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PARAFOUDRE A EXPULSION.
La présente invention concerne les dispositifs de protection contre les surtensions utilisés sur les réseaux électriques, appelés para- foudres à expulsion.
On connaît déjà de tels parafoudres qui sont généralement con- stitués par une électrode tubulaire et une électrode pleine fixée aux extré- mités d'un tube de soufflage en matière isolante volatilisable. On a pro- posé,' pour abaisser la tension d'amorçage aux ondes de choc, dadjoindre un écran électrostatique isolé ou relié à l'une des électrodes. Ces deux dis- positifs, le second principalement, présentent l'inconvénient de favoriser, pour des tensions relativement faibles, la production d'effluves à l'extré- mité de 1-'électrode pleine.
L'utilisation d'une électrode de gros diamètre formant contact avec le tube de soufflage présente l'imconvénient de réa- liser entre les électrodes une ligne de fuite dans une zone atteinte par l'arc. de- coupure. D'autre part, l'écran isolé n'apporte qu'une réduction assez limitée de la tension d'amorçage et l'écran, relié à l'une des deux électrodes,présente une caractéristique tension-temps relativement raide pour les faibles retards à l'amorçage.
Enfin, pour les faibles tensions de 2 à 6Kv, l'efficatité des écrans électrostatiques est toujours très limitéeo
Le parafoudre qui fait l'objet de la présente invention remé- die à ces inconvénients et permet de réduire, pour une même distance entre les électrodes et pour les deux polarités, la tension d'amorçage sous l'effet d'une onde de choc à environ 60% de sa valeur initiale., Ce parafoudre, con- stitué essentiellement par deux électrodes principales, un dispositif produc- teur de gaz assurant l'extinction de l'arc entre les électrodes et un écla- teur dans l'air à deux électrodes, se:
caractérise par le fait qu'il comporte une électrode auxiliaire disposée sur le trajet de l'arc, cette électrode auxiliaire étant reliée à l'une des électrodes principales par l'intermé- diàire d'une impédance.
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D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel : La figure 1 est le schéma d'un parafoudre à expulsion suivant l'invention.
Les figures 2 et 4 représentent en coupe verticale deux modes de réalisation d'un tel parafoudre.
La figure 3 est une vue partielle, en coupe verticale, d'un pa- rafoudre comportant un mode de réalisation différent de l'une des électrodes.
La figure 5 représente, en coupe verticale, un dispositif de fi- xation du parafoudre suivant l'invention.
La figure 6 représente un mode de réalisation de l'éclateur dans 1-'air.
Dans ces figures, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence.
Le parafoudre représenté schématiquement sur la figure 1 comporte deux électrodes principales 1 et 3 et un éclateur dans l'air à deux électro- des 5 et 6 dont l'une est reliée à l'électrode principale 3 et l'autre à la ligne à protéger. Une électrode auxiliaire 10 est disposée sur la distance de coupure entre les deux électrodes principales 1 et 3. L'intervalle entre l'électrode 3 et l'électrode auxiliaire 10 est shunté par une capacité 11.
La figure 2 représente un parafoudre conforme au schéma de la figure 1 dans lequel l'électrode principale 1 a une forme tubulaire; cette électrode 1 est reliée à la terre en T et fixée sur un tube 2 en matière isolante volatilisable qui supporte, à sa partie supérieure, l'électrode 3 constituée par une tige pleine. La matière organique du tube 2 est soustrai- te à l'application permanente de la tension de la ligne par un éclateur dans l'air constitué par les électrodes 5 et 6. L'électrode auxiliaire 10, qui - a pour but de fixer le potentiel d'un point du trajet de l'arc entre les élec- trodes 1 et 3, est réalisée économiquement par une tige filetée vissée dans la paroi du tube en matière isolante 2.
Les armatures de la capacité 11 sont constituées par l'électrode 3 d'une part, et par une surface conductri- -ce 14, d'autre part, formée par un clinquant métallique ou-une couche métal- lisée obtenue par projection de métal au pistolet, tel que du zinc ou du cuivre; le tube isolant 2 et l'intervalle d'air 16 forment le diélectrique.
L'armature 14 est reliée à l'électrode 10 par une connexion 15.
Dans la figure 3, l'électrode 3 comporte un renflement 17, lais- sant subsister un intervalle d'air 18-19 entre l'extrémité 18 de l'électro- de 3 et le tube isolant 2, et une ligne de fuite 19-20, à l'abri de l'arc, entre l'extrémité 20 de l'électrode 3 qui forme pare-étincelles et la par- tie 19-21 du tube 2 soumise à l'arc.
De préférence la capacité 11 est disposée entre l'électrode plei- ne 3 et l'électrode'auxiliaire 10 pour des raisons constructives.
La figure 4 représente une réalisation du parafqudre dans laquel- le la capacité de shuntage est intercalée entre les électrodes 1 et 10. Une telle dispesition permet d'éviter le renflement 17 (fig. 3) mais. nécessite une augmentation de la ligne de fuite 22-3 et entraîne une augmentation de la longueur de l'électrode creuse 1, ce qui., pour les courants de grande in- tensité, accroît la pression dans le tube et, pour une même résistance mé- canique du tube, abaisse la limite de coupure
La figure 5 représente une réalisation d'un parafoudre permettant le retrait de l'une ou l'autre des électrodes 1 et 3.
Si, par suite d'une détérioration du tube, la coupure ne se fait pas, il est commode de pouvoir remettre la ligne sous tension après déclenchement ,du disjoncteur d'alimenta- tion, sans qu'il soit nécessaire d'enlever le tube avariéo Le retrait de l'électrode supérieure 3 peut être effectué en prévoyant une fixation 24 de celle-ci peu résistante.
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Dans le cas où 1?on préférerait expulser 1-'électrode inférieure 1, il y aurait lieu de fixer le tube 2 sur son châssis par un collier 26, la mise à la terre de l'électrode 1 pouvant être effectuée par une connexion souple.
Lorsque le parafoudre est situé à l'intérieur d'un poste, on peut accroître la distance de sectionnement par le dispositif de la figure 6: l'électrode 6 de sectionnement dans l'air comporte un conducteur 27, de fai- ble diamètre, terminé par une pièce:28, le :tout constitué par un métal présen- tant une capacité thermique suffisante pour permettre, sans fusion notable, lors d'un fonctionnement normal, le passage du courant de foudre et de celui, du réseau qui lui succède et dont la durée ne dépasse pas une à deux demi- périodes.
Hais par contre, lors d'une non-coupure, le courant de fuite, dent la durée est alors beaucoup plus longue (il subsiste en effet jusqu'au fon- ctionnement des disjoncteurs) provoque la fusion du conducteur 27 et de la pièce 28, ce qui accroît la distance de sectionnement et permet, dans la plupart des cas, de remettre la ligne sous tension.
Le parafoudre qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante :
La répartition de la tension entre les intervalles en série est définie par les capacités. Si la capacité 11 aux bornes de l'éclateur 3 - la est grande devant les capacités propres des éclateurs 5-6 et 1-10 qui, en général, ne dépassent guère quelques dizièmes de micromicrofarad, la tension est appliquée sur l'ensemble des éclateurs 5-6 et 1-10 qui amorcent dès que la tension atteint la tension d'amorçage au choc des éclateurs 5-6 et 1-10 mis en série. Les deux éclateurs étant alors court-circuités, toute la tension est appliquée sur l'éclateur 3-10 qui amorce alors immédiatement.
Après l'écoulement à la terre de la surtension, l'arc de puissance qui suit l'onde de choc provoque la volatilisation d'une faible épaisseur de matière et le soufflage qui en résulte assure l'extinction de l'arc au premier passa- ge à zéro.
L'amorçage se produisant en deux temps, d'abord sur la somme des distances non shuntée 5-6 et 1-10, puis sur la distance shuntée 3-10 ces distances sont réglées de façon que la tension d'amorçage au choc de l'ensemble des distances non shuntée 5-6 et 1-10 soit du même ordre de grandeur que celle de la distancé shuntée 3-10; on adopte donc une distance shuntée 3-10 supérieure à la distance 1-10
La valeur optima de la capacité de shuntage est de l'ordre de quelques micromicrofarads. Une capacité de l'ordre du dizième de micro- microfarad abaisse-peu la tension d'amorçage tandis qu'au-delà de quelques dizaines de Micromicrofarads, l'encombrement et le prix varient proportion- nellement, et l'amélioration due à l'augmentation de la capacité-devient négligeable.
REVENDICATIONS.
1 ) Parafoudre à expulsion comportant deux électrodes principa- les, un dispositif producteur de gaz assurant 1-'extinction de l'arc qui s'a- morce entre ces électrodes, et un éclateur dans l'air à deux électrodes dis- posé entre une des électrodes principales et la ligne à protéger, parafoudre caractérisé par le fait qu'une électrode auxiliaire est,-':disposée sur le tra- jet de l'arc et reliée à l'une des-électrodes principales par l'intermédi- aire d'une impédance.