Dispositif de coupure à réenclenchement ultra-rapide pour installation électrique à courant alternatif. La présente invention a pour objet un dispositif de coupure à réenclenchement ultra-,rapide pour installation électrique à courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comporte un .disjoncteur principal, à fonc tionnement temporisé, disposé en :
série avec un disjoncteur auxiliaire à fonctionnement immédiat qui, lors d'un défaut apparaissant sur une phase, effectue en premier lieu une coupure immédiate du circuit sur la, phase affectée et se réenèlenche ensuite avant que le disjoncteur principal ait eu lie temps de déclencher.
Le dessin annexé montre, à titre -d'exem ple, deux formes d'exécution du dispositif faisant l'objet de l'invention, constituées cha cune par un dispositif de coupure tripol@aire à volume d'huile .réduit.
La fig. 1 .représente une vue en élévation d'un élément monophasé de 1a première forme d'exécution du dispositif de coupure comprenant un disjoncteur principal A monté sur un chariot<I>Ch</I> avec un disjoncteur à réenclenchement B, ces deux appareils ,étant reliés par un sectionneur B.
Le disjoncteur A, commandé par des re lais clé protection courants, est actionné par une commande normale, électrique ou à accu- multation d'énergie mécanique :ou pneuma tique.
Le disjoncteur auxiliaire B est à coin- mande unipolaire; chacun -de :ses pôles est commandé par -es reliais spéciaux à action ultra-:
rapide, .et actionné par une commande pneumatique indépendante. 1l peut compor ter une partie @électrique de même principe et de même volume d'huile que la partie élec- trique du disjoncteur principal, ,les diffé rences avec ce dernier étant seulement d'ordre mécanique; elles seront détaillées ci après. La commande pneumatique du disjonc teur B agit sur la partie active de cet appa reil de coupure au moyen d'un mécanisme intermédiaire dont la fig. 2 donne 'le prin cipe.
Le dispositif de commande pneuma tique est schématiquement désigné par Cp; il agit sur 'la partie active 1 du disjoncteur B, par l'intermédiaire d'une colonne tour nante Co en matière isolante et d'un système de leviers, manivelles et bielles à rotules. Cet ensemble ne comporte aucun décrochage, c'est-à-dire que tant au déclenchement qu'à l'enclenchement de B, toutes les pièces sont solidaires. L'amortissement à 'la fin de cha que mouvement est produit par deux amor tisseurs, dont 'l'un, ani,, est sur .le contact mobile, et l'autre, airz,z, sur la colonne tour nante, et par la commande pneumatique.
Ces amortisseurs permettent des mouvements extrêmement rapides de-s porcelaines, en évi tant les chocs en fin de course.
La fi,,. 3 donne le schéma mécanique et électrique de lia commande pneumatique. L'air comprimé d'un réservoir R est envoyé, par un distributeur d" sur l'une ou 'l'autre des .deux faces d'un piston moteur P,, un système bielle:s-manivelles B,M, transmet tant les mouvements de celui-ci à la colonne tournante Co.
Le début du fonctionnement du piston est produit, par l'ouverture d'une valve d'air d'admission d'air<I>va,</I> ouverture provoquée par le fonctionnement d'une bo bine de déclenchement<I>Bd</I> qui ouvre une sou pape S, et qui doit être à fonctionnement ultra-rapide.
Dés lie début du mouvement de la colonne tournante, une came Ca, agissant sur un levier l par l'intermédiaire d'un galet g et d'un poussoir p, maintient la valve d'ad mission d'air va ouverte en pressant sur la soupape S; elle la laisse se refermer en fin de réenclenchement. Vu contact c est ouvert par la, colonne tournante à mi-course, sous l'action d'une came c'n et d'un 'levier L:,-, il coupe ainsi le circuit de @la bobine<I>Bd.</I> Ce contact ne :
se referme, sous l'action d'un re tardateur mécanique, qu'après un temps suf fisamment long (plusieurs secondes, par exemple) pour empêcher, en cas de persis- tance du défaut, un second déclenchement du disjoncteur B. Ce retardateur est composé simplement d'une maese M et d'un ressort antagoniste réglable R.
En cas de défaut, un transformateur de courant<I>Ti</I> provoque le fonctionnement d'un relais ultra-rapide<I>RU</I> qui ferme le circuit d'un contacteur CR qui est, lui aussi, à fonc tionnement rapide. Ce contacteur ferme le circuit de la bobine<I>Bd;</I><B>ce</B> qui provoque le déclenchement du disjoncteur B.
Simultané ment, CR ferme le circuit d'excitation d'un électro-aimant E d'un retardateur méca- nique destiné à fermer le circuit d'une bo bine de déclenchement B'd du disjoncteur normal A, en cas, de persistance du défaut. Ce retardateur est, lui aussi, composé sim plement -d'une masse M' et d'un ressort ré glable R', une butée mobile<I>Bu</I> étant soli daire du noyau de E.
Lors de 'la coupure du disjoncteur B, le circuit .de E est ouvert par l'arbre Co sur des contacts <I>CT,;</I> la butée Bu retombe et em pêche la fermeture du circuit de <I>Bd.</I> Au réenclenehement, si le défaut n'a pas disparu, le circuit de B'd est fermé en C' par l'action de<I>RU, CR</I> et E.
Le noyau de Bd agit sur un levier d'ac- erochage L, et le disjoncteur <I>A</I> déclenche, en coupant, d'une part, en CT_ 1e circuit de B'd, d'autre part, en<I>CT.,</I> le circuit de E qui laisse retomber Bit et ouvre C'.
Par ailleurs, en cas de simple surintensité rendant inutile le fonctionnement. du disjonc teur à réenclenchement B, le circuit de<I>Bd</I> peut être fermé directement par un relais normal Rs, retardé d e plusieurs secondes.
La fig. 4 donne les détails de .la partie pneumatique de la commande du disjoncteur B. Cette commande est figurée en position "enclenchée". Le mouvement du piston P, est transmis à 'l'axe de la colonne tournante par la bielle B, et la manivelle M,. L'angle de rotation de .la colonne tournante, pour cha cune des deux man#uvres (déclenchement et enclenchement) est de 60 .
La distribution est assurée par un dispositif à tiroir (pis- tons: P2, P3) liés rigidement entre eux et à un balancier<I>Ba.</I>
Au déclenchement, l'air sous pression est admis @s.ur 1a face gauche du piston P, (flèche F2) et l'échappement .est ouvert de l'autre côté (flèche F3).
A la, fin ;du déclenchement, il y a inver sion automatique du tiroir, -ce qui provoque le réenclenchement. Par ailleurs, le temps séparant la fin du déclenchement. du début du réenclenchement -devant être réglable, cette inversion du distributeur s'opère en deux temps.
Le premier temps dure pendant tout le déclenchement; la manivelle 111, en traînant le balancüer <I>Ba</I> par l'intermédiaire d'une bielle B2, celui-ci tourne autour d'un axe o1 rendu fixe par une bielle B,,, une ma nivelle M., et un accrochage Al. Le balan cier Ba et les pistons P, -et P3 passent de la position 0 à la position 1, c'est-à-dire que l'on ferme simultanément l'admission et l'échappement en fin de déclenchement.
Le second temps: provoque le réenclenchement en faisant passer le balancier Ba et les pis tons M et P? de 1a position 1 à la position \?, ce qui tend un ressort de réarmement R,. Ce mouvement est produit automatiquement par un piston P4 sur lequel agit la pression d'air, 1@a valve d'admission étant restée -ou verte sous l'action de la came lorsqu'on <B>dé-</B> croche M. en .A,.
C'est le retard réglable apporté à -ce décrochage qui provoque le re tard du réenclenchement. Il peut être pro duit, par exemple, par un retardateur pneu matique, comme celui qui a été figuré (vis pointeau de réglage vi, volume mort Vo, pis ton et levier d'accrochage L).
Le réenclen- chement se produit à cet instant; la bielle B2 ramène alors. ;le balancier<I>Ba à</I> la position 3 par notation autour de l'axe 0, venu en 02 et rendu fixe par le piston P4 sur lequel, agit la pression d'air. P, et P3 sont ainsi rame nés à la position 1 (admission et échappe ment fermés);
à la fin du réenclenchement, P4 étant maintenu par la pression d'air, le ressort R, reste tendu et 21 ne se produit. plus, aucune manoeuvre. C'est seulement lorsque la valve d'admission<I>va</I> s'est refermée que la pression tombe derrière P4 et que Bx referme le ,dispositif en ramenant PZ et P3 à la posi tion 0.
Mails oomme l'arrivée d'air eut alors fermée, ale disjoncteur B ne déclenche pas. Il est à nouveau prêt à fonctionner et déclenche dès qu'on provoque l'ouverture de 1a valve d'admission.
L'accrochage du disjoncteur B en position "enclenché" peut se faire directement sur la manivelle Ml par galet -et levier Ll, comme le montre la fig. 5. Le décrochage devant se produire dès l'ouverture de la valve d'ad-- mission -d'air, on peut 1e rendre pneumatique, comme l'indique la figure, en utilisant des pièces mobiles. très légères pour obtenir un mouvement très rapide.
Le piston de décro chage agit -sur le levier L, par l'intermé- diaire d'une genouillère (axes a, b, c qui viennent en cr, b2 c. en fin de déclenchement). Un levier .solidaire de la manivelle, vient alors .rompre cette genouillère et permet à D'11 de se raccrocher en fin de réenclenche- ment.
Le mécanisme de commande pneumatique du disjoncteur B peut être -disposé à pr oxi- mitédes contacts de celui-ci. L'air comprimé est alors amené au mécanisme de commande par une colonne isolante. La fig. 6- .représente une telle forme -d'exécution du dispositif fai sant l'objet de d'invention, avec @le schéma ,de la commande électrique dû dispositif pneu matique.
Le disjoncteur auxiliaire B est re présenté en coupe partielle. Son contact mo bile C, qua prise dans: un pot de coupure D, reçoit son mouvement d'un levier L, qui est relié au piston P, de la commande pneuma tique par l'intermédiaire d'une bielle B, Des tiroirs<I>T,</I> et T, effectuent l'admission d'air comprimé sur l'une ou l'autre des faces du piston P,.
L'arrivée. d'air comprimé à cette distribution par tiroirs est commandée par une soupape S reliée par une colonne en ma tière isolante I à un réservoir d'air comprimé Ra qui est -disposé à la base du dispositif de coupure.
L'ouverture de la soupape S est provoquée par un piston P@ qui .communique un léger mouvement de rotation à la colonne isolante dont chaque extrémité est .raccordée à la partie fixe de la tuyauterie d'air com primé pair des tubes flexibles F, et F,. Pour le déclenchement, un électrovalve Ev ouvre l'admission d'air derrière le piston P,
qui fait exécuter à .le colonne une rotation de faible amplitude (15 par exemple). Un nez N de la colonne I effectue d'abord une légère course à vide, vient ensuite s'appuyer sur un cliquet M (voir la fig. 7), entraînant ainsi la rotation d'une rampe X autour d'un point fixe 0, et provoquant. l:'ouverture de la sou pape S. Le nez N se dégage ensuite du cli- quet M lorsque celui-ci vient heurter une butée fixe Z.
L'ouverture de la soupape S entraîne l'admission d'air comprimé sous @le piston P, en a" ce piston se soulève et produit le dé clenchement du disjoncteur B. L'ouverture de la soupape S est assurée pendant la quasi totalité de la course du piston P, par un galet G et la. rampe X.
Pendant la manceuvre. l'admission d'air en<I>a,</I> et l'échappement en<I>a,</I> sont fermés pro gressivement par .les tiroirs<I>T,</I> et T, qui sont commandés par un balancier U, lequel est re lié à L, par une bielle B.=, ce qui amortit le mouvement.. A la fin du déclenchement, l'en semble a la position qui est représentée par la fig. 8.
Pour opérer le réenclenchement, il faut admettre l'air comprimé en a,. Après un temps réglable déterminé par le gonflage d'un retardateur B, un .levier L, libère le bàlan- cier U, qui est poussé vers le haut par un piston P;, derrière lequel l'air est comprimé.
Les tiroirs<I>T,</I> et T, découvrent alors les ori- fices a, et a,; l'air comprimé est admis en a.2 derrière P" l'échappement se fait par l'autre orifice en a,, après quoi l'ensemble prend, lorsque son mouvement est terminé, la position qui est représentée par la fig. 9.
Pendant la manaeuvre, l'admission d'air comprimé en<I>a,</I> et l'échappement en<I>a,</I> sont fermés progressivement par les tiroirs T, et T., qui sont ramenés vers le bas par la bielle B,. La course du balancier U est limitée vers le bas par la pression qui s'exerce derrière le piston Ps, lequel ne peut redescendre. Les ori- fiees a, et a, sont maintenus fermés.
Lorsque le galet G est revenu à sa posi tion initiale (fig. 7), la soupape S est libé rée et un ressort r1 la rappelle sur son siège. L'air comprimé qui se trouve derrière le pis ton P;, peut s'échapper par un petit orifice z, de la soupape S.
La pression baisse; le pis ton P3 est rappelé vers 1e bas par un ressort r,, entraînant ainsi le balancier (T;
les tiroirs <I>T,</I> et TZ découvrent les orifices <I>a,</I> et<I>a,.</I> Le dégonflage du retardateur B se produit. Lors que d'abaissement de pression est suffisant, le levier L, est ramené à sa position initiale par un ressort r,, verrouillant ainsi l'extrémité gauche du balancier U.
Un cycle suivant de manoeuvres est pré paré à 4a partie supérieure du dispasitif. Le retour de la colonne I à sa position initiale ne s'effectue que lorsque ces ma- naeuvres sont terminées. Un ressort r., se charge du mouvement dès que le dégonflage qui se produit derrière le piston P2 est de venu suffisant.
Le temps au bout duquel ce dégonflage est produit cet obtenu à j'aide d'un orifice z. réglé une fois pour toutes.
En cas de défaut. un transformateur de courant<I>Ti</I> provoque le fonctionnement d'un relais ultra-rapide <I>RU,</I> qui ferme @le circuit d'un contacteur CR qui est, lui aussi, à fonc- tionnement rapide.
Ce contacteur ferme, à son tour, le circuit d'une bobine Bd de l'électro-valve Ev. Cette dernière ouvre alors l'admission d'air derrière le piston P, et im prime à la colonne isolante 1 un mouvement de rotation.
En tournant, cette colonne ouvre un contact CT, et coupe ainsi I'excitation de la bobine Bd-. elle ferme, d'autre part, un contact<I>CT,</I> qui établit le circuit d'excitation d'un électro-aimant E d'un retardateur méca- canique M'.
Par ailleurs, la rotation de la colonne iso- lante 1 entraîne le fonctionnement du méca- nisme de commande du disjoncteur, qui fait effectuer un cycle complet à la tige mobile C de celui-ci:
déclenchement et réenclenche- ment. Lors -du réenclenchement, si le défaut a disparu, le contact CR n'est plus attiré et le circuit de la bobine de déclenchement B'd du disjoncteur tripolaire A ne se ferme pas. La colonne I ne revient à sa position ini tiale (celle qui est représentée par la fig. 6) qu'un certain temps après la fermeture du contact du disJoneteur, ainsi que cela a -été exposé plus haut.
Si le défaut persiste après le réencl:enehe- ment, le relais <I>RU</I> ferme à nouveau le cir cuit du contacteur CR qui, cette fois, n'ali mente plus la bobine<I>Bd,</I> dont le circuit est ouvert en CT,,, mais la bobine de déclenche ment B'd du disjoncteur tripolaire A.
Le retardateur M', dont le retard est inférieur au temps de fonctionnement -du disjoncteur B à réenclenchement ultra-rapide, étant ali menté depuis, le début de la rotation de la colonne isolante 1, a préparé la fermeture du circuit de B'd.
Le disjoncteur B à réenclenchement auto matique est alors resté enclenché, et c'est le disjoncteur tripolaire A qui a déclenché.
En -somme, dans, le cas de persistance d'un défaut, le circuit de la bobine<I>Bd</I> de l'électro-valve Ev reste ouvert en CT, tant que la colonne I n'a pas -effectué son retour, c'est-à-dire pendant un temps suffisamment long pour que ce soit le -disjoncteur A qui déclenche.
Par ailleurs, en cas, de simple surintensité rendant inutile le fonctionnement du disjonc teur à réenclenchement B, le circuit de la bobine de -déclenchement B'd peut être fermé directement par un relais RS retardé de plu sieurs secondes, par exemple.
Le fonctionnement des dispositifs décrits -est le suivant.: lors d'un -défaut affectant, par exemple, une phase .de la. ligne aux ex- trémités de laquelle sont placés :des groupes de coupure tels que ceux qui :sont représen tés par la fig. 1, les deux disjoncteurs B de cette phase déclenchent immédiatement aux deux extrémités@ de la ligne sous Faction de leurs relais ultra-rapides (voim <I>RU</I> sur les fig. 3. et 6).
Ils réenclenchent au bout d'un temps réglé à l'avance, après l'impulsion des relais. Si le défaut a disparu, le service se rétablit sans que les relais temporisés aient actionné les deux disjoncteurs A.
Si le défaut n'a pas disparu, les relais temporisés. -de ces disjoncteurs (voir M'R' sur la fig. 3 et M' sur 1a fig. 5) agissent et provoquent. le dé clenchement des trois pôles du disjoncteur A et des sectionneurs: qui lui sont associés, les trois pôles du disjoncteur à réenclenchement ulara-rapide B restant enclenchés.
Les dispositifs représentés et décrits pré sentent les avantages suivants: toutes les manoeuvres volontaires (déclenchements, en clenchements avec ou sans. synchronisation) s'effectuent sur des disjoncteurs normaux A, les disjoncteurs B à réenclenchement ultra- rapide restant enclenchés. en permanence, c'est-à-dire toujours prêts. à fonctionner.
En cas de persistance d'un . défaut, les deux coupures s'effectuent dans. deux en ceintes complètement distinctes, c'est-à-dire que la sécurité est absolue. Les pressions, en gendrées dans, les, enceintes: de coupure sont plus faibles, et, lors du second déclenche ment, .il y a absence totale die gaz ayant pu être ionisés lors de @la première coupure, c'est-à-dire qu'aucun amorçage n'est pos sible.
Il est possible d'utiliser, pour le disjonc teur B à réenclenchement ultra-rapide, une partie électrique identique à celle d'un appa reil normal, par conséquent les mêmes pièces de rechange.
11, est possible d'adapter le -disjoncteur B à tous les types de disjoncteurs qui sont déjà en service, par simple juxtaposition.
I:1 est enfin possible de régler dans de larges limites les intervalles de temps qui s'écoulent entre le déclenchement et le réen- clienchement du disjoncteur B.