EP0549432B1 - Surge arrester with better mecanical properties - Google Patents
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- EP0549432B1 EP0549432B1 EP19920403461 EP92403461A EP0549432B1 EP 0549432 B1 EP0549432 B1 EP 0549432B1 EP 19920403461 EP19920403461 EP 19920403461 EP 92403461 A EP92403461 A EP 92403461A EP 0549432 B1 EP0549432 B1 EP 0549432B1
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- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
- H01C7/12—Overvoltage protection resistors
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- H01C7/12—Overvoltage protection resistors
- H01C7/126—Means for protecting against excessive pressure or for disconnecting in case of failure
Definitions
- the fault signaling device essentially comprises a low loss current sensor 640, an electronic circuit 650 and a signaling assembly 670.
- FIG. 8 A preferred embodiment of the electronic circuit 650 connected to the output of the current sensor 640 is shown in the appended FIG. 8.
- the rectifier bridge 651 is preferably a full-wave rectifier bridge with four diodes D652, D653, D654, D655 arranged in Greatz bridge.
- the ribbon 676 is not visible as long as the cover 620 is in place on the housing 610. On the other hand, the ribbon 676 becomes visible when the igniter 672 and the assembly of black powder 674 causes the ejection of the cover 620 .
- the signaling device which has just been described has a great advantage compared to known fault detection systems comprising a complex processor which analyzes the currents of each phase line to detect polyphase faults and zero sequence faults.
- these known systems are indeed very expensive and for this reason, are installed only every n kilometers on the lines to be monitored. Consequently, when a fault is viewed by such an earlier system with a processor, the operator must check the section of lines of n kilometers to very precisely locate the faulty fault and perform troubleshooting.
- the link 250 is formed of glass fibers at a rate of 80% by weight in the warp direction and 20% by weight in the weft direction, and has a width of 20 mm.
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Description
La présente invention concerne le domaine des parafoudres.The present invention relates to the field of surge arresters.
Les parafoudres sont des dispositifs conçus pour être connectés entre une ligne haute tension et la masse pour limiter l'amplitude et la durée des surtensions apparaissant sur la ligne. Ces surtensions peuvent être dues par exemple à des phénomènes atmosphériques, tels que la foudre, ou des inductions dans les conducteurs. Ces surtensions peuvent également être dues à des manoeuvres sur la ligne sous tension.Surge arresters are devices designed to be connected between a high voltage line and ground to limit the amplitude and duration of the overvoltages appearing on the line. These overvoltages can be due for example to atmospheric phenomena, such as lightning, or inductions in the conductors. These overvoltages can also be due to operations on the live line.
Les parafoudres sont généralement formés par empilement de différents varistances, le plus souvent de nos jours par empilement de plusieurs disques à base d'oxyde de zinc, dont la résistivité électrique est fortement non linéaire en fonction de la tension appliquée.Surge arresters are generally formed by stacking different varistors, most often nowadays by stacking several discs based on zinc oxide, whose electrical resistivity is highly non-linear depending on the applied voltage.
Plus précisément, ces varistances ne laissent passer pratiquement aucun courant tant que la tension à leurs bornes est inférieure à un seuil d'amorçage et en revanche, laissent passer un courant très fort, pouvant atteindre plusieurs dizaines de kiloampères, lorsque la tension appliquée à leurs bornes dépasse le seuil d'amorçage précité.More precisely, these varistors do not let practically any current pass as long as the voltage at their terminals is below a starting threshold and on the other hand, let pass a very strong current, which can reach several tens of kiloamperes, when the voltage applied to their terminals exceeds the aforementioned priming threshold.
Le nombre de varistances utilisées dans le parafoudre est tel que la tension nominale de service sur la ligne haute tension soit inférieure au seuil d'amorçage aux bornes de l'empilement de varistances.The number of varistors used in the arrester is such that the nominal service voltage on the high-voltage line is less than the ignition threshold at the terminals of the varistor stack.
Ainsi, le parafoudre peut supporter en permanence la tension nominale de service, sans fuite de courant et permet en revanche d'écouler les courants de décharge d'intensité très élevée pouvant apparaître temporairement sur la ligne en cas de surtension accidentelle.Thus, the surge arrester can permanently withstand the nominal operating voltage, without current leakage and, on the other hand, allows discharge currents of very high intensity which can appear temporarily on the line in the event of accidental overvoltage.
On a déjà proposé de nombreux types de parafoudres. Le domaine des parafoudres a donné lieu en effet à une très abondante littérature.Many types of surge arresters have already been proposed. The field of surge arresters has given rise to a very abundant literature.
Les parafoudres connus de nos jours comprennent généralement :
- un empilement de varistances,
- deux pièces de contact en matériau électriquement conducteur placé respectivement sur les extrémités de l'empilement de varistances, et
- une enveloppe en matériau électriquement isolant entourant l'empilement de varistances.
- a stack of varistors,
- two contact pieces of electrically conductive material placed respectively on the ends of the stack of varistors, and
- an envelope of electrically insulating material surrounding the stack of varistors.
L'enveloppe en matériau électriquement isolant précitée a elle-même fait l'objet d'une très abondante littérature.The aforementioned envelope of electrically insulating material has itself been the subject of a very abundant literature.
Les documents GB-A-2073965, et US-A-4298900 ont proposé par exemple de réaliser cette enveloppe à l'aide d'un matériau thermorétractable.The documents GB-A-2073965, and US-A-4298900 have proposed, for example, to produce this envelope using a heat-shrinkable material.
Les documents EP-A-0008181, EP-A-0274674, EP-A-0281945 et US-A-4456942 ont proposé par exemple de réaliser cette enveloppe à l'aide d'un matériau élastomère.The documents EP-A-0008181, EP-A-0274674, EP-A-0281945 and US-A-4456942 have proposed, for example, to produce this envelope using an elastomeric material.
Le document US-A-3018406 proposait dès 1958 de réaliser cette enveloppe sous forme d'une coquille de matière plastique moulée sur les varistances.Document US-A-3018406 proposed as early as 1958 to produce this envelope in the form of a plastic shell molded on the varistors.
Les documents EP-A-0196370, et US-A-3586934 ont proposé de réaliser cette enveloppe à l'aide d'une résine synthétique.The documents EP-A-0196370, and US-A-3586934 have proposed to produce this envelope using a synthetic resin.
Par ailleurs, les documents US-A-4656555, US-A-4905118, US-A-4404614, EP-A-0304690, EP-A-0335479, EP-A-0335480, EP-A-0397163, EP-A-0233022 et DE-A-898603 ont proposé de réaliser l'enveloppe entourant l'empilement de varistances en matériau composite formé de fibres, généralement de fibres de verre, imprégnées de résine. Plus précisément, le document EP-A-0233022 a proposé d'utiliser une nappe de fibres pré-imprégnée. Cette technique d'utilisation d'un matériau composite est très ancienne. Le document DE-A-898603 proposait en effet dès 1946 d'utiliser des fibres de verre imprégnées de résine pour envelopper des varistances.Furthermore, documents US-A-4656555, US-A-4905118, US-A-4404614, EP-A-0304690, EP-A-0335479, EP-A-0335480, EP-A-0397163, EP-A -0233022 and DE-A-898603 have proposed to produce the envelope surrounding the stack of varistors in composite material formed of fibers, generally glass fibers, impregnated with resin. More specifically, the document EP-A-0233022 has proposed using a sheet of prepreg fibers. This technique of using a composite material is very old. Document DE-A-898603 in fact proposed as early as 1946 to use glass fibers impregnated with resin to wrap varistors.
Les parafoudres jusqu'ici proposés ont rendu de grands services.The surge arresters hitherto proposed have rendered great services.
Toutefois, la demanderesse a constaté que les parafoudres connus ne donnent pas pleinement satisfaction.However, the Applicant has found that the known surge arresters are not fully satisfactory.
En particulier, les parafoudres connus sont généralement fixés en tête de pylônes, sur des chassis métalliques. Ils sont soumis à des efforts importants et à cet égard, les parafoudres connus ne présentent pas toujours une tenue mécanique suffisante.In particular, known surge arresters are generally fixed at the head of pylons, on metal frames. They are subjected to significant efforts and in this regard, the known surge arresters do not always have sufficient mechanical strength.
La présente invention a pour but de perfectionner les parafoudres antérieurs.The object of the present invention is to improve the prior arresters.
A cette fin, la présente invention propose un parafoudre du type connu comprenant :
- un empilement de varistances,
- deux pièces de contact en matériau électriquement conducteur placées respectivement sur les extrémités de l'empilement de varistances, et
- une enveloppe en matériau composite entourant l'empilement de varistances,
- le matériau composite comprend un tissu de fibres orientées parallèlement à l'axe de l'empilement de varistances, et
- chaque pièce de contact comprend une gorge annulaire conçue pour recevoir une extrémité de l'enveloppe en matériau composite afin d'immobiliser celle-ci à translation et une structure non symétrique de révolution autour de l'axe de la pièce de contact afin d'immobiliser l'enveloppe en matériau composite, à rotation sur les pièces de contact.
- a stack of varistors,
- two contact pieces of electrically conductive material placed respectively on the ends of the stack of varistors, and
- an envelope of composite material surrounding the stack of varistors,
- the composite material comprises a fabric of fibers oriented parallel to the axis of the stack of varistors, and
- each contact piece comprises an annular groove designed to receive one end of the envelope of composite material in order to immobilize the latter in translation and a non-symmetrical structure of revolution around the axis of the contact piece in order to immobilize the envelope of composite material, rotating on the contact parts.
Comme on l'expliquera par la suite, l'enveloppe en matériau composite possédant des fibres orientées parallèlement à l'axe de l'empilement de varistances, en combinaison avec les moyens d'immobilisation permet de garantir une rigidité parfaite du parafoudre à la flexion, à rotation autour de l'axe de l'empilement entre les deux pièces de contact et à translation relative entre les deux pièces de contact selon l'axe de l'empilement.As will be explained later, the envelope made of composite material having fibers oriented parallel to the axis of the stack of varistors, in combination with the immobilization means makes it possible to guarantee perfect rigidity of the arrester at flexion , rotating about the axis of the stack between the two contact pieces and relative translation between the two contact pieces along the axis of the stack.
Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, il est prévu en outre un lien serrant l'enveloppe dans la gorge.According to an advantageous characteristic of the present invention, there is also provided a link tightening the envelope in the groove.
Ladite structure non symétrique de révolution prévue sur chaque pièce de contact peut être formée de filets hélicoïdaux ou d'un élément de section droite polygonale, très préférentiellement de ces deux moyens combinés.Said non-symmetrical structure of revolution provided on each contact piece can be formed of helical threads or of an element of polygonal cross section, very preferably of these two combined means.
Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le parafoudre comprend en outre à l'une de ses extrémités un boîtier qui loge un dispositif de signalisation de défaut.According to another advantageous characteristic of the present invention, the arrester further comprises at one of its ends a housing which houses a fault signaling device.
Ce dispositif de signalisation de défaut est conçu pour visualiser le passage d'un courant de ligne à la terre par l'intermédiaire du parafoudre, c'est-à-dire visualiser le passage d'un courant de fuite à travers le parafoudre.This fault signaling device is designed to visualize the passage of a line current to earth via the arrester, that is to say to visualize the passage of a leakage current through the arrester.
De préférence, ce dispositif de signalisation de défaut comprend :
- un goujon centré sur l'axe de l'empilement de varistances et relié électriquement à l'une des pièces de contact,
- un capteur de courant faible perte comportant un bobinage entourant le goujon,
- un circuit électronique comportant :
- . un pont redresseur dont les entrées sont reliées au bobinage, et
- . un condensateur relié aux sorties du pont redresseur pour intégrer l'énergie du courant de fuite détecté, et
- un ensemble de signalisation conçu pour être initié par l'énergie intégrée dans le condensateur.
- a stud centered on the axis of the stack of varistors and electrically connected to one of the contact parts,
- a low loss current sensor comprising a winding surrounding the stud,
- an electronic circuit comprising:
- . a rectifier bridge whose inputs are connected to the winding, and
- . a capacitor connected to the outputs of the rectifier bridge to integrate the energy of the detected leakage current, and
- a signaling assembly designed to be initiated by the energy integrated in the capacitor.
Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, l'ensemble de signalisation comprend un composant pyrotechnique.According to an advantageous characteristic of the present invention, the signaling assembly comprises a pyrotechnic component.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue schématique en coupe axiale longitudinale d'un parafoudre conforme à la présente invention,
- la figure 2 représente une vue schématique en coupe axiale longitudinale d'une pièce de contact conforme à la présente invention, selon le plan de coupe référencé II-II sur la figure 3,
- la figure 3 représente une vue en coupe transversale de la même pièce de contact selon le plan de coupe référencé III-III sur la figure 2,
- la figure 4 représente une vue schématique en perspective éclatée d'un dispositif de signalisation conforme à la présente invention,
- la figure 5 représente une vue en coupe axiale longitudinale de ce dispositif de signalisation, selon le plan de coupe référencé V-V sur la figure 6,
- la figure 6 représente une vue en coupe transversale du même dispositif de signalisation, selon le plan de coupe référencé VI-VI sur la figure 5,
- la figure 7 représente une vue axiale du même dispositif de signalisation selon la vue référencée VII sur la figure 5,
- la figure 8 représente le schéma électrique du circuit électronique intégré au dispositif de signalisation, et
- la figure 9 représente selon une vue en coupe axiale longitudinale similaire à la figure 1, un parafoudre conforme à une variante de réalisation de la présente invention équipée du dispositif de signalisation précité.
- FIG. 1 represents a schematic view in longitudinal axial section of a surge arrester according to the present invention,
- FIG. 2 represents a schematic view in longitudinal axial section of a contact piece in accordance with the present invention, according to the section plane referenced II-II in FIG. 3,
- FIG. 3 represents a cross-sectional view of the same contact piece according to the cutting plane referenced III-III in FIG. 2,
- FIG. 4 represents a schematic exploded perspective view of a signaling device according to the present invention,
- FIG. 5 represents a view in longitudinal axial section of this signaling device, according to the section plane referenced VV in FIG. 6,
- FIG. 6 represents a cross-sectional view of the same signaling device, according to the cutting plane referenced VI-VI in FIG. 5,
- FIG. 7 represents an axial view of the same signaling device according to the view referenced VII in FIG. 5,
- FIG. 8 represents the electrical diagram of the electronic circuit integrated into the signaling device, and
- Figure 9 shows a longitudinal axial sectional view similar to Figure 1, a lightning arrester according to an alternative embodiment of the present invention equipped with the above signaling device.
Le parafoudre 10 conforme à la présente invention représenté sur la figure 1 annexée, comprend un empilement de varistances 100, deux pièces de contact 200 et une enveloppe en matériau composite 300.The
De préférence, le parafoudre 10 comprend en outre une chemise externe à ailettes 400 et deux calottes d'extrémité 500.Preferably, the
Les varistances 100 sont formées de disques de diamètre constant formés à base d'oxyde de zinc. Les varistances à base d'oxyde de zinc sont bien connus de l'homme de l'art. Leur procédé d'obtention et leur composition ne seront donc pas décrits par la suite.
Les varistances 100 sont empilées selon leur axe 102 pour être parfaitement coaxiales.The
Une fois cet empilement réalisé, les deux pièces de contact 200 sont placées respectivement sur les extrémités de l'empilement de varistances.Once this stacking has been carried out, the two
La géométrie des pièces de contact 200 sera décrite plus en détail par la suite en regard des figures 2 et 3.The geometry of the
Pour l'instant, on notera simplement que les pièces de contact 200 comprennent une gorge annulaire 210.For the moment, it will simply be noted that the
Un tissu de fibres 300, très préférentiellement de fibres de verre est enroulé autour de l'empilement de varistances 100 et sur la base des deux pièces de contact 200. Deux liens 350 sont serrés sur l'enveloppe 300, en regard des gorges 210 précitées. Ainsi, l'enveloppe 300 est forcée à l'intérieur des gorges 210. L'enveloppe 300 assure ainsi une liaison ferme entre les deux pièces de contact 200 et maintient, par sollicitation axiale, un bon contact électrique entre les faces principales 104, transversales à l'axe 102 de chaque paire de varistances adjacentes d'une part, et entre les faces principales 104 externes des varistances 100 placées aux extrémités de la pile et respectivement les pièces de contact 200.A fabric of
La chemise 400 peut ensuite être engagée sur l'enveloppe 300. De préférence, la chemise 400 est formée à base de silicone. De façon connue en soi, la chemise 400 est pourvue, sur sa surface extérieure 402, d'ailettes 404.The
La chemise 400 est immobilisée sur l'enveloppe 300 à l'aide de deux colliers 410 serrés sur les extrémités de la chemise 400, en regard respectivement de chaque pièce de contact 200.The
Enfin, les calottes 500, formées de préférence de métal, sont engagées sur les extrémités du parafoudre ainsi formé pour recouvrir les colliers 410. Les calottes 500 sont formées essentiellement d'un disque 502 plan perpendiculaire à l'axe 102 et pourvues d'une jupe cylindrique 506 entourant les colliers 410 précités. Chaque disque 502 est pourvu d'un orifice central 504 coaxial à l'axe 102 conçu pour autoriser le passage d'un goujon raccordé à la pièce de contact 200 associée.Finally, the
On va maintenant décrire plus en détail la structure de la pièce de contact 200 conforme à la présente invention représentée sur les figures 2 et 3.We will now describe in more detail the structure of the
De préférence, les deux pièces de contact 200 placées respectivement aux extrémités du parafoudre sont identiques.Preferably, the two
Chaque pièce de contact 200 est formée d'un bloc de métal unique présentant une symétrie générale de révolution autour d'un axe 202. A l'utilisation cet axe 202 est coaxial de l'axe 102 de l'empilement de varistances.Each
Sur la figure 2, on a référencé 204 et 206 les faces principales de la pièce de contact 200. Ces faces principales 204 et 206 sont planes et orthogonales à l'axe 202.In FIG. 2, the main faces of the
La face principale 204 repose à l'utilisation sur la face principale externe 104 d'une varistance 100 placée à l'extrémité de l'empilement. La face principale 206 est dirigée vers l'extérieur du parafoudre.The
La pièce de contact 200 comprend un cylindre 220 adjacent à la face principale 206 et prolongé en direction de la face principale 204 par un fût 230 de plus faible section. De préférence, la section du fût 230 est égale à la section externe des varistances 100. Ainsi, lorsque les pièces de contact 200 sont placées sur l'empilement de varistances 100, les fûts 230 prolongent la surface externe de l'empilement.The
La gorge annulaire 210 précitée est ménagée dans le fût 230, sensiblement à mi-longueur de celui-ci.The abovementioned
Le fond 211 de la gorge 210 présente de préférence une section polygonale, par exemple une section hexagonale comme représenté sur la figure 3.The
Le premier flanc 212 de la gorge 210 placé du côté de la face principale 204 est de préférence plan et perpendiculaire à l'axe 202.The
Le deuxième flanc 213 de la gorge 210 placé du côté de la face principale 206 est de préférence conique centré sur l'axe 202 et à concavité dirigée vers la face principale 206.The
En outre, des filets hélicoïdaux 232 sont formés sur la surface externe du fût 230. De préférence les filets 232 s'étendent de part et d'autre de la gorge 210. Toutefois, les filets 232 sont avantageusement interrompus avant la face principale 204. La limite des filets 232 du côté de la face principale 204 est formée par une rainure annulaire 234.In addition,
Enfin chaque pièce de contact 200 possède un alésage taraudé borgne 240 centré sur l'axe 202 et débouchant sur la face principale 206. Cet alésage taraudé 240 est conçu pour recevoir un goujon de raccordement comme indiqué précédemment.Finally, each
Le fond polygonal 211 de la gorge 210 et les filets 232 forment des structures non symétriques de révolution autour de l'axe 202. Ces structures en prise avec l'enveloppe 300 permettent d'interdire toute rotation relative entre les pièces de contact 200 et l'enveloppe 300.The
L'enveloppe 300 est formée comme indiqué précédemment d'un tissu de fibres. Il peut s'agir de fibres de carbone. Toutefois de préférence, il s'agit de fibres de verre. Ces fibres sont orientées essentiellement parallèlement à l'axe 102 de l'empilement de varistances. Par ailleurs, les fibres s'étendent avantageusement sur toute la longueur de l'empilement.The
Ainsi, lorsqu'un effort est appliqué transversalement à l'axe 102 sur l'une des extrémités du parafoudre 10, les fibres de l'enveloppe 300 travaillent pour les unes en élongation, pour les autres à la compression. Les fibres de verre et de carbone possèdent d'excellentes propriétés de résistance tant à l'élongation qu'à la compression. Elles permettent par conséquent d'assurer une bonne tenue mécanique du parafoudre à la flexion.Thus, when a force is applied transversely to the
Plus précisément encore, le tissu de fibres utilisé est avantageusement un tissu à mailles ouvertes pour autoriser un libre dégazage de l'empilement de varistances, comme cela est connu de l'homme de l'art.Even more specifically, the fiber fabric used is advantageously an open mesh fabric to allow free degassing of the stack of varistors, as is known to those skilled in the art.
Le tissu de fibres peut être imprégné de toute résine connue des spécialistes dans le domaine des matériaux composites.The fiber fabric can be impregnated with any resin known to specialists in the field of composite materials.
Le lien 250 utilisé peut être formé de nombreuses variantes, par exemple d'un ruban ou de fibres séparées, telles que les fibres imprégnées de résine.The
La mise en place des liens 250 permet d'immobiliser fermement la chemise 300 à translation sur chaque pièce de contact 200 et ainsi d'assurer une bonne immobilisation à translation relative des pièces de contact 200.The establishment of
L'enveloppe 300 peut être formée de différentes nappes de fibres superposées.The
Une nappe de fibres ultimes peut être enroulée le cas échéant sur l'ensemble de l'enveloppe 300 préformée ainsi que les liens 250, afin de définir une surface externe cylindrique parfaitement continue avant mise en place de la chemise 400.A sheet of ultimate fibers can be wound if necessary over the whole of the preformed
En variante, on peut prévoir d'intercaler un film plastique, par exemple adhésif entre la surface externe de l'empilement de varistances 100 et l'enveloppe 300 de matériau composite.As a variant, provision may be made to insert a plastic film, for example an adhesive film, between the external surface of the stack of
On va maintenant décrire la structure et le fonctionnement du dispositif de signalisation 600 représenté sur les figures 4 à 8.We will now describe the structure and operation of the
Ce dispositif est placé dans un boîtier 610 conçu pour être engagé sur l'une des pièces de contact 200. A cet effet, le boîtier 610 comprend essentiellement un manchon 611 cylindrique de révolution autour d'un axe 612, une jupe interne 614 cylindrique de révolution autour du même axe 612 et une bague 616 perpendiculaire à l'axe 612 qui relie le manchon 611 et la jupe 614.This device is placed in a
Le diamètre interne du manchon 611 est complémentaire du diamètre externe de la pièce de liaison 200. Après montage du boîtier 610 sur une pièce de liaison 200, l'axe 612 est coaxial à l'axe 102. Le boîtier 610 peut être immobilisé sur la pièce de liaison 200 à l'aide d'un goujon 630. Le goujon 630 est conçu pour être engagé dans la jupe 614 du boîtier. Il possède un tronc central 632 cylindrique de révolution autour de l'axe 612 et prolongé respectivement de part et d'autre par deux embouts filetés 634, 636.The internal diameter of the
L'embout 634 est complémentaire de l'alésage taraudé 240 formé dans la pièce de contact 200. Le goujon 630 est muni d'une bague d'arrêt 638 au niveau de la transition entre le tronc central 632 et l'embout fileté 636. La bague d'arrêt 638 vient reposer contre la bague de liaison 616 du boîtier 610 et permet ainsi d'immobiliser le boîtier 610 à translation sur la pièce de liaison 200 lorsque l'embout fileté 634 est engagé dans l'alésage taraudé 240. De préférence, la bague d'arrêt 638 est plus précisément placée dans un logement 617 formé dans la bague de liaison 616.The
Le goujon 636 est accessible à l'extérieur du boîtier 610 pour permettre un raccordement sur tout système de connexion approprié, par exemple une broche, vers la ligne haute tension ou la masse.The
Le diamètre externe du tronc central 632 est égal au diamètre interne de la jupe 614. De plus, le boîtier 610 possède de préférence à proximité du bord libre du manchon 611 un doigt de détrompage 618 excentré par rapport à l'axe 612 et destiné à venir en prise dans un logement complémentaire formé sur la surface principale 206 de la pièce de liaison. Grâce à ces dispositions on obtient également une immobilisation à rotation du dispositif de signalisation 600 par rapport au parafoudre.The external diameter of the
En sus du goujon de raccordement 636, le dispositif de signalisation de défaut comprend essentiellement un capteur de courant faible perte 640, un circuit électronique 650 et un ensemble de signalisation 670.In addition to the connecting
Le capteur de courant faible perte 640 comprend un bobinage entourant le goujon 630. Plus précisément, le capteur de courant faible perte 640 comprend de préférence un tore 642 et un bobinage 644.The low loss
Le tore 642 est réalisé en matériau ferromagnétique. Il est de préférence spiralé. Le tore 642 sert de support au bobinage 644 réalisé en matériau électriquement conducteur. Ce bobinage 644 constitue le secondaire d'un transformateur de courant dont le primaire est formé par le goujon 636 lui-même.The
Plus précisément encore, le tore 642 est réalisé de préférence en un matériau accordé sur la fréquence du signal électrique transitant sur la ligne haute tension raccordée au goujon 636. De ce fait, le tore 642 sature en cas de surtension parasite appliquée à la ligne à une fréquence différente. Ainsi, lorsqu'une surtension due à la foudre est appliquée à la ligne, le tore 642 sature rapidement et cette surtension est pratiquement sans effet sur le dispositif de signalisation. Le tore 642 est conçu pour être engagé sur le fût 614. Pour cela, le diamètre de son alésage central 646 après bobinage du fil secondaire 644 doit être sensiblement égal au diamètre externe du fût 614.Even more precisely, the
Après mise en place du tore 642 équipé du bobinage 644, sur le fût 614, le tore 642 est immobilisé grâce à une rondelle de fermeture 680 engagée dans le boîtier 610. La rondelle 680 s'étend perpendiculairement à l'axe 612. Elle est traversée par le doigt de détrompage 618. La rondelle 680 reçoit en traversée l'embout fileté 634.After setting up the
On a représenté sur la figure 8 annexée, un mode de réalisation préférentiel du circuit électronique 650 raccordé à la sortie du capteur de courant 640.A preferred embodiment of the
Ce circuit électronique 650 comprend principalement un pont redresseur 651 et un condensateur C656.This
Le pont redresseur 651 est de préférence un pont redresseur double alternance à quatre diodes D652, D653, D654, D655 agencées en pont de Greatz.The
Une première entrée du pont redresseur formée par l'anode de la diode D652 et la cathode de la diode D655 est reliée à une première borne du bobinage secondaire 644. La seconde entrée du pont redresseur 651 formée par l'anode de la diode D653 et la cathode de la diode D654 est reliée à la seconde borne du bobinage secondaire 644.A first input of the rectifier bridge formed by the anode of the diode D652 and the cathode of the diode D655 is connected to a first terminal of the secondary winding 644. The second input of the
La première sortie du pont redresseur est formée par la cathode des diodes D652 et D653.The first output of the rectifier bridge is formed by the cathode of diodes D652 and D653.
La seconde sortie du pont redresseur 651 est formée par l'anode des diodes D654, D655.The second output of the
Le condensateur C656 est relié entre les sorties du pont redresseur 651. Ainsi, le condensateur C656 intègre l'énergie d'un éventuel courant de fuite passant par le goujon 636 et détecté par le bobinage 644.The capacitor C656 is connected between the outputs of the
De préférence, une diode Zener D657 est connectée en parallèle du condensateur C656. Cette diode Zener D657 a pour but d'écrêter les parasites détectés par le transformateur de courant 640, tels que par exemple les parasites dus à la foudre.Preferably, a Zener diode D657 is connected in parallel with the capacitor C656. The purpose of this Zener D657 diode is to clip the parasites detected by the
Le cas échéant, l'élément de signalisation 670 pourrait être branché directement aux bornes du condensateur C656.If necessary, the
Toutefois on préfère dans le cadre de l'invention commander l'élément de signalisation 670 par l'intermédiaire d'un élément à seuil 658.However, it is preferred in the context of the invention to control the
Cet élément à seuil T658 est conçu pour n'initier l'ensemble de signalisation 670 que lorsque la tension aux bornes du condensateur C656 dépasse un seuil donné, c'est-à-dire en d'autres termes lorsque l'énergie stockée dans le condensateur C656 atteint un seuil requis.This threshold element T658 is designed to initiate the
L'ensemble à seuil 658 peut bien entendu faire l'objet de différentes variantes de réalisation.The
Selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 8, cet élément à seuil comprend un thyristor T659 et une diode Zener D660.According to the particular embodiment shown in FIG. 8, this threshold element comprises a thyristor T659 and a Zener diode D660.
La cathode du thyristor T659 est reliée à la borne de masse du condensateur C656 par l'intermédiaire d'une cellule d'initiation 672.The cathode of thyristor T659 is connected to the ground terminal of capacitor C656 via an
L'anode du thyristor T659 est reliée à la seconde borne du condensateur C656.The anode of thyristor T659 is connected to the second terminal of capacitor C656.
Enfin, la gachette du thyristor T659 est reliée d'une part à la borne de masse du condensateur par l'intermédiaire d'une résistance R661 et d'autre part à la seconde borne du condensateur C656 par l'intermédiaire d'une branche comprenant en série la diode Zener D660 précitée et une résistance R662.Finally, the trigger of the thyristor T659 is connected on the one hand to the ground terminal of the capacitor via a resistor R661 and on the other hand to the second terminal of the capacitor C656 via a branch comprising in series the aforementioned Zener diode D660 and a resistor R662.
L'homme de l'art comprendra aisément que lorsque la tension aux bornes du condensateur C656 dépasse la tension seuil de la diode Zener D660, celle-ci rend le thyristor T659 conducteur. L'élément d'intialisation 672 de l'ensemble de signalisation 670 est ainsi alimenté par le condensateur C656.Those skilled in the art will readily understand that when the voltage across the terminals of the capacitor C656 exceeds the threshold voltage of the Zener diode D660, this makes the thyristor T659 conductive. The
En d'autres termes, le signal alternatif issu du capteur de courant 640 est redressé par la cellule 651 puis stocké dans le condensateur C656. Lorsque l'énergie accumulée dans le condensateur C656 atteint un niveau suffisant, cette énergie est transmise à l'élément d'initialisation 672 par l'intermédiaire du thyristor T659.In other words, the alternating signal from the
Les différents composants du circuit électronique 650 qui vient d'être décrit sont regroupés sur un circuit imprimé 664. Ce composant 664 est placé dans le boîtier 610. Il a de préférence la forme d'une bague plane possédant un alésage central 665 tel que le circut imprimé 664 puisse être engagé sur le fût central 614 comme représenté sur la figure 5.The various components of the
Les composants les plus volumineux du circuit électronique 650, par exemple le condensateur C656 sont placés radialement à l'extérieur du tore 642.The largest components of the
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention l'ensemble de signalisation comprend un composant pyrotechnique. Plus précisément, l'élément d'initialisation 672 est formé d'un inflammateur pyrotechnique. Cet inflammateur pyrotechnique 672 est associé à un corps de poudre noire 674 visible sur les figures 4 et 6, ou tout moyen équivalent.According to an advantageous characteristic of the invention, the signaling assembly comprises a pyrotechnic component. More specifically, the
L'ensemble de signalisation 670 comprend en outre un élément de visualisation 676.The signaling
L'élément de visualisation 676 est placé dans un logement 618 formé dans le boîtier 610. Le logement 618 débouche latéralement au niveau d'une ouverture formée dans le manchon 611. Toutefois, avant initiation de l'élément 672, l'élément de visualisation 676 est recouvert par un capot obturateur 620. Celui-ci possède une enveloppe externe en forme de calotte cylindrique de rayon égal au rayon du manchon 611 et de contour complémentaire de l'ouverture formée dans le manchon 611. Ainsi au repos le capot 620 complète, sans discontinuité, la surface externe du manchon 611.The
L'ensemble de poudre noire 674 est placé entre la paroi du manchon 611 et le capot 620. Lorsque l'inflammateur 672 est initié et que la poudre noire 674 est mise à feu des gaz sont dégagés. L'augmentation de pression en résultant éjecte le capot 620 et découvre l'élément de visualisation 676.The assembly of
L'élément de visualisation 676 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Il peut être formé par exemple d'un revêtement réflectorisant ou d'une pièce réflectorisante rapportée, sur le fond du logement 618 découvert lors de l'éjection du capot 620.The
L'élément de visualisation 676 peut également être formé, comme représenté sur les figures 4 et 6, d'un ruban ou fanion de couleurs vives replié au repos à l'intérieur du logement 618.The
Ainsi le ruban 676 n'est pas visible tant que le capot 620 est en place sur le boîtier 610. En revanche, le ruban 676 devient visible lorsque l'inflammateur 672 et l'ensemble de poudre noire 674 provoque l'éjection du capot 620.Thus the
Bien entendu l'élément de visualisation 676 peut être formé de tout autre pièce mécanique ou matériau plus ou moins réflectorisant permettant un repérage aisé à distance.Of course, the
Le capot 620 peut être immobilisé initialement sur le boîtier 610 par tout moyen approprié, par exemple à l'aide d'une goupille scillable ou d'un collage.The
De préférence, la surface externe de la rondelle de liaison 616 du boîtier 610 est munie également d'un doigt de détrompage 615 excentré par rapport à l'axe 612.Preferably, the external surface of the
Le dispositif de signalisation qui vient d'être décrit est simple et de faible coût. Il peut en conséquence être associé à chaque parafoudre et permet de déceler directement tout matériel défectueux.The signaling device which has just been described is simple and inexpensive. It can therefore be associated with each arrester and allows any defective equipment to be detected directly.
A cet égard, le dispositif de signalisation qui vient d'être décrit présente un gros avantage par rapport aux systèmes de détection de défaut connus comprenant un processeur complexe qui analyse les courants de chaque ligne de phases pour détecter les défauts polyphasés et les défauts homopolaires. En effet, ces systèmes connus sont en effet fort couteux et pour cette raison, ne sont installés que tous les n kilomètres sur les lignes à surveiller. En conséquence, lorsqu'un défaut est visualisé par un tel système antérieur à processeur, l'exploitant doit vérifier le tronçon de lignes de n kilomètres pour localiser très précisément le parfoudre en défaut et effectuer le dépannage.In this regard, the signaling device which has just been described has a great advantage compared to known fault detection systems comprising a complex processor which analyzes the currents of each phase line to detect polyphase faults and zero sequence faults. Indeed, these known systems are indeed very expensive and for this reason, are installed only every n kilometers on the lines to be monitored. Consequently, when a fault is viewed by such an earlier system with a processor, the operator must check the section of lines of n kilometers to very precisely locate the faulty fault and perform troubleshooting.
Le dispositif de signalisation conforme à la présente invention présente également un net avantage par rapport aux systèmes connus exploitant l'effet Joule du courant de fuite. En effet, les systèmes connus sensibles à l'effet Joule ne sont activés que pour des courants de fuite de l'ordre de 60 à 100 ampères alors que le système conforme à la présente invention permet de travailler sur les courants de fuite de faible intensité, typiquement de l'ordre de 1 ampère.The signaling device according to the present invention also has a clear advantage over known systems exploiting the Joule effect of the leakage current. Indeed, the known systems sensitive to the Joule effect are only activated for leakage currents of the order of 60 to 100 amps, while the system in accordance with the present invention makes it possible to work on low intensity leakage currents , typically of the order of 1 amp.
Le dispositif de signalisation étant intégré au parafoudre, sa mise en place est opérée automatiquement lors du raccordement du parafoudre, sans exiger d'opérations additionnelles. Le dispositif de signalisation est ainsi directement opérationnel après raccordement du parafoudre.As the signaling device is integrated into the surge arrester, it is installed automatically when the surge arrester is connected, without requiring additional operations. The signaling device is thus directly operational after connection of the arrester.
On notera également que le dispositif de signalisation conforme à la présente invention est auto-alimenté par le courant de fuite intégré dans le condensateur. Ainsi, il n'est pas tributaire du bon fonctionnement d'une source d'énergie externe additionnelle.It will also be noted that the signaling device according to the present invention is self-powered by the leakage current integrated in the capacitor. Thus, it is not dependent on the proper functioning of an additional external energy source.
La rondelle 680 est réalisée par exemple en acier inoxydable et sert de blindage thermique pour le dispositif de signalisation.The
Selon un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, le tissu de fibres composant l'enveloppe 300 est un tissu de fibres de verre croisées à raison de 62,5% en poids de fibres dans le sens trame parallèle à l'axe 102 et 37,5%. en poids de fibres dans le sens chaîne transversale à l'axe 102. Le tissu possède des mailles de 3,5 x 5 mm. Les fibres de verre enchevêtrées sont thermocollées. La longueur de la trame est égale à la longueur de l'enveloppe 300, par exemple de 250 mm. L'épaisseur de chaque nappe du tissu est de l'ordre de 1,60 mm et l'on utilise de préférence de 2 à 3 nappes de tissu superposées. La résine utilisée est de préférence un polyester insaturé.According to an embodiment given by way of nonlimiting example, the fabric of fibers making up the
Selon un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, le lien 250 est formé de fibres de verre à raison de 80% en poids dans le sens chaîne et 20% en poids dans le sens trame, et possède une largeur de 20 mm.According to an embodiment given by way of nonlimiting example, the
Claims (19)
- A lightning arrestor comprising:a stack of varistors (100);two contact pieces (200) of electrically conductive material placed on respective ends of the stack of varistors (100); anda casing (300) of composite material surrounding the stack of varistors (100);characterized by the fact that:the composite material (300) includes a fabric of fibers oriented parallel to the axis (102) of the stack of varistors (100); andeach contact piece (200) includes an annular groove (210) designed to receive one end of the casing (300) of composite material in order to prevent it from moving in translation, and a structure (211, 232) that is not circularly symmetrical about the axis (202) of the contact piece (200) in order also to prevent the casing (300) of composite material from moving in rotation on the contact pieces (200).
- A lightning arrestor according to claim 1, characterized by the fact that the fiber fabric (300) is coated in synthetic resin.
- A lightning arrestor according to claim 1 or 2, characterized by the fact that the fiber fabric (300) possesses an open mesh.
- A lightning arrestor according to any one of claims 1 to 3, characterized by the fact that it further includes a tie (250) clamping the casing in the groove (210).
- A lightning arrestor according to any one of claims 1 to 4, characterized by the fact that said structure that is not circularly symmetrical provided on each contact piece (200) comprises a helical thread (232).
- A lightning arrestor according to any one of claims 1 to 5, characterized by the fact that said structure that is not circularly cylindrical provided on each contact piece (200) comprises an element (211) of polygonal right cross-section.
- A lightning arrestor according to claims 4 and 6, characterized by the fact that the polygonal structure (211) that is not circularly symmetrical is constituted by the bottom of the annular groove (210).
- A lightning arrestor according to any one of claims 1 to 7, characterized by the fact that each connection piece (200) includes a tapped bore (240).
- A lightning arrestor according to any one of claims 1 to 8, characterized by the fact that it further includes a finned outer jacket (400) of electrically insulating material.
- A lightning arrestor according to claim 9, characterized by the fact that the outer jacket (400) is held in place by collars (410) clamped on the connection pieces (200).
- A lightning arrestor according to any one of claims 1 to 10, characterized by the fact that a plastics film is interposed between the stack of varistors (100) and the casing (300) of composite material.
- A lightning arrestor according to any one of claims 1 to 11, characterized by the fact that, at one of its ends, it further includes a housing (610) containing a fault indicator device.
- A lightning arrestor according to claim 12, characterized by the fact that the fault indicator device is designed to display the fact that line current has passed through the lightning arrestor to ground.
- A lightning arrestor according to claim 12 or 13, characterized by the fact that the fault indicator device comprises:a pin (630) centered on the axis (102) of the stack of varistors (100) and electrically connected to one of the contact pieces (200);a low-loss current sensor (640) including a coil (644) surrounding the pin (630);an electronic circuit (650) comprising:a rectifier bridge (651) whose inputs are connected to the coil (644); anda capacitor (C656) connected to the outputs of the rectifier bridge (651) to integrate the detected fault current energy; andan indicator assembly (670) designed to be initiated by the energy integrated in the capacitor (C656).
- A lightning arrestor according to claim 14, characterized by the fact that the indicator assembly (670) includes a pyrotechnical component (672, 674).
- A lightning arrestor according to claim 15, characterized by the fact that the pyrotechnical component comprises an igniter (672) and a black powder pyrotechnical composition (674).
- A lightning arrestor according to claim 15 or 16, characterized by the fact that the pyrotechnical component (672, 674) is designed to eject a protective cover on being initiated.
- A lightning arrestor according to any one of claims 15 to 17, characterized by the fact that the protective cover (620) covers a signalling element (676).
- A lightning arrestor according to claim 18, characterized by the fact that the signalling element (676) is selected from the group comprising a retroreflector element and a warning flag.
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