Disjoncteur à hexafluorure de soufre fonctionnant dans un environnement à très basse température

Abstract

 Disjoncteur à haute tension comprenant une enceinte étanche (1) dans laquelle est disposé un ensemble fixe (10) comprenant un contact principal et un contact d'arc et un ensemble mobile (20) comprenant un contact principal et un contact d'arc l'enceinte étant remplie de gaz sous pression constitué au moins partiellement d'hexafluorure de soufre, caractérisé en ce qu'il comprend un condenseur (30) disposé à l'extérieur du disjoncteur, l'intérieur du condenseur étant en communication avec l'intérieur de t'enceinte par au moins une première canalisation (31) assurant un transfert de gaz entre l'intérieur de l'enceinte et le condenseur et par au moins une seconde canalisation (32) pour transférer le gaz liquéfié dans le condenseur vers l'intérieur de l'enceinte.

Description

[0001] La présente invention est relative à un disjoncteur à haute tension à hexafluorure de soufre (SF6).

[0002] Les disjoncteurs de ce type sont souvent installés en plein air et peuvent être amenés à devoir fonctionner dans un environnement à très basse température.

[0003] Dans un disjoncteur rempli de gaz SF6 à une pression relative de 5 bars à 20°C, il y a risque de condensation du gaz dès que la température extérieure atteint -30°C. La pression interne tombe à 2,3 bars à -50°C.

[0004] Ces circonstances produisent deux types d'inconvénients :

- d'une part, les gouttelettes de liquide provenant de la condensation du gaz qui se forment sur les parois intérieures du disjoncteur (porcelaine) peuvent entraîner des amorçages entre les parties sous tension,

- d'autre part, la baisse de pression du gaz, dûe à la basse température, produit une baisse de la qualité d'isolement du disjoncteur et peut conduire à des réamorçages au cours de l'ouverture du disjoncteur.

[0005] Un but de l'invention est de réaliser un disjoncteur dans lequel aucune condensation ne peut avoir lieu sur les parois latérales du disjoncteur.

[0006] Un autre but de l'invention est de réaliser un disjoncteur dans lequel une évaporation au moins partielle du gaz condensé est assurée pour maintenir la densité de gaz à un niveau compatible avec un bon fonctionnement du disjoncteur.

[0007] La présente invention a pour objet un disjoncteur à haute tension comprenant une enceinte étanche dans laquelle est disposé un ensemble fixe comprenant un contact principal et un contact d'arc et un ensemble mobile comprenant un contact principal et un contact d'arc, l'enceinte étant remplie de gaz sous pression constitué au moins partiellement d'hexafluorure de soufre, caractérisé en ce qu'il comprend un condenseur disposé à l'extérieur du disjoncteur, l'intérieur du condenseur étant en communication avec l'intérieur de l'enceinte par au moins une première canalisation assurant un transfert de gaz entre l'intérieur de l'enceinte et le condenseur et par au moins une seconde canalisation pour transférer le gaz liquéfié dans le condenseur vers l'intérieur de l'enceinte.

[0008] L'invention sera bien comprise par la description ci-après de plusieurs modes de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel :

- la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon un premier mode de réalisation de l'invention,

- la figure 2 est une vue partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon un second mode de réalisation de l'invention,

- la figure 2A est une vue agrandie en coupe d'un détail de la figure 2,

- la figure 3 est une vue partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon une autre variante,

- la figure 4 est une vue en élévation d'un disjoncteur selon une autre variante,

- la figure 5 est une vue partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon une autre variante de l'invention représenté en position fermée,

- la figure 6 est une vue partielle en coupe axiale du même disjoncteur, en position ouverte,

- la figure 7 est une vue en coupe axiale d'un disjoncteur selon une autre variante de réalisation de l'invention,

- la figure 8 est une vue en coupe axiale d'un disjoncteur selon une autre variante de réalisation de l'invention,

- la figure 9 est une vue partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon une autre variante de réalisation de l'invention,

-- la figure 10 est une vue partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon une autre variante de réalisation.

[0009] L'invention, qui s'applique aux disjoncteurs remplis d'hexafluorure de soufre, s'applique également aux disjoncteurs remplis d'un mélange d'hexafluorure de soufre et d'azote.

[0010] Dans la figure 1, on peut distinguer, dans une enveloppe isolante 1, de préférence en porcelaine, un ensemble de contacts fixes 10 et un ensemble mobile 20. L'enveloppe est remplie de gaz isolant que l'on supposera, pour simplifier, être de l'hexafluorure de soufre pur.

[0011] L'ensemble mobile comprend une série de doigts de contact 21, constituant le contact principal mobile et coopérant avec . le contact principal fixe 11 et une série de doigts de contact 22 formant le contact d'arc mobile et coopérant avec le contact d'arc fixe 12.

[0012] Une buse de soufflage 23 permet de canaliser le gaz de soufflage poussé, à l'ouverture du disjoncteur, par le piston fixe 24.

[0013] Selon une caractéristique de l'invention, le disjoncteur est complété par un condenseur 30, placé extérieurement au disjoncteur. Ce condenseur est constitué de manière très simple par un récipient métallique, relié par deux canalisations 31 et 32 à l'extérieur du disjoncteur.

[0014] La forme du récipient est indifférente (sphère, tore, etc...). Le choix du métal et de son épaisseur est tel que la paroi interne du condenseur puisse très rapidement être portée à une température voisine de la température de l'environnement extérieur.

[0015] La canalisation 31 est de grand diamètre (5 à 15 cm) et débouche à une extrémité, vers la paroi du disjoncteur et à l'autre extrémité vers la mi-hauteur du condenseur.

[0016] La canalisation 32 est de plus petit diamètre de l'ordre du centimètre et débouche, à une extrémité, à la partie la plus basse du condenseur et à l'autre extrémité, vers le centre du disjoncteur.

[0017] L'idée maîtresse de l'invention est de favoriser la condensation en un lieu donné lorsque la température baisse, pour éviter la condensation sur les parois internes du disjoncteur.

[0018] Lorsque survient une baisse de la température extérieure, la condensation se produit préférentiellement dans le condenseur 30. Le gaz monte par le conduit 31 et s'y condense partiellement. Le condensat 33 s'écoule par le conduit 32 vers l'intérieur du disjoncteur. Le conduit 32 débouche près du tube 13 support du contact fixe 11 ; ce tube 13 est muni d'une collerette 14 constituant un déversoir permettant d'obtenir la formation d'un film de SF6 liquide qui s'écoule le long du tube 13. Lorsque le courant circule dans le disjoncteur, ce film liquide s'évapore ce qui contribue à créer un gaz à densité de SF6 plus grande dans l'espace 25 du disjoncteur.

[0019] Le tube 13 et le contact tubulaire 11 se rejoignent en formant une goulotte 15 dans lequel le SF6 liquide peut s'accumuler.

[0020] Une échancrure 16 dans le contact d'arc fixe permet de faciliter la descente du gaz quand les contacts sont en position fermée. Cette échancrure est pratiquée au niveau du col de la buse de soufflage, représentée en traits interrompus. A travers cette échancrure 16 le gaz lourd peut descendre facilement jusqu'au volume 24A. Lors de l'ouverture du disjoncteur suite à un défaut sur le réseau, on obtient ainsi un gaz comprimé à haute densité à travers la buse 23.

[0021] En plus lors de la coupure d'un courant de forte intensité, celui-ci traverse les pièces 21, 11 et 13 qui s'échauffent par effet Joule, ce qui provoque la vaporisation rapide du liquide SF6 contenu dans la goulotte 15 et le long de la paroi interne du tube 13.

[0022] La figure 2 représente un autre mode de réalisation d'un disjoncteur, selon l'invention.

[0023] Les éléments communs aux figures 1 et 2 ont reçu les mêmes numéros de référence.

[0024] Le disjoncteur est représenté en position fermée.

[0025] Le contact d'arc fixe 12A, comporte vers son extrémité, des ouvertures 17, de faible diamètre, pouvant être fermées par un clapet 18 poussé par un ressort 19 (figure 2A).

[0026] Le cylindre 13A qui porte le contact d'arc fixe 12A reçoit un piston 26 lié mécaniquement par des tirants tels que 27 à l'équipage mobile 20. Le piston 26 est creux et reçoit l'extrémité du conduit 32 relié au condenseur 30. Le piston 26 est muni d'un orifice 26A muni d'un clapet normalement ouvert. Le condensat provenant du condenseur s'écoule par le conduit 32 dans le piston 26 puis par l'orifice 26A dans le contact 12A.

[0027] Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant : à la fermeture du disjoncteur, le ressort 28 est comprimé par les tirants 27.

[0028] Le SF6 liquide qui se forme à basse température extérieure descend, comme on l'a dit plus haut, dans le contact fixe creux 12A.

[0029] A l'ouverture du disjoncteur, le ressort 28 se détend, pousse le piston 26 qui comprime le gaz au-dessous de lui provoquant l'ouverture du clapet 18 et la pulvérisation du SF6, sous forme de brouillard, dans la zone d'arc.

[0030] Ce brouillard de SF6 à grande densité favorise la coupure.

[0031] Le clapet 26A se ferme en raison de l'augmentation de la pression dans la chambre de coupure et empêche le gaz de remonter dans le condenseur. On peut aussi réaliser la compression du gaz dans le tube 12A par le déplacement d'un piston sous l'effet de l'attraction ou de la répulsion électromagnétique en utilisant le courant de court-circuit à travers une bobine en série avec le contact fixe 13.

[0032] L'utilisation de l'effet électromagnétique du courant de court-circuit permet d'injecter du SF6 liquide dans l'enceinte 25A à travers les ouvertures 17 quelques centièmes de seconde avant l'ouverture du contact mobile 20.

[0033] Dans cette solution les tirants tels que 27 ne seront plus nécessaires.

[0034] La figure 3 représente une variante de réalisation de disjoncteur du type comprenant un équipage mobile avec contact principal 51 et contact d'arc 52 et un ensemble fixe comprenant un contact principal fixe 61 et une série de doigts 62 formant un contact d'arc fixe. Une buse 63 et un déflecteur 64 délimitent une chambre 65 dans laquelle le gaz s'échauffe et monte en pression sous l'effet de l'arc formé lors d'une séparation des contacts d'arc.

[0035] Un piston 66, mécaniquement lié à l'équipage mobile, ou muni de moyens de déplacement propre, pousse, lors de l'ouverture du disjoncteur, un gaz frais à travers un conduit annulaire formé par le déflecteur 64 et les contacts 62.

[0036] Comme dans l'exemple précédent, un condenseur 70 est disposé à l'extérieur du disjoncteur et relié par deux conduits 71 et 72 à l'extérieur du disjoncteur. Le conduit 71, de plus grand diamètre que le conduit 72, débouche dans le disjoncteur du côté de la paroi de porcelaire. Le conduit 72 de plus faible diamètre débouche dans la chambre 65. Le condenseur représenté est de forme torique.

[0037] Une vanne 75 se referme lorsque la pression dans la chambre 65 croît au-delà d'une limite donnée et interdit alors toute communication entre le condenseur 70 et la chambre 65.

[0038] La buse 63 est avantageusement recourbée pour constituer une gouttière pour recueillir le SF6 liquide qui coule le long de la paroi de la chambre 65.

[0039] Au moment d'une coupure de grand courant, la chaleur dégagée par l'arc vaporise ce SF6 dont la pression de vapeur augmente alors localement, favorisant ainsi la coupure. Pour les faibles courants à couper, l'extinction de l'arc se fait par le soufflage du SF6 comprimé dans l'enceinte 66A à l'aide du piston 66.

[0040] La figure 4 montre une vue d'ensemble d'un disjoncteur comprenant, au-dessus de la chambre de coupure 100, un condenseur torique 101, avec ses conduits d'amenée de gaz 102 et ses conduits de liquide 103.

[0041] La colonne 105 contient la tringlerie de manoeuvre du disjoncteur et la chambre 106 son mécanisme de manoeuvre.

[0042] Le potentiel de la masse règne au niveau du bas de la colonne 105.

[0043] Un second condenseur 108 est placé, recueillant le SF6 gazeux ou déjà liquéfié. Le condensat est vaporisé par un organe de chauffage 109 et réinjecté à l'intérieur du disjoncteur. L'énergie de chauffage fournie par l'organe 109 peut être soit l'énergie électrique, soit l'énergie thermique du sol. A 1 ou 2 mètres dans le sol, la température est suffisante pour évaporiser le SF6 liquide à - 50°C provenant de 108.

[0044] Comme déjà signalé plus haut, la condensation du SF6 fait diminuer la pression dans l'enceinte du disjoncteur.

[0045] L'addition au SF6 de 1 à 2 bars d'azote en plus permet une meilleure tenue diélectrique en position d'ouverture des contacts et améliore le fonctionnement mécanique du disjoncteur en très basse température.

[0046] Diverses variantes de réalisations sont présentées, en référence aux figures 5 à 8.

[0047] Toutes ces variantes visent à recueillir le SF6 liquide formé pendant les périodes de fermeture ou d'ouverture du disjoncteur dans une zone proche de la zone d'arc, et, au moment de l'ouverture du disjoncteur, à projeter et pulvériser ce liquide, à l'aide de gaz comprimé, sur l'arc.

[0048] Dans la figure 5, la référence 120 désigne une enveloppe isolante en céramique d'un disjoncteur fermé de manière étanche par deux flasques d'extrémités 121 et 122, définissant une enceinte 123 étanche remplie d'hexafluorure de soufre (SF6) sous une pression de quelques bars.

[0049] A l'intérieur de l'enceinte 123, on trouve un ensemble de contacts fixes comprenant un contact principal tubulaire 124 et un contact d'arc 126. Ces derniers sont dotés de pare-étincelles 128. Les doigts 126 et le pare-étincelles sont portés par une couronne 125 fixée au tube 124. Une buse de soufflage isolante 129 prolonge le tube 124. L'ensemble mobile comprend un contact d'arc tubulaire 127 à l'extrémité d'un tube 130 relié à un organe de manoeuvre non représenté. Le tube perte une couronne 131 de doigts de contact 132, coopérant, lorsque le disjoncteur est fermé, avec le contact principal fixe 124.

[0050] Le tube 130 coulisse dans le flasque 122 ; l'étanchéité est assurée par un joint 134.

[0051] L'ensemble fixe comprend en outre deux tubes coaxiaux entre eux et au tube 124.

[0052] L'un 135 est fixé au flasque 121, l'autre 136 est disposé dans le prolongement des contacts d'arc fixes. Les deux tubes 124 et 136 délimitent un volume annulaire 137 dans lequel coulisse, de façon étanche, un piston 138.

[0053] Ce dernier est porté par un tube 139 fixé à une couronne 140 coulissant, de façon guidée, à l'intérieur du tube 135. La couronne 140 est fixée au tube 139 par des bras 141 passant dans des lumières 142 du tube 124. Un ressort 143, disposé entre le flasque 121 et le piston 138, exerce sur ce dernier une force tendant à déplacer le piston vers les contacts d'arc. Une enveloppe 144, en matériau isolant de très bonne tenue à la pression tel que verre époxy, entoure la zone d'arc. Elle est fixée d'un côté à la couronne 140 et d'un autre côté à une bague 145 coulissant, de manière guidée, dans un tube 146 fixé au flasque 122.

[0054] Comme précédemment indiqué, le disjoncteur est muni d'un condenseur 150 disposé à l'extérieur du disjoncteur et au-dessus de celui-ci.

[0055] Le condenseur est relié au disjoncteur par une canalisation 151 assurant un transfert de gaz entre l'intérieur du disjoncteur et le condenseur.

[0056] Par ailleurs, une canalisation 152 prolongée par un tube 153 débouchant sous le flasque 121, permet l'écoulement vers l'intérieur du disjoncteur du liquide formé dans le condenseur.

[0057] Le liquide passe dans le volume 155, surmontant le piston 138, traverse ce dernier par des canaux 138A ou par des clapets et atteint le volume 137. La couronne 125 est munie de clapets 125A'qui s'ouvrent lorsque la pression dans le volume 137 atteint un certain seuil. Un écran 125C contient le liquide du volume 137 pour éviter son écoulement par les passages 125B traversant la couronne 125.

[0058] L'écran 125C définit avec les pièces adjacentes un récipient 137A. Pour mieux maintenir le SF6 à l'état liquide contre la vaporisation, il est avantageux d'isoler thermiquement le récipient 137 contenant le SF6 liquide des autres pièces métalliques adjacentes, par une couche isolante non représentée.

[0059] Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant.

[0060] Lorsque le disjoncteur est fermé le tube 130 est en position haute (figure 5).

[0061] Le ressort 143 est bandé sous l'action de l'enveloppe poussée par une bague 156 solidaire du contact tubulaire 130 et venant en appui contre la bague 145.

[0062] Le gaz SF6 se condense dans le condenseur 150 quand la température ambiante baisse par exemple de -20°C à -50°C.

[0063] Le liquide SF6 tombe dans le volume 155 à travers le tube 153, puis traverse les petits trous 138A (ou les clapets) pour se trouver stocké dans le récipient 137A. A l'ouverture du disjoncteur (figure 6), la tige 130 est manoeuvrée (vers le bas de la figure). Le piston 138 comprime le gaz du volume 137. Les clapets 125A s'ouvrent quand la pression dans le volume 137 atteint un seuil donné. A ce moment, le gaz comprimé dans le volume 137 sort avec le SF6 liquide pour se bien mélanger dans l'enceinte 157 entourant les contacts d'arc. L'énergie de l'arc 158 et l'énergie de compression du piston mobile 138 produisent une élévation très rapide de la température de ce mélange à haute densité de SF6 et le portent à une pression élevée.

[0064] Au passage à zéro du courant de court-circuit, l'arc 158 s'éteint grâce au soufflage très énergique de ce gaz dense à travers la buse isolante 129.

[0065] Les passages 125B dans la couronne 125 facilitent le remplissage de SF6 du volume 137 lors de la manoeuvre de fermeture en aspirant le SF6 dans le volume 157.

[0066] Pendant cette manoeuvre le contact mobile 130 monte et entraîne l'enveloppe isolante 144.

[0067] A l'ouverture du disjoncteur le contact mobile 130 descend avec une vitesse qui peut être plus grande que celle de l'enveloppe 144 et du piston 138. La détente du ressort 143 permet de comprimer le gaz dans le volume 137. L'utilisation de l'enveloppe isolante 144, et des cylindres 135 et 146 permet de séparer dynamiquement les pressions des enceintes 123 (extérieure à l'enveloppe) et 160. Le volume de l'enceinte 123 est beaucoup plus faible que celui de l'enceinte 160.

[0068] Si, pour une raison quelconque, l'enveloppe 120 en porcelaine du disjoncteur vient à casser, la faible valeur du volume 123 interdit une explosion violente de la porcelaine 120.

[0069] Le gaz du volume 160 s'échappe lentement vers l'atmosphère à travers les jeux des guidages des bagues 140 et 145, qui offrent une étanchéité volontairement imparfaite.

[0070] Lors de la rupture brutale de la porcelaine 120, la plaque supérieure 121 et les autres pièces qui lui sont fixées, restent attachées à la plaque inférieure 122 et au contact mobile 130 grâce aux bras 141, à l'enveloppe 144 et à la butée 146A du tube 146.

[0071] Quand la pression dans l'enceinte 160 monte trop haut par exemple suite à une non coupure ou à un amorçage entre contacts, une membrane de sécurité 161 fonctionne.

[0072] Un déflecteur 162 empêche la projection des morceaux de la membrane 161. La présence de l'enveloppe isolante 144 protège la porcelaine 120 contre les élévations rapides de la pression.

[0073] La figure 7 représente une autre variante de réalisation de l'invention. Dans la figure 7, les éléments communs aux figures 5 à 7 ont reçu les mêmes numéros de référence.

[0074] On reconnaît l'enveloppe isolante 120 du disjoncteur, le condenseur 150 avec ses tubes 151 et 152. Le tube 152 placé au droit d'une canalisation 170 du flasque 121, est prolongé par un tube 171 qui s'étend jusqu'au voisinage de la buse 182 lorsque le disjoncteur est en position fermée.

[0075] L'ensemble de contacts fixes comprend un contact principal tubulaire 172 et un contact d'arc 173 sous la forme d'une tige fixée par les bras 174 radiaux.

[0076] L'équipage mobile comprend un tube 175 portant des doigts de contact d'arc 176.

[0077] Une couronne 177 solidarise le tube 175 avec un tube 178. Ce tube porte une couronne 179 sur laquelle sont disposés des contacts mobiles principaux 180, un pare-étincelles 181 et une buse isolante de soufflage 182.

[0078] Les traits en tiretés montrent la position de la buse 182 et celle des doigts d'arc 176 lorsque le disjoncteur est fermé.

[0079] Les couronnes 177 et 179 délimitent un volume 183.

[0080] La couronne 177 porte des clapets 177A et des passages 177B.

[0081] Un piston fixe annulaire 184 porté par une tige tubulaire 185 complète la chambre de coupure.

[0082] Le piston 184 délimite avec la couronne 177 un volume à comprimer 186. Lorsque le disjoncteur est fermé ou ouvert, le SF6 liquide s'écoulant par le tube 171, est recueilli dans l'entonnoir constitué par la buse 182, coule le long de la surface interne de cette buse puis se rassemble dans le récipient 183A défini par l'écran 183B et les parois adjacentes. Comme précédemment les parois du récipient 183A peuvent être munies d'une isolation thermique.

[0083] A l'ouverture du disjoncteur, le volume 183 est diminué par le déplacement relatif du piston 184 et de la couronne 177.

[0084] La pression de ce volume augmente, les clapets 177A s'ouvrent et un soufflage énergique pulvérise le SF6 liquide du récipient 183A et l'injecte vers la buse isolante 182. Grâce au soufflage de ce mélange à densité élevée de gaz et de liquide SF6 comprimé et porté à haute température sous l'action de l'arc, le courant s'éteint rapidement à son passage à zéro. Pour obtenir une bonne pulvérisation du SF6 liquide, une large membrane à trous fins peut être utilisée et fixée à l'entrée de la buse.

[0085] Les trous 177B facilitent le remplissage du volume 186 à la fermeture du disjoncteur.

[0086] La figure 8 représente un disjoncteur identique à celui de la figure 7 comportant en outre un petit réservoir 190 muni d'ouvertures 190A qui lorsque le disjoncteur est en position ouverte, sont fermées par un clapet 191 poussé par un ressort 192.

[0087] En position fermée du disjoncteur, les tiges 193, liées au clapet, s'appuient sur la buse et maintiennent le clapet ouvert, permettant l'écoulement du SF6 liquide dans le volume 183.

[0088] Le piston 184 porte des clapets 184A permettant de faciliter le remplissage de SF6 à la fermeture du disjoncteur.

[0089] La disposition de la figure 8 permet de recueillir pendant les périodes d'ouverture du disjoncteur une certaine quantité de SF6 liquide qui reste placée au-dessus de la zone d'arc et qui à la fermeture viendra remplir le volume 183 ; avec cette disposition, le SF6 ne liquide tombe pas dans le volume 183 lorsque le disjoncteur est en position "ouvert".

[0090] On conçoit qu'en utilisant une buse isolante de plus grande dimension telle que celle de la figure 1, en montant les doigts 180 sur le tube de contact fixe 172, on peut stocker le SF6 liquide à l'intérieur même de la buse isolante. Ceci fait rapprocher encore le SF6 liquide de la zone d'arc.

[0091] Pour remplir le récipient de SF6 liquide il est avantageux de ne faire descendre le SF6 liquide du condenseur 150 dans le tube 171 que lorsque un volume donné de SF6 liquide s'est accumulé dans le condenseur.

[0092] Pour cela, on peut utiliser soit un dispositif à siphon représenté dans les figures 5 et 6 sous la référence 200, soit un dispositif à flotteur 201 (figure 7).

[0093] Les figures 9 et 10 concernent deux autres modes de réalisation.

[0094] Ces modes de réalisation visent également à recueillir le gaz liquéfié formé pendant les périodes de fermeture ou d'ouverture du disjoncteur dans une zone proche de la zone d'arc, et, au moment de l'ouverture du disjoncteur, à projeter et pulvériser ce liquide à l'aide de gaz SF6 comprimé, sur l'arc.

[0095] Dans la figure 9, on reconnait l'enveloppe isolante 120 du disjoncteur recouverte par le flasque 121, l'ensemble des contacts fixes comprenant le contact principal tubulaire 172 et le contact d'arc 173 constitué d'une tige f⁴.xée par les bras radiaux 174, l'ensemble mobile comprenant le contact principal 180 et le contact d'arc 176.

[0096] Cet ensemble mobile est enveloppé par un tube externe 178 dont l'extrémité constitue un pare-étincelle 181.

[0097] Cet ensemble mobile comporte un tube interne 175, muni à son extrémité d'une couronne 179 ajustée dans le tube externe 178, un piston annulaire fixe 184 porté par une tige tubulaire 185, une buse de soufflage isolante 182, et un réservoir annulaire 333 solidaire de la couronne 179 par l'intermédiaire de tiges 334. Le contact principal 180 et le contact d'arc 176 sont portés par la couronne 179.

[0098] Un espace annulaire 331 est constitué entre le contact principal 180 et la buse 182, et un orifice 332, pratiqué dans la couronne 179, met en communication l'espace annulaire 331 et le réservoir 333 recouvert par un grillage 341.

[0099] La couronne 179 comporte également des orifices 337 mettant en communication le réservoir 333 et un espace 336 annulaire interne à la buse isolante 182.

[0100] Le flasque 121 reçoit un condenseur 300 en forme de cloche muni ou non d'ailettes de refroidissement.

[0101] Une canalisation de transfert 301 remplit le rôle de la première canalisation assurant un transfert de gaz entre l'intérieur de l'enceinte et le condenseur.

[0102] Deux petites canalisations de transfert distinctes 302A, 302B, appelées ci-après orifices 302A, 302B, remplissent le rôle de la seconde canalisation transférant le gaz liquéfié du condenseur vers l'intérieur de l'enceinte.

[0103] Le condenseur renferme une enceinte isolante 310 séparée par une cloison 313, pour constituer deux compartiments égaux ou inégaux 311, 312.

[0104] Le compartiment 311 est relié à l'orifice 302A par un siphon 303, cet orifice étant prolongé par un tube 304, et le compartiment 312 est en communication directe avec l'orifice 302B .

[0105] Le contact tubulaire 172 comporte une gouttière 340 et un réservoir annulaire 338 constitué par une cloison annulaire.

[0106] Les traits en tiretés montrent la position de la buse 182 et celle du contact d'arc 176 lorsque le disjoncteur est fermé.

[0107] Ce disjoncteur fonctionne de la manière suivante :

Lorsque le disjoncteur est fermé, l'ensemble mobile est en position haute comme représenté en tiretés.

[0108] Si la température ambiante baisse, par exemple jusqu'à -15°C et en dessous, le gaz SF6 se condense dans le condenseur 300. Cette condensation fait chuter légèrement la pression et il y a donc appel de gaz de l'enceinte vers le condenseur à travers la canalisation 301.

[0109] Le liquide SF6 est stocké dans l'enceinte isolante 310, donc dans les deux compartiments 311, 312.

[0110] Quand le liquide SF6 atteint un certain niveau, il est transféré du compartiment 311 dans l'espace 331 par l'intermédiaire du siphon 303 de l'orifice 302A et du tube 304, et à travers l'orifice 332 dans le réservoir 333. De même, le liquide SF6 est transféré du compartiment 312 dans le réservoir 338 par l'orifice 302B et par la gouttière 340.

[0111] Au déclenchement, le liquide SF6 est projeté, par l'effet d'accélération du contact mobile, contre la couronne 179 et entraîné par le gaz SF6 comprimé dans le cylindre vers l'espace interne 336 à travers les orifices 337.

[0112] Le gaz arrive au niveau du col de la buse 182 sous forme de brouillard.

[0113] L'action de l'arc fait monter rapidement la pression de ce gaz et ceci facilite grandement la coupure des courants de défaut.

[0114] Pour obtenir de fines gouttelettes de liquide SF6 au moment du déclenchement, on utilise un grillage fin 341, et pour mieux conserver le liquide SF6 dans le réservoir 333, ce dernier est thermiquement isolé des autres pièces métalliques environnantes. Ce réservoir 333 et ses tiges de fixations 334 peuvent être remplacés par seulement un récipient flexible en accordéon fixé à la couronne 179.

[0115] Pour obtenir une injection de liquide SF6 plus importante, on peut remplacer le réservoir 333 et les tiges 334 par un réservoir flexible en accordéon et prévoir, au déclenchement, que ce réservoir flexible vienne heurter le piston 184 en fin de course.

[0116] Dans la figure 10, on reconnait les éléments communs aux deux modes de réalisation, en ce qui concerne l'ensemble fixe, le contact principal 172, le contact d'arc 173 fixé par des bras radiaux 174, en ce qui concerne l'ensemble mobile, le tube externe 178, le tube interne 175 comportent à son extrémité la couronne 179, la tige tubulaire 185 portant le piston fixe 184, la buse de soufflage 182 et le contact d'arc 176, puis en ce qui concerne le condenseur 300 la canalisation de transfert 301, les deux petites canalisations de transfert 302A, 302B, le tube 304, l'enceinte isolante 310 munie de deux compartiments 311, 312.

[0117] Dans ce mode de réalisation, l'intérieur du contact d'arc 173 constitue un réservoir 317 relié au compartiment 312 de l'enceinte isolante 310 par l'orifice 302B et par un tube 305. Le haut du réservoir 317 comporte une ouverture 318 qui permet un meilleur contact avec le gaz environnant lors de la vaporisation du liquide SF6.

[0118] Contrairement au premier mode de réalisation, le contact principal 180 n'est pas installé sur l'ensemble mobile mais sur l'ensemble fixe, à l'extrémité du contact principal 172, ce contact 180 venant en appui sur un épaulement d'extrémité du tube 178. Dans l'ensemble mobile, le réservoir de liquide est placé à l'intérieur de la buse isolante 182, ce réservoir 320, constitué par une cloison 321, étant en communication avec l'espace libre entre couronne 179 et piston 184, par l'intermédiaire de clapets 177A, cet espace libre étant en communication permanente avec un espace annulaire 336 par l'intermédiaire d'orifices 337.

[0119] La buse isolante 182 comporte un orifice 322 qui permet d'alimenter le réservoir 320 en liquide SF6.

[0120] Un grillage fin 323 est placé en haut du réservoir 320 pour favoriser la pulvérisation du liquide SF6.

[0121] Ce disjoncteur fonctionne de la manière suivante :

Le liquide SF6 sortant du condenseur par le tube 304 tombe sur la buse 182, traverse l'orifice 322 et entre dans le réservoir 320.

[0122] Au moment du déclenchement, les clapets 177A permettent, grâce au SF6 comprimé, d'injecter et de pulvériser rapidement le liquide SF6 vers la zone d'arc. Le gaz SF6 comprimé passe d'autre part par les orifices 337.

[0123] Le liquide SF6 sortant du condenseur par la canalisation 305 tombe dans le tube de contact d'arc 173.

Revendications

1/ Disjoncteur à haute tension comprenant une enceinte étanche (1) dans laquelle est disposé un ensemble fixe (10) comprenant un contact principal et un contact d'arc et un ensemble mobile (20) comprenant un contact principal et un contact d'arc, l'enceinte étant remplie de gaz sous pression constitué au moins partiellement d'hexafluorure de soufre, caractérisé en ce qu'il comprend un condenseur (30) disposé à l'extérieur du disjoncteur, l'intérieur du condenseur étant en communication avec l'intérieur de l'enceinte par au moins une première canalisation (31) assurant un transfert de gaz entre l'intérieur de l'enceinte et le condenseur et par au moins une seconde canalisation (32) pour transférer le gaz liquéfié dans le condenseur vers l'intérieur de l'enceinte.

2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condenseur (30) est une sphère creuse métallique.

3/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condenseur (30) est un tore creux métallique.

4/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première canalisation (31) débouche dans l'enceinte à proximité de la paroi de l'enceinte.

5/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la seconde canalisation (32) débouche dans l'enceinte à proximité d'un tube métallique (13) constituant le support du contact principal fixe (11).

6/ Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit tube comporte une collerette (14) constituant un déversoir pour le gaz liquéfié provenant du condenseur et assurant la formation d'un film liquide sur la paroi dudit tube.

7/ Disjoncteur selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit tube (13) comporte, au voisinage du contact d'arc fixe (11), une goulotte (15) pour recueillir le gaz liquéfié.

8/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le contact d'arc fixe (12A) est un tube fermé à son extrémité située dans la zone d'arc et recevant le liquide gaz liquéfié, ledit tube comprenant vers ladite extrémité, au moins un orifice (17) obturable par un clapet (18) s'ouvrant lors de l'ouverture du disjoncteur.

9/ Disjoncteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les orifices (17) se trouvent en face de la sortie (40) des gaz comprimés dans l'enceinte (24A).

10/ Disjoncteur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un piston (26), se déplaçant à l'ouverture du disjoncteur, pour comprimer le gaz surmontant le liquide contenu dans le contact d'arc fixe.

11/ Disjoncteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le piston (26) se déplace sous l'action électromagnétique d'une bobine parcourue par le courant de court-circuit.

12/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre thermique (65) constituée par une buse (63) prolongeant le contact principal fixe (61) et un déflecteur (64) entourant le contact d'arc fixe (62), la seconde canalisation (72) débouchant dans ladite chambre thermique.

13/ Disjoncteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite buse (63) est recourbée pour constituer une gouttière recueillant le gaz liquéfié en provenance du condenseur.

14/ Disjoncteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un second condenseur (108) disposé à l'extérieur du disjoncteur au niveau des pièces ayant le potentiel de la masse, ledit condenseur étant relié à l'intérieur du disjoncteur par des premières canalisations véhiculant du gaz, le liquide condensé étant acheminé à un dispositif (109) de vaporisation dont la sortie est en communication avec l'intérieur du disjoncteur.

15/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient de stockage (137A) dans lequel le SF6 liquide provenant du condenseur s'accumule, ce récipient étant placé dans un volume (137) pouvant être comprimé à l'ouverture du disjoncteur et muni de clapets par lequel le gaz comprimé mélangé de SF6 liquide est projeté dans la zone d'arc.

16/ Disjoncteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que le SF6 liquide sortant du condenseur (150) tombe dans le volume de stockage fixe (137) sous son propre poids.

17/ Disjoncteur selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que la zone des contacts est séparée des parois latérales de l'enceinte en céramique par une enveloppe isolante mobile (144) à haute tenue en pression.

18/ Disjoncteur selon les revendications 15 à 17, caractérisé en ce que ladite enveloppe isolante est solidaire d'un piston (141) coulissant dans une chambre fixe (137) placée au voisinage des contacts d'arc. 19/ Disjoncteur selon l'une des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que le volume (123) compris entre les parois latérales de l'enceinte et l'enveloppe est beaucoup plus petit que le volume (160) intérieur à l'enveloppe.

20/ Disjoncteur selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que les extrémités de l'enveloppe sont guidées dans des tubes (146, 135) avec une étanchéité imparfaite.

21/ Disjoncteur selon l'une des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que le bandage du ressort (143) à la fermeture du disjoncteur est assuré par le mouvement de l'enveloppe (144) celle-ci étant entraînée par le contact d'arc mobile (130).

22/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble mobile comprend une chambre cylindrique de compression (186) dans laquelle est disposée un piston fixe (184), et une chambre (183) surmontant la chambre de compression (186) et recueillant le gaz liquéfié dans un récipient (183A) la chambre (183) étant munie de clapets (177A) s'ouvrant directement sur la zone d'arc pour le soufflage du gaz et du SF6 liquide lorsque la pression atteint une valeur donnée dans la chambre de compression (186) en raison de sa diminution de volume provoquée, à l'ouverture du disjoncteur, par le mouvement relatif du piston et de l'ensemble mobile.

23/ Disjoncteur selon le revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, situé au voisinage de la zone d'arc, un petit récipient (190) recueillant le gaz liquéfié lorsque le disjoncteur est en position ouvert, ledit récipient présentant des ouvertures (190A) débouchant directement sur une buse isolante entourant les contacts d'arc l'ouverture étant assurée par un clapet (191) qui ne s'ouvre qu'à la fermeture du disjoncteur.

24/ Disjoncteur selon les revendications 22 et 23, caractérisé en ce que le SF6 liquide sortant du condenseur (150) tombe sous son propre poids dans le volume de stockage mobile (183) en longeant la surface interne de la buse isolante (182).

25/ Disjoncteur selon les revendications 15 à 24, caractérisé en ce que le récipient (137A, 183A, 183) est isolé thermiquement.

26/ Disjoncteur selon l'une des revendications 15 à 25, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour provoquer la chute du SF6 à partir d'une certaine quantité.

27/ Disjoncteur selon la revendication 26, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un siphon (200) ou un flotteur (201) placé dans le condenseur.

28/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condenseur (300) comprend une enceinte isolante (310) dans laquelle le gaz liquéfié s'accumule, cette enceinte étant constituée de deux compartiments indépendants (311, 312) séparés par une cloison (313), la seconde canalisation de transfert étant séparée en deux petites canalisations distinctes (302A, 302B) communiquant chacune avec un compartiment de l'enceinte isolante (310).

29/ Disjoncteur selon la revendication 28, caractérisé en ce qu'une partie du gaz liquéfié quitte un compartiment (311) de l'enceinte isolante (310) par un siphon (303) raccordé à une petite canalisation de transfert (302A) et tombe sous son propre poids et à travers un orifice (332) dans un réservoir annulaire (333) placé sous la buse (182) et solidaire de l'ensemble mobile, et en ce que l'autre partie du gaz liquéfié quitte l'autre compartiment (312) de l'enceinte isolante par l'autre petite canalisation de transfert (302B) et s'écoule dans un réservoir annulaire (338) interne au contact principal (172) de l'ensemble fixe.

30/ Disjoncteur selon la revendication 28, caractérisé en ce qu'une partie du gaz liquéfié quitte un compartiment (311) de l'enceinte isolante par une petite canalisation de transfert (302A) et tombe sous son propre poids dans un réservoir annulaire (320) interne à la buse (182), et en ce que l'autre partie du gaz liquéfié quitte l'autre compartiment (312) de l'enceinte isolante par l'autre petite canalisation de transfert (302B) et pénètre par l'intermédiaire d'un tube (305) dans un réservoir (317) interne au contact d'arc (173) de l'ensemble fixe.

Dessins