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EP1535378B1 - Dispositif de protection d'un reseau de distribution d'energie electrique - Google Patents

Dispositif de protection d'un reseau de distribution d'energie electrique Download PDF

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Publication number
EP1535378B1
EP1535378B1 EP03758209A EP03758209A EP1535378B1 EP 1535378 B1 EP1535378 B1 EP 1535378B1 EP 03758209 A EP03758209 A EP 03758209A EP 03758209 A EP03758209 A EP 03758209A EP 1535378 B1 EP1535378 B1 EP 1535378B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
protection device
electrodes
housing
electric arc
splitting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03758209A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1535378A2 (fr
Inventor
Boris Gautier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB France SAS
Original Assignee
Soule Protection Surtensions SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=30129692&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1535378(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Soule Protection Surtensions SA filed Critical Soule Protection Surtensions SA
Publication of EP1535378A2 publication Critical patent/EP1535378A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1535378B1 publication Critical patent/EP1535378B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00Details of spark gaps
    • H01T1/02Means for extinguishing arc
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342Venting arrangements for arc chutes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/36Metal parts

Definitions

  • the present invention relates to the general technical field of equipment protection devices or electrical installations, such as electrical appliances, circuits or distribution networks, against power supply disturbances.
  • the present invention relates more particularly to a protection device of a distribution network of electrical energy against voltage disturbances, such as overvoltages, in particular due to a lightning strike.
  • the present invention relates to a device for protecting a distribution network of electrical energy against overvoltages due in particular to a lightning strike, this protection device comprising a first electrode electrically connected to the network to be protected, a second electrode connected to a flow conductor towards earth, and focusing means adapted to guide an electric arc generated between the two electrodes to a fractionation device, said device comprising a housing in which are housed the two electrodes, the focusing means and the device fractionating, this housing being in communication with the outside through at least one evacuation channel designed to significantly lower the temperature of the gases generated by the formation of the electric arc.
  • Such a device comprises two electrodes, one electrically connected to the phase to be protected, and the other to a flow conductor to the earth. These two electrodes are separated by an air gap or an interval of dielectric material.
  • a lightning current arrives through the phase conductor to be protected and creates an overvoltage reaching a predetermined value, a breakdown occurs in the air space or along the dielectric material, and an electric arc occurs. between the two electrodes.
  • the short circuit thus formed allows the flow of lightning current to earth.
  • the first is that the discharge of the current through an electric arc causes a large release of hot gases or even flames, which can damage the immediate environment of the device.
  • the second lies in the fact that the generated electric arc causes a short circuit between the phase and the earth, and that this electric arc does not extinguish spontaneously after the passage of the lightning current.
  • a current, called current in succession, then continues to flow towards the ground and can cause the decommissioning of the installation.
  • the objects assigned to the invention therefore aim to remedy the various disadvantages listed above and to propose a new device for protecting an electrical energy distribution network against overvoltages which allows an excellent cooling of the hot gases generated during the operation, while being of particularly simple and reliable design.
  • Another object of the invention is to propose a new device for protecting an electrical energy distribution network against overvoltages which has a particularly compact character and which can be connected to standard installations.
  • Another object of the invention is to provide a new device for protecting an electrical energy distribution network against overvoltages whose level of security is enhanced.
  • Another object of the invention is to propose a new device for protecting an electrical energy distribution network against overvoltages whose construction is particularly simple and inexpensive.
  • this protection device comprising a first electrode electrically connected. to the network to be protected, a second electrode connected to a flow conductor towards the ground, and focusing means adapted to guide an electric arc generated between the two electrodes to a fractionation device, said device comprising a housing in which are housed the two electrodes, the focusing means and the splitter device, this housing being in communication with the outside via at least one evacuation channel designed to substantially lower the temperature of the gases generated by the forming the electric arc, characterized in that said at least one evacuation channel has at least one chan section.
  • the present invention relates to a protection device 1, 101 of an electrical energy distribution network against overvoltages due in particular to a lightning strike, this protection device comprising a first electrode 3 electrically connected to the network to be protected, a second electrode 4 connected to a flow conductor towards earth, and focusing means 5 adapted to guide an electric arc generated between the two electrodes to a fractionation device 6.
  • Said device comprises a housing 2, 102 in which are housed the two electrodes 3, 4, the focusing means 5 and the splitter 6, this housing 2, 102 being in communication with the outside via at least one evacuation channel 7, 107 designed so as to present internal obstacles to the fluid and residue clearances resulting from the formation of the electric arc between the two electrodes.
  • each of these evacuation channels 7, 107 forms a pipe which makes it possible, on the one hand, to retain any particles of incandescent material inside the casing 2, and on the other hand, to lower the pressure , and therefore the temperature of the gases generated by the formation of the electric arc.
  • a protective device comprises a device of fractionation 6.
  • the internal obstacles presented by each of the evacuation channels 7, 107 consist of at least one baffle 20, 120 capable of forming an angle of between 45 ° and 180 ° and / or by at least one sectional change.
  • baffle is meant here a device changing the direction of the path of the gas, to ensure relaxation.
  • a baffle forming an angle of 90 ° thus corresponds to a turn substantially at right angles, while a baffle forming an angle of 180 ° will cause a half-turn of the gases.
  • the baffles can advantageously be realized by the arrangement of the channels 7, 107 themselves, by making them follow a sinuous path.
  • section change is meant here a variation of the cross section of the channel itself, which is obtained by changing the dimensions of the channel pipe.
  • said at least one channel 7, 107 extends substantially in the same plane as the fractionation device 6.
  • the axis of symmetry of the fractionation device 6 and the axis of symmetry of said at least one evacuation channel 7, 107 are substantially coplanar.
  • This arrangement makes it possible to obtain a protection device whose thickness E is substantially not controlled by the gas evacuation members 7, 107, but only by the "active " organs, such as the electrodes, the focusing and the splitting device.
  • the fractionation device 6 is disposed between the focusing means 5 and the inlet of each of the evacuation channels 7, 107.
  • the fractionation device 6 is made using a set of parallel metal plates 14. The latter can then be kept at a distance from each other by means of two blades 15 having orifices engaged in lateral lugs 16 carried by each of the metal plates 14.
  • the focusing means 5 define an inverted pyramidal space 10 between the electrodes 3, 4 and the fractionation device 6.
  • the focusing means 5 define an arc guiding space having substantially a divergent overall shape in the direction of the splitter. This divergent V-shape makes it possible to guide and route the electric arc towards the splitter device 6.
  • the housing 2 is made of a dielectric material, such as a thermosetting or thermoplastic material, such as polycarbonate.
  • a protection device 1 according to the invention as represented in FIGS. 1 and 2 is constituted from a housing 2 made of a dielectric material such as a thermosetting or thermoplastic material, such as polycarbonate.
  • This housing 2 contains in particular two electrodes 3, 4, focusing means 5, a splitting device 6 and two evacuation channels 7.
  • a dielectric part 9 is positioned between the electrodes 3, 4 which are housed in an inverted pyramidal space delimited by the focusing means 5. These are constituted using, on the one hand, two conductive parts 11 inclined in the form of "V" and converging, at their lower ends, towards the dielectric part 9, and secondly, two vertical conductive plates 12 facing each other on either side of the dielectric part 9 An insulating plate 13 is advantageously interposed between the conductive parts 11 and the conductive plates 12.
  • the conductive parts 11 are extended by parallel parts 17; the fractionating device 6 is fixed in the housing 2 overhanging the upper ends of the parts 11, between the parts 17.
  • This fractionating device 6 is produced by means of a set of parallel vertical metal plates 14 held at a distance. each other by means of two blades 15 which are situated on either side of the metal plates 14 and which have orifices engaged in lateral lugs 16 carried by each of the metal plates 14.
  • These plates 14 are substantially parallel to the parts 17 ; the distance between the end plates 14 and the corresponding parts 17 is substantially identical to the gap separating the plates 14.
  • One of the electrodes 3, 4 is connected to the electrical energy distribution network to be protected, the other to a flow conductor to the earth.
  • the two evacuation channels 7 correspond to recesses provided within the housing 2 and are symmetrical with respect to a vertical plane passing through the dielectric part 9. They each have a first horizontal section 18 of small section located overhanging the upper ends plates 14, at the output of the fractionation device 6. This first section 18 is transformed into a second vertical section 19 with enlarged section after passing through a baffle 20 forming an angle of about 90 °.
  • the second section 19 opens into a third vertical section 21 of even larger section having an axis of revolution offset towards the edge of the housing 2 relative to that of the second section 19.
  • this third section 21 opens into a fourth section 22 vertical of small section which, on the one hand, is in free communication with the outside of the housing 2, and on the other hand, has an axis of revolution offset towards the edge of the housing 2 relative to that of the third section 21.
  • protection device 101 differs mainly from protection device 1 in that it is provided with a housing 102 comprising two evacuation channels 107 of more complex shape.
  • Each evacuation channel 107 extends laterally relative to the fractionation device and is made from a first horizontal section 118 originating at the outlet of the fractionation device and transformed, as explained above, into a second section 119 vertical. descending after passing through a first baffle 120 forming an angle of about 90 °.
  • This second section 119 runs along the splitter and ends with a second baffle 122 forming an angle of the order of 45 °, and opens into a lower cavity 121 facing the housing center 102.
  • This cavity 121 is also connected to a third ascending vertical section 123 extending parallel to the second section 119, said third section being of length substantially equal to or close to that of said second section 119.
  • Said third section 123 opens, after passing through a third baffle 124 forming a angle of about 90 °, in a fourth horizontal section 125 of reduced section which is in free communication with the outside of the housing 102.
  • Chamfers may be provided at each of the baffles 120, 124 so as to modify the section of the channel 107, by decreasing it.
  • the general operation of the protection device 101 remains similar to that described above.
  • the invention also relates independently to a protection device (1, 101) of an electrical energy distribution network against overvoltages due in particular to a lightning strike, this protection device comprising a first electrode (3) connected electrically to the network to be protected, a second electrode (4) connected to a flow conductor to earth, and focusing means (5) adapted to guide an electric arc generated between the two electrodes to a fractionation device (6) , said device comprising a housing (2, 102) in which are housed the two electrodes, the focusing means and the splitting device, said housing being in communication with the outside via two evacuation channels disposed of substantially symmetrical manner with respect to the fractionating device, respectively on either side of the latter; said two channels extend substantially in the same plane as the splitter.
  • This entirely symmetrical configuration of the device makes it possible to gain particularly compactness.
  • the invention finds its industrial application in the design, manufacture and use of surge protection devices due in particular to a lightning strike.

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention se rapporte au domaine technique général des dispositifs de protection d'équipements ou d'installations électriques, du genre appareils électriques, circuits ou réseaux de distribution, contre des perturbations d'alimentation électrique.
  • La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de protection d'un réseau de distribution d'énergie électrique contre des perturbations de tension, telles que les surtensions, notamment dues à un impact de foudre.
  • La présente invention concerne un dispositif de protection d'un réseau de distribution d'énergie électrique contre les surtensions dues notamment à un impact de foudre, ce dispositif de protection comprenant une première électrode reliée électriquement au réseau à protéger, une seconde électrode reliée à un conducteur d'écoulement vers la terre, et des moyens de focalisation apte à guider un arc électrique généré entre les deux électrodes vers un dispositif de fractionnement, ledit dispositif comprenant un boîtier dans lequel sont logés les deux électrodes, les moyens de focalisation et le dispositif de fractionnement, ce boîtier étant en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'au moins un canal d'évacuation conçu de façon à faire sensiblement baisser la température des gaz générés par la formation de l'arc électrique.
  • TECHNIQUE ANTERIEURE
  • Différents types de dispositifs ont été envisagés pour protéger les réseaux de distribution d'énergie électrique contre les surtensions. En particulier, lorsque l'on souhaite protéger une installation contre les effets d'un impact de foudre dans son voisinage immédiat, il est déjà connu de placer un parafoudre de type éclateur à air en tête de cette installation.
  • Un tel dispositif comporte deux électrodes, l'une reliée électriquement à la phase à protéger, et l'autre à un conducteur d'écoulement vers la terre. Ces deux électrodes sont séparées par une lame d'air ou par un intervalle de matière diélectrique. En fonctionnement, lorsqu'un courant de foudre arrive par le conducteur de phase à protéger et crée une surtension atteignant une valeur prédéterminée, il se produit un claquage dans la lame d'air ou le long de la matière diélectrique, et un arc électrique s'établit entre les deux électrodes. Le court-circuit ainsi formé permet l'écoulement du courant de foudre vers la terre.
  • L'avantage de ce type de parafoudre est qu'il permet l'évacuation de courants de foudre très importants, de l'ordre de plusieurs dizaines de kiloampères. Cependant, un tel dispositif présente également deux inconvénients majeurs.
  • Le premier réside dans le fait que l'évacuation du courant par l'intermédiaire d'un arc électrique provoque un dégagement important de gaz chauds, voire de flammes, ce qui peut endommager l'environnement immédiat du dispositif.
  • Le second réside dans le fait que l'arc électrique généré provoque un court-circuit entre la phase et la terre, et que cet arc électrique ne s'éteint pas spontanément après le passage du courant de foudre. Un courant, dit courant de suite, continue alors de s'écouler vers la terre et peut provoquer la mise hors service de l'installation.
  • Pour remédier au premier inconvénient, il a été proposé, notamment dans le document DE-196 04 947, d'encapsuler les deux électrodes dans un boîtier étanche de façon à empêcher l'expulsion de toute matière dangereuse. Néanmoins, de tels dispositifs ne permettent pas de couper efficacement le courant de suite car leur capacité n'excède pas quelques kiloampères, puisqu'elle est généralement de l'ordre d'un kiloampère.
  • Pour remédier au second inconvénient, il a été proposé, notamment dans les documents DE-44 35 968 et DE-44 39 730, de placer un dispositif de fractionnement, réalisé sous la forme d'un ensemble de plaques métalliques parallèles, au voisinage des électrodes. Des moyens de focalisation sont également prévus pour guider l'arc électrique vers cet ensemble de plaques dans lequel il va se fractionner et se refroidir, ce qui conduira à son extinction et donc à la coupure du courant de suite. Néanmoins, de tels dispositifs de protection ne sont pas encapsulés et provoquent d'importants dégagements de flammes lors de leur fonctionnement. En particulier, le document US-A-3 154 385 décrit un dispositif de protection d'un réseau de distribution d'energie électrique contre les surtensions dues notament à un impact de foudre qui est conforme aux preambules des revendications 1 et 11. On connait par ailleurs, par le document EP-869 118, un dispositif muni d'une chambre de refroidissement des gaz issus de l'arc électrique, ladite chambre étant équipée de cloisons internes destinées à prolonger le temps de séjour du gaz dans la chambre. L'agencement proposé dans ce document présente cependant l'inconvénient d'être particulièrement encombrant, notamment du point de vue de l'épaisseur du parafoudre, qui est surdimensionnée par rapport à celle des dispositifs classiques, du fait de la présence de la chambre. Cette surépaisseur est dès lors susceptible de gêner la connexion du parafoudre sur un tableau électrique normalisé standard.
  • EXPOSE DE L'INVENTION
  • Les objets assignés à l'invention visent en conséquence à porter remède aux différents inconvénients énumérés précédemment et à proposer un nouveau dispositif de protection d'un réseau de distribution d'énergie électrique contre les surtensions qui permet un excellent refroidissement des gaz chauds générés lors du fonctionnement, tout en étant de conception particulièrement simple et fiable.
  • Un, autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de protection d'un réseau de distribution d'énergie électrique contre les surtensions qui présente un caractère particulièrement compact et qui peut être raccordé à des installations standards.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de protection d'un réseau de distribution d'énergie électrique contre les surtensions dont le niveau de sécurité est renforcé.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de protection d'un réseau de distribution d'énergie électrique contre les surtensions dont la construction est particulièrement simple et bon marché.
  • Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un dispositif de protection d'un réseau de distribution d'énergie électrique contre les surtensions dues notamment à un impact de foudre, ce dispositif de protection comprenant une première électrode reliée électriquement au réseau à protéger, une seconde électrode reliée à un conducteur d'écoulement vers la terre, et des moyens de focalisation apte à guider un arc électrique généré entre les deux électrodes vers un dispositif de fractionnement, ledit dispositif comprenant un boîtier dans lequel sont logés les deux électrodes, les moyens de focalisation et le dispositif de fractionnement, ce boîtier étant en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'au moins un canal d'évacuation conçu de façon à faire sensiblement baisser la température des gaz générés par la formation de l'arc électrique, caractérisé en ce que ledit au moins un canal d'évacuation présente au moins un changement de section.
  • DESCRIPTIF SOMMAIRE DES DESSINS
  • D'autres particularités et avantages de l'invention seront mieux compris à la lumière de la description qui suit et des dessins annexés donnés à titre purement illustratif et non limitatif, dans lesquels :
    • La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de protection selon la présente invention.
    • La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II du dispositif de protection représenté à la figure 1.
    • La figure 3 est une vue en coupe transversale d'un autre dispositif de protection selon l'invention.
    MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION
  • La présente invention concerne un dispositif de protection 1, 101 d'un réseau de distribution d'énergie électrique contre les surtensions dues notamment à un impact de foudre, ce dispositif de protection comprenant une première électrode 3 reliée électriquement au réseau à protéger, une seconde électrode 4 reliée à un conducteur d'écoulement vers la terre, et des moyens de focalisation 5 apte à guider un arc électrique généré entre les deux électrodes vers un dispositif de fractionnement 6. Ledit dispositif comprend un boîtier 2, 102 dans lequel sont logés les deux électrodes 3, 4, les moyens de focalisation 5 et le dispositif de fractionnement 6, ce boîtier 2, 102 étant en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'au moins un canal d'évacuation 7, 107 conçu de façon à présenter des obstacles internes à l'encontre des dégagements de fluide et de résidus découlant de la formation de l'arc électrique entre les deux électrodes.
  • Ainsi, chacun de ces canaux d'évacuation 7, 107 forme une conduite qui permet, d'une part, de retenir les éventuelles particules de matières incandescentes à l'intérieur du boîtier 2, et d'autre part, de faire baisser la pression, et donc la température des gaz générés par la formation de l'arc électrique. De plus, les installations sont protégées du courant de suite car un tel dispositif de protection comprend un dispositif de fractionnement 6.
  • Avantageusement, les obstacles internes présentés par chacun des canaux d'évacuation 7, 107 sont constitués par au moins une chicane 20, 120 pouvant former un angle compris entre 45° et 180° et/ou par au moins un changement de section.
  • Par « chicane », on désigne ici un dispositif modifiant la direction du trajet des gaz, afin d'en assurer la détente. Une chicane formant un angle de 90° correspond ainsi à un virage sensiblement à angle droit, tandis qu'une chicane formant un angle de 180° provoquera un demi-tour des gaz.
  • Dans le cadre de l'invention, les chicanes pourront avantageusement être réalisées par l'agencement des canaux 7, 107 eux-mêmes, en faisant suivre à ces derniers un parcours sinueux.
  • Par « changement de section », on désigne ici une variation de la section transversale du canal lui-même, qui est obtenue en modifiant les dimensions de la conduite formant canal.
  • Avantageusement, ledit au moins un canal 7, 107 s'étend sensiblement dans le même plan que le dispositif de fractionnement 6.
  • En d'autres termes, l'axe de symétrie du dispositif de fractionnement 6 et l'axe de symétrie dudit au moins un canal d'évacuation 7, 107 sont sensiblement coplanaires.
  • Cette disposition permet d'obtenir un dispositif de protection dont l'épaisseur E n'est sensiblement pas pilotée par les organes d'évacuation des gaz 7, 107, mais uniquement par les organes « actifs », tels que les électrodes, le dispositif de focalisation et le dispositif de fractionnement.
  • Préférentiellement, le dispositif de fractionnement 6 est disposé entre les moyens de focalisation 5 et l'entrée de chacun des canaux d'évacuation 7, 107.
  • Préférentiellement encore, le dispositif de fractionnement 6 est réalisé à l'aide d'un ensemble de plaques métalliques 14 parallèles. Ces dernières peuvent être alors maintenues à distance les unes des autres à l'aide de deux lames 15 présentant des orifices engagés dans des ergots 16 latéraux portés par chacune des plaques métalliques 14.
  • Avantageusement, les moyens de focalisation 5 définissent un espace pyramidal inversé 10 entre les électrodes 3, 4 et le dispositif de fractionnement 6.
  • En d'autres termes, les moyens de focalisation 5 définissent un espace de guidage d'arc présentant sensiblement une forme générale divergente en direction du dispositif de fractionnement. Cette forme divergente en V permet de guider et d'acheminer l'arc électrique vers le dispositif de fractionnement 6.
  • Préférentiellement, le boîtier 2 est réalisé dans un matériau diélectrique, tel qu'un matériau thermodurcissable ou thermoplastique, comme du polycarbonate.
  • On va maintenant décrire plus en détails la variante de réalisation correspondant aux figures 1 et 2.
  • Un dispositif de protection 1 selon l'invention tel que représenté aux figures 1 et 2, est constitué à partir d'un boîtier 2 réalisé dans un matériau diélectrique tel qu'un matériau thermodurcissable ou thermoplastique, comme le polycarbonate. Ce boîtier 2 contient notamment deux électrodes 3, 4, des moyens de focalisation 5, un dispositif de fractionnement 6 et deux canaux d'évacuation 7.
  • Plus précisément, une pièce diélectrique 9 est positionnée entre les électrodes 3, 4 qui sont logées dans un espace pyramidal 10 inversé délimité par les moyens de focalisation 5. Ces derniers sont constitués à l'aide, d'une part, de deux pièces conductrices 11 inclinées en forme de « V » et convergeant, au niveau de leurs extrémités inférieures, vers la pièce diélectrique 9, et d'autre part, de deux plaques conductrices 12 verticales se faisant face de part et d'autre de la pièce diélectrique 9. Une plaque isolante 13 est avantageusement intercalée entre les pièces conductrices 11 et les plaques conductrices 12.
  • Les pièces conductrices 11 se prolongent par des pièces parallèles 17 ; le dispositif de fractionnement 6 est fixé dans le boîtier 2 en surplomb des extrémités supérieures des pièces 11, entre les pièces 17. Ce dispositif de fractionnement 6 est réalisé à l'aide d'un ensemble de plaques métalliques 14 verticales parallèles maintenues à distance les unes des autres au moyen de deux lames 15 qui sont situées de part et d'autre des plaques métalliques 14 et qui présentent des orifices engagés dans des ergots 16 latéraux portés par chacune des plaques métalliques 14. Ces plaques 14 sont sensiblement parallèles aux pièces 17 ; la distance entre les plaques 14 d'extrémité et les pièces 17 correspondantes est sensiblement identique à l'intervalle séparant les plaques 14. L' une des électrodes 3, 4 est reliée au réseau de distribution d'énergie électrique à protéger, l'autre à un conducteur d'écoulement vers la terre.
  • Les deux canaux d'évacuation 7 correspondent à des évidements prévus au sein du boîtier 2 et sont symétriques par rapport à un plan vertical passant par la pièce diélectrique 9. Ils présentent chacun un premier tronçon 18 horizontal de faible section situé en surplomb des extrémités supérieures des plaques 14, en sortie du dispositif de fractionnement 6. Ce premier tronçon 18 se transforme en un deuxième tronçon 19 vertical à section élargie après passage au travers d'une chicane 20 formant un angle de 90° environ. Le deuxième tronçon 19 débouche dans un troisième tronçon 21 vertical de section encore plus importante possédant un axe de révolution décalé vers le bord du boîtier 2 par rapport à celui du deuxième tronçon 19. Enfin, ce troisième tronçon 21 débouche dans une quatrième tronçon 22 vertical de faible section qui, d'une part, est en libre communication avec l'extérieur du boîtier 2, et d'autre part, présente un axe de révolution décalé vers le bord du boîtier 2 par rapport à celui du troisième tronçon 21.
  • En fonctionnement, lorsqu'un courant de foudre par exemple arrive par le conducteur du réseau à protéger et crée une surtension atteignant une valeur prédéterminée, un arc électrique s'établit entre les deux électrodes 3, 4. Cet arc électrique est alors guidé vers le dispositif de fractionnement 6 à l'aide des moyens de focalisation 5 de façon à couper le courant de suite. De plus, les éventuels dégagements de fluide et de résidus découlant de la formation de l'arc électrique sont retenus dans le boîtier 2 à l'aide de la chicane 20 et des changements de section entre les différents tronçons 18, 19, 21, 22 constituant les obstacles internes aux canaux d'évacuation 7. En finalité, ce dispositif de protection 1 ne relâchera dans son environnement immédiat ni matière incandescente, ni gaz brûlant. De ce fait, il peut être installé dans la plupart des applications.
  • Une autre variante de dispositif de protection 101 selon l'invention est représenté à la figure 3 et diffère principalement du dispositif de protection 1 par le fait qu'il est doté d'un boîtier 102 comportant deux canaux d'évacuation 107 de forme plus complexe. Chaque canal d'évacuation 107 s'étend latéralement relativement au dispositif de fractionnement et est réalisé à partir d'un premier tronçon 118 horizontal prenant naissance à la sortie du dispositif de fractionnement et se transformant, comme exposé précédemment, en un deuxième tronçon 119 vertical descendant après passage au travers d'une première chicane 120 formant un angle de 90° environ. Ce deuxième tronçon 119 longe le dispositif de fractionnement et se termine par une deuxième chicane 122 formant un angle de l'ordre de 45°, et débouche dans une cavité 121 inférieure orientée vers le centre de boîtier 102. Cette cavité 121 est également connectée à un troisième tronçon 123 vertical ascendant s'étendant parallèlement au deuxième tronçon 119, ledit troisième tronçon étant de longueur sensiblement égale ou voisine à celle dudit deuxième tronçon 119. Ledit troisième tronçon 123 débouche, après passage au travers d'une troisième chicane 124 formant un angle de 90° environ, dans un quatrième tronçon 125 horizontal de section amoindrie qui est en libre communication avec l'extérieur du boîtier 102.
  • Des chanfreins peuvent être prévus au niveau de chacune des chicanes 120, 124 de façon à modifier la section du canal 107, en l'amoindrissant.
  • Le fonctionnement général du dispositif de protection 101 reste similaire à celui décrit précédemment.
  • L'invention concerne également de façon indépendante un dispositif de protection (1, 101) d'un réseau de distribution d'énergie électrique contre les surtensions dues notamment à un impact de foudre, ce dispositif de protection comprenant une première électrode (3) reliée électriquement au réseau à protéger, une seconde électrode (4) reliée à un conducteur d'écoulement vers la terre, et des moyens de focalisation (5) apte à guider un arc électrique généré entre les deux électrodes vers un dispositif de fractionnement (6), ledit dispositif comprenant un boîtier (2, 102) dans lequel sont logés les deux électrodes, les moyens de focalisation et le dispositif de fractionnement, ledit boîtier étant en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire de deux canaux d'évacuation disposés de façon sensiblement symétrique relativement au dispositif de fractionnement, respectivement de part et d'autre de ce dernier ; lesdits deux canaux s'étendent sensiblement dans le même plan que le dispositif de fractionnement. Cette configuration entièrement symétrique du dispositif permet de gagner particulièrement en compacité.
  • Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
  • POSSIBILITE D'APPLICATION INDUSTRIELLE
  • L'invention trouve son application industrielle dans la conception, la réalisation et l'utilisation de dispositifs de protection contre les surtensions dues notamment à un impact de foudre.

Claims (11)

  1. - Dispositif de protection (1, 101) d'un réseau de distribution d'énergie électrique contre les surtensions dues notamment à un impact de foudre, ce dispositif de protection comprenant une première électrode (3) reliée électriquement au réseau à protéger, une seconde électrode (4) reliée à un conducteur d'écoulement vers la terre, et des moyens de focalisation (5) apte à guider un arc électrique généré entre les deux électrodes vers un dispositif de fractionnement (6), ledit dispositif comprenant un boîtier (2, 102) dans lequel sont logés les deux électrodes, les moyens de focalisation et le dispositif de fractionnement, ce boîtier étant en communication avec l'extérieur caractérisé en ce qu'il comprend au moins un canal d'évacuation (7, 107) conçu de façon à faire sensiblement baisser la température des gaz générés par la formation de l'arc électrique, ledit au moins un canal d'évacuation (7) présentant au moins un changement de section.
  2. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit au moins un canal (7, 107) s'étend sensiblement dans le même plan que le dispositif de fractionnement (6).
  3. - Dispositif de protection (1, 101) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit au moins un canal d'évacuation (7) présente au moins une chicane (20, 120).
  4. - Dispositif de protection (1, 101) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite au moins une chicane (20, 120) forme un angle compris entre 45° et 180°.
  5. - Dispositif de protection (1, 101) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de fractionnement (6) est disposé entre les moyens de focalisation (5) et l'entrée du canal d'évacuation (7).
  6. - Dispositif de protection (1, 101) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de fractionnement (6) est réalisé à l'aide d'un ensemble de plaques métalliques (14) parallèles.
  7. - Dispositif de protection (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que les plaques métalliques (14) sont maintenues à distance les unes des autres à l'aide de deux lames (15) présentant des orifices engagés dans des ergots (16) latéraux portés par chacune des plaques métalliques.
  8. - Dispositif de protection (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de focalisation (5) définissent un espace de guidage d'arc présentant sensiblement une forme générale divergente en direction du dispositif de fractionnement.
  9. - Dispositif de protection selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le canal d'évacuation (107) comprend au moins un premier et un deuxième tronçon (119, 123) sensiblement parallèles et de longueur sensiblement égales ou du moins voisines, lesdits tronçons étant en communication par l'intermédiaire d'une cavité (121).
  10. - Dispositif de protection (1, 101) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le canal d'évacuation (107) s'étend latéralement relativement au dispositif de fractionnement.
  11. - Dispositif de protection (1, 101) d'un réseau de distribution d'énergie électrique contre les surtensions dues notamment à un impact de foudre, ce dispositif de protection comprenant une première électrode (3) reliée électriquement au réseau à protéger, une seconde électrode (4) reliée à un conducteur d'écoulement vers la terre, et des moyens de focalisation (5) apte à guider un arc électrique généré entre les deux électrodes vers un dispositif de fractionnement (6), ledit dispositif comprenant un boîtier (2, 102) dans lequel sont logés les deux électrodes, les moyens de focalisation (5) et le dispositif de fractionnement (6), ledit boîtier (2, 102) étant en communication avec l'extérieur caractérisé en ce qu'il comprend deux canaux d'évacuation conçus de façon à faire sensiblement baisser la température des gaz générés par la formation de l'axe électrique et disposés de façon sensiblement symétrique relativement au dispositif de fractionnement (6) de part et d'autre de ce dernier, lesdits canaux s'étendant sensiblement dans le même plan que le dispositif de fractionnement (6).
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