Dispositif de protection des installations électriques contre les surtensions. La présente invention a pour objet un dispositif de protection des installations élec triques contre les surtensions et les charges statiques par l'amplification de l'effet de cou ronne et l'amélioration de l'effet de pointes.
Suivant l'invention on dispose sur les con ducteurs du réseau, des condensateurs élé mentaires, dont l'une des armatures est cons tituée par le conducteur lui-même, le diélec trique par un corps isolant entourant le con ducteur et la deuxième armature par une enveloppe métallique munie de saillies en tourant le corps isolant.
On sait que les conducteurs servant à transporter de l'énergie électrique, émettent, à partir d'une certaine tension, et plus par ticulièrement lorsque leur surface présente des aspérités, des pointes ou des arêtes vives, des effluves dans l'air environnant auxquel ils cèdent ainsi une partie de l'énergie trans portée.
Ces phénomènes dénommés effet de cou ronne et effet de pointes sont connus en eux-mêmes pour écouler dans l'air ambiant les surtensions proprement dites. Considérons une ligne électrique constituée par deux conducteurs cylindriques parallèles soumis à une différence de potentiel V. La partie de la ligne sur laquelle seront placés les condensateurs élémentaires, sera constituée schématiquement par un cylindre en diélec trique de ^pouvoir inducteur spécifique K en tourant les conducteurs, le diélectrique étant lui-même enveloppé par un cylindre métal lique; sur lequel peuvent être fixées des poin tes. Nous ne tiendrons pas compte, pour l'instant, de ces pointes.
On sait que les surfaces équipotentielles du système ainsi constitué sont dans le voi sinage des conducteurs des cylindres dont l'axe est pratiquement confondu avec celui des conducteurs et l'on peut admettre que par suite de la faible importance du dia mètre des tubes isolants du dispositif par rapport à l'écart des conducteurs tel qu'il est pratiquement réalisé dans les installations courantes à haute tension, les surfaces cylin driques limitant les tubes isolants et leur enveloppe métallique sont des surfaces équi potentielles.
Dans ces conditions, les lignes de force du champ électrique ont conservé en chaque point la même direction qu'avant l'inter position des cylindres isolants du dispositif et si l'on désigne par D = le déplacement en quantité d'élec tricité déplacée dans le diélectrique par unité de surface équipotentielle; .g = le pouvoir inducteur spécifique du diélectrique, d.x=la longueur élémentaire d'un tube d'induction, Viz-Vya' <I>=</I> la différence de potentiel entre les surfaces limitant le cylindre isolant.
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Les lignes d'induction conservant leur forme et la valeur de l'intégrale ne dépen dant que de cette dernière, on voit que si le pouvoir inducteur spécifique K augmente, la différence de potentiel à travers le cylindre isolant décroft, et la tension entre conduc teurs étant maintenue constante, les couches restantes du milieu primitif auront à sup porter des chutes de tension et des con traintes plus élevées que si le diélectrique n'existait pas (K étant plus grand que 1).
L'enveloppe métallique extérieure et les pointes augmentent cet effet, le corps con ducteur étant considéré comme ayant un pou voir inducteur spécifique infini.
On voit donc que l'on peut obtenir la décharge par effet de couronne pour des ten sions sous lesquelles cet effet n'existerait pas et l'on peut régler cette décharge en agissant sur le pouvoir inducteur spécifique du diélec trique et les diamètres des cylindres du dis positif.
L'amélioration du pouvoir des pointes dont il est parlé plus haut, par l'interposition d'un diélectrique entre conducteur et pointes est obtenue par le fait que le courant passant par les pointes étant limité par la faible capacité de l'élément du diélectrique, les ares qui auraient une tendance à se for mer sont réduits à l'état d'effluves ou d'ai grettes. Les pointes ou arêtes vives ont, d'autre part, la propriété connue d'écouler les charges statiques induites par influence.
En effet, les conducteurs étant chargés d'électricité, les cylindres ou tubes métalliques munis de pointes entourant les tubes isolants se chargent par influence et les pointes écoulent l'électricité dès que la charge par unité de surface dépasse une certaine valeur.
Des formes d'exécution de l'objet de l'in vention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 montre une première forme d'exé cution en coupe longitudinale ; La fig. 2 en est une vue en perspective: La fig. 3 montre une vue en perspective d'une seconde forme d'exécution ; La fig. 4 montre, en élévation latérale et en coupe transversale, une troisième forme d'exécution.
La fig. 1 montre une forme d'exécution dans laquelle deus tubes isolants 3, 3' cons tituant le diélectrique, sont montrés en coupe sur un câble .\3, lequel constitue l'une des armatures, l'autre armature étant constituée par l'anneau 1, 1', muni de pointes.
La fixation des anneaux ou colliers sur le tube isolant ainsi que celle de ce tube sur le câble lui-même, peut être absolument quelconque, tout moyen de fixation pouvant être adopté sans sortir pour cela des limites de l'invention. La fig. 2 représente une vue en perspective de cette même disposition.
La fig. 3 représente une variante du dis positif dans laquelle on utilise un câble dont chaque brin 4, 4', 4". etc., a un diamètre tel que le dispositif fonctionne aussitôt que la tension normale est dépassée, ce qui pour rait ne pas se produire dans le cas de con ducteurs de trop grand diamètre.
Les brins du câble sont séparés les uns des autres en engageant chacun d'eux dans une ouverture différente 5, 5', 5", pratiquée dans des plaques métalliques 6, 6', etc., mu nies sur leur parcours de pointes ou d'arêtes vives 7, 7', etc. Les ouvertures sont munies d'un tube isolant constituant le diélectrique des condensateurs élémentaires ainsi formés. La fig. 4 montre une coupe du dispositif dans lequel on emploirait au lieu de cou ronnes des surfaces planes pour maintenir les brins du câble.
On dispose pour agir sur l'importance de l'effet à obtenir du nombre de pièces con ductrices munies de pointes, de la variation du pouvoir inducteur spécifique des différentes matières diélectriques susceptibles d'être utili sées et des diamètres des tubes isolants.