WO2005101438A2 - Appareil electrique a gaz isolant sous pression comprenant un isolateur composite muni d'une fenetre d'observation des contacts - Google Patents

Appareil electrique a gaz isolant sous pression comprenant un isolateur composite muni d'une fenetre d'observation des contacts Download PDF

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    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
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    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • H01H2033/6623—Details relating to the encasing or the outside layers of the vacuum switch housings

Definitions

  • the present invention relates to a high or medium voltage, leaktight electrical switchgear with pressurized insulating gas, comprising in a housing, interrupting contacts capable of occupying an open position and a closed position, and a system for locating the open or closed position of the interrupting contacts from outside the housing.
  • thermoplastic for visualization This document describes the production of a transparent window made of thermoplastic material in an opening of an enclosure for electrical equipment. The window is inserted into the opening using a plastic injection molding method, the edge of the opening and the edge of the window being anchored together.
  • the object of the invention is to propose a high or medium voltage electrical switchgear, with insulating gas under pressure, for external application which is of a simpler design and of increased reliability by allowing '' have a direct view of the position of the interrupt contacts.
  • a rigorous selection of materials must be made to take into account the combined constraints applied to the equipment.
  • the subject of the invention is pressure pressuring, of internal pressure greater than atmospheric pressure, generating an outward compression foxce.
  • the invention aims to insert a display window for an electrical switchgear.
  • the materials must meet the electrical criteria essential for these applications in the field of medium and high voltage, namely good resistance to electrical tracking and erosion.
  • the materials used to make the viewing window as well as the methods used to make the junction of the window with the body of the insulator must make it possible to seal the apparatus.
  • the admissible annual loss of insulating gas for the whole apparatus being less than or equal to 1%.
  • the combination of these selection criteria results in a restriction in the choice of materials available to perform the function.
  • the criteria for selecting the materials are clearly established in the invention to allow the production of high or medium voltage electrical switchgear with pressurized insulating gas comprising, in a housing, interrupt contacts capable of occupying a open position and closed position, and a system for locating the open or closed position of the interrupting contacts from outside the housing.
  • the subject of the invention is a sealed high or medium voltage electrical switchgear comprising, in a housing, interrupt contacts capable of occupying an open position and a closed position, and a system for locating the open or closed position of the interrupting contacts from outside the housing, the housing being a composite insulator formed by a rigid tube surrounded by an elastomer casing whose external surface defines a succession of annular fins, characterized in that the rigid tube and the elastomeric envelope are arranged to define an at least translucent observation window through which the open or closed position of the interrupting contacts is visible, in that the rigid tube is made of translucent composite material or plastic material at least translucent and in which a transparent window in material filtering ultraviolet radiation or on which a transparent ultraviolet filter is bonded to the rigid tube, this window not being covered by the elastomer envelope and defining the observation window, the rigid tube being formed by assembling tubes, one of the tubes being made of glass or in at least translucent polymer, resistant to ultraviolet, in that all the materials in contact with solar radiation are
  • materials in contact with solar radiation should not show signs of degradation, such as cracks, surface deformations (increase in surface roughness) or deterioration of transparency after accelerated aging of 1000 hours.
  • materials in contact with solar radiation should not show signs of degradation, such as cracks, surface deformations (increase in surface roughness) or deterioration of transparency after accelerated aging of 1000 hours.
  • the polymers which make up the outer casing or the porthole and which are in direct contact with solar radiation should advantageously be chosen from those which do not have no absorption of radiation in the range goose 300 to 400 nm of wavelength, ⁇ c is to say that the chemical structure of these polymers should not contain an aromatic ring
  • An electrical switchgear according to the The invention may have the following particularities: the rigid tube is made of an at least translucent plastic material and a section of the envelope surrounding the interrupting contacts is made of an at least translucent elastomer material.
  • the translucent section of the envelope is xealized by injection molding of a first elastomeric material and is interposed between two end sections of the envelope which are produced by injection molding of a second elastomeric material more loaded with fillers mineral cjue the first elastomeric material.
  • the rigid tube is made of glass and an area of the rigid tube is not covered by the elastomer envelope, this area defining said observation window.
  • the rigid tube is made of translucent composite material or of plastic material at least translucent and a transparent porthole made of material filtering ultraviolet radiation is bonded to the rigid tube, this porthole not being covered by the elastomer shell and defining the window d. observation.
  • the rigid tube is formed by assembling tubes, one of the tubes being made of glass or of polymer resistant to ultraviolet radiation and not covered by the elastomer envelope defining the observation window.
  • An apparatus according to the invention may also have the following particularities: the plastic material at least translucent is made of polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), crystal polystyrene (PS), polyvinylidene fluoride (PVDF) or made of cycloaliphatic epoxy resin.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • PS crystal polystyrene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the elastomer material is silicone, ethylene-propylene rubber or fluorinated elastomer possibly loaded with mineral fillers.
  • the rigid tube contains a dielectric insulation gas.
  • the rigid tube is protected inside by deposit of transparent inert material chemically contxes the aggressions of the decomposition products of the
  • the rigid tube in direct contact with the atmosphere is made of material resistant to solar radiation (in particular to ultraviolet radiation) or made using a material not resistant to ultraviolet radiation, and protected by a filter.
  • Sun Creme a material resistant to solar radiation (in particular to ultraviolet radiation) or made using a material not resistant to ultraviolet radiation, and protected by a filter.
  • Sun Creme a material not resistant to ultraviolet radiation
  • polycarbonate based on a bisphenol motif and polystyrene containing Aromatic cycles must absolutely be protected from UV by the use of an UV filter or by the addition of an ultraviolet absorbent.
  • Polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVDF) and cycloaliphatic epoxy resin can be used directly in contact with the atmosphere.
  • the electrical switching device can be a high or medium voltage line disconnector in which the tube is filled with a dielectric insulating gas such as SF6 under a pressure of 2 to 3 bars.
  • a dielectric insulating gas such as SF6 under a pressure of 2 to 3 bars.
  • the opening of the interrupting contacts is done without voltage so that the transpaxent plastic tube is not subjected to significant temperatures due to the presence of electric arcs.
  • the insulating gas is not ionized by electrical discharges and remains inert for the transparent plastic material of the tube.
  • FIG. 1 very schematically illustrates an electrical switchgear according to the invention.
  • FIG. 2 very schematically illustrates a second embodiment of an electrical switchgear according to the invention.
  • FIG. 3 very schematically illustrates a third embodiment of a electrical switchgear according to the invention.
  • FIG. 4 very schematically illustrates a fourth embodiment of an electrical switchgear according to the invention.
  • FIG. 5 very schematically illustrates a line disconnector according to the invention.
  • Figure 6 illustrates very schematically a line disconnector according to the invention comprising a vacuum interrupter with a viewing window.
  • a high or medium voltage electrical switchgear 1 comprises interrupt contacts 2 capable of occupying an open position and a closed position and which are disposed in a composite insulator formed by a rigid tube 3 surrounded by an elastomer envelope 4.
  • the interrupting contacts 2 comprise a fixed contact assembly in the tube and a movable contact assembly in the tube.
  • the movable contact assembly is arranged in the middle region of the length of the tube as illustrated in FIG. 1.
  • the elastomeric shell has an outer surface which defines a succession of annular fins such as 4A, 4B, 4C coaxial distributed along the tube 3 between two metallic end fittings 5, 6 of the composite insulator in which the two ends of the tube 3 are fixed respectively.
  • the tube 3 shown has a cylindrical shape
  • the invention extends to a tube having another form of revolution, for example a tube in the form of a truncated cone or even in the form of a barrel.
  • the rigid tube 3 and the elastomer casing 4 are arranged to define an observation window 7 at least translucent through which the open or closed position of the interrupting contacts 2 (here an open position) is visible.
  • the rigid tube 3 is produced by molding a transparent or at least translucent plastic material resistant to ultraviolet radiation, resistant to explosion and having good chemical resistance.
  • This plastic material is for example a thermosetting polymer such as the cycloaliphatic epoxy resin crosslinked with a non-aromatic phthalic anhydride of the hexahydrophthalic type (HHPA) or a transparent thermoplastic polymer such as a safety glass made of polymethyl methacrylate (PMMA).
  • HHPA non-aromatic phthalic anhydride of the hexahydrophthalic type
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • Such a rigid tube 3, having a wall thickness of approximately 8 mm, can be filled with an electrically insulating gas, in particular SF 6 , under a pressure of approximately 2 to 3 bars.
  • the rigid tube 3 can possibly be protected inside, against the aggressions of the decomposition products of SF 6 , by deposition of chemically inert transparent material. This protection can be achieved, for example, by a very thin layer of a few micrometers deposited under vacuum ("CVD", "Sputterinçj” ...) or by a thicker layer of polytetrafluoxoethylene (PTFE) or other fluorinated polymers (PFA, FEP).
  • CVD very thin layer of a few micrometers deposited under vacuum
  • PTFE polytetrafluoxoethylene
  • PFA fluorinated polymers
  • the tube can be protected from attack such as ultraviolet radiation by the addition of a UV filter based on the incorporation of an ultraviolet absorbent with an aromatic structure, for example from the family of fc> enzaldehydes.
  • a transparent ultraviolet filter of the “Altuglas CN” type sold by the company Altuglas can be used.
  • the assembly made up of the rigid tube, the hiublot and the UV filter must be UV-resistant, so that this assembly must not show signs of degradation, such as cracks, surface deformations (increase in surface roughness) or a deterioration in transparency after an accelerated aging of 1000 hours under UV radiation from a xenon arc source or under fluorescent UV lamps according to ISO 4892-2 and ISO 4892-3 standards.
  • annular section 8 of the envelope surrounding the interrupting contacts 2 is made of an elastomeric material at least translucent and defines the observation window 7.
  • This annular section 8 is a section of the casing which is disposed substantially in the central region of the length of the tube (central region in which the movable contact assembly is arranged) so that it is interposed between two other end sections 9, 10 of the envelope.
  • the elastomer forming the envelope must have good mechanical properties, transparency and aging, and be resistant to ultraviolet radiation and abrasion by electric arcs. More particularly, the elastomer must have a tear strength greater than 6 N / mm. The elastomer must resist physicochemical aging and attack by water.
  • the dielectric loss factor (tan ⁇ ) of the elastomer must remain below 0.2 after 50 days' immersion in water at 50 ° C.
  • the elastomer must not show signs of degradation, such as cracks, surface deformations (increase in surface roughness) or deterioration in transparency after accelerated aging of 1000 hours under radiation.
  • UV xenon arc source or UV fluorescent lamps according to ISO 4892-2 and ISO 4892-3 standards.
  • the material must be at least class 1A3.5 according to method 1 (criterion A) of standard IEC 60587.
  • the elastomers mentioned in the invention for producing the 'casing of electrical equipment does not have an aromatic chemical structure.
  • FIG 1 there is shown in hatched lines the two end sections 9, 10 which are produced by injection molding of a first elastomeric material, for example silicone, ethylene-propylene rubber (EPR, EPDM) or fluorinated elastomer (“viton®”), loaded with mineral fillers which can be, for example, alumina, tri-hydrated alumina, titanium oxide or silica.
  • EPR ethylene-propylene rubber
  • viton® fluorinated elastomer
  • mineral fillers which can be, for example, alumina, tri-hydrated alumina, titanium oxide or silica.
  • the tri-hydrated alumina particles provide the elastomeric material, as is known to those skilled in the art, with increased resistance to dielectric stresses, but they make the elastomeric material opaque, which is illustrated by the hatched lines.
  • the section 8 (shown without hatched lines) is produced by injection molding of a second much less loaded elastomeric material or of a second uncharged elastomeric material so that it remains translucent after molding.
  • the rectangle 11 schematically represents an injection mold and the references 12, 13, 14 designate three injection ports for the elastomeric material.
  • the injection inlets 12,13,14 are spaced along the tube 3.
  • the injection inlet 13 is arranged substantially in the middle of the annular section 8 forming the observation window 7 while the injection inlets 12 and 14 are arranged substantially in the middle of the end sections 9 and 10 respectively.
  • the envelope 4 For the formation of the envelope 4 around the transparent tube 3, elastomeric material loaded with alumina particles is injected into the inlets 12 and 14 and at the same time the elastomeric material is weakly or not injected into the inlet 13 loaded.
  • the envelope 4 is produced with an annular section 8 at least translucent in the middle part of the envelope.
  • the injection inlets 12, 13 and 14 can be offset along the tube 3 and the number of injection inputs can be increased to form the observation window on a selected area of the envelope.
  • the injection formation of the envelope 4 around the transparent tube is carried out in two distinct stages.
  • the elastomeric material weakly or not loaded with alumina is injected through the inlet 13 to form the observation window 7 on a chosen area of the envelope 8. Then, when the observation window 7 is finished , elastomeric material loaded with alumina particles is injected through the inlets 12 and 14 to form the end sections 9 and 10 respectively of the envelope.
  • the deposition of the elastomeric material of the envelope can also be carried out by winding around the rigid tube rather than by injection.
  • the system thus produced is waterproof and has an annual leakage rate of the order of or less than 0.5%.
  • a 1 "high or medium voltage electrical switchgear comprises a composite insulator formed by a rigid tube 3 'surrounded in part by an elastomer casing 4', a part not surrounded by this casing 4 'serving as observation window 7' of the interrupting contacts 2 '
  • the rigid tube 3' is made of glass which can be protected inside, against attack by the decomposition products of SF 6.
  • the glass being resistant in abrasion by electric arc, the glass surface defining the observation window 7 ′ does not need to be surrounded by an elastomer envelope.
  • the envelope 4 ′ of elastomer loaded with mineral fillers partially covering the rigid tube 3 can be formed either by injection or by extrusion (winding).
  • adhesion primer a precursor chemical called adhesion primer.
  • This precursor is generally a complex compound of silanes (Si-R 4 ), for example of epoxy silanes and of solvents.
  • Si-R 4 silanes
  • a process is followed which consists in using a mask to prevent the deposition of adhesion primer on the window area, then in depositing the elastomer on the entire surface of the tube rigid and finally to remove the elastomer from the window area and to clean the observation window with alcohol.
  • the adhesion of the elastomer to the window area can be further reduced by depositing on this area a surfactant or fatty product before the deposition of the elastomer.
  • Another solution consists in depositing a foam mask in the injection mold, for example intended to prevent the deposition of the elastomer in the viewing area.
  • an electrical switchgear 1 '' high or medium voltage comprises a composite insulator formed by a rigid tube 3 '' partially covered by an elastomer casing 4 '' loaded with mineral charges, the part not covered by this 4 '' envelope serving as a 7 '' observation window for 2 '' interrupt contacts.
  • the rigid tube 3 '' is made either of translucent composite material, composed of mineral fibers, possibly braided, inserted in a thermosetting polymer, or of plastic material at least translucent such as those presented for the rigid tube 3 of Figure 1. L the interior of the tube can be optionally protected against attack by the decomposition products of SF 6 .
  • On the rigid 3 '' tube is a porthole
  • This 15 '' at least translucent capable of filtering out ultraviolet radiation intended to serve as an observation window.
  • This 15 '' porthole can be made of glass, possibly doped to better filter out ultraviolet radiation, or alternatively of translucent polymer, such as for example "Makrolon”, “Altuglas", polystyrene or PVDF, stabilized to resist radiation ultraviolet or covered with a UV filter.
  • the 15 '' porthole is glued to the rigid 3 '' tube using a transparent epoxy, polyacrylate or silicone adhesive, possibly with prior machining of the 3 '' tube.
  • FIG. 4 shows another embodiment of a 1 '''high or medium voltage electrical switchgear according to the invention comprising a composite insulator formed by a rigid 3''tube * partly surrounded by a 4 '''elastomer casing, a part not surrounded by this 4''' casing serving as a viewing window 7 '''of interrupt contacts 2' 1 '.
  • the rigid 3''tube' is made in several parts.
  • an insert tube 3''' a made of at least translucent material, glass or polymer resistant to ultraviolet radiation, is assembled between two tubes 3 '''b,3'''c for example in composite material, composed of mineral fibers, possibly braided, inserted in a thermosetting polymer such as polyurethane or epoxy. These elements rigid tube component 3 "'are glued or screwed and glued.
  • the insert serves as a viewing window 7' and 11 is left uncovered by the envelope forming elastomer by the method described for Figure 2
  • the elastomer covers the edges of the insert in order to ensure the leaktightness and insulation of the apparatus.
  • the system thus produced is leaktight and has an annual leakage rate of around of or less than 0.5%.
  • FIG. 5 an example of use has been illustrated with a line disconnector such as 1 in FIG. 1 according to the invention which is mounted in series with a circuit breaker 20 in a porcelain envelope for example, the switchgear assembly switchgear 1 used as a disconnector and circuit breaker 20 being mounted on the ground on a porcelain support insulator 21.
  • the current I is first cut by the circuit breaker 20, the electrical switchgear 1 uses as a disconnector then being opened. Consequently, the transparent disconnector tube 3 is generally not subjected to the effects of electric arcs.
  • the system thus produced is waterproof and has an annual leakage rate of the order of or less than 0.5%.
  • FIG. 6 an example of use has been illustrated with a line disconnector such as that referenced 1 in FIG.
  • the electrical switchgear assembly 1 used as a disconnector and circuit breaker 20 being mounted on the ground on a porcelain support insulator 21.
  • the current 1 is first cut off by the circuit breaker 20, the electrical switchgear 1 uses as a disconnector then being opened. Consequently, the transparent disconnector tube 3 is generally not subjected to the effects of electric arcs.
  • the system thus produced is waterproof and has an annual leakage rate of the order of or less than 0.5%.
  • a disconnector according to the invention can also be installed in a V configuration with a circuit breaker or even in a U configuration, the base of the U being constituted by the circuit breaker and the two branches of the U being each constituted by a disconnector conforming to the invention.
  • An electrical switchgear according to the invention has the advantage of being simple to manufacture and of having a system for direct identification of the position of the interrupting contacts.
  • An electrical switchgear according to the invention could consist of a circuit breaker insofar as the plastic material of the tube is adapted to the attacks of electric arcs and is sufficiently resistant to pressures higher than 6 bars.

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Abstract

L'appareillage de commutation électrique (1) haute ou moyenne tension, étanche, à gaz isolant sous pression, comprend des contacts d'interruption (2) susceptibles d'occuper une position d'ouverture et une position de fermeture qui sont disposés dans un isolateur composite formé par un tube rigide (3) entouré par une enveloppe en élastomère (4) dont la surface extérieure définit une succession d'ailettes annulaires. Le tube rigide et l'enveloppe en élastomère sont agencés pour définir une fenêtre d'observation (7) au moins translucide à travers laquelle la position ouverte ou fermée des contacts d'interruption est visible.

Description

APPAREI ELECTRIQUE A GAZ ISOLANT SOUS PRESSION COMPRENANT UN ISOLATEUR COMPOSITE MUNI D'UNE FENETRE D'OBSERVATION DES CONTACTS DESCRIPTION
Domaine technique La présente invention porte sur un appareillage de commutation électrique haute ou moyenne tension, étanche, à gaz isolant sous pression, comprenant dans un boîtier, des contacts d'interruption susceptibles d'occuper une position d'ouverture et une position de fermeture, et un système de repérage de la position ouverte ou fermée des contacts d' interruption depuis l'extérieur du boîtier.
Etat de la technique antérieure On connaît déjà du document de brevet DE 195 19 721, un disjoncteur du type indiqué plus haut dans lequel le boîtier est constitué par une enveloppe métallique remplie d'un gaz d'isolation diélectrique tel que du SFe sous une pression de quelques bars et le système de repérage de la position des contacts d' interruption est constitué par une barrière optique disposée à l'intérieur du boîtier entre le contact fixe et le contact mobile et par des fibres optiques qui renvoient vers l'extérieur du boîtier un signal optique indicatif de la position des contacts d'interruption. On connaît également déjà du brevet US 4 249 050, un interrupteur à vide ou « ampoule à vide » comprenant une fenêtre de visualisation pour voir directement la position des contacts. On connaît également déjà du brevet GB 1 253 604, l'utilisation d'une fenêtre en polymère thermoplastique pour visualisatio . Ce document décrit la réalisation d'une fenêtre transparente en matériau thermoplastique dans une ouverture d'une enveloppe pour appareillage électrique. La fenêtre est insérée dans l'ouverture par une méthode de moulage des plastiques par injection, le bord de l'ouverture et le bord de la fenêtre étant ancrés l'un dans l'autre.
Exposé de l'invention Le but de l'invention est de proposer un appareillage de commutation électrique haute ou moyenne tension, à gaz isolant sous pression, pour application extérieure qui soit d'une conception plus simple et d'une fiabilité accrue en permettant d'avoir une vision directe de la position des contacts d'interruption. Pour cette application, il faut effectuer une sélection rigoureuse des matériaux pour tenir compte des contraintes combinées appliquées sur l'appareillage. Par opposition au brevet US 4 249 050, l'invention a pour objet un appaxeillage sous pression, de pression interne supérieure à la pression atmosphérique, engendrant une foxce de compression vers l'extérieur. De même, par opposition au brevet GB 1 253 604, l'invention a pour but d'insérer une fenêtre de visualisation pour un appareillage de commutation électrique. Le matériau devant résister aux agressions internes dues aux produits de décomposition du gaz isolant et aux agressions externes dues à l'environnement, c'est à dire à la combinaison de pluie, rayonnement ultra-violet, le brouillard salin, le vieillissement physique et chimique. De même, les matériaux doivent satisfaire aux critères électriques indispensables pour ces applications dans le domaine de la moyenne et la haute tension, à savoir une bonne résistance au cheminement électrique et à l'érosion. De plus, les matériaux utilisés pour réaliser la fenêtre de visualisation ainsi que les méthodes utilisées pour réaliser la jonction de la fenêtxe avec le corps de l'isolateur doivent permettre d'assurer l'étanchéité de l'appareillage. La perte annuelle admissible de gaz isolant pour l' appareillage entier: étant inférieure ou égale à 1%. L'ensemble, de ces critères de sélection induit une restriction du choix des matériaux disponibles pour réaliser la fonction. Ainsi, les critères de sélection des matériaux sont clairement établis dans l'invention pour permettre la réalisation d'un appareillage de commutation électrique haute ou moyenne tension à gaz isolant sous pression comprenant dans un boîtier, des contacts d'interruption susceptibles d'occuper une position d'ouverture et une position de fermeture, et un système de repérage de la position ouverte ou fermée des contacts d'interruption depuis l'extérieur du boîtier. A cet effet, l'invention a pour objet un appareillage de commutation électrique haute ou moyenne tension, étanche, comprenant dans un boîtier, des contacts d'interruption susceptibles d'occuper une position d'ouverture et une position de fermeture, et un système de repérage de la position ouverte ou fermée des contacts d'interruption depuis l'extérieur du boîtier, le boîtier étant un isolateur composite formé par un tube rigide entouré pax une enveloppe en élastomère dont la surface extérieure définit une succession d'ailettes annulaires, caractérisé en ce que le tube rigide et l'enveloppe en élastomère sont agencés pour définir une fenêtre d' observation au moins translucide à travers laquelle la position ouverte ou fermée des contacts d'interruption est visible, en ce que le tube rigide est réalisé en matériau composite translucide ou en matière plastique au moins translucide et dans lequel un hublot transparent en matière filtrant le rayonnement ultraviolet ou sur lequel on dépose un filtre ultra-violet transparent est collé sur le tube rigide, ce hublot n'étant pas recouvert par l'enveloppe en élastomère et définissant la fenêtre d'observation, le tube rigide étant formé par assemblage de tubes, un des tubes étant réalisé en verre ou en polymère au moins translucide, résistant aux ultra-violets, en ce que tous les matériaux au contact du rayonnement solaire soient résistants au rayonnement ultra-violet, et en ce que le gaz diélectrique est sous une pression de 2 à 3 bars. L'ensemble des matériaux utilisés permet d'assurer l'étanchéité, la fonction d'isolation électrique et la tenue aux agressions internes et externes de l'appareillage électrique ainsi réalisé. De manière avantageuse, les matériaux au contact du rayonnement solaire ne devraient pas présenter de marques de dégradation, telles que des fissures, des déformations de surface (augmentation de la rugosité de surface) ou une altération de la transparence après un vieillissement accéléré de 1000 heures sous rayonnement UV de source à arc au xénon ou sous lampes fluorescentes UV selon les normes ISO 4892- 2 et ISO 4892-3. En d'autres termes, les polymères qui composent l'enveloppe extérieure ou le hublot et qui sont au contact direct du rayonnement solaire devraient avantageusement être choisis parmi ceux ne présentant pas d'absorption de rayonnement dans le domaine allant oie 300 à 400 nm de longueur d'onde, c Λest-à-dire que la structure chimique de ces polymères ne doit pas contenir de cycle aromatique Un appareillage de commutation électrique selon l'invention peut présenter les particularités suivantes : -le tube rigide est réalisé en une matière plastique au moins translucide et un tronçon de l'enveloppe entourant les contacts d'interruption est réalisé en une matière élastomère au moins translucide. -le tronçon translucide de l'enveloppe est xéalisé par moulage par injection d'une première matière élastomère et est interposé entre deux tronçons d'extrémité de l'enveloppe qui sont réalisés par moulage par injection d'une seconde matière élastomère plus chargée en charges minérales cjue la première matière élastomère. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le tube rigide est réalisé en verre et une zone du tube rigide n'est pas recouverte par l'enveloppe en élastomère, cette zone définissant ladite fenêtre d'observation. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le tube rigide est réalisé en matériau composite translucide ou en matière plastique au moins translucide et un hublot transparent en matière filtrant le rayonnement ultraviolet est collé sur le tube rigide, ce hublot n'étant pas recouvert par l'enveloppe en élastomère et définissant la fenêtre d. ' observation . Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le tube rigide est formé par assemblage de tubes, un des tubes étant réalisé en verre ou en polymère résistant au rayonnement ultraviolet et n'étant pas recouvert par l'enveloppe en élastomère définissant la fenêtre d'observation. Un appareillage selon l'invention peut encore présenter les particularités suivantes : -La matière plastique au moins translucide est en polyméthacrylate de méthyle (PMMA) , en polycarbonate (PC) , en polystyrène cristal (PS) , en polyfluorure de vinylidène (PVDF) ou en résine époxyde cycloaliphatique. —La matière élastomère est en silicone, en caoutchouc d' éthylène-propylène ou en élastomère fluoré éventuellement chargé de charges minérales. On peut citex notamment la charge de type alumine trihydratée (ATEL) qui permet d'améliorer la résistance au cheminement de l'enveloppe. -Le tube rigide contient un gaz d' isolation diélectrique . -Le tube rigide est protégé à l'intérieur par dépôt de matériau transparent inerte chimiquement contxe les agressions des produits de décomposition du
SF6, par exemple par dépôt de polytétrafluoroéthylène ou d'autres polymères fluorés. Le tube rigide en contact direct avec l'atmosphère est réalisé en matériau résistant au rayonnement solaire (en particulier au rayonnement ultra— iolet) ou réalisé à l'aide d'un matériau non résistant au rayonnement ultra-violet, et protégé par un filtre anti-UV. Parmi les matériaux transparents cités dans l'invention pour réaliser le tube rigide ou le hublot, le polycarbonate basé sur un motif bisphenol et le polystyrène contenant des cycles aromatiques doivent absolument être protégé des UV par l'utilisation d un filtre anti-UV ou par l'ajout d'un absorbant ultraviolet. Les polyméthacrylate de méthyle (PMMA) , polyfluorure de vinylidène (PVDF) et résine époxyde cycloaliphatique peuvent être utilisés directement en contact avec l' atmosphère . Selon l'invention, l'appareil de commutation électrique peut être un sectionneur de ligne haute ou moyenne tension dans lequel le tube est rempli d'un gaz d'isolation diélectrique tel que du SF6 sous une pression de 2 à 3 bars. Dans cette application, l'ouverture des contacts d'interruption se fait hors tension de sorte que le tube en matière plastique transpaxente n'est pas soumis à des températures importantes dues à la présence d'arcs électriques. Par ailleurs, le gaz d'isolation n'est pas ionisé par les décharç es électriques et reste inerte pour la matière plastiçue transparente du tube.
Brève description des dessins Un exemple de réalisation d'un appareillage de cominutation électrique selon l'invention est décrit ci-après et illustré par les dessins annexés. La figure 1 illustre de façon très schématique un appareillage de commutation électrique selon l'invention. La figure 2 illustre de façon très schématique un second mode de réalisation d'un appareillage de commutation électrique selon l'invention. La figure 3 illustre de façon très schématique un troisième mode de réalisation d'un appareillage de commutation électrique selon 1 'invention. La figure 4 illustre de façon très schématique un quatrième mode de réalisation d'un appareillage de commutation électrique selon 1 ' invention. La figure 5 illustre de f çon très schématique un sectionneur de ligne conforme à 1' invention. La figure 6 illustre de façon très schématique un sectionneur de ligne conforme à l'invention comprenant une ampoule à vide avec une fenêtre de visualisation.
Exposé détaillé de modes de réalisation particuliers Sur la figure 1, un appareillage de commutation électrique 1 haute ou moyenne tension selon l'invention comprend des contacts d'interruption 2 susceptibles d'occuper une position d'ouverture et une position de fermeture et qui sont disposés dans un isolateur composite formé par un tube rigide 3 entouré par une enveloppe en élastomère 4. Les contacts d'interruption 2 comprennent un ensemble de contact fixe dans le tube et un ensemble de contact mobile dans le tube. L'ensemble de contact mobile est disposé dans la zone médiane de la longueur du tube comme illustré sur la figure 1. Par position d' ouverture des contacts d' interruption, on doit comprendre une position de l'ensemble de contact mobile lorsqu'il n'est pas relié électriquement à l'ensemble de contact fixe. Comme visible sur la figure 1, l'enveloppe en élastomère a une surface extérieure qui définit une succession d' ailettes annulaires telles que 4A, 4B, 4C coaxiales réparties le long du tube 3 entre deux armatures métalliques d'extrémités 5, 6 de l'isolateur composite dans lesquelles sont fixées respectivement les deux extrémités du tube 3. Bien que sur la figure 1 , le tube 3 représenté ait une forme cylindrique, l'invention s'étend à un tube ayant une autre forme de révolution, par exemple un tube en forme de tronc de cône ou encore en forme de tonneau. Selon l'invention, le tube rigide 3 et l'enveloppe en élastomère 4 sont agencés pour définir une fenêtre d' observation 7 au moins translucide à travers laquelle la position ouverte ou fermée des contacts d'interruption 2 (ici une position ouverte) est visible. Plus particulièrement, le tube rigide 3 est réalisé par moulage d'une matière plastique transparente ou au moins translucide résistante au rayonnement ultraviolet, résistante à l'explosion et ayant une bonne tenue chimique. Cette matière plastique est par exemple un polymère thermodurcissable tel que la résine époxyde cycloaliphatique réticulée par un anhydride phtalique non aromatique du type hexahydrophtalique (HHPA) ou un polymère thermoplastique transparent tel qu'un verre de sécurité en polymethacrylate de méthyle (PMMA) connu sous le nom de " Altuglas " de la société "Atoglas", un polycarbonate connu sous le nom de "Makrolon" de la société "Bayer MaterialScience", un polystyrène ou encore un polyfluorure de vinylidène (PVDF) . Un tel tube rigide 3, ayant une épaisseur de paroi d'environ 8 mm, peut être rempli d'un gaz d'isolation électrique, en particulier du SF6, sous une pression d'environ 2 à 3 bars. Le tube rigide 3 peut éventuellement être protégé à l'intérieur, contre les agressions des produits de décomposition du SF6, par dépôt de matériau transparent inerte chimiquement . Cette protection peut être réalisée à titre d'exemple par une couche très mince de quelques micromètres déposée sous vide ("CVD", "Sputterinçj" ... ) ou par une couche plus épaisse de polytétrafluoxoéthylène (PTFE) ou d'autres polymères fluorés (PFA, FEP) . Le tube peut être protégé des agressions telles que le rayonnement ultra-violet par l'addition d'un filtre UV basé sur l'incorporation d'un absorbant ultra-violet de structure aromatique, par exemple de la famille des fc>enzaldéhydes . De même, un filtre ultra-violet transparent de type « Altuglas CN » commercialisé par la société Altuglas peut être utilisé. L'ensemble composé par le tube rigide, le hiublot et le filtre anti-UV doit être résistant aux UV, de telle sorte que cet ensemble ne doit pas présenter de marques de dégradation, telles que des fissures, des déformations de surface (augmentation de la rugosité de surface) ou une altération de la transparence après un vieillissement accéléré de 1000 heures sous rayonnement UV de source à arc au xénon ou sous lampes fluorescentes UV selon les normes ISO 4892-2 et ISO 4892-3. Par ailleurs, un tronçon annulaire 8 de l ' enveloppe entourant les contacts d' interruption 2 est réalisé en une matière élastomère au moins translucide et défini la fenêtre d ' observation 7 . Ce tronçon annulaire 8 est un tronçon de l' enveloppe qui est disposé sensiblement dans la zone médiane de la l ongueur du tube (zone médiane dans laquelle est disposé l' ensemble de contact mobile ) de sorte qu' il est interposé entre deux autres tronçons d'extrémité 9,10 de l'enveloppe. L' élastomère formant l'enveloppe doit avoir de bonnes propriétés mécaniques, de transparence et de vieillissement, et être résistant au rayonnement ultraviolet et à l'abrasion par arcs électriques. Plus particulièrement, l' élastomère doit présenter une résistance au déchirement supérieure à 6 N/mm. L' élastomère doit résister au vieillissement physico- chimique et à l'attaque par l'eau. Le facteur de perte diélectrique (tan δ) de l' élastomère doit rester inférieur à 0,2 après une immersion de 50 jours dans de l'eau à 50 °C. Pour la résistance aux UV, l' élastomère ne doit pas présenter de marques de dégradation, telles que des fissures, des déformations de surface (augmentation de la rugosité de surface) ou une altération de la transparence après un vieillissement accéléré de 1000 heures sous rayonnement UV de source à arc au xénon ou sous lampes fluorescentes UV selon les normes ISO 4892-2 et ISO 4892-3. Concernant la résistance au cheminement et à l'érosion de l' élastomère, le matériau doit être au minimum de classe 1A3,5 selon la méthode 1 (critère A) de la norme CEI 60587. Les élastomères cités dans l'invention pour réaliser l'enveloppe de l'appareillage électrique n'ont pas une structure chimique de type aromatique. Ils présentent donc une bonne résistance intrinsèque aux UV. L'ajout d'un filtre UV ou d'un absorbant UV est donc inutile. Sur la figure 1, on a représenté en traits hachurés les deux tronçons d'extrémité 9,10 qui sont réalisés par moulage par injection d'une première matière élastomère, par exemple de silicone, de caoutchouc d'éthylène - propylène (EPR, EPDM) ou d'élastomère fluoré ("viton®"), chargée en charges minérales pouvant être par exemple de l'alumine, de l'alumine tri - hydratée, de l'oxyde de titane ou de la silice. Les particules d'alumine tri - hydratée apportent à la matière élastomère, comme cela est connu de l'homme du métier, une résistance accrue aux contraintes diélectriques mais elles rendent la matière élastomère opaque ce qui est illustré par les traits hachurés. Le tronçon 8 (figuré sans traits hachurés) est réalisé par moulage par injection d'une seconde matière élastomère beaucoup moins chargée ou d'une seconde matière élastomère non chargée de sorte qu'elle reste translucide après moulage . Sur la figure 1, le rectangle 11 représente schématiquement un moule d'injection et les références 12,13,14 désignent trois entrées d'injection de la matière élastomère. Comme visible sur la figure 1, les entrées d'injection 12,13,14 sont espacées le long du tube 3. L'entrée d'injection 13 est disposée sensiblement au milieu du tronçon annulaire 8 formant la fenêtre d'observation 7 tandis que les entrées d'injection 12 et 14 sont disposées sensiblement au milieu des tronçons d'extrémité 9 et 10 respectivement. Pour la formation de l'enveloppe 4 autour du tube transparent 3, on injecte dans les entrées 12 et 14 de la matière élastomère chargée avec des particules d'alumine et en même temps on injecte dans l'entrée 13 la matière élastomère faiblement ou non chargée. En équilibrant les pressions d'injection aux entrées 12, 13 et 14, on réalise l'enveloppe 4 avec un tronçon annulaire 8 au moins translucide dans la partie médiane de l'enveloppe. Bien entendu, les entrées d'injection 12, 13 et 14 peuvent être décalées le long du tube 3 et le nombre d'entrées d'injection peut être augmenté pour former la fenêtre d' observation sur une zone choisie de 1' enveloppe. Préférablement la formation par injection de l'enveloppe 4 autour du tube transparent est effectuée en deux étapes distinctes. Tout d'abord, la matière élastomère faiblement ou pas chargée en alumine est injectée par l'entrée 13 pour former la fenêtre d'observation 7 sur une zone choisie de l'enveloppe 8. Ensuite, lorsque la fenêtre d'observation 7 est terminée, de la matière élastomère chargée avec des particules d'alumine est injectée par les entrées 12 et 14 pour former les tronçons d'extrémité 9 et 10 respectivement de l'enveloppe. Le dépôt de la matière élastomère de l'enveloppe peut aussi être réalisé par enroulement autour du tube rigide plutôt que par injection. Le système ainsi réalisé est étanche et présente un taux de fuite annuel de l'ordre de ou inférieur à 0,5%. Sur la figure 2, un appareillage de commutation électrique 1 " haute ou moyenne tension selon l'invention comprend un isolateur composite formé par un tube rigide 3' entouré en partie par une enveloppe en élastomère 4' , une partie non entourée par cette enveloppe 4' servant de fenêtre d'observation 7' des contacts d'interruption 2'. Le tube rigide 3 ' est réalisé en verre qui peut être protégé à l'intérieur, contre les agressions des produits de décomposition du SF6. Le verre étant résistant à l'abrasion par arc électrique, la surface de verre définissant la fenêtre d'observation 7' n'a pas besoin d'être entourée par une enveloppe en élastomère. L'enveloppe 4' en élastomère chargé en charges minérales recouvrant en partie le tube rigide 3 peut être formée soit par injection, soit par extrusion (enroulement). Dans les deux cas, afin que l'isolateur puisse remplir au mieux sa fonction d'isolation électrique, la cohésion entre l' élastomère 4' et le tube 3' doit être parfaite. Pour ce faire, on doit déposer sur le tube avant le dépôt de 1 ' élastomère, un produit chimique précurseur appelé primaire d'adhérence. Ce précurseur est en général un composé complexe de silanes (Si-R4) , par exemple d'époxy silanes et de solvants. Afin de réaliser une fenêtre d'observation, on suit un procédé qui consiste à utiliser un masque pour empêcher le dépôt de primaire d'adhérence sur la zone de la fenêtre, puis à déposer l' élastomère sur l'ensemble de la surface du tube rigide et enfin à retirer l' élastomère de la zone de la fenêtre et à nettoyer la fenêtre d'observation à l'aide d'alcool. On peut éventuellement diminuer encore l'adhésion de l' élastomère sur la zone de la fenêtre en déposant sur cette zone un produit tensioactif ou gras avant le dépôt de 1 ' élastomère . Une autre solution consiste à déposer dans le moule d'injection un masque en mousse par exemple visant à empêcher le dépôt de l' élastomère dans la zone de visualisation. Ainsi, sur la figure 2, une de ces techniques de formation de l'enveloppe 4' a été utilisée, laissant non couverte une partie cylindrique du tube rigide 3 ' en verre qui sert de fenêtre d'observation 7'. La forme et la taille de la fenêtre d'observation 7' est facilement modulable. Le système ainsi réalisé est étanche et présente un taux de fuite annuel de l'ordre de ou inférieur à 0,5%. Sur la figure 3, un appareillage de commutation électrique 1 ' ' haute ou moyenne tension selon l'invention comprend un isolateur composite formé par un tube rigide 3' ' recouverte en partie par une enveloppe en élastomère 4 ' ' chargé en charges minérales, la partie non recouverte par cette enveloppe 4'' servant de fenêtre d'observation 7'' des contacts d' interruption 2 ' ' . Le tube rigide 3'' est réalisé soit en matériau composite translucide, composé de fibres minérales, éventuellement tressées, insérées dans un polymère thermodurcissable, soit en matière plastique au moins translucide telle que celles présentées pour le tube rigide 3 de la figure 1. L'intérieur du tube peut être éventuellement protégé contre les agressions des produits de décomposition du SF6. Sur le tube rigide 3 ' ' est disposé un hublot
15'' au moins translucide susceptible de filtrer le rayonnement ultraviolet destiné à servir de fenêtre d'observation. Ce hublot 15'' peut être en verre éventuellement dopé pour mieux filtrer le rayonnement ultraviolet, ou encore en polymère translucide, tel que par exemple le "Makrolon", l' "Altuglas", le polystyrène ou le PVDF, stabilisé pour résister au rayonnement ultraviolet ou recouvert d'un filtre UV. Le hublot 15'' est collé sur le tube rigide 3'' au moyen d'une colle transparente époxy, polyacrylate ou silicone, avec éventuellement un usinage préalable du tube 3 ' ' . L'enveloppe élastomère 4'' est ensuite déposée sur le tube rigide 3 ' ' suivant le procédé décrit précédemment de manière à ce que le hublot 15'' ne soit pas recouvert par l' élastomère et puisse servir de fenêtre d'observation 7"'. Le système ainsi réalisé est étanche et présente un taux de fuite annuel de l'ordre de ou inférieur à 0,5%. La figure 4, représente un autre mode de réalisation d'un appareillage de commutation électrique 1 ' ' ' haute ou moyenne tension selon l'invention comprenant un isolateur composite formé par un tube rigide 3 ' ' * entouré en partie par une enveloppe en élastomère 4 ' ' ' , une partie non entourée par cette enveloppe 4 ' ' ' servant de fenêtre d'observation 7' ' ' des contacts d'interruption 2'1'. Le tube rigide 3' ' ' est réalisé en plusieurs parties. Par exemple, un tube d'insert 3' ''a en matériau au moins translucide, en verre ou en polymère résistant au rayonnement ultraviolet, est assemblé entre deux tubes 3' ' 'b, 3' ' 'c par exemple en matériau composite, composés de fibres minérales, éventuellement tressées, insérées dans un polymère thermodurcissable tel que du polyuréthanne ou de l'époxy. Ces éléments composant le tube rigide 3'"' sont collés ou vissés et collés . L ' insert sert de fenêtre d'observation 7'11 et est laissé non recouvert par l' élastomère formant l'enveloppe par le procédé décrit pour la figure 2. Toutefois, il est préférable que l' élastomère recouvre les bords de l' insert afin d'assurer l'étanchéité et l'isolation de l'appareillage. Le système ainsi réalisé est étanche et présente un taux de fuite annuel de l'ordre de ou inférieur à 0,5%. Sur la figure 5, on a illustré un exemple d'utilisation avec un sectionneur de ligne tel que 1 de la figure 1 conforme à l'invention qui est monté en série avec un disjoncteur 20 sous enveloppe en porcelaine par exemple, l'ensemble appareillage de commutation électrique 1 utilisé en tant que sectionneur et disjoncteur 20 étant monté au sol sur un isolateur support en porcelaine 21. Dans un tel montage, le courant I est d'abord coupé par le disjoncteur 20, l'appareillage de commutation électrique 1 utilise en tant que sectionneur étant ensuite ouvert. Par conséquent, le tube transparent 3 de sectionneur n'est généralement pas soumis aux effets d'arcs électriques. Le système ainsi réalisé est étanche et présente un taux de fuite annuel de l'ordre de ou inférieur à 0,5%. Sur la figure 6, on a illustré un exemple d'utilisation avec un sectionneur de ligne tel que celui référencé 1 sur la figure 1 conforme à l'invention comprenant une ampoule à vide 22 avec une fenêtre de visualisation qui est monté en série avec un disjoncteur 20 sous enveloppe en porcelaine par exemple, l'ensemble appareillage de commutation électrique 1 utilisé en tant que sectionneur et disjoncteur 20 étant monté au sol sur un isolateur support en porcelaine 21. Dans un tel montage, le courant 1 est d'abord coupé par le disjoncteur 20, l'appareillage de commutation électrique 1 utilise en tant que sectionneur étant ensuite ouvert. Par conséquent, le tube transparent 3 de sectionneur n'est généralement pas soumis aux effets d'arcs électriques. Le système ainsi réalisé est étanche et présente un taux de fuite annuel de l'ordre de ou inférieur à 0,5%. Un sectionneur conforme à l'invention peut encore être installé dans une configuration en V avec un disjoncteur ou encore dans une configuration en U, la base du U étant constituée par le disjoncteur et les deux branches du U étant constituées chacune par un sectionneur conforme à l'invention. Un appareillage de commutation électrique selon l'invention présente l'avantage d'être simple à fabriquer et d' avoir un système de repérage direct de la position des contacts d'interruption. Un appareillage de commutation électrique selon l'invention pourrait consister en un disjoncteur dans la mesure où la matière plastique du tube est adaptée aux agressions des arcs électriques et est suffisamment résistante à des pressions supérieures à 6 bars.

Claims

REVENDICATIONS
1. Un appareillage de commutation électrique (1, l', l'', I'"') haute ou moyenne tension étanche comprenant dans un boîtier, des contacts d'interruption (2, 2', 2'', 2''') susceptibles d'occuper une position d'ouverture et une position de fermeture, et un système de repérage de la position ouverte ou fermée des contacts d'interruption depuis l'extérieur du boîtier, le boîtier étant un isolateur composite formé par un tube rigide (3, 3', 3'", 3'1') entouré par une enveloppe en élastomère (4, 4', 4'', 4''') dont la surface extérieure définit une succession d' ailettes annulaires, caractérisé en ce que le tube rigide et l'enveloppe en élastomère sont agencés pour définir une fenêtre d'observation (7, 7', 7'', 7'"') au moins translucide à travers laquelle la position ouverte ou fermée des contacts d'interruption est visible, en ce que le tube rigide (3'') est réalisé en matériau composite translucide ou en matière plastique au moins translucide et dans lequel un hublot (15'') transparent en matière filtrant le rayonnement ultraviolet ou sur lequel on dépose un filtre ultra-violet transparent est collé sur le tube rigide, ce hublot n'étant pas recouvert par l'enveloppe (4'') en élastomère et définissant la fenêtre d'observation { ! ' ' ) , le tube rigide étant formé par assemblage de tubes (3' ''a, 3"'b, 3'"c), un des tubes (3" 'a) étant réalisé en verre ou en polymère au moins translucide, résistant aux ultra-violets, en ce que tous les matériaux au contact du rayonnement solaire soient résistants au rayonnement ultra-violet, et en ce que le gaz diélectrique est sous une pression de 2 à 3 bars.
2. L'appareillage selon la revendication 1, dans lequel le tube rigide est réalisé en une matière plastique au moins translucide et dans lequel un tronçon (8) de l'enveloppe entourant les contacts d'interruption est réalisé en une matière élastomère au moins translucide, ce tronçon de l'enveloppe définissant ladite fenêtre d'observation.
3. L'appareillage selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le tronçon translucide (8) de l'enveloppe est réalisé par moulage par injection d'une première matière élastomère et est interposé entre deux tronçons d'extrémité (9,10) de l'enveloppe qui sont réalisés par moulage par injection d'une seconde matière élastomère plus chargée en charges minérales que la première matière élastomère.
4. L'appareillage selon la revendication 1, dans lequel le tube rigide (3') est réalisé en verre et dans lequel une zone du tube rigide (3') n'est pas recouverte par l'enveloppe (4') en élastomère, cette zone définissant ladite fenêtre d'observation (7').
5. L'appareillage selon l'une des revendications 2 et 4, dans lequel la matière plastique au moins translucide est en polymethacrylate de méthyle, en polycarbonate, en polystyrène ou en polyfluorure de vinylidène.
6. L'appareillage selon l'une des revendications 2 et 4, dans lequel la matière plastique composant le hublot est en polymethacrylate de méthyle ou en polyfluorure de vinylidène.
7. L'appareillage selon l'une des revendications 2 et 4, dans lequel la matière plastique composant le hublot est en polycarbonate ou en polystyrène recouvert d'un filtre anti-UV.
8. L'appareillage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la matière élastomère est en silicone, en caoutchouc d'éthylène- propylène ou en élastomère fluoré.
9. L'appareillage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le tube rigide contient un gaz d'isolation diélectrique.
10. L'appareillage selon la revendication 9, dans lequel le tube rigide est protégé à l'intérieur par dépôt de matériau transparent inerte chimiquement contre les agressions des produits de décomposition du SF6, par exemple par dépôt de polytétrafluoroéthylène ou d'autres polymères fluorés.
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