D'ENERGIE ELECTRIQUE

L'invention concerne un court-circuiteur pour une installation de production d'énergie électrique comprenant notamment des panneaux photovoltaïques.

Dans le domaine de la production d'énergie électrique par récupération du rayonnement solaire, il est connu d'équiper les bâtiments sur lesquels sont installés des panneaux photovoltaïques de court-circuiteurs permettant de mettre en court-circuit l'installation photovoltaïque, pour assurer la sécurité des personnes en cas d'intervention de maintenance ou de secours dans le bâtiment.

Les courts-circuiteurs tels que connus de EP-1 720 241 permettent de court- circuiter simultanément les bornes de l'installation photovoltaïque et les bornes du réseau auquel l'installation photovoltaïque est raccordée. De tels dispositifs mettent par exemple en œuvre des composants électroniques aptes à connecter entre elles les bornes de l'installation.

Les techniques connues utilisent des composants électroniques qui peuvent être sujet à des dysfonctionnements ou des destructions.

C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant un nouveau court-circuiteur dont le fonctionnement est plus sûr que les court-circuiteurs de l'état de la technique.

A cet effet, l'invention concerne un court-circuiteur pour une installation de production d'énergie électrique comprenant au moins un panneau photovoltaïque, adapté pour établir simultanément un court-circuit aux extrémités de l'installation et un court- circuit aux extrémités d'un réseau électrique connecté aux extrémités de l'installation. Ce court-circuiteur est caractérisé en ce qu'il comporte un élément mobile en rotation autour d'un axe entre une première position, dans laquelle deux pistes conductrices de l'élément mobile distinctes conduisent le courant entre, d'une part, une première borne connectée à l'installation et une première borne connectée au réseau et, d'autre part, une deuxième borne connectée à l'installation et une deuxième borne connectée au réseau, et une seconde position, dans laquelle l'élément mobile établit et maintient simultanément le court-circuit aux extrémités de l'installation et aux extrémités du réseau et isole électriquement l'installation du réseau.

Grâce à l'invention, le court-circuit est établi grâce au mouvement d'une pièce mécanique sans faire appel à des composants électroniques, ce qui induit une fiabilité améliorée par rapport aux court-circuiteurs de l'état de la technique. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel court- circuiteur peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible :

- Les pistes conductrices de l'élément mobile s'étendent sur deux portions sensiblement opposées d'une surface périphérique cylindrique de l'élément mobile centrée sur l'axe de rotation de l'élément mobile, et en ce que les pistes conductrices de l'élément mobile sont étagées selon l'axe de rotation de l'élément mobile.

- Les bornes sont étagées en regard des pistes conductrices de l'élément mobile de manière que, lorsque l'élément mobile passe de sa première position à sa deuxième position, la connexion électrique entre l'installation et le réseau est interrompue seulement si la connexion électrique entre les extrémités de l'installation est établie.

Lorsque l'élément mobile est dans sa première position, les pistes conductrices sont positionnées de manière que, lorsque l'élément mobile passe de sa première à sa deuxième position, le court-circuit aux extrémités de l'installation est établi en premier, le court-circuit aux extrémités du réseau est établi en second, et l'isolation de l'installation par rapport au réseau est établie en dernier.

Lorsque l'élément mobile est dans sa première position, un premier angle défini entre, d'une part, une première interface entre une première piste et une quantité d'isolant et, d'autre part, un rayon s'étendant à partir de l'axe de rotation et passant par un point de contact entre l'élément rotatif et une borne reliée au réseau est supérieur à un deuxième angle défini entre, d'une part, une deuxième interface entre la première piste et la quantité d'isolant et, d'autre part, un rayon s'étendant à partir de l'axe de rotation et passant par un point de contact entre l'élément rotatif et une borne reliée à l'installation et diamétralement opposée à la borne reliée au réseau, et un troisième angle défini entre, d'une part, une troisième interface entre une deuxième piste et la quantité d'isolant et, d'autre part, le rayon s'étendant à partir de l'axe de rotation et passant par le point de contact entre l'élément rotatif et la borne reliée à l'installation est supérieur à un quatrième angle défini entre, d'une part, une quatrième interface entre la deuxième piste et la quantité d'isolant et, d'autre part, le rayon s'étendant à partir de l'axe de rotation et passant par le point de contact entre l'élément rotatif et la borne reliée au réseau, et le troisième angle est supérieur au deuxième angle, et le premier angle est supérieur au quatrième angle.

- Les bornes connectées à l'installation et une première borne connectée au réseau sont adaptées pour être en contact électrique simultané avec une première piste conductrice de l'élément mobile, alors que les bornes connectées au réseau et une borne connectée à l'installation et diamétralement opposée à la première borne connectée au réseau par rapport à l'élément mobile, sont adaptées pour être en contact électrique simultané avec la deuxième piste conductrice de l'élément mobile.

Les pistes conductrices s'étendent sur des secteurs angulaires d'angles au sommet supérieurs à 180°.

- L'organe apte à déclencher une signalisation comprend une pièce en saillie d'une surface externe de l'élément mobile et adaptée pour percuter un levier pivotant qui retient dans une position escamotée un élément de signalisation.

Dans la première position de l'élément mobile, la pièce en saillie est décalée angulairement par rapport au levier pivotant de manière que le déclenchement de la signalisation visuelle s'exécute après l'établissement de la coupure entre les extrémités de l'installation et les extrémités du réseau.

- L'élément mobile comporte un organe apte à déclencher une signalisation lorsque le court-circuit est établi aux extrémités de l'installation et aux extrémités du réseau et que l'installation est isolée électriquement du réseau.

- Le court-circuiteur comporte un organe de rappel tendant à entraîner l'élément mobile vers sa deuxième position, alors que l'élément mobile est maintenu dans sa première position, à rencontre de l'action de l'organe de rappel, par une gâchette qui coopère avec une butée de l'élément mobile.

- L'organe de rappel est un ressort spiral enroulé dans un logement cylindrique de l'élément mobile.

- Le court-circuiteur comporte un dispositif de réarmement permettant de remettre l'élément mobile dans sa première position.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un court-circuiteur conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 est un schéma de principe d'une installation photovoltaïque comprenant un court-circuiteur selon l'invention ;

la figure 2 est une vue de côté d'un court-circuiteur selon l'invention dont le tambour est représenté en coupe en partie basse de cette figure;

- la figure 3 est une coupe du court-circuiteur selon le plan III à la figure 2 ;

- la figure 4 est une coupe du court-circuiteur selon le plan IV à la figure 2, le court-circuiteur étant dans une première configuration ;

- la figure 5 est une coupe analogue à la figure 4, lorsque le court-circuiteur est dans une deuxième configuration ; - la figure 6 est une coupe du court-circuiteur selon le plan VI à la figure 2, lorsque le court-circuiteur est dans la première configuration;

- la figure 7 est une coupe analogue à la figure 6, lorsque le court-circuiteur est dans la deuxième configuration.

L'invention photovoltaïque I représentée à la figure 1 comporte une pluralité de panneaux photovoltaïques 2 raccordés ensemble en série ou en parallèle. L'installation I produit de l'énergie à partir du rayonnement solaire et la fournit à un réseau R. Entre l'installation I et le réseau R sont connectés un court-circuiteur C et un onduleur 4 adapté pour transformer le courant continu débité par l'installation I en courant alternatif exploitable par des équipements électriques non représentés connectés au réseau R et, le cas échéant, utilisés dans un bâtiment dans lequel l'installation I est mise en œuvre.

L'arrivée du courant dans le court-circuiteur C se fait par deux câbles ou extrémités 6 et 8 munis de bornes non représentées auxquelles est connecté le court- circuiteur C. En sortie du court-circuiteur C, deux câbles 10 et 12 acheminent le courant à l'onduleur 4. Dans la suite, ces câbles 10 et 12 seront considérés comme étant les extrémités du réseau R.

Le court-circuiteur C est adapté pour, en cas de besoin, c'est-à-dire, en cas d'intervention de pompiers sur un sinistre dans le bâtiment ou d'intervention de maintenance par du personnel qualifié, mettre en sécurité le bâtiment en désactivant la production électrique de l'installation I. Pour ce faire, le court-circuiteur C est adapté pour mettre en court-circuit l'installation I au plus près des panneaux photovoltaïques, et réaliser simultanément le court-circuit aux extrémités du réseau R.

Le court-circuiteur comporte deux bornes électriquement conductrices 32 et 34 connectées aux extrémités 6 et 8 de l'installation I et deux bornes électriquement conductrices 52 et 54 connectées aux extrémités 10 et 12 du réseau R. Ces connexions peuvent se faire, par exemple, au moyen de vis serrant des câbles du réseau dans des étriers ou par tout autre moyen approprié. Dans l'exemple, les bornes 32, 34, 52 et 54 sont respectivement connectées aux câbles 6, 8, 10 et 12, comme représenté schématiquement sur les figures 4 à 7.

Les bornes 32, 34, 52 et 54 peuvent être des lames en matériau conducteur tel que du cuivre.

Les bornes conductrices 32, 34, 52 et 54 sont montées sur à un bâti 100 du court- circuiteur.

Le court-circuiteur C comporte un élément mobile ou tambour 200 monté dans le bâti 100 avec possibilité de pivotement par rapport au bâti 100 autour d'un axe de rotation X-X' correspondant à l'axe de symétrie de la surface périphérique externe 201 du tambour 200.

Le tambour 200 présente une forme générale cylindrique à section circulaire. Le tambour 200 comporte deux pistes conductrices 220 et 240 intégrées dans le tambour 200. Les pistes 220 et 240 consistent en des tronçons d'anneaux en matériau conducteur tel que du cuivre et dont des surfaces périphériques externes respectives 221 et 241 affleurent sur deux portions sensiblement opposées de la surface cylindrique externe 201 du tambour 200. Les pistes conductrices 220 et 240 sont étagées le long de l'axe X-X' et sont enchâssées dans une masse 213 de matériau isolant. La piste 220 présente à ses extrémités deux interfaces 121 et I22 avec l'isolant du tambour 200. La piste 240 présente à ses extrémités deux interfaces 141 et I42 avec l'isolant du tambour 200.

Les pistes 220 et 240 sont adaptées pour être en contact électrique avec les bornes 32, 34, 52 et 54. Pour cela, chacune des bornes 32, 34, 52 et 54 est maintenue en contact avec les pistes 220 et/ou 240 par un ressort 60 interposé entre la borne et le bâti 100, ou par tout autre moyen de rappel élastique adapté. Les ressorts 60 permettent d'assurer une pression de contact adaptée au courant à transiter. Dans une première configuration du court-circuiteur C, le tambour 200 est dans une première position où il permet la circulation du courant électrique de l'installation I au réseau R. Ceci correspond à la configuration des figures 4 et 6, dans lesquelles les bornes 32 et 52, d'une part, et les bornes 34 et 54, d'autre part, sont respectivement connectées électriquement par l'intermédiaire des pistes 220 et 240 du tambour 200.

Le tambour 200 comporte un logement cylindrique 203 dans lequel est enroulé un ressort spiral 70 qui tend à entraîner le tambour 200 en rotation autour de l'axe X-X', à partir de la première position de conduction du courant, et dans le sens de la flèche F1 aux figures 4 et 6. Le tambour 200 est maintenu dans sa première position par une gâchette 80 qui coopère avec une butée 205 du tambour 200. L'action de la gâchette 80 s'oppose au couple du ressort 70, qui s'exerce entre le bâti 100 et le tambour 200. Le ressort 70 comporte une extrémité 72 fixe par rapport au bâti 100, et une extrémité 74 solidaire du tambour 200 et insérée dans un trou 204 excentré par rapport à l'axe X-X'. Lorsque le tambour 200 est dans sa première position, le court-circuiteur est dans une première configuration dite « passante » où il relie les panneaux 2 au réseau R. Plus précisément, les câbles 6 et 10 sont reliés par les bornes 32 et 52 et la piste 220, alors que les câbles 8 et 12 sont reliés par les bornes 34 et 54 et la piste 240.

Dans le cas où une intervention de sécurité ou de maintenance doit avoir lieu dans le bâtiment, le court-circuit est déclenché par le personnel d'intervention. Par un moyen approprié et non représenté à commande locale ou à distance, par exemple de type pneumatique, mécanique, électrique, pyrotechnique ou tout autre type. La gâchette 80 est dégagée de la butée 205, ce qui a pour effet de supprimer la résistance au couple du ressort spiral 70, et d'autoriser la rotation du tambour 200 de sa première position de conduction du courant vers sa deuxième position de court-circuit représentée aux figures 5 et 7. Lorsque le tambour 200 est dans sa deuxième position, le court-circuiteur C est dans une deuxième configuration dite « de coupure » où il isole les panneaux 2 du réseau R.

Dans cette deuxième configuration, les câbles 6 et 8 sont raccordés électriquement par les bornes 32 et 34 et la piste 220. Les panneaux 2 sont ainsi en court-circuit. Par ailleurs, les câbles 10 et 12 sont raccordés par les bornes 52 et 54 et la piste 240. Le réseau R est ainsi en court-circuit.

La répartition des bornes 32, 34, 52 et 54 autour du tambour 200 est régulière, le point de contact respectif P32, P34, P52 et P54 de chacune de ces bornes avec le tambour 200 étant séparé du point de contact des deux bornes adjacentes par un angle de 90 °. Une rotation du tambour 200 autour de l'axe X-X' à partir de sa première position doit donc être au moins égale à 90° pour que les bornes 32 et 34 soient connectées électriquement ensemble et que les bornes 52 et 54 soient connectées électriquement ensemble.

Afin d'éviter des arcs électriques potentiellement dangereux pour l'installation I et pour les personnes se trouvant à proximité immédiate du court-circuiteur C, il est nécessaire que le courant électrique dans le circuit reliant l'installation I et le réseau R ne soit pas interrompu lors du passage du tambour de sa première position à sa seconde position. Il est donc nécessaire de s'assurer que le contact électrique entre les bornes 32 et 34, d'une part, et le contact électrique entre les bornes 52 et 54, d'autre part, soient bien établis avant de supprimer le contact entre les bornes 32 et 52 et entre les bornes 34 et 54.

L'angle de rotation Θ1 nécessaire à l'établissement d'un contact électrique entre les bornes 32 et 34 à partir de la première position du tambour 200 est fixé à 45°. Cette valeur est non limitative. En effet, cette valeur peut être différente et sert de base à la détermination des angles de rotation nécessaires à l'établissement des connections électriques entre les bornes 32, 34, 52 et 54 en fonction de l'ordre souhaité d'établissement des connections électriques.

Comme représenté à la figure 4, dans la première position du tambour 200, l'interface 121 entre la piste conductrice 220 et l'isolant est décalée angulairement, par rapport à un rayon R34 s'étendant à partir de l'axe X-X' et passant par le point de contact P34, de l'angle Θ1 . Lorsque le mouvement de rotation du tambour 200 se poursuit, un contact électrique est réalisé entre les bornes 52 et 54 grâce à la rotation de la piste 240. Pour que ce contact ait lieu après la mise en contact des bornes 32 et 34, dans la première position du tambour 200, l'interface 141 entre la piste 240 et l'isolant est décalée, par rapport à un rayon R52 s'étendant à partir de l'axe X-X' et passant par le point de contact P52, d'un angle Θ2 de valeur supérieure à celle de l'angle Θ1 , par exemple égale à 60°.

Afin que les contacts électriques entre les bornes 32 et 34 et entre les bornes 52 et 54 soient effectués avant la rupture des contacts entre les pistes 32 et 52 et entre les bornes 34 et 54, il est nécessaire que les pistes 220 et 240 mettent simultanément en contact trois bornes, pendant une étape transitoire entre les première et deuxième configurations du court-circuiteur C. Pour cette raison, les secteurs angulaires sur lesquels s'étendent les pistes 220 et 240 ont des angles au sommet respectifs β2 et β4 supérieurs à 180 °. Cela implique l'étagement des pistes 220 et 240 selon l'axe X-X'. Les bornes 32, 34, 52 et 54 sont également étagées selon l'axe X-X' de manière que les bornes 32, 34 et 52 puissent être en contact électrique simultané avec la piste 220, et de manière que les bornes 34, 52 et 54 puissent être en contact électrique simultané avec la piste 240. Les bornes 32 et 54, qui sont diamétralement opposées par rapport au tambour 200, ne sont en contact qu'avec respectivement la piste 220 et la piste 240 et n'ont donc pas de partie coïncidente le long de l'axe X-X'.

Une fois qu'une rotation du tambour 200 à partir de sa première position d'un angle égal à Θ2 est effectuée, le contact électrique est établi à la fois entre les bornes 32 et 34 et entre les bornes 52 et 54. De ce fait, il est possible d'interrompre la connexion électrique entre les bornes 32 et 52 et entre les bornes 34 et 54 sans occasionner d'arc électrique. Dans la première position du tambour 200, l'interface 122 entre la piste 220 et l'isolant forme un angle Θ3 avec le rayon R52. De façon analogue, dans la première position du tambour 200, l'interface 142 entre la piste 240 et l'isolant forme un angle Θ4 avec le rayon R34. Les angles Θ3 et Θ4 ont une valeur supérieure à celle de l'angle Θ2, par exemple, égale à 70 °. Lorsque l'angle de rotation du tambour 200 à partir de sa première position atteint la valeur de Θ3 ou Θ4, les contacts électriques respectifs entre la piste 220 et la borne 52 et entre la piste 240 et la borne 34 sont interrompus et les câbles 10 et 12 sont isolés des câbles 6 et 8.

Afin de signaler aux personnes intervenant dans le bâtiment que la mise en sécurité est bien effectuée et que les personnes en question peuvent s'engager sans risque dans la bâtiment, un signal visuel, par exemple disposé sur le toit du bâtiment de façon à être visible d'en bas, est déclenché une fois que le court-circuit est établi. Le tambour 200 comporte à cet effet un organe de déclenchement 210 sous la forme d'une pièce en saillie de la surface externe 201 . Cette pièce en saillie est adaptée pour, lors de la rotation du tambour, percuter un levier pivotant 300 qui retient dans une position escamotée, grâce à une encoche 302, un élément de signalisation visuelle non représenté. L'élément de signalisation peut, par exemple, être un objet de couleur vive ou recouvert de matière réfléchissante qui est soumis à l'action d'un ressort de rappel vers une position de signalisation de la mise en sécurité de l'installation. Dans ce cas, le levier pivotant 300 libère cet objet lorsqu'il pivote sous l'action de l'organe 210, dans le sens de la flèche F2 à la figure 5.

Comme le déclenchement de cette signalisation visuelle doit s'exécuter uniquement après l'établissement des court-circuits et des coupures, une rotation du tambour 200 par rapport à sa première position d'un angle supérieur à l'angle de rotation nécessaire à l'établissement des court-circuits et des coupures doit être effectuée. L'organe de déclenchement 210 comporte une face 212 de percussion qui, dans la première position du tambour 200, est décalée angulairement par rapport à une tige 304 du levier pivotant 300, d'un angle Θ5 dont la valeur est supérieure à celle des angles Θ3 et Θ4. Dans l'exemple représenté, l'angle Θ5 vaut 90 °. La rotation du tambour 200 se poursuit donc une fois que les angles Θ3 et Θ4 ont été atteints. Cela permet non seulement de s'assurer que le contact entre les bornes et les pistes du tambour s'effectue à une certaine distance des extrémités des pistes conductrices, et également de s'assurer que le signal visuel n'est déclenché qu'après l'établissement effectif de la coupure entre les extrémités de l'installation I et les extrémités du réseau R.

Une fois le tambour 200 dans sa deuxième position, il y est maintenu par le ressort 70. Un moyen d'arrêt en rotation non représenté permet de stopper le tambour 200 à l'orientation voulue. Une intervention extérieure est alors nécessaire pour rétablir le passage normal du courant, de sorte que les court-circuits entre les câbles 6 et 8, d'une part, et les câbles 10 et 12, d'autre part, et les coupures entre les câbles 6 et 10, d'une part, et les câbles 8 et 12, d'autre part, sont automatiquement maintenus une fois établis.

En variante, les angles Θ1 , Θ2, Θ3, Θ4 et Θ5 peuvent avoir des valeurs différentes des valeurs précitées. Les valeurs des angles Θ3 et Θ4 peuvent également être différentes, de sorte que l'interruption du contact électrique entre les bornes 32 et 52 et entre les bornes 34 et 54 peut intervenir de façon non simultanée. Il peut également être envisagé que les angles Θ1 et Θ2 aient une valeur égale afin que la mise en contact électrique des bornes 32 et 34 et des bornes 52 et 54 soit simultanée.

Selon des variantes non représentées, le système de maintien du tambour 200 dans sa première position à rencontre du couple du ressort 70 est effectué différemment. De même, le mode de déclenchement de la signalisation visuelle peut être différent. Selon un mode de réalisation non représenté, le court-circuiteur C comporte un dispositif de réarmement permettant de remettre le tambour 200 dans sa première position une fois que l'intervention dans le bâtiment est terminée et que la production électrique de l'installation I peut être réactivée.