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La présente invention concerne les parafoudres et, en particulier, un parafoudre à haute tension dont la hauteur est fortement réduite comparativement à la hauteur des parafoudres de construction courante et de même tension de service.
Le parafoudre conforme à la présente invention est spécialement destiné à être utilisé dans les installations de parafoudres à haute tension de centrales de type à éléments multiples, quoiqu'il constitue un parafoudre complet par lui-mê- me et qu'il puisse être utilisé comme tel.
Les parafoudres à haute tension de centrales sont généralement multiples, étantcomposés d'un nombre convenable de parafoudres individuels à tension de service standard, chaque parafoudre individuel
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consistant en un certain nombre d'éclateurs et de soupapes montes en série en une seule pile et enfermés dans une enveloppe en porcelaine avec des bornes métalliques d'extrémité. Les parafoudres individuels sont disposés bout-à-bout en une colonne verticale et les bornes d'extrémité des parafoudres adjacents sont boulonnées l'une à l'autre afin de réaliser les connexions électriques et mécaniques, de façon que tous les parafoudres soient reliés en série.
Ce mode de construction donne lieu à la réalisation d'une colonne verticale de grande hauteur comparée à son diamètre, et, dans le cas des tensions de service les plus élevées, la ha.iteur de la colonne est telle que celleci n'est pas auto-portante mais doit être fixée à l'aide de l'un ou l'autre support extérieur, par exemple une partie de l'ossature de la centrale, le montage se faisant soit par haubanage soit par suspension. Dans le cas des parafoudres à très haute tension, la hauteur du parafoudre multiple est si grande que le dispositif de support et de haubanage devient très encombrant et compliqué ainsi que relativement coûteux.
La nécessité d'un haubanage ou d'une fixation extérieure des parafoudres à haute tension est extrêmement gênante, mais elle ne peut pas être évitée avec le mode de construction habituel, à cause de la grande hauteur du parafoudre.
Une autre difficulté rencontrée dans la réalisation des parafoudres multiples à haute tension du type courant est l'obtention d'une répartition de tension suffisamment régulière le long de la haute colonne du parafoudre. Le parafoudre est connecté entre un conducteur d'une ligne de transport, ou un autre appareil à protéger, et la terre, de sorte qu'il est soumis au potentiel ligne-terre; à cause de la grande hauteur des parafoudres multiples courants, le potentiel ne se divise pas régulièrement entre les différents parafoudres individuels.
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Pour un fonctionnement satisfaisant, il faut cependant que le potentiel soit réparti de façon raisonnablement régulière. Ceci s'obtient d'ordinaire à l'aide d'anneaux régulateurs qui influencent le champ électrostatique entourant le parafoudre de façon à répartir la tension assez régulièrement pour obtenir un fonctionnement satisfaisant.
Dans le cas des parafoudres à haute tension de hauteur considérable, il est cependant très difficile d?obtenir de cette manière une répartition satisfaisante du potentiel, et il est souvent nécessaire d'utiliser des anneaux régulateurs relativement complexes qui sont de grand diamètre et augmentent donc de f.açon exagérée le coût du parafoudre et l'espace requis par celui-ci pour que les appareils avoisinants se trouvent à des distances suffisantes.
La présente invention a pour but principal de procurer un parafoudre individuel destiné à être utilisé dans les parafoudres multiples à haute tension de centrales,, dont la hauteur soit fortement réduite comparativement aux parafoudres individuels courants ayant la même tension de service, de façon qu'une colonne de ces nouveaux parafoudres soit auto-portante, n'exige aucun support extérieur et soit assez courte pour que la répartition de tension soit raisonnablement régulière.
L'invention a ,aussi pour but de procurer un parafoudre individuel caractérisé en ce que les éléments du parafoudre sont montés en plusieurs colonnes placées côte à côte dans une enveloppe et reliées en série de façon à constituer un ensemble ramassé à hauteur très réduite.
L'invention a encore pour but de procurer un parafoudre individuel caractérisé en ce que les éléments du parafoudre sont montés en plusieurs colonnes reliées en série et disposées côte à côte dans une enveloppe, ces éléments étant fixés dans l'enveloppe et isolés entre eux da manière à obtenir une cons-
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truction mécaniquement stable, et en ce que les colonnes d'éléments sont séparées par des cloisons isolantes évitant toute possibi- lité de claquage interne entre points à des potentiels diffé- rents dans les diverses colonnes, ceci étant réalisé sans aug- menter exagérément le diamètre de l'enveloppe.
L'invention a aussi pour but de procurer un parafoudre individuel caractérisé.en ce que les éléments du parafoudre sont montés dans des colonnes reliées en série et disposées côte à côte dans une enveloppe, et en ce que des moyens sont prévus pour obtenir une répartition de tension en substance régulière aux bornes des éléments du parafoudre à l'intérieur de l'enveloppe, d'une manière simple et efficace.
L'invention ressortira clairement de la descriptions- taillée, donnée ci-après, d'une forme d'exécution représentée à titre d'exemple aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une coupe verticale d'un parafoudre individuel constituant un exemple de l'invention.
La figure 2 est une vue partiellement en coupef avec arrachements, du parafoudre de la figure 1 sans son enveloppe, et
La figure 3 est une vue en plan d'une pièce d'extrémité utilisée comme support des éléments du parafoudre.
Comme précité, le parafoudre individuel de la présente invention est spécialement destiné à être utilisé comme élément de parafoudre dans les parafoudres multiples à haute tension de cen- trales, bien qu'il constitue un parafoudre complet par lui-même : et puisse être utilisé comme tel. Dans la forme d'exécution pré- férée de l'invention représentée à titre d'exemple aux dessins annexés, le parafoudre est logé dans une enveloppe 1 de forme gé- nérale cylindrique, faite de préférence en porcelaine quoiqu'on puisse utiliser toute matière isolante convenable résistant aux intempéries. L'enveloppe1 est pourvue, à chaque bout, de pièces
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métalliques d'extrémité 2 de tout type convenable, fixées à l'enveloppe 1 à l'aide de ciment adhésif comme indiqué en 3, ou de toute autre manière voulue.
Les extrémités de l'enveloppe 1 sont obturées par des membranes métalliques 4 qui sont attachées -aux pièces dextrémité 2 de toute manière voulue, par exemple à l'aide de boulons non représentés, un joint 5 étant intercalé entre cha- cane des membranes 4 et 19 enveloppe de façon à fermer hermétiquement l'intérieur de l'enveloppe. Il va de soi qu'on peut utiliser tout type convenable de pièces d'extrémité et de moyens de fermeture pour l'enveloppe les pièces d'extrémité servant à relier électriquement et mécaniquement en une colonne le parafoudre individuel à d'autres parafoudres individuels de la manière habituelle.
Le parafoudre individuel contenu dans l'enveloppe 1 se compose essentiellement de trois colonnes 6, 7 et 8 d'éléments de parafoudre disposé*?cote à côte à l'intérieur de l'enveloppe.
Les éléments de parafoudre comprennent des éclateurs et des soupapes ou des résistances non linéaires qui peuvent être de tout type courant ou voulu. Chacune des colonnes peut se composer de tout nombre voulu d'éclateurs ou de soupapes ou des deux types d'éléments. Par exemple, comme c'est représenté à la figure 2, les colonnes 6 et 8 sont semblables et comprennent chacune un ensemble éclateur 9 et plusieurs soupapes 10 mis en série, tandis que la colonne 7 ne se compose que de soupapes 10.
Les colonnes peuvent cependant'être composées de toute combinaison d'éclateurs et de soupapes disposés de toute manière voulue L'ensemble éclateur 9 représenté se compose de plusieurs éclateurs élémentaires 11 disposés en colonne dans un tube en porcelaine 12. Les éclateurs 11 peuvent être de tout type convenable, quoique .ceux représentés soient d'un type déterminé. Chaque
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éclateur 11 se compose d'une électrode plane 13 et d'une électrode de forme 14 avec une arête annulaire associée à l'électrode 13 de façon à déterminer un espace annulaire d'éclatement, les électrodes 13 et 14 étant séparées l'une de l'autre par une entretoise annulaire 15 en une matière à résistance élevée.
Un aimant permanent .annulaire 16 est disposé dans le creux délimité par les arêtes d'électrodes adjacentes 14, afin d'établir un champ magnétique dans l'espace d'éclatement de façon à faire mouvoir l'arc pour faciliter son extinction.
On peut prévoir tout nombre voulu d'éclateurs 11 suivant la tension de service prévue, ces éclateurs étant disposés en une colonne verticale dans le tube 12, et des entretoises conductrices 17 étant prévues éventuellement au sommet et à la base de la colonne. Les bouts du tube en porcelaine 12 sont obturés par des capuchons métalliques d'extrémité 18 scellés sur la porcelaine de toute manière convenable, par soudure par exemple à une glaçure métallique recouvrant la porcelaine, comme représenté en 19. Les éclateurs sont maintenus fermement en contact les uns contre les autres et avec les capuchons d'extrémité 18 par une plaque élastique 20, de façon que les éclateurs 11 se trouvent électriquement en série entre les plaques d'extrémité 18 servit de bornes de contact pour l'ensemble éclateur.
Les soupapes 10 pèsent consister en tout type convenable d'élément de soupape ou dé résistance non linéaire et sont, de préférence, faites de carbure de silicium granuleux moulé à la dimension et à la forme voulues avec un liant au silicate de sodium.,la cuisson étant prévue pour obtenir des éléments de soupape du type habituel.
Dans la forme d'exécution déterminée représentée à la figure 2, les.colonnes 6 et 8 sont représentées identiques, quoi-
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que renversées l'une par rapport à l'autre. Chaque colonne comprend un ensemble éclateur 9 et deux soupapes 10 disposés en série et en colonne à l'intérieur d'un tube 21 fait en toute matière isolante rigide convenable. Une extrémité du tube 21 est obturée par un capuchon isolant 22 maintenu en place dans les tubes à l'aide d'ergots 23 traversant la paroi du tube et pénétrant dans des creux du capuchon 22. Ce dernier est pourvu d'un renfoncement central 24 contenant un ressort hélicoïdal 25.
Une pointe de contact 26 traverse le capuchon 22 jusqu'à l'in- térieur du renfoncement 24 et le ressort 25, en contact avec la pointe 26, repousse celle-ci hors du capuchon 22. Le capuchon 22 est recouvert d'une plaque élastique 27-en contact avec le ressort hélicoïdal 25, et la colonne d'éclateurs et de soupapes porte contre la plaque élastique 27.
Il s'ensuit que la colonne d'éléments de parafoudre est supportée à l'intérieur d'un tube isolant et que les dispositifs élastiques 25 et 27 maintiennent les éléments de parafoudre bien en contact quand le tout est assemblé dans le parafoudre complet décrit ci-après la pointe de contact 26 et le capuchon d'extrémité extérieur 18 de l'ensemble éclateur constituant bornes de contact pour la colonne d'éléments de parafoudre.
La colonne 7 représentée se compose de quatre soupapes 10 disposées dans un tube isolant 21 entre des capuchons d'extré- mité 22 prévus au sommet et à la base du tube comme précité, un intercalaire conducteur 28 étant intercalé dans la colonne de soupapes pour donner à celle-ci la hauteur voulue. Des dispositifs élastiques 25, 27 et des pointes de contacts 26 sont prévus, comme précité, au sommet et à la base de la colonne, de façon à maintenir les soupapes 10 fermement en place et à assurer le contact électrique de la colonne de soupapes. Il va de soi qu'on peut utiliser toute disposition convenable de soupapes et d'écla-
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teurs suivant la tension de service voulue, et que chacune des trois colonnes peut être composée d'éclateurs ou de soupapes, ou des deux suivant toute disposition voulue.
Les trois colonnes d'éléments de parafoudre 6, 7 et 8 sont montées côte à côte à l'intérieur de l'enveloppe 1 suivant une disposition triangulaire, comme représenté aux figures 1 et 3, et maintenues par des pièces isolantes d'extrémité 29 et 30. Ces dernières peuvent être des pièces moulées en toute matière isolante convenable et, comme représenté aux figures 1 et 3, chacune des pièces d'extrémité est de f:orme générale circulaire avec un rebord 31 et une partie centrale épaisse 32 pouvue de nervures de renforcement 33. La partie centrale 32 de chaque pièce d'extrémité comprend trois renfoncements relativement profonds 34 dont le pourtour est circulaire et qui sont équidistants entre eux, comme représenté à la figure 3, ces renfoncements étant prévus pour recevoir les colonnes d'éléments de parafoudre.
Les rebords 31 de chacun des capuchons d'ex- trémité sont percés de trois ouvertures 35 dans lesquelles passent des boulons ou tiges d'assemblage 36 représentés de section carrée, quoique toute forme convenable puisse être utilisée, les ouvertures 35 ayant la forme correspondante permettant le passage des tiges d'assemblage.
Des dispositifs de contact sont prévus dans les pièces d'extrémité 29 et 30 pour le raccordement électrique des colonnes d'éléments de parafoudre et la mise en série de celle-ci. Dans la forme d'exécution représentée, la pièce d'extrémité 30 de la figure 3 est munie d'une bande de connexion en cuivre 37 logée dans le fond de deux des renfoncements 34, cette connexion passant d'un renfoncement à l'autre par une fente 38 et ayant ses extrémités orientées de façon à toucher les dispositifs de contact des colonnes de parafoudre engagées dans les renfonce- ments, de façon à relier ces deux colonnes entre elles.
Une pièce de contact en cuivre 39 prévue dans le fond du troisième renfoncement 34 est orientée de façon à toucher le dispositif
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de contact de la colonne de parafoudre engagée dans ce renfoncement, la pièce de contact 39 ayant une partie 40 en forme de lamelle sortant de la pièce d'extrémité par une fente 41.
La pièce d'extrémité supérieure 29 peut être identique à la pièce d'extrémité inférieure et, après assemblage, la posi- tion de la pièce d'extrémité supérieure est inversée par rapport à la position de la pièce d'extrémité inférieure, comme la figure 1 le montre clairement, de façon que les trois colonnes de para- foudre engagées dans les renfoncements correspondants 34 des pièces d'extrémité supérieure et inférieure soient mises élec- triquement en série.
Par exemple, dans la forme d'exécution repré- sentée le circuit part de la lamelle 40 et de la pièce de contact 39 de la pièce d'extrémité inférieure 30 pour passer par la colonne de parafoudre 6, le connecteur 37 de la pièce d'extrémité supé- rieure 29, la colonne de parafoudre voisine 7 et le conducteur 37 de la pièce d'extrémité inférieure 30 qui relie la colonne 7 à la colonne 8. L'extrémité supérieure de la colonne 8 touche la pièce de contact 39 de la pièce d'extrémité supérieure 29, ce qui complète le circuit série.
L'assemblage du parafoudre se fait en plaçant les colonnes de'éléments de parafoudre 6, 7 et 8 dans les renfoncements corres- pondants des deux pièces d'extrémité 29 et 30, et en glissant les boulons d'assemblage 36 dans les ouvertures 35 des pièces d'extré- mité pour boulonner le tout. Dans la forme d'exécution préférée représentée, des plaques de blindage en acier 42 sont aussi prévues au sommet et à la base de l'ensemble.
Les plaques de blin dage 42 ont en substance les mêmes dimensions que les pièces d'extrémité 29 et 30 de façon à couvrir tout l'ensemble, et elles sont enfilées sur les boulons d'assemblage 36 à l'extérieur par rapport aux pièces d'extrémité, comme représenté, les plaques de blindage 42 étant écartées des pièces d'extrémité par des interca-
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laires isolants 43 glissés sur les boulons d'assemblage 36, Les l@@elles conductrices 40 sortant des pièces d'extrémité sont connectées aux plaques de blindage 42 de toute manière convenable, en les boulonnant par exemple à des tétons 44 brasés ou autrement fixés aux plaques de blindage.
Le parafoudre assemblé complet est, de préférence, monté sur ressorts à l'intérieur de l'enveloppe 1, de façon à protéger le parafoudre des chocs mécaniques auxquels il est soumis durant le transport et les manipulations. A cet effet, les membranes métalliques 4 qui obturent les extrémités de l'enveloppe 1 sont pourvues de saillies intérieures 45 faisant corps avec la membrane et terminées par des extrémités réduites 46.
Une plaque ressort en acier de forme annulaire 47 est posée contre chacune des membranes 4, les plaques ressorts 47 ayant des ouvertures adaptées aux extrémités réduites 46 des saillies 45. Des manchons conducteurs 48 sont vissée sur les bouts des boulons d'assemblage 36 contre les plaques de blindage 42, de façon à maintenir le parafoudre assemblé par serrage, tout nombre nécessaire d'intercalaires conducteurs 49 étant prévu à une extrémité du parafoudre de manière à ajuster la hauteur totale de ce dernier à celle de l'enveloppe 1.
Les bouts des boulons d'assemblage pénètrent dans des ouvertures de la plaque ressort 47 prévues entre les ouvertures pour les saillies 46, de façon que le parafoudre soit porté par les plaques ressorts et, à cause de l'élasticité de ces plaques ressorts, les manchons conducteurs 48 sont maintenus en parfait contact avec les plaques ressorts pour établir la connexion électrique, ce qui complète le circuit intérieur entre les plaques de blindage 42, les membranes 4 et les pièces d'extrémité 2.
On obtient ainsi un parafoudre individuel à haute tension très ramassé., du fait que les colonnes d'éléments de parafoudre sont=disposées côte à côte dans l'enveloppe, et la
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hauteur du parafoudre est donc fortement réduite comparée à celle des parafoudres de construction courante. Les colonnes du parafoudre sont elles-mêmes contenues dans des tubes isolants et logées dans de profonds renfoncements pratiqués dans les pièces dextré- mité isolantes. Des cloisons isolantes efficaces sont ainsi prévues entre tous les points de colonnes adjacentes pouvant se trouver à des potentiels différents pendant une décharge, les distances de contournement entre ces points étant aussi très grandes à cause de la profondeur des renfoncements.
Il n'y a donc aucun danger de claquage interne entre colonnes adjacentes pendant une décharge., même sil y a une différence de potentiel très considérables entre des points correspondants de colonnes adjacentes. La construction représentée assure donc un isolement parfait et procure-aussi un montage mécanique très stable,puisque les colonnes d'éléments de parafoudre sont maintenues en sécurité dans des tubes isolants 21 logés eux-mêmes dans les profonds renfoncements pratiqués dans les pièces d'extrémité.
Les plaques de blindage 42 servent à améliorer la répartition du potentiel entre les ensembles éclateurs 9, puisqu'elles constituent des surfaces équipotentielles aux extrémités opposées du parafoudre et tendent à rendre le champ électrique uniforme et symétrique, de sorte qu'on obtient en substance une répartition de potentiel égale entre les différents ensembles éclateurs. Les plaques de blindage améliorent donc le rendement du parafoudre, mais elles peuvent être omises si on le désire, puisque, même sans elles, la forme d'exécution représentée assure une répartition de potentiel raisonnablement régulière.
Le montage sur ressorts du parafoudre à l'intérieur de l'enveloppe constitue aussi une particularité intéressante de l'invention, puisque le parafoudre est bien protégé des chocs mécaniques qui pourraient autrement 1-l'endommager.
La description qui précède montre que l'invention procure
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un parafoudre individuel à haute tension présentant de nombreux avantages. Le nouveau parafoudre est très ramassé et de hauteur fortement réduite, et une colonne 'à haute tension composée de ces parafoudres n'a pas une hauteur exagérée de sorte qu'elle est auto-portante et qu'il ne faut aucun haubanage ou support extérieur, une répartition de tension raisonnablement régulière pouvant en outre être facilement obtenue dans le parafoudre multiple entier.
En plus de la forme d'exécution déterminée de l'invention représentée et décrite à titre d'exemple, de nombreuses autres formes d'exécution peuvent être réalisées dans le cadre de l'invention. Par exemple, pour des parafoudres à tension plus élevée, deux ou plusieurs parafoudres semblables à celui décrit peuvent être placés en série à l'intérieur d'une seule enveloppe, les boulons d'assemblage 36 s'étendant sur la hauteur des deux parafoudres pour réaliser un parafoudre d'une seule pièce.
REVENDICATIONS
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1.- Parafoudre comprenant plusieurs colonnes d'éclateurs et de soupapes, caractérisé en ce que les colonnes d'éclateurs et de soupapes sont disposées côte à côte entre une pièce d'extrémité supérieure et une pièce d'extrémité inférieure en matière isolante pouvues de renfoncements pour recevoir les extrémités des colonnes, et des moyens sont prévus pour connecter électriquement les colonnes en série et les colonnes et pièces d'extrémité sont enfermées dans une enveloppe isolante.