[0001] La présente invention a pour objet un perfectionnement à la structure des parafoudres
du type "monocolonne", qu'ils soient de poste ou de distribution.
[0002] Les parafoudres sont des dispositifs de protection électriques bien connus destinés
à être raccordés en parallèle à un appareil électrique à protéger, dans le but de
réduire les surtensions pouvant se produire aux bornes de ce dernier. Plus précisément,
les parafoudres sont des systèmes électriques se présentant normalement sous la forme
d'un circuit ouvert qui se "transforme" en un circuit fermé parallèle à l'appareil
à protéger dès qu'une surtension significative apparaît aux bornes de ce dernier.
Ils permettent donc de réduire le niveau d'isolation des appareils électriques qu'ils
protègent et, par conséquent, leur coût de production.
[0003] Les parafoudres présentement disponibles sur le marché sont largement utilisés dans
des réseaux de transport et de distribution (parafoudres de poste et de distribution)
d'énergie électrique. Ces parafoudres sont habituellement constitués d'une enveloppe
de porcelaine ayant la forme générale d'un tube cylindrique quelquefois fermé à une
extrémité, laquelle enveloppe définit une cavité dans laquelle est disposée une ou
plusieurs colonnes de varistance se présentant sous la forme de pastilles empilées
les unes sur les autres. Il est bien connu que les varistances sont des éléments électriquement
actifs constitués d'oxyde de métal tel que l'oxyde de zinc, ou encore de carbure de
silicium, dont l'impédance paraît non-linéairement sous l'effet d'une surtension de
façon à fournir une protection adéquate.
[0004] Comme n'importe quel dispositif électrique, les parafoudres sont parfois sujets à
défaut. Lorsqu'un tel défaut survient, une ou plusieurs des varistances se trouvent
court-circuitées en permanence et un arc électrique se forme à l'intérieur de l'enveloppe,
lequel génère des surpressions explosives ainsi que des températures excédant le point
de fusion de tous les métaux connus. Afin de réduire ce risque d'explosion de l'enveloppe
du parafoudre suite à un court-circuit interne, des limiteurs de pression ont été
suggérés, lesquels ont pour but de transférer l'arc électrique à l'extérieur à l'aide
d'un diaphragme et d'une tuyère d'orientation des gaz chauds générateurs de surpression.
Evidemment, ces éléments doivent être montés sur l'enveloppe de porcelaine, ce qui
rend la construction relativement onéreuse. C'est d'ailleurs pourquoi on retrouve
surtout ces éléments dans les parafoudres de poste de transport à haute tension.
[0005] Dans la demande de brevet canadien no 526.139 déposée le 23 décembre 1986 au nom
de la Demanderesse, un nouveau type de boîtier cylindrique a été proposé pour remplacer
les enveloppes de porcelaine utilisées jusqu'à présent pour la construction des parafoudres.
Ce nouveau boîtier est avantageusement constitué d'une matière isolante synthétique
capable de supporter une tension mécanique élevée, telle que du béton-époxy ou du
béton-polymère. Cette enveloppe est moulée sur un tube mince de préférence constitué
de verre, disposé sur une électrode.
[0006] La solution proposée dans cette demande de brevet canadien a le grand avantage d'éliminer
tous les inconvénients liés à l'usage de la porcelaine pour la fabrication des enveloppes,
et, de là, de permettre la construction de parafoudres pour réseaux de distribution
beaucoup moins sujets à des risques d'explosion ou de bris d'enveloppe, et ce à un
coût comparable à celui des parafoudres de distribution existants faits en porcelaine.
[0007] Il a toutefois été observé que si, tel que précédemment indiqué, la solution proposée
dans cette demande de brevet canadien permet de réduire énormément les risques d'explosion,
elle n'élimine pas totalement ce risque dans le cas particulier où le parafoudre est
sujet à un emballement thermique sévère.
[0008] Pour permettre de mieux comprendre ce risque ainsi que la solution proposée dans
le cadre de la présente invention, il convient de décrire plus en détail la structure
de base des parafoudres du type monocolonne, et la façon dont ceux-ci se comportent
en cas de défaut interne.
[0009] Tel que précédemment indiqué, tout parafoudre mono-colonne comprend une enveloppe
constituée d'un matériau isolant, tel que de la porcelaine ou, comme dans la demande
de brevet canadien ci-dessus mentionnée, d'un béton-époxy ou polymère, laquelle enveloppe
définit une cavité de forme généralement cylindrique pourvue d'une paroi et de deux
extrémités dont au moins une est non fermée. Dans le cas des parafoudres du type "monocolonne",
une colonne unique de varistances est disposée à l'intérieur de la cavité. Ces varistances
ont la forme de pastilles cylindriques de diamètre inférieur à celui de la cavité
de l'enveloppe, lesquelles sont empilées les unes au dessus des autres pour former
la colonne unique. Les moyens, généralement constitués par un ressort venant presser
sur une des bases de la colonne, servent à maintenir les pastilles ainsi empilées
dans l'enveloppe. Des contacts électriques ou "électrodes" sont disposés aux deux
extrémités de la cavité de l'enveloppe pour permettre le montage électrique de cette
colonne de varistances en parallèle aux bornes d'un appareil électrique à protéger
contre les surtensions.
[0010] De façon à permettre un transfert de l'arc électrique de l'intérieur vers l'extérieur
en cas de défaut du parafoudre, un diaphragme est avantageusement disposé en travers
de chaque extrémité non fermée de la cavité de l'enveloppe. Ce diaphragme est constitué
d'une feuille d'aluminium ou de toute autre matière facilement déchirable sous l'effet
de toute surpression générée par un arc électrique pouvant se former au sein de la
cavité en cas de défaut interne du parafoudre, pour ainsi permettre l'évacuation "naturelle"
des gas chauds générés par l'arc à chaque extrémité non fermée de l'enveloppe et,
de là, réduire les risques d'explosion de cette dernière. Habituellement, une tuyère
est également utilisée en aval du diaphragme, pour orienter vers l'extérieur les gaz
chauds s'échappant dès que le diaphragme est perforé.
[0011] En condition normale d'opération, le courant provenant du circuit extérieur auquel
le parafoudre est relié traverse ce dernier en passant par d'un contact à l'autre
via la colonne de varistances.
[0012] En cas d'une défaillance d'une ou plusieurs des varistances disposée en colonne à
l'intérieur de l'enveloppe, un arc électrique se produit à l'intérieur de la cavité
et crée une surpression interne qui amène à une perforation du diaphragme. Dès que
cette perforation survient, les gaz chauds à l'intérieur de l'enveloppe peuvent s'échapper
et être dirigés par la tuyère vers une autre électrode, pour ainsi causer un transfert
de l'arc de l'intérieur vers l'extérieur de l'enveloppe et, de là, libérer l'intérieur
de cette dernière des surpressions et des températures qui pourraient en provoquer
l'explosion.
[0013] Pour que ce mécanisme de sécurité fonctionne adéquatement, il est bien entendu nécessaire
que l'arc électrique qui se crée naturellement lors du défaut puisse "s'épandre" à
l'intérieur de la cavité de l'enveloppe et que cet arc puisse atteindre sans aucune
obstruction le diaphragme afin de perforer celui-ci et ainsi d'assurer le relâchement
des gaz chauds nécessaires au transfert extérieur de l'arc. Il est donc essentiel
de n'avoir aucun blocage mécanique le long de l'axe de la cavité interne de l'enveloppe,
dans la direction de l'extrémité non fermée de celle-ci.
[0014] A cette fin, la pratique habituelle a toujours été d'utiliser des varistances en
forme de pastilles de diamètre inférieur au diamètre interne de la cavité pour laisser
une couronne d'air suffisante autour des pastilles pour permettre à l'arc de se former
et d'atteindre le diaphragme, étant entendu que toute obstruction au passage de l'arc
réduit l'efficacité de transfert de ce dernier vers l'extérieur et, de là, augmente
très substantiellement les risques d'explosion. Or, la possibilité d'une telle obstruction
existe en permanence en cas de fragmentation des pastilles de varistance, pour des
raisons thermiques ou purement mécaniques. Ainsi, il a été constaté que, en cas de
défaut d'une des varistances, un courant de fuite substantiel est généré, lequel amène
à une élévation importante de la tension et a un emballement thermique sévère pouvant
amener à une fragmentation presque diamétrale de certaines des pastilles dont les
fragments viennent alors obstruer le passage annulaire prévu autour de la colonne.
[0015] La présente invention a pour objet un dispositif de structure extrêmement simple,
permettant de solutionner le problème ci-dessus mentionné et, de là, réduire au minimum
les risques d'explosion de l'enveloppe d'un parafoudre en cas de défaut interne à
cause d'un manque d'espace suffisant dans la cavité pour permettre à l'arc généré
lors du défaut de se développer et atteindre le diaphragme.
[0016] Plus précisément, l'invention propose de maintenir les pastilles de varistances empilées
en une colonne unique dans la cavité de l'enveloppe à l'aide d'au moins trois, et
de préférence quatre tuteurs faits en un matériau à la fois isolant et non élastique,
tel que de la porcelaine, de la céramique ou du béton-époxy ou du béton-polymère.
Pour assurer leur fonction de maintien des pastilles, les tuteurs s'étendent chacun
sur toute la hauteur de la colonne et sont symétriquement disposés autour de celle-ci.
[0017] Grâce à cet arrangement et cette disposition particulière, les tuteurs forment et
maintiennent en permanence des passages libres en nombre identique à leur propre nombre,
et ce tout autour de la colonne de varistances. Bien sur, chacun de ces passages est,
en pratique constitué par l'espace d'air défini entre deux des tuteurs proprement
dits, la paroi de la colonne et la paroi de la cavité.
[0018] Tel que précédemment indiqué, la principale utilité de ces tuteurs est de maintenir
au centre de la cavité les fragments de varistance en cas de fragmentation d'une ou
plusieurs de celles-ci suite à un emballement thermique sévère. Les tuteurs garantissent
ainsi la non-obstruction des passages qu'ils définissent autour de la colonne et,
de là, l'expansion requis de l'arc qui peut s'établir n'importe où autour de la colonne
et se développer sans aucune obstruction. Les tuteurs permettent également de canaliser
l'onde de choc et les gaz chauds jusqu'au diaphragme, sans aucun risque d'obstruction
et par conséquent d'explosion.
[0019] De préférence, chaque tuteur a une section en forme de trapèze isocèle et est disposé
de façon à ce que le grande base de sa section trapézoïdale vienne prendre appui sur
la périphérie des pastilles. Cette forme trapézoïdale est intéressante dans la mesure
où elle permet de maximiser l'espace libre à l'intérieur de la cavité de l'enveloppe
et, de là, agrandir au maximum les passages dans lesquels l'arc de défaut peut s'épanouir.
[0020] De façon à assurer un bon maintien des fragments des pastilles de varistance en cas
de fracture de celle-ci, la grande base de chaque tuteur de section trapézoïdale est
concave et de même courbure que la périphérie des pastilles. En outre, cette grande
base a une longueur telle que la somme de toutes les grandes bases de tous les tuteurs
soit légèrement inférieure au périmètre des pastilles. En d'autre mots, les bases
des tuteurs sont choisis de façon à entourer presque en continuité la circonférence
des pastilles pour éviter que des fragments même petits puissent venir obturer des
passages définis entre les tuteurs pour l'épanouissement de l'arc.
[0021] Selon un mode préféré de l'invention, les tuteurs sont montés à l'aide de tiges de
fixation aisément cisaillables par simple surchauffe ou surpression, tout autour de
la périphérie d'une base rigide de diamètre supérieur à celui des pastilles, cette
base étant destinée à venir se placer en dessous de la colonne de varistances. Ce
montage particulier a le grand avantage de donner suffisamment de flexibilité aux
tuteurs pour permettre un expansion de l'arc généré en cas de défaut du parafoudre,
lequel arc n'est jamais rectiligne. Comme on peut en effet le comprendre, l'arc formé
en cas de défaut du parafoudre va se retrouver canalisé dans un segment axial défini
par deux des tuteurs. Les tuteurs n'étant maintenus que par une seule extrémité à
même une base, ils peuvent aisément s'élargir à l'autre extrémité qui est de préférence
placée là où se trouve le diaphragme pour ainsi assurer un plus grand passage à l'arc.
En outre, en étant maintenu à l'aide de tiges facilement cisaillables à même leur
base, les tuteurs peuvent se trouver totalement libérés dès que l'arc est formé et,
sous l'effet de la pression de l'arc, se trouver poussés pour ainsi assurer un élargissement
maximum du segment axial dans lequel l'arc se forme.
[0022] Tel que précédemment indiqué, l'invention est spécialement conçue pour être utilisée
avec des parafoudres de type monocolonne, puisque l'utilisation d'un tel jeu de tuteurs
ne présente un avantage que lorsque le parafoudre ne contient qu'une seule colonne
de varistances. Par contre, la présente invention n'est pas limitée à un type donné
de parafoudre et peut être utilisée indifféremment avec des parafoudres de poste ou
des parafoudres de distribution.
[0023] Il convient également de mentionner que les tuteurs dont l'utilisation est proposée
dans le cadre de la présente invention ne doivent pas être confondus avec les supports
mécaniques calo-porteurs parfois utilisés pour créer un pont thermique entre la paroi
de la cavité interne de l'enveloppe et la paroi externe des varistances dans le but
de faciliter le refroidissement de ces dernières. En effet, les supports mécaniques
caloporteurs ainsi utilisés sont habituellement faits de caoutchouc dans lequel des
additifs caloporteurs sont ajoutés. Ces supports sont donc contrairement aux tuteurs
selon l'invention, faits en une matière élastique de façon à permettre leur installation
par serrage à l'intérieur de la cavité et ainsi assurer un contact permanent et très
étroit entre la paroi des varistances et la paroi de la cavité. A l'opposé, les tuteurs
utilisés selon l'invention doivent être faits en matière non-élastique ou rigide de
façon à pouvoir se déplacer sans fléchir ni se déformer sous l'effet de la pression
d'un arc se formant dans un des passages.
[0024] Dans le cas des supports mécaniques caloporteurs, il est également nécessaire d'avoir
le maximum de contact avec la paroi de la cavité, puisque le but essentiel de ces
supports est d'assurer un transfert de la chaleur des varistances vers l'extérieur.
A l'opposé, les tuteurs selon l'invention ont de préférence la forme d'un trapèze
dont la petite base est orientée du côté de la paroi de la cavité de façon à assurer
le maximum d'espace libre près de ladite paroi. En outre, selon l'invention, les contacts
entre les tuteurs et la paroi doivent être réduits au minimum, pour permettre aux
tuteurs de se déplacer facilement dès qu'un arc se forme.
[0025] Il est donc évident qu'on ne peut confondre, aussi bien du point de vue utilité que
du point de vue structurel, les supports mécaniques caloporteurs actuellement existant
avec les tuteurs de structure et d'utilisation très particulières proposées selon
la présente invention.
[0026] Enfin, il est bien évident que l'utilisation de la présente invention ne doit en
aucun cas être restreinte au boîtier du parafoudre faisant l'objet de la demande de
brevet canadien en coïnstance ci-dessus mentionnée. En fait, comme on peut aisément
le comprendre, le perfectionnement selon la présente invention peut être utilisé avec
n'importe quel type de parafoudre existant, pourvu d'une enveloppe de porcelaine ou
de tout autre matériau analogue.
[0027] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description non limitative qui
va suivre d'un mode de réalisation préféré de celle-ci, faite en se référant aux dessins
annexés dans lesquels:
- la fig. 1 est une vue en coupe verticale d'un parafoudre telle que décrite dans
la demande de brevet canadien no 526.139, pourvue du perfectionnement selon la présente
invention;
- la fig. 2 est une vue en perspective d'une colonne de varistances entourée d'un
jeu de tuteurs selon l'invention, montés sur une base;
- la fig. 3 est une vue de l'extrémité non fermée du parafoudre illustré sur la fig.
1, et
- la fig. 4 est une vue identique à celle de la fig. 3, montrant la position des tuteurs
suite à un emballement thermique sévère ayant amené à une fragmentation diamétrale
des pastilles et à la formation d'un arc électrique à l'intérieur de la cavité.
[0028] Le parafoudre de type monocolonne illustré sur la fig. 1 des dessins annexés est
décrit en détail dans la demande de brevet canadien no 526.139 déposée le 23 décembre
1986 par la Demanderesse, HYDRO QUEBEC. En conséquence, seuls les éléments de ce parafoudre
essentiels à la compréhension de la présente invention seront ci-après décrits.
[0029] Le parafoudre 1 comprend une enveloppe externe 3 constituée d'un matériau isolant
du point de vue électrique. Cette enveloppe définit une cavité 5 de forme généralement
cylindrique, pourvue d'une paroi 7 et de deux extrémités dont au moins une est fermée
par une électrode 9 jouant le rôle de premier contact électrique.
[0030] La surface extérieure de l'enveloppe 3 est de préférence pourvue d'ailettes annulaires
11 servant, d'une part, à assurer un maintien diélectrique de l'enveloppe dans des
conditions de pluie et de pollution et, d'autre part, à augmenter la résistance mécanique
de cette dernière. L'enveloppe 3 est également pourvue d'une pluralité d'ancrages
13 et 13′. Les ancrages 13′ qui sont disposés du côté de l'enveloppe où la cavité
se trouve fermée par l'électrode 9 servent à la fixation du parafoudre à même un support
15 à l'aide de boulons 17. Des ancrages 13 disposés de l'autre côté de l'enveloppe,
là où se trouve l'extrémité non fermée de la cavité, servent essentiellement à la
fixation d'un couvercle 19 à l'aide de boulons 21.
[0031] Le parafoudre 1 comprend une colonne de varistances 18 ayant chacune la forme d'une
pastille cylindrique de diamètre inférieur à celui de la cavité 5. Les varistances
18 sont empilées les unes sur les autres pour former une colonne unique disposée en
plein centre de la cavité 5.
Des moyens constitués par un ressort 23 sont montés entre l'électrode 9 et la base
de la colonne de varistance 18 pour maintenir celle-ci appuyée contre le couvercle
19.
[0032] Ce couvercle 19 est de forme annulaire et est fait en un matériau conducteur d'électricité
pour ainsi former l'autre contact ou électrode du parafoudre, à l'autre extrémité
de la colonne de varistances 20. Ce couvercle 19 est, pour des raisons d'assemblage,
composé de plusieurs pièces dont, notamment, une pièce 25 de centrage et de maintien
de la colonne de varistance. Cette pièce 25 est elle-même pourvue d'une pluralité
de passages périphériques 27 dont le but est essentiellement de permettre l'échappement
des gaz chauds lorsque survient une surpression dans la cavité 5 à l'intérieur de
l'enveloppe 3.
[0033] Un diaphragme 29 est monté sur le couvercle 19 pour fermer celui-ci. Le diaphragme
29 est habituellement fabriqué d'une feuille mince de métal capable de se déchirer
lorsqu'elle est sujette à une surpression générée par l'onde de choc et les gaz d'un
arc électrique se formant au sein de la cavité 5 en cas de défaut interne du parafoudre.
[0034] Enfin, le parafoudre 1 comprend une tuyère 31 d'évacuation des gaz chauds, montée
à même le couvercle 19, pour orienter les gaz chauds s'échappant par le passage 27
suite à la perforation du diaphragme 29 en direction d'un boulon explosif 33 relié
à l'électrode 9, pour, d'une part, assurer en cas de défaut un transfert à l'extérieur
de l'arc créé à l'intérieur et, suite à ce transfert, une explosion du boulon 33 pour
isoler le parafoudre de la terre lorsque le courant de défaut est interrompu par le
disjoncteur prévu à cet effet dans le réseau d'alimentation électrique.
[0035] Le parafoudre 1 précédemment décrit est monté en parallèle aux bornes d'un appareil
à protéger, en reliant l'électrode 9 (habituellement par le boulon explosif 33) à
l'une des bornes de cet appareil et le couvercle 19 par un boulon 35 à l'autre des
bornes de cet appareil. Les autres détails de structure ainsi que le fonctionnement
du parafoudre précédemment décrit sont connus en soi et décrits en détail dans la
demande de brevet canadien en coïnstance no 526.130.
[0036] Selon la présente invention, le parafoudre 1 ci-dessus décrit est perfectionné en
ce que les moyens utilisés pour maintenir les pastilles de varistance 20 empilées
en colonnes dans la cavité 5 de l'enveloppe 3 inclut, outre le ressort 23, au moins
trois et de préférence quatre tuteurs 41 faits en un matériau à la fois isolant et
non élastique. Les tuteurs 41 qui sont de préférence constitués par des tiges de porcelaine,
de céramique ou de tout isolant synthétique tel que du béton polymère ou le béton-époxy,
s'étendent sur toute la hauteur de la colonne de varistances 18. Ces mêmes tuteurs
41 sont également disposés symétriquement autour de la colonne de varistance 18, pour
entourer presque entièrement celle-ci.
[0037] Tel qu'il a été expliqué en détail dans le préambule du présent mémoire descriptif,
ces tuteurs ont essentiellement pour but de former et maintenir tout autour de la
colonne un nombre identique au leur de passages 43, chaque passage étant défini entre
la périphérie extérieure des varistances 18, les parois latérales de deux tuteurs
adjacents et la paroi 7 de la cavité 5.
[0038] Les moyens pour maintenir les pastilles empilées en colonnes dans la cavité de l'enveloppe
incluent également, dans le mode de réalisation illustré, une base rigide 45 de préférence
constituée par un disque de métal dont le diamètre est supérieur à celui des pastilles.
La base 45 qui sert au montage des tuteurs 41 est avantageusement disposée sous l'extrémité
de la colonne en contact avec le ressort 23. C'est donc cette base 45 qui se trouve
en contact avec le ressort 23 et qui assurer la transmission électrique du courant
entre l'électrode 9 et la première des varistances 18.
[0039] Les tuteurs 41 sont fixés par leurs extrémités inférieures à même cette base au moyen
de petites tiges de fixation constituées par des boulons 47 ancrés à eux, chaque boulon
47 passant dans un trou 49 prévu à cet effet dans la base 45, avant d'être maintenu
à celle-ci à l'aide d'un écrou 51.
[0040] Avantageusement, les boulons 47 sont choisis d'une matière capable de fondre ou de
se cisailler très aisément en cas d'une surchauffe, pour ainsi permettre de libérer
immédiatement les extrémités inférieure des tuteurs 41. Les boulons 47 peuvent ainsi
être faits en NYLON ou en tout autre matériau analogue.
[0041] Tel que clairement illustré sur les figs 2 à 3, chaque tuteur 41 a une section en
forme générale de trapèze isocèle disposé de façon à ce que sa grande base 53 vienne
prendre appui sur la périphérie des pastilles de varistance 18. Cette grande base
43 est concave et de même courbure que la périphérie des varistances 18. Cette grande
base a en outre une longueur telle que la somme de la longueur de toutes les grandes
bases des tuteurs entourant la colonne soit légèrement inférieure au périmètre des
pastilles pour venir entourer de façon presque continue la périphérie de celles-ci
et ainsi retenir tout fragment qui pourra se former en cas de cassure ou de brisure
d'une ou de plusieurs des varistances 18.
[0042] Cette section en forme de trapèze isocèle est très avantageuse dans la mesure où
elle permet d'obtenir un parfait encerclement des pastilles de varistances 18 tout
en augmentant au maximum l'espace libre défini par les passages 43.
[0043] Tel qu'il a été indiqué ci-dessus, l'utilisé principale des tuteurs 41 est de retenir
au centre de la cavité 5 les fragments de varistance qui pourraient se former en cas
de cassure de ces derniers suite à un emballement thermique sévère. Advenant un tel
défaut, une ou plusieurs des varistances se fragmenteront diamétralement tel qu'illustré
sur la fig. 4 et amèneront à la formation d'un arc à l'intérieur de la cavité 5. Cet
arc bien entendu se formera et s'épandra à l'intérieur d'un des passages 43 où il
se verra canaliser grâce aux tuteurs adjacents 41 vers le couvercle 19, en vue de
déchirer le diaphragme et d'assurer l'expulsion des gaz chauds dans la tuyère 31.
[0044] Grâce aux tuteurs dont les grandes bases entourent presque en continuité la circonférence
de la colonne, aucun fragment ne risque d'entrer dans l'espace 43 dans lequel se formera
l'arc. En conséquence, les risques d'obstruction du passage sont quasiment éliminés,
ce qui, du même coup, réduit au maximum les risques d'explosion de l'enveloppe 3.
[0045] Dès la formation de l'arc, la chaleur générée et l'onde de choc amèneront les boulons
47 à se cisailler et, de là, les tuteurs à totalement se libérer de la base 45 pour
devenir mobiles. Les deux tuteurs bordant le passage 43 dans lequel l'arc se formera
pourront donc alors glisser dans les directions opposées sous l'effet de l'arc. Cet
écartement permettra d'ouvrir au maximum le passage 43 et, de là, assurera une expansion
de l'arc sans aucune contrainte.
[0046] Il convient de mentionner que des essais ont été effectués dans le cadre d'une nouvelle
norme de la société HYDRO QUEBEC, à savoir la norme B-31.19-03 de 1988. Ces essais
qui ont été effectués sur des parafoudres du type décrit dans la demande de brevet
canadien en coïnstance no 526.139 avec des tuteurs mobiles faits en béton polymère
se sont avérés extrêmement positifs.
1. Parafoudre du type "monocolonne", comprenant
- une enveloppe (3) constituée d'un matériau isolant, ladite enveloppe ayant une paroi
interne définissant une cavité (5) de forme généralement cylindrique pourvue de
deux extrémités dont une au moins est non fermée;
- une colonne unique de varistances (18) disposée à l'intérieur de ladite cavité,
lesdites varistances ayant la forme de pastilles cylindriques de diamètre inférieur
à celui de la cavité de l'enveloppe, les pastilles étant empilées les unes au dessus
des autres pour ainsi former la colonne unique;
- des moyens pour maintenir les pastilles ainsi empilées en colonne dans l'enveloppe;
et
- des contacts électriques (9, 19) disposés aux deux extrémités de la cavité de l'enveloppe
pour permettre le montage électrique de ladite colonne de varistances en parallèle
aux bornes d'un appareil électrique à protéger contre les surtensions.
caractérisé en ce que lesdits moyens pour maintenir lesdites pastilles empilées en
colonne dans la cavité de l'enveloppe incluent au moins trois tuteurs (41) faits en
un matériau à la fois isolant et non élastique, lesdits tuteurs s'étendant chacun
sur toute la hauteur de la colonne et étant symétriquement disposés autour de celle-ci
pour former et maintenir tout autour de ladite colonne un nombre de passages rectilignes
(43) égal au nombre de tuteurs en cas d'une brisure des pastilles sous l'effet d'un
emballement thermique sévère dû à un défaut interne du parafoudre, lesdits passages
définis entre la paroi interne de l'enveloppe, les tuteurs et la colonne permettant
à tout arc électrique interne alors du défaut de s'épandre au sein de la cavité et
aux gaz chauds générés par cet arc de s'évacuer à chaque extrémité non fermée de l'enveloppe,
ceci réduisant les risques d'explosion de l'enveloppe.
2. Parafoudre selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour
maintenir les pastilles empilées en colonne dans la cavité de l'enveloppe incluent
également une base rigide (45) disposée à une extrémité de la colonne et sur laquelle
sont montés des tuteurs (41), ce montage assurant à lui seul le maintien desdits
tuteurs en position autour de la colonne.
3. Parafoudre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la base (45) a un diamètre
supérieur à celui des pastilles et en ce que les tuteurs (41) sont fixés par une extrémité
à même cette base au moyen de tiges de fixation (47) capables de se cisailler à la
moindre surpression ou surchauffe.
4. Parafoudre selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tiges de fixation
capables de se cisailler aisément sont des boulons en NYLON.
5. Parafoudre selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le matériau
dont les tuteurs (41) sont faits est un matériau rigide choisi parmi la porcelaine,
les céramiques et les isolants synthétiques rigides du type béton-époxy et béton-polymère.
6. Parafoudre selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque tuteur
(41) a une section en forme de trapèze isocèle et est disposé de façon à ce que la
grande base (53) dudit trapèze vienne prendre appui sur la périphérie des pastilles,
ladite grande base étant concave et de même courbure que ladite périphérie.
7. Parafoudre selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque tuteur
a une section en forme de trapèze isocèle et est disposée de façon à ce que la grande
base (53) dudit trapèze vienne prendre appui sur la périphérie des pastilles, ladite
grande base étant concave et de même courbure que ladite périphérie et ayant une longueur
telle que la somme de toutes les grandes bases de tous les tuteurs soit légèrement
inférieure au périmètre des pastilles.
8. Parafoudre selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que :
- les tuteurs (41) sont au nombre de quatre et ont chacun une section en forme de
trapèze isocèle;
- lesdits tuteurs sont disposés de façon à ce que les grandes bases (53) de leur section
trapézoïdales viennent prendre appui sur la périphérie des pastilles, lesdites grandes
bases étant concaves et de même courbure que ladite périphérie et ayant une longueur
telle que la somme de toutes les grandes bases de tous les tuteurs sont légèrement
inférieure au périmètre des pastilles;
- lesdits moyens pour maintenir les pastilles empilées en colonne dans l'enveloppe
incluent en outre un ressort (23) monté entre un (19) des contacts électriques et
la colonne de varistances (18).
- ledit parafoudre comprend également un diaphragme (29) de protection disposé en
travers de chaque extrémité non fermée de la cavité de son enveloppe, ledit diaphragme
étant constitué d'un matériau facilement déchirable par surpression au sein de la
cavité pour ainsi permettre l'évacuation de gaz chauds générés par un arc électrique
en cas de défaut intervenu par la foudre;
- ledit parafoudre comprend en outre une tuyère (31) disposée au dessus de chaque
extrémité non fermée de l'enveloppe pour orienter l'évacuation des gaz chauds en cas
de défaut interne et de déchirure du diaphragme.