WO2016005509A1 - Interrupteur isolé par du vide autorisant un test du vide, ensemble d'interrupteur et procédé de test - Google Patents

Interrupteur isolé par du vide autorisant un test du vide, ensemble d'interrupteur et procédé de test Download PDF

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vacuum
contact
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Paul Vinson
Alain Girodet
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SuperGrid Institute SAS
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H11/0062—Testing or measuring non-electrical properties of switches, e.g. contact velocity
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • 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
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/668—Means for obtaining or monitoring the vacuum
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3272—Apparatus, systems or circuits therefor
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    • H01H33/66—Vacuum switches

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum-insulated medium and high voltage switch, such as a vacuum interrupter, and in particular to a vacuum interrupter used as a means for establishing or disconnecting an electrical device such as an electric circuit breaker.
  • the vacuum bulbs are efficient elements provided that the pressure in the vacuum bottle is maintained under a threshold of critical pressure, generally of the order of 0.1 Pascal, ie 0.001 mbar . If the pressure in the vacuum bulb exceeds such a pressure threshold, its performance is reduced and can even make it inoperative, or even explode.
  • FR 2 968 827 A1 discloses a vacuum interrupter for a vacuum test.
  • the implementation of this device is relatively complex, since it is necessary to use an overmolding that can cause reliability problems and reduce the current flow capacity of the system because of subsequent heating problems. It is also necessary to place a conductive material on the envelope of the bulb, which involves increasing the distances of insulation to hold the voltage outside the bulb.
  • This device uses a capacitive bridge whose capacity varies according to the loss of the vacuum. It appears that the simple opening or closing of the contacts in the vacuum bottle will vary this capacity.
  • this device requires the output of information by wire from the outer screen of the bulb, to read the detected current. It is difficult to put into practice for a medium or high voltage bulb for reasons of insulation.
  • the object of the invention is to overcome at least part of these disadvantages.
  • the purpose of the invention is to provide a vacuum-insulated medium or high voltage switch that does not require the switch to be in the open position to test the pressure existing in the switch enclosure.
  • the invention also aims to provide a vacuum-insulated medium or high voltage switch that is simpler to manufacture than a switch of the prior art.
  • the invention relates to a medium-voltage or high-voltage switch comprising:
  • the switch further comprises a conductor arranged in the enclosure so that there is a pressure threshold in the chamber from which partial discharges are generated by said conductor at least when the first and second contacts are in the closed position and that high or medium voltage is applied to said switch.
  • a conductor positioned in the enclosure to implement a vacuum test does not require the application of a potential on said conductor and the detection of partial discharges can be performed outside of the enclosure.
  • Such a switch does not have the need, unlike the switches of the prior art, to output any information wired or apply a voltage by the same way. As a result, such a switch does not present the manufacturing complications of a switch of the prior art while allowing a vacuum test in the enclosure.
  • secondary vacuum a pressure of between 10 ⁇ 3 and 10 ⁇ 5 pascals.
  • medium and high voltage is meant an alternating voltage respectively between 1 kV and 50 kV and greater than 50 kV.
  • a partial discharge corresponds to the appearance of an electric arc between two parts of the switch between which there is a significant potential difference, said arc corresponding to a transfer of charges between these two parts of the switch.
  • Such a discharge has an electromagnetic signature whose frequency is between 100 MHz and at least 3 GHz, that is to say in the Ultra High Frequencies.
  • the detection of the electromagnetic wave, signature of said partial discharge can be obtained by means of an antenna of the Ultra High Frequency type.
  • part of the switch of conductive material such as a conductor or the cover, is physically connected to no potential reference, whether this reference is fixed (for example the ground) or variable (for example an AC supply voltage), and which therefore has a potential that can vary with respect to the electrostatic conditions to which said part of the switch.
  • the conductor may be arranged in the enclosure at a predefined distance from a switch element that is subjected to medium or high voltage when the medium or high voltage is applied to the switch this at least when the first and the second second contact are in the closed position.
  • a dielectric material having a greater permittivity than that of the vacuum may be provided between the switch element and the conductor.
  • Such a material allows good control of the capacitance, and thus the maximum potential difference, between the conductor and the switch element.
  • it allows perfectly controlled threshold pressure in the chamber from which are generated the partial discharges.
  • the switch element is a contact selected from the first and second contacts.
  • the cover may be of conductive material disposed in the enclosure whose potential is floating and the cover may be the switch element.
  • the conductor may comprise at least one tapered portion, preferably in the direction of the switch element.
  • Such a tapered portion defines the portion of the conductor by which electrical discharges are generated while providing good control over the threshold pressure from which the partial discharges are generated.
  • the invention also relates to a set of medium or high voltage switch isolated by vacuum, said assembly comprising a switch according to the invention and an Ultra High Frequency antenna arranged to allow the detection of partial discharges generated in the pregnant.
  • Such an assembly makes it possible to take full advantage of the advantages of a switch according to the invention since it is configured to allow detection of partial discharges by means of the Ultra High Frequency antenna.
  • the invention also relates to a method of testing a medium or high voltage switch according to the invention comprising the steps of:
  • the method may include a prior step of providing an Ultra High antenna Frequency arranged to allow the detection of partial discharges generated in the enclosure and wherein the step of detecting the presence of partial discharges is implemented by means of said Ultra High Frequency antenna.
  • An alternative solution to that of the invention relates to a medium voltage switch or high voltage, comprising:
  • a first and a second contact mounted movably relative to one another in the chamber between an open position in which the first and second contacts are disjoint and a closed position in which the first and second contacts are in electrical contact; .
  • the switch further comprises at least two electrodes arranged in the enclosure so as to define a space, the first electrode being electrically connected to one of the first and second contacts and the second electrode being connected to a conductor passing through the enclosure so as to allow the application of a potential difference between the first and the second electrode.
  • the potential difference can come from a specific supply or be obtained naturally by capacitive coupling due to the presence of the average or the high voltage on the contact considered.
  • the potential difference between the first and the second electrode can be permanently applied in operation.
  • the potential difference between the first and the second electrode can be applied punctually during a specific test.
  • Such detection of the vacuum loss in the vacuum interrupter is based on a potential difference between the first and second electrodes which is small compared to the potential difference that may exist between the first and second contacts of the vacuum interrupter. when the electrical circuit is open.
  • transient phenomena that can be created between the first and second electrodes have no effect with respect to the holding of the opening of the electrical circuit at the level of the first and second contacts or vis-à-vis the external insulation of the switch. .
  • the second conductor can pass through the enclosure hermetically.
  • one of the first and the second contact can form the first electrode, the second electrode being disposed in the enclosure with respect to said contact so as to define a space by report to that same contact.
  • the alternative solution to the invention also relates to a device for detecting the loss of vacuum in a switch according to this alternative, said device comprising:
  • a means for measuring a current between the first and second electrodes a means for measuring a current between the first and second electrodes.
  • the means for establishing a potential difference between the first and second electrodes is an external voltage source.
  • one of the two first and second electrodes is mounted on one of the first and the second contact and the means for establishing a potential difference between the first and the second electrode is a capacitive coupling between said first and second contacts.
  • the device further comprises a monitoring module for automatically managing the detection of the vacuum loss in the enclosure.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a switch comprising the following steps:
  • FIG. 1 schematically illustrates a vacuum interrupter equipped with three conductors according to the invention so as to illustrate three positions that can be envisaged for a driver according to the invention
  • FIG. 2 schematically illustrates a vacuum interrupter equipped with a conductor isolated from one of the contacts of the vacuum interrupter by means of an insulating material
  • FIG. 3 illustrates the principle of generation of partial discharges by a conductor according to the invention when the vacuum interrupter is energized and has a pressure greater than the threshold pressure
  • FIGS. 4a and 4b illustrate two examples of geometry of a conductor according to the invention
  • FIGS. 5a and 5b illustrate two examples of switch assemblies comprising a switch as illustrated in FIG. 1 and at least one Ultra High Frequency antenna which allows the detection of partial discharges generated by the driver,
  • FIG. 6 illustrates a vacuum interrupter equipped with two electrodes to allow a measurement of the vacuum according to an alternative to the invention
  • FIG. 7 schematically illustrates a circuit breaker equipped with a vacuum interrupter as illustrated in FIG.
  • Fig. 1 illustrates a vacuum insulated type high voltage switch, such as a vacuum interrupter, and thus having a secondary vacuum enclosure.
  • the high-voltage switch illustrated in FIG. 1 is adapted to allow a pressure test to determine whether the pressure in the enclosure is below a critical pressure.
  • Such a switch 10 to medium or high voltage which is in Figure 1 a vacuum bulb, comprises:
  • a chamber 111 under secondary vacuum a first and a second contact 121, 122 mounted in the chamber 111 movable relative to each other between an open position in which they are disjoint, and a closed position in which they are in electric contact,
  • the enclosure 111 is formed of an enclosure body of insulating material, such as cylindrical ceramic and defines a space
  • the pressure in space 112 is less than 0.1 Pascal and is preferably between 10 "3 and 10" 5 Pascal, that is to say between 10 "5 and 10 "7 mbar. With such pressures, the enclosure is under secondary vacuum.
  • the first and the second contact 121 and 122 are arranged in the enclosure 111 so that one of their ends protruding from the enclosure 111 to allow their connection to a medium or high voltage circuit.
  • the first contact 121 is mounted in the housing 111 movable in translation, a bellows 115 being provided to allow such a displacement without this being detrimental to the sealing of the enclosure 111.
  • the second contact 122 is mounted integral with the enclosure 111.
  • the movable assembly translation of the first contact 121 is adapted to make the first contact 121 movable relative to the second contact 122 between the open position in which the first contact is disjoint from the second contact 122 and the closed position in which the first contact 121 is in electrical contact with the second contact 122.
  • the cover 130 makes it possible to protect the enclosure 111 against the condensation of the metal vapors generated by the arc during the transition from the closed position to the open position.
  • the cover 130 is made of a conductive material and is not connected to any voltage source or voltage reference so as to leave it at a floating potential.
  • one of the first and second contacts 121, 122 is connected to the downstream part of the electrical circuit while the other is connected to the upstream part of this same circuit. electric.
  • the switch 10 when the switch 10 is in the closed position, that is to say that the first contact 121 is in the closed position in electrical contact with the second contact 122, and that the average or the high voltage is applied to said switch 10 the first and second contacts are both subject to high voltage.
  • the cover 130 being floating potential, is itself influenced by the same average or high voltage.
  • the potential of the cover 130 is equal to a fraction, between 20 and 70%, of the voltage applied to the first and second contact 121, 122.
  • the first contact 121, the second contact 122 and the cover 130 are therefore elements of the switch 10 which are subjected to medium or high voltage when the medium or high voltage is applied to the switch 10, this at least when the first and the second contact 121, 122 are in the closed position.
  • the three conductors 210, 220, 230 illustrate three possible arrangements of a conductor in the enclosure 111 to allow a generation of partial discharges when the pressure in the space 112 delimited by the enclosure 111 is greater than a critical pressure and that the switch 10, in the closed position, is set to medium or high voltage.
  • the first conductor 210 is associated with the first contact and is positioned at a distance from the latter so that partial discharges are generated between it and said first contact 121 when the switch 10, in the closed position, is set. medium or high voltage.
  • This arrangement is preferably made along the first contact 121 so as to keep a distance between the first conductor 210 and the first contact 121 which is constant regardless of the position of the first contact 121.
  • the principle of the arrangement of the conductor vis-à-vis the first contact is illustrated in Figure 2.
  • the first conductor is disposed at a distance e of the first contact 121 with a space filled by a dielectric material 211 and thus forms with the first contact 121 a capacitor C1 capacity, illustrated schematically in Figure 2.
  • the same conductor also forms with a possible mass or with the infinite potential I a capacity capacitor C2, also shown schematically in Figure 2.
  • the potential V of the first driver V follows the following equation:
  • V ⁇ - (1,
  • the arrangement of the first conductor 210 and the variation of the breakdown voltage of the vacuum as a function of the pressure in the enclosure it is possible to define the threshold pressure from which partial discharges are generated between the first contact 121 and the first conductor 210.
  • the voltage Vbd from which a partial discharge is generated depends on the space e, the shape of the first conductor 210 and the pressure prevailing in the enclosure.
  • the threshold value in the chamber 111 from which partial discharges are generated will be the pressure value from which the voltage Vbd becomes equal to the maximum potential difference in operation between the conductor 210 and the first contact 121.
  • FIG. 3 thus illustrates the principle of generating partial discharges for a pressure in the enclosure 111 that is well above the threshold pressure.
  • FIG. 3 shows, over a period, the variation of the alternating voltage U applied to the first contact 121 in parallel with the theoretical potential (that is to say in the absence of partial discharge) VTh calculated on the basis of equation (1).
  • the voltage of appearance of partial discharges Vbd at the level of the conductor is indicated by two horizontal lines dotted.
  • the voltage curve AV represents the potential difference between the first conductor 210 and the first contact 121. This returns to zero each time the potential difference between the first conductor 210 and the first contact 121 reaches the theoretical threshold of occurrence of Vbd discharges and partial discharge takes place.
  • Vdb reached, a discharge occurs generating a charge transfer between the first contact 121 and the first conductor 210 to reduce the potential difference AV between the potential of the first contact 121 and the potential of the first conductor 210.
  • the voltage applied to the first contact then continues to increase, this one causes a further increase in the potential difference AV until a new partial discharge is triggered.
  • each of the conductors 210, 220, 230 can be optimized.
  • Figures 4a and 4b thus illustrate two examples of end shape that can be implemented within the scope of the invention.
  • the end 220a, 220b of the conductor may be tapered so as to locally increase the electric field at this end 220a, 220b and promote the generation of partial discharge at this end 220a, 220b.
  • the end 220b and tapered is preferably in the direction of the switch member 10 at which distance is arranged the conductor 210, 220, 230 as shown in Figure 4b.
  • one of the conductors 210, 220, 230 has a portion other than one of its ends which is tapered.
  • one of the conductors 210, 220, 230 may, for example, comprise, without departing from the scope of the invention, a tapered portion projecting from the surface of the conductor in the direction of the switch element 10 at which the same conductor 210, 220, 230 is arranged.
  • the switch 10 can also, alternatively or in addition to the positioning of the first conductor explained above, comprise a second conductor 220 remote from the second contact 122.
  • the principle of generating partial discharges when the pressure in the chamber 111 is greater than or equal to the threshold pressure is identical to that explained for the first conductor 210.
  • the switch 10 may also comprise, alternatively to the first and / or second conductor 210, 220 or in addition to the latter or these, a third conductor 230 arranged at a distance from the cover 130.
  • a third conductor 230 arranged at a distance from the cover 130. The principle of the generation of partial discharges by such a third conductor 230 remains identical to that described for the first conductor 210.
  • the first as the second and the third conductor 210 , 220, 230 have an arrangement adapted to generate partial discharges.
  • Such detection can be implemented by means of a method comprising the following steps:
  • said antenna being arranged to allow the detection of partial discharges generated in the enclosure 111,
  • the switch 10 may be included in an assembly comprising an Ultra High Frequency antenna 31, 32.
  • FIGS. 5a and 5b illustrate two examples of such assemblies 1, each corresponding to a configuration of the switch 10.
  • the first example of assembly 1 corresponds to a configuration in which the switch 10 is disposed in a metal enclosure 21 grounded.
  • this set 1 comprises a first Ultra High Frequency antenna 31 disposed in the same metal vessel 21. It can also be provided a second antenna Ultra High Frequency 32 external to allow to discriminate the electromagnetic signature partial discharges generated in the enclosure 111 of the surrounding noise.
  • This same set may include a processing unit 35 adapted to process the electromagnetic signals received by the first Ultra High Frequency antenna 31 and allow detection of a partial discharge generated in the enclosure 111.
  • the second example set corresponds to a configuration in which the switch 10 is arranged in an insulating tank, such as the ceramic.
  • the Ultra High Frequency antenna 31 may be disposed outside the insulating tank 22.
  • the assembly according to this second example may comprise a suitable processing unit 35. to process the electromagnetic signals received by the first Ultra High Frequency antenna 31 and to allow detection of a partial discharge generated in the enclosure 111.
  • FIG. 6 thus illustrates a vacuum interrupter 5 according to this alternative solution.
  • This bulb 5 comprises a substantially cylindrical enclosure 500 ceramic which provides external insulation of the bulb. Both ends of the enclosure
  • the first contact 503 Inside the enclosure 500 is disposed a first contact 503 which is fixed relative to the enclosure.
  • the first contact 503 has a rod
  • a second contact 504 is disposed in the enclosure 500.
  • the second contact 504 comprises a rod 5041 whose one end is provided with a contact zone 5042.
  • the first and second contacts 503, 504 are contacts that provide the function of electrical shutdown.
  • the axes of the rods 5031 and 5041 are substantially merged with the axis of the cylindrical chamber 500 and the contact areas 5032 and 5042 are opposite each other in a central zone of the enclosure 500.
  • the second contact 504 is movable relative to the enclosure. More specifically, a metal bellows 5043 allows a translational movement of the rod 504 relative to the enclosure 500. This movement brings the contact zone 5042 closer to or away from the contact zone 5032 so as to close the electrical circuit or otherwise open.
  • the rods 5031 and 5041 respectively pass through the covers 501 and 502.
  • Mechanical supports (not shown) are conventionally provided for holding the various elements together.
  • a first and a second electrode 505 and 506 are provided in the vacuum bottle 5.
  • the first electrode 505 is integral with the fixed rod 5031.
  • the second electrode 506 is connected to a conductor passing through the cover 501 via a bulkhead-through-flow insulator 507.
  • the first and second electrodes 505 and 506 are arranged relative to each other so as to define a space between them.
  • first and second electrodes 505 and 506 are positioned so as not to influence the arc-breaking zone between contact areas 5032 and 5042. In addition, first and second electrodes 505 and 506 are thus less exposed to possible molten metal splashes generated at contact areas 5032 and 5042 of first and second contacts 503 and 504.
  • the first and second electrodes 505 and 506 are placed on the side of the moving main electrode 504.
  • the electrode 505 is integral with the movable rod 5041.
  • FIG. 7 shows a circuit breaker assembly 602 equipped with the previously described vacuum interrupter. This is an assembly according to a configuration in which the switch 10 is disposed in a metal enclosure 21 grounded.
  • circuit breaker assembly 602 which are useful for understanding this alternative to the invention will be described hereinafter.
  • the ends of the rods 5031 and 5041 coming out of the bulb via the covers 501 and 502 are respectively connected to the upstream and downstream parts of the electrical circuit, not shown.
  • a voltage generator 604 may be connected between the first and second electrodes 505 and 506, so as to be able to generate a potential difference between these electrodes.
  • This potential difference is small compared to that which may exist between the first and second contacts. It is for example a few kilovolts.
  • the isolator 507 which isolates the cover 501 and the rod 5031 of the additional electrode 506, must satisfy isolation constraints which are limited.
  • connection wire connected to the additional electrode 506 may have limited insulation with respect to the high voltage potential and it may run inside the busbar to exit at the bushing head, as shown in FIG. Figure 7.
  • the voltage generator 604 is replaced by a circuit which recovers a portion of the voltage of the first contact 503 on which is mounted the first electrode 505. This is for example capacitive coupling.
  • the device does not need an external source of voltage.
  • This variant of the alternative of the invention may be preferred for a permanent control in service of the state of the vacuum within the switch.
  • An ammeter 605 is connected between the first and second electrodes 505 and 506 so as to measure the current of the electric discharges.
  • the ammeter is replaced by a discharge meter.
  • the discharge current depends on the quality of the vacuum in the bulb.
  • the measurement of the discharge current is carried out at regular intervals, which makes it possible to determine the evolution of the quality of the vacuum in the bulb 5.
  • a monitoring module 606 automatically controls the quality of the vacuum in the bulb 5.
  • the monitoring module 606 automatically manages the detection of the vacuum loss in the vacuum bottle. For this, measurements of leakage current or discharge are made regularly and the results are stored. These measurements are made without interrupting the normal operation of the circuit breaker assembly.
  • the quality of the vacuum is thus monitored continuously and it is possible to intervene before the vacuum is insufficient since a gradual drift can be detected and a decision can be made accordingly. For example, it is possible to actuate the circuit breaker or to decide on a maintenance or replacement operation of the vacuum interrupter. An alarm threshold may be provided to indicate that the vacuum has become insufficient for the proper functioning of the circuit breaker.
  • the first electrode 505 by arranging the second electrode 506 at a distance from one of the rods 5031 and 5043 so as to define a space, said rod then forming said first electrode. Apart from this difference, such an arrangement respects the operating principle of said alternative to the invention.

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Abstract

L'invention concerne un interrupteur (10) à moyenne tension ou à haute tension, comportant une enceinte (111) sous vide secondaire, un premier et un deuxième contact (121, 122) montés mobiles l'un par rapport à l'autre dans l'enceinte (111) entre une position ouverte dans lequel les premier et deuxième contacts (121, 122) sont disjoints et une position fermée dans laquelle les premier et deuxième contacts (121, 122) sont en contact électrique. L'interrupteur (10) comporte en outre un conducteur (210, 220, 230) agencé dans l'enceinte (111) de manière qu'il existe un seuil de pression dans l'enceinte (111) à partir duquel des décharges partielles sont générées par ledit conducteur au moins lorsque le premier et deuxième contact (121, 122) sont dans la position fermée et que la haute ou moyenne tension est appliquée audit interrupteur (10). L'invention concerne en outre un ensemble d'interrupteur et un procédé de test d'un tel interrupteur

Description

INTERRUPTEUR ISOLÉ PAR DU VIDE AUTORISANT UN TEST DU VIDE, ENSEMBLE D'INTERRUPTEUR ET PROCÉDÉ DE TEST
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un interrupteur à moyenne et à haute tension isolé par du vide tel qu'une ampoule à vide, et notamment une ampoule à vide utilisée comme moyen d'établissement ou de coupure électrique dans un appareil tel qu'un disjoncteur électrique.
Lorsqu'une perte de vide se produit dans une ampoule à vide, la tenue diélectrique entre les différents éléments sous tension est réduite. Le fonctionnement correct du moyen d'établissement ou de coupure électrique est alors compromis. En effet, les ampoules à vide sont des éléments performants à condition que la pression dans l'ampoule à vide soit maintenue sous un seuil de pression critique, généralement de l'ordre de 0,1 Pascal, c'est à dire de 0,001 mbar. Si la pression dans l'ampoule à vide dépasse un tel seuil de pression, ses performances sont réduites et peuvent même la rendre inopérante, voire même la faire exploser.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Pour vérifier que la pression dans l'ampoule à vide est maintenue sous le seuil de pression critique, il est possible par exemple de rapprocher les contacts électriques qui sont présents dans cette ampoule, puis de tester la tenue diélectrique sous une tension réduite appliquée au niveau des contacts électriques. Si la tenue diélectrique n'est pas satisfaisante, il peut en être déduit que la pression dans l'enceinte est supérieure à la pression critique. Néanmoins, les causes d'une telle baisse de la tenue diélectrique peuvent être multiples et notamment liées à l'usure électrique des contacts qui est un phénomène normal. Il ne peut donc pas être conclu uniquement sur la base d'un tel test que la pression dans l'ampoule à atteint le seuil de pression critique .
Le document FR 2 968 827 Al présente une ampoule à vide permettant un test du vide. La mise en œuvre de ce dispositif est relativement complexe, puisqu'il faut avoir recours à un surmoulage qui peut poser des problèmes de fiabilité et réduire les capacités de passage de courant du système en raison des problèmes d' échauffement subséquents. Il faut aussi placer un matériau conducteur sur l'enveloppe de l'ampoule, ce qui implique d'augmenter les distances d'isolant pour tenir la tension à l'extérieur de 1 ' ampoule .
Ce dispositif utilise un pont capacitif dont la capacité varie en fonction de la perte du vide. II apparaît que la simple ouverture ou fermeture des contacts dans l'ampoule à vide fera varier cette capacité .
En outre ce dispositif nécessite de sortir une information par voie filaire à partir de l'écran extérieur de l'ampoule, pour lire le courant détecté. C'est délicat à mettre en pratique pour une ampoule moyenne ou haute tension pour des raisons d'isolation.
Pour tester la perte de vide de l'ampoule à vide, il faut mettre le disjoncteur hors exploitation. En outre, une manœuvre d'ouverture préalable est nécessaire. Lorsque le disjoncteur est en charge, si le vide a été perdu, cette manœuvre d'ouverture peut conduire à une non interruption du courant et éventuellement à la destruction de l'ampoule. EXPOSÉ DE L' INVENTION
L' invention a pour but de remédier au moins en partie à ces inconvénients.
Ainsi l'invention a pour but de fournir un interrupteur à moyenne ou haute tension isolé par du vide qui ne nécessite pas un passage de l'interrupteur en position ouverte pour tester la pression existant dans l'enceinte de l'interrupteur.
L' invention à également pour but de fournir un interrupteur à moyenne ou haute tension isolé par du vide qui soit plus simple à fabriquer qu'un interrupteur de l'art antérieur.
L'invention concerne à cet effet, un interrupteur à moyenne tension ou à haute tension, comportant :
- une enceinte sous vide secondaire,
- un premier et un deuxième contact montés mobiles l'un par rapport à l'autre dans l'enceinte entre une position ouverte dans lequel les premier et deuxième contacts sont disjoints et une position fermée dans laquelle les premier et deuxième contacts sont en contact électrique. L'interrupteur comporte en outre un conducteur agencé dans l'enceinte de manière qu'il existe un seuil de pression dans l'enceinte à partir duquel des décharges partielles sont générées par ledit conducteur au moins lorsque le premier et deuxième contact sont en position fermée et que la haute ou moyenne tension est appliquée audit interrupteur.
Avec un tel agencement d'un conducteur dans l'enceinte, une simple détection des décharges permet de déterminer que la pression dans l'enceinte est supérieure au seuil de pression. Cette détection ne nécessite pas, contrairement au procédé de l'art antérieur, que l'interrupteur soit placé dans la position ouverte. On évite ainsi tous risques d'explosion de l'interrupteur lors d'un tel passage de la position fermée à la position ouverte.
De plus, l'utilisation d'un conducteur positionné dans l'enceinte pour mettre en œuvre un test de vide ne nécessite pas l'application d'un potentiel sur ledit conducteur et la détection des décharges partielles peut être réalisée à l'extérieur de l'enceinte. Un tel interrupteur ne présente donc pas le besoin, contrairement aux interrupteurs de l'art antérieur, de sortir une quelconque information par voie filaire ou d'appliquer une tension par cette même voie. Il en résulte qu'un tel interrupteur ne présente pas les complications de fabrication d'un interrupteur de l'art antérieur tout en autorisant un test du vide dans l'enceinte. On entend ci-dessus, et dans le reste de ce document, par vide secondaire une pression comprise entre 10~3 et 10~5 pascals.
On entend ci-dessus et dans le reste de ce document par moyenne et haute tension une tension alternative respectivement comprise entre 1 kV et 50 kV et supérieure à 50 kV.
On entend ci-dessus et dans le reste de ce document par « décharge partielles générées par le conducteur » que le conducteur est agencé pour que de par sa configuration des décharges partielles peuvent être générées entre le conducteur et une partie de l'interrupteur, cette partie d'interrupteur pouvant être soumise à la haute tension ou être maintenue à la masse.
Une décharge partielle correspond à l'apparition d'un arc électrique entre deux parties de l'interrupteur entre lesquelles existe une différence de potentiel significative, ledit arc correspondant à un transfert de charges entre ces deux parties de l'interrupteur. Une telle décharge présente une signature électromagnétique dont la fréquence est comprise entre 100 MHz et au moins 3 GHz, c'est-à-dire dans les Ultra Hautes Fréquences. La détection de l'onde électromagnétique, signature de ladite décharge partielle, peut être obtenue au moyen d'une antenne du type Ultra Haute Fréquence.
On entend ci-dessus et dans le reste de ce document par potentiel flottant qu'une partie de l'interrupteur en matériau conducteur, tel qu'un conducteur ou le capot, n'est relié physiquement à aucune référence de potentiel, que cette référence soit fixe (par exemple la masse) ou variable (par exemple une tension d'alimentation alternative), et qui présente donc un potentiel qui peut varier vis-à-vis des conditions électrostatiques auxquelles est soumise ladite partie de l'interrupteur.
Le conducteur peut être agencé dans l'enceinte à une distance prédéfinie d'un élément de l'interrupteur qui est soumis à la moyenne ou haute tension lorsque la moyenne ou haute tension est appliquée à l'interrupteur ceci au moins quand le premier et le deuxième contact sont dans la position fermée .
Il peut être prévu entre l'élément d'interrupteur et le conducteur un matériau diélectrique présentant une permittivité plus importante que celle du vide.
Un tel matériau permet un bon contrôle de la capacité, et donc du maximum de différence de potentiel, entre le conducteur et l'élément d'interrupteur. Ainsi, avec un tel contrôle sur le maximum de différence de potentiel entre le conducteur et l'élément d'interrupteur, il permet de parfaitement contrôlé la pression seuil dans l'enceinte à partir de laquelle sont générées les décharges partielles.
L'élément d'interrupteur est un contact choisi parmi le premier et le deuxième contact.
Le capot peut être en matériau conducteur disposé dans l'enceinte dont le potentiel est flottant et le capot peut être l'élément d'interrupteur. Le conducteur peut comprendre au moins une portion effilée, préférentiellement en direction de l'élément d'interrupteur.
Une telle portion effilée permet de définir la portion du conducteur par laquelle sont générées les décharges électrique tout en procurant un bon contrôle sur la pression seuil à partir de laquelle les décharges partielles sont générées.
L' invention concerne également un ensemble d'interrupteur à moyenne ou à haute tension isolé par le vide, ledit ensemble comportant un interrupteur selon l'invention et une antenne Ultra Haute Fréquence agencée de manière à autoriser la détection des décharges partielles générées dans l'enceinte.
Un tel ensemble permet de pleinement profiter des avantages d'un interrupteur selon l'invention puisqu'il est configuré pour permettre une détection des décharges partielles au moyen de l'antenne Ultra Haute Fréquence.
L'invention concerne également un procédé de test d'un interrupteur à moyenne ou haute tension selon l'invention comportant les étapes consistant à :
mettre l'interrupteur à la moyenne ou haute tension,
- détecter d'éventuelles décharges partielles caractéristiques d'une pression dans l'enceinte supérieure au seuil de pression.
Un tel procédé permet de faire un test d'un interrupteur selon l'invention.
Le procédé peut comprendre une étape préalable de fourniture d'une antenne Ultra Haute Fréquence agencée de manière à autoriser la détection de décharges partielles générées dans l'enceinte et dans laquelle l'étape de détection de la présence de décharges partielles est mise en œuvre au moyen de ladite antenne Ultra Haute Fréquence.
Une solution alternative à celle de l'invention concerne un interrupteur à moyenne tension ou à haute tension, comportant :
- une enceinte sous vide secondaire,
- un premier et un deuxième contact montés mobiles l'un par rapport à l'autre dans l'enceinte entre une position ouverte dans lequel les premier et deuxième contacts sont disjoints et une position fermée dans laquelle les premier et deuxième contacts sont en contact électrique.
L'interrupteur comporte en outre au moins deux électrodes disposées dans l'enceinte de manière à définir un espace, la première électrode étant électriquement liée à l'un du premier et du deuxième contact et la deuxième électrode étant reliée à un conducteur traversant l'enceinte ceci de manière à autoriser l'application d'une différence de potentiel entre la première et la deuxième électrode.
La différence de potentiel peut provenir d'une alimentation spécifique ou être obtenue naturellement par couplage capacitif de par le fait de la présence de la moyenne ou la haute tension sur le contact considéré.
La différence de potentiel entre la première et la deuxième électrode peut être appliquée de manière permanente en fonctionnement. La différence de potentiel entre la première et la deuxième électrode peut être appliquée ponctuellement lors d'un test spécifique.
L'utilisation de deux électrodes, dédiées à la détection de la perte de vide dans l'ampoule à vide, permet d'effectuer cette détection sans interrompre l'exploitation normale du disjoncteur.
Une telle détection de la perte de vide dans l'ampoule à vide repose sur une différence de potentiel entre les première et deuxième électrodes qui est faible par rapport à la différence de potentiel pouvant exister entre les premier et deuxième contacts de l'ampoule à vide lorsque le circuit électrique est ouvert. Ainsi des phénomènes transitoires pouvant être créés entre les première et deuxième électrodes sont sans effet par rapport à la tenue de l'ouverture du circuit électrique au niveau des premier et deuxième contact ou vis-à-vis de l'isolation externe de 1' interrupteur.
Ainsi avec un tel interrupteur la détection de perte de vide peut être effectuée même en exploitation. Il n'est donc pas nécessaire d'ouvrir le circuit électrique pour détecter la perte de vide.
Le deuxième conducteur peut traverser hermétiquement l'enceinte.
Selon une possibilité de cette alternative à l'invention, l'un parmi le premier et le deuxième contact peut former la première électrode, la deuxième électrode étant disposée dans l'enceinte vis-à-vis dudit contact de manière à définir un espace par rapport à ce même contact. La solution alternative à l'invention concerne également un dispositif de détection de la perte de vide dans un interrupteur selon cette alternative, ledit dispositif comportant :
- un interrupteur selon l'alternative à
1 ' invention,
- un moyen pour établir une différence de potentiel entre la première et la deuxième électrode, cette différence de potentiel étant faible par rapport à celle existant entre les premier et deuxième contact,
- un moyen de mesure d'un courant entre les première et deuxième électrodes.
On entend ci-dessous et dans le reste de ce document par « différence de potentiel faible par rapport à celle existant entre les premier et deuxième contacts », que la différence de potentiel entre la première et la deuxième électrode est inférieure à au moins 10 fois celle entre le premier et le deuxième contact lorsque l'interrupteur est en position ouverte.
Selon une caractéristique préférée, le moyen pour établir une différence de potentiel entre les première et deuxième électrodes est une source de tension externe.
Selon une caractéristique préférée alternative, l'une des deux première et deuxième électrodes est montée sur l'un parmi le premier et le deuxième contact et le moyen pour établir une différence de potentiel entre la première et le deuxième électrode est un couplage capacitif entre ladite une des deux première et deuxième électrodes et ledit un parmi le premier et le deuxième contact. Selon une caractéristique préférée, le dispositif comporte en outre un module de surveillance pour gérer automatiquement la détection de la perte de vide dans l'enceinte.
Ainsi la qualité du vide est surveillée en continu et il est possible d' intervenir avant que le vide soit insuffisant.
L' invention concerne également un procédé de fabrication d'un interrupteur comportant les étapes suivantes :
définir une pression seuil, fournir un conducteur,
fournir au moins une partie d'enceinte destinée à former l'enceinte de l'interrupteur,
- agencer le conducteur dans l'enceinte de manière qu'une fois que l'interrupteur formé, des décharges partielles soit générées par ledit conducteur lorsque la pression dans l'enceinte atteint une pression seuil, le premier et deuxième contact étant dans la position fermée et la moyenne ou haute tension étant appliquée audit interrupteur.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 illustre schématiquement une ampoule à vide équipée de trois conducteurs selon l'invention de manière à illustrer trois positionnements envisageables pour un conducteur selon l'invention,
la figure 2 illustre schématiquement une ampoule à vide équipée d'un conducteur isolé de l'un des contacts de l'ampoule à vide au moyen d'un matériau isolant,
la figure 3 illustre le principe de génération de décharges partielles par un conducteur selon l'invention lorsque l'ampoule à vide est mise sous tension et présente une pression supérieure à la pression seuil,
les figures 4a et 4b illustrent deux exemples de géométrie d'un conducteur selon 1 ' invention,
- les figures 5a et 5b illustrent deux exemples d'ensembles d'interrupteur comportant un interrupteur tel qu' illustré sur la figure 1 et au moins une antenne Ultra Haute Fréquence qui autorise la détection de décharges partielles générées par le conducteur,
la figure 6 illustre une ampoule à vide munie de deux électrodes pour permettre une mesure du vide selon une alternative à l'invention,
la figure 7 illustre schématiquement un disjoncteur équipé d'une ampoule à vide telle qu'illustrée sur la figure 6.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles .
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) de l'invention doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La figure 1 illustre un interrupteur 10 à haute tension du type isolé par du vide, tel qu'une ampoule à vide, et qui comporte ainsi une enceinte sous vide secondaire. L'interrupteur à haute tension illustré sur la figure 1 est adapté pour autoriser un test de pression permettant de déterminer si la pression dans l'enceinte est inférieure à une pression critique .
Un tel interrupteur 10 à moyenne ou haute tension, qui est sur la figure 1 une ampoule à vide, comporte :
une enceinte 111 sous vide secondaire un premier et un deuxième contact 121, 122 montés dans l'enceinte 111 mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position ouverte dans laquelle ils sont disjoints, et une position fermée dans laquelle ils sont en contact électrique,
un capot 130 en matériau conducteur disposé dans l'enceinte 111 dont le potentiel est flottant, un premier, un deuxième et un troisième conducteur 210, 220, 230 chacun agencé dans l'enceinte
111 de manière qu'il existe un seuil de pression dans l'enceinte 111 à partir duquel des décharges partielles sont générées par ledit conducteur au moins lorsque le premier et deuxième contact sont en position fermée et que la haute tension est appliquée audit interrupteur 10.
Classiquement, l'enceinte 111 est formée d'un corps d'enceinte en matériau isolant, tel que de la céramique de forme cylindrique et délimite un espace
112 fermé et étanche.
De manière à fournir l'isolation diélectrique, la pression dans l'espace 112 est inférieure à 0,1 Pascal et est préférentiellement comprise entre 10"3 et 10"5 Pascal, c'est-à-dire entre 10"5 et 10"7 mbar. Avec de telles pressions, l'enceinte est sous vide secondaire.
On entend ci-dessus par vide secondaire, une pression comprise 10"3 et 10"5 Pascal.
Le premier et le deuxième contact 121 et 122 sont disposés dans l'enceinte 111 de manière à ce que l'une de leurs extrémités qui fasse saillie hors de l'enceinte 111 pour autoriser leur connexion à un circuit moyenne ou haute tension.
Le premier contact 121 est monté dans l'enceinte 111 déplaçable en translation, un soufflet 115 étant prévu pour autoriser un tel déplacement sans que cela soit préjudiciable à l'étanchéité de l'enceinte 111. Le deuxième contact 122 est lui monté solidaire à l'enceinte 111. Le montage déplaçable en translation du premier contact 121 est adapté pour rendre le premier contact 121 mobile par rapport au deuxième contact 122 entre la position ouverte dans laquelle le premier contact est disjoint du deuxième contact 122 et la position fermée dans laquelle le premier contact 121 est en contact électrique avec le deuxième contact 122.
Le capot 130 permet de protéger l'enceinte 111 contre la condensation des vapeurs métalliques générées par l'arc lors du passage de la position fermée à la position ouverte. Le capot 130 est réalisé dans un matériau conducteur et n'est relié à aucune source de tension ou référence de tension de manière à le laisser à un potentiel flottant.
Lorsque l'interrupteur 10 est installé dans un circuit moyenne ou haute tension, l'un des premier et deuxième contacts 121, 122 est connecté à la partie aval du circuit électrique tandis que l'autre est connecté à la partie amont de ce même circuit électrique.
Ainsi, lorsque l'interrupteur 10 est en position fermée, c'est-à-dire que le premier contact 121 est en position fermée en contact électrique avec le deuxième contact 122, et que la moyenne ou la haute tension est appliquée audit interrupteur 10, le premier et le deuxième contact sont tous deux soumis à la haute tension. De même, le capot 130, étant en potentiel flottant, est lui-même influencé par cette même moyenne ou haute tension. Il en résulte que le potentiel du capot 130 est égal à une fraction, comprise entre 20 et 70%, de la tension appliquée au premier et au deuxième contact 121, 122. Le premier contact 121, le deuxième contact 122 et le capot 130 sont donc des éléments de l'interrupteur 10 qui sont soumis à la moyenne ou haute tension lorsque la moyenne ou haute tension est appliquée à l'interrupteur 10, ceci au moins quand le premier et le deuxième contact 121, 122 sont en position fermée.
Les trois conducteur 210, 220, 230 illustrent trois agencements envisageables d'un conducteur dans l'enceinte 111 pour autoriser une génération de décharges partielles lorsque que la pression dans l'espace 112 délimité par l'enceinte 111 est supérieure à une pression critique et que l'interrupteur 10, en position fermée, est mis à la moyenne ou haute tension.
Ainsi, le premier conducteur 210 est associé au premier contact et est positionné à distance de ce dernier de manière à ce que des décharges partielles soient générées entre lui et ledit premier contact 121 lorsque que l'interrupteur 10, en position fermée, est mis à la moyenne ou haute tension. Cet agencement est préférentiellement réalisé le long du premier contact 121 de manière à garder une distance entre le premier conducteur 210 et le premier contact 121 qui soit constante quelle que soit la position du premier contact 121.
Le principe de l'agencement du conducteur vis-à-vis du premier contact est illustré sur la figure 2. Le premier conducteur est disposé à une distance e du premier contact 121 avec un espace comblé par un matériau diélectrique 211 et forme ainsi avec le premier contact 121 un condensateur de capacité Cl, illustré schématiquement sur la figure 2. Le même conducteur forme également avec une éventuelle masse ou avec le potentiel infini I un condensateur de capacité C2, également illustré schématiquement sur la figure 2. Ainsi, le potentiel V du premier conducteur V suit l'équation suivante :
V = ^ - (1,
c,+c2
Avec U le potentiel du premier contact 121, Cl et C2 les capacités des condensateurs formés par le premier conducteur 210 avec respectivement le premier contact 121 et la masse/potentiel infini I. Les capacités Cl et C2 ne présentant pas de variation significative avec la pression dans l'enceinte, il est possible de déterminer à partir d'une tension alternative nominale de fonctionnement de l'interrupteur la différence maximum de potentiel en fonctionnement entre le premier conducteur 210 et le premier contact 121.
A partir de cette différence maximum de potentiel en fonctionnement, de l'agencement du premier conducteur 210 et de la variation de tension de claquage du vide en fonction de la pression dans l'enceinte, il possible de définir la pression seuil à partir de laquelle des décharges partielles sont générées entre le premier contact 121 et le premier conducteur 210.
En effet, la tension Vbd à partir de laquelle une décharge partielle est générée dépend de l'espace e, la forme du premier conducteur 210 et la pression régnant dans l'enceinte. La valeur seuil dans l'enceinte 111 à partir duquel des décharges partielles sont générées, sera la valeur de pression à partir de laquelle la tension Vbd devient égale à la différence maximum de potentiel en fonctionnement entre le conducteur 210 et le premier contact 121.
La figure 3 illustre ainsi le principe de génération de décharges partielles pour une pression dans l'enceinte 111 bien supérieure à la pression seuil. En effet, la figure 3 montre, sur une période, la variation de la tension alternative U appliquée au premier contact 121 en parallèle avec le potentiel théorique (c'est-à-dire en l'absence de décharge partielle) VTh calculé sur la base de l'équation (1) . Sur cette même figure 3, la tension d'apparition des décharges partielles Vbd au niveau du conducteur est indiquée par deux lignes horizontales pointillées. La courbe de tension AV représente la différence de potentiel entre le premier conducteur 210 et le premier contact 121. Celle-ci retourne à zéro chaque fois que la différence de potentiel entre le premier conducteur 210 et le premier contact 121 atteint le seuil théorique d'apparition des décharges Vbd et qu'une décharge partielle à lieu.
Vdb atteinte, une décharge se produit engendrant un transfert de charge entre le premier contact 121 et le premier conducteur 210 permettant de réduire la différence de potentiel AV entre le potentiel du premier contact 121 et le potentiel du premier conducteur 210. La tension appliquée au premier contact continue ensuite à augmenter, celle-ci entraîne une nouvelle augmentation de la différence de potentiel AV jusqu'au déclenchement d'une nouvelle décharge partielle .
Dans l'exemple illustré sur la figure 3, sur une période, il y a génération de huit décharges partielles .
De manière à bien définir la forme des décharges partielles et obtenir une bonne reproductibilité de la pression seuil à partir de laquelle les décharges partielles se déclenchent, la forme de chacun des conducteurs 210, 220, 230 peut être optimisée. Les figures 4a et 4b illustrent ainsi deux exemples de forme d'extrémité qui peuvent être mis en œuvre dans le cadre de l'invention. Ainsi, l'extrémité 220a, 220b du conducteur peut être effilée de manière à augmenter localement le champ électrique au niveau de cette extrémité 220a, 220b et favoriser la génération de décharge partielle au niveau de cette extrémité 220a, 220b. L'extrémité 220b ainsi effilée l'est préférentiellement en direction de l'élément d'interrupteur 10 à distance duquel est agencé le conducteur 210, 220, 230 comme cela est illustré sur la figure 4b.
Bien entendu, il est également envisageable que l'un des conducteurs 210, 220, 230 présente une portion autre que l'une de ses extrémités qui soit effilée. Ainsi, l'un des conducteurs 210, 220, 230 peut, par exemple, comporter, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, une portion effilée faisant saillie de la surface du conducteur en direction de l'élément d'interrupteur 10 à distance duquel est agencé ce même conducteur 210, 220, 230.
On peut également noter qu'avec un tel agencement du premier conducteur 210 dans l'enceinte 111 vis-à-vis du premier contact 121, si c'est le premier contact 121 qui est relié au circuit d'alimentation, il n'est pas nécessaire que l'interrupteur 10 soit dans la position ouverte pour permettre de tester la pression dans l'enceinte 111.
En effet, dans cette configuration, quand la moyenne ou haute tension est appliquée à l'interrupteur 10 par l'intermédiaire du circuit d'alimentation, celle-ci est appliquée au premier contact 121 quelle que soit la position de l'interrupteur 10. Le conducteur présente ainsi, quelle que soit la position de l'interrupteur 10, son potentiel qui varie selon l'équation 1.
Comme illustré sur la figure 1, l'interrupteur 10 peut également, en alternative ou en complément au positionnement du premier conducteur explicité ci-dessus, comporter un deuxième conducteur 220 à distance du deuxième contact 122. Le principe de génération de décharges partielles lorsque la pression dans l'enceinte 111 est supérieure ou égale à la pression seuil est identique à celui explicité pour le premier conducteur 210.
De même, comme le montre la figure 1, l'interrupteur 10 peut également comporter, en alternative au premier et/ou deuxième conducteur 210, 220 ou en complément à ce ou ces derniers, un troisième conducteur 230 agencé à distance du capot 130. Le principe de la génération de décharges partielles par un tel troisième conducteur 230 reste identique à celui décrit pour le premier conducteur 210.
Ainsi, quel que soit la configuration de l'interrupteur 10, avec soit le premier conducteur 210, soit le deuxième conducteur 220, soit le troisième conducteur 230 soit l'une quelconque des combinaisons de ces trois conducteurs, il est possible de mettre en œuvre un test de la qualité du vide sans avoir à placer l'interrupteur 10 en position ouverte.
En effet, comme montré ci-dessus, lorsque la moyenne ou la haute tension est appliquée à l'interrupteur 10 et que la pression dans l'enceinte 111 est supérieure au seuil de pression critique, le premier comme le deuxième et le troisième conducteur 210, 220, 230 présentent un agencement adapté pour générer des décharges partielles. Ainsi, il est possible de déterminer si la pression dans l'enceinte est supérieure ou non à la pression seuil par une simple détection des décharges partielles générées par le ou les conducteurs 210, 220, 230 de l'interrupteur 10.
Une telle détection peut être mise en œuvre au moyen d'un procédé comportant les étapes suivantes :
- fourniture d'une antenne Ultra haute
Fréquence, ladite antenne étant agencée de manière autoriser la détection de décharges partielles générées dans l'enceinte 111,
mise à la haute ou moyenne tension préalable de l'interrupteur 10, détection d'éventuelles décharges partielles caractéristiques d'une pression dans l'enceinte supérieure à la pression seuil.
Afin de permettre une mise en œuvre aisée d'un tel procédé pour tester la pression dans l'enceinte 111 de l'interrupteur 10, l'interrupteur 10 peut être inclus dans un ensemble comportant une antenne Ultra Haute Fréquence 31, 32.
Les figures 5a et 5b illustrent deux exemples de tels ensembles 1, chacun correspondant à une configuration de l'interrupteur 10.
Ainsi le premier exemple d'ensemble 1 correspond à une configuration dans laquelle l'interrupteur 10 est disposé dans une enceinte métallique 21 mise à la masse. Dans cette configuration, afin d'assurer une bonne détection des décharges partielles, il est préférable que cet ensemble 1 comporte une première antenne Ultra Haute Fréquence 31 disposée dans cette même cuve métallique 21. Il peut être en outre prévu une deuxième antenne Ultra Haute Fréquence 32 extérieure pour permettre de discriminer la signature électromagnétique des décharges partielles générées dans l'enceinte 111 du bruit environnant. Ce même ensemble peut comporter une unité de traitement 35 adaptée pour traiter les signaux électromagnétique reçus par la première antenne Ultra Haute Fréquence 31 et permettre une détection d'une décharge partielle générée dans l'enceinte 111.
Le deuxième exemple d'ensemble correspond à une configuration dans laquelle l'interrupteur 10 est disposé dans une cuve isolante, telle que de la céramique. Dans cette deuxième configuration, l'antenne Ultra Haute Fréquence 31 peut être disposée à l'extérieur de la cuve isolante 22. De manière similaire au premier exemple ci-dessus, l'ensemble selon ce deuxième exemple peut comporter une unité de traitement 35 adaptée pour traiter les signaux électromagnétiques reçus par la première antenne Ultra Haute Fréquence 31 et permettre une détection d'une décharge partielle générée dans l'enceinte 111.
Les figures 6 et 7 illustrent une solution alternative à l'invention.
La figure 6 illustre ainsi une ampoule à vide 5 selon cette solution alternative. Cette ampoule 5 comporte une enceinte de forme sensiblement cylindrique 500 en céramique qui assure une isolation externe de l'ampoule. Les deux extrémités de l'enceinte
500 sont fermées par deux couvercles terminaux en métal
501 et 502.
Il est à noter que seuls les éléments de l'ampoule à vide qui sont utiles à la compréhension de cette alternative à l'invention vont être décrits dans la suite.
A l'intérieur de l'enceinte 500, est disposé un premier contact 503 qui est fixe par rapport à l'enceinte. Le premier contact 503 comporte une tige
5031 dont une extrémité est munie d'une zone de contact
5032.
Un deuxième contact 504 est disposé dans l'enceinte 500. Le deuxième contact 504 comporte une tige 5041 dont une extrémité est munie d'une zone de contact 5042. Les premier et deuxième contacts 503, 504 sont des contacts qui assurent la fonction de coupure électrique .
Les axes des tiges 5031 et 5041 sont sensiblement confondus avec l'axe de l'enceinte cylindrique 500 et les zones de contacts 5032 et 5042 sont en vis à vis l'une de l'autre dans une zone centrale de l'enceinte 500.
Le deuxième contact 504 est mobile par rapport à l'enceinte. Plus précisément, un soufflet métallique 5043 permet un mouvement en translation de la tige 504 par rapport à l'enceinte 500. Ce mouvement rapproche ou éloigne la zone de contact 5042 de la zone de contact 5032 de manière à fermer le circuit électrique ou au contraire l'ouvrir.
Les tiges 5031 et 5041 traversent respectivement les couvercles 501 et 502. Des supports mécaniques non représentés sont classiquement prévus pour le maintien des différents éléments entre eux.
Selon cette alternative à l'invention, une première et une deuxième électrode 505 et 506 sont prévues dans l'ampoule à vide 5.
La première électrode 505 est solidaire de la tige fixe 5031. La deuxième électrode 506 est reliée à un conducteur traversant le couvercle 501, via un isolateur étanche de traversée de cloison 507.
Les première et deuxième électrodes 505 et 506 sont disposées l'une par rapport à l'autre de manière à définir un espace entre elles.
De préférence, les première et deuxième électrodes 505 et 506 sont placées de façon à ne pas influencer la zone de coupure de l'arc électrique entre les zones de contacts 5032 et 5042. En outre, les première et deuxième électrodes 505 et 506 sont ainsi moins exposées à de possibles projections de métal fondu générées au niveau des zones de contacts 5032 et 5042 des premier et deuxième contact 503 et 504.
En variante non préférée, les première et deuxième électrodes 505 et 506 sont placées du côté de l'électrode principale mobile 504. Dans ce cas, l'électrode 505 est solidaire de la tige mobile 5041.
La figure 7 représente un ensemble de disjoncteur 602 équipé de l'ampoule à vide 5 précédemment décrite. Il s'agit d'un ensemble selon une configuration dans laquelle l'interrupteur 10 est disposé dans une enceinte métallique 21 mise à la masse.
Il est à noter que seuls les éléments de l'ensemble de disjoncteur 602 qui sont utiles à la compréhension de cette alternative à l'invention vont être décrits dans la suite.
Les extrémités des tiges 5031 et 5041 sortant de l'ampoule via les capots 501 et 502 sont respectivement reliées au parties amont et aval du circuit électrique, non représentés.
Selon un exemple de réalisation de tensions appliquées aux bornes de 505 et 506, un générateur de tension 604 peut être relié entre les première et deuxième électrodes 505 et 506, de manière à pouvoir générer une différence de potentiel entre ces électrodes. Cette différence de potentiel est faible par rapport à celle pouvant exister entre les premier et deuxième contacts. Elle est par exemple de quelques kilovolts. Ainsi l'isolateur 507, qui isole le capot 501 et la tige 5031 de l'électrode supplémentaire 506, doit satisfaire à des contraintes d' isolation qui restent limitées.
Pour la même raison, le fil de connexion relié à l'électrode supplémentaire 506 peut avoir une isolation limitée par rapport au potentiel haute tension et il peut cheminer à l'intérieur de la barre de traversée pour sortir en tête de traversée, comme illustré à la figure 7.
Selon une variante de réalisation de cette alternative à l'invention, le générateur de tension 604 est remplacé par un circuit qui récupère une partie de la tension du premier contact 503 sur laquelle est montée la première électrode 505. Il s'agit par exemple d'un couplage capacitif. Ainsi le dispositif n'a pas besoin d'une source externe de tension. Cette variante de l'alternative de l'invention peut être privilégiée pour un contrôle permanent en service de l'état du vide au sein de l'interrupteur.
Un ampèremètre 605 est connecté entre les première et deuxième électrodes 505 et 506, de manière à mesurer le courant des décharges électriques. En variante, l'ampèremètre est remplacé par un compteur de décharge.
Le courant de décharge dépend de la qualité du vide dans l'ampoule.
Par exemple, la mesure du courant de décharge est réalisée à intervalle régulier, ce qui permet de déterminer l'évolution de la qualité du vide dans l'ampoule 5. Selon une autre possibilité de cette alternative à l'invention, un module de surveillance 606 contrôle automatiquement la qualité du vide dans l'ampoule 5. Le module de surveillance 606 gère automatiquement la détection de la perte de vide dans l'ampoule à vide. Pour cela, des mesures de courant de fuite ou de décharge sont effectuées régulièrement et les résultats sont mémorisés. Ces mesures sont effectuées sans interruption du fonctionnement normal de l'ensemble de disjoncteur.
La qualité du vide est ainsi surveillée en continu et il est possible d' intervenir avant que le vide soit insuffisant puisqu'une dérive progressive peut être détectée et une décision peut être prise en conséquence. Par exemple, il est possible d'actionner le disjoncteur ou de décider d'une opération de maintenance ou de remplacement de l'ampoule à vide. Un seuil d'alarme peut être prévu pour signaler que le vide est devenu insuffisant pour le bon fonctionnement du disjoncteur.
On peut noter que dans le cadre de cette alternative à l'invention, il est possible de ne pas prévoir la première électrode 505 en disposant la deuxième électrode 506 à distance de l'une des tiges 5031 et 5043 de manière à définir un espace, ladite tige formant alors ladite première électrode. Mis à part cette différence, un tel agencement respecte le principe de fonctionnement de ladite alternative à 1 ' invention .

Claims

REVENDICATIONS
1. Interrupteur (10) à moyenne tension ou à haute tension, comportant :
- une enceinte (111) sous vide secondaire,
- un premier et un deuxième contact (121, 122) montés mobiles l'un par rapport à l'autre dans l'enceinte (111) entre une position ouverte dans lequel les premier et deuxième contacts (121, 122) sont disjoints et une position fermée dans laquelle les premier et deuxième contacts (121, 122) sont en contact électrique,
l'interrupteur (10) étant caractérisé en ce qu' il comporte en outre un conducteur (210, 220, 230) agencé dans l'enceinte (111) de manière qu'il existe un seuil de pression dans l'enceinte (111) à partir duquel des décharges partielles sont générées par ledit conducteur au moins lorsque le premier et deuxième contact (121, 122) sont dans la position fermée et que la moyenne ou haute tension est appliquée audit interrupteur (10) .
2. Interrupteur (10) selon la revendication 1, dans lequel le conducteur (210, 220, 230) est agencé dans l'enceinte (111) à une distance prédéfinie d'un élément de l'interrupteur qui est soumis à la moyenne ou haute tension lorsque la moyenne ou haute tension est appliquée à l'interrupteur (10) ceci au moins quand le premier et le deuxième contact (121, 122) sont dans la position fermée.
3. Interrupteur (10) selon la revendication 2, dans lequel il est prévu entre l'élément d' interrupteur et le conducteur un matériau diélectrique (211) présentant une permittivité plus importante que celle du vide.
4. Interrupteur (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'élément d'interrupteur est un contact choisi parmi le premier et le deuxième contact (121, 122) .
5. Interrupteur (10) selon la revendication 2 ou 3 comprenant un capot (130) en matériau conducteur disposé dans l'enceinte (111) dont le potentiel est flottant et dans lequel le capot (130) est l'élément d' interrupteur .
6. Interrupteur (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel le conducteur (210, 220, 230) comprend au moins une portion effilée, préférentiellement en direction de l'élément d' interrupteur .
7. Ensemble (1) d'interrupteur à moyenne ou à haute tension isolé par le vide, ledit ensemble (1) comportant un interrupteur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et une antenne Ultra Haute Fréquence (31) agencée de manière à autoriser la détection des décharges partielles générées dans 1' enceinte (111) .
8. Procédé de test d'un interrupteur (10) à moyenne ou haute tension selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comportant les étapes consistant à :
- mettre l'interrupteur (10) à la moyenne ou haute tension,
détecter d'éventuelles décharges partielles caractéristiques d'une pression dans l'enceinte (111) supérieure au seuil de pression.
9. Procédé de test selon la revendication 8, comprenant une étape préalable de fourniture d'une antenne Ultra Haute Fréquence (31) agencée de manière à autoriser la détection de décharges partielles générées dans l'enceinte (111) et dans laquelle l'étape de détection de la présence de décharges partielles est mise en œuvre au moyen de ladite antenne Ultra Haute Fréquence (31) .
10. Procédé de fabrication d'un interrupteur
(10) comportant les étapes suivantes :
définir une pression seuil, fournir un conducteur (210, 220, 230), fournir au moins une partie d'enceinte (111) destinée à former l'enceinte de l'interrupteur, agencer le conducteur dans l'enceinte de manière qu'une fois que l'interrupteur formé, des décharges partielles soit générées par ledit conducteur lorsque la pression dans l'enceinte atteint une pression seuil, le premier et deuxième contact étant dans la position fermée et la moyenne ou haute tension étant appliquée audit interrupteur.
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