PROTECTION DES RESEAUX CONTRE LES SURTENSIONS

92
LA
HOUILLE
BLANCHE
D e s v u e s d e treuils d é m i n e s et d e p o m p e s rotatives à*
h a u t e pression,
E d i s o n , à c o l o n n e s ; la d y n a m o à induit o u v e r t Tl;
H o u s t o n , q u i a servi à l'éclairage public d e Marseille, J
l a m p e s à arc e n série (19 a m p è r e s , 2 0 0 0 volts) jusqu'au Î
Société Grenoble-Electricité. — Cette Société e x p o s a i t
m a i 1908.
d i v e r s appareils électriques, p a r m i lesquels d e s m o t e u r s
L'alternateur triphasé a y a n t servi a u f a m e u x transpon
a s y n c h r o n e s triphasés a 1 1 0 , 2 4 0 et 5 0 0 volts; d e s transd
e
force d'essai d e L a u f e n à F r a n c f o r t , e n 1891, est aussi!
f o r m a t e u r s A r e f r o i d i s s e m e n t naturel p a r l'air.
r
a
p
p e l a n t le d é b u t d e s c o u r a n t s triphasés.
L a Société Grenoble-Electricité e x p o s a i t aussi u n treuil
O
n y trouvait é g a l e m e n t toute la g e n è s e d e la constructbi
a c t i o n n é électriquement, s e r v a n t à m o n t e r à n'importe quel
d
o
s
câbles, q u i n o u s m o n t r e les p r o g r è s a c c o m p l i s danscel
é t a g e les m a t é r i a u x : d ' u n b â t i m e n t e n c o n s t r u c t i o n .
o
r
d
r
e d'idées; d e s séries d'isolateurs e n porcelaine j|
Klle e x p o s a i t é g a l e m e n t d e s isolateurs d e la m a n u f a c t u r e
f
o
r
m
e variée, b l a n c h e et b r u n e , d e s isolateurs e n verre,|
d e Stc-Foy-l'Argcntière ( R h ô n e ) , ainsi q u e d e s ferrures d ' u n e
la
verrerie
royale, f o n d é e e n 1709; d e s p a r a f o u d r e s de tom
disposition spéciale p o u r r é t a b l i s s e m e n t d e petites lignes
g
e
n
r
e
s
,
d
e
s
t r a n s f o r m a t e u r s divers c o m p l è t e n t la sérieDESI
d e distribution d'énergie, et u n p o s t e aérien s u r p o t e a u x
t
r
a
n
s
m
i
s
s
i
o
n
s d'énergie.
métalliques, p o u r t r a n s f o r m a t e u r statique 10000/125 volts.
D
u
côté
l
u
m
i è r e , la b o u g i e Jablokoff, d a t a n t d e 1876, \§
C i t o n s e n c o r e u n pétrin m é c a n i q u e , « le P r a t i q u e », c o m l
a
m
p
e
s
à
arc
d e F o u c a u l t (1848), M e r s a n n e , J a s p a r d e Liège
prenant u n m a l a x e u r qui tourne verticalement d a n s u n e
(1881),
la
l
a
m
p
e G r a m m e , utilisée p a r la m a c h i n e classip
c u v e e n fonte polie ( o u e n bois), et d o n t les bras, r e m p l a «
l'Alliance
»
construite
p a r J o s e p h v a n M a l d e r e n , la lampe
cent c e u x d u g a r ç o n boulanger, e n décrivent d e s c o u r b e s
E
d
i
s
o
n
à
i
n
c
a
n
d
e
s
c
e
n
c
e
; la l a m p e S o u m b e a y n , d e dimend u genre hjpocyclofde.
s i o n s é n o r m e s , t e r m i n e cette intéressante série.
Compagnie Electro-mécaniqueLa
C o m p a g n i e ElectroD a n s la catégorie d e s c o m p t e u r s et appareils d e mesure,
m é c a n i q u e d u B o u r g e t (Seine), c o n c e s s i o n n a i r e p o u r la l'Exposition p o s s é d a i t d e c u r i e u x s p é c i m e n s ; c e sont les
F r a n c e d e s b r e v e t s B r o w n - B o v e r i et O , exposait :
c o m p t e u r s G o u b e r t à jets d'eau, les p r e m i e r s appareils
U n g r o u p e c o n v e r t i s s e u r c o m p o s é d ' u n m o t e u r triphasé D e p r e z - d ' A r s o n v a l , les a n c i e n s v o l t m è t r e s thermiques
d e 80 H P , c o m m a n d a n t u n e d y n a m o d e 52 k w , a v e c a p p a - C a r d e w , les é l e c t r o m è t r e s construits p a r Voila» envoyôspar
reil d e d é m a r r a g e , c o l o n n e d e m a n œ u v r e et régulateur d e la ville d e T u r i n , le p r e m i e r c o m p t e u r E d i s o n .
champ.
D a n s la classe d e s m o t e u r s , n o u s s i g n a l e r o n s lesmoteurc
à c h a m p tournant, construits p a r Galileo Ferraris, desmo»
D e u x m o t e u r s d e 1/3 d e c h e v a l p o u r m é t i e r à tisser.
U n m o t e u r m o n o p h a s é D e r y a , vitesse variable, p o u r fila- tours d e traction O e r l i k o n et W e s t i n g h o u s e , etc.
M . P.
tures.
U n t r a n s f o r m a t e u r triphasé d e 100 K V À . , 5000/190 volts.
D e s m o t e u r s triphasés a s y n c h r o n e s .
U n dispositil spécial p o u r réclairago d e s trains, s y s t è m e
Aichèle, c o m p o s é d ' u n e d y n a m o d e 2 IIP fournissant d u
C O N T R E LES S U R T E N S I O N S
c o u r a n t c o n t i n u s o u s 18 volts, d'une batterie d ' a c c u m u l a teurs, d ' u n appareil d e r é g l a g e a u t o m a t i q u e . A l'exposition
d e Marseille, c e g r o u p e était a c t i o n n é p a r u n m o t e u r m o n o Communication faite au Congrès de Marseille par M . Grosselin,
p h a s é à collecteur.
ingénieur civil des Mines.
Ateliers Thomson-Houston. — C e s Ateliers e x p o s a i e n t , îl esl d'une évidente nécessité de protéger les lignes et les appa :
e n outre d ' u n e série d e petits m o t e u r s à c o u r a n t c o n t i n u et m i s oomtre les surtensions de tonte nature dont les effets ùdm\
à c o u r a n t s alternatifs m o n o et triphasés :
Ireux (mit été, trop longtemps, imputés à une faute des construc-L
D e s isolateurs H e w l e t (1) p o u r lignes à très h a u t e ten- leurs. Mais la question est complexe. L'efficacité des dispositifs
emipt<iyé<s doit être indépendante de la fréquence et de Féncigie
sion.
D e s d é c h a r g e u r s p o u r lignes d e 13 à 5 0 0 0 0 volts, e t u n p a - des perturbations. Or, la fréquence propre et l'énergie dos surr a f o u d r e électrolytique à é l é m e n t s d ' a l u m i n i u m (2) p o u r tensions dînèrent suivant leur orjgime.
On est exposé à i encontre r toute l'échelle des fréquences sirçjf
tension d e 5 0 0 0 0 volts.
n o m es à, la fréquence fondamentale de l'alternateur.
U n redresseur de courant à vapeur de mercure.
Des surtensions de basse fréquence peuvent se produire : 1° |W
U n matériel c o m p l e t p o u r traction : m o t e u r s , contrôleurs, rasonain.ee sur le roseau, soit de Tonde fondamentale, soit des
matériel d e ligne, c o n n e x i o n d e rails, etc.
harmoniques supérieurs de la courbe de tension ; 2° par réflexion
U n alternateur triphasé, à a x e vertical, d e 1 750 k w , 5 5 0 0 d'une onde h l'extrémité d'une très longue ligne onveife.
volts,5Ô p é r i o d e s , t o u r n a n t à 107 t o u r s p a r m i n u t e Cet alterDes surtensions de la fréquence propre du réseau, ou de ses
n a t e u r fait partie d'un g r o u p e d e 8 unités s e m b l a b l e q u e la subdivisions, naissent lors des per Uni;) al ions brusques accompli'
Société E n e r g i e Electrique d u S u d - O u e s t vient d'installer ginianl 3a m a n œ u v r e des appareils ou l'extinction d'un court
d a n s s o n u s i n e d e la Tuilière, s u r la D o r d o g n e , p r è s d e Ber- circuit.
Enfin, les fréquences les plus élevées paraissent être celles de»
gerac.
PROTECTION D E S RESEAUX
EXPOSITION RÉTROSPECTIVE
U n e exposition rétrospective d e l'électricité avait été o r g a n i s é e p a r les s o i n s d ' u n e C o m m i s s i o n , présidée p a r
M . Sartiaux, qui avait déjà o r g a n i s é u n e exposition s e m blable e n 1900.
O n y trouvait d ' a b o r d , d a n s les appareils g é n é r a t e u r s d e
c o u r a n t électrique : les piles, a v e c u n d e s p r e m i e r s élém e n t s L e e l a n e h é ; p u i s la p r e m i è r e d y n a m o e n a n n e a u c o n s truite, p a r Pacinotti e n 1807 , la d y n a m o G r a m m e , c o n s truite et p r é s e n t é e p a r l u i - m ô m e à R A c a d é m i e d e s S c i e n c e s
o n 1871 ; la d y n a m o R e c h n i e w s k i (188G) ; p u i s la bipolaire
(1) Les isolateurs Hewlet ont été décrit dans L a Houille Blanche,
tnars 1909 (Inventions nouvelles).
(-2) Voir plus loin* page 97, la descripton de ces déchargeurs.
de
décharges d'origine atmnspihiéinque. Nous n'avons aucune donné?
précise sur la valeur do ces dernières ; les uns l'évaluent à quelques 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 m é m o de la station
ratrice.
Elle est beaucoup plus faible dans les perturbations dues am'
manœuvres, ou m ô m e 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, il
est trais que nous laisserons complètementde côté : Ce sont le
résonances, les réflexions d'onde et les coups de foudre directs*
Ces phénomènes mettent en jeu une énergie baucoup trop considérable pour pouvoir être détournée sans dégAts par des appareils de protection.
Article published by SHF and available at http://www.shf-lhb.org or http://dx.doi.org/10.1051/lhb/1909023
eiî
3
AVlUX
LA
HOUILLE
BLANCHE
Pour supprimer les résonances, il faut éliminer les harmoniques plus tard, à la fin de la première période. Tl circule donc très
en modifiant les enroulements, ou la forme des pièces polaires ; peu d'énergie au m o m e n t de la coupure définitive, et la valeur de
celte question rentre dans la construction des alternateurs, et nous la surtension, qui est fonction de cette énergie, reste insignifiante.
ne l'aborderons pas ici.
D'après les essais des m ô m e s opérateurs, l'interrupteur à air
On pourrait, à la rigueur, agir soit sur la capacité, soit sur la
n'ouvre le circuit qu'après deux périodes entières au m i n i m u m
self-induction de la ligne, mais ce procédé est peu sur et assez
et souvent après plusieurs secondes. Lare se rallume donc plucoûteux.
sieurs fois, et peut ne s'éteindre définitivement qu'à un instant
La réflexion d'ondes se produit au m o m e n t de la fermeture d'un
où l'intensité a une valeur quelconque, qui peut être très diffémteriupteur sur une ligne ouverte du côté récepteur. L'onde se
rente de aéro.
réfléchit a l'extrémité, revient en arrière et détermine, en se
M . Blondel a d'ailleurs montré que Texlmclion de Tare, par
composant avec Tonde directe, des ventres et des n œ u d s de
l'interrupteur à air, est d'autant plus dangereuse qu'elle est plus
potaMieL II faut, pour que Je phénomène devienne appréciable,
brusque. U n e rupture lente produit un effet d'amortissement dû
nue la longueur de la ligne ne soit pas négligeable devant la
à l'augmentation de longueur de l'arc.
longueur de Tonde fondamentale ou de ses premiers harmoniques,
L a valeur relative de la surtension est, d'ailleurs, d'autant plus
ce qui suppose, dans les conditions ordinaires, des lignes d'une
élevée que la tension efficace de régime est plus basse. O n devra
longueur exceptionnelle de plus de 400 kms. Si le phénomène se
donc, si Ton emploie les interrupteurs à air, réduire d'autant plus
produit, le seul remède consistera encore dans la suppression
la vitesse département des contacls que cette tension de régime
des harmoniques dangereux, ou dans la modification des cons- est plus basse.
tantes de la ligne. D'ailleurs, c o m m e M . Brylmski Ta montré, la
Les surtensions sont d'autant moins fortes que la tension de
capacité répartie des très longues lignes intervient pour amortir
rallumage de Tare est plus faible. Il faudra donc employer des
lus harmoniques supérieurs.
pare-ôtmcelles en charbon et, pour les contacts, le cuivre de préContre les coups de foudre directs atteignant la ligne, il n'existe
férence aux métaux à point de rallumage plus élevé.
aucune mesure efficace. 11 faut se résigner h la destruction de
E n s o m m e , la seule m a n œ u v r e dangereuse en pratique est la
l'isolateur au point frappé. Ces accidents sont heureusement des
fermeture d'un interrupteur à air sur une ligne ouverte à l'autre
plus îares.
extrémité.
Nous diviserons en trois parties Tétude de la protection des
réseaux contre les surtensions que Ton peut qualifier de m a 2° Surtensions
accidentelles.
— Elles sont dues, soit à l'exniables :
tinction brusque d'un court-circuit dans l'installation, soit à Tare
I. Protection générale des lignes, aériennes ou souterraines, ou à Tétmoelle disruptive jaillissant entre un point de l'installacontre les surtensions d'origine interne ;
tion et la terre.
IL Protection spéciale des lignes aériennes ou mixtes contre
a) Extinction
d'un court-circuit. — Le calcul de l'oscillation
les décharges d'origine atmosphérique.
d'énergie, entre le chanijp magnétique développé par le courant de
HT. Protection générale des appareils générateurs et récepteurs
court-circuit et le champ statique du condensateur constitué par
contre une surtension d'origine quelconque.
la capacité de la ligne, indique des surtensions énormes, de Tordre
1. Protection générale des lignes contre les surtensions
de 200 000 volts et plus, au m o m e n t de l'extinction.
d'origine interne. —
Puisque nous excluons de notre étude C o m m e il est impossible de mettre une ligne à l'abri des couriles résonances et les réflexions d'ondes, il reste, c o m m e causes
circuits accidentels, il faudrait, si l'expérience vérifiait ces conclude surtensions d'origine interne, la m a n œ u v r e des appareils et
sions, renoncer à l'exploitation des réseaux importants. Mais, en
les causes accidentelles.
fait, Tare de court-circuit ne s'éteint qu'au m o m e n t où la valeur
1° Surtensions
dues à la manœuvre
des appareils. — Ces surde l'intensité est très voisine de zéro.
tensions peuvent être évitées, ou rendues inoffensives, par l'emD'autre part, l'expérience prolongée acquise dans l'exploitation
ploi çle dispositifs appropriés ou de précautions spéciales.
des réseaux de cables souterrains montre que les cables essayés
Peuvent être considérées c o m m e m a n œ u v r e s dangereuses, dans en usine seulement au double de la tension efficace de régime
certaines conditions tout au moins, la fermeture et l'ouverture
sont sujets à claquer simultanément en plusieurs points du réseau
d'un interrupteur.
toutes les fois qu'un court-circuit se produit. Quand, au contraire,
a) Fermeture
d'un interrupteur
sur une ligne non
chargée,
la tension d'essai a été portée au triple, les accidents de répermême courte. — Cette m a n œ u v r e a été condamnée, notamment
cussion disparaissent.
par M. îe professeur Guye, et l'expérience malheureuse faite sur
Ceci parait montrer, mieux que tout calcul, que les surtensions
un certain nombre de réseaux est venue confirmer cette manière
consécutives à l'extinction d'un court-circuit restent comprises,
de voir.
tout au moins pour les tensions de régimes moyennes (de 5000 à
La fermeture à vide peut doubler, sur une ligne pourvue de
20000 volts), entre le double et le-triple de la tension efficace.
self-induction et de capacité notables, la valeur instantanée de la
Les surtensions ne paraissent pas, du reste, être proportiontension à laquelle elle se produit. L a surtension instantanée peut, nelles à la tension de régime. C o m m e M M . Brylinski et de Marpar suite, en mettant les choses au pis, atteindre le double de la
chena l'ont montré, elles ont, quelle que soit cette tension de
valeur maxima d'un harmonique plus ou moins renforcé. Gette
régime, une valeur constante, dépendant des caractéristiques,
manœuvre est donc à éviter. Si les nécessités de l'exploitation
capacité, longueur et self-induction du réseau, et de l'énergie
l'imposent, on devra interposer, entre l'interrupteur et la ligne, circulant au m o m e n t où elles se produisent. La sécurité sera donc
un dispositif amortisseur, tel qu'une bobine de réaction, ou un
plus grande, pour u n m ê m e coefficient, sur les lignes à très haute
appareil spécial de mise en charge, tel que celui breveté par
tension de 20 000 volts et au-dessus, que sur les lignes à tension
Siemens.
moyenne.
Ouverture
d'un interrupteur.
— L a valeur de la surtension
b). 'Mise à la terre d'une phase par une étincelle disruplwe.
—
produite dépend d'abord du point du circuit où se fait la coupure, L'étincelle disruptive détermine dans un circuit, ayant de la selfsoit à la sortie des générateurs, soit à l'entrée des récepteurs.
mduction et de la capacité, des oscillations de fréquence égale
La coupure d'un circuit de transmission à l'extrémité voisine
à la fréquence propre du circuit. La surtension sera plus ou
des récepteurs est la plus dangereuse. Le calcul l'indique, et les
moins dangereuse suivant que l'étincelle transportera plus ou
relevés oscillographiques exécutés par M . David sur les lignes de
moins d'énergie. L'observation précédente sur îe coefficient de
l'Energie électrique du Littoral ont indiqué des surtensions de
sécurité des câbles s'applique encore ici, un itfiseau essayé au
20 pour 100. 11 ne semble pas cependant que les exploitants aient triple reste à l'abri de ces accidents.
signalé d'accidents survenus dans ces conditions.
A ce propos, se pose la question de la mise à la terre du point
^ Le danger est encore moindre lorsque l'ouverture se fait à
neutre dans les installations triphasées.
l'extrémité de la ligne voisine des générateurs. Dans ce cas, les
Mettre le neutre à la terre, revient à limiter le potentiel extrême
appareils récepteurs se trouvent montéis en série sur la capacité
que peut prendre chacune des phases par rapport à la terre. O n
te la ligne, et amortissent les surtensions d'autant plus rapideque leur charge est plus forte. La valeur de la surtension supprime ainsi un des inconvénients de la mise à la terre accidentelle. Par contre, l'adoption de ce dispositif transforme toute
uiffère d'ailleurs suivant que l'interrupteur est à huile ou à air.
terre en court-circuit.
T>es rélevés osciHographiques exécutés séparément, en France
Certains exploitants y voient l'avantage de séparer de suite du
M. David, en Angleterre, par M . Wilsoû, d'une part, et de
tableau
de distribution, -par le jeu plus ou moins retardé d'un
autre par M, Duddell, -paraissent montrer que l'interrupteur à
disjoncteur, tout feeder endommagé. D'autres n'y découvrent que
nuile coupe le courant au m o m e n t où l'intensité s'annule et. au
ment
LA
HOUILLL
1'mconvément tle multiplier les courts-circuits entraînant 1 arrêt
de l'installation.
E n fait, les applications de ces deux solutions paraissent se
partager à peu près également entre les réseaux, ce qui peut indiquer 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 s o m m e , 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. O n se mettra donc à l'abri de leurs conséquences en essayant au moins au triple de la tension de légime les isolateurs
et les cables.
L'adoption de ces conditions d'essais, pourra dispenser d'installer, sur les lignes, des dispositifs spéciaux de protection.
BLANCHE
ceux de lujlhmny
arrester ou de slalic arresler
employés pa
les Anglais et les Américains.
Le n o m de déchargeur
que nous proposons rappelle la seule
fonction c o m m u n e Ù, tous ces appareils, qui est d'évacuer sans
d o m m a g e les charges prises par la ligne.
Puisque les décharges atmosphériques ont des tensions et des
fiié'quences quelconques, et véhiculent en général de fortes quantités d'énergie, un déchargeur idéal devrait s'amorcer à toute
tension supérieure à la normale, régler automatiquement son impédance 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.
L a multiplicité des conditions a. remplir fait qu'elles ne peuvent
l'êtie par des moyens simples. Aussi beaucoup d'exploitants emploient-ils en m ê m e temps plusieurs déchargeurs de différente
types montés en parallèle.
Il existe actuellement six types principaux de déchargeurs, employés aussi contre les surtensions internes, dans les réseaux
dont l'isolant n'a pas été prévu avec un coefficient de séemit<>
suffisant .
î I. Protection spéciale des lignes aériennes, ou mixtes,
A). Les déchargeurs à cornes.
contre les surtensions d'origine atmosphérique.
—
Xous laisB). Les déchargeurs à mteivalles multiples entre cylindres.
serons de côté, c o m m e nous l'avons dit, les coups de foudre
( ). Les déchargeurs condensateurs.
directs, pour ne nous occuper que des effets d'influence statique
D). Les déchargeurs k électrode liquide, ou à cuve.
aies nuages sur la ligne, lorsque la charge prise par cette dernière
K) Les déchargeurs électrolytiques k pellicule.
est subitement libérée par le jaillissement de l'éclair, et les effets
F). Les déchargeurs continus àfiletd'eau.
d'induction pour lesquels la ligne se comporte c o m m e Le circuit
11 existe un type spécial, le parafoudre Gola, qui présente U
d'un résonateur.
particularité d'être inséré en s)6rie sur la ligne au heu de l'être en
C o m m e nous lavons dit, la fiéquenee du phénomène peut être
dérivation à la terre c o m m e les autres types. Bien que son prm
quelconque et l'énergie mise en jeu considérable, ainsi que la
cipe soit excellent, ses applications ne paraissent pas, jusqu'ic»,
tension atteinte. O n ne peut donc plus compter ici sur la proavoir été nombreuses.
tection des isolants essayés au triple, et il faut avoir recours à
des dispositifs spéciaux.
A). Déchargeurs
à cornes. — Ils paraissent dériver des paraDeux solutions sont adoptées en général : le fil tendu et les
foudres à pointes employés pour protéger des coups de foudre le,>
déchargeuis.
appareils télégraphiques. Ils ne comportaient, au début de leur
application, qu'un seul intervalle d'air, assez grand pour n'être
1° Fil tendu. — O n tend, au-dessus de la ligne, unfilsoigneufranchi que par des tensions élevées, et surmonté de deux cornes
sement mis à la terre à des intervalles plus ou moins rapprochés.
ou antennes. L'arc qui se forme dans l'intervalle est chassé vois
O n combine souvent ce dispositif avec l'emploi de pointes, ou
la partie divergente des corres par l'air chaud, ou, snivanf une
de parafoudres ii coi nés places sur chaque poteau.
autre opinion, par la réaction dynamique sur l'arc de la partie
Ce dispositif paraît se répandre en Amérique. E n France, nous
fixe du circuit.
n'avons obtenu de renseignements favorables qu'à la Compagnie
Dans le principe, l'intervalle n'était pas réglable. Aucune résisde l'Energie électrique du Littoral. Cette Compagnie conseille
tance n'était placée en séiie. îl en résultait que le réglage, fait
l'emploi d'un fil de cuivre de préférence au 01 de fer qui, m ê m e
galvanisé, s'oxyde rapidement et dont les tronçons tombent sur
à peu près au hasard, et uniformément par le cons truc leur, réponla ligne eu déterminant des accidents.
dait rarement aux conditions qu'un appareil avait à remplir dans
O n reproche à ce dispositif de ne pas protéger la ligne contre
chaque cas déterminé.
les décharges latérales.
De plus, l'absence de résistance an» série permettait au courant
La Société des Forces motrices du Haut-Grésivaudan déclare
de l'alternateur de passer librement à la suite de la décharge. 11
avoLr renoncé, après un essai de cinq ans, à l'emploi dufilprotecen résultait des perturbations dans le régime de la distribution
teur. La ligne avait 8 km. de long, et lefil,de 4,5 m m . de dia- et la destruction du déchargeur lui-même.
mètre, réunissait, à 0 m . 75 au-dessus du fil de ligne, les pointes
O n a donc rendu l'intervalle réglable, on a ajouté une résismétalliques protégeant les poteaux. Les mises à la terre étaient
tance en série, et, dans quelques cas, on a multiplié le nombre des
faites tous les cinq poteaux La Société n'indique pas la nature
intervalles en diminuant leur longueur. O n a remarqué, en effet,
des accidents qui lui ont fait abandonner ce système.
qu'une série d'intervalles s'amorce à une tension plus basse qu'un
O n discute la question de savoir si le fil doit être garni de
intervalle unique de m ô m e valeur totale, ce qui revient à dire
pointes c o m m e les fils de ronce. Cette dernière disposition facilite
qu'un déchargeur à intervalles multiples est plus sensible qu'un
évidemment les décharges.
autre à intervalle unique.
Les mises à la terre devront être constituées, c o m m e toutes les
Trois questions se posent :
terres bien faites, par une plaque de cuivre noyée dans un puia). C o m m e n t régler ce déchargeur, autrement dit, quelle valeur
sard plein de coke mouillé. Le fil de tene devra présenter le
donner à l'écart entre la tension d'amorçage et la tension de
moins de coudes possible.
régime du réseau à protéger ?
2° Déchargeurs.
— Puisqu'ils ne peuvent protéger contre les
coups de foudre directs, le n o m de para[oudre
que Ton donne
généralement aux appareils destinés à protéger les lignes contre
les perturbations atmosphériques semble aussi peu approprié que
r
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 intervalle unique, la tension d'amorçage est fort mal définie ; elle
(') Si l'on décide la mise à la terre du point neutre, il est nécessaire dépend de la pression barométrique, des poussières suspendues
d'y procéder avec certaines précautions.
dans l'air, de la forme et des constantes du circuit, de la capaUne mise à la terre dircete permet, au cas d'une autre terre acciden- cité du déchargeur par rapport à la terre et aux circuits voisins.
telle, le passage d'un courant de court-circuit qui peut être très considéEnfin des effluves éclatant auprès de l'intervalle peuvent ioniser
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- l'air, et abaisser la tension d'amorçage dans des proportions conrant à la valeur juste nécessaire pour faire jouer les disWeteurs.
sidérables.
Le Sud-Electrique a reconnu que la mise à la terre directe du neutre
Ce défaut de précision force donc à régler l'intervalle assez
entraîne, en cas de terre accidentelle sur une phase, la destruction des
long pour que le dêchargeur ne fonctionne pas lors des surte»*
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 sions trop faibles pour mettre l'isolant en danger, surtensions q»"
et la terre.
sont les plus fréquentes.
LA
HOUILLE
BLANCHE
95
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,
Compagnie de 1 Ouest-Lumière...
3 000
8 000
et Vedovelh, ont divisé l'intervalle unique et plusieurs autre:?
ci. Moige
26 000
30 à 32 000
plus petits.
Kneigic du Litlorai
12 000
15 000
C'est mn compromis entre le déchargeur à cornes el le décharVillcl<HWiC
16 000
geur
à cylindres multiples, compromis qui, au dire des exploi.Nous observons que la marge de réglage est beaucoup plus
tants qui l'emploient, ne paraît pas constituer une solution idéale.
considérable pour la ligne à basse tension que pour les autres.
Tous les constiucteurs qui l'emploient ont été amenés, par
Fiiul-il eu conclure que, d'après l'opun'iou des intéressés, la surtension a une valeur absolue constante, indépendante de la ten- l'expûnence, à îendre réglable le prennei intervalle, auquel ils
donnent une valeur très notablement supérieure à celle de chacun
sion de régime et, par suite, une valeur relative beaucoup plus
des
autres, souvent m ê m e égale h leur s o m m e Nous trouvons,
éknée dans une installation a basse tension ou simplement que
par exemple, dans le déchargeur à cornes système Ahoth, emle« (léclmrgeurs à cornes a haute tension ne commencent à foncployé au Sud-Kkctnque, un piemier intervalle réglé à. 10 m m . et
tionner qu'à, une tension m m m i a de 8000 volts ? C'est ce que les
six autres réglés à 1,5 m m . Mais cette dernière valeur est encore
renseignements recueillis ne permettent pas de dire.
trop grande pour faire disparaître les inconvénients précités,
Kn somme, on peut prendre pour principe de régler l'intervalle
La simplicité d'établissement et le bon marché du déchargeur
l\ '20 pour 100 au moins au-dessus de la tension de régime pour
à, cornes ù intervalle m n q u e le font souvent conserver, pour la proles tensions supérieures à 10 000 volts, et d'augmenter le coeffitection des lignes aériennes, dans les régions où les orages sont
cient pour les tensions plus basses.
peu fréquents, ou c o m m e grand secours contre les décharges
h), \ahirc et valeur de la résistance.
— La résistance est
atmosphériques de très grande énergie.
destinée à limiter, puis ù supprimer aussitôt que possible le couO n l'emploie encore, néglé bas et monté en série, pour perfecrant fourni pai l'alternateur ; elle ne doit pas être assez forte pour
tionner
le fonctionnement de déchargeurs d'autres types Pour
en or un obstacle aux décharges, tout en les empêchant de devenir
les autres applications, on lend à le remplacer par le décharoscillantes. Elle est constituée soit par une colonne liquide, soit
geur à cylindres.
par une lige solide. Le liquide employé est le plus souvent de
Dispositif* spéciaux
de soufflage de Varc. — Les constructeurs
Feau pure, additionnée quelquefois de glycérine, et contenue dans
paraissent
avoir
définitivement
renoncé aux dispositifs spéciaux
un tube de grès ; souvent on verse à la surface une couche d'huile
de soufflage, tels que le soufflage magnétique, tout à fait impra'pour empocher 1 évaporai ion.
ticables aux faisions m ê m e moyennes. Ces procédés ne sont
ho tige solide est en graphite, en carboumdum, ou en métal.
employés que sur les installations au-dessous de 2000 volls.
Il ne parait pas qu'on ait fait, jusqu'ici, de recherches méthodiques sur la valeur à attribuer à ces résistances.
B). Déchargeurs
ù intervalles multiples en ire cylindres. ~~ Ces
Les constructeurs consultés renvoient aux exploitants, et les
déchargeurs ont été imaginés clans le but de remédier aux inconexploitants répondent qu'ils utilisent ce que leur livrent les comsvénients du type à intervalle unique.
ti acteurs. A vrai dire, les exploitants sont les mieux placés pour
E n disposant, en ligne droite ou en zigzag sur une plaque isonniver par tâtonnements à déterminer la valeur de la résistance
lante, une série de cylindres métalliques distants l'un de l'autre de
rnnvennnl aux conditions spéciales de leur installation.
moins de 1 m m , on obtient un déchargeur très sensible qui laisse
Voici quelques valeurs qui nous ont été indiquées :
passer' des étincelles dès que la tension se rapproche de la tension
C o n v l n t c t e u r s . S. I. T., résistances variant de 1 o h m par volt,
limite et qui, grâce n l'importance de sa nuisse métallique retarde,
pour les tensions appliquées de 3000 volts, à 33 o h m s par volt,
par refroidissement, la transformation de 1 étincelle en arc. E n
pour la tension de 30 000 volts.
fait, il ne doit pas se produire d'arc proprement dit. S'il se forme
Manufacture pansienne d'appareillage électrique 1 o h m par volt
il jaillit d'un bout a l'autre de la. ligne des cylindres et ne se coupe
Exploitants
Société de Fure et Morge......
1,3 »
»
plus. Le déchargeur est brûlé.
»
Sud-Electrique
0,1 »
»
L'obstacle opposé à la formation de l'arc est d'autant plus fort
Notons <pie la Société de Fure el M o r g e se plaint des perturque le nombre de cylindres est plus élevé. Toutefois, ici encore,
bations a mon/tes dans son réseau par le fonctionnement des dél'expérience a montré qu'il était nécessaire de placer une résischargeurs à cornes, et (pie le Sud-Electrique déclare que, avec
tance en série. L^s déchargeurs qui n'en sont pas munis laissent
les valeurs adoptées pour les résistances, la réussite du soufflage
passer l'arc de l'alternateur, en cas de forte décharge, quel que
de l'aie reste douteuse.
soit le nombre des cylindres.
La question a donc été jusqu'ici très peu étudiée, et les limites
La tensica à laquelle s'amorcent ces déchargeurs dépend de la
écartées entre lesquelles peuvent varier les valeurs de la fréfréquence. Les décharges passent d'autant plus facilement que
leur fréquence est plus élevée. En vue de créer un type de déquence et de la tension pour les décharges atmosphériques font
chargeur se prêtant également bien au passage des décharges
qu'il est bien difficile de déterminer les conditions dans lesquelles
de toutes fréquences, certains constructeurs ont eu l'idée de placer
devrait être effectuée la recherche expérimentale de la meilleure
une ou plusieurs résistances en dérivation sur un certain nombre
résistance.
d'intervalles.
il serait intéressant d'obtenir tout au menas une valeur
Nous voyons donc que les points intéressants dans l'étude de
moyenne ; on pourrait, semble-t-il, concevoir l'installation pour
ces déchargeurs sont les suivants :
l'essai de résistance à peu près c o m m e suit : U n interrupteur
a). N o m b r e et écartement des cylindres
ù deux cornes, dont une mobile pour permettre le réglage, serait
6). Métal employé pour les cylindres.
disposé avec le m ê m e écartement que l'appareil en essai et monté
c). Disposition des cylindres en zigzag ou en ligne droite.
eu série sur la résistance à étudier. L'arc serait formé en rapd). Valeur de la résistance en série.
prochant, la corne mobile de la corne fixe ; puis on éloignerait
c). N o m b r e et valeur des résistances en dérivation.
celle-ci brusquement. O n observerait si la résistance est suffia). N o m b r e el écartement
des cijlindres. — Les premieis appasante pour l'extinction de l'arc de l'alternateur. Cet essai ne peut
reils employés comprenaient un nombre de cylindres (cinq ou six
être utile que s'il est l'ait sur 1 installation m ê m e que l'appareil
pour 2000 volts) manifestement trop bas : il en résultait une trop
doit piotéger, eu utilisant tous les alternateurs appelés à débiter
facile transformation du chapelet d'étincelles en un arc.
ensemble sur ta ligne.
Il est m ê m e a remarquer qu il ne revient pas tout à fait au m ê m e
Celte condition paraîtra dangereuse à bien des exploitants, qui
d'augmenter le nombre des cylindres ou d'ajouter, à la suite les
préféreront demander aux constructeurs des résistances certaineuns des autres, une série d'éléments comprenant chacun cinq ou
M E N T trop grandes, mais assurant l'extinction de Tare, aux dépens
six intervalles et une résistance. Ces séries d'éléments laissent
de ^sensibilité de l'appareil. C'est, en fait, cette dernière solution
beaucoup trop facilement l'arc s'amorcer, et il est nécessaire, les
que Ton adopte jusqu'ici dans la majorité des exploitations.
exploitants sont à peu près d'accord sur ce point, de les faire
c). Dispositions accessoires. — Mais, m ô m e si la insistance est
précéder d'un éclateur réglé à plusieurs millimètres.
déterminée de manière n annuler l'arc de l'alternateur, le décharL'autre solution qui consiste h multiplier le nombre des cylinger à cornes a intervalle unique reste, par son principe m ê m e ,
dres paraît plus satisfaisante.
* appaieii dangereux . L'arc ou l'étincelle disruptive y jaillisIl est à remarquer que, à partir d'une certaine tension, des étinsent brusquement sans effluve préalable. Ce déchargeur fonc«onne, en somme, de la m ê m e manière que l'interrupteur a. air celles jaillissent constamment entre les cylindres voisins de l'extrémité du déchargeur reliée à la Vigne s'il est monté entre phase et
^Mei'ut à un m o m e n t quelconque de la période.
A ohm, exprimés en volts, quelques clnlfres adoptés :
TENSION D E RÉGIME
K u r e
Uî
l a r c
TENSION
d AMORÇAGE
LA
HOUILLE
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, c o m m e l'omit montré les études
expérimentales de M A L Rushmore et Dubois.
Ces Messieurs ont observé que, si les cylindres présentent une
capacité par rapport k la terre, la courbe de répartition du potentiel 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 beaucoup 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. — O n 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'emploi 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 premières étincelles, ce qui détériore les cylindres et dérègle l'appareil. E n pratique, on paraît préférer le laiton.
c). Disposition
des cylindres
en zigzag ou en ligne droite. —
L a 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
c o m m e 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 lafiledes intervalles, a permis d'utiliser des résistances de valeurs assez faibles. Par exemple, la
Compagnie Westinghouse donne à la résistance en sérié une
valeur de 80 o h m s seulement pour 3000 volts, soit 0,03 o h m environ par volt, et la General Electric C° lui donne 2400 ohms pour
20 000, soit 0,12 o h m 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 obseïvalions déjà faites sur l'essai des résistances des déchargeurs à
corne.
c). Nombre
et valeur des résistances
en dérivation. — L'emploi 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 atmosphérique ,de haute fréquence passera dans tous les intervalles,
tandis que ,1e courant de basse fréquence de l'alternateur, déîclenché pendant la première demi-période, prendra, dès le commencement de la deuxième, le chemin de la résistance et des intervalles 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 déchargeur est réglé pour éteindre Farc. Il a reconnu en même' temps
r
BLANCHE
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 clérhation.
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 antérienrenient. 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 coefficient de sécurité des canalisations suffira pour résister aux surtensions 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. A u m o y e n d'un contact tournant, conduit
par un moteur synchrone, il envoyait à un m o m e n t 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 m ê m e ordre d'idées, M . Neall a proposé de monter k
déchargeur en essai aux bornes m ê m e s 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 euxm ê m e s 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.
— U n type spécial
de déchargeurs, avec réactapees en dérivation et montage particulier, a été installé par la Société industrielle d'Energie électrique, à Villelongue.
L a 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 c o m m e 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. L a 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 m m . seulement, est inséré au
m ê m e point, mais est monté en série sur une résistance métallique placée dans l'huile. Il sera traversée par les surtensions de
haute fréquence, mais de tension peu élevée.
Le point c o m m u n d'insertion des deux premiers déchargeurs
est relié aux barres par une bobine de réactance graduée, el
trois autres dêchargeurs, tous réglés a 12 m m . , viennent se
greffer en différents points de cette bobine, de façon que l'impédance opposée à la décharge croisse d'un déchargeur à l'autre.
De deux en deux, les bornes éloignées des déchargeurs sont
reliées à une m ê m e résistance métallique dans l'huile. Les décharges seront donc évacuées à la terre par l'un ou l'autre déchargeur, suivant leur fréquence, ce qui est un autre procédé pour
atteindre le m ê m e 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 dêchargeurs à jets.d'eau montés entre le point d'insertion du dernier
éclateur et la terre.
Avnir-
LA
HOUILLE
(), Déchargeurs
condensateurs.
— M . Moscicki paraît être
arrivé à construire (tes condcnsateur.s industriels durables, problème que l'on cbercliait à îésoudre depuis longtemps.
Je rappelle cm deux mots que le diélectrique de ces condensateurs est une bouteille de verre, a. goulot renforce pour éviter les
perles. D'après la Société de Enbourg, qui conslruit ces appareils,
il ne passe aucun courant dv perle jusqu'à la tension de 12 000
volts par élément. Les armatures sont constituées par des courbes
(l'argent chimiquement déposées.
En dehors des applications diverses, dont nous n'avons pas à
nous oec iper ici, M. Moscicki emploie ses condensateurs pour
décharger sur une ligne les surtensions de haute fréquence. Pour
cela, il mante en série parallèle un nombre d'éléments proporionnel à la tension de régime ; ces éléments opposent une résistance presque infinie au courant des alternateurs.
On pourrait craindre cependant, du fait de la capacité, la
production d'uni coilam courant déwatté, et c'est sans doute pour
cela que, au début, ces déchargeurs étaient munis d'un éclateur
placé en série. Mais, en présence des résultats obtenus, M. Mosconsidère que les surtensions d'origine interne ont des fréquences trop.doubles pour le franchir.
Dans le but de compléter son système, la Société qui construit
ces appareils a proposé une soupape qui est, en s o m m e , un déchargeur ù intervalles dans lequel les pièces métalliques reçoivent
artificiellement, a l'aide de condensateurs, une capacité notable
par rapport à la terre. O n peut s'étonner de voir appliquer ce
principe, alors que les Américains se montrant, au contraire
comme nous t'avons vu, préoccupées d'annuler la capacité des
cylindres. Mais nous rappelons que les dangers des surtensions
d'origine interne sont supprimés par l'adoption du coefficient de
sécurité égale à trois.
Heureusement, c o m m e nous l'avons dit an début, il ne paraît
pas qu'on ait à s'inquiéter des surtensions d'origine interne auxquelles les coefficients de sécurité adoptés par les isolants permet lemt de faire face,
cirki
T T ê f t f ) . Déchargeurs
éiectrohjtiques. — 11 en existe deux types :
le déchargeur à électrode liquide, étudia par Creighton, en A m é rique, et le déchargeur étectrolytiquc proprement dit, à pellicule,
préconisé par la General Electric C° et la Compagnie W e s h n ghouse.
L'un et l'autre sont fondés sur le m ô m e principe ; ils ont, sous
la tension normale, une résistance très élevée qui tombe subitement à une valeur très basse dès qu'une surtension atteint une
certaine limite critique caractéristique de chaque appareil Leur
fonctionnememt est donc analogue h celui du condensateur, sauf
qu'il est à peu près indépendant de la fréquence et que, d'autre
paît, sa résistance a la tension de régime est moindre.
D). Déchargeur
à électrode liquide ou à cuve. — U n récipient
isolant contient un liquide dont la composition est tenue secrète.
Deux éleeûodes affleurent à quelques millimètres du liquide ou
y plongent à une profondeur variable.
On place un certain nombre de ces récipients en séiie entre la
terre et la ligne à protéger. Lorsque les électrodes ne plongent
pas h, la tension normale, aucun courant ne passe, la s o m m e des
intervalles suffisant à empêcher l'arc de jaillir. Mais, si une surtension vient à se produire, l'arc jaillit successivement dans tous
les intervalles et refoule le liquide. La résistaince augmente donc
progressivement, tant que la surtension subsiste. Dès qu'elle cesse,
h*ut revient à l'état primitif.
Cette augmentation progressive de la résistance a pour résultat
'je limiter Parc en empêchant tonte surtension consécutive à
l'extinction. Dans le déchargeur à intervalles, au contraire, la
résistance baisse par réchauffement de l'air qui accompagne le
passage de Parc De plus, an m o m e n t où l'arc jaillit dans la cuve,
la résistance presque nulle du liquide laisse écouler une énergie
considérable pendant un înstaffvt très court, mais suffisant pour
décharger la surtension, de durée en générai très brève.
Lorsque les électrodes plongent dans le liquide, si l'on n'interposait pas d'éclateur en série, il y aurait une perte constante,étant
donnée la faible valeur de la résistance du liquide. O n est donc
conduit à l'emploi de l'éclateur avec ses inconviélments ordinaires.
A partir du m o m e n t où l'arc a franchi l'éclateur, le fonctionnement devient identique à celui des électrodes ne plongeant pas
dans le liquide.
Creighton a relevé et publié, dans les Transactions
of The A m e nean Instante of Electrieal Engineers,
des osciiiograanni<es intéressants sur le fonctionnement des déchargeurs à électrodes
BLANCHE
97
Ces relevés confirment que, dès les premiers instants de la
décharge, il passe un courant intense, puis que la force eontreélcchoinolnce de l'arc augmente jusqu'à la valeur limite correspondant à la tension critique de l'éîectrolyte employé. Si la tension
appliquée est égale à cette valeur critique, il y a équilibre et le
courant s'annule. Si elle lui est supérieure, Lélectrolyto se comporte c o m m e une résistance nulle.
Autrement dit, il suffira, pour supprimer le courant de l'alternateur, de disposer un nombre de cuves suffisant pour que la
s o m m e de leurs tensions critiques soit égale à la tension appliquée.
L'appareil agira alors c o m m e une soupape souvrant largement
pour les tensions supérieures ù la tension de régime, et restant
ferméc pour les tensions égales on inférieures.
O n a objecté à Creighton que son appareil deva.it perdre des
quantités importantes de liquide par évaporation, et m ê m e être
exposé à faire explosion lors du passage du courant. Creighton
a répondu à cela qu'il suffisait, pour empêcher l'évaporation, de
rendre l'appareil étanche et (pie, si les dé-charges dongiaic atmosphérique font souvent éclater des arbres et des poteaux, c'est à
cause des inégalités de conductibilité qu'elles y rencontrent. Cette
particularisé ne se présente pas dans l'élechoîyte
Ce déchargeur n'a pas encore été appliqué en France ; il constitue donc pour nous un appareil de laboratoire intéressant, mais
sur lequel manque toute expérience pratique.
E). Déchargeurs
élccfroigii([ues ù pellicule. — Ces déchargeurs
sont constitués par une série de cuvettes en aluminium enfilées
sur une baguette isolante leur servant d'axe c o m m u n . Elles contiennent un électrolyte de composition spéciale, et sont disposées
de mamière que chacune baigne dans le liquide de la cuvette
placée au-dessous. Le nombre de ces cuvettes esl, réglé pou»
que, sous la tension normale, il passe environ un courant de
i ampère, courant plutôt do, si Ton s'en rapporte à un oscillog r a m m e de la Compagnie Westmghouse, à un romatai de capacité qu'à un courant de perte proprement dit.
S't l'on juge ce courant trop élevé, il est nécessaire do placer
en série un éclateur. Dès que la tension s'élève suffisamment,
l'étincelle traverse l'érlateur, et le déchargeur entre en notion si
la tension appliquée est supérieure a la valeur eiihque. La résistance tombe alors à yéro et l'énergie s'écoule librement. Aussitôt
que la surtension a cessé, la pellicule d'hydroxyde se reforme, et
s'oppose au passage du courant de l'alternateur.
L a Compagnie Westmghouse a publié deux oscillogrammes
montrant, d'une part, qu'il passe un courant de capacité, décalé en
avant, sous la tension normale et, d'autre pari, que pour le nombre de euvetles employées, le courant commence àfiltrera la
tension 9000 \/\ volts, et, passe en court-nrcuil à 12 000
volts.
L'intervalle de l'éclateur, a branche mobile, est réglé pour fonctionmer a, 150 pour cent de la tension normale.
Ces déchargeais sont aussi construits par la General Elcefrie 0°.
Les deux constructeurs recommandent l'adoption de ce type
pour les tensions supérieures à 50 000 volts
La General Electric 0° conseille, pour entretenir la pcJhcuîe,
d'envoyer journellement dans les appareils un courant de 1 ampère, en rapprochant la branche mobile de lV-irlafeur de manière
à faire jaillir Tare. Cet entretien est donc assez assujettissait!.
Aussi la General Electric C° recomniande-t-eile de régler à 175
pour 100 ou 200 pour 100 de la tension normale, les déchargeurs
situés dans les posles isolés, et/ à, 150 pour 100 seulement ceux
placés à l'usine ou dans les posles surveillés.
Nous savons que l'Euergie ÏÏÏcclrïqn^
du Littoral vient d'en
monter un certain nombre en essai sur son réseau.
F). Déchargeurs
continu*
à filel d'ean. — Ces appareils, souvent décrits antérieurement, sont constitués par un jet d'eau ascendant ou descendant, contenu dans un tube sur toute sa longueur, ou lande) contre un boucher métallique Le jet d'eau relie
une phase h la ferre ; on règle sa résistance en modifiant sa longueur. Les exploitants français de réseaux aériens conlunuont
h s'en déclarer satisfaits. O n peut leur faire deux reproches :
L'un ,très relatif, d'être encombrants ; l'autre, plus grave, de
donner une perte constante à la terre
Cette perte varie, suivant la longueur du jet et la tension de
régime, de 0,4 à 1 ampère, soit, dans une distribution sous
30 000 volts, de 12 à 30 kilowatts par appareil Les Américains
ne veulent pas accepter une perte aussi grande et rejettent» pour
cette raison, l'emploi de ces appareils.
Montage
des déchargeurs,
— L'insuffisance de données expérimentales précises, et la nécessité d'avoir toujours au moins un
LA
98
HOUILLE
appareil en bon état, a conduit la plupart des exploitants à adopter
simutianiment plusieurs (systèmes de déchargenrs montés en
parallèle, au moins dans les pas lies importants.
Si l'on emploie plusieurs déchargeurs à cornes, il faudra leur
dot.mer un réglage différent, de manière qu'ils ne fonctionnent que
successivement.
Pour chacun des types de déchargeurs, on adoptera de préflérenee, pour la protection d'une ligne polyphasée, le montage dit
multiple. Ce montage est tel qu'il existe deux déchargeurs en
série entre les phases prises deux à deux, et deux déchargeurs
également en série entre chaque phase et la terre. Nous avons vu
notamment que ce montage avait été reconnu indispensable pour
la mii.se du neutre à la terre.
Quelques exploitants conservent des fusibles en série sur les
dtëohaigeurs, bien que ce système ait l'inconvénient de supprimer
l'appareil chaque fois qu'il a fonctionné, co dont on peut ne pas
s'apercevoir de suite.
Enfin, dans les installations au-dessus de r>00O volts, il convient
de renfermer les déchargeurs entre des cloisons isolantes.
E m p l a c e m e n t des déchargeurs.
— Ils doivent- être placés en
tous les points où il y a des appareils à protéger : donc; à l'usine
où sera placé le poste le plus complet, et aux sous-stalions ; dans
les lignes mixtes, au raccordement des cables avec les lignes
aériennes.
De plus, dans les transmissions et distributions aériennes,
surtout en pays de msontagne, il existe des paities de ligne plus
fréquemment exposées aux orages. 11 est d'une pratique courante
d'y placer des postes de déchargeurs, mais ceux-ci seront peu famies a sut veiller et à entretenir. 31 faudra donc choisir les types
les plus simples, c o m m e le déchargeur à cornes, réglés suffisamment haut pour éviter les fonctionnements intempestifs par suite
de chute de coips étrangers dans l'intervalle.
BLANCHE
U S I N E H Y D R O - É L E C T R I Q U E D E SÉCHÏLIENNE
Cette u s i n e est située s u r la R o m a n c h e , a u lieu dit Pontd e - G a v e t , à 6 0 0 m è t r e s e n v i r o n e n a m o n t d e la station de
S é c h i l i e n n e d u t r a m w a y d e G r e n o b l e àBourg-d'Oisans.Elle
f o n c t i o n n e e n parallèle a v e c l'usine d ' A v i g n o n n e t , sur le
D r a c , p o u r a l i m e n t e r le v a s t e r é s e a u d e la Société Grenobloise de Force et Lumière.
L a R o m a n c h e , bien c o n n u e d e s alpinistes, p r e n d sa
s o u r c e a u x glaciers d a u p h i n o i s d e la M e i j e et d u Pelvoux,
S o n débit varie d e 8 à 10 m e n é t î a g e , à 2 0 0 m e n crues,avec
u n e m o y e n n e a n n u e l l e cle 3 0 m e n v i r o n . P a r suite des
variations d e t e m p é r a t u r e s d i u r n e s et n o c t u r n e s qui
activent o u ralentissent la fonte d e s n e i g e s et glaces de la
h a u t e m o n t a g n e , le débit oscille p é r i o d i q u e m e n t suiv a n t les h e u r e s d'une m ô m e j o u r n é e : L a R o m a n c h e monte
"de G h e u r e s d u soir à m i n u i t , c e q u i m o n t r e que
V e a u m e t à p e u p r è s 8 h e u r e s p o u r d e s c e n d r e d e s glaciers
j u s q u ' à Séchilienne (00 à 70 k m s ) , le m a x i m u m d e la fonte
a y a n t s e n s i b l e m e n t lieu d e 10 h e u r e s d u m a t i n à 4 heures
d u soir, et q u e îe t e m p s d e la m o n t é e est b e a u c o u p plus
.court q u e celui d e la d e s c e n t e .
3
3
3
Aménagement hydraulique. — C e t a m é n a g e m e n t a
nécessité r é t a b l i s s e m e n t d ï m b a r r a g e m o b i l e d e prise
d'eau, d ' u n e c h a m b r e d e décantation, c V u n c a n a l d'amenée
e n tunnel, d ' u n e c h a m b r e d e m i s e e n c h a r g e é g a l e m e n t en
t u n n e l , et d ' u n e c o n d u i t e forcée.
Barrage. — L e b a r r a g e d e prise d'eau est établi u n peu
111. Protection Générale des Appareils. — Malgré toutes les
a u - d e s s u s d u village d e G a v e t . II est constitue p a r deux
précautions prises, des surtensions peuvent avoir passé devant
g r a n d e s v a n n e s m é t a l l i q u e s , d e 1 2 m . d ' o u v e r t u r e et de
les déchargeurs, et parvenir jusqu'aux appareils..
3 m . d e h a u t e u r , s ' a p p u y a n t d ' u n e part s u r d e s piliers
De plus, c o m m e Potier Pavait fait observer, une onde de surl a t é r a u x établis d e c h a q u e côté d e la rivière, et d'autre
tension, insuffisante pour rompre l'isolant des lignes, peu! se
part s u r u n pilier central a y a n t 8 6 0 d e h a u t e u r , 7 m . d e
propager avec un front très raide, en sorte que deux points de la
l o n g u e u r et d e 2 5 0 d e largeur.
ligne, bien que très rapprochés, peuvent se trouver portés à un
potentiel très différent. Si ces deux points sont lesfilsde deux
L a p o u s s é e n o r m a l e q u i s'exerce s u r c h a q u e vanne»
spires voisines d'un enroulement, et que l'isolant de ces iris n'ait l o r s q u e celle-ci est l e v é e d e m a n i è r e q u e le n i v e a u d e Peau
pas été piïévu assez fort, cet isolant sera percé. 11 est donc nécesa m o n t affleure s a crête, est d e 5 4 t o n n e s . M a i s cette poussée
saire de prendre des dispositions pour allonger le front d'onde.
p e u t être d é p a s s é e si l'eau vient à s u r p a s s e r s a crête. Aussi,
Les bobines de réaction 'servent pour ces deux cas. Elles sont
p o u r p o u v o i r m a n œ u v r e r facilement et r a p i d e m e n t les
constituées quelquefois parle fil de ligne lui-même,ou par une lame
v a n n e s , était-il i n d i s p e n s a b l e d'interposer entre elles et
enroulée en spuale et très soigneusement isolée. Cette pratique
leurs s u p p o r t s d e s galets s u b s t i t u a n t le r o u l e m e n t au
est, croyons nous, universellement employée pour la piohction
glissement.
des appareils. Elle est, en tous cas, d'une application plus facile
et moins coûteuse que le îenforeement de l'isolant vers l'extrémité
E n outre, c h a q u e v a n n e est e n partie équilibre p a r un
des enroulements, préconisé par certains ingénieurs américains.
s y s t è m e d e c o n t r e p o i d s r e p r é s e n t é p a r la figure 1. A 1 50
Il faudra, bien entendu, installer cette protection non seulement
d e c h a q u e e x t r é m i t é , o n a d i s p o s é u n e p o u l i e P, fixée à la
1
m
I U
M
a, l'entrée de l'usine, mais aussi à l'entrée de tous les postes de
transformateurs et au raccordement avec les parties souterraines.
Contrôle
d u lonelionnemenl
des déchargeurs.
— Ce contrôle
est le plus sou vend sommaire, el pour cause, puisqu'on no peut
guetter indéfiniment le fonctionnement d'un déchargeur.
Les Américains préconisent beaucoup l'emploi de papiers témoins, placés par exemple dans lun des intervalles d'un déchargeur à cylindre ou dans l'éclateur à cornes. Le papier, ignifugé,
est troué d'une manière différente suivant l'énergie véhiculée par
la déohaige. Les Transactions
of T h e A m e r i c a n fnstitute o/ Electrical Engineers
ont reproduit des photographies intéressantes
de ces papiers, Mais il faut noter qu'il peut passer plus d'une
décharge par le m ô m e trou avant que le papier ait été remplacé,
en sorte que, le plus souvent, on ne relève que la résultante de
plusieurs décharges.
Conclusions.,
— Les conclusions de ce travail pourront être
que la question des déchargeurs, condamnée, par son essence
m ê m e , ù rester dans le domaine purement expérimental, n'a pas
été suffisamment étudiée jusqu'ici. O n veut des appareils protégeant l'installation sans que des perturbations puissent résulter
de leur fonctionnement.
C o m m e , en définitive, ces appareils sont peu coûteux, on se
contente d'approximation, quitte à multiplier les postes. Il serait
intéressant cependant que quelques exploitants de loisir veuillent
bien se dévouer a préciser par l'expérience quelques règles générales qui épargneraient à leurs collègues des dépenses inutiles de
temps et d'argent.
FIG. 1
FIG. 2
Figures schématiques montrant les dispositifs d'équilibrage et
d'étanchéité des \aunes du barrage de prise d'eau.
v a n n e V , s o u s laquelle p a s s e u n câble q u i s'enroule sur
d e u x treuils T installés s u r u n e passerelle supérieure. A
l ' a m o n t et à l'aval d e la v a n n e , u n c o n t r e p o i d s C, constitue p a r u n c a i s s o n r e m p l i d e pierres, est suspendu
à u n e poulie p a u t o u r d e laquelle est e n r o u l é un