EP3391401B1

EP3391401B1 - Procédé de contrôle d'un appareil de coupure électrique et installation électrique comprenant un appareil de coupure électrique

Info

Publication number: EP3391401B1
Application number: EP16809125.4A
Authority: EP
Inventors: Thomas Berteloot; Paul Vinson
Original assignee: SuperGrid Institute SAS
Current assignee: SuperGrid Institute SAS
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2019-10-23
Anticipated expiration: 2036-11-03
Also published as: JP6880057B2; WO2017103355A1; FR3045228B1; ES2767948T3; CN108431921A; KR20180099661A; CN108431921B; EP3391401A1; JP2019500738A; FR3045228A1

Description

L'invention concerne le domaine technologique des appareils de coupure de circuits électriques à haute tension, plus particulièrement de leurs procédés de contrôle, dans des installations électriques à haute tension alternative.
De manière traditionnelle, les réseaux électriques sont des infrastructures à l'échelle d'une région, d'un pays ou d'un continent, dans lesquels l'énergie électrique est transportée sous haute tension alternative sur plusieurs dizaines, centaines ou milliers de kilomètres.
Dans ces réseaux on trouve des installations électriques, comportant notamment des postes électriques ou sous-stations électriques, dans lesquelles on trouve au moins un appareil de coupure de circuit électrique.
Dans un circuit électrique, on trouve généralement au moins une source de tension, et au moins un utilisateur de tension, qui peut comprendre tout appareil ou ensemble d'appareils ou tout réseau ayant de tels appareils qui utilisent l'énergie électrique pour la transformer en une autre forme d'énergie, par exemple en énergie mécanique, et/ou calorifique, et/ou électromagnétique, etc...
Dans un circuit électrique, on trouve généralement des appareils de coupure de circuits électriques permettant d'interrompre la circulation du courant électrique dans le circuit, généralement entre la source de tension et l'utilisateur de tension, ou entre la source de tension et la terre. On connait différents types d'appareils de coupure de circuits électriques. Par exemple, on connait les disjoncteurs, qui sont des appareils de coupure mécanique du circuit électrique et qui sont conçus et dimensionnés pour autoriser notamment une ouverture en charge ou en régime de défaut du circuit électrique dans lequel ils sont interposés. Cependant, les disjoncteurs sont des appareils complexes, chers et volumineux et sont destinés aux fonctions de protection du réseau. On connait par ailleurs des appareils de coupure de circuits électriques, de conception plus simple, tels que des sectionneurs qui ne sont généralement pas conçus pour réaliser des coupures de circuits en charge, mais plutôt, pour assurer, dans un circuit où la circulation de courant est déjà interrompue par un autre appareil de coupure, la sécurité des biens et des personnes lors des interventions, en assurant une isolation électrique d'un niveau élevé prédéterminé entre une portion amont du circuit, reliée à la source de tension, et une portion aval du circuit.
Par ailleurs il est connu d'utiliser, notamment, pour les circuits à haute tension, des appareils dits « sous enveloppe métallique » où les organes actifs de coupure sont enfermés dans un enceinte étanche, parfois appelée cuve ou enveloppe métallique, emplie d'un fluide isolant. Un tel fluide peut être un gaz, couramment de l'hexafluorure de soufre (SF₆), mais des liquides ou des huiles sont aussi utilisés. Ce fluide est choisi pour son caractère isolant, notamment de manière à présenter une rigidité diélectrique supérieure à celle de l'air sec à pression équivalente. Les appareils sous enveloppe métallique peuvent notamment être conçus de manière plus compacte que les appareils où la coupure et l'isolation sont réalisées dans l'air.
Un sectionneur classique « sous enveloppe métallique » comporte notamment deux électrodes qui sont maintenues, par des supports isolants, dans des positions fixes éloignées de la paroi périphérique d'une enceinte, par exemple l'enveloppe métallique, qui est au potentiel de la terre. Ces électrodes sont reliées électriquement ou séparées électriquement en fonction de la position d'un organe de connexion mobile faisant partie de l'une des électrodes, par exemple un tube coulissant actionné par une commande. Le tube est généralement porté par une des électrodes, à laquelle il est relié électriquement, et la séparation du tube de l'électrode opposée est susceptible de créer un arc électrique. Un sectionneur se situe généralement dans une sous-station électrique. Il est connecté aux autres éléments de la sous-station, par exemple par des barres de connexion. De chaque côté du sectionneur, on peut retrouver d'autres éléments d'une sous-station comme un disjoncteur, un transformateur de puissance, une traversée aérienne, etc...
Dans certaines configurations de circuit électrique, on peut ainsi prévoir qu'un sectionneur soit agencé entre une source de tension alternative, notamment de haute tension, et un autre appareil de coupure tel qu'un disjoncteur, le disjoncteur étant ainsi dans une portion aval du circuit par rapport à la source de tension et au sectionneur. Ainsi, pour ouvrir un tel circuit électrique et l'isoler de la source de tension, on procède généralement à une ouverture d'un premier appareil de coupure, par exemple de type disjoncteur, pour arrêter la circulation de courant dans le circuit. Ensuite, pour isoler la portion aval du circuit, on ouvre le sectionneur. Dans un tel cas, une première électrode du sectionneur est reliée électriquement, directement ou indirectement, à la source de tension alternative tandis que la seconde électrode, après ouverture du circuit, se trouve isolée électriquement de toute source de tension et de toute masse électrique, donc à un potentiel électrique flottant. On considèrera qu'une électrode est isolée électriquement de toute source de tension et de toute masse électrique, donc à un potentiel électrique flottant, si elle forme une capacité non nulle avec les éléments conducteurs l'entourant qui seraient reliés à un potentiel déterminé exemple par une source de tension ou une masse électrique, à savoir par exemple l'électrode reliée à la source de tension (circuit amont), l'enveloppe métallique reliée à la terre, et/ou toute partie d'un autre appareil de coupure faisant partie du circuit aval. Ainsi, lors d'une manoeuvre d'ouverture d'un sectionneur dans une telle installation, la première électrode présente un potentiel électrique qui varie au cours du temps en fonction de la tension alternative délivrée par la source de tension à laquelle elle est reliée. Au contraire, la seconde électrode étant isolée, son potentiel électrique n'est pas déterminé. Il peut être le potentiel électrique de l'électrode au moment du dernier contact dans la position relative de fermeture électrique des deux électrodes. Après l'ouverture, il peut subsister un couplage capacitif entre les deux électrodes par lequel le potentiel de la seconde électrode peut être amené à varier. Cependant, ce phénomène sera ici négligé car son amplitude est généralement nettement inférieure au potentiel électrique existant au moment du dernier contact ou via l'intermédiaire d'un arc électrique entre les deux électrodes.
En revanche, pendant le mouvement relatif d'ouverture des électrodes, notamment au début de ce mouvement relatif, juste après la position de dernier contact électrique entre les deux électrodes dans le sens de l'ouverture, il est connu que des arcs électriques sont susceptibles d'apparaître entre les deux électrodes.
On illustrera le problème à la base de l'invention en faisant référence à la Fig. 4 dans laquelle on a illustré les variations au cours du temps du potentiel électrique U₁, U₂ de chacune des deux électrodes par rapport à un potentiel de terre lors d'un mouvement relatif d'ouverture des électrodes. On considérera que ce mouvement d'ouverture relatif se fait avec une vitesse constante du mouvement relatif des deux électrodes correspondant à un écartement entre les deux électrodes qui s'accroît de manière constante au cours du temps. Du fait de cet accroissement de l'écartement, on constate un accroissement constant correspondant de la tenue diélectrique entre les deux électrodes, c'est-à-dire de la différence de potentiel nécessaire entre les deux électrodes pour permettre le déclenchement d'un arc électrique. Autrement dit, la tenue diélectrique entre les deux électrodes, qui est nulle pour la position relative de fermeture électrique, s'accroît progressivement depuis une valeur initiale dès que le contact physique entre les deux électrodes est perdu, jusqu'à une valeur de tenue diélectrique finale correspondant à la position relative d'ouverture électrique des deux électrodes, laquelle garantit l'isolation entre la partie amont et la partie aval du circuit électrique dans lequel le sectionneur est interposé.
Dans la position relative de fermeture électrique des deux électrodes, les deux électrodes du sectionneur sont à chaque instant au même potentiel électrique, ce qui est visible sur la partie gauche de la Fig. 4 , ce potentiel électrique étant dans ce cas directement dicté par la tension alternative délivrée par une source de tension. On a illustré sur la Fig. 4 un instant t₀, qui est l'instant de la perte de contact physique entre les deux électrodes. Au-delà de cet instant, on considère que les deux électrodes ne sont plus physiquement en contact l'une avec l'autre. Toutefois, dans les instants qui suivent immédiatement la perte de contact, et notamment dans le cadre d'une installation fonctionnant à haute tension, un arc électrique se crée, et maintient, au moins dans un premier temps, le potentiel électrique de la seconde électrode sensiblement au même niveau, à chaque instant, que celui de la première électrode. Toutefois, après un instant t₁, les deux électrodes sont séparées l'une de l'autre d'une distance telle que l'arc électrique s'interrompt une première fois, permettant l'apparition d'une différence de potentiel entre les deux électrodes. Toutefois, dès que cette différence de potentiel excède la tenue diélectrique définie par la distance d'écartement, un nouvel arc se forme, ramenant instantanément le potentiel de la seconde électrode au niveau de celui de la première. Au fur et à mesure que le temps s'écoule, donc que la distance entre les deux électrodes augmente, la durée d'interruption des arcs devient de plus en plus longue du fait de l'accroissement progressif de la tenue diélectrique entre les deux électrodes, ce qui résulte directement de l'accroissement de l'écartement entre les deux électrodes. Dans l'exemple de la Fig. 4 , il existe un instant t₂ à partir duquel il n'apparaît plus qu'un seul arc électrique par demi-période d'alternance du potentiel électrique de la première électrode. Lorsqu'un tel arc apparaît, le potentiel de la seconde électrode est amené approximativement au niveau du potentiel électrique de la première électrode au moment de l'arc. Cet arc est fugitif dans la mesure où il disparaît lorsque les deux électrodes sont sensiblement au même potentiel du fait de l'arc électrique. On rappelle ici que la seconde électrode est à un potentiel flottant et non pas à un potentiel déterminé comme ce serait le cas si elle était reliée à la masse électrique ou à une autre source de tension. Toutefois, dès que cet arc électrique s'est éteint, puisque la première électrode est reliée à une source de tension alternative, le potentiel de la première électrode continue de varier alors que le potentiel électrique de la seconde électrode reste au niveau qu'il a atteint suite à l'arc précédent. Il en résulte ainsi un accroissement de la différence de potentiel électrique entre les deux électrodes, et lorsque cette différence de potentiel dépasse la capacité d'isolation électrique entre les deux électrodes pour la position relative instantanée des deux électrodes, un nouvel arc fugitif se forme.
Ces arcs électriques continuent de se produire jusqu'à un instant t₃, qui correspond à l'instant du dernier arc électrique de la manoeuvre d'ouverture. Au-delà de ce dernier arc électrique, la tenue diélectrique entre les deux électrodes est trop importante pour qu'un nouvel arc se forme. Ainsi, lorsque les deux électrodes atteignent leur position relative d'ouverture électrique, la seconde électrode se trouve à un potentiel électrique final U_f qui résulte du dernier arc électrique, et qui résulte donc de l'instant auquel ce dernier arc électrique s'est déclenché et du potentiel électrique de la première électrode à l'instant de ce dernier arc électrique.
Des simulations ont montré que, dans une installation donnée, avec une source de tension alternative donnée, et avec un procédé d'ouverture du sectionneur donné du type de celui décrit plus haut, cette valeur terminale du potentiel électrique de la seconde électrode était fortement aléatoire. Ces simulations ont été exposées lors d'une communication orale à la conférence CIGRE New Dehli 2013 (« Development of a Gas Insulated Disconnector for UHV Networks » - Thomas BERTELOOT, Alain GIRODET, Paul VINSON, Mathieu BERNARD, voir aussi brochure « CIGRE 570 - Working Group A3.28 February 2014 - Switching Phenomena for EHV and UHV Equipment »). Cette communication exposait notamment que des vitesses d'ouverture de 0.05 ou 0.1 m/s permettait d'obtenir, avec une plus grande probabilité, une valeur terminale du potentiel électrique de la seconde électrode inférieure à celle obtenue pour une vitesse d'ouverture de 0.5 m/s. Un enseignement similaire peut être tiré du document « Influence of the Switching Speed of the Disconnector on Very Fast Transient Overvoltage » (Shu Yinbiao, Han Bin, Lin Ji-Ming, Chen Weijiang, Ban Liangeng, Xiang Zutao, and Chen Guoqiang - IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 28, NO. 4, OCTOBER 2013).
Or, il apparaît que cette valeur terminale du potentiel électrique de la seconde électrode, parfois appelée charge piégée, n'est pas sans incidence.
On remarque tout d'abord que, entre les instants t₂ et t₃, la différence de potentiel entre les deux électrodes au moment du déclenchement d'un arc électrique, ou tension d'amorçage ΔU, croit à chaque alternance. Or pour chaque arc électrique, une surtension à hautes fréquences apparait sur les premières microsecondes. On nomme cette surtension VFTO (Very Fast Transient Overvoltage). Plus la tension d'amorçage ΔU entre les deux électrodes du sectionneur est importante, plus la VFTO correspondante est importante. La VFTO se propage en chaque point connecté électriquement au sectionneur : elle se propage donc dans les autres éléments de la sous-station situés de part et d'autre du sectionneur. La VFTO est donc susceptible de se propager au niveau des transformateurs de puissance, des traversées, des disjoncteurs... La surtension créée par la VFTO vient ainsi stresser l'isolation phase-terre de tous les éléments connectés au sectionneur.
Des solutions à ce problème ont déjà été proposées, qui ne donnent pas entière satisfaction.
Une première solution connue consiste en l'utilisation d'un sectionneur à résistance. Dans un tel dispositif, une résistance électrique est insérée dans le passage du courant pendant la manoeuvre d'ouverture uniquement. Dans un tel sectionneur, la résistance est située entre une des électrodes du sectionneur et une électrode de résistance. Les arcs électriques se produisent alors entre le tube de sectionneur et l'électrode de résistance. Sa valeur peut aller jusqu'à 1kΩ. Cette première solution présente des limites constituées par l'encombrement sensiblement plus important du sectionneur, son coût plus important à cause des pièces supplémentaires et à cause d'un besoin accru de maintenance, et une fiabilité moindre à cause de la présence de la résistance électrique.
Une seconde solution, décrites par exemple dans le document JP-2000.067705 consiste en l'utilisation d'un sectionneur pour lequel on contrôle la valeur des tensions d'amorçage entre les deux électrodes en provoquant un amorçage des arcs électriques avec un faisceau laser. La source laser est positionnée à l'extérieur du sectionneur et un dispositif optique constitué de miroirs et ou lentilles permet d'amener l'énergie du laser entre le tube et l'électrode opposée. On conçoit qu'une telle solution est chère et complexe.
Il subsiste donc le besoin de limiter les surtensions hautes fréquence dues aux arcs électriques qui apparaissent à l'ouverture dans un appareil de coupure mécanique dont une électrode est soumise à un potentiel électrique alternatif, et dont l'autre électrode est à un potentiel électrique flottant, ceci en conservant des installations simples et peu chères. Le document FR 2 953 983 A1 décrit un procédé de contrôle d'ouverture d'un appareil de coupure mécanique, selon le préambule de la revendication 1.
Dans ce but l'invention propose un procédé de contrôle d'ouverture d'un appareil de coupure mécanique dans un circuit électrique haute tension alternative, du type comportant deux électrodes dont une première est soumise à un potentiel électrique alternatif ayant une période d'alternance, et dont une seconde est isolée électriquement de toute source de tension et de toute masse électrique, les deux électrodes de l'appareil mécanique étant mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement d'ouverture commandée, entre une position relative de fermeture électrique, dans laquelle elles établissent une connexion électrique nominale de l'appareil, et au moins une position relative finale d'ouverture électrique dans laquelle les deux électrodes sont écartées l'une de l'autre d'un écartement final,
caractérisé en ce que le procédé comporte :

une étape initiale d'ouverture comprenant au moins un intervalle de temps d'ouverture rapide dont la durée vaut au moins 1 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une première vitesse moyenne d'écartement supérieure à 0.05 mètre par seconde, de préférence supérieure à 0.1 mètre par seconde ;
au moins une étape de stabilisation, ultérieure à l'étape initiale d'ouverture et comprenant au moins un intervalle de temps de stabilisation dont la durée vaut au moins 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et correspondant à des écartements des deux électrodes compris entre 10 % et 90 % de l'écartement final, au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement de stabilisation inférieure à 0.03 mètre par seconde.

Selon d'autres caractéristiques optionnelles d'un tel procédé, prises seules ou en combinaison :

Le procédé comporte, après l'étape de stabilisation, au moins une étape de poursuite d'ouverture comprenant au moins un intervalle de temps de poursuite d'ouverture dont la durée vaut au moins 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement supérieure à 0.03 mètre par seconde, de préférence supérieure à 0.05 mètre par seconde, plus préférentiellement supérieure à 0.1 mètre par seconde.
Le procédé comporte, après une étape de poursuite d'ouverture, une étape de stabilisation secondaire comprenant au moins un intervalle de temps de stabilisation secondaire dont la durée vaut au moins 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode, au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement inférieure à 0.03 mètre par seconde.
Le procédé comporte une étape d'ouverture finale au cours de laquelle les électrodes atteignent leur position relative finale d'ouverture.
Une étape de stabilisation débute pour une position relative intermédiaire des deux électrodes entre la position relative de fermeture et la position relative finale d'ouverture, et distincte de la position relative de fermeture et de la position relative finale d'ouverture.
Une étape de stabilisation est déclenchée pour correspondre à une position relative prédéterminée des deux électrodes.
Une étape de stabilisation est déclenchée en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement de l'appareil.
Une étape de stabilisation est déclenchée au moins en fonction de la durée d'un intervalle de temps entre deux arcs électriques entre la première et la deuxième électrode au cours du mouvement d'ouverture.
Pendant l'étape initiale d'ouverture, on détecte un intervalle de temps entre deux arcs électriques entre la première et la deuxième électrode, et on compare la durée de l'intervalle de temps par rapport à une valeur de référence au-dessus de laquelle une étape de stabilisation est déclenchée.
Une étape de stabilisation est déclenchée au moins en fonction de la tension entre les deux électrodes au moment de l'amorçage d'un arc électrique entre les deux électrodes.
Une étape de poursuite d'ouverture est déclenchée après l'écoulement d'un laps de temps prédéterminé suivant un dernier arc électrique détecté entre les deux électrodes.
Le déclenchement d'une étape de stabilisation secondaire est déterminé au moins en fonction de la détection d'un arc électrique entre la première et la deuxième électrode au cours d'une étape de poursuite d'ouverture.
Pendant une étape de stabilisation, les électrodes occupent au moins une position relative de dernier arc pour laquelle :
il existe une valeur de potentiel électrique de la première électrode soumise à un potentiel électrique alternatif qui crée, pour cette position, et pour une valeur antérieure de potentiel de la deuxième électrode, un arc électrique entre les deux électrodes, et
l'arc électrique amène la deuxième électrode à un potentiel final pour lequel la différence de potentiel électrique entre la première électrode et la deuxième électrode est inférieure à la tenue diélectrique minimale entre les électrodes pour ladite position.
Pendant l'étape de stabilisation, les électrodes occupent au moins une position relative pour laquelle la valeur d'écartement des électrodes est comprise entre 10% et 50%, plus préférentiellement entre 10% et 30% de la valeur d'écartement des électrodes dans une position finale d'ouverture.
Pendant l'étape de stabilisation, les électrodes occupent au moins une position relative pour laquelle la valeur d'écartement des électrodes est comprise entre 40% et 90%, plus préférentiellement entre 60% et 90% de la valeur d'écartement des électrodes dans une position finale d'ouverture.
Une étape de stabilisation comporte au moins un arrêt du mouvement relatif des deux électrodes.
Une étape de stabilisation consiste en un arrêt du mouvement relatif des deux électrodes.
Une étape de stabilisation présente une durée égale à au moins 5 fois, alternativement au moins 10 fois, alternativement au moins 20 fois la période d'alternance du potentiel électrique auquel est soumise la première électrode.
Une étape de stabilisation présente une durée inférieure à 75 fois la période d'alternance du potentiel électrique auquel est soumise la première électrode, de préférence inférieure à 50 fois la période d'alternance du potentiel électrique auquel est soumis la première électrode.
La deuxième vitesse moyenne d'écartement est choisie de telle sorte que la vitesse d'accroissement de la tenue diélectrique minimale de l'appareil, engendrée par l'augmentation de la valeur d'écartement, croit à une vitesse inférieure à 1.0 pu/s, de préférence inférieure à 0.5 pu/s, où 1 pu est la valeur de crête du potentiel électrique auquel est soumise la première électrode par rapport à la terre.
Le potentiel électrique de la seconde électrode lorsque les deux électrodes atteignent leur position relative finale d'ouverture est inférieure à 0.5 pu, où 1 pu est la valeur de crête de la tension électrique auquel est soumise la première électrode par rapport à la terre.

L'invention concerne aussi une installation électrique comprenant un appareil de coupure mécanique d'un circuit électrique haute tension alternative, du type comportant deux électrodes dont une première est soumise à un potentiel électrique alternatif et dont une seconde est isolée électriquement de toute source de tension et de toute masse électrique, les deux électrodes de l'appareil mécanique étant mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement d'ouverture commandée par un dispositif de commande, entre une position relative de fermeture électrique, dans laquelle elles établissent une connexion électrique nominale de l'appareil, et au moins une position relative d'ouverture électrique dans laquelle les deux électrodes sont écartées l'une de l'autre, caractérisée en ce que le dispositif de commande est configuré pour mettre en oeuvre un procédé de commande ayant une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessus.
Selon d'autres caractéristiques optionnelles d'une telle installation, prises seules ou en combinaison :

Le dispositif de commande comporte un actionneur pour commander le mouvement relatif des électrodes, et un contrôleur qui commande l'actionneur, le contrôleur étant programmé pour mettre en oeuvre un procédé de commande ayant une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessus.
Le dispositif de commande comporte un actionneur pour commander le mouvement relatif des électrodes par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission reliant l'actionneur à au moins une des électrodes, le mécanisme de transmission étant configuré pour mettre en oeuvre un procédé de commande ayant une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessus.

Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.

La Figure 1 illustre de manière schématique une installation électrique selon l'invention comprenant un appareil de coupure mécanique de circuit électrique, ici illustré en position relative de fermeture électrique de ses électrodes.
Les Figures 2 et 3 sont des vues schématiques de l'appareil de coupure mécanique de circuit électrique de la Fig. 1 , illustré respectivement dans une position intermédiaire et en position relative d'ouverture électrique de ses électrodes.
La Figure 4 illustre les variations au cours du temps du potentiel électrique respectif des deux électrodes, mesuré par rapport à la terre, d'un appareil de coupure mécanique de circuit électrique, lors d'un mouvement relatif d'ouverture à vitesse constante des électrodes.
Les Figures 5A à 5D illustrent quatre exemples de procédé de contrôle de l'ouverture d'un appareil de coupure mécanique selon l'invention, en illustrant la variation au cours du temps de l'écartement E entre les deux électrodes de l'appareil.
La Figure 6 est un diagramme illustrant le déroulement d'un exemple d'un procédé de contrôle de l'ouverture d'un appareil de coupure mécanique selon l'invention.
Les Figures 7A à 7D illustrent un mode de réalisation d'un appareil de coupure mécanique de circuit électrique comportant un mécanisme de transmission reliant un actionneur à une des électrodes, le mécanisme de transmission étant configuré pour mettre en oeuvre un procédé conforme à l'invention.

On a illustré sur les Fig. 1 à 3 les principaux éléments constitutifs d'un appareil de coupure mécanique d'un circuit électrique à haute tension, y compris à très haute tension alternative, en représentant trois positions relatives différentes entre les électrodes de l'appareil de coupure.
Un tel appareil est destiné à ouvrir ou fermer un circuit électrique dans lequel sont susceptibles de circuler des courants nominaux alternatifs, c'est-à-dire des courants établis pour lesquels l'appareil est prévu pour fonctionner de manière continue sans dommage, sous une tension supérieure à 1000 V en courant alternatif, voir même sous très haute tension, c'est-à-dire une tension supérieure à 50 000 V en courant alternatif.
L'appareil est un appareil à coupure mécanique dans la mesure où l'ouverture du circuit électrique est obtenue par la séparation et l'écartement de deux pièces de contact de manière à interrompre la circulation d'un courant au travers de l'appareil, Bien entendu, la fermeture du circuit électrique est obtenue par le déplacement jusqu'à la mise en contact des deux pièces de contact de manière à rétablir une circulation du courant au travers de l'appareil.
Dans l'exemple de réalisation, l'appareil mécanique de coupure est un sectionneur. Dans l'exemple, l'appareil de coupure est prévu pour couper un unique circuit électrique, par exemple une phase, mais l'invention pourrait être mise en oeuvre dans un appareil prévu pour couper plusieurs circuits électriques, comportant alors, par exemple au sein d'une même enceinte, plusieurs dispositifs de coupure en parallèle.
L'invention va plus particulièrement être décrite dans le cadre d'un appareil de coupure du type dit « sous enveloppe métallique ». L'appareil 10 comporte ainsi une enceinte 12 qui délimite un volume interne 16 de l'enceinte 12. De préférence, en configuration de fonctionnement de l'appareil, l'enceinte 12 est étanche par rapport à l'extérieur de l'enceinte 12. L'enceinte 12 peut comporter une ou plusieurs ouvertures (non représentées) permettant, au moins pour des opérations de maintenance ou de montage, l'accès au volume interne 16 depuis l'extérieur de l'enceinte, ou permettant au volume 16 d'être mis en communication avec un autre volume d'une autre enceinte accolée à l'enceinte 12 autour de l'ouverture. Les ouvertures sont donc destinées à être obturées, par exemple par des hublots ou des couvercles, ou sont destinées à mettre en communication le volume interne 16 de l'enceinte 12 avec une autre enceinte elle-même étanche, par mise en correspondance étanche de l'ouverture avec une ouverture correspondante de l'autre enceinte. Grâce à cette étanchéité, le volume interne 16 de l'enceinte 12 peut être empli d'un fluide isolant qui peut être séparé de l'air atmosphérique. Le fluide peut être un gaz ou un liquide. La pression du fluide peut être différente de la pression atmosphérique, par exemple une pression supérieure à 3 bars absolus, ou peut être une pression très faible, éventuellement proche du vide. Le vide serait, au sens de l'invention, assimilé à un fluide isolant. Le fluide isolant peut être de l'air, notamment de l'air sec, de préférence à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Cependant, de préférence, le fluide est choisi pour ses hautes propriétés isolantes, en ayant par exemple une rigidité diélectrique supérieure à celle de l'air sec dans des conditions de température et de pression équivalentes.
De manière générale, l'appareil 10 comporte au moins deux électrodes qui sont destinées à être reliées électriquement respectivement à une portion amont et une portion aval du circuit électrique à couper. Les deux électrodes sont mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement d'ouverture, entre au moins une position relative de fermeture électrique, illustrée à la Fig. 1 , dans laquelle elles établissent une connexion électrique nominale de l'appareil, et correspondant donc à un état fermé de l'appareil, et une position relative d'ouverture électrique, Fig. 3 correspondant à un état ouvert de l'appareil. Dans l'exemple illustré, l'appareil 10 comporte notamment une première électrode fixe 20 et une deuxième électrode 22 qui comporte un corps principal fixe et un organe de connexion mobile 24. On comprend que l'organe de connexion mobile pourrait faire partie de la première électrode 20, ou que chacune des deux électrodes 20, 22 pourrait comprendre un organe de connexion mobile.
Dans l'exemple illustré, chaque électrode 20, 22 est fixée dans l'enceinte 12 par l'intermédiaire d'un support isolant 26. A l'extérieur de l'enceinte 12, l'appareil 10 comporte une borne de raccordement 28, 30 qui est reliée électriquement à l'électrode 20, 22 correspondante. L'une des bornes est destinée à être reliée à une portion amont du circuit électrique tandis que l'autre des bornes est destinée à être reliée à une portion aval du circuit électrique. De manière arbitraire, et sans que cela n'ait de signification particulière quant à la polarité ou au sens de circulation du courant, on qualifiera de portion amont du circuit électrique la portion qui est reliée à la première électrode 20, par la borne de raccordement 28. En conséquence, la portion aval du circuit électrique est la portion qui est reliée à la seconde électrode 22, par la borne de raccordement 30.
Dans l'exemple, chaque électrode 20, 22 est reliée électriquement de façon permanente à la borne de raccordement 28, 30 associée, quel que soit l'état ouvert ou fermé de l'appareil de coupure.
Les corps principaux des deux électrodes 20, 22 sont disposés dans le volume interne 16 de manière fixe, écartés de la paroi périphérique de l'enceinte 12, et écartés l'un de l'autre de telle sorte qu'un espace d'isolement électrique inter-électrodes est aménagé selon la direction d'un axe central A1, entre les portions en vis-à-vis de leur surfaces périphérique externes respectives.
Dans l'exemple illustré, l'organe de connexion mobile 24 de la seconde électrode de l'appareil peut comporter un tube coulissant, d'axe A1, qui est guidé en coulissement selon l'axe central A1, qui sera arbitrairement qualifié de longitudinal, dans la seconde électrode 22.
L'organe de connexion 24 est mobile selon un mouvement d'ouverture par rapport à l'électrode opposée 20, entre une position relative de fermeture électrique, visible sur la Fig. 1 , et dans laquelle l'organe de connexion électrique 24 établit une connexion électrique nominale avec ladite électrode opposée 20, et une position relative d'ouverture électrique, visible sur la Fig. 3 , en passant par des positions relatives intermédiaires telles que celle illustrée à la Fig. 2 . Dans l'exemple illustré, l'organe de connexion mobile 24 est réalisé de préférence en matériau conducteur, par exemple en métal, et il est relié électriquement au corps principal de la seconde électrode, donc relié électriquement avec la borne de raccordement associée 30 de façon permanente, quelle que soit la position de l'organe de connexion mobile 24.
Dans sa position relative de fermeture, l'organe de connexion 24 est déplacé longitudinalement selon l'axe central A1 en direction de la première électrode 20, en travers de l'espace d'isolement électrique inter-électrodes. Dans la suite du texte, on considère que la position relative de fermeture est la position de dernier contact électrique entre les deux électrodes, dans le sens de l'ouverture de l'appareil de coupure, pour laquelle une circulation de courant électrique est possible par conduction au travers d'un contact mécanique des deux électrodes. Dans certains appareils, il peut exister une course morte entre une position extrême de fermeture électrique et la position de dernier contact électrique entre les deux électrodes, dans le sens de l'ouverture de l'appareil de coupure. Cependant, seule cette position de dernier contact électrique est considérée ici. De manière connue, l'organe de connexion 24 est déplacé depuis la position relative de fermeture vers la position relative d'ouverture par un dispositif de commande 42 qui, dans cet exemple de réalisation, comporte une bielle 44 mobile selon une direction sensiblement parallèle à l'axe A1 et elle-même commandée par un levier 46 rotatif.
L'appareil de coupure mécanique 10 est destiné à être inclus dans une installation électrique 14 comprenant un circuit électrique haute tension alternative, dont un exemple est illustré sur la Fig. 1 .
Dans une telle installation, la première électrode 20 est par exemple reliée électriquement respectivement à une portion amont du circuit électrique comprenant une source de tension alternative 32 qui peut être une source primaire, telle qu'un générateur de tension alternative, ou une source secondaire telle qu'un transformateur ou un convertisseur. Entre la source de tension alternative 32 et l'appareil de coupure 10, on peut trouver toutes sortes d'appareils électriques, y compris des appareils de coupure de circuit électrique. Cependant, on se place dans un état de cette portion amont du circuit dans laquelle la première électrode est soumise à un potentiel électrique alternatif. Dans le cas illustré, la première électrode est soumise à un potentiel électrique alternatif imposé directement ou indirectement par la source de tension 32.
Au contraire, l'autre électrode, en l'occurrence la seconde électrode 22 est, au moins pour certaines configurations de l'installation, isolée électriquement de toute source de tension et de toute masse électrique. Comme expliqué plus haut, la seconde électrode 22 est reliée à la partie aval du circuit électrique qui peut notamment comprendre un appareil de coupure 34, par exemple un disjoncteur, qui permet d'interrompre le courant entre l'appareil de coupure 10 et, par exemple, un réseau utilisateur de tension 36. Dans la configuration dans laquelle l'appareil de coupure est en position relative d'ouverture et dans laquelle le disjoncteur 34 en aval est ouvert, la seconde électrode 22 est donc à un potentiel électrique flottant, car elle n'est pas reliée électriquement ni à une autre source de tension ni à la masse électrique.
Dans le but de limiter la valeur absolue de la charge piégée au niveau de la seconde électrode, l'invention propose un nouveau procédé pour piloter l'ouverture de l'appareil de coupure mécanique 10.
Selon des exemples partiellement illustrés sur les Figs. 5A, 5B et 5C , le procédé peut comporter :

a) une étape initiale d'ouverture au cours de laquelle un mouvement relatif des deux électrodes 20, 22 s'effectue, depuis la position relative de fermeture, à une première vitesse moyenne maximale d'écartement mesurée pendant au moins un intervalle de temps d'ouverture rapide dont la durée T1 vaut une fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode;
b) au moins une étape de stabilisation, ultérieure à l'étape initiale, au cours de laquelle un mouvement relatif des deux électrodes 20, 22 s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement de stabilisation, déterminée sur un intervalle de temps de stabilisation dont la durée T2 vaut au moins 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et correspondant à des écartements des deux électrodes compris entre 10 % et 90 % de l'écartement final (E_f ), et inférieure à la première vitesse moyenne maximale d'écartement. Avantageusement, la vitesse moyenne d'écartement de stabilisation peut être inférieure à 50 % de la première vitesse moyenne maximale d'écartement.

L'étape initiale d'ouverture rapide permet d'obtenir une séparation franche des deux électrodes et permet de diminuer la durée totale du mouvement d'ouverture.
Comme on le verra d'après les exemples qui suivent, une étape de stabilisation peut comprendre une étape au cours de laquelle les deux électrodes 20, 22 continuent de s'écarter l'une de l'autre selon leur mouvement relatif d'ouverture. Toutefois, de préférence, une étape de stabilisation comporte au moins un arrêt du mouvement relatif des deux électrodes. Comme il sera visible par exemple dans le cadre de l'exemple de la Fig. 5B , une étape de stabilisation peut consister en un arrêt du mouvement relatif des deux électrodes 20, 22.
Un tel procédé peut être mis en oeuvre avec une commande manuelle du mouvement relatif d'ouverture des deux électrodes 20, 22 d'un appareil de coupure mécanique pour un circuit électrique. Cependant, on prévoira avantageusement que ce procédé soit automatisé dans un appareil de coupure mécanique.
Ainsi, dans un appareil de coupure mécanique d'un circuit électrique, le dispositif de commande 42 du mouvement relatif des deux électrodes est par exemple configuré pour mettre en oeuvre un procédé de commande ayant les caractéristiques ci-dessus, et/ou éventuellement l'une ou l'autre des caractéristiques additionnelles des procédés qui vont être décrits ci-dessous.
Par exemple, le dispositif de commande 42 peut comporter un actionneur 48, par exemple un moteur électrique, un moteur pneumatique ou un moteur à accumulation d'énergie, capable d'actionner le mouvement relatif des deux électrodes 20, 22, éventuellement par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission. Dans l'exemple illustré, le mécanisme de transmission comprend la bielle 44 et le levier 46. Le mécanisme de transmission relie l'actionneur 48 à au moins une des électrodes pour commander le mouvement de l'électrode. En l'occurrence, le mécanisme de transmission 44, 46 provoque le déplacement de l'organe de connexion mobile 24, sans provoquer de mouvement des corps principaux de la première et de la deuxième électrode. Le dispositif de commande 42 comporte un contrôleur qui commande l'actionneur 48, par exemple sous la forme d'une unité électronique de contrôle et de commande 52. L'unité électronique de contrôle et de commande 52 peut être réalisée sous la forme de plusieurs composants séparés communiquant entre eux.
L'unité électronique de contrôle et de commande 52 peut par exemple être configurée pour pouvoir contrôler le dispositif de commande 42, notamment l'actionneur 48, pour piloter le mouvement relatif des deux électrodes notamment en fonction d'un intervalle de temps entre deux arcs électriques lors d'un mouvement d'ouverture des deux électrodes. Notamment, l'unité électronique de contrôle et de commande 52 peut par exemple être programmée pour commander l'actionneur de manière que la vitesse de l'actionneur 48 suive les étapes ci-dessus, et éventuellement l'une ou l'autres des étapes décrites ci-dessous.
En variante, ou en complément, on peut prévoir que le dispositif de commande comporte un actionneur pour commander le mouvement de l'électrode par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission reliant l'actionneur à au moins une des électrodes, le mécanisme de transmission étant configuré pour que, par exemple pour une vitesse constante de l'actionneur, l'une au moins des électrodes soit commandée par le mécanisme de transmission et suive les étapes ci-dessus, et éventuellement l'une ou l'autre des étapes décrites ci-dessous. Un exemple d'un tel mode de réalisation sera décrit plus en détail ci-dessous.
En se reportant plus particulièrement aux Figs. 5A à 5D , sur lesquelles on a illustré plusieurs variantes du mouvement relatif des deux électrodes 20, 22 en fonction du temps au cours d'une manoeuvre d'ouverture de l'appareil de coupure 10, on comprend que les deux électrodes 20, 22 passent, au cours de ce mouvement d'ouverture, de la position relative de fermeture électrique dans laquelle un écartement E entre les deux électrodes est nul, à la position relative d'ouverture électrique dans laquelle l'écartement E_f est maximal. Cette manoeuvre se déroule entre les instants t₀ et t_f qui correspondent respectivement à l'instant où les deux électrodes 20, 22 perdent le contact physique permettant la circulation du courant par conduction, et à l'instant où les deux électrodes 20, 22 atteignent leur position relative finale d'ouverture.
L'écartement E à un instant donné peut être déterminé comme étant la plus courte distance séparant les deux électrodes 20, 22 dans le fluide isolant environnant les électrodes à l'intérieur de l'enceinte 12. Dans l'exemple illustré, l'écartement entre les deux électrodes 20, 22 correspond, tant que le tube 24 est en saillie, du côté de la première électrode par 20, par rapport au corps principal de la second électrode 22, à l'écartement entre la première électrode 20 et le tube 24. Bien entendu, lorsque le tube est reçu à l'intérieur du corps principal de la seconde électrode 22, l'écartement entre les deux électrodes 20, 22 correspond à l'écartement entre la première électrode 20 et le corps principal de la seconde électrode 22, et reste constant même si le mouvement d'écartement du tube 24 se poursuit.
L'écartement correspond donc à la distance minimale à parcourir pour un arc électrique entre les deux électrodes 20, 22.
Dans l'exemple illustré, le mouvement d'écartement des deux électrodes est un mouvement rectiligne selon un axe, et l'écartement correspond à la plus courte distance entre les deux électrodes mesuré selon cet axe.
On notera que la vitesse instantanée d'écartement des deux électrodes 20, 22 correspond à la dérivée par rapport au temps de l'écartement entre les deux électrodes. La vitesse instantanée d'écartement peut donc être différente de la vitesse du mouvement d'une des deux électrodes 20, 22, par exemple dans certains cas où le mouvement relatif d'écartement n'est pas rectiligne.
Dans les exemples de réalisation illustrés sur les Figs. 5A à 5D , le mouvement relatif d'ouverture des électrodes 20, 22 peut se décomposer en au moins deux étapes.
Une étape initiale d'ouverture, rapide, commence à l'instant t₀ et dure jusqu'à un instant de fin, par exemple identifié par l'instant t_a1 dans les exemples des Figs. 5A à 5C . Au cours de cette étape initiale, les deux électrodes 20, 22 s'écartent progressivement.
Au cours de l'étape initiale, le mouvement relatif des deux électrodes est de préférence continu, sans arrêt, pour limiter la durée de cette étape. La vitesse instantanée d'écartement des deux électrodes durant l'étape initiale peut être constante, comme illustré sur les Figs. 5A à 5C , ou peut être variable en cours de l'étape comme illustré sur la Fig. 5D .
Si, pendant cette étape initiale d'ouverture rapide, la vitesse d'écartement est constante, ou considérée comme telle, comme illustré sur les Figs. 5A à 5C , les deux électrodes 20, 22 s'écartent progressivement jusqu'à une valeur d'écartement E_a1, correspondant à une position relative intermédiaire des deux électrodes, à une première vitesse moyenne d'écartement V1. La première vitesse moyenne d'écartement peut, dans ce cas de vitesse constante, par exemple être calculée comme étant la valeur V1 = E_a1 / (t_a1 - t₀ ).
L'étape initiale est suivie par au moins une étape de stabilisation, mais parfois plusieurs, ultérieure(s) à l'étape initiale, au cours de laquelle un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une deuxième vitesse moyenne d'écartement inférieure à la première vitesse moyenne d'écartement.
Dans les exemples des Figs. 5A à 5C , l'étape de stabilisation est une étape durant laquelle la vitesse d'écartement est constante et dure depuis un instant de début t_a1, correspondant dans cet exemple à l'instant de fin de l'étape initiale d'ouverture, jusqu'à un instant de fin t_b1 auquel les deux électrodes 20, 22 occupent une position relative dans laquelle leur écartement atteint une seconde valeur E_b1. Au cours de cette étape de stabilisation, le mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement V2 inférieure à la première vitesse moyenne d'écartement V1. La deuxième vitesse moyenne d'écartement V2 peut par exemple être calculée comme étant la valeur V2 = (E_b1 - E_a1) / (t_b1 - t_a1).
Au cours de l'étape de stabilisation, la vitesse instantanée d'écartement des deux électrodes peut être constante, comme illustré sur les Figs. 5A à 5C , ou peut être variable au cours de l'étape, comme illustré sur la Fig. 5D . On notera que, pendant l'étape de stabilisation, les deux électrodes 20, 22 peuvent être immobiles l'une par rapport à l'autre, ce qui correspond à une vitesse moyenne d'écartement V2 nulle, ce qui est illustré à la Fig. 5B .
Dans certains cas, pour lesquels la vitesse moyenne d'écartement V2 du mouvement relatif pendant l'étape de stabilisation n'est pas nulle, on peut prévoir que l'étape de stabilisation se prolonge jusqu'à ce que les deux électrodes 20, 22 atteignent leur position relative d'ouverture, dans laquelle elles présentent l'écartement maximal E_f.
Cependant, notamment dans les exemples illustrés à la Fig. 5A et à la Fig. 5B , le procédé comporte, après l'étape de stabilisation, au moins une étape de poursuite rapide d'ouverture, qui débute donc dans les exemples à l'instant t_b1 de fin de l'étape de stabilisation, au cours de laquelle un mouvement relatif des deux électrodes 20, 22 s'effectue à une troisième vitesse moyenne d'écartement V3 supérieure à la deuxième vitesse moyenne d'écartement V2 pendant la phase de stabilisation. Cette étape de poursuite d'ouverture peut se prolonger jusqu'à ce que les deux électrodes atteignent leur position relative d'ouverture, dans laquelle elles présentent l'écartement maximal E_f. Dans ce cas, illustré notamment à la Fig. 5A et à la Fig. 5B , la troisième vitesse moyenne d'écartement V3 peut par exemple être calculée comme étant la valeur V3 = (E_f - E_b1) / (t_f - t_b1). On notera que la troisième vitesse moyenne d'écartement V3 peut être égale, supérieure ou inférieure à la première vitesse moyenne d'écartement V1 pendant l'étape initiale d'ouverture.
Toutefois, le procédé peut comporter, comme illustré à la Fig. 5C , après une étape de poursuite d'ouverture telle que décrite ci-dessus, une étape de stabilisation secondaire au cours de laquelle un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une quatrième vitesse moyenne d'écartement V4. Dans l'exemple illustré, l'étape de stabilisation secondaire dure depuis un instant de début t_a2, jusqu'à un instant de fin t_b2. Dans ce cas, la quatrième vitesse moyenne d'écartement V4 peut par exemple être calculée comme étant la valeur V4 = (E_b2 - E_a2) / (t_b2 - t_a2).
La quatrième vitesse moyenne d'écartement V4 est inférieure à la troisième vitesse moyenne d'écartement V3 durant l'étape de poursuite d'ouverture décrite plus haut, qui la précède immédiatement. Bien entendu, la troisième vitesse moyenne d'écartement V3 peut par exemple être calculée comme étant la valeur V3 = (E_a2 - E_b1) / (t_a2 - t_b1).
La quatrième vitesse moyenne d'écartement V4, peut être égale, inférieure ou supérieure à la deuxième vitesse moyenne V2 d'écartement durant la première phase de stabilisation décrite plus haut.
La quatrième vitesse moyenne d'écartement V4, est de préférence inférieure à la première vitesse moyenne d'écartement V1 durant l'étape initiale d'ouverture décrite plus haut.
La quatrième vitesse moyenne d'écartement V4, peut être constante, comme illustré, ou variable ou nulle pendant l'étape de stabilisation secondaire.
On notera que cette étape de stabilisation secondaire, si elle n'est pas constituée exclusivement d'un arrêt du mouvement relatif des deux électrodes 20, 22, pourrait se poursuivre jusqu'à ce que les deux électrodes atteignent leur position relative d'ouverture électrique. Toutefois, dans l'exemple illustré à la Fig. 5C , le procédé comporte une étape d'ouverture finale au cours laquelle les électrodes 20, 22 atteignent leur position relative finale d'ouverture. Cette étape d'ouverture finale peut se faire à une vitesse moyenne d'écartement supérieure à celle de la première phase de stabilisation et/ou supérieure à celle de la phase de stabilisation secondaire.
Bien entendu, il est possible de multiplier les étapes de stabilisation secondaires, deux étapes de stabilisation secondaires étant séparées par une étape de poursuite d'ouverture au cours de laquelle la vitesse moyenne d'écartement des deux électrodes est supérieure à la vitesse moyenne d'écartement des deux électrodes au cours des étapes de stabilisation immédiatement antérieure et immédiatement postérieure.
Dans les exemples illustrés aux Figs. 5A à 5C , les vitesses d'écartement sont considérées comme constantes pendant les différentes étapes. Plus particulièrement, le passage d'une étape à l'autre est aisément identifiable par le fait que la variation de vitesse d'écartement relatif des deux électrodes est alors brusque lors de la transition d'une étape à l'autre, la courbe de variation de l'écartement des deux électrodes en fonction du temps présentant une cassure nette, indicative d'une discontinuité dans sa fonction dérivée représentative de la vitesse d'écartement.
Dans l'exemple illustré à la Fig. 5D , les vitesses d'écartement du mouvement relatif des deux électrodes au cours des différentes étapes ne sont pas constantes. Par ailleurs, le passage d'une étape à l'autre est effectué sans transition brusque, avec une accélération ou une décélération progressive. Dans un tel cas, on peut cependant déterminer une vitesse moyenne d'écartement au cours d'une étape de stabilisation selon la méthode suivante.
Une étape de stabilisation est une étape comprenant au moins un intervalle de temps de stabilisation dont la durée vaut au moins 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et correspondant à des écartements des deux électrodes compris entre 10% et 90 % de l'écartement final E_f, au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement de stabilisation V2 inférieure à 0.03 mètre par seconde pendant ledit intervalle de temps de stabilisation. Au sens de l'invention, on comprend que le début et la fin exacte d'une étape de stabilisation ne sont pas nécessairement parfaitement déterminés, mais que l'existence d'une telle étape est déterminée par l'existence d'au moins un intervalle de temps de stabilisation tel que défini ci-dessus. A la limite, une étape de stabilisation consiste en un seul intervalle de temps de stabilisation tel que défini ci-dessus.
Dans l'exemple illustré sur la Fig. 5D , on a illustré deux intervalles de temps de stabilisation répondant à cette définition, et appartenant tous les deux à une même étape de stabilisation. On comprendra que, dans les cas où une étape de stabilisation présente une durée supérieure à 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode, il est en réalité possible de définir, pendant l'étape de stabilisation, une pluralité, voire une infinité de tels intervalles de temps de stabilisation successifs ou se chevauchant partiellement.
Un premier de ces intervalles de temps de stabilisation est illustré qui commence à l'instant t_2i et s'achève à l'instant t_2f, correspondant respectivement à des écartements E_2i et E_2f des deux électrodes. Il possède une durée T2, par exemple égale à 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode. La vitesse moyenne d'écartement des deux électrodes au cours de ce premier intervalle de temps de stabilisation est donc V2₁ = (E_2f - E_2i) / (t_2f - t_2i) = (E_2f - E_2i) / T2.
On définit par ailleurs une vitesse moyenne d'écartement de stabilisation minimale V2min. Pour cela, un second de ces intervalles de temps de stabilisation est défini et illustré qui commence à l'instant t_2imin et s'achève à l'instant t_2fmin, correspondant respectivement à des écartements E_2imin et E_2fmin des deux électrodes. Il possède une durée T2, fixée à 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode. Les instants t_2imin et t_2fmin sont choisis à égalité de temps de part et d'autre d'un instant t_2min pour lequel la vitesse instantanée du mouvement d'écartement des deux électrodes atteint un minimum local. Le minimum local correspond à l'instant où l'accélération de l'écartement s'annule en passant d'une valeur négative à une valeur positive. La vitesse moyenne d'écartement des deux électrodes au cours de cet intervalle de temps de stabilisation est donc V2min = (E_2fmin - E_2imin) / (t_2fmin - t_2imin) = (E_2fmin - E_2imin) / T2. Ce second intervalle de temps est ici celui pour lequel la vitesse moyenne d'écartement de stabilisation V2min est considérée minimale. La vitesse moyenne d'écartement de stabilisation minimale V2min est inférieure à 0.03 m/s.
Dans l'exemple illustré sur la Fig. 5D , on peut définir une étape d'ouverture antérieure à la phase de stabilisation, et une étape de poursuite d'ouverture postérieure à la phase de stabilisation, comme étant des étapes au cours desquelles la vitesse du mouvement relatif d'écartement des deux électrodes passe par un maximum local, respectivement en des instants t_1max et t_3max. Le maximum local correspond à l'instant où l'accélération de l'écartement s'annule en passant d'une valeur positive à une valeur négative. L'instant t_1max est antérieur à l'instant du minimum local t_2min de l'étape de stabilisation. L'instant t_3max est postérieur à l'instant du minimum local t_2min de l'étape de stabilisation.
L'étape initiale d'ouverture comprend au moins un intervalle de temps d'ouverture rapide dont la durée T1 vaut au moins 1 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode, par exemple 1 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode, et au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une première vitesse moyenne d'écartement V1 supérieure à 0.05 mètre par seconde, de préférence supérieure à 0.1 mètre par seconde
On définit par ailleurs une vitesse moyenne d'écartement de stabilisation minimale V1max. Pour cela, on peut déterminer un intervalle de temps d'ouverture rapide dont la durée T1 vaut 1 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode, en choisissant des instants t_1imax et t_1fmax à égalité de temps de part et d'autre de l'instant t_1max pour lequel la vitesse instantanée du mouvement d'écartement des deux électrodes atteint un maximum local pendant l'étape d'ouverture initiale antérieure à l'étape de stabilisation. E_1imax et E_1fmax sont les valeurs correspondantes de l'écartement des deux électrodes. Une première vitesse moyenne d'écartement V1, dans ce cas la première vitesse moyenne d'écartement maximale V1max, pendant cet intervalle de temps d'ouverture rapide, peut être calculée tout simplement selon la formule V1max = (E_1fmax - E_1imax) / (t_1fmax - t_1imax) = (E_1fmax - E_1imax) / T1.
De préférence, la première vitesse moyenne d'écartement maximale V1max est supérieure à 0.05 m/s, plus préférentiellement supérieure à 0.1 m/s.
Une étape de poursuite d'ouverture comprend au moins un intervalle de temps de poursuite d'ouverture dont la durée vaut au moins 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes 20, 22, 24 s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement V3 supérieure à la vitesse moyenne d'écartement de stabilisation minimale V2min, de préférence supérieure à 0.03 m/s, plus préférentiellement supérieure à 0.05 m/s.
On définit par ailleurs une vitesse moyenne d'écartement de stabilisation minimale V3max. Pour cela, on peut déterminer un intervalle de temps de poursuite d'ouverture dont la durée T3 vaut 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode en choisissant des instants t_3imax et t_3fmax à égalité de temps de part et d'autre de l'instant t_3max pour lequel la vitesse instantanée du mouvement d'écartement des deux électrodes atteint un maximum local pendant l'étape de poursuite d'ouverture postérieure à l'étape de stabilisation. E_3imax et E_3fmax sont les valeurs correspondantes de l'écartement des deux électrodes. La troisième vitesse moyenne d'écartement maximale V3max, pendant cet intervalle de temps de poursuite d'ouverture, peut être calculée tout simplement selon la formule V3max = (E_3fmax - E_3imax) / (t_3fmax - t_3imax) = (E_3fmax - E_3imax) / T3.
De préférence, la vitesse moyenne d'écartement maximale V3max pendant cet intervalle de temps de poursuite d'ouverture est supérieure à 0.03 mètre par seconde, de préférence supérieure à 0.05 mètre par seconde, plus préférentiellement supérieure à 0.1 mètre par seconde.
De préférence, la vitesse moyenne minimum d'écartement de stabilisation V2min, pendant l'intervalle de temps de stabilisation dont la durée T2 vaut 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et qui est centré sur l'instant t_2min pour lequel la vitesse instantanée du mouvement d'écartement des deux électrodes atteint un minimum local, est inférieure à 0,5 fois la première vitesse moyenne d'écartement maximale V1max pendant l'intervalle de temps d'ouverture rapide, dont la durée T1 vaut 1 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et qui est centré sur l'instant t_1max pour lequel la vitesse instantanée du mouvement d'écartement des deux électrodes atteint un maximum local pendant l'étape d'ouverture initiale antérieure à l'étape de stabilisation.
De même, de préférence, la vitesse moyenne minimum d'écartement de stabilisation V2min, pendant l'intervalle de temps de stabilisation dont la durée T2 vaut 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et qui est centré sur l'instant t_2min pour lequel la vitesse instantanée du mouvement d'écartement des deux électrodes atteint un minimum local, est inférieure à 0.5 fois la troisième vitesse moyenne d'écartement maximale V3max pendant l'intervalle de temps de poursuite d'ouverture, dont la durée T3 vaut 1 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et qui est centré sur l'instant t_3max pour lequel la vitesse instantanée du mouvement d'écartement des deux électrodes atteint un maximum local pendant l'étape de poursuite d'ouverture postérieure à l'étape de stabilisation.
Dans les cas où le procédé ne présente pas d'étape de poursuite rapide d'ouverture, la courbe d'écartement ne présente pas de point de maximum local de la vitesse d'écartement postérieur au point de minimum local de la vitesse du mouvement d'écartement. Dans ce cas, il peut être considéré que l'étape de stabilisation s'achève pour la position relative d'ouverture correspondant à l'écartement maximal des deux électrodes.
Une méthode similaire peut être mise en oeuvre pour le calcul de la vitesse moyenne d'écartement pour la ou les phases de stabilisation secondaire, si nécessaire.
On remarque que la méthode développée ci-dessus pour déterminer les vitesses pertinentes dans le cas général illustré sur la Fig. 5D est valable pour les exemples des Fig. 5A à 5C dans lesquelles les vitesses sont constantes durant chacune des étapes.
De manière générale une étape de stabilisation peut être considérée comme une période continue enveloppant tous les intervalles de temps de stabilisation contigus ou se chevauchant, dont la durée (T2) vaut au moins 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et correspondant à des écartements des deux électrodes compris entre 10 % et 90 % de l'écartement final (E_f ), au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement de stabilisation V2 inférieure à 0.03 mètre par seconde.
Comme on le comprend de ce qui précède, une étape de stabilisation débute pour une position relative des deux électrodes intermédiaire E_a1 entre la position relative de fermeture des deux électrodes, qui est leur position de dernier contact physique, et la position relative finale d'ouverture, qui est leur position d'écartement maximal E_f. Comme vu précédemment, pour le cas d'une étape de stabilisation à vitesse constante, le début de l'étape de stabilisation est aisément identifiable. Dans le cas plus général, le début de l'étape de stabilisation est le début de la période continue enveloppant tous les intervalles de temps de stabilisation contigus ou se chevauchant comme indiqué ci-dessus. Dans le cas plus général, la fin de l'étape de stabilisation est la fin de la période continue enveloppant tous les intervalles de temps de stabilisation contigus ou se chevauchant comme indiqué ci-dessus. Une étape de stabilisation présente, entre son début et sa fin ainsi définie, une durée égale à au moins 5 fois, alternativement au moins 10 fois, encore alternativement au moins 20 fois la période d'alternance du potentiel électrique auquel est soumise la première électrode 20.
Dans les exemples illustrés, l'étape de stabilisation débute pour une position d'écartement E_a1 des deux électrodes qui est distincte de la position relative de fermeture et de la position relative finale d'ouverture des deux électrodes.
Dans certaines variantes de réalisation, une étape de stabilisation peut être déclenchée pour correspondre à des positions relatives prédéterminées des deux électrodes 20, 22, 24. Dans ce cas, la position relative intermédiaire E_a1 des deux électrodes pour laquelle débute une étape de stabilisation est une position relative prédéterminée.
Au contraire, dans d'autres variantes de réalisation, une étape de stabilisation peut être est déclenchée en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement de l'appareil. Un tel paramètre de fonctionnement peut comprendre par exemple des paramètres géométriques constitutifs de l'appareil, et/ou des paramètres liés à la nature et/ou à la pression du gaz environnant dans l'enveloppe 12, et/ou des paramètres caractéristiques du ou des potentiels électriques auxquels l'appareil est soumis, et/ou des profils de vitesse d'écartement des deux électrodes. Dans ce cas, la position relative intermédiaire E_a1 des deux électrodes pour laquelle débute une étape de stabilisation est une position relative qui est déterminée en fonction d'au moins ce paramètre de fonctionnement de l'appareil. L'étape de stabilisation peut ainsi être déclenchée, par exemple, en fonction de la tension d'amorçage, c'est-à-dire la tension entre les deux électrodes au moment de l'amorçage d'un arc électrique entre les deux électrodes 20, 22, 24. Alternativement, l'étape de stabilisation peut être déclenchée, par exemple, au moins en fonction de la durée d'un intervalle de temps entre deux arcs électriques entre la première et la deuxième électrode au cours du mouvement d'ouverture.
En effet, dans certains modes de réalisation de l'invention, pendant l'étape initiale d'ouverture et/ou pendant une étape de poursuite de l'ouverture, on peut détecter un intervalle de temps entre deux arcs électriques successifs entre la première et la deuxième électrode, et on peut alors comparer la durée de l'intervalle de temps détecté par rapport à une valeur de référence au-dessus de laquelle une étape de stabilisation est déclenchée.
Pour cela, on peut prévoir que l'appareil de coupure soit muni d'un capteur 50 capable de détecter la présence d'un arc électrique entre les deux électrodes, plus particulièrement entre l'organe mobile 24 et l'électrode opposée 20. Ce capteur 50 peut par exemple comporter un capteur optique observant l'espace entre les deux électrodes, un capteur électrique dans le circuit électrique, de préférence à proximité de l'appareil de coupure 10, ou un capteur électromagnétique sensible aux champs électromagnétiques dans l'enceinte 12 générés par les surtensions intervenant lors des amorçages d'arcs électriques. Le capteur 50 peut aussi comporter une association de capteurs. Ce capteur 50 est par exemple relié à une unité électronique de contrôle qui est capable de déterminer un intervalle de temps entre deux arcs électriques en fonction des signaux envoyés par le capteur 50.
Dans l'exemple illustré, l'unité électronique de contrôle et de commande 52 du dispositif de commande 42 est capable, en plus du contrôle et de la commande de l'actionneur 48, de recevoir les signaux du capteur 50 et de déterminer un intervalle de temps entre deux arcs électriques successifs entre les deux électrodes.
Avec un tel arrangement, l'unité électronique de contrôle et de commande 52 peut être programmée pour mettre en oeuvre un procédé de contrôle d'ouverture de l'appareil de coupure mécanique 10, dont les principales étapes sont illustrées sur la Fig. 6 .
Dans le cours d'une première étape 100, le procédé peut comporter une étape initiale « START OPEN V1 » au cours de laquelle l'unité électronique de contrôle et de commande 52 initie l'ouverture de l'appareil en contrôlant le moteur 48 de manière à ce qu'il provoque, par l'intermédiaire du mécanisme de transmission 44, 46, un mouvement relatif rapide des deux électrodes, depuis la position relative de fermeture. Le profil de vitesse de ce mouvement peut être, entre autres, l'un ou l'autre de ceux illustrés sur les Fig. 5A à 5D , par exemple un profil de vitesse constant à la première vitesse moyenne d'écartement V1, comme sur les Figs. 5A à 5C , ou un profil de vitesse variable comme sur la Fig. 5D .
Pendant que cette étape initiale 100 continue de se dérouler, l'unité de contrôle et de commande 52 peut déclencher une étape 200 de détection d'un intervalle de temps Δt₅₀ entre deux arc électriques entre la première et la deuxième électrode. Cette étape peut comporter la réception de signaux relatifs à la présence d'un arc électrique entre l'organe mobile 24 et l'électrode opposée 20, dû à l'ouverture de l'appareil, délivrés par le capteur 50. L'unité de contrôle et de commande 52 peut alors en déduire un intervalle de temps Δt₅₀ entre deux arcs successifs détectés par le capteur 50. Cette détermination de l'intervalle de temps Δt₅₀ peut être initiée dès le début de l'étape initiale 100, ou quelques temps après, par exemple après l'expiration d'un délai de temporisation, ou au-delà d'une valeur de seuil de l'écartement des deux électrodes.
Dès que l'étape de détection 200 permet de déterminer des intervalles de temps successifs entre deux arcs à successifs, l'unité de contrôle et de commande 52 peut, dans une étape de comparaison 300, comparer ces intervalles de temps Δt₅₀, mesurés grâce au capteur 50, à un intervalle de temps de référence Δt_ref. Cet intervalle de temps de référence Δt_ref peut être une valeur stockée dans l'unité de contrôle et de commande 52. Elle peut être une valeur choisie dans un tableau en fonction de paramètres de fonctionnement de l'appareil de coupure 10. Alternativement, la valeur de référence Δt_ref peut être une valeur calculée en fonction d'un ou plusieurs paramètres de fonctionnement de l'appareil de coupure 10 ou de l'installation.
Si l'étape de comparaison 300 détermine que la durée de l'intervalle de temps mesuré Δt₅₀ devient supérieure à la valeur de référence Δt_ref, l'unité de contrôle et de commande 52 peut déclencher une étape de stabilisation 400, « START STAB V2 », ultérieure à l'étape initiale, au cours de laquelle un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue selon un profil de vitesse dans lequel la vitesse est réduite. Le profil de vitesse de ce mouvement peut être, entre autre, l'un ou l'autre de ceux illustrés sur les Fig. 5A à 5D , par exemple un profil de vitesse constant à une vitesse moyenne d'écartement de stabilisation V2 inférieure à une première vitesse constante d'écartement V1, comme sur les Figs. 5A à 5C , ou un profil de vitesse variable comme sur la Fig. 5D . L'unité de contrôle et de commande 52 modifie alors les commandes envoyées au moteur 48 pour ralentir la vitesse du mouvement d'écartement des deux électrodes.
La durée de l'étape de stabilisation peut être prédéterminée, par exemple par une durée prédéterminée en temps ou par une valeur de seuil de l'écartement des deux électrodes. Cette durée peut alternativement être déterminée en fonction d'un ou plusieurs paramètres de fonctionnement de l'appareil de coupure, par exemple des paramètres géométriques constitutifs de l'appareil ou des paramètres caractéristiques du ou des potentiels électriques auxquels l'appareil est soumis, notamment sous la forme de sélection de valeurs dans un tableau ou sous la forme de calcul en fonction de ces paramètres.
Dans cet exemple de réalisation, il est par ailleurs prévu, après l'étape de stabilisation, au moins une étape de poursuite d'ouverture 500, « START OPEN V3 » au cours de laquelle un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement supérieure à la deuxième vitesse moyenne d'écartement.
L'étape de poursuite d'ouverture 500 pourrait se poursuivre inconditionnellement jusqu'à ce que les deux électrodes aient atteint leur position relative d'ouverture électrique dans laquelle elles atteignent leur écartement final, déclenchant alors une étape d'arrêt 700 « STOP » du dispositif de commande 42.
Toutefois, dans le mode de réalisation illustré, il est prévu, au cours de l'étape de poursuite d'ouverture 500 d'effectuer une étape de contrôle 600, « TEST », pendant laquelle les signaux délivrés par le capteur 50 sont utilisés pour détecter l'éventuelle apparition d'un arc électrique entre les deux électrodes.
Si un tel arc est détecté, le procédé peut avantageusement prévoir soit de déclencher directement une étape de stabilisation secondaire en renvoyant le procédé directement à l'étape de stabilisation 400 décrite plus haut, soit de renvoyer le procédé à l'étape de comparaison 300 décrite plus haut. Ainsi, le déclenchement d'une étape de stabilisation secondaire est déterminé au moins en fonction de la détection d'un arc électrique entre la première et la deuxième électrode au cours d'une étape de poursuite d'ouverture.
Dans tous les cas, lorsque les deux électrodes atteignent leur écartement final, le procédé déclenche une étape d'arrêt 700 du dispositif de commande 42.
Bien entendu d'autres variantes du procédé peuvent être envisagées, suivant notamment les procédés décrits en relation avec les Fig. 5A à 5D .
La fin de l'étape de stabilisation peut être déterminée aussi, par exemple, en fonction de la détection de la présence d'un arc électrique entre les deux électrodes, cette détection pouvant être effectuée au moyen du capteur 50. Par exemple, on peut prévoir que l'étape de stabilisation soit terminée après l'écoulement d'un laps de temps prédéterminé suivant un dernier arc électrique détecté entre les deux électrodes 20, 22, 24. On peut donc, après l'écoulement de ce laps de temps, déclencher une étape de poursuite d'ouverture.
De préférence, le positionnement d'une étape de stabilisation dans le processus, par exemple défini par les instants de début t_a1, t_a2 et de fin t_b1 , t_b2 d'une étape de stabilisation, notamment de la première étape de stabilisation, sont prédéterminés, choisis ou calculés de telle sorte que, au cours de l'étape de stabilisation, les électrodes 20, 22 occupent au moins une position relative de dernier arc pour laquelle :

il existe une valeur de potentiel électrique de la première électrode qui crée, pour cette position, et pour une valeur antérieure de potentiel de la deuxième électrode, un arc électrique entre les deux électrodes, et
l'arc électrique amène la deuxième électrode à un potentiel final pour lequel la différence de potentiel électrique entre la première électrode et la deuxième électrode est inférieure à la tenue diélectrique minimale entre les électrodes pour ladite position.

La tenue diélectrique minimale entre les électrodes pour ladite position correspond à la tension entre les deux électrodes qui provoquerait, pour ladite position, l'amorçage d'un arc électrique entre les deux électrodes 20, 22, 24. Elle peut être déterminée, pour une installation, par une campagne d'essais.
Si une telle position n'est pas trouvée, il est possible qu'au moins une étape de stabilisation secondaire soit nécessaire, jusqu'à obtenir cet effet.
En d'autres termes, cette position est une position pour laquelle, compte tenu des paramètres de fonctionnement de l'appareil de coupure dans l'installation, la différence de potentiel entre la première et la deuxième électrode va, après éventuellement plusieurs changements de valeurs dus à des arcs électriques successifs provoqués par les variations alternatives du potentiel de la première électrode, atteindre une valeur finale au-delà de laquelle le potentiel de la seconde électrode ne variera plus durant la suite du mouvement relatif d'ouverture des deux électrodes jusqu'à ce qu'elles atteignent leur position relative d'ouverture électrique. Grâce à l'invention, on obtient la stabilisation du potentiel de l'électrode au potentiel flottant pour le potentiel le plus proche possible du potentiel minimum pouvant exister, lequel dépendant des paramètres constitutif du sectionneur.
De manière générale, les instants de début et de fin de l'étape de stabilisation, et l'écartement des deux électrodes auxquelles correspondent ces deux instants, sont choisis pour que, pendant une étape de stabilisation, les électrodes occupent au moins une position relative pour laquelle la valeur d'écartement des électrodes est comprise entre 10% et 90% de la valeur d'écartement des électrodes dans la position finale d'ouverture.
Des simulations et des essais ont montré que, pour certaines configurations, des résultats satisfaisants sont obtenus si, pendant l'étape de stabilisation, les électrodes occupent au moins une position relative pour laquelle la valeur d'écartement des électrodes est comprise entre 10% et 50%, plus préférentiellement entre 10% et 30% de la valeur d'écartement des électrodes dans une position finale d'ouverture. Pour d'autres configurations, des résultats satisfaisants sont obtenus si, pendant l'étape de stabilisation, les électrodes occupent au moins une position relative pour laquelle la valeur d'écartement des électrodes est comprise entre 40% et 90%, plus préférentiellement entre 60% et 90 % de la valeur d'écartement
De préférence, une étape de stabilisation présente une durée égale à au moins 5 fois la période d'alternance du potentiel électrique alternatif auquel est soumise la première électrode, en l'occurrence la période d'alternance de la tension de la source de tension, de préférence au moins 15 fois la période d'alternance du potentiel électrique alternatif auquel est soumise la première électrode, de manière à augmenter la probabilité que surviennent le dernier arc électrique pendant l'étape de stabilisation.
Des simulations et des essais ont montré qu'une étape de stabilisation peut présenter une durée inférieure à 75 fois la période d'alternance du potentiel électrique alternatif auquel est soumise la première électrode, de préférence inférieure à 50 fois la période d'alternance du potentiel électrique alternatif auquel est soumise la première électrode. En limitant ainsi la durée d'une phase de stabilisation, on diminue le temps total du mouvement d'ouverture de l'appareil de coupure entre la position relative de fermeture électrique et la position relative d'ouverture électrique des deux électrodes. Cependant, même en observant cette limite de durée, on constate généralement que le dernier arc électrique est atteint au cours de l'étape de stabilisation.
Des simulations et des essais ont montré que la deuxième vitesse moyenne d'écartement peut être choisie de telle sorte que la vitesse d'accroissement de la tenue diélectrique maximale de l'appareil, engendrée par l'augmentation de la valeur d'écartement, croit à une vitesse inférieure à 1.0 pu/s, de préférence inférieure à 0.5 pu/s, où 1 pu est la valeur de crête du potentiel électrique alternatif auquel est soumise la première électrode, en l'occurrence la valeur de crête de la tension de la source de tension.
En adoptant les recommandations ci-dessus pour la position de l'étape de stabilisation, pour sa durée, et pour la vitesse d'accroissement maximal de la tenue diélectrique maximale de l'appareil, des simulations ont montré que le potentiel électrique de la seconde électrode lorsque les deux électrodes atteignent leur position relative finale d'ouverture est inférieur à 0.5 pu.
Les Fig. 7A à 7D illustrent un mode de réalisation d'un appareil de coupure mécanique de circuit électrique qui est identique à celui décrit plus haut en référence aux Fig. 1 à 3 , mais dans lequel le mécanisme de transmission 44, 46 reliant l'actionneur 48 à au moins une des électrodes, en l'occurrence au tube 24 de la seconde électrode 22, est configuré pour mettre en oeuvre un exemple de réalisation d'un procédé selon l'invention, de manière entièrement mécanique.
Ce mécanisme comporte de manière similaire un levier 46 qui est entrainé en rotation par l'actionneur 48 autour d'un axe A2 perpendiculaire à l'axe A1 du mouvement des électrodes. A l'extrémité du levier 46 qui est opposée à l'axe de rotation A2, la bielle 44 est articulée sur le levier 46 autour d'un axe A3 parallèle à l'axe A2 par le bais d'une tige d'articulation 54 d'axe A3 qui est reçue dans une gorge en L 56 aménagée dans le levier 46, dans un plan perpendiculaire aux axes A2 et A3. La gorge en L 56 présente une branche longue 56b de course morte et une branche courte 56a d'entrainement initial, les deux branches formant entre elles un angle d'environ 90 degrés. Les deux branches 56a, 56b s'étendent chacune depuis une intersection commune vers une extrémité de fond de branche.
Dans la position de la FIG. 7A , qui correspond à la position relative de fermeture électrique, on comprend que le levier 46 est orienté de telle sorte que la branche courte 56a est orientée vers l'avant, en direction de la première électrode 20, par rapport à son intersection avec la branche longue 56b. La tige d'articulation 54 est reçue à l'extrémité de fond de cette branche courte 56b.
Lors du mouvement d'ouverture, le levier 46 est entraîné par l'actionneur 48, en l'occurrence dans le sens des aiguilles d'une montre en considérant les figures. La tige d'articulation 54 étant reçue à l'extrémité de fond de la branche courte 56a de la gorge, elle est entraînée par cette extrémité de fond, vers l'arrière, de manière à provoquer l'écartement de la seconde électrode 22, 24 à laquelle elle est reliée par la bielle 44.
La Fig. 7B illustre une position du mécanisme de transmission pour laquelle l'orientation de la branche courte de la gorge 56 est sensiblement perpendiculaire à la bielle 44. À partir de cette position, sous l'effet des efforts et sous l'effet de la pesanteur, la tige d'articulation 54 s'échappe de l'extrémité de fond de la branche courte 56a de la gorge en direction de l'intersection avec la branche longue 56b de cette gorge. On remarque que la branche longue 56b de la gorge est alors sensiblement parallèle à l'axe A1 du mouvement d'ouverture.
Entre les positions des Fig. 7B et 7C , le levier 46 poursuit son mouvement de rotation autour de l'axe A2 mais ce mouvement de rotation ne provoque pas de déplacement de la bielle 44, et encore moins de la seconde électrode 22, 24. En effet, entre ces deux positions, la tige d'articulation 54 entre la bielle 44 et levier 46 peut se déplacer librement dans la branche longue 56b de la gorge 56, depuis l'intersection vers son extrémité de fond, qu'elle atteint pour la position de la figure 7C . On voit donc qu'entre les positions des Figs. 7B et 7C , le levier 46 a poursuivi son mouvement de rotation tandis que le tube 24 de la seconde électrode 22 n'a lui pas été déplacé et conserve donc un écartement constant par rapport à la première électrode.
Lorsque le levier 46 poursuit son mouvement de rotation autour de l'axe A2 par rapport à la position de la figure 7C , la tige d'articulation 54 étant reçue à l'extrémité de fond de la branche longue 56b de la gorge en L 56, on voit que la bielle 44, et donc la seconde électrode 22, 24, reprend son mouvement d'ouverture jusqu'à atteindre la position relative d'ouverture électrique illustrée à la Fig. 7D .
Grâce à un dispositif de commande tel qu'illustré, on comprend donc qu'un mouvement de rotation à vitesse constante du levier 46 autour de l'axe A2, par exemple causé par un moteur 48 entraîné à vitesse constante, se traduit par un mouvement de la seconde électrode 22, 24 qui comporte une phase d'arrêt entre les positions des Figs. 7B et 7C . De la sorte, l'appareil illustré sur les Figs. 7a à 7D permet, par des moyens mécaniques, de provoquer un mouvement des électrodes dont le profil de déplacement est analogue à celui illustré à la Fig. 5B , en ce sens qu'il permet d'assurer une étape de stabilisation avec un arrêt du mouvement relatif des deux électrodes, entre une étape d'ouverture initiale, entre les positions des Figs. 7A et 7B , et une étape de poursuite d'ouverture entre les positions des Figs. 7C et 7D .
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims

Procédé de contrôle d'ouverture d'un appareil de coupure mécanique (10) dans un circuit électrique haute tension alternative, du type comportant deux électrodes dont une première (20) est soumise à un potentiel électrique alternatif ayant une période d'alternance, et dont une seconde (22, 24) est isolée électriquement de toute source de tension et de toute masse électrique, les deux électrodes de l'appareil mécanique étant mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement d'ouverture commandée, entre une position relative de fermeture électrique, dans laquelle elles établissent une connexion électrique nominale de l'appareil, et au moins une position relative finale d'ouverture électrique dans laquelle les deux électrodes sont écartées l'une de l'autre d'un écartement final (E_f ), caractérisé en ce que le procédé comporte :
- une étape initiale d'ouverture comprenant au moins un intervalle de temps d'ouverture rapide dont la durée (T1) vaut au moins 1 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes s'effectue à une première vitesse moyenne d'écartement (V1) supérieure à 0.05 mètre par seconde, de préférence supérieure à 0.1 mètre par seconde ;

- au moins une étape de stabilisation, ultérieure à l'étape initiale d'ouverture et comprenant au moins un intervalle de temps de stabilisation dont la durée (T2) vaut au moins 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et correspondant à des écartements des deux électrodes (20, 22, 24) compris entre 10% et 90% de l'écartement final (E_f ), au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes (20, 22, 24) s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement de stabilisation (V2) inférieure à 0.03 mètre par seconde.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé comporte, après l'étape de stabilisation, au moins une étape de poursuite d'ouverture comprenant au moins un intervalle de temps de poursuite d'ouverture dont la durée vaut au moins 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode et au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes (20, 22, 24) s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement (V3) supérieure à 0.03 mètre par seconde, de préférence supérieure à 0.05 mètre par seconde, plus préférentiellement supérieure à 0.1 mètre par seconde.
Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le procédé comporte, après une étape de poursuite d'ouverture, une étape de stabilisation secondaire comprenant au moins un intervalle de temps de stabilisation secondaire dont la durée vaut au moins 5 fois la période d'alternance du potentiel alternatif de la première électrode, au cours duquel un mouvement relatif des deux électrodes (20, 22, 24) s'effectue à une vitesse moyenne d'écartement (V4) inférieure à 0.03 mètre par seconde.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une étape de stabilisation est déclenchée pour correspondre à une position relative prédéterminée des deux électrodes (20, 22, 24).
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une étape de stabilisation est déclenchée au moins en fonction de la durée d'un intervalle de temps entre deux arcs électriques entre la première (20) et la deuxième (22, 2b4) électrode au cours du mouvement d'ouverture.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pendant l'étape initiale d'ouverture, on détecte un intervalle de temps (Δt₅₀ ) entre deux arc électriques entre la première (20) et la deuxième (22, 24) électrode, et en ce qu'on compare la durée de l'intervalle de temps (Δt₅₀ ) par rapport à une valeur de référence (Δt_ref ) au-dessus de laquelle une étape de stabilisation est déclenchée.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une étape de stabilisation est déclenchée au moins en fonction de la tension entre les deux électrodes au moment de l'amorçage d'un arc électrique entre les deux électrodes (20, 22, 24).
Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une étape de poursuite d'ouverture est déclenchée après l'écoulement d'un laps de temps prédéterminé suivant un dernier arc électrique détecté entre les deux électrodes (20, 22, 24).
Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le déclenchement d'une étape de stabilisation secondaire est déterminé au moins en fonction de la détection d'un arc électrique entre la première et la deuxième électrode au cours d'une étape de poursuite d'ouverture.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pendant une étape de stabilisation, les électrodes (20, 22, 24) occupent au moins une position relative de dernier arc pour laquelle :
- il existe une valeur de potentiel électrique de la première électrode (20) soumise à un potentiel électrique alternatif qui crée, pour cette position, et pour une valeur antérieure de potentiel de la deuxième électrode (22, 24), un arc électrique entre les deux électrodes, et

- l'arc électrique amène la deuxième électrode (22, 24) à un potentiel final pour lequel la différence de potentiel électrique entre la première électrode (20) et la deuxième électrode (22, 24) est inférieure à la tenue diélectrique minimale entre les électrodes pour ladite position.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une étape de stabilisation comporte au moins un arrêt du mouvement relatif des deux électrodes (20, 22, 24), voire consiste en un arrêt du mouvement relatif des deux électrodes (20, 22, 24).
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une étape de stabilisation présente une durée égale à au moins 5 fois, alternativement au moins 10 fois, alternativement au moins 20 fois la période d'alternance du potentiel électrique auquel est soumise la première électrode (20).
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième vitesse moyenne d'écartement (V2) est choisie de telle sorte que la vitesse d'accroissement de la tenue diélectrique minimale de l'appareil, engendrée par l'augmentation de la valeur d'écartement, croit à une vitesse inférieure à 1.0 pu/s, de préférence inférieure à 0.5 pu/s, où 1 pu est la valeur de crête du potentiel électrique auquel est soumise la première électrode (20) par rapport à la terre.
Installation électrique comprenant un appareil de coupure mécanique (10) d'un circuit électrique haute tension alternative, du type comportant deux électrodes dont une première (20) est soumise à un potentiel électrique alternatif et dont une seconde (22, 24) est isolée électriquement de toute source de tension et de toute masse électrique, les deux électrodes (20, 22, 24) de l'appareil mécanique étant mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement d'ouverture commandée par un dispositif de commande (42), entre une position relative de fermeture électrique, dans laquelle elles établissent une connexion électrique nominale de l'appareil, et au moins une position relative d'ouverture électrique dans laquelle les deux électrodes sont écartées l'une de l'autre, caractérisée en ce que le dispositif de commande (42) est configuré pour mettre en oeuvre un procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes.
Installation électrique selon la revendication 14, caractérisée en ce que le dispositif de commande comporte un actionneur (48) pour commander le mouvement relatif des électrodes (20, 22, 24) par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission (44, 46) reliant l'actionneur (48) à au moins une des électrodes, le mécanisme de transmission (44, 46) étant configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.