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Disposition d'éclateur pour dispositifs de dérivation,de surtension.
Description.
Récemment, l'emploie de dispositifs de dérivation de surtension pour des installations électriques et pour des lignes aériennes du transport d'-énergie électrique est toujours en augmentation.
Lorsque dans les dispositifs de dérivation de surtension comme employés jusqu'à présent, on doit, au cas d'un coup de foudre direct par suite de la surcharge à cause d'un choc de courant trop élevé, faire compte sur leur destruction, il en résulte qu'aussi la destruction des dispositifs de dérivation de surtension accroît dans son nombre.
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Il a été établi par des constatations statistiques con- cernant un grand nombre de réseaux qu'approximatif une station parmi cent stations est attànte par un coup de foudre direct, de sorte que dans les réseaux qui possèdent par exemple mille stations équipées avec des dispositifs de dérivation de surtension, il en résulte un dégât considérable déjà par la destruction de dix dispositifs cohérents pendant une année.
En raison de ça, l'invention s'occupe du problème de créer un dispositif de dérivation de surtension absolument in- vulnérable aux orages, qui soit en état de recevoir des chocs de courant élevés comme ceux se manifestant au moment d'un coup de foudre direct, et de les décharger sans être détruit et sans porter préjudice à son usage d'exercise par ce même fait.
Il a été confirmé que l'organe de résistance en dépen- dance de la tension qui récemment peut pour soi-méme résister à des courants élevés, exige moindre soigne d'une reconstruction comme plutôt par exemple l'éclateur-pare-étincelles, qui dans les dispositifs de dérivation de surtension actuels se charge en général en partie ou en total de la fonction d'un trajet inter- polaire de tension.
Les éclateurs--pare-étincelles employés jusqu'ici con- sistent en général de disques en cuivre,qui sont tenues en écarte- ment dû par des bagues isolantes.
Vis-à-vis des courants se manifestant à la suite des coups de foudre, ils inpliquent des inconvénients considérables.
Sur la surface des électrodes des disques en cuivre s'engendrent des perles fondues,en raison desquelles la capacité extinctrice est fortement réduite.
En raison.de ces perles fondues, aussi la tension- d'amorcage de l'éclateur-pare-étincelles qui ne doit pas sou-
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passer une Valeur minimum déterminée, est considérablement abais- séei
En outre, il arrive qu'à cause des choos de courants éle- vés, le cuivre de l'électrode s'échauffe jusqu'au point de vapo- isation, en se déposant dans une forme très fine répartie sur les éléments isolants d'écartement en détériorant sensiblement l'isolation intérieure de la voie de grimpement, lorsqu'en raison dé ces faits, ainsi le petit espace entre chaque des deux surfaces des électrodes est considérablement chargé de pression.
Pour éviter ces effets inconvénients provoqués par des chocs de courant à cause des coups de foudre, les électrodes sont conformément à l'esprit de l'invention , pour réduire ou éviter la formation des perles fondues et pour obtenir une bonne émission de chaleur , une décharge de pression et une aération de l'en- ceinte entre chaque de deux surfaces des électrodes, constituées par des disques, profilées en forme d'étoile d'un métal bon con- ducteur de la chaleur (cuivre, fer), lesquelles disques sont aux endroits auxquels la décharge prend lieu, protegées par des matières d'haute fusibilité et d'haute capacité de vaporisation.
Des matières pareilles déjà connues sont par 'exemple le wolfram, le wolfram-cuivre, molybdène, carbon.
Des électrodes comme celles précitées n'inclinent pas à la formation des perles fondues saillissantes.
A titre d'exemple la fig.1 montre schématiquement un agencement d'éclateur suivant l'invention.
Dans un tuyau 1, les électrodes-éclateurs 3 sont cen- tralisées à l'aide de bagues isolantes d'écartement 2.
Comme le démontre explicitement la fig. 2 en vue d'éle- vation, les dites électrodes consistent d'une partie préférable-,-, ment en forme d'étoile et d'une pièce interposée 4, contenant les
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surfaces de la décharge, cette pièce 4 étant constituée d'une matière difficilement fusible ou vaporable.
En raison de ses évidements, la partie en forme d'étoile permet d'aérer le restant de l'enceinte de la décharge vers l' intérieur du tuyau 1, de sorte que des particules-vapeur de la qui matière d'électrodes%pourraient se développer en dépit de ce fait sont mieux réparties en échappant de l'intérieur de l'enceinte de décharge.
Au même temps, l'enceinte de la décharge peut être dé- chargée largement, à l'aide d'amples évidements (ouvertures), de la pression extrêmement rapidement formée lors d'un fort coup de foudre.
Néanmoins, la chaleur développée dans la partie de l' électrode 4, est émise en manière convenable par la matière 3.
Par des raisons techniques de fabrication il peut être avantageux de découper la partie 3 d'une tale d'une épaisseur uni- forme et de la plier aux bouts vers l'intérieur suivant l'illu- stration de la fig.1.
Un autre moyen d'exclure en particulier la formation des perles fondues lors d'un coup de foudre et leur influence sur la tension d'amorcage, consiste, suivant l'invention par l'agencement des électrodes dans une atmosphère d'une pression ré- duite vis-à-vis l'atmosphère extérieure.
Généralement, la tension d'amorcage d'un éclateur est réduite par l'abaissement de la pression.
Donc, en diminuant la pression, on obtient, suivant l'invention, aussi un moyen d'agrandir la longueur de l'éclateur en maintenant invariée la tension d'amorçage, et de diminuer ainsi la breviation en rapport de la longueur d'éclateur à laquelle il est soumis par la formation de perles fondues saillissantes
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de sorte que son influence sur la tension d'amorcage reste né- gligeable.
Dans ce cas, il est avantageux de prévoir l'enceinte se trouvant sous soupression avec un remplissage de gaz.
Pour ce remplissage on emploie primairement des gaz comme hydrogène, hélium, azote et l'acide carbonique qui en soi étaient déjà employés dans des fusibles de surtension pour bas courants.
Il suffit que la soupression sous laquelle se trouve l'enceinte hermétiquement fermée vers l'extérieur, par exemple le tuyau en porcelaine 1 de l'exemple d'exécution, comporte un rapport de 1/2 jusqu'à 1/10 at.
Dans l'agencement de l'éclateur dans une enceinte à soupression comme précitée, pour les surfaces de décharge des électrodes peuvent être éventuellement employées aussi des matières comme celles qui n'ont pas de températures de fusibilité et de vaporisation spécialement hautes, mais par exemple aussi le cuivre.
A la main d'essais avec des chocs de courant élevés' on a trouvé que pendant une décharge entre disques de métal, des traces de fusion qui avec l'intensité du courant montrent un dia- mètre croissant, se sont manifestées.
Par exemple, le diamètre de la trace du courant comporte 10 mm durant un choc de décharge de 10. 000 amp., tandis qu'il atteind avec 250.000 amp. 30-35 mm.
La grandeur de ces traces de courant s'accorde en sub- stance avec la section de la décharge.
Au cas d'une décharge restreinte entre électrodes à plateau planparallèles d'une extension relativement large, la profondeur de la brûlure des fusions n'est que très minimale, même sous des intensités de courent élevées.
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Si par contre le diamètre de la décharge est restreint de sorte que les surfaces des électrodes d'une forme à plaques sont plus petites que les traces autrement obtenues, il en résulte une profondeur majeure de la brûlure dans l'électrode et en re- lation avec une formation augmentée des perles fondues saillis- santes.
En outre, la quantité de la matière des électrodes vaporée est plus grande ce qu'accroît aussi la quantité du dépôt sur les parties isolantes en détériorant l'isolation.
Suivant l'invention supplémentaire, les surfaces d'ar- rivée de la décharge sur les électrodes sont par conséquent cal- culées au moins aussi large que la trace de courant qui serait lassée par une décharge de foudre pratiquement pas restreinte sur des électrodes à plateau planparallèles d'extension illimitée.
Par ce fait, l'effort des parties d'électrodes par la décharge et par la quantité de la vapeur métallique développée, est réduit au minimum.
Pour les prétentions de la pratique il suffit en général de choisir les surfaces de décharge par exemple avec un écartement réciproque de 0,5-2 mm, égales ou plus grandes que 500 mm2.
Le diamètre de la décharge et par conséquent aussi le diamètre des traces de courant est dans une enceinte de soupression majeur que dans une pression du gaz ou atmosphérique.
Si l'on agrandit la surface d'arrivée de la décharge du courant élevée dans des éclateurs se trouvant dans une en- ceinte de soupression de telle ampleur que sous soupression ou dans le vide une restriction de la section de décharge ne résulte pas, et si en plus on xtend amplement l'écartement entre les électrodes, on obtient un éclateur-pare-étincelles dont la tension
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d'amorcage ne diminue presque pas, m8me sous des courants de dé- charge dérivants de coups de foudre directs, et non plus au cas d'emploie de matériel pour les électrodes dont la fusibilité n'est pas extrêmement haute, comme cuivre ou fer.
Car en conséquence du grand diamètre de la décharge dans le vide la charge spécifique du matériel des électrodes à la surface d'arrivée de la décharge est moindre, de sorte qu'une fusion d'attache très petite des électrodes peut résulter.
Simultanément, aussi l'écartement relativement grand entre les disques d'électrodes se trouvant dans une enceinte sous soupression, se montre très favorable particulièrement lasqu'il s'agit de surfaces d'électrodes spécialement étendues.
Les propositions de l'invention sont convenablement employées dans les éclateurs--pare-étincelles en connexion avec des dispositifs de dérivation résistant au courant de foudre, particulièrement avec des résistances en dépendance de la tension.
Elles sont d'ailleurs utilisables avec d'avantage aussi pour des éclateurs--protecteurs sans des organes de résistance spéciaux.
Selon l'invention on peut employer de préférence pour les électrodes d'un agencement d'éclateur des alliages d'acier résistant à d'hautes températures.
Des alliages d'une grande résistance contre l'influence directe de la chaleur d'un arc limieux sont particulièrement ceux de la composition suivante: Cr 25% Ni 8-20 % C 0,15-0,20 % Mn 0,55-0,65 % Si 0,50-2,00 % Fe le reste
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Lorsque les parties annulaires extérieures des éléments consistent de métal, il est nécessaire de séparer les éléments du dispositif d'éclateur qui se trouvent voisins les uns des autres, par des organes isolants d'une forme annulaire.
Ces derniers doivent saillir des parties avec lesquelles ils sont en contact, en direction radiale par une longueur dé- terminée, et ce pour garantir des trajets de grimpement suffisamment longs.
Les couches isolantes intermédiaires servent au même temps pour centraliser les éléments d'éclateur dans l'intérieur d'un tuyau.
Notamment, si l'agencement de l'éclateur doit être destiné à décharger sans détérioration des pointes de courants très élevés, et si pour ce but il est muni de surfaces d'arrivée de la décharge sur les éléments à disques particulièrement grandes, il en résultent des constructions d'un diamètre relativement grand.
Dans ce cas, il est très gênant qu'aussi le diamètre du bâti en porcelaine pour l'entier conducteur de dérivation doit être généralement exécuté plus grand.
En plus, l'invention propose de créer une possibilité pour la diminution du diamètre des agencements d'éclateur, par- ticulièrement des agencements d'éclateur-pare-étincelles pour des dérevateurs de surtension, de sorte que même la proposition de calculer des surfaces d'arrivée de la décharge sur les électrodes aussi grandes que la trace de courant, qu'une décharge de foudre pratiquement pas restreinte laisserait sur des électrodes à pla- teau planparallèles, peut être réalisée sans augmentation sen- sible du diamètre externe de l'agencement.
D'après l'invention, la partie extérieure d'un élément à disque de l'agencement de l'éclateur laquelle porte une inter-
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calation du matériel d'électrodes est constituée d'une matière isolante.
Pour l'explication de l'économie d'encombrement suivant l'invention, les fig.3 et 4 illustrent des réalisations des agence- ments d'éclateur...pare-étincelles comme déjà proposé auparavant.
Les diamètres du tuyau centralisant 10 sont ici sur les éléments de l'éclateur 12 proportionalement grands, malgré une surface de l'électrode 11 relativement petite, parce que la voie de grimpement nécessaire au long de l'organe intercalé d'une forme annulaire 13, vu en direction radiale doit entre chaque de deux éléments être existantplusieurs fois.
Par contre, dans un agencement d'éclateur suivant l'in- vention comme le montre la fig.5, dont les parties extérieures 16 qui portent les intercalations 15 du matériel d'électrodes des éléments d'éclateur sont constituées par une matière isolante, de sorte qu'entre les éléments voisinants de l'éclateur une inter- calation isolante n'est pas nécessaire; le trajet de grimpement entre les parties conductrices de deux éléments d'éclateur voisi- nants ne nécessite pas d'être présent qu'une fois en direction ra- diale, de manière que comme le démontre une comparaison des illu- strations le diamètre du tuyau centralisant 10 peut, en maintenant la même grandeur des surfaces d'électrodes actives et à la même longueur du trajet de grimpement , être considérablement plus petit.
Une autre avantage de l'invention consiste dans ce fait qu'un écheminément de l'arc limieux d'une partie de surface limitée avec une surface d'électrodes protégée par une matière difficile- ment fusible sur des parties voisines des éléments d'éclateur est exclus.
Le matériel des électrodes peut dans l'objet de l'in - vention préférablement être constitué de matière difficilement
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fusible et difficilement vaporable comme du wolfram, wolfram cuivre, molybdène, carbon, et des alliages d'acier comme indiqué précédem- ment ou même être composé de ces mêmes matières.
Il est aussi possible de réaliser le noyau de l'inter- calation d'une matière comme cuivre ou fer et de couvrir seule- ment ses superficies sur lesquelles la décharge s'attaque avec de matières difficilement fusibles.
Si l'agencement de l'éclateur est disposé selon une pre position du principal dans une atmosphère d'une pression réduite vis-à-vis l'atmosphère extéeieure, alors les intercalations conducteurs peuvent consister aussi d'une matière comme fer ou cuivre commun.
Les parties extérieures porteuses des intercalations du matériel d'électrodes peuvent être fabriquées d'un matériel cé- ramique, par exemple porcelaine, verre ou d'une masse pressée sur la base du résine artificielle, Eschalit, bacelit ou d'une autre matière artificielle quelconque.
Les fig.6,7 et 8 indiquent des possibilités d'exécution ultérieures pour les éléments de l'éclateur suivant l'invention.
Les corps isolants peuvent être pressés sur le matériel d'électrodes, spécialement lorsque ce matériel est très dur.
Dans plusieurs cas, il peut être par contre très avan- tageux de presser le matériel d'électrodes dans le corps isolant.
On peut aussi lutter l'électrode dans le corps isolant, particulièrement si elle est constituée de métal, et la fixer dans le corps isolant au moyen d'une fermeture à baionnette ou bien la visser dans ce dernier.
Pour l'enlargissement du trajet de grimpement, le corps isolant peut être muni, comme le montre par exemple la fig.8, sur la surface périphérique inférieure qu'aussi sur celle ex-
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térieure avec une aaillie annulaire d'une forme à bourrelet 20,21.
Pour éviter un accroissement de la pression du gaz dans les petites enceintes enfermées entre les électrodes au moment de courants élevés de décharge, il est préférable de pourvoir les corps isolants comme indiqué dans les fig. 3 et 8 avec des évidements radiaux 18, par lesquels la pression du gaz peut s'égaliser.
Même aussi en considération de la possibilité d'échappe- ment de vapeurs métalliques qui quand même pourraient se développer, les évidements précités sont certainement avantageux.
Il peu-t être aussi d'avantage de prévoir au même but la paroi du tuyau 10 dans lequel les éléments individuels de l'agencement d'éclateur sont concentrés avec des orifices d'aération.
En plus, on peut aussi, comme le démontre la fig.9, au lieu d'un tuyau pour la centralisation utiliser trois ou plusieurs baguettes 19 entourant les éléments.
R é s u m é.
1. Disposition d'éclateur pour dispositifs de dérivation de surtension dans les installations à courant fort, caractérisée en ce que les électrodes consistent des disques profilées d'une forme à étoile d'un métal bon conducteur de la chaleur (cuivre,fer), étant sur les endroits auxquels la décharge s'attaque protégées avec des matières difficilement fusible et difficilement vaporable, -comme wolfram, wolfram cuivre, molybdène, carbon ou similaires.