PROTECTION DES RESEAUX CONTRE LES SURTENSIONS

92 LA HOUILLE BLANCHE
Des vues de treuils démines et de pompes rotatives à*
haute pression,
Société Grenoble-Electricité. — Cette Société exposait
divers appareils électriques, parmi lesquels des moteurs
asynchrones triphasés a 110,240 et 500 volts; des trans-
formateurs A refroidissement naturel par l'air.
La Société Grenoble-Electricité exposait aussi un treuil
actionné électriquement, servant à monter à n'importe quel
étage les matériaux: d'un bâtiment en construction.
Klle exposait également des isolateurs de la manufacture
de Stc-Foy-l'Argcntière (Rhône), ainsi que des ferrures d'une
disposition spéciale pour rétablissement de petites lignes
de distribution d'énergie, et un poste aérien sur poteaux
métalliques, pour transformateur statique 10000/125 volts.
Citons encore un pétrin mécanique, « le Pratique », com-
prenant un malaxeur qui tourne verticalement dans une
cuve en fonte polie (ou en bois), et dont les bras, rempla-
cent ceux du garçon boulanger, en décrivent des courbes
du genre hjpocyclofde.
Compagnie Electro-mécaniqueLa Compagnie Electro-
mécanique du Bourget (Seine), concessionnaire pour la
France des brevets Brown-Boveri et O, exposait :
Un groupe convertisseur composé d'un moteur triphasé
de 80 HP, commandant une dynamo de 52 kw, avec appa-
reil de démarrage, colonne de manœuvre et régulateur de
champ.
Deux moteurs de 1/3 de cheval pour métier à tisser.
Un moteur monophasé Derya, vitesse variable, pour fila-
tures.
Un transformateur triphasé de 100 KVÀ., 5000/190 volts.
Des moteurs triphasés asynchrones.
Un dispositil spécial pour réclairago des trains, système
Aichèle, composé d'une dynamo de 2 IIP fournissant du
courant continu sous 18 volts, d'une batterie d'accumula-
teurs, d'un appareil de réglage automatique. A l'exposition
de Marseille, ce groupe était actionné par un moteur mono-
phasé à collecteur.
Ateliers Thomson-Houston. — Ces Ateliers exposaient,
en outre d'une série de petits moteurs à courant continu et
à courants alternatifs mono et triphasés :
Des isolateurs Hewlet (1) pour lignes à très haute ten-
sion.
Des déchargeurs pour lignes de 13 à 50000 volts, etunpa-
rafoudre électrolytique à éléments d'aluminium (2) pour
tension de 50000 volts.
Un redresseur de courant à vapeur de mercure.
Un matériel complet pour traction : moteurs, contrôleurs,
matériel de ligne, connexion de rails, etc.
Un alternateur triphasé, à axe vertical, de 1 750 kw, 5500
volts,5Ô périodes,tournant à 107 tours par minute Cet alter-
nateur fait partie d'un groupe de 8 unités semblable que la
Société Energie Electrique du Sud-Ouest vient d'installer
dans son usine de la Tuilière, sur la Dordogne, près de Ber-
gerac.
EXPOSITION RÉTROSPECTIVE
Une exposition rétrospective de l'électricité avait été or-
ganisée par les soins d'une Commission, présidée par
M. Sartiaux, qui avait déjà organisé une exposition sem-
blable en 1900.
On y trouvait d'abord, dans les appareils générateurs de
courant électrique : les piles, avec un des premiers élé-
ments Leelanehé ; puis la première dynamo en anneau cons-
truite, par Pacinotti en 1807 , la dynamo Gramme, cons-
truite et présentée par lui-môme à R Académie des Sciences
on 1871 ; la dynamo Rechniewski (188G) ; puis la bipolaire
Edison, à colonnes; la dynamo à induit ouvert Tl;
Houston, qui a servi à l'éclairage public de Marseille, J
lampes à arc en série (19 ampères, 2000 volts) jusqu'au Î
mai 1908.
L'alternateur triphasé ayant servi au fameux transpon
de force d'essai de Laufen à Francfort, en 1891, est aussi!
rappelant le début des courants triphasés.
On y trouvait également toute la genèse de la constructbi
dos câbles, qui nous montre les progrès accomplis danscel
ordre d'idées; des séries d'isolateurs en porcelaine j|
forme variée, blanche et brune, des isolateurs en verre,|
la verrerie royale, fondée en 1709; des parafoudres de tom
genres, des transformateurs divers complètent la sérieDESI
transmissions d'énergie.
Du côté lumière, la bougie Jablokoff, datant de 1876, \§
lampes à arc de Foucault (1848), Mersanne, Jaspar de Liège
(1881), la lampe Gramme, utilisée par la machine classip
« l'Alliance » construite par Joseph van Malderen, la lampe
Edison à incandescence ; la lampe Soumbeayn, de dimen-
sions énormes, termine cette intéressante série.
Dans la catégorie des compteurs et appareils de mesure,
l'Exposition possédait de curieux spécimens ; ce sont les
compteurs Goubert à jets d'eau, les premiers appareils
Deprez-d'Arsonval, les anciens voltmètres thermiques
Cardew, les électromètres construits par Voila» envoyôspar
la ville de Turin, le premier compteur Edison.
Dans la classe des moteurs, nous signalerons lesmoteurc
à champ tournant, construits par Galileo Ferraris, desmo»
tours de traction Oerlikon et Westinghouse, etc.
M. P.
PROTECTION DES RESEAUX
CONTRE LES SURTENSIONS
(1) Les isolateurs Hewlet ont été décrit dans La Houille Blanche, de
tnars 1909 (Inventions nouvelles).
(-2) Voir plus loin* page 97, la descripton de ces déchargeurs.
Communication faite au Congrès de Marseille par M. Grosselin,
ingénieur civil des Mines.
îl esl d'une évidente nécessité de protéger les lignes et les appa :
mis oomtre les surtensions de tonte nature dont les effets ùdm\
Ireux (mit été, trop longtemps, imputés à une faute des construc-L
leurs. Mais la question est complexe. L'efficacité des dispositifs
emipt<iyé<s doit être indépendante de la fréquence et de Féncigie
des perturbations. Or, la fréquence propre et l'énergie dos sur-
tensions dînèrent suivant leur orjgime.
On est exposé à i encontre r toute l'échelle des fréquences sirçjf
nom es à, la fréquence fondamentale de l'alternateur.
Des surtensions de basse fréquence peuvent se produire : 1° |W
rasonain.ee sur le roseau, soit de Tonde fondamentale, soit des
harmoniques supérieurs de la courbe de tension ; 2° par réflexion
d'une onde h l'extrémité d'une très longue ligne onveife.
Des surtensions de la fréquence propre du réseau, ou de ses
subdivisions, naissent lors des per Uni;) al ions brusques accompli'
ginianl 3a manœuvre des appareils ou l'extinction d'un court
circuit.
Enfin, les fréquences les plus élevées paraissent être celles de»
décharges d'origine atmnspihiéinque. Nous n'avons aucune donné?
précise sur la valeur do ces dernières ; les uns l'évaluent à quel-
ques centaines de millions de périodes par seconde, les autres H
pilusioutrs militons.
L'éinergie mise en jeu par Ids surtensions est, dans le cas de
résonances ou de réflexion d'ondes, celle mémo de la station
ratrice.
Elle est beaucoup plus faible dans les perturbations dues am'
manœuvres, ou môme dans l'extinction brusque d'un court-cir<
cuit, qui détermine les surtensions internes les plus dangereuses,
Elle peut, au contraire, ôtre considérable dans les surtensions
d'origine atmosphérique.
Parmi les causes de surtension que nous venons de citer, ileiî
est trais que nous laisserons complètementde côté : Ce sont le3
résonances, les réflexions d'onde et les coups de foudre directs*
Ces phénomènes mettent en jeu une énergie baucoup trop con-
sidérable pour pouvoir être détournée sans dégAts par des appa-
reils de protection.
Article published by SHF and available at http://www.shf-lhb.org or http://dx.doi.org/10.1051/lhb/1909023

AVlUX
LA HOUILLE BLANCHE
Pour supprimer les résonances, il faut éliminer les harmoniques
en modifiant les enroulements, ou la forme des pièces polaires ;
celte question rentre dans la construction des alternateurs, et nous
ne l'aborderons pas ici.
On pourrait, à la rigueur, agir soit sur la capacité, soit sur la
self-induction de la ligne, mais ce procédé est peu sur et assez
coûteux.
La réflexion d'ondes se produit au moment de la fermeture d'un
mteriupteur sur une ligne ouverte du côté récepteur. L'onde se
réfléchit a l'extrémité, revient en arrière et détermine, en se
composant avec Tonde directe, des ventres et des nœuds de
potaMieL II faut, pour que Je phénomène devienne appréciable,
nue la longueur de la ligne ne soit pas négligeable devant la
longueur de Tonde fondamentale ou de ses premiers harmoniques,
ce qui suppose, dans les conditions ordinaires, des lignes d'une
longueur exceptionnelle de plus de 400 kms. Si le phénomène se
produit, le seul remède consistera encore dans la suppression
des harmoniques dangereux, ou dans la modification des cons-
tantes de la ligne. D'ailleurs, comme M. Brylmski Ta montré, la
capacité répartie des très longues lignes intervient pour amortir
lus harmoniques supérieurs.
Contre les coups de foudre directs atteignant la ligne, il n'existe
aucune mesure efficace. 11 faut se résigner h la destruction de
l'isolateur au point frappé. Ces accidents sont heureusement des
plus îares.
Nous diviserons en trois parties Tétude de la protection des
réseaux contre les surtensions que Ton peut qualifier de ma-
niables :
I. Protection générale des lignes, aériennes ou souterraines,
contre les surtensions d'origine interne ;
IL Protection spéciale des lignes aériennes ou mixtes contre
les décharges d'origine atmosphérique.
HT. Protection générale des appareils générateurs et récepteurs
contre une surtension d'origine quelconque.
1. Protection générale des lignes contre les surtensions
d'origine interne. — Puisque nous excluons de notre étude
les résonances et les réflexions d'ondes, il reste, comme causes
de surtensions d'origine interne, la manœuvre des appareils et
les causes accidentelles.
1° Surtensions dues à la manœuvre des appareils. — Ces sur-
tensions peuvent être évitées, ou rendues inoffensives, par l'em-
ploi çle dispositifs appropriés ou de précautions spéciales.
Peuvent être considérées comme manœuvres dangereuses, dans
certaines conditions tout au moins, la fermeture et l'ouverture
d'un interrupteur.
a) Fermeture d'un interrupteur sur une ligne non chargée,
même courte. — Cette manœuvre a été condamnée, notamment
par M. îe professeur Guye, et l'expérience malheureuse faite sur
un certain nombre de réseaux est venue confirmer cette manière
de voir.
La fermeture à vide peut doubler, sur une ligne pourvue de
self-induction et de capacité notables, la valeur instantanée de la
tension à laquelle elle se produit. La surtension instantanée peut,
par suite, en mettant les choses au pis, atteindre le double de la
valeur maxima d'un harmonique plus ou moins renforcé. Gette
manœuvre est donc à éviter. Si les nécessités de l'exploitation
l'imposent, on devra interposer, entre l'interrupteur et la ligne,
un dispositif amortisseur, tel qu'une bobine de réaction, ou un
appareil spécial de mise en charge, tel que celui breveté par
Siemens.
Ouverture d'un interrupteur. — La valeur de la surtension
produite dépend d'abord du point du circuit où se fait la coupure,
soit à la sortie des générateurs, soit à l'entrée des récepteurs.
La coupure d'un circuit de transmission à l'extrémité voisine
des récepteurs est la plus dangereuse. Le calcul l'indique, et les
relevés oscillographiques exécutés par M. David sur les lignes de
l'Energie électrique du Littoral ont indiqué des surtensions de
20 pour 100. 11 ne semble pas cependant que les exploitants aient
signalé d'accidents survenus dans ces conditions.
^ Le danger est encore moindre lorsque l'ouverture se fait à
l'extrémité de la ligne voisine des générateurs. Dans ce cas, les
appareils récepteurs se trouvent montéis en série sur la capacité
te la ligne, et amortissent les surtensions d'autant plus rapide-
ment que leur charge est plus forte. La valeur de la surtension
uiffère d'ailleurs suivant que l'interrupteur est à huile ou à air.
T>es rélevés osciHographiques exécutés séparément, en France
M. David, en Angleterre, par M. Wilsoû, d'une part, et de
autre par M, Duddell, -paraissent montrer que l'interrupteur à
nuile coupe le courant au moment où l'intensité s'annule et. au
plus tard, à la fin de la première période. Tl circule donc très
peu d'énergie au moment de la coupure définitive, et la valeur de
la surtension, qui est fonction de cette énergie, reste insigni-
fiante.
D'après les essais des mômes opérateurs, l'interrupteur à air
n'ouvre le circuit qu'après deux périodes entières au minimum
et souvent après plusieurs secondes. Lare se rallume donc plu-
sieurs fois, et peut ne s'éteindre définitivement qu'à un instant
où l'intensité a une valeur quelconque, qui peut être très diffé-
rente de aéro.
M. Blondel a d'ailleurs montré que Texlmclion de Tare, par
l'interrupteur à air, est d'autant plus dangereuse qu'elle est plus
brusque. Une rupture lente produit un effet d'amortissement dû
à l'augmentation de longueur de l'arc.
La valeur relative de la surtension est, d'ailleurs, d'autant plus
élevée que la tension efficace de régime est plus basse. On devra
donc, si Ton emploie les interrupteurs à air, réduire d'autant plus
la vitesse département des contacls que cette tension de régime
est plus basse.
Les surtensions sont d'autant moins fortes que la tension de
rallumage de Tare est plus faible. Il faudra donc employer des
pare-ôtmcelles en charbon et, pour les contacts, le cuivre de pré-
férence aux métaux à point de rallumage plus élevé.
En somme, la seule manœuvre dangereuse en pratique est la
fermeture d'un interrupteur à air sur une ligne ouverte à l'autre
extrémité.
2° Surtensions accidentelles. — Elles sont dues, soit à l'ex-
tinction brusque d'un court-circuit dans l'installation, soit à Tare
ou à Tétmoelle disruptive jaillissant entre un point de l'installa-
tion et la terre.
a) Extinction d'un court-circuit. — Le calcul de l'oscillation
d'énergie, entre le chanijp magnétique développé par le courant de
court-circuit et le champ statique du condensateur constitué par
la capacité de la ligne, indique des surtensions énormes, de Tordre
de 200 000 volts et plus, au moment de l'extinction.
Comme il est impossible de mettre une ligne à l'abri des couri-
circuits accidentels, il faudrait, si l'expérience vérifiait ces conclu-
sions, renoncer à l'exploitation des réseaux importants. Mais, en
fait, Tare de court-circuit ne s'éteint qu'au moment où la valeur
de l'intensité est très voisine de zéro.
D'autre part, l'expérience prolongée acquise dans l'exploitation
des réseaux de cables souterrains montre que les cables essayés
en usine seulement au double de la tension efficace de régime
sont sujets à claquer simultanément en plusieurs points du réseau
toutes les fois qu'un court-circuit se produit. Quand, au contraire,
la tension d'essai a été portée au triple, les accidents de réper-
cussion disparaissent.
Ceci parait montrer, mieux que tout calcul, que les surtensions
consécutives à l'extinction d'un court-circuit restent comprises,
tout au moins pour les tensions de régimes moyennes (de 5000 à
20000 volts), entre le double et le-triple de la tension efficace.
Les surtensions ne paraissent pas, du reste, être proportion-
nelles à la tension de régime. Comme MM. Brylinski et de Mar-
chena l'ont montré, elles ont, quelle que soit cette tension de
régime, une valeur constante, dépendant des caractéristiques,
capacité, longueur et self-induction du réseau, et de l'énergie
circulant au moment où elles se produisent. La sécurité sera donc
plus grande, pour un même coefficient, sur les lignes à très haute
tension de 20 000 volts et au-dessus, que sur les lignes à tension
moyenne.
b). 'Mise à la terre d'une phase par une étincelle disruplwe. —
L'étincelle disruptive détermine dans un circuit, ayant de la self-
mduction et de la capacité, des oscillations de fréquence égale
à la fréquence propre du circuit. La surtension sera plus ou
moins dangereuse suivant que l'étincelle transportera plus ou
moins d'énergie. L'observation précédente sur îe coefficient de
sécurité des câbles s'applique encore ici, un itfiseau essayé au
triple reste à l'abri de ces accidents.
A ce propos, se pose la question de la mise à la terre du point
neutre dans les installations triphasées.
Mettre le neutre à la terre, revient à limiter le potentiel extrême
que peut prendre chacune des phases par rapport à la terre. On
supprime ainsi un des inconvénients de la mise à la terre acci-
dentelle. Par contre, l'adoption de ce dispositif transforme toute
terre en court-circuit.
Certains exploitants y voient l'avantage de séparer de suite du
tableau de distribution, -par le jeu plus ou moins retardé d'un
disjoncteur, tout feeder endommagé. D'autres n'y découvrent que

LA HOUILLL BLANCHE
1'mconvément tle multiplier les courts-circuits entraînant 1 arrêt
de l'installation.
En fait, les applications de ces deux solutions paraissent se
partager à peu près également entre les réseaux, ce qui peut in-
diquer que la solution la meilleure varie suivant les conditions
d'espèce, réglage des disjoncteurs, conséquences commerciales
des arrêts de l'usine, etc. (*).
Remarquons d ailleurs que si le neutre n'est pas mis à la terre,
la tension sur les phases qui restent isolées, au cas de mise à la
terre de la troisième, n'atlemt pas le triple de la tension noiniale.
En somme, de la rapide revue que nous venons de passer des
causes de surtensions d'origine interne, et de l'expérience des
exploitants, il parait bien résulter que ces surtensions restent
comprises entre deux fois et trois foss la tension de régime, pour
le cas le plus défavorable, celui des tensions inférieures à 20 000
volts. On se mettra donc à l'abri de leurs conséquences en es-
sayant au moins au triple de la tension de légime les isolateurs
et les cables.
L'adoption de ces conditions d'essais, pourra dispenser d'ins-
taller, sur les lignes, des dispositifs spéciaux de protection.
î I. Protection spéciale des lignes aériennes, ou mixtes,
contre les surtensions d'origine atmosphérique. — Xous lais-
serons de côté, comme nous l'avons dit, les coups de foudre
directs, pour ne nous occuper que des effets d'influence statique
aies nuages sur la ligne, lorsque la charge prise par cette dernière
est subitement libérée par le jaillissement de l'éclair, et les effets
d'induction pour lesquels la ligne se comporte comme Le circuit
d'un résonateur.
Comme nous lavons dit, la fiéquenee du phénomène peut être
quelconque et l'énergie mise en jeu considérable, ainsi que la
tension atteinte. On ne peut donc plus compter ici sur la pro-
tection des isolants essayés au triple, et il faut avoir recours à
des dispositifs spéciaux.
Deux solutions sont adoptées en général : le fil tendu et les
déchargeuis.
1° Fil tendu. — On tend, au-dessus de la ligne, un fil soigneu-
sement mis à la terre à des intervalles plus ou moins rapprochés.
On combine souvent ce dispositif avec l'emploi de pointes, ou
de parafoudres ii coi nés places sur chaque poteau.
Ce dispositif paraît se répandre en Amérique. En France, nous
n'avons obtenu de renseignements favorables qu'à la Compagnie
de l'Energie électrique du Littoral. Cette Compagnie conseille
l'emploi d'un fil de cuivre de préférence au 01 de fer qui, même
galvanisé, s'oxyde rapidement et dont les tronçons tombent sur
la ligne eu déterminant des accidents.
On reproche à ce dispositif de ne pas protéger la ligne contre
les décharges latérales.
La Société des Forces motrices du Haut-Grésivaudan déclare
avoLr renoncé, après un essai de cinq ans, à l'emploi du fil protec-
teur. La ligne avait 8 km. de long, et le fil, de 4,5 mm. de dia-
mètre, réunissait, à 0 m. 75 au-dessus du fil de ligne, les pointes
métalliques protégeant les poteaux. Les mises à la terre étaient
faites tous les cinq poteaux La Société n'indique pas la nature
des accidents qui lui ont fait abandonner ce système.
On discute la question de savoir si le fil doit être garni de
pointes comme les fils de ronce. Cette dernière disposition facilite
évidemment les décharges.
Les mises à la terre devront être constituées, comme toutes les
terres bien faites, par une plaque de cuivre noyée dans un pui-
sard plein de coke mouillé. Le fil de tene devra présenter le
moins de coudes possible.
2° Déchargeurs. — Puisqu'ils ne peuvent protéger contre les
coups de foudre directs, le nom de para[oudre que Ton donne
généralement aux appareils destinés à protéger les lignes contre
les perturbations atmosphériques semble aussi peu approprié que
(') Si l'on décide la mise à la terre du point neutre, il est nécessaire
d'y procéder avec certaines précautions.
Une mise à la terre dircete permet, au cas d'une autre terre acciden-
telle, le passage d'un courant de court-circuit qui peut être très considé-
rable. Aussi, l'Energie Electrique du Littoral interpose-t-elic, entre le
neutre et la prise de terre, une résistance dans l'huile qui limite le cou-
rant à la valeur juste nécessaire pour faire jouer les disWeteurs.
Le Sud-Electrique a reconnu que la mise à la terre directe du neutre
entraîne, en cas de terre accidentelle sur une phase, la destruction des
appareils de protection placés sur les deux autres. On a remédié à cet
inconvénient en plaçant un parafoudre à intervalle d'air entre le neutre
et la terre.
ceux de lujlhmny arrester ou de slalic arresler employés par
les Anglais et les Américains.
Le nom de déchargeur que nous proposons rappelle la seule
fonction commune Ù, tous ces appareils, qui est d'évacuer sans
dommage les charges prises par la ligne.
Puisque les décharges atmosphériques ont des tensions et des
fiié'quences quelconques, et véhiculent en général de fortes quan-
tités d'énergie, un déchargeur idéal devrait s'amorcer à toute
tension supérieure à la normale, régler automatiquement son im-
pédance sur la fréquence de la sur tension qui passe, écouler sans
subir de sérieux dommages, toute quantité d'énergie mise eu jen,
enfin, et surtout, présenter un obstacle absolu au courant des
alternateurs qui tend à suivre la décharge atmosphérique.
La multiplicité des conditions a. remplir fait qu'elles ne peuvent
l'êtie par des moyens simples. Aussi beaucoup d'exploitants em-
ploient-ils en même temps plusieurs déchargeurs de différente
types montés en parallèle.
Il existe actuellement six types principaux de déchargeurs, em-
ployés aussi contre les surtensions internes, dans les réseaux
dont l'isolant n'a pas été prévu avec un coefficient de séemit<>
suffisant .
A). Les déchargeurs à cornes.
B). Les déchargeurs à mteivalles multiples entre cylindres.
( ). Les déchargeurs condensateurs.
D). Les déchargeurs k électrode liquide, ou à cuve.
K) Les déchargeurs électrolytiques k pellicule.
F). Les déchargeurs continus à filet d'eau.
11 existe un type spécial, le parafoudre Gola, qui présente U
particularité d'être inséré en s)6rie sur la ligne au heu de l'être en
dérivation à la terre comme les autres types. Bien que son prm
cipe soit excellent, ses applications ne paraissent pas, jusqu'ic»,
avoir été nombreuses.
A). Déchargeurs à cornes. — Ils paraissent dériver des para-
foudres à pointes employés pour protéger des coups de foudre le,>
appareils télégraphiques. Ils ne comportaient, au début de leur
application, qu'un seul intervalle d'air, assez grand pour n'être
franchi que par des tensions élevées, et surmonté de deux cornes
ou antennes. L'arc qui se forme dans l'intervalle est chassé vois
la partie divergente des corres par l'air chaud, ou, snivanf une
autre opinion, par la réaction dynamique sur l'arc de la partie
fixe du circuit.
Dans le principe, l'intervalle n'était pas réglable. Aucune résis-
tance n'était placée en séiie. îl en résultait que le réglage, fait
à peu près au hasard, et uniformément par le cons truc leur, répon-
dait rarement aux conditions qu'un appareil avait à remplir dans
chaque cas déterminé.
De plus, l'absence de résistance an» série permettait au courant
de l'alternateur de passer librement à la suite de la décharge. 11
en résultait des perturbations dans le régime de la distribution
et la destruction du déchargeur lui-même.
On a donc rendu l'intervalle réglable, on a ajouté une résis-
tance en série, et, dans quelques cas, on a multiplié le nombre des
intervalles en diminuant leur longueur. On a remarqué, en effet,
qu'une série d'intervalles s'amorce à une tension plus basse qu'un
intervalle unique de môme valeur totale, ce qui revient à dire
qu'un déchargeur à intervalles multiples est plus sensible qu'un
autre à intervalle unique.
Trois questions se posent :
a). Comment régler ce déchargeur, autrement dit, quelle valeur
donner à l'écart entre la tension d'amorçage et la tension de
régime du réseau à protéger ?
b). Quelle valeur donner à la résistance ?
c). Par quelles dispositions accessoires assurer 1 extinction tle
l'arc ?
a). Réglage. — Remarquons tout de suite que, pour un inter-
valle unique, la tension d'amorçage est fort mal définie ; elle
dépend de la pression barométrique, des poussières suspendues
dans l'air, de la forme et des constantes du circuit, de la capa-
cité du déchargeur par rapport à la terre et aux circuits voisins.
Enfin des effluves éclatant auprès de l'intervalle peuvent ioniser
l'air, et abaisser la tension d'amorçage dans des proportions con-
sidérables.
Ce défaut de précision force donc à régler l'intervalle assez
long pour que le dêchargeur ne fonctionne pas lors des surte»*
sions trop faibles pour mettre l'isolant en danger, surtensions q»"
sont les plus fréquentes.

LA HOUILLE BLANCHE
95
A ohm, exprimés en volts, quelques clnlfres adoptés :
TENSION DE RÉGIME TENSION d AMORÇAGE
Compagnie de 1 Ouest-Lumière... 3 000 8 000
Kure
ci. Moige 26 000 30 à 32 000
Kneigic du Litlorai 12 000 15 000
Villcl<HWiC 16 000
.Nous observons que la marge de réglage est beaucoup plus
considérable pour la ligne à basse tension que pour les autres.
Fiiul-il eu conclure que, d'après l'opun'iou des intéressés, la sur-
tension a une valeur absolue constante, indépendante de la ten-
sion de régime et, par suite, une valeur relative beaucoup plus
éknée dans une installation a basse tension ou simplement que
le« (léclmrgeurs à cornes a haute tension ne commencent à fonc-
tionner qu'à, une tension mmmia de 8000 volts ? C'est ce que les
renseignements recueillis ne permettent pas de dire.
Kn somme, on peut prendre pour principe de régler l'intervalle
l\ '20 pour 100 au moins au-dessus de la tension de régime pour
les tensions supérieures à 10 000 volts, et d'augmenter le coeffi-
cient pour les tensions plus basses.
h), \ahirc et valeur de la résistance. — La résistance est
destinée à limiter, puis ù supprimer aussitôt que possible le cou-
rant fourni pai l'alternateur ; elle ne doit pas être assez forte pour
en or un obstacle aux décharges, tout en les empêchant de devenir
oscillantes. Elle est constituée soit par une colonne liquide, soit
par une lige solide. Le liquide employé est le plus souvent de
Feau pure, additionnée quelquefois de glycérine, et contenue dans
un tube de grès ; souvent on verse à la surface une couche d'huile
'pour empocher 1 évaporai ion.
ho tige solide est en graphite, en carboumdum, ou en métal.
Il ne parait pas qu'on ait fait, jusqu'ici, de recherches métho-
diques sur la valeur à attribuer à ces résistances.
Les constructeurs consultés renvoient aux exploitants, et les
exploitants répondent qu'ils utilisent ce que leur livrent les coms-
ti acteurs. A vrai dire, les exploitants sont les mieux placés pour
nniver par tâtonnements à déterminer la valeur de la résistance
rnnvennnl aux conditions spéciales de leur installation.
Voici quelques valeurs qui nous ont été indiquées :
Convlntcteurs . S. I. T., résistances variant de 1 ohm par volt,
pour les tensions appliquées de 3000 volts, à 33 ohms par volt,
pour la tension de 30 000 volts.
Manufacture pansienne d'appareillage électrique 1 ohm par volt
Exploitants Société de Fure et Morge...... 1,3 » »
» Sud-Electrique 0,1 » »
Notons <pie la Société de Fure el Morge se plaint des pertur-
bations a mon/tes dans son réseau par le fonctionnement des dé-
chargeurs à cornes, et (pie le Sud-Electrique déclare que, avec
les valeurs adoptées pour les résistances, la réussite du soufflage
de l'aie reste douteuse.
La question a donc été jusqu'ici très peu étudiée, et les limites
écartées entre lesquelles peuvent varier les valeurs de la fré-
quence et de la tension pour les décharges atmosphériques font
qu'il est bien difficile de déterminer les conditions dans lesquelles
devrait être effectuée la recherche expérimentale de la meilleure
résistance.
il serait intéressant d'obtenir tout au menas une valeur
moyenne ; on pourrait, semble-t-il, concevoir l'installation pour
l'essai de résistance à peu près comme suit : Un interrupteur
ù deux cornes, dont une mobile pour permettre le réglage, serait
disposé avec le même écartement que l'appareil en essai et monté
eu série sur la résistance à étudier. L'arc serait formé en rap-
prochant, la corne mobile de la corne fixe ; puis on éloignerait
celle-ci brusquement. On observerait si la résistance est suffi-
sante pour l'extinction de l'arc de l'alternateur. Cet essai ne peut
être utile que s'il est l'ait sur 1 installation même que l'appareil
doit piotéger, eu utilisant tous les alternateurs appelés à débiter
ensemble sur ta ligne.
Celte condition paraîtra dangereuse à bien des exploitants, qui
préféreront demander aux constructeurs des résistances certaine-
MENT trop grandes, mais assurant l'extinction de Tare, aux dépens
de ^sensibilité de l'appareil. C'est, en fait, cette dernière solution
que Ton adopte jusqu'ici dans la majorité des exploitations.
c). Dispositions accessoires. — Mais, môme si la insistance est
déterminée de manière n annuler l'arc de l'alternateur, le déchar-
ger à cornes a intervalle unique reste, par son principe même,
Uî* appaieii dangereux .
L'arc ou l'étincelle disruptive y jaillis-
sent brusquement sans effluve préalable. Ce déchargeur fonc-
«onne, en somme, de la même manière que l'interrupteur a. air
larc
^Mei'ut à un moment quelconque de la période.
Ces défauts proviennent de la valeur trop grande que Ion doit
donner à l'intervalle. Certains constructeurs, entre autres la
Société Alioth, Schneider et Cie, la Société l'Eclairage électrique,
et Vedovelh, ont divisé l'intervalle unique et plusieurs autre:?
plus petits.
C'est mn compromis entre le déchargeur à cornes el le déchar-
geur à cylindres multiples, compromis qui, au dire des exploi-
tants qui l'emploient, ne paraît pas constituer une solution idéale.
Tous les constiucteurs qui l'emploient ont été amenés, par
l'expûnence, à îendre réglable le prennei intervalle, auquel ils
donnent une valeur très notablement supérieure à celle de chacun
des autres, souvent même égale h leur somme Nous trouvons,
par exemple, dans le déchargeur à cornes système Ahoth, em-
ployé au Sud-Kkctnque, un piemier intervalle réglé à. 10 mm. et
six autres réglés à 1,5 mm. Mais cette dernière valeur est encore
trop grande pour faire disparaître les inconvénients précités,
La simplicité d'établissement et le bon marché du déchargeur
à, cornes ù intervalle mnque le font souvent conserver, pour la pro-
tection des lignes aériennes, dans les régions où les orages sont
peu fréquents, ou comme grand secours contre les décharges
atmosphériques de très grande énergie.
On l'emploie encore, néglé bas et monté en série, pour perfec-
tionner le fonctionnement de déchargeurs d'autres types Pour
les autres applications, on lend à le remplacer par le déchar-
geur à cylindres.
Dispositif* spéciaux de soufflage de Varc. — Les constructeurs
paraissent avoir définitivement renoncé aux dispositifs spéciaux
de soufflage, tels que le soufflage magnétique, tout à fait impra-
ticables aux faisions même moyennes. Ces procédés ne sont
employés que sur les installations au-dessous de 2000 volls.
B). Déchargeurs ù intervalles multiples en ire cylindres. ~~ Ces
déchargeurs ont été imaginés clans le but de remédier aux incon-
vénients du type à intervalle unique.
En disposant, en ligne droite ou en zigzag sur une plaque iso-
lante, une série de cylindres métalliques distants l'un de l'autre de
moins de 1 mm , on obtient un déchargeur très sensible qui laisse
passer' des étincelles dès que la tension se rapproche de la tension
limite et qui, grâce n l'importance de sa nuisse métallique retarde,
par refroidissement, la transformation de 1 étincelle en arc. En
fait, il ne doit pas se produire d'arc proprement dit. S'il se forme
il jaillit d'un bout a l'autre de la. ligne des cylindres et ne se coupe
plus. Le déchargeur est brûlé.
L'obstacle opposé à la formation de l'arc est d'autant plus fort
que le nombre de cylindres est plus élevé. Toutefois, ici encore,
l'expérience a montré qu'il était nécessaire de placer une résis-
tance en série. L^s déchargeurs qui n'en sont pas munis laissent
passer l'arc de l'alternateur, en cas de forte décharge, quel que
soit le nombre des cylindres.
La tensica à laquelle s'amorcent ces déchargeurs dépend de la
fréquence. Les décharges passent d'autant plus facilement que
leur fréquence est plus élevée. En vue de créer un type de dé-
chargeur se prêtant également bien au passage des décharges
de toutes fréquences, certains constructeurs ont eu l'idée de placer
une ou plusieurs résistances en dérivation sur un certain nombre
d'intervalles.
Nous voyons donc que les points intéressants dans l'étude de
ces déchargeurs sont les suivants :
a). Nombre et écartement des cylindres
6). Métal employé pour les cylindres.
c). Disposition des cylindres en zigzag ou en ligne droite.
d). Valeur de la résistance en série.
c). Nombre et valeur des résistances en dérivation.
a). Nombre el écartement des cijlindres. — Les premieis appa-
reils employés comprenaient un nombre de cylindres (cinq ou six
pour 2000 volts) manifestement trop bas : il en résultait une trop
facile transformation du chapelet d'étincelles en un arc.
Il est même a remarquer qu il ne revient pas tout à fait au même
d'augmenter le nombre des cylindres ou d'ajouter, à la suite les
uns des autres, une série d'éléments comprenant chacun cinq ou
six intervalles et une résistance. Ces séries d'éléments laissent
beaucoup trop facilement l'arc s'amorcer, et il est nécessaire, les
exploitants sont à peu près d'accord sur ce point, de les faire
précéder d'un éclateur réglé à plusieurs millimètres.
L'autre solution qui consiste h multiplier le nombre des cylin-
dres paraît plus satisfaisante.
Il est à remarquer que, à partir d'une certaine tension, des étin-
celles jaillissent constamment entre les cylindres voisins de l'extré-
mité du déchargeur reliée à la Vigne s'il est monté entre phase et

LA HOUILLE BLANCHE
tere, ou de ses deux extrémités s'il est monté entre deux phases.
Cette dissymétne parait devoir être attribuée à la capacité des
cylindres par rapport ù la terre, comme l'omit montré les études
expérimentales de MAL Rushmore et Dubois.
Ces Messieurs ont observé que, si les cylindres présentent une
capacité par rapport k la terre, la courbe de répartition du poten-
tiel le long du limiteur, au lieu de rester une droite, devient une
exponentielle. L'étincelle jaillit lorsque la chute de potentiel entre
deux cylindres consécutifs devient égale à la rigidité diélectrique
de l'air. La courbe de répartition se trouve modifiée, et l'étincelle
continue à jaillir entre les cylindres successifs jusqu'à ce que la
chute de potentiel dans un intervalle devienne inférieure à la
rigidité de l'air. Sur toute la longueur où les étincelles passent,
la courbe exponentielle est remplacée par une droite, mais beau-
coup plus rapprochée de l'horizontale que la droite correspondant
aux cylindres sans capacité en l'absence d'étincelles, il en résulte
que, s'ils ont cle la capacité, les premiers cylindres sont mal
utilisés et qu'il n'y a guère d'intérêt à en augmenter le nombre.
Afin de remédier à cet inconvénient, on a proposé de supprimer
la capacité des cylindres en interposant une plaque miéttallique
entre ceux-ci et la terre. Aucune application de dispositif ne nous
a été signalée en France. 11 parait y avoir intérêt à l'essayer,
car il permettrait de réduire le nombre des cylindres, et, par suite,
le prix des appareils à cylindres multiples qui est assez élevé.
L'écartement généralement adopté entre deux cylindres est
0,8 millimètre.
b) Métal employé pour les cylindres. — On cherche à abaisser
la température produite par l'étincelle, car l'air est d'autant plus
conducteur, et présente à l'arc un passage d'autant plus facile, que
sa. température est plus élevée. C'est pourquoi on a proposé! l'em-
ploi de métaux anti-arcs, c'est-à-dire à bas-point de volatilisation,
tel que le zinc. Mais l'expérience a montré que le zinc a le défaut
de cette qualité, et se vaporise très vite dès le passage des pre-
mières étincelles, ce qui détériore les cylindres et dérègle l'appa-
reil. En pratique, on paraît préférer le laiton.
c). Disposition des cylindres en zigzag ou en ligne droite. —
La première de ces dispositions permet évidemment de réakser
une économie par réduction de longueur de la plaque isolante
sur laquelle les cylindres sont montés. Mais, par contre, il est à
craindre que des pertes superficielles ne forment un pont entre
les extrémités des lignes de cylindres, et ne provoquent des
fonctionnements intempestifs du déchargeur.
d). Valeur de la résistance en série. — Les résistances des
déchargeurs à cylindres multiples sont le plus souvent constituées
comme celles des déchargeurs à cornes. Lorsqu'on a commencé
à les léitablir, on comptait beaucoup trop sur elles pour éteindre
l'arc. Il a fallu en revenir, les éclatements des résistances dus au
courant de l'alternateur s'étant montrés fréquents.
L'augmentation du nombre des cylindres, ou la disposition d'un
éclateur principal en tête de la file des intervalles, a permis d'uti-
liser des résistances de valeurs assez faibles. Par exemple, la
Compagnie Westinghouse donne à la résistance en sérié une
valeur de 80 ohms seulement pour 3000 volts, soit 0,03 ohm envi-
ron par volt, et la General Electric C° lui donne 2400 ohms pour
20 000, soit 0,12 ohm par volt. Mais les renseignements recueillis
semblent indiquer que ces valeurs seraient trop faibles, si l'on
supprimait l'éclateur principal.
Pour l'essai de ces résistances, nous renverrons aux obseïva-
lions déjà faites sur l'essai des résistances des déchargeurs à
corne.
c). Nombre et valeur des résistances en dérivation. — L'em-
ploi d'une résistance en dérivation a été breveté par la Compagnie
Westinghouse. Il s'est introduit en France avec les déchargeurs
construits par cette Compagnie, et les exploitants paraissent en
être satisfaits. Le principe repose sur la différence des impédances
opposées au passage d'une décharge, de fréquence donnée, par
une résistance ohmique et par un chapelet d'intervalles.
Supposons que la moitié des intervalles d'un déohargeur soit
disposée en dérivation sur une résistance : une décharge atmo-
sphérique ,de haute fréquence passera dans tous les intervalles,
tandis que ,1e courant de basse fréquence de l'alternateur, déîclen-
ché pendant la première demi-période, prendra, dès le commen-
cement der la deuxième, le chemin de la résistance et des inter-
valles en série.
L'exactitude, de ce fait a été vérifiée expérimentalement par
Creighton. Il a relevté les oscillogramimes du passage du courant
dans un- déchargeur à intervalles avec résistances en dérivation, et
a constaté que le fonctionnement est bien tel, lorsque le déchar-
geur est réglé pour éteindre Farc. Il a reconnu en même' temps
que, si le déchargeur ne coupe pas le courant de l'alternateur ^
plus tard k la fin cle la première période entière, ce courant suî>
siste indéfiniment. Il faut alors augmenter, soit la valeur de k
résistance, soit le nombre des intervalles en série ou en clérha-
tion.
Creighton n'a opéré qu'à une tension de 2500 volts, et Ton a fai[
remarquer, non sans raison, qu'il serait peut-être imprudent de
tirer de ses essais des conclusions trop absolues sur le fonction,
nement de l'appareil à des tensions beaucoup plus élevées, Mais
nous répéterons, à ce propos, ce que nous avons dit antérien-
renient. Plus la tension des alternateurs est élevée, moins la
surtension a d'importance relative ; moins, par conséquent, i] j
aura d'écart entre la tension à laquelle le déchargeur devra
s'amorcer, et celle à laquelle il devra couper Parc, en sorte qu'on
arrivera à une limite que M. Védoveîh fixe, un peu hypothétique
ment, aux environs de 125 000 volts, au delà de laquelle le coeffi-
cient de sécurité des canalisations suffira pour résister aux sur-
tensions d'origine atmosphérique les plus élevées.
Toutefois, il y aurait intérêt à répéter, à des tensions interne
diaires, les essais de Creighton.
Nous rappelons brièvement qu'il obtenait ses relevés en plaçam
un galvanomètre d'intensité dans le circuit des intervalles, un
autre dans le circuit de la résistance, et le galvanomètre de ien
sion entre les bornes. Au moyen d'un contact tournant, conduit
par un moteur synchrone, il envoyait à un moment donné, dans le
déchargeur, l'étincelle à haute tension et de haute fréquence d'un
circuit oscillant. Ce dispositif paraît excellent pour les basses len
sions auxquelles il opérait. Mais il deviendrait d'une application
de moins en moins aisée à mesure qu'on opérerait à une plm
haute tension, la difficulté étant de produire une différence de
potentiel assez élevée pour dépasser notablement la tension de
régime.
Dans le même ordre d'idées, M. Neall a proposé de monter k
déchargeur en essai aux bornes mêmes du circuit d'utilisation,
et d'y lancer la décharge d'une bobine de Ruhmkorf'f ; l'énergie
nécessaire serait fournie par deux condensateurs branchés eux-
mêmes aux bornes du circuit. Mais il est fort probable, comme
on Fa fait remarquer, que les condensateurs restant soumis à la
tension du circuit ne pourront se décharger.
ïl ne paraît pas que des essais semblables aient été tentés en
France. Il serait cependant utile d'y procéder,car on ignore encore
presque tout des valeurs respectives à donner aux résistances
et du nombre des cylindres, et il vaudrait mieux sans doute
essayer les appareils et les perfectionner dans la mesure du pos
sible, que les remplacer par d'autres qui, souvent, n'ont d'autre
supériorité que leur nouveauté.
Déchargeur à réactances en dérivation. — Un type spécial
de déchargeurs, avec réactapees en dérivation et montage parti-
culier, a été installé par la Société industrielle d'Energie élec-
trique, à Villelongue.
La ligne aérienne est alimentée à 11 550 volts de tension étoile
Elle est protégée, à l'usine génératrice, par une batterie de
déchargeurs à cornes installés comme suit :
Le premier déchargeur du côté de la ligne, réglé à 38 mm.
d'écartement, est branché directement entre la ligne et la terre.
Il servira cle dernier secours contre une surtension élevée de
grande énergie et de haute fréquence. La longueur de l'arc entre
les cornes est assez grande pour qu'on puisse compter sur sa
résistance pour couper le courant de l'alternateur à la tension
normale.
Le second déchargeur, réglé à 12 mm. seulement, est inséré au
même point, mais est monté en série sur une résistance métal-
lique placée dans l'huile. Il sera traversée par les surtensions de
haute fréquence, mais de tension peu élevée.
Le point commun d'insertion des deux premiers déchargeurs
est relié aux barres par une bobine de réactance graduée, el
trois autres dêchargeurs, tous réglés a 12 mm., viennent se
greffer en différents points de cette bobine, de façon que l'impé-
dance opposée à la décharge croisse d'un déchargeur à l'autre.
De deux en deux, les bornes éloignées des déchargeurs sont
reliées à une même résistance métallique dans l'huile. Les dé-
charges seront donc évacuées à la terre par l'un ou l'autre déchar-
geur, suivant leur fréquence, ce qui est un autre procédé pour
atteindre le même but que précédemment. L'arc s'amorce, dans
les éclateurs étroits, à une fois et demie la tension de 'service,
Ajoutons que cette installation, dont les exploitants se déclarent
parfaitement satisfaits, est complétée par une batterie de dêchar-
geurs à jets.d'eau montés entre le point d'insertion du dernier
éclateur et la terre.