Dispositif de protection contre les surtensions. La présente invention a pour objet un dispositif de protection contre les surtensions provenant d'ondes dites à front raide et provoquées, par exemple, par des coups de foudre.
Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un enroulement inductif monté. en série sur la ligne à protéger, constituant le primaire d'un transformateur et un organe en matière résistante en constituant le secondaire, ce dernier agissant de façon à dissiper l'énergie qu'il reçoit lors d'une surtension dans l'enroule ment primaire.
Diverses formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentés, à titre d'exemple, au dessin annexé dans lequel: La fig. 1 représente schématiquement vue en coupe, une forme d'exécution simple du dispositif de protection; La fig. 2 montre une vue analogue d'une autre forme, et Les fig. 3 et 4 sont respectivement une coupe verticale et un plan d'une troisième forme représentée avec davantage de détails de construction. Dans la fig. 1, le dispositif est de forme tubulaire et consiste en un transformateur ayant comme primaire une bobine d'induction A.
Entourant la bobine A, est prévu titi tube cylindrique ou écran B en matière ayant une résistance convenable, ce tube B constituant un enroulement secondaire à une seule spire du transformateur. Les extrémités du tube B sont fermées par des plaques annulaires B1 ayant chacune une ouverture centrale dans lesquelles des isola teurs C sont montés. Les extrémités de la bobine A sont reliées à des conducteurs Ci, passant à travers les isolateurs C, et ces conducteurs sont reliés à leurs extrémités extérieures à la ligne, de sorte que la bobine .A est montée en série avec la ligne.
La fig. 2 montre une autre disposition dans laquelle l'enroulement primaire D est de nouveau entouré d'un secondaire cylin drique E à une seule spire. Un revêtement cylindrique F, en matière isolante, telle que par exemple de la silice fondue, du mica ou de la porcelaine, est introduit entre l'enroule ment D et le tube E et tout le transfôrnia- teur ainsi formé est monté sur des supports isolants G 1 dans un bac G rempli d'huile.
Le couvercle G du bac G porte deux isola teurs H au travers desquels passent des conducteurs J reliés à leurs extrémités inté rieures aux extrémités de l'enroulement D et à leurs extrémités extérieures à 'la ligne. Dans la construction représentée aux fig. 3 et 4, l'enroulement primaire K est enroulé sur un noyau L en matière isolante.
Ce noyau est monté sui- des supports Ll conve nables dans une enveloppe formant secondaire sensiblement cylindrique, qui, par commodité de construction, est formée en deux parties 16I 1111 boulonnées ensemble au travers des brides _1I <I>2</I> 1113. Sur la face supérieure du cylindre :111111 se trouve à chaque extrémité une ouverture N recouverte par une plaque annu laire Ni à travers laquelle passe un isolateur 0. Les extrémités de l'enroulement K sont reliées à des conducteurs P qui passent à travers les isolateurs 0 et ces conducteurs P sont reliés à leurs extrémités extérieures à la ligne.
Tout l'espace entre le secondaire 1f1 <B>111</B> et le primaire K est rempli avec un composé isolant convenable, par exemple de l'huile.
Dans chacune des constructions décrites, le secondaire est de construction robuste. Il devra être construit en une matière ayant une haute chaleur spécifique, une haute con- ductibilité thermique, un haut point de fusion et une résistance ohmique relativement haute. La fonte moulée s'accommode dans de grandes limites à ces exigences, présente en plus l'avantage d'être peu chère et peut être obtenue facilement. Le secondaire est disposé de manière à avoir une surface radiante de grandeur suffisante pour dissiper sous forme de chaleur l'énergie provenant des surtensions à haute fréquence dans le primaire.
Une grandeur convenable pour le transformateur du dispositif de protection contre les surten sions dans le cas d'une ligne à 66000 volts est d'environ<B>38</B> cm de diamètre et d'environ 1,50 m de longueur. L'enroulement primaire peut avoir, par exemple, 100 spires du calibre d'un conducteur ordinaire de ligne présentant une inductance d'environ 1000 micro-Henry. Puisque le courant de décharge, pour un coup de foudre, est probablement de l'ordre de 2000 ampères, le courait secondaire peut se monter à 200,000 ampères ou plus.
L'énergie disponible, dans une surtension dangereuse, peut être de 10,000 kilo watt-secorides d'où l'on peut déduire que l'énergie instantanée qui doit être dissipée par le secondaire, peut se monter à plusieurs millions de kilowatts, la ligne étant supposée être déchargée en 1/sooo de seconde.
Grâce à sa forme d'onde et à sa haute fré quence, une grande partie de l'énergie d'une décharge ou surtension peut être absorbée et dissipée par le secondaire, sans avoir à relier la ligne à la terre. La fréquence normale de la ligne étant comparativement très basse, la quantité d'énergie du. courant de ligne nor mal transmise au secondaire est négligeable.
Le secondaire étant très amorti, il peut se produire une diminution d'une quantité notable de l'énergie de la surtension de telle manière que la surélévation de tension par réflexion de l'onde est évitée et qu'aucune décharge disruptive n'a lieu, ni par l'éclateur spécial, ni comme crachement sur un isolateur.
Quoique dans toutes les constructions dé crites et représentées à titre d'exemple, le secondaire soit disposé extérieurement par rapport au primaire, le secondaire pourrait être disposé à l'intérieur du primaire.
Surge protection device. The present invention relates to a device for protection against overvoltages originating from so-called steep-fronted waves and caused, for example, by lightning strikes.
This device is characterized in that it comprises a mounted inductive winding. in series on the line to be protected, constituting the primary of a transformer and a member in resistant material constituting the secondary, the latter acting in such a way as to dissipate the energy which it receives during an overvoltage in the winding primary.
Various embodiments of the object of the invention are shown, by way of example, in the appended drawing in which: FIG. 1 schematically shows a sectional view of a simple embodiment of the protection device; Fig. 2 shows a similar view of another form, and FIGS. 3 and 4 are respectively a vertical section and a plan of a third form shown in more construction detail. In fig. 1, the device is tubular in shape and consists of a transformer having an induction coil A.
Surrounding the coil A, is provided titi cylindrical tube or screen B of material having a suitable resistance, this tube B constituting a secondary winding with a single turn of the transformer. The ends of tube B are closed by annular plates B1 each having a central opening in which insulators C are mounted. The ends of the coil A are connected to conductors Ci, passing through the insulators C, and these conductors are connected at their outer ends to the line, so that the coil .A is mounted in series with the line.
Fig. 2 shows another arrangement in which the primary winding D is again surrounded by a cylindrical secondary E with a single turn. A cylindrical coating F, of insulating material, such as for example fused silica, mica or porcelain, is introduced between the winding D and the tube E and the whole transformer thus formed is mounted on supports. insulators G 1 in a tank G filled with oil.
The cover G of the tank G carries two insulators H through which pass conductors J connected at their inner ends to the ends of the winding D and at their outer ends to the line. In the construction shown in Figs. 3 and 4, the primary winding K is wound on a core L of insulating material.
This core is mounted on suitable supports L1 in a substantially cylindrical secondary casing, which for convenience of construction is formed in two parts 16I 1111 bolted together through flanges 1113. On the upper face of the cylinder: 111111 there is at each end an opening N covered by an annular Ni plate through which an insulator 0 passes. The ends of the winding K are connected to P conductors which pass through the insulators 0 and these P conductors are connected at their outer ends to the line.
The whole space between the secondary 1f1 <B> 111 </B> and the primary K is filled with a suitable insulating compound, for example oil.
In each of the constructions described, the secondary is of robust construction. It should be constructed of a material having high specific heat, high thermal conductivity, high melting point and relatively high ohmic resistance. Cast iron adapts within great limits to these requirements, has the additional advantage of being inexpensive and can be obtained easily. The secondary is arranged so as to have a radiant surface of sufficient size to dissipate in the form of heat the energy coming from high frequency overvoltages in the primary.
A suitable size for the surge protection device transformer in the case of a 66,000 volt line is about <B> 38 </B> cm in diameter and about 1.50 m in length. The primary winding may have, for example, 100 turns of the size of an ordinary line conductor having an inductance of about 1000 micro-Henrys. Since the discharge current for a lightning strike is probably in the order of 2000 amps, the secondary current can be 200,000 amps or more.
The energy available, in a dangerous surge, can be 10,000 kilo watt-secorides, from which we can deduce that the instantaneous energy which must be dissipated by the secondary, can amount to several million kilowatts, the line being supposed to be discharged in 1 / sooo of a second.
Thanks to its waveform and high frequency, a large part of the energy of a discharge or surge can be absorbed and dissipated by the secondary, without having to connect the line to earth. Since the normal frequency of the line is comparatively very low, the amount of energy of the. nor badly transmitted line current to the secondary is negligible.
Since the secondary is very damped, there can be a decrease of a noticeable amount of the energy of the surge voltage in such a way that the voltage boost by reflection of the wave is avoided and no disruptive discharge takes place. , neither by the special spark gap, nor as spitting on an isolator.
Although in all the constructions described and shown by way of example, the secondary is arranged externally with respect to the primary, the secondary could be arranged inside the primary.