue en perspective éclatée illustrant un troisième mode de réalisation d'un dispositif de fractionnement pour un appareil selon l'invention.
Les Figures 18 à 20 illustrent respectivement, en perspective avec arrachement partiel, trois positions relatives distinctes des deux parties du dispositif de fractionnement de la Fig. 17.
La Figure 21 est une vue schématique en perspective avec arrachement partiel est illustrant l'implantation d'un dispositif de fractionnement de la Fig. 17 dans un appareil de coupure.
On a illustré sur les Fig. 1 et 2 les principaux éléments constitutifs d'un appareil de coupure mécanique d'un circuit électrique haute tension ou très haute tension selon l'invention.
Un tel appareil est destiné à ouvrir ou fermer un circuit électrique dans lequel sont susceptibles de circuler des courants nominaux, c'est-à-dire des courants établis pour lesquels l'appareil est prévu pour fonctionner de manière continue sans dommage, sous une tension supérieure à 1000 V en courant alternatif ou 1500 V en courant continu, voir même sous très haute tension, c'est-à-dire une tension supérieure à 50 000 V en courant alternatif ou 75 000 V en courant continu.
L'appareil est un appareil à coupure mécanique dans la mesure où l'ouverture du circuit électrique est obtenue par la séparation et l'écartement de deux pièces de contact de manière à interrompre la circulation d'un courant au travers de l'appareil. Bien entendu, la fermeture du circuit électrique est obtenue par le déplacement jusqu'à la mise en contact des deux pièces de contact de manière à rétablir une circulation du courant au travers de l'appareil. Dans Ses exemples de réalisation qui vont être décrits ci-après, l'appareii mécanique de coupure est un sectionneur. Cependant, l'invention pourrait être mise en œuvre dans le cadre d'un disjoncteur, ou d'un interrupteur. Dans ies exemples de réalisation, 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 ». L'appareil 10 comporte ainsi une enceinte 12 délimitée par une paroi périphérique 14. La paroi périphérique 14 délimite un volume interne 16 de l'enceinte 12 et est munie d'une série d'ouvertures 18 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 la paroi périphérique 14 autour de l'ouverture. De préférence, en configuration de fonctionnement de l'appareil, l'enceinte 12 est étanche par rapport à l'extérieur de la paroi périphérique 14. Les ouvertures de cette paroi sont donc destinées à être obturées, par exemple par des hublots, des capots, 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 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 à des pressions très faibles, éventuellement proche du vide. Le fluide isolant peut être de l'air, notamment de l'air, de préférence à une pression supérieure à la pression atmosphérique. 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.
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, et qui sont mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement d'ouverture, entre au moins une position d'ouverture électrique, correspondant à un état ouvert de l'appareil, et une position de fermeture électrique dans laquelle elles établissent une connexion électrique nominale de l'appareil, correspondant donc à un état fermé de l'appareil. Dans le présent texte, le mouvement d'ouverture peut s'effectuer dans le sens de l'ouverture, de la position de fermeture électrique à la position d'ouverture électrique, ou dans le sens de la fermeture, de la position d'ouverture électrique à la position de fermeture électrique. 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.
Dans l'exemple illustré, chaque électrode 20, 22 est fixée dans l'enceinte 12 par l'intermédiaire d'un support isolant 26, ici représenté comme ayant par exemple une forme de bol, fixé sur la paroi périphérique 14 de manière à obturer une ouverture 18 prévue à cet effet, l'électrode étant agencée d'un côté interne du support 26. Du côté externe du support 26 par rapport au volume interne 16, le support 26 porte une borne de raccordement 28, 30 qui est reliée électriquement à l'électrode 20, 22 correspondante. Les bornes de raccordement 28, 30 sont donc agencées à l'extérieur de l'enceinte 12. L'une des bornes est destinée à être reliée à une portion amont (non représentée) du circuit électrique tandis que l'autre des bornes est destinée à être reliée à une portion aval (non représentée) 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.
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.
Chaque électrode 20, 22 comporte un corps principal fixe en matériau conducteur, notamment métallique, dont une surface périphérique externe conductrice 32, 34 présente une géométrie essentiellement convexe et dépourvue de parties saillantes. Ainsi que cela sera vu plus loin, chaque électrode 20, 22 présente une cavité interne 31, 33 contenue à l'intérieur de l'enveloppe définie par la surface périphérique externe conductrice 32, 34 du corps principal fixe.
Dans l'exemple illustré, la paroi périphérique 14 présente une géométrie générale cylindrique autour d'un axe central Al et les deux électrodes 20, 22, avec leurs bornes associées 28, 30 présentent une forme allongée, respectivement selon un axe A2 et un axe A3. Dans cet exemple, les axes A2 et A3 sont parallèles. Les axes A2 et A3 sont perpendiculaires à l'axe central Al de la paroi 14 et sont décalés l'un par rapport à l'autre selon la direction de cet axe Al. En plus de ce décalage selon la direction de l'axe central Al, les bornes 28 et 30 sont agencées à l'opposé l'une de l'autre de chaque côté de l'axe central Al.
Les corps principaux des deux électrodes 20, 22 sont disposés dans le volume interne 16 de manière fixe, écartés de la paroi périphérique 14 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 de l'axe central Al, entre les portions en vis-à-vis de leur surfaces périphérique externes respectives 32, 34.
Dans l'exemple illustré, l'organe de connexion mobile 24 de la seconde électrode de l'appareil comporte un tube coulissant 36, d'axe Al, qui est guidé en coulissement selon l'axe central Al, qui sera arbitrairement qualifié de longitudinal, dans une cavité interne cylindrique d'axe Al du corps principal fixe de ia seconde électrode 22. L'organe de connexion 24 est mobile selon un mouvement d'ouverture par rapport à l'électrode opposée 20, entre une position extrême d'ouverture électrique, visible sur ia Fig. 2, et une position extrême de fermeture électrique, dans laquelle l'organe de connexion électrique 24 établit une connexion électrique nominale avec ladite électrode opposée 20. Dans l'exemple illustré, le tube coulissant 36 de 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.
Dans l'exemple illustré, lorsqu'il est dans sa position extrême d'ouverture, l'organe de connexion 24 est entièrement reçu à l'intérieur de la cavité correspondante de la seconde électrode de manière à minimiser les risques d'arc électrique, Dans sa position extrême de fermeture, 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-éiectrodes. De manière connue, l'organe de connexion 24 est déplacé entre ces deux positions extrêmes par un mécanisme de commande 42 qui, dans cet exemple de réalisation comporte une bielle 44 mobile selon une direction sensiblement parallèle à l'axe Al et elle-même commandée par un levier 46 rotatif.
De manière arbitraire, le mouvement longitudinal de l'organe de connexion 24 sera qualifié de « vers l'avant » dans le sens allant de sa position extrême d'ouverture à sa position extrême de fermeture, c'est-à-dire de droite à gauche sur ia Fig. 3. Le sens inverse est de la sorte arbitrairement qualifié de « vers l'arrière ».
Il est connu qu'une problématique importante dans ce genre d'appareil de coupure est lié à l'apparition d'arcs électriques à l'ouverture du circuit, voire parfois à la fermeture du circuit, notamment si cette ouverture ou cette fermeture est effectuée alors que le circuit électrique est sous tension et transporte un courant important. Pour traiter cette problématique, l'appareil 10 selon l'invention comporte un dispositif de fractionnement d'arc électrique 48.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la Fîg. 2, le dispositif de fractionnement d'arc électrique 48 est avantageusement contenu, au moins partiellement, de préférence en grande partie, plus préférentiellement en totalité, dans la cavité interne d'une des électrodes, en l'occurrence dans la première électrode 20. En étant ainsi disposé à l'intérieur de l'enveloppe déterminée par la surface périphérique conductrice 32, le dispositif de fractionnement d'arc électrique peut être intégré dans l'appareil 10 sans perturber les champs électriques régnant dans le volume interne lorsque l'appareil est dans son état fermé. De ce fait, i! n'est pas nécessaire de modifier la conception de l'appareil pour continuer de respecter la tenue diélectrique de l'appareil. Bien entendu, en logeant le dispositif de fractionnement d'arc électrique au moins en partie, et préférentiellement en grande partie ou en totalité, dans cette cavité de l'électrode, on limite le besoin d'agrandir l'appareil, notamment le besoin d'agrandir le volume interne, ce qui est favorable à une bonne compacité de l'appareil. Une certaine cylindricité peut ainsi être conservée pour la forme de la cuve ce qui est avantageux en termes de compacité de la sous-station. Préférentiellement, le dispositif de fractionnement est entièrement reçu à l'intérieur de la cavité interne.
Bien entendu, le dispositif de fractionnement 48 pourrait aussi avantageusement être logé à l'intérieur de l'organe de connexion mobile 24, ou dans une cavité du corps principal de la seconde électrode 22. Le dispositif de fractionnement 48 pourrait être ainsi logé dans une cavité aménagée à l'intérieur d'une enveloppe déterminée par une surface périphérique conductrice du tube coulissant 36.
Le fonctionnement d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif de fractionnement va être décrit maintenant en référence aux Fig. 3 à 10.
Sur la Fîg. 3, on a illustré les principaux composants d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de fractionnement 48 susceptible d'être mis en oeuvre dans l'invention. Les Fig. 4 à 7 illustrent différentes positions relatives de ces différents composants. Les Fig. 8 et 9 sont des vues schématiques en vue de dessus pour une position de contact et pour une position écartée du dispositif.
Ce premier mode de réalisation comporte une première partie 50 et une seconde partie 52 qui sont mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement relatif d'écartement, ici selon la direction de l'axe central Al, entre au moins une position de contact électrique, visible sur les Fig. 4, 5 et 8, et une position écartée des deux parties, visible sur les Fig. 6, 7 et 9. Le mouvement relatif d'écartement est ici une translation pure selon l'axe Al.
Dans l'exemple de réalisation de l'appareil de coupure décrit, le dispositif de fractionnement est agencé dans l'appareil pour que :
- dans une position extrême de fermeture de l'organe de connexion mobile 24, correspondant à la position de fermeture électrique des électrodes l'appareil mécanique, 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, sans que cette majorité de l'intensité du courant nominal ne transite par le dispositif de fractionnement 48. Comme on le voit à la Fig. 4, le courant nominal, ou en tous cas une majorité de celui-ci, circule par un couple de contacts principaux ici formés par l'extrémité avant 25 du tube coulissant 36 de l'organe de connexion mobile 24 et par une surface de contact 21 du corps principal de la première électrode 20.
En revanche, pour des position de l'organe de connexion mobile 24 comprises entre la position extrême de fermeture illustrée à la Fig. 4, et une position illustrée à la Fig. 5, et pour lesquelles le contact entre le couple de contact principaux est perdu, un chemin électrique conducteur continu secondaire est défini pour le courant électrique nominal au travers de l'appareil. Ce chemin électrique conducteur continu secondaire est défini au travers du dispositif de fractionnement 48, tant que les deux parties du dispositif de fractionnement sont encore dans leur position relative de contact électrique.
Dans ce mode de réalisation, chacune des deux parties 50, 52, comporte un corps isolant sur lequel est agencée une série d'éléments conducteurs distincts isolés électriquement les uns des autres, une série contenant bien entendu plusieurs éléments conducteurs distincts. Comme cela sera visible plus loin :
- en position de contact des deux parties 50, 52, chaque élément conducteur des deux séries, à l'exception d'éléments terminaux, est en contact électrique avec deux éléments conducteurs distincts successifs de l'autre série ;
- en toute position écartée des deux parties, distincte de la position de contact électrique des deux parties, chaque élément conducteur des deux séries est écarté des éléments conducteurs distincts de l'autre série.
Sur la Fig. 3, on comprend que la première partie comporte un chariot qui porte plusieurs barrettes 54, qui s'étendent selon la direction transversale et qui sont réalisées en matière isolante, dans lesquelles est agencée une première série d'éléments conducteurs distincts 53, visibles sur les Fïg. 8, 9 et 10, lesquels présentent par exemple une forme de cavalier.
Les barrettes 54 sont portées par exemple par un cadre en « U » 55 qui s'étend dans un plan contenant l'axe central Al et la direction transversale des barrettes 54, le cadre 55 étant ouvert vers l'arrière, en l'occurrence en direction de la seconde électrode 22. Les barrettes 54 isolantes présentent la forme de parallélépipèdes qui s'étendent selon la direction transversale et dont une face tournée vers l'arrière 83 présente des évidements 84. Les barrettes 54 forment un corps isolant pour la première partie 50 du dispositif.
Le corps isolant pour la première partie 50 du dispositif est de préférence réalisé au moins en partie en un ou plusieurs matériaux isolants de manière à permettre l'isolation électrique entre deux éléments conducteurs distincts adjacents de la même partie. De préférence, l'isolation obtenue empêche toute rupture diélectrique ou tout déplacement de l'arc électrique, dans le matériau du corps isolant, entre deux éléments conducteurs distincts adjacents pendant la phase d'interruption de l'arc notamment. Le corps isolant est par exemple composé à base de polytétrafluoroéthylène (PTFE), et/ou de perfluoroalkoxy (PFA), et/ou de polyoxyméthylène (POM). En plus du caractère isolant, de tels matériaux présentent de façon avantageuse un fort caractère d'ablation permettant de refroidir efficacement les arcs électriques et ainsi augmenter la tension à leur bornes ce qui aura pour effet de favoriser le processus d'extinction. Le principal matériau constitutif des barrettes 54 présente de préférence une rigidité diélectrique supérieure à 5 kV/mm, et, de préférence une bonne résistance à l'usure provoquée par l'arc électrique.
Des cavaliers 53 en matériau conducteur sont noyés dans les barrettes 54 isolantes de telle sorte que chacune des deux extrémités des cavaliers 53 affleure en dehors de la barrette isolante dans un des évidements 84 de la face arrière de la barrette 54 pour former un contact électrique 81. Dans l'exemple illustré, chaque cavalier 53 présente ainsi une portion de base, transversale, noyée dans la barrette 54, et deux portions parallèles qui s'étendent axialement vers l'arrière et dont les extrémités libres débouchent en dehors de la matière de la barrette 54 dans les évidements 84 pour former les contacts électriques 81, comme on le voit sur la Fig. 10. Les évidements 84 sont aussi ouverts dans une face inférieure des barrettes. Dans l'exemple illustré, les barrettes 54 sont accolées les unes aux autres selon la direction de l'axe Al mais la profondeur des évidements 84 selon cette direction ménage un espace entre les contacts électriques 81 des cavaliers et la face avant de ia barrette 54 immédiatement adjacente. Chaque barrette 54 comporte plusieurs cavaliers 53 disposés côte à côte selon la direction transversale. Du fait de la multiplicité des barrettes 54, les cavaliers 53 sont disposés ainsi en rangées parallèles.
Dans l'invention, les éléments conducteurs distincts sont réalisés par exemple en métal. Leur caractère conducteur se traduit par une résistivité inférieure à 10~6 Ohm. m. Dans l'exemple illustré, chaque barrette 54 comporte, de part et d'autre de l'alignement de cavaliers 53, des plots uniques 57 comportant une portion de base noyée dans la barrette 54, et une portion arrière qui s'étend axialement vers l'arrière et dont l'extrémité libre débouche en dehors de la matière de la barrette 54 dans un évidement 84 pour former un contact électrique 81 analogue à ceux des cavaliers 53 et aligné avec ceux-ci. Pour l'ensemble des barrettes, il est, dans ce mode de réalisation, prévu qu'un premier de ces plots uniques 57, porté par une barrette 54, ici celle agencée en avant selon l'axe Al, forme une borne principale avant 61 qui est destinée à être reliée électriquement à une portion du circuit électrique à couper. Dans ce mode de réalisation, la borne principale avant 61 est reliée de manière permanente à la borne de raccordement associée 28, donc à la portion amont du circuit électrique.
Dans ce mode de réalisation, un second de ces plots uniques 57, porté par une barrette 54, ici celle agencée en arrière selon l'axe Al, forme une borne principale arrière 63 qui est destinée à être reliée électriquement à l'autre des portions du circuit électrique à couper. On verra plus loin que cette liaison électrique n'est effective que pour certaines positions de l'organe de connexion mobile.
Les autres plots uniques sont destinés à être reliés électriquement deux à deux, un plot unique 57 sur une barrette 54 étant relié électriquement à un autre plot unique 57 situé, du même côté transversal par exemple, sur une des barrettes immédiatement adjacente, par exemple par un pont conducteur 65. L'ensemble des deux plots uniques 57 réunis par un même pont conducteur 65 forme ainsi l'équivalent d'un cavalier ayant deux contacts électriques, et forme donc ainsi un élément conducteur distinct au sens de l'invention.
La seconde partie 52 du dispositif de fractionnement 48 comporte elle aussi un chariot qui est lié mécaniquement au chariot de la première partie par une liaison à glissière 72, assurant ainsi la capacité de mouvement relatif entre les deux parties du dispositif. À titre d'exemple, dans le mode de réalisation illustré, les extrémités transversales des barrettes 54 sont munies chacune d'un perçage cylindrique d'axe Al afin de permettre le montage des barrettes sur deux des tiges parallèles d'axe Al appartenant à la seconde partie 52 pour former la liaison glissière entre les deux parties 50, 52.
Le chariot de la seconde partie peut comporter une plaque de base 74, de préférence en matériau isolant, qui s'étend dans un plan parallèle à l'axe Al et à la direction transversale. La seconde partie 52 porte une série d'éléments conducteurs distincts, ici réalisés sous la forme de fourchettes 76 à deux branches 78 en matériau conducteur s'étendant verticalement vers le haut depuis la plaque de base 74, c'est-à-dire selon une direction sensiblement perpendiculaire à celle de l'axe Al et à la direction transversale. Comme on peut le voir sur la Fig. 10, les deux branches 78 de chaque fourchette 76 sont réunies par une traverse inférieure 80 conductrice par laquelle chaque fourchette 76 est fixée sur la face supérieure de la plaque de base 74. La portion terminale libre supérieure de chaque branche 78 forme un contact électrique 82 destiné à coopérer avec un contact électrique 81 des cavaliers 53 de la première partie 50. Les fourchettes 76 de la seconde partie 52 sont elles aussi agencées en rangées transversales parallèles, chaque rangée correspondant à une rangée de cavalier 53 de la première partie. Les contacts électriques 82 des fourchettes 76 peuvent être réalisés avec continuité de manière avec le reste de la fourchette, ou sous la forme d'éléments rapportés. Dans ce cas, on peut choisir, pour les contacts électriques 82, un matériau conducteur différent de ceux utilisés pour le reste de la fourchette 76, notamment un matériau ayant une bonne résistance aux arcs électriques. Ils peuvent ainsi être réalisés à base de tungstène ou de cupro-tungstène, le reste de la fourchette étant alors par exemple réalisé à base de cuivre.
Comme on peut le voir notamment sur les Fig. 8 à 10, les deux parties 50, 52 sont disposées l'une par rapport à l'autre de telle sorte que chaque branche 78 de fourchette 76 soit engagée dans un évidement 84, verticalement depuis le bas, de manière à ce qu'un contact électrique 82 de chaque branche 78 des fourchettes 76 soit en regard, selon la direction de l'axe Al, avec un contact électrique 81 d'un cavalier 53 de la première partie. On notera ainsi que la plaque de base 74 de la seconde partie 52 est agencée en dessous des barrettes isolantes 54. On voit ainsi, par exemple sur la Fig. 9, que, pour chacune des parties 50, 52 du dispositif de fractionnement, les éléments conducteurs distincts d'une même série sont agencés sur le corps isolant 54, 74 de la partie correspondante selon plusieurs rangées parallèles, et que les rangées des deux parties sont parallèles et imbriquées, au sens qu'une rangée d'éléments d'une série, donc appartenant à une partie du dispositif de fractionnement, est agencée entre deux rangées d'éléments de l'autre série, donc appartenant à l'autre partie du dispositif de fractionnement.
On voit sur la Fig. 10 que les évidements 84 possèdent une dimension selon la direction de l'axe Al qui permet, par un déplacement axial relatif des deux parties 50, 52 du dispositif de fractionnement, une position de contact électrique illustrée aux Fig. 4, 5 et 8, et une position écartée sans contact électrique illustrée aux Fig. 6, 7 et 9. Le mouvement relatif, qui est ici déterminé par la glissière, est un mouvement de translation pure selon l'axe Al,
Ce mode de réalisation de l'invention comporte donc deux séries distinctes d'éléments conducteurs distincts, l'une portée par la première partie et l'autre portée par la seconde partie. Pour au moins un état actif du dispositif de fractionnement, correspondant ici à une position écartée des deux parties du dispositif, les éléments conducteurs distincts sont écartés et isolés électriquement les uns des autres afin de définir, dans le fluide isolant environnant, une multitude de chemins libres élémentaires distincts CLE successifs dans lesquels des arcs électriques sont susceptibles de s'établir à l'ouverture et/ou la fermeture du circuit électrique. Chaque chemin libre élémentaire CLE est un espace libre entre deux éléments conducteur distincts dans le fluide isolant environnant, c'est-à-dire un chemin sans obstacle solide, notamment sans obstacle isolant solide.
Pour une position écartée de ses deux parties, le dispositif de fractionnement 48 définit, entre la portion amont et la portion aval du circuit électrique, un chemin électrique préférentiel comprenant, en alternance, des sections conductrices comprenant les éléments conducteurs distincts, ici les cavaliers 53 et les fourchettes 76, et des sections isolantes comprenant les chemins libres élémentaires distincts successifs.
Les chemins libres élémentaires distincts CLE successifs sont considérés comme des sections isolantes dans la mesure où ils correspondent à espace dans un fluide qui, comme définit plus haut, est de préférence plus isolant que l'air sec, en l'absence d'arc électrique. En présence d'un arc électrique, il va de soi que les chemins libres élémentaires distincts perdent leur caractère isolant.
On notera toutefois que les cavaliers 53 sont décalés transversalement par rapport aux fourchettes de telle sorte que chaque fourchette 76 est destinée à venir en contact, dans une position de contact des deux parties 50, 52, par ses deux contacts 82, avec deux contacts 81 appartenant à deux cavaliers adjacents dans la rangée correspondante. Ainsi, en position de contact, une fourchette 76 établit une connexion électrique entre deux cavaliers adjacents 53. Un de ces cavaliers adjacents peut comprendre deux plots uniques 57 reliés par un pont conducteur 65, une fourchette étant en contact avec l'un des plots et une autre fourchette, appartenant à une autre rangée, étant en contact avec l'autre des plots.
Dans ce mode de réalisation, en position écartée, des chemins libres élémentaires distincts sont créés, d'une part entre un cavalier 53 de la première série et une fourchette 76 proximaie de l'autre série, portée par la seconde partie 52, et d'autre part entre ladite fourchette proximaie 76 et un autre cavalier 53 de !a première série.
Dans ce premier mode de réalisation, le dispositif de fractionnement 48 comporte un contacteur 39 qui est agencé à l'extrémité arrière du dispositif, et qui est donc porté par le chariot de la seconde partie du dispositif de fractionnement. Ce contacteur 39 est destiné à être en contact avec l'organe de connexion 24 lorsque l'appareil est dans son état fermé, dans cet exemple plus particulièrement avec un contacteur 38 de l'organe de connexion 24. Au contraire, lorsque l'organe de connexion 24 a atteint une position d'ouverture, le contact électrique entre le contacteur 38 de l'organe de connexion mobile 24 et le contacteur 39 est rompu. Le contacteur 39 est relié électriquement à l'un des éléments distincts du dispositif de fractionnement 48, plus précisément à celui qui fait office de borne principale arrière 63, Dans ce premier exemple de réalisation, le contacteur 39 est relié électriquement avec la borne arrière 63 qui est portée par la première partie du dispositif de fractionnement 48.
Le premier dispositif de réalisation de l'invention comporte par ailleurs un mécanisme d'absorption de fin de course de l'organe de connexion mobile qui permet d'assurer un état intermédiaire de l'appareil de coupure entre l'état de fermeture nominal correspondant à la position extrême de fermeture de l'organe de connexion mobile 24, telle qu'illustrée à la Fig. 4, et une état de fermeture secondaire de l'appareil correspondant à la position illustrée à la Fig. 5.
Pour ce faire, le mécanisme de d'absorption de fin de course permet aux deux parties 50, 52 du dispositif de fractionnement 48 de se déplacer ensemble selon la direction du mouvement de l'organe de connexion mobile 24, donc dans ce cas précis selon la direction de l'axe Al, depuis une position de premier contact des deux parties illustrée à la Fig. 5 jusqu'à une position décalée illustrée à la Fig. 4.
Dans la position de la Fig. 4, l'organe de connexion mobile 24 est en contact direct avec le corps de l'électrode par la surface de contact 21. De préférence le contact est un contact radiai entre une portion cylindrique de l'extrémité avant 25 du tube coulissant 36 et la surface de contact 21, pour garantir un contact électrique même en cas de dispersion de positions selon la direction de l'axe Al. 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.
En se déplaçant vers l'arrière vers la position illustrée à la Fig. 5, l'extrémité avant 25 du tube coulissant 36 perd le contact avec la surface de contact 21. Toutefois, jusqu'à la position de la Fig. 5, il sera vu qu'un chemin électrique conducteur continu secondaire est défini pour le courant électrique nominal au travers de l'appareil. Ce chemin électrique conducteur continu secondaire est défini au travers du dispositif de fractionnement 48, tant que les deux parties du dispositif de fractionnement sont encore dans leur position relative de contact électrique. Pour toutes les positions entre le celles de la Fig. 4 et celle de la Fîg. 5, le contacteur 38 de l'organe de connexion mobile est en contact avec le contacteur 39 porté par la première électrode 20 pour établir chemin électrique conducteur continu secondaire au travers du dispositif de fractionnement dont les deux parties sont en position de contact électrique.
Pour ce faire, la base transversale du cadre en U 55, appartenant à la première partie 50, est solidaire d'un ensemble de guidage 56 qui s'étend vers l'arrière depuis la base du U. L'ensemble de guidage 56 est reçu de manière à pouvoir coulisser longitudinalement à l'intérieur d'une embase 58, qui est ici cylindrique et qui est destinée à être fixée dans la cavité interne 31 de la première électrode 20. L'embase 58 présente par exemple un corps tubulaire d'axe Al dont la partie avant présente une collerette de fixation 62 sur le corps principal de la première électrode 20 et dont la partie arrière présente une collerette radiale interne 64 destinée à former une butée, longitudinalement vers l'arrière, pour l'ensemble de guidage 56. L'embase 58 est donc fixe dans l'appareil mécanique de coupure. L'ensemble de guidage 56, et avec lui l'ensemble de la première partie 50 du dispositif de fractionnement, est en effet destiné à coulisser selon la direction longitudinale de l'axe Al à l'intérieur de l'embase 58 entre une position avancée décalée illustrée à la Fig. 4 est une position reculée illustrée à la Fig. 5 dans laquelle l'ensemble de guidage 56 est en butée longitudinalement vers l'arrière contre la collerette radiale interne 64 de l'embase 58. L'ensemble de guidage 56 est sollicité élastiquement selon la direction longitudinale vers sa position reculée, par exemple par un ressort hélicoïdal 66 qui est maintenu à l'intérieur de l'embase 58 par une plaque avant de fermeture 68, le ressort 66 étant ainsi comprimé selon l'axe Al entre la plaque de fermeture 68 et l'ensemble de guidage 56. Un doigt d'indexation 70 est fixé sur l'ensemble de guidage 56 de manière à dépasser radialement vers l'extérieur par rapport à une paroi cylindrique externe de l'ensemble de guidage 56 et à être reçu dans une fente longitudinale du corps tubulaire de i'embase 58 pour indexer angulairement la première partie 50.
Les différentes positions opérationnelles du système de fractionnement 48 vont maintenant être décrites en référence aux Fîg. 4 à 7.
La Fïg. 7 correspond à une position extrême d'ouverture de l'organe de connexion 24. Cette position correspond à la position de l'organe de connexion 24 permettant d'obtenir la capacité de coupure désirée de l'appareil et la distance d'isolement nominale pour les conditions de service attendues de l'appareil. Elle correspond généralement à la position la plus reculée de l'organe de connexion 24 permise par le mécanisme de commande 42 illustré à la Fig. 2. Dans cette position de l'organe connexion 24, le dispositif de fractionnement 48 n'est soumis qu'à la seule force du ressort 66, ce qui sollicite donc la première partie 50 vers sa position reculée illustrée aux Fig. 5 à 7. Dans cet état ouvert de l'appareil, la seconde partie 52 du dispositif de fractionnement 48, qui dans ce mode de réalisation est portée par la première partie 50, est sollicitée par un organe élastique, par exemple un ressort 90, vers une position écartée par rapport à cette première partie, en l'occurrence reculée vers l'arrière selon la direction de l'axe Al. Cette position écartée est définie par exemple par une butée mécanique agissant entre les deux parties 50, 52, selon la direction de leur mouvement relatif. Dans cette position relative des deux parties, il n'y a pas de contact électrique entre les deux parties 50, 52, notamment pas de contact électrique entre les éléments conducteurs distincts de la première partie, à savoir les cavaliers 53, et les éléments conducteurs distincts de la seconde partie, à savoir les fourchettes 76. On remarque qu'il existe alors une distance importante entre le contacteur 39 du dispositif de fractionnement, en l'occurrence porté par la seconde partie 52, à son extrémité arrière, et le contacteur 38 de l'organe de connexion 24. On comprend que cet état de l'appareil correspond à son état ouvert dans lequel aucune connexion électrique n'est établie au travers de l'appareil entre les deux portions amont et aval du circuit électrique, tout du moins dans les conditions nominales de fonctionnement de l'appareil.
Par un déplacement de l'organe de connexion 24 selon son mouvement d'ouverture, ici dans le sens de la fermeture du circuit électrique, on arrive à Sa position intermédiaire illustrée à la Fig. 6 qui correspond à la position pour laquelle s'établit le premier contact entre le contacteur 38 de l'organe de connexion 24 et le contacteur 39 du dispositif de fractionnement 48. Pour cette position, il n'y a pas eu encore de déplacement relatif des deux parties du dispositif de fractionnement entre elles, lesquelles sont donc encore dans leur position relative écartée, ni de déplacement de l'ensemble du dispositif de fractionnement 48 par rapport à l'embase 58, donc par rapport à la première électrode 20. Pour cette position intermédiaire de l'organe de connexion 24, pour laquelle un contact électrique est établi entre l'organe de connexion 24 est le dispositif de fractionnement 48, l'appareil de coupure est encore dans un état d'ouverture électrique. Il n'y a pas de contact électrique direct entre les parties amont et aval du circuit électrique à couper. En revanche, il se peut que la capacité d'isolation électrique de l'appareil coupure dans cette position ou une position intermédiaire entre celle de la Fig. 6 et de la Fig. 5, à savoir la tension maximale qu'il est susceptible de supporter entre les deux portions amont et aval du circuit électrique sans formation d'arcs électriques, soit inférieure à sa capacité d'isolation électrique correspondant à la position d'ouverture extrême de l'organe de connexion 24. En effet, dans cet état, la borne terminale arrière 63 du dispositif de fractionnement est amenée au potentiel de la portion aval du circuit électrique, par l'intermédiaire de l'organe de connexion mobile 24 et des contacteurs 38 et 39.
En poursuivant le déplacement de l'organe de connexion 24 selon son mouvement d'ouverture, toujours dans le sens de la fermeture du circuit électrique, on arrive à la position illustrée à la Fig. 5 qui correspond à la position pour laquelle les deux parties 50, 52 du dispositif de fractionnement sont en position de contact électrique. Dans cette position, tous les contacts électriques entre les éléments conducteurs distincts d'une partie et les éléments conducteurs distincts de l'autre partie sont réalisés et effectifs. Ainsi, les contacts 82 des fourchettes 76 sont en appui sur les contacts 81 des cavaliers 53 de manière à assurer un contact électrique entre les différents éléments conducteurs distincts. On notera par ailleurs que, dans cette position, tel qu'on peut le voir à la Fig. 8, une fourchette terminale avant 76V est en contact avec la borne principale avant 61 et une fourchette terminale arrière 76 est en contact électrique avec la borne principale arrière 63. Dans l'exemple illustré, les bornes principales avant 61 et arrière 63 sont formées par des plots uniques 57 portés par Sa première partie du dispositif. Cependant, les deux bornes pourraient être portées par la seconde partie du dispositif, ou on pourrait aussi prévoir qu'une borne principale soit portée par la première partie et que l'autre borne principale soit portée par la seconde partie.
Pour cette position relative de contact des deux parties 50, 52, il peut avantageusement être prévu qu'elle corresponde non pas à une position de premier contact des différents éléments conducteurs distincts 76, 53 mais plutôt qu'elle corresponde à une position relative des deux parties au-delà d'une position de premier contact, vers l'avant selon la direction du mouvement relatif des deux parties. Ceci est permis dans ce mode de réalisation par le fait que les contacts 82 des fourchettes 76 sont agencés à l'extrémité libre des branches 78 des fourchettes 76 en U, lesquelles branches 78, qui s'étendent perpendiculairement à la direction du mouvement relatif des deux parties, sont susceptibles de se déformer élastiquement pour absorber le déplacement de la plaque de base 74 de la seconde partie, qui porte la base des fourchettes 76, au-delà d'une position de premier contact. Ceci confère aux deux pièces 81, 82 en contact une pression suffisante pour laisser le courant transiter sans détérioration pendant le temps d'établissement du courant nominal à le long du chemin électrique conducteur continu secondaire. On pourrait obtenir un résultat de même nature en prévoyant que les cavaliers 53 soient montés dans les barrettes 54 avec une possibilité de déplacement selon la direction du mouvement relatif des deux parties, de préférence en étant sollicités éiastiquement vers une position reculée vers l'arrière selon l'axe Al. La position de contact électrique telle qu'illustrée notamment sur la Fig. 5 et sur la Fig. 8 est de préférence déterminée par une butée mécanique entre les deux parties du dispositif de fractionnement 48, empêchant ces deux parties de poursuivre leur mouvement relatif l'une vers l'autre.
À partir de cette position relative des différents composants de l'appareil, illustrée à la Fig. 5, l'appareil de coupure est dans un état fermé électrique dans lequel est établie une connexion électrique secondaire de l'appareil. Dans cette position, un courant électrique nominal est susceptible de traverser l'appareil de coupure 10. Ce courant électrique nominal circule selon le circuit électrique conducteur continu secondaire au travers du dispositif de fractionnement avant de circuler selon le circuit électrique conducteur continu principal lorsque le couple de contacts électriques principaux 21, 25 sont en contact comme illustré à la Fig. 4.
On note donc la poursuite du mouvement de l'organe de connexion 24 vers sa position extrême de fermeture illustrée à la Fig. 4, au-delà, vers l'avant, depuis la position illustrée à la Fig. 5. Ce déplacement est notamment permis par le mécanisme d'absorption de fin de course, l'ensemble des deux parties du dispositif de fractionnement 48 se déplaçant donc ensemble selon la direction du mouvement de l'organe de connexion, en l'occurrence par le coulissement de l'ensemble de guidage 56 de la première partie 50 dans l'embase 58. Les deux parties du dispositif de fractionnement restent bien entendu dans leur position relative de contact électrique.
On notera donc que, dans ce mode de réalisation, entre les positions des Fig. 4 et 5, tant que le couple de contacts principaux 21, 25 ne sont pas en contact, un courant de charge nominal au travers de l'appareil de coupure transite, en position de contact électrique des deux parties 50, 52 du dispositif de fractionnement 48, par les éléments conducteurs distincts 76, 53 du dispositif de fractionnement 48 qui sont disposés le long du circuit électrique conducteur continu secondaire. En se référant à la Fig. 8 et prenant pour hypothèse que la borne principale avant 57 du dispositif de fractionnement est reliée électriquement de manière permanente à la portion amont du circuit électrique à couper, notamment par le corps principal de la première électrode 20 et par la borne de raccordement 28, on comprend en effet que le courant électrique est conduit alors, par conduction directe, depuis la borne terminale avant 57 vers un premier cavalier 53 de la première partie, par la fourchette terminale avant 76V. Ce premier cavalier 53 conduit le courant vers une seconde fourchette 76, adjacente à la première, au travers de leurs contacts respectifs en vis-à-vis, et la seconde fourchette conduit le courant vers un second cavalier 53 adjacent au premier cavalier, au travers de leurs contacts respectifs en vis-à-vis. Cette conduction du courant se poursuit au travers des différents éléments conducteurs distincts successifs, les deux séries de conducteurs distincts étant intercalées l'une par rapport à l'autre le long du chemin électrique conducteur continu, au sens que le courant électrique nominal circule en passant alternativement d'un élément conducteur distinct d'une série, porté par une partie du dispositif de fractionnement, à un élément conducteur distinct de l'autre série, porté par l'autre partie du dispositif de fractionnement.
Ainsi, dans leur position relative de contact, les éléments conducteurs distincts 53, 76 faisant respectivement partie de deux parties 50, 52 du dispositif de fractionnement établissent, par leur mise en contact, un chemin électrique conducteur continu, c'est-à-dire sans interruption de la conduction électrique en milieu solide conducteur, entre la portion amont et la portion aval du circuit électrique. Ce chemin électrique conducteur continu est, en l'absence de contact entre les contacts principaux 21, 25, un chemin de moindre résistance électrique entre la portion amont et la portion aval du circuit électrique pour la position de contact des organes de l'appareil. Les éléments conducteurs distincts sont agencés en série le long du chemin électrique conducteur continu. On décrit maintenant une étape d'ouverture du circuit électrique, éventuellement effectuée sous charge, lors de la circulation d'un courant nominal au travers de l'appareil.
Dans l'état de la Fig. 4, l'appareil présente simultanément le chemin électrique conducteur continu principal, directement du corps principal de l'électrode fixe 20 vers l'organe de connexion mobile 24, par les contacts principaux 21, 25, et le chemin électrique conducteur continu secondaire. Toutefois, le chemin électrique conducteur continu principal présente de préférence une résistivîté plus faible de sorte qu'une majorité du courant nominal au travers de l'appareil circule le long du chemin électrique conducteur continu principal plutôt le long du chemin électrique conducteur continu secondaire.
En partant de l'état décrit en rapport à la Fig. 4, l'organe de connexion mobile 24 est commandé pour reculer. Jusqu'à la position de la Fig. 5, l'ensemble du dispositif de fractionnement 48 recule avec l'organe de connexion 24 dans la mesure où l'ensemble de guidage 56 de Sa première partie 50 du dispositif 48 peut glisser librement par rapport à l'embase 58. Lors de ce mouvement, le courant électrique nominal circule au travers de l'appareil de coupure. Toutefois, ce courant électrique nominal est transféré du chemin électrique conducteur continu principal vers le chemin électrique conducteur continu secondaire, au travers du dispositif de fractionnement 48, du fait de la coupure du chemin électrique conducteur continu principal par rupture du contact au niveau des contacts principaux 21, 25. Cependant, comme les deux chemins électriques conducteurs continus étaient établis, ce transfert se fait sans risque de création d'arc électrique.
En arrivant à la position de la Fig. 5, correspondant à une première position intermédiaire de l'organe de connexion mobile 24, l'ensemble de guidage 56 arrive en butée contre le collet radial 64 de l'embase 58, empêchant tout mouvement ultérieur de la première partie 50 du dispositif 48 vers l'arrière. Dans cet état, le courant nominal est susceptible de circuler selon le chemin électrique conducteur continu secondaire au travers du dispositif de fractionnement 48.
Lorsque l'organe de connexion mobile 24 poursuit son mouvement d'ouverture vers l'arrière, dans le sens de l'ouverture, au-delà de la position de la ig. 5, le ressort 90 qui est agencé entre les deux parties du dispositif de fractionnement pousse la seconde partie 52 du dispositif 48 en la maintenant en appui par son contacteur 39 sur le contacteur 38 de l'organe de connexion mobile. Les deux parties 50, 52 s'écartent donc l'une de l'autre selon leur mouvement d'écartement, et les contacts entre les fourchettes 76 et les cavaliers 53, c'est-à-dire les contacts électriques entre les deux parties 50, 52 du dispositif sont rompus simultanément, aux dispersions géométriques près. Dans cet état, on remarque donc qu'il se crée simultanément, au niveau de chacun des contacts 81, 82 des fourchettes 76 avec les cavaliers 53, un chemin libre élémentaire distinct CLE correspondant à l'espace libre dans le fluide isolant qui est créé entre les deux contacts 81, 82 du fait de l'écartement relatif des deux parties 50, 52. On peut considérer que, pour ia position de la Fig. 5, chaque chemin libre élémentaire CLE distinct a une longueur nulle lorsque les deux parties sont en position de contact, et que la longueur de chaque chemin libre élémentaire augmente progressivement à partir de cette valeur nulle, simultanément pour tous les chemins libres élémentaires, et proportionnellement à l'écartement des deux parties 50, 52 du dispositif de fractionnement 48 depuis la position de contact électrique en direction d'au moins une position écartée des deux parties .
Pour la position qui suit immédiatement la perte du contact, cette longueur des chemins libres élémentaires est si faible que des arcs électriques sont susceptibles de s'établir au niveau de chacun des chemins libres élémentaires CLE. En présence de ces arcs électriques, un courant circule au travers de l'appareil de coupure 10 et au travers du dispositif de fractionnement 48. Par la configuration du système, les arcs électriques qui apparaissent dans les chemins libres élémentaires sont agencés en série selon le chemin de circulation du courant. En effet, le courant est alors contraint de circuler selon le chemin électrique préférentiel comprenant, en alternance, des sections conductrices comprenant les éléments conducteurs distincts, ici les cavaliers 53 et les fourchettes 76, et des sections « isolantes » comprenant les chemins libres élémentaires distincts successifs. De nouveau, il est entendu qu'en présence d'un arc, un chemin libre élémentaire CLE a perdu son caractère isolant mais est susceptible de le retrouver dès l'extinction de l'arc.
Au niveau de chaque chemin libre élémentaire distinct, l'arc électrique dans le chemin élémentaire crée une tension d'arc opposée à la tension au travers de l'appareil électrique entre les deux portions amont et aval du circuit électrique à couper. De manière connue, cette tension d'arc a une valeur qui, en première approximation et pour un courant constant, peut être écrite sous la forme :
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où :
Uo est une constante, généralement de l'ordre de 10 à 25 V ;
k est un facteur multiplicatif qui peut être considéré constant ;
ICLE est une valeur représentative de la longueur du chemin libre élémentaire, c'est-à-dire une valeur représentative de la distance, pour la position considérée, entre le contact 81 d'un cavalier 53 avec le contact 82 en regard d'une fourchette 76.
Dans ce mode de réalisation, on comprend que, en créant simultanément une multitude de chemins libres élémentaires dans le chemin électrique préférentiel au travers du dispositif de fractionnement 48, on crée au niveau de chaque chemin libre élémentaire une tension d'arc opposée au passage du courant, ces tensions d'arc s'additionnant car les chemins libres élémentaires sont en série le long du chemin électrique préférentiel. Ainsi, pour un dispositif de fractionnement créant simultanément N chemins libres élémentaires (ce qui, dans l'exemple illustré, suppose (N/2)-l éléments conducteurs distincts dans la première série et N/2 conducteurs éléments distincts dans la seconde série, plus les bornes terminales avant et arrière), on crée immédiatement le long du chemin électrique préférentiel une tension d'arc cumulée au moins égale à N x Uo.
On comprend aussi que, au fur et à mesure de l'ecartement des deux parties du dispositif de fractionnement 48, la partie k x ICLE de la tension d'arc au niveau de chaque arc augmente proportionnellement à l'ecartement des deux parties, et pour le dispositif de fractionnement dans son ensemble, cette partie de tension d'arc cumulée croit avec le facteur N du nombre de chemins libres élémentaires, donc très rapidement
Dans ce premier exemple de réalisation, la première série d'éléments conducteurs distincts, portée par la première partie 50, comprend 4 rangées de trois cavaliers 53, chaque rangée étant bordée par un plot unique 57 à chaque extrémité transversale, La seconde série d'éléments conducteurs distincts, portée par la seconde partie 50, comprend 4 rangées de quatre fourchettes 76. Lors de son ouverture, le dispositif de fractionnement 48 forme ainsi simultanément trente-deux chemins libres élémentaires CLE distincts en série le long du chemin électrique préférentiel,
Ainsi, dans ce mode de réalisation de l'invention, même pour un faible écartement relatif des deux parties du dispositif de fractionnement, donc même pour un faible déplacement relatif des deux électrodes dans leur mouvement d'ouverture, on crée une tension d'arc cumulée qui est rapidement importante et dont la valeur croit très rapidement avec le déplacement relatif des deux électrodes.
De plus, grâce à l'agencement du dispositif de fractionnement 48 à l'intérieur d'une cavité 31 d'une des électrodes, les arcs électriques sont confinés à l'intérieur de l'électrode et ne présentent que peu de risques de dégénérer en direction de la paroi 14 de l'enceinte.
Lorsque le système atteint la position de la ïg. 6, la tension d'arc cumulée au travers du dispositif de fractionnement 48 peut avoir atteint une valeur telle qu'elle aura conduit à la disparation de l'arc électrique. À la position illustrée à Fig. 6, la seconde partie 52 du dispositif 48 atteint sa position d'écartement maximale par rapport à la première partie 50 et ne peut plus reculer en direction de la seconde électrode 22. Dans tous les cas, lorsque l'organe de connexion mobile 24 poursuit son mouvement de recul depuis la position de la Fig. 6 vers celle de la Fig. 7, le contacteur 38 de l'organe de connexion 24 perd le contact avec le contacteur 39 du dispositif de fractionnement 48, et s'éloigne progressivement de celui-ci. Si un courant électrique était encore présent au moment de la perte de contact (dans l'hypothèse où les arcs électriques dans le dispositif de fractionnement ne seraient pas encore éteints) un arc électrique est susceptible de se créer entre les deux contacteurs 38 et 39, de la même manière que dans un appareil conventionnel. Toutefois, cet arc entre les deux contacteurs 38 et 39, créant une tension d'arc supplémentaire s'ajoutant à la tension d'arc cumulée à l'intérieur du dispositif de fractionnement 48, doit normalement aboutir rapidement à l'extinction des arcs électriques dans l'appareil, ceci pour une valeur relativement faible d'éloignement des deux contacteurs 38 et 39, valeur suffisamment faible pour ne pas créer de risques de voir l'arc dégénérer vers la paroi 14 de l'appareil.
On décrira maintenant un deuxième mode de réalisation de l'invention mettant en œuvre le même principe de fonctionnement, avec simplement une configuration géométrique différente des éléments conducteurs distincts. Tout comme le premier mode de réalisation, ce deuxième mode de réalisation présente deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre entre une position de contact et une position écartée. Chaque partie 50, 52 comporte un corps isolant, le corps isolant de chaque partie portant une série d'éléments conducteurs distincts. Comme dans le premier mode de réalisation, une multitude de chemins libres élémentaires distincts sont créés simultanément, aux dispersions géométriques près, en série le long d'un chemin électrique préférentiel au travers du dispositif de fractionnement, la longueur individuelle de ces chemins électriques croissant simultanément et proportionnellement à l'écartement des deux parties du dispositif.
Comme on peut le voir plus particulièrement sur la Fig. 12, la première partie 50 comporte un corps isolant 92, ici tubulaire, d'axe Al, dans lequel sont enfichées des plaquettes primaires 94 de contact en matériau conducteur, qui forment chacune un élément conducteur distinct de la première partie 50. Chaque plaquette primaire 94 s'étend radialement vers l'intérieur, en direction de l'axe Al, depuis une paroi cylindrique interne 96 du corps isolant tubulaire 92. Chaque plaquette primaire 94 présente une forme de secteur angulaire d'anneau, d'axe Al, possédant une étendue angulaire autour de l'axe Al, par exemple comprise entre 5° et 30°, de préférence entre 10° et 20°, et une étendue radiale par rapport à l'axe Al depuis la paroi cylindrique interne 96, jusqu'à un diamètre interne des plaquettes 94. Les plaquettes primaires 94 présentent donc chacune une face avant et une face arrière sensiblement plane et contenue dans un plan perpendiculaire à l'axe Al.
Les plaquettes primaires 94 sont de préférence toutes de forme identique. Comme on peut le voir sur les Fig. 11 et 12, les plaquettes primaires 94 sont reçues dans des logements correspondant 95 formés dans le corps isolant 92 et sont agencées selon une configuration en hélice. Ainsi, deux plaquettes primaires successives 94 sont décalées longitudinalement selon la direction de l'axe Al. Le décalage axial D de deux plaquettes adjacentes, mesuré par exemple entre les faces arrière respectives de deux plaquettes primaires adjacentes, est par exemple compris entre 0.5 et 20 mm, de préférence entre 1 et 5 mm. Dans cet exemple de réalisation, deux plaquettes primaires adjacentes 94 sont de plus décalées anguiairement de manière à ne pas présenter de portion en regard selon la direction axiale. Entre deux plaquettes primaires adjacentes, on prévoit par exemple un saut angulaire primaire SI autour de l'axe Al, ce saut angulaire SI étant mesuré entre des bords en regard dont l'un appartient à l'une des plaquettes et l'autre à la plaquette suivante, ce saut angulaire SI pouvant avantageusement être compris entre 0.5° et 30°, de préférence entre 5° et 20e. Ainsi, en projection selon la direction de l'axe Al, deux plaquettes primaires 94 adjacentes ne se chevauchent pas. Dans l'exemple de réalisation illustré, en regardant l'ensemble des plaquettes primaires 94 selon la direction de l'axe Al, depuis l'extrémité arrière du dispositif de fractionnement 48, deux plaquettes primaires adjacentes 94 sont agencées de telle sorte que la plaquette primaire 94 qui est décalée angulairement dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à l'autre plaquette primaire est aussi décalée axialement vers l'avant par rapport à cette autre plaquette primaire. Chaque plaquette primaire 94, à l'exception d'une plaquette primaire terminale avant 94V et d'une plaquette primaire terminale arrière 94 , est ainsi encadrée par deux plaquettes primaires adjacentes, lesquels sont les plaquettes primaires qui sont les plus proches de la plaquette primaire 94 considérée, tant angulairement que axialement, et les trois plaquettes étant considérées comme successives dans la première série de plaquettes. Dans l'exemple illustré, une plaquette terminale avant 94V est prévue pour former une borne terminale avant destinée à être reliée électriquement, de préférence de manière permanente, à une portion du circuit électrique à couper, par exemple à une portion amont.
Dans l'exemple illustré, chaque tour de l'hélice selon laquelle les plaquettes primaires 94 sont disposées comporte huit plaquettes primaires écartées et isolées électriquement les unes des autres. Dans cet exemple, il est prévu que l'hélice comporte 8 tours, soit 64 plaquettes primaires 94.
Dans l'exemple illustré, la première partie 50 du dispositif de fractionnement 48 comporte encore une enveloppe externe 97 qui est réalisée sous la forme d'une pièce tubulaire d'axe Al, réalisée de préférence en matière isolante électriquement, par exemple en PTFE. Le diamètre interne de l'enveloppe externe tubulaire 97 est de préférence sensiblement égal au diamètre externe du corps isolant 92 de la première partie 50 de manière à ce que ce dernier, équipé de ses plaquettes primaires 94, soit reçu à l'intérieur de l'enveloppe externe 97. Cette enveloppe externe 97 présente, à son extrémité axiale avant, un collet radiai qui permet son raccordement à un ensemble de guidage annulaire 56 qui, comme dans le premier mode de réalisation est destiné à être reçu à coulissement selon l'axe Al dans une embase 58 pour former un mécanisme d'absorption de la fin de course de l'organe de connexion 24, comme cela a été décrit en relation avec le premier mode de réalisation. La seconde partie 52 du dispositif de fractionnement 48, visible sur (a Fig.13, comporte un corps isolant 98, ici cylindrique d'axe Al et dont !e diamètre externe est choisi pour permettre le coulissement du corps isolant 98 selon l'axe Al, au centre de l'ensemble des plaquettes primaires 94 de la première partie 50, de préférence sans contact. Ce corps isolant 98 cylindrique, qui peut être tubulaire ou qui peut être plein, porte, en relief radialement vers l'extérieur par rapport à sa surface périphérique externe cylindrique 100, une série de plaquettes secondaires 102 de contact, formant autant d'éléments conducteurs distincts de la seconde partie 52.
Chaque plaquette secondaire 102 est donc ancrée dans le corps isolant 100. Chaque plaquette secondaire 102 s'étend radialement vers l'extérieur, depuis une surface cylindrique externe du corps isolant 98 cylindrique. Chaque plaquette secondaire 102 présente une forme générale de secteur angulaire d'anneau, d'axe Al, possédant une étendue angulaire autour de l'axe Al, par exemple comprise entre 5° et 30°, de préférence entre 10° et 20°, et une étendue radiale par rapport à l'axe Al depuis la surface cylindrique externe 100. Les plaquettes secondaires 102 présentent, dans cet exemple de réalisation, chacune une face avant sensiblement plane et contenue dans un pian perpendiculaire à l'axe Al
Dans l'exemple illustré, les plaquettes secondaires 102 présentent chacune une face arrière présentant deux éléments de contacts décalés selon la direction de l'axe Al. Les éléments de contact sont ici constitués par deux éléments de surface 104, 106 dont chacun est sensiblement plan et contenu dans un plan perpendiculaire à l'axe Al, les deux plans des deux éléments de contacts 104, 106 étant décalés axialement d'une valeur de décalage axial D égale au décalage axial D entre deux plaquettes primaires 94 adjacentes de la première série. En effet, dans une position relative de contact électrique des deux parties, et hormis éventuellement les plaquettes terminales des deux séries, une plaquette secondaire 102 de la seconde partie est destinée à venir en contact simultanément avec deux plaquettes primaires adjacentes 94 de la première partie, et inversement une plaquette primaire 94 de la première série est destinée à venir en contact simultanément avec deux plaquettes secondaires 102 adjacentes de la seconde partie. Les éléments de surface 104, 106 peuvent avantageusement être réalisés en un matériau conducteur différent de celui d'un corps principal de la plaquette secondaire, éventuellement plus résistants aux arcs électriques.
De manière analogue et correspondante à la disposition des plaquettes primaires 94 de la première partie 50, les plaquettes secondaires 102 sont agencées selon une hélice. Ainsi, deux plaquettes secondaires 102 adjacentes sont décalées angulairement Tune par rapport à l'autre d'un saut angulaire S2 autour de l'axe Al et sont décalées axialement d'un décalage axial D selon la direction de l'axe Al. De préférence, l'étendue angulaire d'une plaquette d'une des séries est supérieure au saut angulaire entre les deux plaquettes adjacentes de l'autre série avec lesquelles ladite plaquette est destinée à venir en contact.
Dans l'exemple illustré, chaque tour de l'hélice selon laquelle les plaquettes secondaires 102 sont disposées comporte huit plaquettes secondaires écartées et isolées électriquement les unes des autres sur le corps isolant 98. Dans cet exemple, il est prévu que l'hélice comporte huit tours, soit soixante-quatre plaquettes secondaires 102.
Comme on le voit sur la Fig. 14, la seconde partie 52 est reçue coaxiaiement à l'intérieur du corps tubulaire 92 de la première partie 50, et par là-même à l'intérieur de l'enveloppe externe 97. Cette dernière présente, à son extrémité arrière, une paroi transversale annulaire percée en son centre d'un orifice 106 pour permettre le passage, avec coulissement selon l'axe Al, de l'extrémité arrière du corps cylindrique isolant 98 de la seconde partie. Comme on le voit sur la Fig.13, cette extrémité arrière du corps cylindrique isolant 98 porte un contacteur 39 destiné à venir en contact électrique avec le contacteur de 38 de l'organe de connexion 24, comme explicité dans le cadre du premier mode de réalisation. Dans ce second mode de réalisation, le contacteur 39 est par exemple relié électriquement à une plaquette secondaire terminale arrière 102R de la série de plaquettes secondaires 102 de !a seconde partie, laquelle forme une borne terminale arrière pour le dispositif de fractionnement 48.
Le dispositif de fractionnement 48 étant ainsi assemblé, pour chacune des parties 50, 52 du dispositif de fractionnement, les éléments conducteurs distincts 94, 102 d'une même série sont agencés sur le corps isolant qui les porte selon une disposition en hélice, et les deux hélices des deux parties sont coaxiales et imbriquées. Pour l'assemblage, on peut prévoir que les plaquettes primaires 94 soient enfichées dans les logements correspondants 95 du corps tubulaire isolant 92 de la première partie, radialement de l'extérieur vers l'intérieur, après que la première partie 50, munie de ses plaquettes secondaires 102, aura été engagée coaxialement au centre du corps tubulaire isolant 92.
Les deux parties 50, 52 du dispositif de fractionnement 48 sont susceptibles de coulisser l'une par rapport à l'autre selon un mouvement d'écartement entre une position de contact illustrée à la Fig, 15 et une position écartée illustrée à la Fig. 16. Dans cet exemple, le mouvement relatif d'écartement des deux parties 50, 52 est un mouvement de translation pure selon l'axe Al.
Comme pour le premier mode de réalisation, un organe de rappel élastique est prévu, par exemple un ressort, de préférence entre les deux parties mobiles du dispositif de fractionnement 48 pour que, en l'absence de contact avec l'organe de connexion mobile 24, les deux parties occupent leur position relative écartée. Comme on peut le voir plus particulièrement à la Fig. 16, dans cette position écartée, tous les éléments conducteurs distincts, en l'occurrence les plaquettes primaires 94 et les plaquettes secondaires 102, sont écartés l'un de l'autre selon la direction axiale du mouvement d'écartement des deux parties, empêchant toute liaison électrique au travers d'un matériau solide entre ces éléments conducteurs distincts. Sous l'effet du déplacement de l'organe de connexion 24, comme décrit en référence aux Fig. 6 et 7 pour le premier mode de réalisation, les deux parties du dispositif de fractionnement peuvent être amenées en position de contact dans laquelle chacune des plaquettes d'une série est reliée à deux plaquettes de l'autre série pour créer une liaison électrique solide, au sens d'une continuité de solides conducteurs reliés électriquement, au travers du dispositif de fractionnement, tel qu'illustré à la Fig. 15.
Pour assurer le contact au niveau de chaque contact prévu, on peut prévoir des moyens de compensation des dispersions géométriques, par exemple en prévoyant que les plaquettes d'au moins une des deux séries soient élastiques, ou en interposant des éléments de contact élastiques.
De manière similaire au premier mode de réalisation, le dispositif de fractionnement 48 selon ce deuxième mode de réalisation peut être intégré au sein de la cavité 31 de la première électrode, voire, dans une autre variante, dans une cavité de l'organe de connexion 24. De même, l'appareil de coupure équipé de ce second mode de réalisation d'un dispositif de fractionnement 48 peut se trouver dans les quatre états illustrés aux Fig. 4 à 7 pour le premier mode de réalisation, en fonction de la position de l'organe de connexion 24.
Dans ces premier et deuxième modes de réalisation, dans la position de contact électrique des deux parties du dispositif de fractionnement, les éléments conducteurs distincts, en l'occurrence des deux séries, sont reliés électriquement au circuit électrique, et forment même partie de ce circuit électrique, au sens qu'ils ne sont pas seulement au potentiel de ce circuit, mais qu'ils sont en réalité traversés par le courant électrique nominal, ou en tous les cas susceptibles d'être traversé par ce courant électrique nominal dans le cas où l'appareil comporte un chemin électrique conducteur continu principal, en position de fermeture extrême de l'organe de connexion mobile, et un chemin électrique conducteur continu secondaire au travers du dispositif de fractionnement lorsque l'organe de connexion mobile a commencé de s'écarter de sa position de fermeture extrême.
De plus, on comprend que, dans ces modes de réalisation, le dispositif de fractionnement d'arc électrique comprend des éléments conducteurs distincts, qui, pour au moins un état actif du dispositif de fractionnement, correspondant, pour ces deux modes de réalisation, à la position relative écartée des deux parties du dispositif, sont écartés et isolés électriquement les uns des autres afin de définir dans le 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. Les chemins libres élémentaires distincts sont des chemins de moindre rigidité diélectrique dans le fluide isolant, entre deux éléments conducteurs distincts proximaux appartenant l'un à une série portée par une partie et l'autre à l'autre série portée par l'autre partie, le long desquels des arcs électriques sont susceptibles de s'établir à l'ouverture et/ou la fermeture du circuit électrique. C'est le long de ces chemins libres élémentaires que s'effectue la rupture diélectrique au-delà d'un seuil de différence de tension entre les deux éléments conducteurs distincts proximaux.
Pour ce premier et ce deuxième mode de réalisation de l'invention, un chemin libre élémentaire, en position écartée des deux parties du dispositif, s'établit entre un élément conducteur distinct d'une série, portée par une des parties, et un élément conducteur distinct de l'autre série, portée par l'autre des parties. Dans le premier mode de réalisation un tel chemin libre élémentaire CLE s'établit entre chaque contact 81 d'un cavalier 53 et le contact en vis-à-vis 82 d'une branche 78 d'une fourchette 76. Dans le deuxième mode de réalisation, un tel chemin libre élémentaire s'établit, en position écartée des deux parties du dispositif, entre la face arrière d'une plaquette primaire 94 et un des deux éléments de surface 104, 106 d'une plaquette secondaire 102, dans le fluide environnant
Dans les exemples de réalisation, deux chemins libres élémentaires distincts successifs sont reliés électriquement par un des éléments conducteurs distincts, et chaque chemin libre élémentaire est défini entre deux éléments conducteurs distincts proximaux. Dans le premier et le deuxième mode de réalisation, deux éléments conducteurs distincts proximaux n'appartiennent pas à la même série et sont portés l'un par une partie et l'autre par l'autre partie du dispositif.
De plus, un élément conducteur distinct relie de préférence au plus deux chemins libres élémentaires distincts. Dans le premier mode de réalisation, on a avantageusement prévu des obstacles solides isolants pour limiter l'apparition d'arc électriques entre deux éléments conducteurs distincts adjacents d'une même série, c'est-à-dire notamment entre deux contacts 81 de deux cavaliers 53 adjacents sur une même barrette 54, ou entre deux contacts 82 appartenant à deux fourchettes 76 adjacentes sur une même rangée. Ces obstacles isolants sont par exemple réalisés sous la forme de cloisons isolantes 85 qui s'étendent vers l'arrière depuis une face arrière des barrettes pour délimiter les deux évidements entre eux ou pour former deux compartiments au sein d'un même évidement.
On comprend que, lorsque les deux parties du dispositif de fractionnement sont écartées, le dispositif de fractionnement est théoriquement isolant entre les deux portions amont et aval du circuit électrique à couper. Toutefois, ceci n'est que partiellement vrai dans la mesure où, en cas d'existence d'un différentiel de potentiel très élevé entre la portion amont et la portion aval, des arcs électriques peuvent se produire dans les chemins libres élémentaires qui se créent entre les deux parties du dispositif de fractionnement, laissant subsister, au moins jusqu'à une certaine quantité d'écartement des deux parties, une circulation de courant au travers du dispositif de fractionnement.
Dans le dispositif de fractionnement selon l'invention les chemins libres élémentaires distincts sont agencés en série le long du chemin électrique préférentiel, successivement, formant autant de relais, dont la position est maîtrisée, pour une série d'arc électriques susceptibles de s'établir.
On remarque qu'au moins certains des chemins libres élémentaires distincts s'étendent avec chevauchement selon la direction du mouvement relatif d'écartement des deux parties du dispositif, avec au moins un autre chemin libre élémentaire distinct. Cela permet, dans un encombrement donné selon la direction d'écartement des deux parties, d'augmenter le nombre d'arc et/ou d'augmenter la longueur totale cumulée des chemins chemin libre élémentaires distincts, et donc, au final, d'augmenter la « longueur d'arc » et donc la tension cumulée d'arc au sein du dispositif. Dans le premier et le deuxième mode de réalisation, on remarque que, bien que le dispositif de fractionnement soit indépendant de l'organe de connexion mobile (ils ne sont pas liés mécaniquement l'un à l'autre autrement que par l'intermédiaire de pièces fixes de l'appareil), le déplacement relatif d'écartement des deux parties 50, 52 est commandé par le mouvement d'ouverture des électrodes de l'appareil entre leurs positions extrêmes d'ouverture et de fermeture, en l'occurrence par le mouvement d'ouverture de l'organe de connexion mobile 24. Dans ces deux modes de réalisation, une des deux parties relativement mobiles du dispositif de fractionnement est portée par l'autre, et les deux parties sont portées par une seule des deux électrodes de l'appareil, en l'occurrence par l'électrode fixe 20.
L'encombrement de ce deuxième mode de réalisation d'un dispositif de fractionnement 48 est sensiblement identique à ceiui du premier mode de réalisation, ce qui permet son agencement de manière identique à ce qui a été décrit plus haut, par exemple à l'intérieur de la cavité 31 de la première électrode 20. On remarque cependant que le deuxième mode de réalisation de l'invention comporte, à encombrement similaire, plus de chemins libres élémentaires distincts, en l'occurrence 64. On remarque aussi que la forme globalement cylindrique du deuxième mode de réalisation peut faciliter son intégration dans l'agencement généralement utilisé pour ces appareils.
On a illustré sur les Fig.17 à 21 un troisième mode de réalisation de l'invention.
Dans les deux premiers modes de réalisation de l'invention, les deux parties relativement mobile du dispositif de fractionnement étaient portées l'une par l'autre et l'une des parties était solidaire de l'une des électrodes de l'appareil de coupure. Les deux parties relativement mobile du dispositif de fractionnement étaient donc distinctes de l'organe de connexion mobile qui, piloté depuis l'extérieur de l'enceinte de l'appareil, commande l'ouverture ou la fermeture de l'appareil.
Dans ce troisième mode de réalisation de l'invention, le dispositif de fractionnement comporte deux parties 50, 52 mais, dans ce mode de réalisation, une des parties est solidaire de l'une des électrodes, en l'occurrence la première électrode 20, tandis que la seconde partie du dispositif de fractionnement, est solidaire de l'organe de connexion mobile 24 porté par l'autre électrode,
De plus, contrairement aux deux premiers modes de réalisation dans lesquels les deux parties relativement mobile du dispositif de fractionnement comportaient chacun une série distincte d'éléments conducteurs distincts, ce troisième mode de réalisation se distingue en ce sens qu'une seule des deux parties relativement mobile comporte une série d'éléments conducteurs distincts, tandis que l'autre partie comporte un contacteur. La série d'éléments conducteurs distincts comporte bien entendu plusieurs éléments conducteurs distincts.
En se référant à la Fig, 17, on voit que la première partie 50 comporte au moins un corps isolant cylindrique qui porte une série de d'éléments conducteurs distincts agencés les uns par rapport aux autres sur le corps isolant selon une courbe d'agencement. Les éléments conducteurs distincts sont agencés successivement le long de cette courbe d'agencement, de préférence à intervalles réguliers. Cette courbe pourrait être une courbe rectiligne, donc une ligne droite mais sera de préférence une courbe non rectiligne, qui pourrait être une courbe non rectiligne dans un plan mais qui sera de préférence une courbe tridimensionnelle ne pouvant être inscrite dans un plan. Comme explicité plus loin, cette courbe d'agencement définira un chemin électrique préférentiel dans un état actif du dispositif de fractionnement 48. Dans l'exemple qui va être décrit ci-après, la courbe d'agencement est une courbe hélicoïdale à pas constant.
De préférence, l'écartement entre deux éléments conducteurs distincts successifs selon la courbe d'agencement des éléments conducteurs distincts successifs, est inférieur à l'écartement avec tout autre élément conducteur non successif selon la courbe d'agencement. Cela permet notamment de prévenir l'apparition d'arc électrique entre deux éléments conducteurs distincts non successifs. Notamment, dans le cas d'une courbe hélicoïdale, le pas de l'hélice est de préférence supérieur à cet écartement. Toutefois, d'autres dispositions peuvent être prises pour éviter de tels arcs électriques non désirés entre deux éléments conducteurs distincts non successifs selon la courbe d'agencement.
Dans l'exemple illustré sur les Fig. 17 à 21, le corps isolant de la première partie 50 est réalisé en deux pièces : une pièce cylindrique interne 110 d'axe Al et une pièce cylindrique tubulaire externe 112 d'axe Al. On notera toutefois que l'invention pourrait être mise en oeuvre avec une seule de ces deux pièces. Dans l'exemple de réalisation, les éléments conducteurs distincts sont réalisés sous la forme de plaquettes 114 réalisées au moins partiellement en matériau conducteur. Ces plaquettes 114 sont ici de forme sensiblement carrée et comportent en leur centre un perçage circulaire.
Dans cet exemple de réalisation avec un corps en deux pièces, il est prévu que chaque plaquette 114, essentiellement plane, soit reçue pour partie dans un logement correspondant 116 aménagé dans la surface cylindrique externe 118 de la pièce cylindrique interne 110, et pour partie dans des logements correspondants 120 aménagés dans une surface cylindrique interne 122 de la pièce cylindrique tubulaire externe 112. Plus précisément, il est ici choisi que les logements 116 de la pièce cylindrique interne 110 soient des logements individuels pour chaque plaquette 114. De préférence, les plaquettes 114 sont reçues dans ces logements 116 de la pièce interne 110 de manière à y être bloquées dans une orientation préférentielle. Dans l'exemple illustré, cette orientation préférentielle correspond à la disposition des plaquettes chacune selon un plan radial contenant l'axe Al, de manière à dépasser radialement vers l'extérieur par rapport à la surface cylindrique externe 118 de la pièce cylindrique interne 110. Avantageusement, plusieurs plaquettes 114 peuvent être contenues dans le même demi plan radial contenant l'axe Al et délimité par cet axe Al, en étant décalées l'une par rapport à l'autre axialement selon la direction de l'axe Al, d'une distance égale au pas de l'hélice de la courbe d'agencement. Dans l'exemple illustré, les logements 120 de la pièce cylindrique tubulaire externe 112 sont réalisés sous la forme de rainures allongées selon la direction de l'axe Ai et débouchant dans la surface cylindrique interne 122 de la pièce cylindrique tubulaire externe 112. Cette configuration est favorable au montage puisqu'il est possible de disposer les plaquettes 114 dans leurs logements individuels 116 dans la pièce interne 110, puis de faire coulisser cet ensemble axialement à l'intérieur de la pièce cylindrique tubulaire externe 112, différentes plaquettes alignées étant reçues dans une même rainure 120. Bien entendu, une configuration inverse aurait pu être retenue, avec des logements individuels aménagés dans la pièce externe 112 et des rainures aménagées dans la pièce interne 110. De même, les plaquettes 114 pourraient être fixées dans l'une seulement des deux pièces interne ou externe, sans être reçues, même pas partiellement, dans un logement de l'autre des pièces.
Selon un perfectionnement, l'une au moins des deux pièces du corps isolant comporte une gorge qui s'étend selon la courbe d'agencement selon laquelle les plaquettes 114 sont agencées. Cette gorge est destinée à recevoir un contacteur 128 de la seconde partie 52 du dispositif de fractionnement 48, au moins dans une position relative de contact électrique des deux parties du dispositif de fractionnement. En l'occurrence, cette gorge est donc une gorge allongée selon une hélice. Dans l'exemple illustré, les deux pièces du corps isolant sont munis chacun d'une gorge. Une gorge interne 124 est aménagée dans la surface cylindrique externe 118 de la pièce interne 110, présentant, en section perpendiculairement à la courbe hélicoïdale d'agencement des plaquettes, une section en arc de cercle, par exemple semi-circulaire ouverte radialement vers l'extérieur dans la surface cylindrique externe 118. Une gorge externe 126 est aménagée dans la surface cylindrique interne 122 de la pièce externe 112, présentant, en section perpendiculairement à la courbe hélicoïdale d'agencement des plaquettes 114, une section en arc de cercle, par exemple semi-circulaire, ouverte radialement vers l'intérieur dans la surface cylindrique interne 122. Lorsque les deux pièces interne 110 et externe 112 du corps isolant sont montées, les deux gorges interne 124 et externe 126 sont agencées en regard l'une de l'autre le long de la courbe hélicoïdale d'agencement des plaquettes, de manière à former dans le corps isolant un canal de section sensiblement circulaire allongé selon la courbe d'agencement des plaquettes 114. Les plaquettes 114 sont montées dans le corps isolant de telle sorte que leur perçage central soit concentrique avec la section du canal formé par les gorges interne 124 et externe 126 dans le corps isolant.
On voit par ailleurs sur la Fig. 17 une plaquette terminale avant 114V qui est portée par le corps isolant et qui est destinée à former une borne terminale avant raccordée électriquement à une des portions du circuit électrique à couper, en l'occurrence la portion amont reliée à la première électrode 20.
La seconde partie 52 du dispositif de fractionnement 48 comporte pour l'essentiel un contacteur 128 qui est allongé selon une courbe d'agencement identique à la courbe d'agencement des plaquettes 114 de la première partie 50. Le contacteur 128 est réalisé de manière à être conducteur sur sa longueur et il est destiné à être porté, au niveau de son extrémité avant, par l'organe de connexion mobile 24 par une interface de fixation 130. Dans l'exemple illustré, l'interface de fixation 130 est réalisée sous la forme d'un barillet cylindrique d'axe Al qui est monté sur l'organe de connexion mobile 24 de manière à pouvoir tourner autour de l'axe Al. La rotation du barillet 130 autour de l'axe Al peut être une rotation libre ou une rotation commandée par le mécanisme de commande 42. Le contacteur 128 est agencé en porte-à-faux vers l'avant par rapport au barillet 130 de manière à s'étendre librement vers l'avant.
Le contacteur 128 est relié électriquement à l'autre des deux portions du circuit électrique à couper, en l'occurrence à la portion aval qui est reliée à la seconde électrode 22.
Le déplacement de l'organe connexion mobile 24 selon son mouvement d'ouverture, dans le sens d'ouverture ou de fermeture du circuit électrique, commandé par le mécanisme de commande 42, correspond donc dans ce mode de réalisation au mouvement des deux parties 50, 52 du dispositif de fractionnement 48. Sur les Fig. 18, 19, 20, on a illustré différentes configurations de ce troisième mode de réalisation d'un dispositif de fractionnement 48, correspondant à différents états de fonctionnement. Sur ces Figures, on a illustré le système de manière schématique en ne montrant pas l'intégration du contacteur 128 sur l'organe de connexion 24.
La Fig. 18 illustre une position de contact électrique des deux parties 50, 52 du dispositif de fractionnement 48. Dans cette position avancée, le contacteur 128 est agencé de manière à être reçu dans le canal formé par les gorges hélicoïdales interne 124 et externe 126 du corps isolant. Ce faisant, le contacteur 128 est donc engagé dans un espace interstitiel entre les pièces interne 110 et externe 112 du corps isolant de la première partie. Dans cette position, une portion d'extrémité avant libre 129 du contacteur 128 est en contact électrique avec la plaquette 114V formant borne terminale avant. De ce fait, la portion aval du circuit électrique, reliée électriquement de manière permanente au contacteur 128, est reliée électriquement par ce contact électrique avec la portion amont du circuit électrique, autorisant ainsi le passage du courant nominal au travers de l'appareil de coupure, le courant nominal circulant dans le contacteur 128. Ainsi, les deux parties du dispositif de fractionnement établissement un chemin électrique conducteur continu, notamment le long du contacteur 128, entre la portion amont et la portion aval du circuit électrique.
Comme pour le premier et le second mode de réalisation, on peut prévoir que les deux parties du dispositif de fractionnement établissement, en position relative de contact électrique, un chemin électrique conducteur continu secondaire qui se substitue à un chemin électrique conducteur continu principal direct entre l'organe de connexion mobile 24 et le corps principal de l'électrode fixe 20, ceci dès que le contact direct entre l'organe de connexion mobile 24 et le corps principal de l'électrode fixe 20 est perdu au niveau d'un couple de contacts principaux. Pour cela on peut prévoir un mécanisme d'absorption de fin de course comme décrit pour les modes de réalisations précédents. Toutefois, un tel mécanisme d'absorption de fin de course n'est pas illustré sur les Fig. 17 à 21.
De la sorte, dans cette position qui est obtenue pour une position de fermeture électrique des électrodes de l'appareil mécanique, tous les éléments conducteurs distincts, qui font partie de la série portée par la première partie relativement mobile du dispositif de fractionnement, sont disposés le long du chemin électrique conducteur continu.
De plus, avec la configuration des plaquettes 114 qui s'étendent en travers du canal défini par les gorges 114, 116, le contacteur 128 est par ailleurs engagé au travers du perçage centra! de chacune des plaquettes 114.
De manière préférentielle, le contacteur 128 est alors en contact électrique avec chacune des plaquettes 114 le long de la courbe d'agencement des plaquettes. Le contacteur 128 est donc de préférence pourvu d'une surface conductrice externe sur toute la longueur correspondant à la longueur de la courbe d'agencement des plaquettes 114.
La Fig. 19 illustre une position relative des deux parties du dispositif de fractionnement 48 correspondant à une position écartée intermédiaire. Cette position peut notamment correspondre à une position intermédiaire de l'organe de connexion mobile. On constate donc que le contacteur est reculé vers l'arrière par rapport à la position de la Fig. 18. Dans cette position intermédiaire, le contacteur 128 est toutefois encore partiellement engagé dans le canal défini le long de la courbe d'agencement des plaquettes 114 de la première partie, sans toutefois s'étendre sur toute la longueur de ce canal. Ainsi, l'extrémité libre 129 du contacteur 128 n'est plus en contact électrique avec la borne terminale 114V. De ce fait, le chemin conducteur solide entre la portion amont et la portion aval du circuit électrique à couper est interrompu. En fonction de la position intermédiaire, le contacteur 128 s'est également dégagé et écarté d'un certain nombre de plaquettes parmi les premières plaquettes 114 dans leur ordre successif de l'avant vers l'arrière selon la courbe d'agencement des plaquettes. Dans cette position, chacune des plaquettes de ce groupe de plaquettes 114, desquelles le contacteur s'est dégagé, est donc écartée et isolée électriquement des autres plaquettes 114 (en l'absence d'arc électrique), et du contacteur 128, En revanche, le contacteur 128 reste engagé avec le reste de plaquettes, c'est-à-dire avec le groupe des plaquettes successives qui sont agencées en arrière de l'extrémité libre avant 129 du contacteur le long de la courbe d'agencement des plaquettes, pour la position relative considérée du contacteur 128 par rapport au corps isolant 110, 112.
Le mouvement relatif d'écartement du contacteur 128 par rapport aux plaquettes 114 portées par le corps isolant de la première partie 50 est un mouvement dans lequel le contacteur 128 se déplace en suivant !a courbe d'agencement des plaquettes 114 sur le corps isolant. Dans le cas illustré, ce mouvement est donc un mouvement hélicoïdal combinant une translation selon l'axe Al et une rotation autour de l'axe Al, les deux mouvements étant proportionnels dans la mesure du pas de l'hélice formée par la courbe d'agencement des plaquettes. Le contacteur s'étend le long de la même hélice. Dans un mode de réalisation dans lequel les plaquettes seraient agencées par exemple sur une courbe en arc de cercle contenue dans un plan, le contacteur aurait une forme d'arc de cercle de même rayon et de même centre, et le mouvement relatif serait un mouvement relatif de rotation autour du centre de l'arc de cercle commun à la courbe d'agencement des plaquettes et au contacteur.
Dans la position de la Fig. 19, toutes les plaquettes 114 situées en avant de l'extrémité libre avant 129 du contacteur 128 sont dégagées du contacteur. La portion du canal, le long de la courbe d'agencement des plaquettes, qui est située entre l'extrémité libre avant 129 du contacteur 128 et la borne terminale avant 114 est libérée du contacteur. Sur cette portion, on trouve donc un certain nombre de plaquettes 114, dit groupe avant de plaquettes, qui sont séparées par des chemins libres élémentaires distincts CLE qui se succèdent en série le long de la courbe d'agencement des plaquettes.
Dans cette position écartée intermédiaire, le dispositif de fractionnement 48 définit, entre la portion amont et la portion aval du circuit électrique, un chemin électrique préférentiel comprenant, entre la borne principale avant 114V et l'extrémité avant du contacteur 128, en alternance, des sections conductrices comprenant les éléments conducteurs distincts, ici comprenant les éléments conducteurs distincts du groupe avant de plaquettes, tous portés par la même partie relativement mobile du dispositif plaquettes, et des sections isolantes (en l'absence d'arc électrique) comprenant les chemins libres élémentaires distincts successifs définis entre deux plaquettes 114 successives du groupe avant. Dans ce mode de réalisation, les chemins libres élémentaires sont créés entre des éléments conducteurs distincts 114 appartenant à la même série, portés par la même partie relativement mobile 50 du dispositif de fractionnement 48.
On a illustré sur la Fig. 20 une position écartée extrême des deux parties du dispositif de fractionnement dans laquelle le contacteur 128 est entièrement dégagé du corps isolant 110, 112 portant les plaquettes 114. L'extrémité libre avant 129 du contacteur 128 est donc agencée à distance d'une plaquette terminale arrière 114R de la série de plaquettes du dispositif de fractionnement, et par conséquent écarté des plaquettes portées par la première partie du dispositif de fractionnement.
Dans cette position écartée extrême, le dispositif de fractionnement 48 définit, entre Sa portion amont et la portion aval du circuit électrique, un chemin électrique préférentiel comprenant, en alternance, des sections conductrices comprenant les éléments conducteurs distincts, ici comprenant l'ensemble des éléments conducteurs distincts, tous portés par la même partie relativement mobile du dispositif plaquettes, et des sections isolantes comprenant les chemins libres élémentaires distincts successifs définis entre deux plaquettes 114 successives. Le chemin électrique préférentiel comprend également une section isolante entre la plaquette terminale arrière 114R et l'extrémité libre avant 129 du contacteur 128.
Dans la position écartée extrême, correspondant dans ce cas à une valeur maximum de l'écartement de l'extrémité libre avant 129 du contacteur 128 par rapport à la plaquette terminale arrière 114R, cet écartement est déterminé en fonction de la tenue diélectrique que l'on veut obtenir pour l'appareil 10 en position d'ouverture du circuit électrique.
Dans l'exemple illustré, le contacteur 128 comporte une portion principale conductrice qui s'étend selon une courbe d'agencement identique à celle des plaquettes et qui présente une section constante dans des plans perpendiculaires à la courbe d'agencement. La portion principale présente une longueur, selon la courbe d'agencement, au moins égale à la distance, selon la courbe d'agencement, entre la borne terminale avant 114V et la plaquette terminale arrière 114R de la série de plaquettes du dispositif de fractionnement.
On comprend donc que, dans ce troisième mode de réalisation, le chemin électrique préférentiel suit la courbe d'agencement des plaquettes 114 sur le corps isolant de la première partie du dispositif. Par conséquent, on comprend que le contacteur 128 présente une forme allongée selon la trajectoire du circuit électrique préférentiel défini par la courbe d'agencement des plaquettes.
On comprend ici que le chemin électrique préférentiel est superposé à la trajectoire d'au moins une des deux parties du dispositif de fractionnement dans son mouvement relatif d'écartement, en l'occurrence par exemple à la trajectoire d'un point du contacteur 128 par rapport au corps isolant 110, 112. De la sorte, certains au moins des chemins libres élémentaires distincts s'étendent selon un chemin qui présente une composante non nulle en projection selon une direction perpendiculaire à la trajectoire du mouvement d'ouverture de l'organe de connexion mobile, et ils peuvent ainsi avoir une longueur cumulée supérieure à la longueur selon laquelle ils s'étendent selon la direction de l'axe Al. On peut ainsi avoir une « longueur d'arc » cumulée supérieure, et/ou multiplier le nombre d'arc électriques entre deux éléments conducteurs successifs.
Plus particulièrement, dans le cas où, comme décrit ci-dessus, un canal est formé dans le corps isolant, le corps isolant étant formé dans une matière isolante possédant des propriétés d'ablation permettant une montée en pression locale et présentant une plus grande de rigidité diélectrique que le fluide environnant présent dans l'enceinte de l'appareil, le canal tend à encore mieux canaliser et refroidir d'éventuels arcs électriques amenés à se propager de plaquettes en plaquettes, chaque arc électrique s'étendant entre deux plaquettes successives et chaque plaquette formant alors une forme de relais entre deux arcs électriques. Un tel canal permet notamment d'éviter l'apparition d'arc électrique entre deux éléments conducteurs distincts 114 non successifs le long de la courbe d'agencement. Il permet donc de réduire éventuellement le pas de l'hélice dans le cas d'une courbe d'agencement hélicoïdale. Cet effet est d'autant plus renforcé que le diamètre externe de la surface externe 118 de la partie interne 110 est proche du diamètre interne de la surface cylindrique interne 122 de la partie externe 112 du corps isolant. L'effet sera maximal si ces deux diamètres sont égaux, le canal présentant alors une section fermée grâce au contact entre la surface externe 118 de la partie interne 110 et la surface interne 122 de la partie externe 112.
On remarque ici que la trajectoire du contacteur 128 est une trajectoire hélicoïdale, au moins tant que le contacteur 128 n'est pas complètement dégagé de la série des éléments conducteurs distinct 114. En revanche, la trajectoire de l'organe de connexion mobile est, globalement, une translation selon l'axe Al.
On remarquera que le fait que le contacteur 128 soit engagé dans les perçages des plaquettes 114 représente un mode préféré de réalisation lié à l'agencement des plaquettes en travers du passage du contacteur 128 le long du corps isolant. Toutefois, on pourrait aussi envisager que les plaquettes soient disposées non pas en travers du passage du contacteur 128 le long du corps isolant, mais à proximité immédiate de ce passage, sans contact électrique entre la ou les plaquettes et le contacteur 128, par exemple à une distance inférieure à 10 mm, de préférence inférieure à 5 mm, plus préférentiellement inférieure à 2 mm. Cette proximité est choisie pour que, au passage de l'extrémité 129 du contacteur 128 à proximité d'une plaquette donnée, un éventuel arc électrique entre cette extrémité une plaquette précédente le long de la courbe s'accroche à ladite plaquette donnée. On assure ainsi que des arc successifs s'accrochent de plaquette en plaquette le long de la courbe d'agencement entre la plaquette terminale avant et l'extrémité avant 129 du contacteur 128, jusqu'à l'extinction complète des arcs lorsque la longueur cumulée est suffisante.
On a illustré sur la Fig. 21 une disposition possible pour un tel dispositif de fractionnement dans un appareil de coupure du type décrit en relation avec les Fig. 1 et 2. On voit sur cette Figure que la première partie 50 du dispositif de fractionnement 48 peut être logée à l'intérieur de la cavité interne 31 de la première électrode 20. La seconde partie 52 du dispositif de fractionnement 48 peut être alors logée au moins en partie à l'intérieur d'une cavité interne 41 de l'organe de connexion 24. Ce dernier peut présenter, au moins dans sa partie avant, un fourreau tubulaire 43 d'axe Al, réalisé de préférence en matériau conducteur, à l'intérieur duquel la cavité 41 est aménagée en étant ouverte vers l'avant en direction de la première électrode 20. Dans l'exemple de réalisation illustré, on prévoira de préférence (de manière non représentée) que le contacteur 128, et éventuellement son barillet 130, puisse être mobile axialement par rapport au fourreau tubulaire 43 de l'organe de connexion mobile 24, par exemple en prévoyant un déplacement relatif du contacteur 128 par rapport au fourreau 43, ou encore en prévoyant que le fourreau 43 soit télescopique. Une telle disposition permettra de s'assurer que, dans une position extrême d'ouverture de l'organe de connexion mobile, rétractée vers l'arrière, le contacteur mobile 128 soit reçu le plus possible à l'intérieur de la cavité 41. Au contraire, lorsque l'organe de connexion mobile est commandé vers sa position de fermeture, le fourreau 43 peut être amené à venir en contact axialement vers l'avant avec une surface d'appui de la première électrode 20 ou de la première partie 50 du dispositif de fractionnement, à partir d'une position intermédiaire de l'organe de connexion mobile 24, le contacteur mobile 128 pouvant par ailleurs poursuivre son déplacement vers la position relative de contact illustrée à la Fig. 18. En variante, on pourrait bien entendu prévoir que la première partie du dispositif de fractionnement 48, comportant le corps isolant 110, 112 portant les plaquettes 114, soit montée mobile en rotation autour de l'axe Al dans l'appareil de coupure, le contacteur 128 de la seconde partie pouvant alors être fixe en rotation autour de l'axe Al.
Selon une variante, on pourrait choisir que la première partie 50 du dispositif 48, comportant ie corps isolant muni des plaquettes 114, soit mobile axialement dans l'appareil, par exemple en étant portée par l'organe de connexion mobile 24, le contacteur 128 étant alors fixe, pouvant être alors agencé de manière fixe dans l'appareil, par exemple dans la cavité interne 31 de la première électrode 20.
Ce troisième mode de réalisation ne comporte pas de dispositif d'absorption de fin de course de l'organe de connexion mobile. Toutefois, on pourrait en prévoir un, selon le même concept que décrit en relation avec ie premier et le second mode de réalisation.
Les dispositifs de fractionnement décrits ci-dessus définissent chacun, en dehors de leur position de contact, un chemin électrique préférentiel, le long duquel un courant électrique est susceptible de circuler en cas de rupture diélectrique du fait d'une différence de potentiel électrique importante, excédant la rigidité diélectrique entre les deux parties du dispositif. Le long de ce chemin électrique préférentiel, le courant électrique circule soit sous forme de conduction dans des éléments conducteurs distincts, solides, soit sous forme d'arc électrique dans le ou les chemins libres élémentaires. Le chemin électrique préférentiel peut être considéré comme un chemin de moindre rigidité diélectrique entre la portion amont et la portion aval du circuit électrique pour la ou les positions écartées des parties du dispositif de fractionnement.
Dans les exemples ci-dessus, on pourrait aussi mettre en oeuvre l'invention dans un appareil de coupure dans lequel, dans la position de fermeture électrique des électrodes de l'appareil mécanique, il n'y aurait pas de contact direct entre l'organe de connexion mobile et l'électrode fixe, un contact électrique n'étant alors établi qu'au travers du dispositif de fractionnement. Dans ce cas, le courant électrique nominal circulerait au travers de l'appareil selon le chemin électrique conducteur continu défini par les deux parties du dispositif de fractionnement en position de contact, lequel constituerait alors un chemin électrique conducteur continu principal, le long duquel sont disposés les dits éléments conducteurs distincts.
Dans les exemples de réalisation, on remarque que le chemin électrique conducteur continu, principal ou secondaire, est formé par le ou les objets matériels solides et conducteurs dans lesquels circule le courant électrique nominal lorsque les deux organes de l'appareil sont en position de fermeture électrique et/ou lorsque les deux parties du dispositif de fractionnement sont en position de contact électrique. Dans la mesure où le chemin électrique conducteur continu comporte plusieurs objets matériels solides et conducteurs, ces objets sont en contact électrique les uns avec les autres. Le chemin électrique conducteur continu comporte donc un aspect matériel, celui des objets matériels solides et conducteurs qui le composent, et un aspect géométrique, celui de la forme de ces objets.
Dans les exemples de réalisation, les éléments conducteurs distincts s'étendent sur une partie seulement du chemin électrique conducteur continu dans l'appareil. Le reste du chemin électrique conducteur continu comporte notamment les électrodes, les bornes de raccordement et l'organe de connexion mobile.
Au sens de l'invention, les éléments conducteurs distincts sont disposés le long du chemin électrique conducteur continu, principal ou secondaire, au sens que, pour au moins certains états de l'appareil dans lesquels les deux parties du dispositif de fractionnement sont en position relative de contact électrique, les éléments conducteurs distincts:
- font partie des objets matériels solides et conducteurs dans lesquels circule le courant électrique conducteur continu, comme dans les premier et second exemples de réalisation ; et/ou
- comme dans le troisième mode de réalisation sont disposés à proximité immédiate, de préférence en contact mécanique, plus préférentiellement en contact électrique avec un ou des objets matériels solides et conducteurs dans lesquels circule le courant électrique nominal. Par exemple, on considérera qu'il y proximité immédiate lorsque, dans les conditions de fonctionnement lors de l'ouverture de l'appareil, le passage de l'extrémité du contacteur 128 au regard de la plaquette 114 provoque l'attachement de l'arc électrique à celle-ci.
Dans les exemples de réalisation, le chemin électrique conducteur continu est, au moins pour la portion le long de laquelle sont disposés les éléments conducteurs distincts, un chemin unique, au sens qu'il ne comporte pas de branches parallèles, au moins dans cette portion.
Dans les exemples de réalisation, les chemins libres élémentaires distincts correspondent à des chemins géométriques le long desquels on ne trouve pas d'objet matériels solides et conducteurs, mais du fluide isolant.
On peut ainsi considérer que, dans la position relative de contact électrique des deux parties du dispositif de fractionnement, les chemins libres élémentaires distincts ont une longueur nulle.
Dans les exemples de réalisation, chacun des chemins libres élémentaires distincts est créé au cours du mouvement d'ouverture des deux organes de l'appareil, au sens que la longueur des chemins libres élémentaires varie, au cours du mouvement d'ouverture en passant d'une valeur nulle, à une valeur où une tension d'arc cumulée au travers du dispositif de fractionnement 48 est susceptible d'atteindre une valeur telle qu'elle conduit à la disparition de l'arc électrique. De préférence, dans un état actif du dispositif de fractionnement 48, la rigidité diélectrique cumulée des chemins libres élémentaires en l'absence d'arc devient significative, notamment supérieure à 1 kV/mm.
De préférence, chacun des chemins libres élémentaires distincts est créé progressivement au cours du mouvement d'ouverture des deux organes de l'appareil. Cette création progressive des chemins libres élémentaires distincts à partir d'une valeur nulle, qui est permise par l'agencement des éléments conducteurs distincts le long du chemin électrique conducteur continu dans lequel circule le courant nominal juste avant la perte de contact des deux parties du dispositif de fractionnement, permet de contrôler le lieu de création des arcs et ne nécessite pas l'intervention d'un système pour déplacer un arc vers une chambre déportée comme dans l'art antérieur.
Dans les modes de réalisation dans lesquels le dispositif de fractionnement comporte une première partie 50 et une seconde partie 52 mobiles relativement l'une par rapport à l'autre, chacun des chemins libres élémentaires distincts est créé plus particulièrement par le mouvement d'écartement des deux parties du dispositif.
Les chemins libres élémentaires distincts, ou au moins une partie d'entre eux, peuvent être créés successivement l'un après l'autre dans le temps, notamment avec un décalage temporel lié au mouvement d'ouverture des deux électrodes de l'appareil, voire au mouvement d'écartement des deux parties du dispositif de fractionnement lorsque ce dernier comporte une première partie et une seconde partie mobiles l'une par rapport à l'autre. Tel est le cas dans le troisième mode de réalisation où les chemins libres élémentaires distincts sont créés successivement les uns aux autres en fonction du déplacement du contacteur vers l'arrière au cours du mouvement d'écartement du contacteur par rapport à la première partie 50 du dispositif de fractionnement.
Les chemins libres élémentaires distincts, ou au moins une partie d'entre eux, peuvent être créés simultanément, comme dans les cas illustrés par le premier mode et le deuxième mode de réalisation décrits ci-dessus.
Dans les modes de réalisation, pour une position écartée, la somme des longueurs des chemins libres élémentaires distincts du chemin électrique préférentiel est supérieure à la longueur du mouvement d'écartement des deux parties relativement mobiles du dispositif de fractionnement entre leur position de contact et ladite position écartée. Cette augmentation de la « longueur d'arc », et la possibilité aussi de multiplier les arcs en multipliant les chemins libres élémentaires entre deux éléments conducteurs distincts proximaux permet d'augmenter la capacité du dispositif de fractionnement, et donc de l'appareil de coupure, d'éteindre un arc électrique créé à l'ouverture en opposant une forte tension d'arc de façon immédiate ou quasi immédiate, comme dans le premier et le deuxième mode de réalisation ou de façon progressive, comme dans le troisième mode de réalisation. Ces deux avantages peuvent être obtenus pour une compacité donnée de l'appareil, notamment selon la direction de déplacement de l'organe mobile de connexion.
Dans les modes de réalisation décrits, on comprend que le dispositif de fractionnement crée, pour au moins une position d'ouverture avant une position d'ouverture extrême, une multitude de chemins élémentaires distincts, entre une multitude d'éléments conducteurs distincts isolés électriquement les uns des autre. De préférence, l'appareil selon l'invention comporte au moins cinq chemins élémentaires distincts, mais de préférence au moins dix chemins élémentaires distincts, plus préférentiellement au moins 30 chemins élémentaires distincts.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
De la description ci-dessus, il apparaît clairement, que, au-delà du mode de réalisation du dispositif de fractionnement, il y a un grand intérêt à disposer le dispositif de fractionnement à l'intérieur d'une cavité interne aménagée dans la première ou la seconde électrode.
On conçoit donc l'intérêt d'un appareil de coupure mécanique d'un circuit électrique haute tension ou très haute tension, du type comportant deux électrodes 20, 22, 24 qui sont destinées à être reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique, 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 au moins position de fermeture électrique dans laquelle elles établissent une connexion électrique nominale de l'appareil 10, ladite connexion électrique nominale permettant le passage d'un courant électrique nominal au travers de l'appareil, et du type comportant un dispositif de fractionnement d'arc électrique 48 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, et du type comportant une enceinte étanche enfermant un fluide isolant et dans laquelle sont agencées au moins la première électrode 20 et la seconde électrode 22, cet appareil étant caractérisé en ce qu'une partie au moins des éléments conducteurs distincts du dispositif de fractionnement 48 est logée dans une cavité interne aménagée dans la première ou la seconde électrode.
Dans un tel appareil, le dispositif de fractionnement est avantageusement conçu comme décrit dans les exemples ci-dessus, qui ont l'avantage d'une grande compacité favorisant leur logement dans une cavité interne de dimension relativement restreintes, mais d'autres conceptions sont aussi possibles.
Dans un tel appareil, la cavité interne est avantageusement aménagée à l'intérieur d'une enveloppe déterminée par une surface périphérique conductrice de la première électrode. En variante, au moins la seconde électrode comporte un organe de connexion mobile 24 selon un mouvement d'ouverture par rapport à la première électrode, entre une position extrême d'ouverture électrique et une position extrême de fermeture électrique dans laquelle il établit une connexion électrique nominale avec la première électrode 20, et la cavité interne est aménagée à l'intérieur d'une enveloppe déterminée par une surface périphérique isolante conductrice de l'organe de connexion mobile 24,

Claims

REVENDICATIONS
1 - Appareil de coupure mécanique d'un circuit électrique haute tension ou très haute tension, du type comportant deux électrodes (20, 22, 24) qui sont destinées à être reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique, 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 au moins position de fermeture électrique dans laquelle elles établissent une connexion électrique nominale de l'appareil (10), ladite connexion électrique nominale permettant le passage d'un courant électrique nominal au travers de l'appareil, du type comportant un dispositif de fractionnement d'arc électrique (48) comprenant une multitude d'éléments conducteurs distincts (53, 76, 94, 102, 114), qui, pour au moins un état actif du dispositif de fractionnement (48), sont écartés et isolés électriquement les uns des autres afin de définir dans un fluide isolant environnant une multitude de chemins libres élémentaires (CLE) distincts successifs dans lesquels des arcs électriques sont susceptibles de s'établir à l'ouverture et/ou la fermeture du circuit électrique, la pression du fluide étant supérieure à 3 bars absolus,
caractérisé en ce que le dispositif de fractionnement comporte une première partie (50) et une seconde partie (52), parmi lesquelles au moins une est mobile par rapport à l'autre selon un mouvement relatif d'écartement entre :
- au moins une position de contact électrique des deux parties définissant un chemin électrique conducteur continu pour le courant électrique nominal au travers de l'appareil, et
- au moins une position écartée des deux parties,
et en ce que le dispositif de fractionnement (48) comprend au moins une série des dits éléments conducteurs distincts qui sont disposés le long du chemin électrique conducteur continu, défini par les deux parties du dispositif de fractionnement en position de contact électrique, pour le courant électrique nominal au travers de l'appareil. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la position de fermeture électrique des électrodes (20, 22, 24) de l'appareil mécanique, le courant électrique nominal circule selon un chemin électrique conducteur continu principal, et en ce que le chemin électrique conducteur continu pour le courant électrique nominal défini par les deux parties du dispositif de fractionnement en position de contact électrique constitue un chemin électrique conducteur continu secondaire au travers de l'appareil, le long duquel sont disposés les dits éléments conducteurs distincts.
3 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la position de fermeture électrique des électrodes (20, 22, 24) de l'appareil mécanique, le courant électrique nominal circule selon le chemin électrique conducteur continu pour le courant électrique nominal défini par les deux parties du dispositif de fractionnement en position de contact, lequel constitue un chemin électrique conducteur continu principal au travers de l'appareil, le long duquel sont disposés les dits éléments conducteurs distincts.
4 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une des parties (50, 52) du dispositif de fractionnement comprend ladite série d'éléments conducteurs distincts (53, 76, 94, 102, 114) disposés le long du chemin électrique conducteur continu.
5 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour ladite position écartée de ses deux parties (50, 52), le dispositif de fractionnement (48) définit, entre la portion amont et la portion aval du circuit électrique, un chemin électrique préférentiel comprenant, en alternance, des sections conductrices comprenant les éléments conducteurs distincts (53, 76, 94, 102, 114), et des sections isolantes comprenant les chemins libres élémentaires (CLE) distincts successifs.
6 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que pour ladite position écartée, la somme des longueurs des chemins libres élémentaires (CLE) distincts du chemin électrique préférentiel est supérieure à la longueur du mouvement d'écartement des deux parties entre leur position de contact et ladite position écartée. 7 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans leur position de contact, les deux parties (50, 52) du dispositif de fractionnement sont en contact électrique par une multitude de contacts électriques distincts (81, 82, 104, 106) dont chacun met en œuvre au moins un des éléments conducteurs distincts (53, 76, 94, 102).
8 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le mouvement relatif d'écartement des deux parties (50, 52) est commandé par ie mouvement d'ouverture des électrodes (20, 22, 24) de l'appareil entre leurs positions extrêmes d'ouverture et de fermeture.
9 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une des deux parties (52) relativement mobiles du dispositif de fractionnement (48) comporte un contacteur allongé (128), le contacteur étant relié électriquement, au moins pour une phase de coupure du contact, avec une des portions du circuit électrique, et l'autre (50) des deux parties relativement mobiles du dispositif de fractionnement comporte un corps isolant (110, 112) sur lequel est agencée ladite série d'éléments conducteurs distincts (114), et en ce que le contacteur et la série d'éléments conducteurs distincts sont agencés respectivement de telle sorte que, en position de contact électrique des deux parties, les éléments conducteurs distincts (114) sont disposés sur le corps isolant (110, 112) successivement le long du contacteur allongé (128).
10 - Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que en position écartée extrême, le contacteur (128) est écarté des éléments conducteurs distincts (114).
11 - Appareil selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le contacteur (128) est allongé selon une courbe hélicoïdale.
12 - Appareil selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le corps isolant (110, 112) sur lequel est agencée la série d'éléments conducteurs distincts (114) forme un canal (122, 124) dans lequel s'étend le contacteur (128) en position de contact, le canal étant au moins partiellement libéré du contacteur dans des positions écartée ou intermédiaire pour former un chemin préférentiel d'arc électrique entre deux éléments conducteurs distincts successifs (114).
13 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chacune des deux parties (50, 52) relativement mobiles du dispositif de fractionnement comporte un corps isolant (54, 74, 92, 98) sur lequel est agencée une série d'éléments conducteurs distincts (94, 102) isolés électriquement les uns des autres, et en ce que les deux séries d'éléments conducteurs distincts sont agencées respectivement de telle sorte que :
- en position relative de contact électrique des deux parties, chaque élément conducteur distinct (94, 102) des deux séries, à l'exception d'éléments terminaux, est en contact électrique avec deux éléments conducteurs distincts (102, 94) successifs de l'autre série ;
- en toute position relative écartée des deux parties distincte de la position relative de contact électrique des deux parties, chaque élément conducteur distinct (94, 102) des deux séries est écarté des éléments conducteurs distincts (102, 94) de l'autre série.
14 - Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que le mouvement relatif d'écartement des deux parties (50, 52) du dispositif de fractionnement (48) provoque simultanément l'établissement ou simultanément la suppression du contact électrique entre tous les éléments conducteurs distincts (94, 102) des deux séries.
15 - Appareil selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que, pour assurer le contact au niveau de chaque contact prévu, on prévoit des moyens de compensation des dispersions géométriques.
16 - Appareil selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que les éléments conducteurs distincts d'au moins une des deux séries sont élastiques.
17 - Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que, pour assurer le contact au niveau de chaque contact prévu, on interpose des éléments de contact élastiques.
18 - Appareil selon l'une des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que, en position écartée, des chemins libres élémentaires (CLE) distincts sont créés d'une part entre un élément conducteur distinct (94, 102) d'une première série et un élément conducteur distinct (102, 94) proximal de l'autre série, et d'autre part entre ledit élément conducteur distinct proximal de l'autre série et un autre élément conducteur distinct de la première série.
19 - Appareil selon l'une des revendications 13 à 18, caractérisé en ce que des obstacles isolants (85) sont prévus pour limiter l'apparition d'arcs électriques entre deux éléments conducteurs distincts (94, 102) adjacents d'une même série.
20 - Appareil selon l'une des revendications 13 à 19, caractérisé en ce que, pour chacune des parties (50, 52) du dispositif de fractionnement (48), les éléments conducteurs distincts (94, 102) d'une même série sont agencés sur le corps isolant (92, 98) selon une disposition en hélice, et en ce que les deux hélices des deux parties sont coaxiales et imbriquées.
21 - Appareil selon l'une des revendications 13 à 20, caractérisé en ce que, pour chacune des parties (50, 52) du dispositif de fractionnement (48), les éléments conducteurs distincts (53, 76) d'une même série sont agencés sur le corps isolant (54, 74) selon plusieurs rangées parallèles, et en ce que les rangées des deux parties sont parallèles et imbriquées.
22 - Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un courant de charge nominale au travers de l'appareil de connexion est susceptible de transiter, en position de contact électrique des deux parties (50, 52) du dispositif de fractionnement (48), par les éléments conducteurs distincts (53, 76, 94, 102) du dispositif de fractionnement (48).
23 - Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une première électrode (20) est fixe et une seconde électrode (22) comporte un organe de connexion mobile (24).
24 - Appareil selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'une première partie (50) du dispositif de fractionnement est portée par la première électrode (20), en ce que la seconde partie (52) du dispositif de fractionnement (48) est portée par la première partie (50) du dispositif de fractionnement ou par la première électrode (20), avec possibilité de mouvement relatif d'écartement entre la position de contact et la position écartée, en ce que l'organe de connexion mobile (24) est en contact avec la seconde partie (52) du dispositif de fractionnement (48) entre une position de fermeture de l'organe de connexion mobile (24) et une position intermédiaire de l'organe de connexion mobile (24) correspondant à la position écartée des deux parties (50, 52) du dispositif de fractionnement (48), et en ce que l'organe de connexion mobile (24) est écarté de la seconde partie (52) du dispositif de fractionnement (48) entre sa position intermédiaire et une position extrême d'ouverture,
25 - Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce que, entre les positions de fermeture et intermédiaire de l'organe de connexion mobile (24), au moins un élément conducteur distinct (63, 102R) du dispositif de fractionnement est relié électriquement à l'organe de connexion mobile (24) par le contact (38, 39, 129, 114V) de l'organe de connexion mobile (24) avec la seconde partie (52) du dispositif de fractionnement (48).
26 - Appareil selon l'une des revendications 24 ou 25, caractérisé en ce qu'un courant de charge nominale au travers de l'appareil de connexion est susceptible de transiter, en position de contact électrique des deux parties (50, 52) du dispositif de fractionnement (48), par un contact électrique (38, 39, 129, 114V) entre l'organe de connexion mobile (24) et la seconde partie (52) du dispositif de fractionnement (48).
27 - Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte étanche (16) enfermant un fluide isolant et dans laquelle sont agencés au moins la première électrode (20) et la seconde électrode (22), et en ce qu'une partie au moins des éléments conducteurs distincts (53, 76, 94, 102, 114) du dispositif de fractionnement (48) est logée dans une cavité interne (31) aménagée dans la première ou la seconde électrode.
28 - Appareil selon la revendication 27, caractérisé en ce que la cavité interne (31) est aménagée à l'intérieur d'une enveloppe déterminée par une surface périphérique conductrice (32) de la première électrode (20). 29 - Appareil selon la revendication 27, caractérisé en ce qu'au moins la seconde électrode comporte un organe de connexion mobile (24) selon un mouvement d'ouverture par rapport à la première électrode, entre une position extrême d'ouverture électrique et une position extrême de fermeture électrique dans laquelle il établit une connexion électrique nominale avec la première électrode (20), et en ce que la cavité interne est aménagée à l'intérieur d'une enveloppe déterminée par une surface périphérique conductrice de l'organe de connexion mobile (24).
30 - Appareil selon l'une des revendications 27 à 29, caractérisé en ce qu'au moins une des parties (50, 52) du dispositif de fractionnement (48) est portée par la première électrode (20), et en ce que le déplacement relatif d'écartement des deux parties (50, 52) est commandé par le mouvement d'ouverture des électrodes (20, 22, 24) entre leurs positions extrêmes d'ouverture et de fermeture.
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