ÉLECTRODE COMPOSÉE POUR PARAFOUDRE BASSE TENSION À MULTI ÉCLATEURS EN SÉRIE

Description

[0001] La présente invention apporte une nouvelle configuration pour les parafoudres à multi éclateurs en série avec des électrodes composées. Chaque étage d'éclateurs est constitué d'une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique, et un isolant souple de séparation (3), qui résiste à une très haute température. Le dernier étage est clôturé par une électrode principale (6) de fermeture. L'électrode auxiliaire (1) est placée en contact avec l'électrode principale (4) par encastrement d'un côté et est suivi de l'isolant de séparation (3) de l'autre côté. Les électrodes principales (4), auxiliaires (1), et les isolants (3) de tous les éclateurs empilés sont disposés entre les deux plaques de serrage (2) qui sont ensuite verrouillées par des attaches (5).

[0002] Cette invention donne une nouvelle forme à l'électrode principale (4) en matériau non-métallique ou alliage. Elle est plate d'une surface, et comporte une bordure légèrement creuse (9) sur l'autre surface. Elle peut se présenter soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse. L'Electrode principale de fermeture (6) conserve la même forme que les électrodes principales mais ne comporte pas de bordure creuse.

[0003] L'invention introduit une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique. Ladite électrode auxiliaire (1) peut aussi se présenter soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse dépendant de la forme de l'électrode principale pour s'y encastrer. Elle est donc placée et serrée entre une électrode principale (4) et un isolant de séparation (3). Ladite électrode en conducteur métallique comprend la partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte reliée de connexion (8) pour la liaison avec un circuit de trigger en haute tension.

[0004] Les formes soulignées sont également appliquées pour l'isolant de séparation (3).

[0005] Cette nouvelle configuration crée un nouveau parafoudre basse tension. Voici les caractéristiques qui le distinguent pour un parafoudre modulaire en dimension standard de 18mm d'épaisseur :

• Un très fort pouvoir d'écoulement, 10 chocs de 25kA en onde 10/350µs et 120kA en 8/20µs
• Un faible niveau de Protection (<1,5kV) qui permet une bonne protection de la plupart des équipements électroniques.
• Une tension de service élevée (Uc peut atteindre 500 V en AC)
• Un ratio Up/Un < 3
  Up : niveau de protection ; Un : tension de service
• Une grande capacité d'extinction du courant de suite>6kA sous 385Vac
• Faible volume 65mm^∗90mm^∗18mm

Domaine technique

[0006] La présente invention des parafoudres basse tension (<1500v) destinés à la protection contre les surtensions atmosphériques et industrielles. Elle apporte une nouvelle configuration pour les parafoudres à multi éclateurs en série avec des électrodes composées.

Contexte

[0007] Il y a actuellement des parafoudres basse tension composés des multi éclateurs en électrode graphite. Ces parafoudres ont de forts pouvoirs d'écoulement en onde 10/350µs et 8/200µs, une forte tenue de la température par le matériau graphite et un faible coût économique (EP 2 615 703 A2 (DEHN & SOEHNE [DE]) ; WO 2017/080825 A1 (DEHN + SÖHNE GMBH + CO KG [DE])). Cependant ces parafoudres ont deux grands défauts. Les voici ci-dessous :

1) L'électrode de déclenchement n'est pas stable. Elle se compose simplement d'un point de contact mécanique d'une aiguille avec l'électrode graphite à l'extérieur de l'éclateur de décharge. Au moment de la décharge du courant impulsif, il y a une vibration due à la force électromagnétique et cela entraîne des coupures de contact. De plus, à la suite du courant de décharge répétitif, les points de contact entre les aiguilles de de déclenchement et les électrodes graphites sont oxydés, ou détériorés par les casses des électrodes graphite. Le déclenchement d'amorçage des éclateurs de décharge ne fonctionnera alors plus : soit à cause de la coupure de contact, soit à cause du mauvais contact.

2) La tension d'amorçage élevée U amorçage sous l'onde 1.2/50µs > 2kV et ainsi son niveau de protection élevé (Up=Uc) à cause d'un manque de déclenchement à l'intérieur de l'éclateur graphite au début de l'onde impulsionnelle.

[0008] Ces parafoudres existants comptent une autre caractéristique qui peut être qualifiée de point faible. Au niveau de l'extinction, le parafoudre est capable de couper le courant de suite une fois amorcé sous la tension de service mais le nombre d'éclateurs de graphite est trop important pour une telle tension de service, ce qui est indésirable pour la miniaturisation des parafoudres.

[0009] Pour remédier à cette faille, la présente invention introduit une électrode en conducteur métallique suivant l'électrode principale (4) de chaque étage d'éclateurs. Cette électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique permet à la fois l'ignition de l'amorçage à l'intérieur des éclateurs au début des ondes impulsionnelles, ainsi qu'un faible niveau de protection, et un renforcement de l'extinction de l'arc électrique grâce à sa dissipation de chaleur durant l'arc. Cela procure un très fort pouvoir de coupure du courant de suite. Son emplacement entre les électrodes principales (4) serrées et séparées par un isolant souple (3) permet une longue durée de vie de la tenue en courant de chocs et sans vibration au moment de décharge dû à la force électromagnétique.

Exposé de l'invention

[0010] La présente invention est obtenue par une électrode composée selon la revendication 1 et par un parafoudre selon la revendication 4. Le parafoudre est constituée des éclateurs empilés en série avec des électrodes composées. Chaque étage d'éclateur est constitué d'une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique, et un isolant souple de séparation (3), qui résiste à une très haute température. Sur une face d'une électrode principale (4), il y a un espace creux (9) au bord de celle-ci, l'électrode auxiliaire (1) est encastrée à l'intérieur de ce creux. Les deux électrodes sont en contact électriquement. Le nombre des étages des éclateurs est déterminé par la tension de service. Le dernier étage se clôture par une électrode principale de fermeture (6). Les électrodes principales (4), les électrodes auxiliaires (1) et les isolants (3) sont disposés entre les deux plaques de serrage (2) qui sont ensuite verrouillées par les attaches (5). Ce mode de serrage complémenté par le contact en surface permet d'assurer le bon contact des deux électrodes, ainsi que le bon fonctionnement du déclenchement et de minimiser la tension d'amorçage des éclateurs. Les pattes (8) des électrodes auxiliaires (1) en conducteur métallique sont placées dans une même direction pour la connexion avec un circuit de trigger en haute tension.

[0011] Ladite électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage peut se représenter soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse. Elle est plate d'une surface, et comporte une bordure légèrement creuse (9) sur l'autre surface. L'Electrode principale de fermeture (6) conserve la même forme que les électrodes principales mais ne comporte pas de bordure creuse.

[0012] Ladite électrode en conducteur auxiliaire (1) en conducteur métallique peut se représenter soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse dépendant de la forme de l'électrode principale pour s'y encastrer. Elle comprend la partie en contact (7) "avec l'électrode principale (4) et une patte (11) de connexion pour la liaison avec un circuit de trigger en haute tension.

[0013] Ledit isolant souple de séparation (3) peut se représenter soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse.

[0014] Ladite électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage est disposée d'une surface plate et d'autre face une partie en creux (9) au niveau du bord de l'électrode.

[0015] L'électrode auxiliaire (1) s'encastre dans la partie de l'électrode principale (4) en creux (9) et entre ainsi en contact électriquement en surface avec celui-ci.

[0016] Ladite électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique est constituée d'un matériau métallique ayant des propriétés conductrices électriques.

DESCRIPTION DES FIGURES

[0017] 

La figure 1 est un dessin schématique de la technologie actuelle sur le marché ;

Les figures 2 sont des dessins schématiques d'un mode de réalisation de l'invention ;

• La figure 2-a correspond à un dessin des multi éclateurs empilés en série avec une électrode principale de fermeture (6) ;
• La figure 2-b correspond à un dessin des plaques de serrage (2) et des attaches (5) qui fixent les multi éclateurs ;
• La figure 2-c correspond à un dessin des multi éclateurs fixés entre les plaques de serrages (2) et des attaches (5) ;

La figure 3 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme de ⊏. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte de connexion (8) ;

La figure 4 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme de -. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;

La figure 5 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme rectangulaire. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;

La figure 6 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme carrée. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;

La figure 7 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme elliptique. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;

La figure 8 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme triangulaire. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;

La figure 9 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme hexagonale. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;

La figure 10 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme circulaire. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;

La figure 11 est un dessin schématique d'une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage munie d'une partie creuse (9);

La figure 12 est un dessin schématique d'une électrode principale (6) en conducteur non-métallique ou alliage sans partie creuse pour la fermeture du dernier étage des multi éclateurs.

DESCRIPTION DETAILLÉE D'AU MOINS UN MODE DE RÉALISATION DE L'INVENTION

[0018] Le modèle utilitaire est décrit plus en détail en référence à l'exemple suivant.

[0019] La structure d'un parafoudre à multi éclateurs en série avec des électrodes composées est représentée sur les figures 2.

Fig. 2-a : électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique avec patte conductrice

Fig. 2-a : isolant souple de séparation (3)

Fig. 2-a : électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, disposée d'une face plate et d'autre face une partie en creux (9)

Fig.2-a : électrode principale de fermeture (6) en conducteur non-métallique ou alliage sans partie creuse

Fig. 2-b : plaques de serrage (2)

Fig. 2-b : attache (5)

Fig. 2-c : électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique avec patte

Fig. 2-c : isolant souple de séparation (3)

Fig. 2-c : électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, disposée d'une face plate et d'autre face une partie en creux (9)

Fig. 2-c : électrode principale de fermeture (6) en conducteur non-métallique ou alliage sans partie creuse

[0020] L'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique avec patte de connexion est représentée sur les figures 3 à 10.

Fig. 3 à 10 : partie en contact avec l'électrode principale (7)

Fig. 3 à 10 : patte de connexion (8)

[0021] L'électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage est représentée sur les figures 11 et 12.

Fig. 11 : électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, disposée d'une face plate et d'autre face une partie en creux (9)

Fig. 12 : électrode principale de fermeture (6) en conducteur non-métallique ou alliage sans partie creuse

[0022] Les principes de base, les caractéristiques principales et les avantages du modèle utilitaire ont été démontrés et décrits ci-dessus. Le personnel technique de ce domaine devrait comprendre que la présente invention ne se limite pas à l'exemple cité ci-dessus. Celui-ci et la description de la fiche n'illustrent simplement que les principes de la présente invention. Les caractéristiques et avantages de l'invention décrits précédemment sont donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif et ne limitent pas l'invention qui est définie par les revendications.

Revendications

1. Électrode composée pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série, l'électrode composée comprenant une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage et une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique, caractérisée en ce que l'électrode auxiliaire (1) est encastrée dans un espace creux (9) de l'électrode principale (4) et est en contact électrique d'un côté avec une surface de l'électrode principale (4), l'électrode auxiliaire étant configurée pour entrer en contact de l'autre côté avec un isolant souple de séparation (3) pour former un éclateur, l'électrode auxiliaire (1) comprenant la partie en contact (7) avec l'électrode principale (4) ainsi qu'une patte (8) de connexion pour la liaison avec un circuit de déclenchement en haute tension.

2. Électrode composée selon la revendication 1 pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série caractérisée en ce que son électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage se présente soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse.

3. Électrode composée selon la revendication 1 pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série caractérisée en ce que son électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique, constituée d'un matériau métallique ayant des propriétés conductrices, est " "plate et dont la partie en contact avec l'électrode principale (7) se présente soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse, et dispose d'une patte de connexion (8) pour la liaison avec un circuit de trigger en haute tension.

4. Parafoudre basse tension à multi éclateurs en série comprenant plusieurs électrodes composées empilées en série selon la revendication 1, et comprenant en outre

- pour chaque électrode composée, un isolant souple de séparation (3) séparant physiquement et électriquement ladite électrode composée de l'électrode principale (4) de l'électrode composée adjacente formant ainsi un éclateur ;

- une électrode principale de fermeture (6) disposée au-dessus de l'empilement des électrodes composées ;

- deux plaques de serrage (2) serrant les électrodes composées et l'électrode de fermeture (6) entre elles, et ;

- des attaches (5) verrouillant les plaques de serrage (2), les pattes (8) des électrodes auxiliaires (1) des électrodes composées étant dirigées dans une même direction.

5. Parafoudre basse tension à multi éclateurs en série comprenant plusieurs électrodes composées empilées en série selon la revendication 4, caractérisé en ce que les électrodes principales (4) en conducteur non-métallique ou alliage disposées d'une surface plate et d'autre surface comportant une partie creuse (9) au niveau du bord de l'électrode qui permet à l'électrode auxiliaire (1) d'entrer en contact avec l'électrode principale (4) par encastrement et le mode de serrage complémenté par le contact en surface permettent d'assurer le bon contact des deux électrodes, ainsi que le bon fonctionnement du déclenchement, à savoir le déclenchement de l'amorçage à l'intérieur des éclateurs.

6. Parafoudre basse tension à multi éclateurs en série comprenant plusieurs électrodes composées empilées en série selon la revendication 4, caractérisée en ce que les isolants souples de séparation (3), résistent à une très haute température et se présentent soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse.

Ansprüche

1. Zusammengesetzte Elektrode für Niedrigspannungs-Überspannungsableiter mit Mehrfachfunkenstrecke in Serie, wobei die zusammengesetzte Elektrode eine aus einem nichtmetallischen Leiter oder einer Legierung bestehende Hauptelektrode (4) und eine aus einem Leiter bestehende metallische Hilfselektrode (1) umfasst: dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektrode (1) in einen Hohlraum (9) der Hauptelektrode (4) eingebettet ist und auf einer Seite mit einer Oberfläche der Hauptelektrode (4) elektrisch verbunden ist, wobei die Hilfselektrode so konfiguriert ist, dass sie auf der anderen Seite mit einem flexiblen Trennisolator (3) verbunden wird, um eine Funkenstrecke zu bilden, wobei die Hilfselektrode (1) den mit der Hauptelektrode (4) verbundenen Teil (7) und eine Anschlusslasche (8) zum Anschluss an eine Hochspannungs-Triggerschaltung umfasst.

2. Zusammengesetzte Elektrode nach Anspruch 1 für Niedrigspannungs-Überspannungsableiter mit Mehrfachfunkenstrecke in Serie, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Hauptelektrode (4), die aus einem nichtmetallischen Leiter oder einer Legierung besteht, entweder die Form von ⊏ oder C oder U oder - oder I hat oder kreisförmig oder kreisförmig hohl oder polygonal oder polygonal hohl ist.

3. Zusammengesetzte Elektrode nach Anspruch 1 für Niedrigspannungs-Überspannungsableiter mit Mehrfachfunkenstrecke in Serie, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Hilfselektrode (1), die aus metallischem Material mit leitenden Eigenschaften besteht, flach ist und deren mit der Hauptelektrode (7) verbundene Teil entweder die Form ⊏ oder C oder U oder - oder I hat oder kreisförmig oder kreisförmig hohl oder polygonal oder polygonal hohl ist und eine Anschlusslasche (8) zum Anschluss an eine Hochspannungs-Triggerschaltung aufweist.

4. Niedrigspannungs-Überspannungsableiter mit Mehrfachfunkenstrecke in Serie, die mehrere zusammengesetzte, in Serie gestapelte Elektroden nach Anspruch 1 umfasst sowie

- für jede zusammengesetzte Elektrode einen flexiblen Trennisolator (3), der die zusammengesetzte Elektrode physikalisch und elektrisch von der Hauptelektrode (4) der benachbarten zusammengesetzten Elektrode trennt und dadurch eine Funkenstrecke bildet;

- eine Hauptschießelektrode (6), die sich oberhalb des Stapels der zusammengesetzten Elektroden befindet;

- zwei Klemmplatten, zwischen denen die zusammengesetzten Elektroden und die Schließelektrode (6) eingeklemmt sind, und;

- Klammern (5), die die Klemmplatten (2) verriegeln, wobei die Laschen (8) der Hilfselektroden (1) der zusammengesetzten Elektroden in die gleiche Richtung zeigen.

5. Niedrigspannungs-Überspannungsableiter mit Mehrfachfunkenstrecke in Serie, die mehrere zusammengesetzte, in Serie gestapelte Elektroden gemäß dem Anspruch 4 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptelektroden (4) aus einem nichtmetallischen Leiter oder einer Legierung mit einer ebenen und einer anderen Oberfläche, die einen Hohlraum (9) am Rand der Elektrode aufweist, der es der Hilfselektrode (1) ermöglicht, mit der Hauptelektrode (4) durch Einbettung in Kontakt zu kommen, und dass der durch den Oberflächenkontakt ergänzte Einklemm-Modus die Berührung der beiden Elektroden sowie das reibungslose Funktionieren der Auslösung, nämlich die Zündungsauslösung im Inneren der Funkenstrecken, gewährleistet.

6. Niedrigspannungs-Überspannungsableiter mit Mehrfachfunkenstrecke in Serie, die mehrere zusammengesetzte, gestapelte Elektroden in Serie nach Anspruch 4 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Trennisolatoren (3) einer sehr hohen Temperatur widerstehen und entweder die Form von ⊏ oder C oder U oder - oder I haben oder kreisförmig oder kreisförmig hohl oder polygonal oder polygonal hohl sind.

Claims

1. Composite electrode for low-voltage surge arrester with multiple spark gaps in series, the composite electrode comprising a main electrode (4) made of a non-metallic or alloy conducting material and an auxiliary electrode (1) made of a metallic conducting material, characterised in that the auxiliary electrode (1) is embedded in a hollow space (9) of the main electrode (4) and is in electrical contact on one side with a surface of the main electrode (4), the auxiliary electrode being configured to come into contact on the other side with a flexible separation insulator (3) to form a spark gap, the auxiliary electrode (1) comprising the part in contact (7) with the main electrode (4) and a connection lug (8) for the link with a high-voltage triggering circuit.

2. Composite electrode according to claim 1 for low-voltage surge arrester with multiple spark gaps in series, characterised in that its main electrode (4) made of a non-metallic or alloy conducting material has a ⊏, or C or U, or -, or I shape, or a circular, or hollow circular, or polygonal, or hollow polygonal shape.

3. Composite electrode according to claim 1 for low-voltage surge arrester with multiple spark gaps in series, characterised in that its auxiliary electrode (1) made of a metallic conducting material, composed of a metallic material having conducting properties, is flat and whose part in contact with the main electrode (7) has a ⊏, or C or U, or -, or I shape, or a circular, or hollow circular, or polygonal, or hollow polygonal shape, and is provided with a connection lug (8) for the link with a high-voltage triggering circuit.

4. Low-voltage surge arrester with multiple spark gaps in series comprising several composite electrodes stacked in series according to claim 1, and further comprising

- for each composite electrode, a flexible separation insulator (3) physically and electrically separating said composite electrode of the main electrode (4) from the adjacent composite electrode thus forming a spark gap;

- a main closure electrode (6) arranged above the stack of composite electrodes;

- two clamping plates (2) clamping the composite electrodes and the closure electrodes (6) together, and;

- fasteners (5) locking the clamping plates (2), the lugs (8) of the auxiliary electrodes (1) of the composite electrodes pointing in the same direction.

5. Low-voltage surge arrester with multiple spark gaps in series comprising several composite electrodes stacked in series according to claim 4, characterised in that the main electrodes (4) made of a non-metallic or alloy conducting material composed of a flat surface and other surface comprising a hollow part (9) on the edge of the electrode allowing the auxiliary electrode (1) to come into contact with the main electrode (4) by embedment and the clamping mode complemented by the surface contact ensure good contact between the two electrodes and correct operation of the triggering, i.e. triggering of the arcing inside the spark gaps.

6. Low-voltage surge arrester with multiple spark gaps in series comprising several composite electrodes stacked in series according to claim 4, characterised in that the flexible separation insulators (3) withstand a very high temperature and have a ⊏, or C or U, or -, or I shape, or a circular, or hollow circular, or polygonal, or hollow polygonal shape.

Dessins