Domaine Technique

[0001] L'invention concerne le domaine des réseaux de transmission et / ou de distribution de courant électrique continu sous haute tension, généralement désignés sous l'acronyme HVDC. L'invention porte en particulier sur les dispositifs de coupure de courant de défaut destinés à de tels réseaux.

[0002] Les réseaux HVDC sont notamment envisagés comme une solution à l'interconnexion de sites de production d'électricité disparates ou non synchrones. Les réseaux HVDC sont notamment envisagés pour la transmission et la distribution d'énergie produite par des fermes éoliennes offshore plutôt que des technologies de courant alternatif, du fait de pertes en ligne inférieures et d'absence d'incidence des capacités parasites du réseau sur de longues distances. De tels réseaux ont typiquement des niveaux de tension de l'ordre de 100 kV et plus.

[0003] Dans le présent texte, on considère comme haute tension, pour un courant continu, un dispositif dans lequel la tension de service nominale est supérieure à 1500 V en courant continu. Une telle haute tension est, de manière complémentaire, qualifiée également de très haute tension lorsqu’elle est supérieure à 75 000 V (75kV) en courant continu. Bien entendu, le domaine de la haute tension inclue le domaine de la très haute tension.

[0004] La coupure du courant continu dans de tels réseaux est un enjeu crucial conditionnant directement la faisabilité et le développement de tels réseaux.

[0005] On connaît des appareils de coupure de type disjoncteur mécanique pour réaliser la coupure de courant alternatif, c'est à dire que la coupure du courant est obtenue uniquement par l'ouverture d'un élément interrupteur mécanique. Un tel élément interrupteur mécanique comporte deux pièces conductrices faisant contact qui sont en contact mécanique et électrique lorsque l'élément interrupteur est fermé et qui se séparent mécaniquement lorsque l'élément interrupteur est ouvert. Ces disjoncteurs mécaniques présentent plusieurs inconvénients lorsqu'ils sont traversés par des courants importants. [0006] En présence d’un courant et / ou d’une tension importante, la séparation mécanique peut se traduire par l'établissement d'un arc électrique entre les deux pièces conductrices, du fait des énergies importantes accumulées dans le réseau que l’appareil protège. Tant que l’arc électrique reste établi au travers de la séparation mécanique, l'appareil de coupure ne réalise pas la coupure électrique puisqu’un courant continue de circuler au travers de l’appareil par la présence de l’arc. La coupure électrique, au sens de l’interruption effective de la circulation du courant électrique, est parfois particulièrement difficile à réaliser dans un contexte de courant continu et de tension élevée, ces conditions tendant à entretenir l'arc électrique. Par ailleurs, cet arc électrique dégrade, d'une part par érosion les deux pièces conductrices faisant contact, et d'autre part le milieu environnant par ionisation. De plus, le courant met un certain temps à s'interrompre du fait de cette ionisation. Cela nécessite des opérations de maintenance de l’appareil de coupure qui sont contraignantes et coûteuses.

[0007] Les courants de défauts en réseau HVDC sont particulièrement violents et destructeurs. Lorsqu’un défaut générant un fort courant apparaît, il est nécessaire de le couper rapidement ou éventuellement de le limiter en attendant que la coupure soit possible. De plus, la coupure des courants HVDC est plus complexe à réaliser que celle des courants alternatifs (AC). En effet, lors de la coupure d’un courant alternatif, on profite d’un passage par zéro du courant pour réaliser la coupure, ce qui n’est pas le cas avec un courant continu, notamment HVDC.

Technique antérieure

[0008] Diverses solutions ont été proposées pour faciliter la coupure de courant dans une ligne HVDC. On peut par exemple citer les documents DE- 10.2011.083514, WO-2015/078525, WO-2015/166600, US-2017/0178844, ou DE-2136865.

[0009] Certaines solutions font appel à de nombreux composants actifs de commutation à semi-conducteurs, principalement des thyristors et des IGBT. Or, ces composants ont un rapport prix / puissance élevé. Une utilisation excessive de tels commutateurs à semi-conducteurs augmente le coût de la solution. [0010] Le document WO-2015/185096 décrit un dispositif de coupure de courant pour courant continu haute tension. Ce dispositif comprend un interrupteur primaire, mécanique, et un interrupteur secondaire, mécanique, interposés successivement dans la ligne principale entre le point primaire et le point secondaire mais de part et d’autre d’un point intermédiaire de la ligne principale, les deux interrupteurs mécaniques étant commandés chacun entre un état ouvert et un état fermé. Le dispositif comprend un parasurtenseur primaire agencé en parallèle de l’interrupteur primaire entre le point primaire et le point intermédiaire. Il comprend de plus un parasurtenseur secondaire agencé électriquement en parallèle de l'ensemble formé par l’interrupteur primaire et l’interrupteur secondaire. Ce dispositif comporte par ailleurs un condensateur primaire en parallèle de l’interrupteur primaire, un condensateur secondaire en parallèle de l’interrupteur secondaire, et un condensateur tertiaire agencé électriquement en parallèle de l’ensemble formé par l’interrupteur primaire et l’interrupteur secondaire. Ces condensateurs ont pour rôle d’équilibrer les tensions aux bornes des parasurtenseurs et, par conséquent, aux bornes des deux interrupteurs. Ce dispositif comporte par ailleurs un circuit d’oscillation de type LC agencé électriquement en parallèle de l’ensemble formé par l’interrupteur primaire et l’interrupteur secondaire. Ce circuit d’oscillation est susceptible de générer un contre-courant dans la ligne principale de manière à créer un passage par zéro du courant dans la ligne principale, donc au travers de deux interrupteurs. On note cependant que le calibrage du courant d’oscillation est complexe car il doit assurer un passage par zéro dans des conditions qui doivent simultanément permettre l’extinction de l’arc dans les deux interrupteurs. Si cela est possible pour des valeurs d'intensité de courant de défaut prédéterminées, cela devient très complexe pour des obtenir le résultat voulu pour des valeurs disparates d’intensité de courant de défaut.

[0011] Le dispositif illustré à la Figure 9 du document US4442469 comporte trois interrupteurs en série dans la ligne principale. En ouvrant les trois (41a, 41 b et 42), on crée un arc entre les contacts de chaque interrupteur. L'interrupteur 42 interrompt d'abord le courant à l'aide du condensateur 5 et de l'impédance négative caractéristique de l'arc. En déclenchant ensuite l’intervalle de décharge 8, on crée un contre-courant et un passage par zéro dans le ou les interrupteurs 41a et 41 b pour terminer l’interruption de courant dans ces interrupteurs 41a et 41 b. Une résistance 14 et un condensateur 15 sont utilisés pour équilibrer la tension entre deux interrupteurs 41 a et 41 b. Cette solution étant basée sur la tension de l’arc d’interrupteur pour créer un passage par zéro du courant dans le premier interrupteur 42, il est très difficile d’interrompre un courant de défaut élevé. L’interruption de courant avec cette technique est limitée aux courants inférieurs à 8 kA.

[0012] Dans le dispositif du document US3758790, il est prévu d'ouvrir un interrupteur S1 pour créer un arc entre ses contacts, puis de fermer un interrupteur HS pour commuter le courant sur un circuit d’oscillation LC1 afin de générer un passage par zéro du courant dans S1 pour terminer l'ouverture de S1. Le courant commute sur la résistance R1 et diminue. On ouvre alors S2 et on active l’éclateur FS pour commuter le courant résiduel sur la branche C2R2. Cela crée alors un passage à zéro de courant dans S2 et le commutateur S2 termine l'interruption de courant. Avec cette solution, il est difficile d’interrompre un courant de forte intensité. De plus, cette solution nécessite que les commutateurs principaux S1 et S2 présentent tous les deux une tension de maintien supérieure à la tension du réseau. De plus, aucune limitation de surtension n’est prévue dans cette conception.

[0013] Les documents WO-2015/103857, EP-3.091.626, CN-103.296.636 et WO- 2012/100831 décrivent tous des circuits d’oscillation qui associent, en série, une capacité et un composant inductif dédié, le circuit étant destiné à créer un courant oscillatoire pour imposer un passage par zéro du courant dans l’interrupteur. Comme indiqué plus haut, ces circuits nécessitent impérativement que, à l’état initial, c’est-à-dire avant leur activation, la capacité soit pré-chargée. En effet, c’est la charge de cette capacité qui est utilisée pour créer le courant oscillant susceptible de s’opposer au courant circulant dans l’interrupteur. De même, dans ces circuits, la présence d’un composant inductif dédié est nécessaire pour créer l'oscillation du courant et pour limiter la vitesse de variation du courant dans le circuit d’oscillation.

[0014] En résumé, selon l’art antérieur, on ne trouve pas de solution ayant une capacité d'interruption de courant supérieure à 10 kiloampères (kA) avec une taille et un coût raisonnables. L’invention vise à proposer des solutions qui ont une capacité d’interruption de courant pouvant couper des courants de l’ordre de plusieurs dizaines de kiloampères, par exemple de 20 kiloampères, avec une taille et un coût raisonnables.

Exposé de l’invention

[0015] L’invention propose donc un dispositif de coupure de courant pour courant électrique continu haute tension, du type comportant :

- une ligne principale entre un point primaire et un point secondaire,

- un interrupteur primaire, mécanique, et un interrupteur secondaire, mécanique, interposés successivement dans la ligne principale entre le point primaire et le point secondaire mais de part et d’autre d’un point intermédiaire de la ligne principale, les deux interrupteurs mécaniques étant commandés chacun entre un état ouvert et un état fermé,

- un parasurtenseur primaire agencé en parallèle de l’interrupteur primaire entre le point primaire et le point intermédiaire,

- un parasurtenseur secondaire agencé électriquement en parallèle de l’interrupteur secondaire.

[0016] Le dispositif est caractérisé en ce que le parasurtenseur secondaire est agencé électriquement entre le point intermédiaire et le point secondaire, et en ce que le dispositif comporte, entre le point primaire et le point secondaire, un circuit capacitif tampon, électriquement en parallèle de l’ensemble formé par l'interrupteur primaire et l’interrupteur secondaire, et électriquement en parallèle de l’ensemble formé par le parasurtenseur primaire et le parasurtenseur secondaire, le circuit capacitif tampon comportant un interrupteur d’activation et une capacité tampon.

[0017] Un dispositif selon l’invention peut comprendre d’autres caractéristiques

optionnelles de l’invention, prises seules ou en combinaison.

[0018] Le circuit capacitif tampon ne comporte de préférence pas de composant inductif dédié. [0019] L’interrupteur d’activation et la capacité tampon peuvent être agencés électriquement en série dans une ligne du circuit capacitif tampon allant du point primaire au point secondaire.

[0020] Le circuit capacitif tampon peut comporter un circuit de décharge de la capacité tampon.

[0021] Le circuit capacitif tampon peut comporter un parasurtenseur tertiaire agencé en parallèle de l’interrupteur d’activation, par exemple directement aux bornes de l’interrupteur d’activation.

[0022] Le dispositif peut comporter un circuit d’oscillation agencé électriquement en parallèle de l’interrupteur primaire entre le point primaire et le point intermédiaire, le circuit d’oscillation étant apte à générer un passage par zéro du courant au travers de l’interrupteur primaire.

[0023] Le circuit d’oscillation peut comporter au moins une inductance, une capacité et un enclencheur d’oscillation électriquement en série dans le circuit d’oscillation.

[0024] Le dispositif peut comporter, dans le circuit d’oscillation, au moins une résistance d’amortissement électriquement en série avec l’inductance, la capacité et l’enclencheur d’oscillation du circuit d’oscillation, et un dispositif pilotable permettant de varier la valeur de résistance insérée en série dans le circuit d’oscillation.

[0025] Le dispositif peut comporter au moins un interrupteur de by-pass de la résistance d’amortissement, l’interrupteur de by-pass étant susceptible de basculer entre un état ouvert et un état fermé, et la résistance d’amortissement et l’interrupteur de by-pass étant agencés de telle sorte que, dans un état de l’interrupteur de by-pass, la résistance d’amortissement est insérée électriquement en série dans le circuit d’oscillation avec l’inductance, la capacité et l’enclencheur d’oscillation du circuit d’oscillation, tandis que, dans l’autre état de l’interrupteur de by-pass, la résistance d’amortissement est court-circuitée par rapport au circuit d’oscillation.

[0026] Le circuit d’oscillation peut comporter au moins une résistance permanente, insérée de manière permanente dans le circuit d’oscillation, électriquement en série avec l’inductance, la capacité et l’enclencheur d’oscillation du circuit d’oscillation.

[0027] Le circuit d’oscillation peut comporter plusieurs résistances d’amortissement associées chacune à un interrupteur distinct de by-pass de la résistance d’amortissement, chaque interrupteur de by-pass étant susceptible de basculer entre un état ouvert et un état fermé, une résistance d'amortissement et l’interrupteur de by-pass associé étant agencés de telle sorte que, dans un état de l'interrupteur de by-pass, la résistance d'amortissement associée à l’interrupteur est insérée électriquement en série dans le circuit d’oscillation avec l’inductance, la capacité et l’enclencheur d'oscillation du circuit d’oscillation, tandis que, dans l’autre état de l’interrupteur de by-pass, la résistance d’amortissement associée à l’interrupteur est court-circuitée par rapport au circuit d’oscillation.

[0028] L’interrupteur primaire peut être ou comporter au moins un interrupteur à vide.

[0029] L’interrupteur secondaire peut être ou comporter au moins un interrupteur à gaz isolant. En alternative, l’interrupteur secondaire peut être ou comporter au moins un interrupteur à vide.

[0030] Dans un mode de réalisation, le dispositif est caractérisé en ce que le parasurtenseur secondaire est agencé électriquement entre le point intermédiaire et le point secondaire, et en ce que le dispositif comporte, entre le point primaire et le point secondaire, un circuit capacitif tampon, électriquement en parallèle de l’ensemble formé par l’interrupteur primaire et l’interrupteur secondaire, et électriquement en parallèle de l’ensemble formé par le parasurtenseur primaire et le parasurtenseur secondaire, le circuit capacitif tampon comportant un interrupteur d’activation, une capacité tampon, et un circuit de décharge de la capacité tampon, et le circuit capacitif tampon ne comporte pas de composant inductif dédié.

[0031] L’invention concerne par ailleurs un procédé de pilotage d’un dispositif de coupure tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes :

- d’ouvrir mécaniquement l’interrupteur primaire et l’interrupteur secondaire ;

- de couper le courant dans l’interrupteur primaire ouvert pour provoquer l’apparition, aux bornes de l’interrupteur primaire, d’une tension supérieure à la tension de transition du parasurtenseur primaire propre à le faire basculer dans un mode de conduction de courant ;

- de basculer l’interrupteur d’activation pour permettre, dans le circuit capacitif tampon, le passage d’un courant propre à charger la capacité tampon et à délester le courant dans l’interrupteur secondaire.

[0032] Ce procédé peut de plus comporter les étapes de :

- fermer mécaniquement l’interrupteur primaire;

- déterminer un ou plusieurs paramètres du courant au travers du dispositif ou la tension phase-terre, et, en fonction des paramètres du courant au travers du dispositif ou de la tension phase-terre, provoquer une réouverture immédiate du dispositif ;

- fermer mécaniquement l’interrupteur secondaire si il n’y a pas eu de réouverture immédiate du dispositif.

[0033] Un tel procédé peut de plus comporter la détermination d’une valeur d’intensité d’un courant à couper au travers du dispositif, et la détermination, en fonction de la valeur déterminée d’intensité de courant de défaut, de l’état dans lequel l’au moins un interrupteur de by-pass doit être basculé.

[0034] Dans certains procédés selon l’invention certains au moins des interrupteurs de by-pass du circuit d’oscillation peuvent être basculés avec un décalage de temps l’un par rapport à l’autre.

[0035] Dans certains procédés selon l’invention, à l’état initial au basculement de l’interrupteur d’activation pour permettre le passage, dans le circuit capacitif tampon, d’un courant propre à charger la capacité tampon, la capacité tampon est déchargée.

Brève description des dessins

[0036] [Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique d’un premier mode de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention.

[0037] [Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique d’un deuxième mode de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention [0038] [Fig. 3] La figure 3 est un graphe illustrant de manière schématique les variations de certaines des grandeurs caractéristiques du fonctionnement d'un dispositif selon le premier mode de réalisation de l’invention, lors d’un processus d’ouverture.

[0039] [Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique d’une variante de réalisation d’un circuit d’oscillation susceptible d’être mis en œuvre dans un dispositif de coupure selon l’invention.

Description des modes de réalisation

[0040] La Figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de coupure 10 selon l'invention, pour un courant continu à haute tension, voire à très haute tension.

[0041] Comme on peut le voir sur la Figure 1 , le dispositif de coupure de courant 10 comporte un point primaire, qui peut être une première borne 12, et un point secondaire, qui peut être une deuxième borne 14. Ce point primaire 12 et ce point secondaire 14, ou bornes, forment des entrées / sorties pour le courant dans le dispositif 10. Chacun de ces points peut correspondre à une borne physique du dispositif 10, par exemple une borne de raccordement physique, ou une borne virtuelle du dispositif 10 comme étant un point le long d’un conducteur.

[0042] Le dispositif 10 comporte une ligne principale 16 qui s’étend entre la première borne 12 et la deuxième borne 14 et dans laquelle sont interposés, successivement dans la ligne principale entre le point primaire 12 et le point secondaire 14, un interrupteur primaire 18, ayant une première borne 20 et une deuxième borne 22, et un interrupteur secondaire 24, ayant lui aussi une première borne 26 et une deuxième borne 28. La première borne 20 de l’interrupteur primaire 18 est au même potentiel électrique que le point primaire 12. La deuxième borne 28 de l’interrupteur secondaire 24 est au même potentiel électrique que le point secondaire 14. La deuxième borne 22 de l’interrupteur primaire 18 et la première borne 28 de l’interrupteur secondaire 24 sont au même potentiel électrique, et au même potentiel électrique qu’un point intermédiaire 13 de la ligne principale 16 qui est agencé entre les deux interrupteurs 18, 24. Lorsque l’interrupteur primaire 18 et l’interrupteur secondaire 24 sont dans un état fermé, laissant passer le courant électrique, ce dernier circule, au travers du dispositif 10, dans la ligne principale 16, qui est alors la ligne de plus faible impédance du dispositif 10 entre le point primaire 12 et le point secondaire 14. L’un ou l'autre de l’interrupteur primaire 18 et l’interrupteur secondaire 24, ou les deux, peuvent être basculés dans un état ouvert ou dans un état fermé.

[0043] Le dispositif 10 est destiné à être intégré dans une installation électrique. Par exemple, la première borne 12 du dispositif 10 peut être reliée à une portion de d’installation qui peut comprendre une source de haute tension, par exemple supérieure à 100 kilovolts. La deuxième borne 14 peut par exemple être reliée à un circuit consommateur de courant, par exemple une charge électrique ou un réseau électrique. De la sorte, on peut considérer que, dans l’exemple illustré, la première borne 12 est une borne amont, ou d’entrée du courant, tandis que la deuxième borne 14 est une borne aval, ou de sortie du courant, dans le sens de circulation du courant. Ainsi, dans cet exemple, la ligne principale 16 du dispositif serait destinée à être traversée par le courant nominal fourni par la source de tension continue. Cependant, le dispositif 10 selon l’invention est réversible, de sorte que l’on pourrait prévoir une circulation du courant au travers du dispositif selon le sens inverse.

[0044] L’installation électrique est prévue pour fonctionner sous une tension nominale continue, dans le domaine de la haute tension, donc au moins supérieure à 1500 Volts, de préférence dans le domaine de la très haute tension, donc supérieure à 75.000 Volts. L’invention trouvera notamment une application avantageuse pour un dispositif de coupure ayant la capacité de couper un courant allant jusqu’à 3000 ampères, de préférence allant jusqu’à 10 000 ampères, voire jusqu’à 20 000 ampères, sous une tension supérieure d’au moins 100 000 volts (100kV).

[0045] L’interrupteur primaire 18 et l’interrupteur secondaire 24 peuvent être notamment de type disjoncteur, de type sectionneur, de type coupe-circuit, etc.... Dans les exemples plus particuliers décrits plus bas, l'interrupteur primaire 18 et l'interrupteur secondaire 24 sont par exemple chacun formé par un disjoncteur.

[0046] L’interrupteur primaire 18 et l’interrupteur secondaire 24 sont de préférence tous les deux des appareils mécaniques de coupure électrique, dans lesquels la coupure électrique est obtenue par déplacement, notamment par écartement, de deux contacts électriques ou paires de contacts électriques. Dans les appareils mécaniques, le déplacement des contacts électriques est généralement réalisé par des organes de manoeuvre ou actionneurs mécaniques, pneumatiques, hydrauliques ou électriques, éventuellement à travers une cinématique de transfert du mouvement. Ce déplacement peut être contrôlé électroniquement. Comme indiqué plus haut, en présence d’un courant et/ou d’une tension importante, la séparation mécanique des contacts électriques peut se traduire par l'établissement d'un arc électrique entre les deux contacts électriques de l’interrupteur, du fait des énergies importantes accumulées dans le réseau que l’appareil protège. Tant que l’arc électrique reste établi au travers de la séparation mécanique, l’interrupteur ne réalise pas la coupure électrique puisqu’un courant continue de circuler au travers de l’interrupteur par la présence de l’arc. Comme on le verra plus loin, l’invention prévoit des moyens pour assurer la coupure électrique, au sens de l’interruption effective de la circulation du courant électrique.

[0047] L’interrupteur primaire 18 et / ou l’interrupteur secondaire 24 peuvent être constitués chacun par un unique appareil mécanique de coupure électrique, ou peuvent être constitués chacun par plusieurs appareils mécaniques de coupure électrique agencés électriquement en série et / ou en parallèle. Il peut s’agir d’un appareil dit « sous enveloppe métallique » où les moyens d’amené de courant (aussi appelés‘jeu de barre’) sont enfermés dans une enceinte étanche emplie d’un fluide isolant. Les appareils sous enveloppe métallique peuvent notamment être conçus de manière plus compacte que les appareils où l’isolation est réalisée dans l’air.

[0048] Un interrupteur mécanique de coupure électrique peut se présenter sous la forme classique comportant notamment deux électrodes qui sont maintenues, par des supports isolants, dans des positions fixes éloignées de la paroi périphérique d’une enceinte 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 électrode, à laquelle il est relié électriquement, et la séparation du tube de l’électrode opposée est susceptible de créer un arc électrique qui peut s'allonger lors du mouvement d'ouverture de l’interrupteur au cours duquel le tube s’éloigne de l’électrode opposée. Un interrupteur mécanique de coupure électrique comporte traditionnellement deux couples de contact électriques portés par le tube et les deux électrodes. Le premier couple est celui par lequel passe le courant nominal en position complètement fermée de l’appareil. Ce couple de contact peut être secondé par un second couple de contacts, appelés contact d’arcs ou couple de contacts secondaires. Les deux contacts de ce couple ont vocation à rester en contact franc lors de la séparation du premier couple de façon à minimiser le phénomène d’arc sur le premier et ainsi garantir un bon état de conduction électrique en position complètement fermée. A l’inverse les contacts du couple secondaire se séparent en dernier lieu et voient s’établir l’arc électrique.

[0049] Dans certains modes de réalisation de l'invention, l’interrupteur secondaire 24 est un interrupteur à fluide isolant, ou comporte au moins un interrupteur à fluide isolant, notamment à gaz isolant. Ce type d’interrupteurs est particulièrement adapté à l’interruption de courants sous haute tension, encore plus sous très haute tension. Dans un tel appareil, les organes actifs de coupure, notamment les contacts électriques, sont enfermés dans une enceinte étanche dans laquelle on trouve un fluide isolant qui peut être un gaz, couramment de l’hexafluorure de soufre (SF6), mais des liquides ou des huiles peuvent aussi être utilisés. Le fluide isolant peut être un fluide sous pression, par exemple sous une pression supérieure ou égale à 3 bars absolus. 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.

[0050] Dans certains modes de réalisation, l'interrupteur primaire 18 est un interrupteur sous vide, ou comporte au moins un interrupteur sous vide, où les organes actifs de coupure, notamment les contacts électriques, sont enfermés dans une enceinte étanche dans laquelle la pression est inférieure à la pression atmosphérique, notamment inférieure à 100 millibars, notamment inférieure à 10 microbars. Un tel interrupteur présente l’avantage de pouvoir assurer une coupure électrique complète même dans le cas d’un courant qui présente une forte vitesse de variation d’intensité, c’est pour lesquels la valeur de la dérivée de l’intensité par rapport au temps (dl/dt) est élevée.

[0051] Ainsi, dans certains modes de réalisation, dont le mode de réalisation qui va être décrit plus en détail plus loin, l’interrupteur primaire 18 est ou comporte un interrupteur sous vide et l’interrupteur secondaire 24 est ou comporte un interrupteur à fluide isolant, notamment à gaz isolant. Cependant, d’autres combinaisons, sont possible, par exemple une combinaison dans laquelle le dispositif comporte un interrupteur primaire et un interrupteur secondaire de même technologie, notamment tous les deux de type interrupteur sous vide.

[0052] Comme on peut le voir sur la Figure 1 , le dispositif 10 comporte un parasurtenseur primaire 30 agencé en parallèle de l’interrupteur primaire 18 entre le point primaire 12 et le point intermédiaire 13, donc électriquement en parallèle de l'interrupteur primaire 18, et un parasurtenseur secondaire 32 agencé électriquement en parallèle de l’interrupteur secondaire 24, le parasurtenseur secondaire 32 étant donc agencé électriquement entre le point intermédiaire 13 et le point secondaire 14.

[0053] De tels parasurtenseurs permettent de limiter l'amplitude de la différence de potentiel aux bornes de l’interrupteur en parallèle duquel ils sont agencés. Un parasurtenseur 30, 32, ou « voltage surge arester », est donc un dispositif qui limite les crêtes de tension à ses bornes. Le parasurtenseur 30, 32 comprend généralement un composant électrique qui présente une résistance variable en fonction de la tension électrique à ses bornes. La variation de la valeur de résistance n’est généralement pas linéaire avec la tension électrique aux bornes du parasurtenseur 30, 32. Généralement, en-dessous d’une tension de transition aux bornes du parasurtenseur 30, 32, la résistance de celui-ci est importante, avec une décroissance nulle ou relativement faible de sa résistance en fonction de l’augmentation de la tension, et le parasurtenseur ne laisse passer qu’un courant de fuite, de préférence inférieur à 1 ampère (A), voire inférieur à 100 milliampères (mA). Au contraire, au-dessus de la tension de transition aux bornes du parasurtenseur, la résistance de celui-ci décroît rapidement en fonction de l'augmentation de la tension, laquelle atteint une valeur de tension d’écrêtage, ou tension de protection, pour laquelle la résistance du parasurtenseur devient faible, voire très faible. En d’autres termes, le parasurtenseur agit comme un limiteur de tension à ses bornes sur l’intervalle de courant pour lequel il a été choisi. Il oppose la tension de protection lorsqu’on fait passer le courant le plus élevé pour lequel le parasurtenseur a été dimensionné. En deçà de la tension de transition, il tend à empêcher le passage du courant. Au-delà de la tension de transition, il autorise le passage du courant au travers du parasurtenseur pour une faible augmentation de la tension à ses bornes. De manière connue, la tension de transition n’est généralement pas une valeur précise mais correspond plutôt à une plage de tension de transition. Cependant, dans le présent texte, on prendra comme définition que la tension de transition d’un parasurtenseur est la tension pour laquelle le parasurtenseur laisse passer à son travers un courant de 1 ampère (A). La tension de protection est la tension aux bornes du parasurtenseur lorsqu’il est traversé par le courant le plus important pour lequel il a été dimensionné. Parmi les parasurtenseurs, on connaît notamment les parafoudres, lesquels peuvent notamment comprendre les varistances (ou varistors) et les diodes « TVS » (Transient Voltage Suppressor, telles que les diodes « Transil™ ». Notamment, dans le cadre de l’invention, le parasurtenseur primaire 30 et / ou le parasurtenseur secondaire 32 peuvent comprendre chacun un varistor à oxydes métalliques (ou MOV, signifiant « métal oxyde varistor »).

[0054] Avantageusement, comme dans l’exemple qui est illustré, on peut prévoir que le parasurtenseur primaire 30 soit un parasurtenseur dont la tension de transition est par exemple comprise dans la gamme allant de 10 000 volts (10kV) à 100 000 volts (100 kV). Le parasurtenseur secondaire 32 sera généralement un parasurtenseur dont la tension de transition est supérieure à celle du parasurtenseur primaire 30. Plus précisément, le parasurtenseur présente de préférence une tension de transition de telle sorte que le rapport de tension de transition entre les parasurtenseurs secondaire 32 et primaire 30 se situe entre 1 et 10.

[0055] La tension de transition du parasurtenseur primaire 30 est de préférence strictement inférieure à la tension nominale de l’installation électrique dans laquelle est inséré le dispositif de coupure 10. Dans des modes de réalisation particulièrement optimisés, on choisira le parasurtenseur primaire 30 et le parasurtenseur secondaire 32 de telle sorte que la somme de la tension de transition du parasurtenseur primaire 30 avec la tension de transition du parasurtenseur secondaire 32 est supérieure ou égale à tension nominale de l’installation électrique.

[0056] Ainsi, en choisissant un parasurtenseur primaire 30 dont la tension de protection est une tension inférieure à 200kV, on s’assure que la tension aux bornes de l’interrupteur primaire 18 reste inférieure ou égale à cette tension de protection, ce qui permet d’utiliser un interrupteur dont le coût et l’encombrement sont très inférieurs aux systèmes équivalents en haute tension. On facilite aussi la coupure électrique au niveau de cet interrupteur primaire 18.

[0057] Le parasurtenseur primaire 30 et / ou le parasurtenseur secondaire 32 peuvent être réalisés chacun sous la forme d’un ensemble de plusieurs composants discrets agencés électriquement en série et / ou en parallèle. Chaque composant discret est par exemple un parafoudre, notamment une varistance, tel qu’un varistor à oxydes métalliques, ou une diode « TVS ». De préférence, l’ensemble de plusieurs composants discrets agencés électriquement en série et / ou en parallèle présente, du point de vue du reste du dispositif le comportement d’une parasurtenseur unique ayant une tension de transition équivalente pour l’ensemble et une tension de protection pour l’ensemble.

[0058] Comme on peut le voir sur les Figs. 1 et 2, le dispositif de coupure selon l’invention 10 comporte, entre le point primaire 12 et le point secondaire 14, un circuit capacitif tampon 34, sans composant inductif dédié, électriquement en parallèle de l’ensemble formé par l’interrupteur primaire 18 et l’interrupteur secondaire 24, et électriquement en parallèle de l’ensemble formé par le parasurtenseur primaire 30 et le parasurtenseur secondaire 32. Ce circuit capacitif tampon 34 comporte un interrupteur d’activation 36 et une capacité tampon 38. Dans l’exemple illustré, ce circuit comprend donc une ligne électrique 35 dont une extrémité est raccordée électriquement à la ligne principale 16 en un point qui est au même potentiel électrique que le point primaire 12 et que la première borne 20 de l’interrupteur primaire 18, et dont l’autre extrémité est raccordée électriquement à la ligne principale 16 en un point qui est au même potentiel électrique que le point secondaire 14 et que la deuxième borne 28 de l’interrupteur secondaire 24. C’est dans cette ligne 35 que sont interposés, électriquement en série, l’interrupteur d’activation 36 et la capacité tampon 38. La capacité tampon 38 peut par exemple comprendre ou être formée d’un ou plusieurs condensateurs ayant une capacité électrique totale C38.

[0059] Le circuit capacitif tampon 34 peut présenter, comme tout circuit, une inductance parasite, résultant notamment de la nature même de composants électriques qu’il comprend, et résultant de la géométrie du circuit. Cependant, au sens de l’invention, ce circuit capacitif tampon 34 ne comporte aucun composant inductif dédié, c’est-à-dire aucun composant discret ayant une fonction inductive recherchée, donc aucun composant ayant une inductance supérieure à une inductance parasite, notamment aucune bobine ou aucun noyau ferromagnétique inductif. Le circuit capacitif tampon présente ainsi une inductance très faible, par exemple inférieure à 50 microhenrys ou inférieure à 1 microhenry par tranche de 10 kilovolts de tension nominale du réseau.

[0060] Dans certains modes de réalisation, tels que ceux illustrés aux Figs. 1 et 2, le circuit capacitif tampon 34 comporte un circuit de décharge de la capacité tampon 38. Dans les exemples des Figs. 1 et 2, le circuit de décharge est un circuit de décharge passif, ne comportant pas de composant actif. Dans cet exemple, le circuit de décharge comporte une résistance 39 qui est agencée en parallèle de la capacité tampon 38. De préférence, la résistance 39 présente une valeur de résistance électrique R39 élevée de telle sorte que le dipôle qui est constitué de la capacité tampon 38 et de la résistance 39 agencés en parallèle, et qui est inséré dans la ligne électrique 35, présente une constante de temps importante par rapport à un délai de coupure électrique dans l'interrupteur secondaire 24, par exemple une constante de temps supérieure à 50 millisecondes, de préférence supérieure à 100 millisecondes. Dans cet exemple la constante de temps est égale au produit R39 x C38. Un autre type de circuit de décharge, non illustré dans les dessins, peut comporter au moins un composant actif, tel qu’un interrupteur commandé. Ainsi, un circuit de décharge pourrait comprendre un interrupteur commandé qui serait agencé directement en série électriquement avec la résistance 39, l’ensemble de ces deux composants étant en parallèle de la capacité tampon 38. Lorsque l’interrupteur commandé serait basculé dans un état fermé laissant passer le courant, il se formerait un circuit de décharge entre les deux armatures du condensateur tampon 38. [0061] Les modes de réalisation illustrés aux Figs. 1 et 2 diffèrent l’un de l’autre uniquement par la présence, dans le circuit capacitif tampon 34 du dispositif de coupure 10 de la Figure 2, d’un parasurtenseur tertiaire 37 agencé en parallèle de l’interrupteur d’activation 36. Ce parasurtenseur tertiaire 37 peut avantageusement être, comme illustré, agencé directement et uniquement aux bornes de l’interrupteur d’activation 36, au sens qu’il est au contraire agencé, dans la ligne 35 du circuit capacitif tampon 34, électriquement en série avec la capacité tampon 38. Le parasurtenseur tertiaire 37 peut être avantageusement dimensionné pour limiter la tension aux bornes de l’interrupteur d’activation 36. Par exemple, on peut choisir un parasurtenseur dont la tension de protection est dans la gamme allant de 10 000 volts (10kV) à 200 000 volts (200 kV). Ainsi, en choisissant un parasurtenseur tertiaire 37 dont la tension de protection est dans cette gamme de tensions, on s’assure que la tension aux bornes de l’interrupteur d’activation 36 reste dans cette gamme de tensions, ce qui permet d’utiliser un interrupteur dont le coût et l’encombrement sont très inférieurs aux systèmes équivalents à plus haute tension.

[0062] Toutefois, en cas de présence d’un tel parasurtenseur tertiaire 37 dans le circuit capacitif tampon 40, on veillera de préférence à choisir un parasurtenseur tertiaire dont la tension de transition est supérieure à la tension de protection du parasurtenseur primaire 30. Cela permettra notamment d’éviter que du courant passe par le parasurtenseur tertiaire 37 avant la fermeture de l’interrupteur d’activation 36, et donc évitera de charger la capacité tampon 38 avant la fermeture de l’interrupteur d’activation 36.

[0063] Le rôle et l’avantage de la présence d’un tel circuit tampon 34 apparaîtra notamment de la description du fonctionnement d’un dispositif qui en est muni. On se reportera pour cela à la Figure 3, qui illustre les variations de certains paramètres dans le dispositif lors d’une opération de coupure mise en œuvre à l’aide d’un tel dispositif de coupure 10. Cependant, avant décrire le rôle et l’avantage de la présence d'un tel circuit tampon 34, on décrit ci-après des éléments complémentaires pour différentes variantes d’un dispositif de coupure 10 dans son ensemble. Ces éléments complémentaires sont optionnels.

[0064] Dans les exemples illustrés, le dispositif de coupure 10 comporte avantageusement un circuit d’oscillation 40 qui est agencé électriquement en parallèle de l’interrupteur primaire 18 entre le point primaire 12 et le point intermédiaire 13. Le circuit d’oscillation 40 est conçu pour, et apte à générer un passage par zéro du courant au travers de l’interrupteur primaire 18, et ici uniquement au travers de l’interrupteur primaire 18 et pas au travers de l’interrupteur secondaire 24.

[0065] Un tel circuit d’oscillation 40 a pour but de favoriser la coupure électrique au travers de l’interrupteur primaire 18 lorsque celui-ci est mécaniquement ouvert. En effet, on a vu que même après ouverture d’un tel interrupteur, un arc électrique peut s’être établi entre les contacts séparés de l’interrupteur, empêchant la réalisation d’une coupure électrique effective. Le passage par zéro du courant au travers de l’interrupteur primaire, généré par le circuit d’oscillation 40, permet de favoriser la coupure électrique au travers de l’interrupteur primaire 18.

[0066] Différents modes de réalisation sont possibles pour un tel circuit d’oscillation

40. Notamment, il est possible d’utiliser un circuit d’oscillation tel que décrit dans l’art antérieur mentionné en préambule de la présente demande, ou dérivé de cet art antérieur.

[0067] Dans certains modes de réalisation, tels que ceux illustrés schématiquement aux Figures 1 , 2 et 5, le circuit d’oscillation 40 comporte au moins une inductance 42, une capacité 44 et un enclencheur d’oscillation 46, agencés électriquement en série dans le circuit d’oscillation 40 en parallèle de l’interrupteur primaire 18 entre le point primaire 12 et le point intermédiaire 13. La Figure 4 illustre un mode de réalisation d’un circuit d’oscillation 40 comportant uniquement une inductance 42, une capacité 44 et un enclencheur d’oscillation 46, agencés électriquement en série dans le circuit d’oscillation 40 en parallèle de l’interrupteur primaire 18 entre le point primaire 12 et le point intermédiaire 13. Pour le fonctionnement d’un tel circuit d’oscillation 40, il peut être avantageux que la capacité soit pré-chargée avant l’enclenchement du circuit d’oscillation 40. Dans ce cas, le circuit 40 peut comporter, en plus, un circuit de pré-charge de la capacité 44 (non illustré sur les figures). Par ailleurs, comme dans les exemples des Figures 1 et 2, on peut avantageusement prévoir, dans un tel circuit d’oscillation, au moins une résistance d’amortissement 48 et au moins un interrupteur de by-pass 50 de la résistance d’amortissement. L’interrupteur de by- pass 50 est susceptible de basculer entre un état ouvert et un état fermé. La résistance d’amortissement 48 et l’interrupteur de by-pass 50 sont agencés de telle sorte que, dans un état de l’interrupteur de by-pass 50, la résistance d’amortissement 48 est électriquement en série dans le circuit d’oscillation 40 avec l’inductance 42, la capacité 44 et l’enclencheur d’oscillation 46, tandis que, dans l’autre état de l'interrupteur de by-pass 50, la résistance d’amortissement 48 est court-circuitée par rapport au circuit d’oscillation 40.

[0068] On note que la résistance d’amortissement 48 peut être réalisée sous la forme d’un ensemble de plusieurs composants discrets agencés électriquement en série et / ou en parallèle. L’interrupteur de bypass associé 50 est alors généralement agencé électriquement en parallèle de l’ensemble.

[0069] Dans les exemples des Figs, 1 et 2, la résistance d’amortissement 48 est électriquement en série avec l’inductance 42, la capacité 44 et l’enclencheur d’oscillation 46, dans une ligne électrique du circuit d’oscillation 40 qui s’étend du point primaire 12 au point intermédiaire 13, ici directement et uniquement en parallèle de l’interrupteur primaire 18. L’interrupteur de by-pass 50, est agencé directement et uniquement en parallèle de la résistance d’amortissement 48. Ainsi, lorsque l’interrupteur de by-pass 50 est dans un état ouvert, la résistance d'amortissement 48 est électriquement en série dans le circuit d’oscillation 40 avec l’inductance 42, la capacité 44 et l’enclencheur d’oscillation 46, tandis que, lorsque l’interrupteur de by-pass 50 est dans un état fermé, la résistance d’amortissement 48 est court-circuitée par rapport au circuit d’oscillation 40.

[0070] L’enclencheur d’oscillation 46 est un interrupteur, avantageusement un interrupteur à semi-conducteurs, bien qu’un interrupteur mécanique soit aussi envisageable. Il est de préférence bidirectionnel. Il peut ainsi être, comme dans les exemples des Figs. 1 et 2, réalisé sous la forme d’un assemblage en parallèle de deux thyristors 46a, 46b montés tête-bêche. Un tel assemblage est analogue à un TRIAC. Cependant, d’autres composants à semi-conducteurs pourraient être utilisés, comme par exemple des IGBTs ou d’autres types d’éclateurs commandés. Pour des raisons de tenue en tension ou en courant, l’enclencheur d’oscillation 46 peut être réalisé sous la forme d’un ensemble d’interrupteurs agencés électriquement en série et / ou en parallèle mais pouvant de préférence être commandés de manière à se comporter comme un interrupteur unique vis-à-vis du reste du dispositif.

[0071] L’interrupteur de by-pass 50 est avantageusement un interrupteur à semi- conducteurs, bien qu’un interrupteur mécanique soit aussi envisageable. Il est de préférence bidirectionnel. Il peut ainsi être, comme dans les exemples des Figs. 1 et 2, réalisé sous la forme d’un assemblage en parallèle de deux thyristors 50a, 50b montés tête-bêche. Un tel assemblage est analogue à un TRIAC. Cependant, d’autres composants à semi-conducteurs pourraient être utilisés, comme par exemple des IGBTs ou d’autres types d’éclateurs commandés. Pour des raisons de tenue en tension ou en courant, l’interrupteur de by-pass 50 peut être réalisé sous la forme d’un ensemble d’interrupteurs agencés électriquement en série et / ou en parallèle mais pouvant de préférence être commandés de manière à se comporter comme un interrupteur unique vis-à-vis du reste du dispositif.

[0072] Selon des variantes non illustrées, le circuit d’oscillation 40 pourrait comporter au moins une résistance permanente, insérée de manière permanente dans le circuit d’oscillation 40, électriquement en série avec l’inductance 42, la capacité 44 et l’enclencheur d’oscillation 46, avec pour résultat de déterminer une valeur minimum de résistance du circuit oscillant, lorsque la résistance d'amortissement 48 est court-circuitée par rapport au circuit d’oscillation 40. La résistance permanente pourrait être réalisée sous la forme d’un ensemble de plusieurs composants discrets agencés électriquement en série et / ou en parallèle.

[0073] Selon encore une autre variante de réalisation d’un circuit d’oscillation 40, le circuit d’oscillation 40 pourrait comporter au moins une seconde résistance d’amortissement et au moins un second interrupteur de by-pass associé à la seconde résistance d’amortissement, agencés, par exemple en parallèle l’un de l’autre, de telle sorte que, dans un état du second interrupteur de by-pass, la seconde résistance d’amortissement serait électriquement en série dans le circuit d’oscillation 40 avec l'inductance 42, la capacité 44 et l’enclencheur d’oscillation 46, et avec la première résistance d’amortissement 48 si celle-ci est insérée dans le circuit d’amortissement 40. Dans l’autre état du second interrupteur de by- pass, la seconde résistance d’amortissement serait court-circuitée par rapport au circuit d’oscillation 40. Bien entendu, on pourrait généraliser cette variante à plus de deux résistances d’amortissement, et par conséquent plus de deux interrupteurs de by-pass. En ayant plusieurs résistance d’amortissement associées chacune à un interrupteur de by-pass, on peut prévoir que les interrupteurs de by-pass soient commandés simultanément. On peut au contraire prévoir que certains au moins des interrupteurs de by-pass du circuit d’oscillation soient basculés avec un décalage de temps l’un par rapport à l’autre. Ainsi, on peut adapter la valeur totale de résistance du circuit oscillant à plus de deux paliers de valeur de résistance.

[0074] On note que les deux variantes évoquées ci-dessus peuvent être combinées dans un circuit d’oscillation comportant à la fois au moins une résistance permanente et plusieurs résistances d’amortissement, toutes étant insérées en série ou susceptibles d’être insérées en série les unes avec les autres dans le circuit d’oscillation.

[0075] D’autres modes de réalisation pour un circuit d’oscillation 40 peuvent être prévus, mettant par exemple en œuvre des interrupteurs commandés, par exemple des interrupteurs à semi-conducteurs configurés selon un pont en H, selon un demi-point, etc.... Ces interrupteurs peuvent être réalisés chacun sous la forme d’un IGBT (Insulated Gâte Bipolar Transistor), de thyristors, ou autre type de transistor.

[0076] Sur la Figure 3, on a illustré, pour un dispositif de coupure selon l'invention passant d’un état fermé permettant le passage du courant au travers du dispositif, à un état ouvert isolant électriquement le point primaire 12 du point secondaire 14, la variation en fonction du temps, des paramètres suivants :

- la tension V24 aux bornes de l’interrupteur secondaire 24 ;

- l’intensité I24 du courant au travers de l’interrupteur secondaire 24 ;

- l’intensité I46 du courant au travers de l’enclencheur d’oscillation 46 ;

- l’intensité I50 du courant au travers de l’interrupteur de by-pass 50 ; la tension V18 aux bornes de l’interrupteur primaire 18 ;

- l’intensité 118 du courant au travers de l’interrupteur primaire 18 ;

- l’intensité I30 du courant au travers du parasurtenseur primaire 30 ;

- l’intensité I32 du courant au travers du parasurtenseur secondaire 32 ;

- l’intensité 112 du courant au travers du dispositif 10 ; et

- la tension V1214 aux bornes du dispositif 10. [0077] Dans un procédé de pilotage d’un dispositif de coupure 10 selon l’invention, en vue d’amener le dispositif de son état fermé à son état ouvert, on prévoit une étape comprenant l’ouverture mécanique de l’interrupteur primaire 18 et l’interrupteur secondaire 24. Les deux interrupteurs peuvent être ouverts mécaniquement simultanément, ou successivement dans un ordre quelconque. Dans l’exemple de la Figure 3, on prend l’hypothèse que cette ouverture est effective à un instant tO. L’étape d’ouverture des deux interrupteurs peut être déclenchée sous charge normale, par exemple avec un courant nominal prévu au travers du dispositif 10, par une simple volonté d’ouverture du dispositif de coupure en vue par exemple d’isoler électriquement une partie d’installation électrique reliée électriquement au point primaire 12 du dispositif 10 par rapport à une autre partie d’installation électrique reliée électriquement au point secondaire 14 du dispositif 10. L’étape d’ouverture des deux interrupteurs peut être déclenchée en présence d’un défaut électrique dans l’installation électrique, par exemple avec un courant de défaut au travers du dispositif de coupure 10. Ce courant de défaut peut être supérieur au courant nominal maximal prévu au travers du dispositif 10. Une telle ouverture en présence d’un défaut peut résulter de la détection de ce défaut, notamment de la détection d’un ou plusieurs paramètres du courant au travers du dispositif 10, par exemple l’intensité du courant au travers du dispositif 10. On note que, comme décrit précédemment, il se peut que l’ouverture mécanique des deux interrupteurs 18, 24 ne permette pas, à elle seule l’ouverture électrique au sens de l’interruption du passage du courant au travers du dispositif de coupure 10, par la faute de l’établissement d’un arc électrique au travers de chacun de deux interrupteurs. Pour la description du procédé qui va suivre, on se place justement dans cette hypothèse.

[0078] Dans cette hypothèse, le procédé prévoit de couper le courant dans l’interrupteur primaire 18 ouvert pour provoquer l’apparition, aux bornes de l’interrupteur primaire, d’une tension supérieure à la tension de transition du parasurtenseur primaire 30 propre à le faire basculer dans un mode de conduction de courant. Pour couper le courant dans l’interrupteur primaire 18 ouvert, il peut être fait usage de l'un ou l’autre des circuits d’oscillation 40 tels que décrits plus haut, selon ce qui sera décrit plus bas. Cependant, la coupure de courant dans l’interrupteur primaire 18 ouvert peut être obtenue par d’autres moyens, notamment par un dimensionnement adapté de l’interrupteur primaire 18, quitte à ce que ce dimensionnement conduise à un interrupteur primaire plus encombrant et / ou plus cher que celui pouvant être utilisé en cas de présence d’un circuit d’oscillation. Dans l’exemple de la Figure 3, la mise en œuvre du circuit d’oscillation 40 commence à un instant t1 correspondant à la fermeture de l’enclencheur d’oscillation 46, et on prend l’hypothèse que cette ouverture électrique de l’interrupteur primaire 18 est effective à l’instant t3.

[0079] Dans tous les cas, cette coupure du courant au travers de l’interrupteur primaire 18 force le courant au travers du dispositif 10 à charger le condensateur 44, provoquant une montée de tension à ses bornes, ce qui se traduit par l’apparition de cette même tension aux bornes du parasurtenseur primaire 30, et donc de la même tension aux bornes de l’interrupteur primaire 18. Dans l’hypothèse d’un courant de défaut important, cette tension atteint, à un instant t4 sur la Figure 3, la tension de transition du parasurtenseur primaire 30, lequel voit alors sa résistance varier pour limiter l’augmentation de la tension, laquelle atteint un palier. A ce stade, on considère que le parasurtenseur 30 devient passant pour le courant. Ainsi, on peut considérer que, à partir de l’instant t4, le courant au travers du dispositif 10 passe au travers du parasurtenseur primaire 30 mais continue de circuler au travers de l’interrupteur secondaire 24 du fait de la présence d’un arc électrique entre les contacts de ce dernier.

[0080] Pour provoquer la coupure de l’arc électrique dans l’interrupteur secondaire 24, on doit attendre que le courant d’enclencheur d’oscillation 46 s’annule, qu’il récupère son isolation, puis on active le circuit capacitif tampon 34 en fermant l'interrupteur d’activation 36, ce qui correspond à l’instant t5 sur la Figure 3. Autrement dit, on bascule l'interrupteur d’activation 36 pour permettre, dans le circuit capacitif tampon 34, le passage d’un courant propre à charger la capacité tampon 38 et à délester le courant dans l’interrupteur secondaire 24. A l’état initial, la capacité tampon 38 est déchargée, par exemple par la présence du circuit de décharge qui est ici réalisé par la résistance de décharge 39. Autrement dit, le dispositif de coupure 10 est configuré pour que, à l’état initial, c’est-à-dire au basculement de l’interrupteur d’activation 36 pour permettre le passage, dans le circuit capacitif tampon 34, d'un courant propre à charger la capacité tampon 38, la capacité tampon 38 est déchargée. De ce fait, et du fait de la présence d'une différence de potentiel aux bornes du parasurtenseur primaire 30, le courant au travers du dispositif 10 bascule vers le circuit tampon 34 pour charger la capacité tampon 38. Dans un premier temps, on considère que, dans l’exemple illustré, la valeur de résistance R39 de la résistance 39 est suffisamment importante pour négliger le courant de décharge au travers de la résistance. A contrario, la valeur de l’impédance électrique du circuit capacitif tampon 34 est très inférieure à celle que le courant emprunte avant t5. Ce temps de chargement de la capacité tampon 38, dont on peut considérer qu’il dure jusqu’à l’instant t6 sur la Figure 3, est particulièrement important car, pendant ce temps, le courant à travers le dispositif 10 est pour l’essentiel conduit par le circuit tampon 34, sous la forme du courant I36 au travers de l’interrupteur d’activation 36, ce qui a pour conséquence de faire baisser, voire d’annuler le courant qui circulait au travers de l’interrupteur secondaire 24, dont il faut rappeler qu’il est en état de coupure mécanique, avec ses contacts séparés l’un de l’autre. Cette baisse, voire annulation, du courant I24 au travers de l’interrupteur secondaire 24 va avantageusement provoquer l’extinction de l'arc électrique dans l’interrupteur secondaire 24. On note que l’intervalle de temps à partir de l’instant t5, jusqu’à l’instant t6, pendant lequel le courant doit être dévié de l’interrupteur secondaire 24 vers le circuit tampon 34, que l’on peut appeler durée de diversion d2t, n'a pas besoin d’être très long, il suffit que ce temps d2t, pendant lequel le circuit capacitif tampon 34 conduit le courant, soit supérieur au temps nécessaire à la dé-ionisation du gaz présent entre les contacts séparés de l’interrupteur secondaire 24. En effet, une fois que le gaz est dé-ionisé, l’écartement des contacts de l’interrupteur secondaire 24 suffit à empêcher le rallumage de l'arc. Cette durée d2t est de l’ordre de quelques microsecondes, de préférence inférieure à 20 microsecondes.

[0081] Cette durée de diversion d2t pendant laquelle on constate une baisse, voire une annulation, du courant I24 au travers de l’interrupteur secondaire 24, peut être ajustée à la durée nécessaire par un bon dimensionnement des composants du circuit. De manière générale, une augmentation de la capacité électrique totale C38 de la capacité tampon 38 aura tendance à augmenter cette durée de diversion d2t. [0082] En première approximation, on peut considérer que la durée de diversion d2t est régie par la loi suivante :

d2t= Vt30 x C38 / Idef

avec :

d2t la durée de diversion souhaitée ;

Vt30 la tension de transition du parasurtenseur primaire 30 ;

C38 la capacité électrique totale de la capacité tampon 38 ;

Idef la valeur du courant de défaut au travers du dispositif

[0083] Ainsi, à titre indicatif, il a été déterminé qu’une valeur avantageuse de la

capacité électrique totale C38 de la capacité tampon 38 pouvait être déterminée en veillant à ce que cette valeur soit égale ou supérieure à la durée de diversion d2t souhaitée multipliée par Idefmax la valeur maximale de courant de défaut attendue au travers du dispositif, divisée par Vt30 la tension de transition du parasurtenseur primaire 30, soit :

C38 = d2t x Idefmax / Vt30

[0084] Au-delà de l’instant t6, on considère que l’interrupteur secondaire 24 est ouvert électriquement et qu’une tension peut apparaître à ses bornes sans risque de rallumage de l’arc électrique. Cette tension se répercute aux bornes du parasurtenseur secondaire 32, qui peut alors jouer son rôle de limitation de la tension aux bornes de l’interrupteur secondaire. La somme des tensions aux bornes des parasurtenseurs 30 et 32 est la tension V1214. Cette somme de tension peut être supérieure à la tension nominale du réseau tant qu’il y a du courant qui traverse les parasurtenseurs, c’est-à-dire tant que le courant 132 est différent de zéro. Ceci va de pair avec l’absorption d’énergie dans le réseau.

[0085] A partir de l’instant t7, on considère que le dispositif de coupure 10 est ouvert, car seul un courant de fuite peut circuler au travers du dispositif 10 en passant par le parasurtenseur primaire 30 et par le parasurtenseur secondaire 32. Pour cela, on note que la tension aux bornes du dispositif de coupure 10 est la somme des tensions aux bornes du parasurtenseur primaire 30 et aux bornes du parasurtenseur secondaire 32. Cette tension, en régime établi lorsque le dispositif de coupure 10 est ouvert, sera généralement égale à la tension nominale de l’installation. Il est donc judicieux de choisir le parasurtenseur primaire 30 et par le parasurtenseur secondaire 32 de telle sorte que la somme de leur tension de transition soit supérieure ou égale à la tension nominale de l'installation.

[0086] On notera que le dispositif de coupure 10 selon l’invention peut être associé, dans l’installation électrique, électriquement en série avec un autre dispositif de coupure, par exemple de type sectionneur, apte à interrompre complètement et de manière fiable le courant dans la ligne. Cet autre dispositif de coupure pourra être dimensionné pour optimiser son pouvoir d’isolation, sans devoir optimiser sa capacité d'interruption du courant puisque cette fonction sera prioritairement assurée par le dispositif de coupure selon l’invention.

[0087] On note par ailleurs que le dispositif de coupure selon l’invention est un dispositif bidirectionnel, apte à interrompre un courant circulant au travers du dispositif quel que soit son sens de circulation, donc dans les deux sens au travers du dispositif. De ce fait, un tel dispositif de coupure pourra être mis en oeuvre dans une installation comportant un réseau maillé, dans une ligne dans laquelle le courant continu peut circuler, suivant la configuration du réseau à un moment donné, dans un sens ou dans un autre.

[0088] Un dispositif selon l’invention permet donc d'assurer une ouverture électrique rapide et certaine, pour arrêter la circulation d'un courant de défaut de haute intensité (notamment plus de 10 kA), sous une haute tension, notamment supérieure à 100 kV. Cependant, une fois le dispositif ouvert, il est nécessaire de pouvoir refermer électriquement le dispositif de coupure 10 pour permettre le rétablissement du courant si on pense avoir résolu l’origine du défaut. Dans ce cas, on pilote le dispositif 10 de manière à fermer mécaniquement l’interrupteur primaire 18 et l’interrupteur secondaire 24, de préférence successivement et dans cet ordre, donc en fermant mécaniquement l’interrupteur primaire 18 avant l’interrupteur secondaire 24. En effet, on note que, en respectant cet ordre, le parasurtenseur secondaire 32 permet de limiter le courant d’appel lorsque l’interrupteur primaire 18 est refermé mécaniquement.

[0089] Dès la fermeture de l’interrupteur primaire 18, on peut déterminer un ou plusieurs paramètres du courant au travers du dispositif de coupure 10 et / ou de la tension phase-terre, ou dans l’installation, notamment pour vérifier que le défaut a bien été éliminé. Cependant, il se peut que le défaut n’ait pas été éliminé. Ainsi, en fonction des paramètres détectés pour le courant au travers du dispositif et / ou la tension phase-terre, on peut provoquer une réouverture immédiate du dispositif sans attendre la refermeture de l’interrupteur secondaire 24 qui constituerait une refermeture complète du dispositif 10.

[0090] On a vu plus haut que, pour assurer la coupure électrique effective dans l’interrupteur primaire, on pouvait utiliser différents circuits d’oscillation 40. Celui qui est illustré à la Figure 5 est relativement simple à mettre en œuvre. Cependant, il faut alors configurer ce circuit pour qu’il puisse interrompre tous les courants de défaut susceptibles de survenir, dont notamment ceux ayant l’intensité maximale qui puisse être anticipée. Or, en utilisation, il existe parfois des courants de défaut qui n’atteignent pas cette valeur maximale. Dans ce cas, un circuit d’oscillation tel que celui illustré à la Figure 5 peut s’avérer surdimensionné, au sens que le contre-courant qu’il génère sera très important par rapport au courant de défaut. Il s’ensuit que dans ce cas, le circuit d’oscillation 40 va bien générer un ou plusieurs passages par zéro du courant au travers de l’interrupteur principal 18, mais un tel passage par zéro peut alors se faire avec une trop forte vitesse variation de l’intensité d(H8)/dt au travers de l’interrupteur primaire 18. En présence d’une trop forte vitesse de variation de l’intensité d(M 8)/dt au travers de l’interrupteur primaire 18, il se peut que la coupure électrique ne se fasse pas, malgré le passage par zéro.

[0091] Pour ce faire, il est proposé de mettre en œuvre un circuit d’oscillation 40 tel qu’illustré aux Figures 1 et 2, et tel que décrit plus haut. En effet, grâce à un tel dispositif, il est possible d’insérer, au choix, de manière pilotable, et éventuellement temporairement, la résistance d'amortissement 48 dans la boucle d’oscillation formée par le circuit d’oscillation 40 et la partie de ligne principale 16 qui inclue l’interrupteur primaire 18. Ainsi, sans changer la capacité d’oscillation 44, ni son niveau de chargement initial, et sans changer l’inductance 42, il devient possible, à moindre frais, de modifier le courant d’oscillation qui est injecté dans la boucle d’oscillation par le circuit d’oscillation 40. La présence de l’interrupteur de by-pass 50 permet, instantanément, de transformer le circuit d'oscillation 40 d’un circuit RLC en série en un circuit LC en série, ou inversement. Dans d’autres modes de réalisation, la présence de l’interrupteur de by-pass 50 associé à une résistance d’amortissement 48 permet, instantanément, de transformer le circuit d’oscillation 40 d’un circuit RLC en série en un autre circuit RLC en série avec une valeur totale de résistance électrique différente.

[0092] Ainsi, en fonction du courant de défaut qui circule dans la ligne principale 16, il est possible, en vue assurer la coupure électrique effective dans l’interrupteur primaire 18, d’injecter dans la boucle d’oscillation, un courant d’oscillation résultant soit de la décharge d’un circuit RLC en série, soit de la décharge d’un circuit LC en série, soit de la décharge d’un autre circuit RLC en série avec une valeur totale de résistance électrique différente.

[0093] De la sorte, on peut prévoir un procédé de pilotage d’un dispositif de coupure

10 comportant un circuit d’oscillation 40 tel qu’illustré aux Figs. 1 et 2, comportant, à un instant donné, la détermination d'au moins un paramètre d’un courant à couper au travers du dispositif, par exemple la détermination d’une valeur d’intensité de ce courant. Cette détermination peut être directe, par exemple par la présence d’un capteur d’intensité de courant dans la partie de ligne principale 16 qui inclut l’interrupteur primaire 18. Cette détermination peut être indirecte, par exemple par analyse d’autres paramètres du dispositif de coupure ou de l’installation. Cette détermination peut combiner à la fois une détermination directe et une détermination indirecte. Cette détermination peut être faite avant le début du processus d’ouverture du dispositif de coupure, notamment avant toute ouverture mécanique de l’interrupteur primaire 18. Cette détermination peut être faite après le début du processus d’ouverture du dispositif de coupure, notamment après l’ouverture mécanique de l’interrupteur primaire 18. Bien entendu, il est aussi possible de prendre en compte, pour cette détermination, des paramètres déterminés avant et après le début du processus d’ouverture du dispositif de coupure 10.

[0094] Sur la base de cette détermination, par exemple en fonction de la valeur déterminée d’intensité de courant de défaut, le procédé de pilotage peut déterminer l’état dans lequel l’interrupteur de by-pass 50 doit être basculé.

[0095] Dans l’exemple illustré à la Figure 3, se rapportant plus particulièrement au fonctionnement d’un dispositif tel qu’illustré à la Figure 1 , on a illustré le cas où le circuit d’oscillation 40 est activé par la fermeture de l’enclencheur d’oscillation 46 à un instant t1. A cet instant, et dans les instants qui suivent immédiatement, on note que le courant I50 au travers de l’interrupteur de by-pass 50 reste à zéro, ce qui témoigne de l’état ouvert de l’interrupteur de by-pass 50, jusqu’à un instant t2. Ainsi, entre les instants t1 et t2, la résistance d’amortissement 48 se trouve effectivement insérée dans le circuit d’oscillation 40, lequel est alors un circuit RLC série. Ainsi, le début de la décharge de la capacité d’oscillation 44 correspond à la décharge d’un circuit RLC en série. A partir de l’instant t2, l’interrupteur de by-pass 50 est basculé dans son état fermé, de manière à court- circuiter la résistance d’amortissement 48. Ainsi, la suite de la décharge de la capacité d’oscillation 44 correspond à la décharge d’un circuit LC en série.

[0096] Bien entendu, il possible de déterminer la durée de l’intervalle dit de temps entre les instants t1 et t2, intervalle de temps pendant lequel la résistance d’amortissement 48 est effectivement insérée dans le circuit d’oscillation 40. Cette durée peut être prédéterminée, ou elle peut être déterminée en fonction de certains paramètres du courant électrique dans le dispositif, notamment en fonction de paramètres du courant de défaut au travers de l’interrupteur primaire 18.

[0097] Ainsi, le dispositif de coupure 10 comportant un circuit d’oscillation 40 tel qu’illustré aux Figures 1 et 2, peut être piloté de telle sorte que, au moment de la fermeture de l’interrupteur enclencheur 46, la résistance d’amortissement 48 soit insérée dans le circuit d’oscillation 40, ou qu’elle soit au contraire court-circuitée par rapport à ce circuit. Lorsque la résistance d’amortissement 48 est insérée dans le circuit d’oscillation 40, elle permet notamment de limiter la vitesse de variation de l’intensité d(l18)/dt du courant généré par le circuit d’oscillation 40 dans l’interrupteur primaire 18 au début de la décharge de la capacité d’oscillation 44. Dans les cas où la résistance d’amortissement 48 est insérée effectivement dans le circuit d’oscillation au moment de la fermeture de l’interrupteur enclencheur 46, on peut choisir qu’elle soit court-circuitée après un certain intervalle de temps, comme illustré à la Figure 3, y compris avant que la coupure électrique ne soit effective dans l’interrupteur primaire 18, ou au contraire choisir de la maintenir insérée dans le circuit d’oscillation pendant toute la durée d’activation du circuit d’oscillation 40. [0098] Pour un dispositif tel qu’illustré sur la Figure 1 , on a déterminé une relation optimale entre les paramètres caractéristiques du circuit d’oscillation

L«

148

[Math.

avec

- dit: Intervalle du temps pendant lequel la résistance d’amortissement 48 est effectivement insérée dans le circuit d’oscillation 40 ;

- (dl18/dt)max : valeur maximum de d 118/dt au passage à zéro du courant dans l’interrupteur primaire 18 pour laquelle l’interrupteur primaire 18 peux, à lui seul assurer une coupure électrique ;

- V44i : Tension initiale aux bornes de la capacité 44 du circuit d'oscillation ;

- Idef : Amplitude de courant à couper au travers du dispositif 10 ;

- R48 : valeur de résistance électrique de la résistance d’amortissement 48 ;

- C44 : valeur de capacité de la capacité 44 du circuit d’oscillation 40 ;

- L72 : Valeur d’inductance de l’inductance 42 du circuit d’oscillation 40.

[0099] Dans tous les cas, on s’aperçoit que la valeur de résistance électrique de la résistance d’amortissement 48 n’a pas besoin d’être importante. Donc le ou les composants formant la ou les résistances d’amortissement peuvent être compacts et peu onéreux. De plus, grâce à cette faible valeur de résistance, la valeur de tension imposée à l’interrupteur de by-pass 50 associé à la résistance est elle aussi relativement faible, Donc le ou les composants formant le ou les interrupteur de by-pass 50 peuvent être compacts et peu onéreux.