Brevet FR2013150A1 — publié le 19700327

La présente invention concerne le montage d'une barre omnibus à isolation au gaz pour le transport d'une force électrique à de feautes tensions et de fortes intensités® à savoir des tensions de l'ordre de 22 kV et au-dessus et des intensités de T «000 ampères et au-5 dessus. Plus spécifiquement, la présente invention vise une installation de ce type incorporant une barre omnibus ou des barres omnibus comprenant chacune une charge tabulaire portant une conducteur monté coaxialement à l'intérieur d'uase enveloppe ou gaine extérieure tubulaire» dont elle se trouve séparé® par un diélectrique constl-10 tué principalement par un gaz d'isolation surpressé, c'est-à-dire à une pression atteignant plus da fils fois celle de la pression atmosphérique; le restant du - diélectrique étant constitué par un support ou des supports d'isolation séparant le conducteur de la gaine* Le conducteur peut être supporté par une série d© supports espacés ou par un ou plusieurs supports s'étendant longitudinal eoent, comme par exemple un certain mosibre d'ailsttes radiales planes$ une seule entretoise d'isolation ïiéliooîTdale. Conformément à la présente invention, le conducteur tubulaire de charge est rempli avec un gas cl5±s©lati©B. sas-pressé,- le gaz «a question pouvant être identique ou différent du gaz remplissant l'espace annulaire situé entre le conducteur et la gain© extérieure, un dispositif étant fourni pour faire circuler 1© gaz à travers le conducteur et à travers un ou plusieurs échangeurs de chaleur extérieurs, ledit dispositif étant indépendant du dispositif fourni pour maintenir la pression requise du gaz remplissant l'espace annulaire. Le dispositif en question est également susceptible de ■ o faire circuler du gaz à une pression atteignant 1,7 Kg/m ou plus, (ceci en fonction du type de gaz), à travers l'espace annulaire diélectrique et à travers un échangeur de chaleur externe, mais cette disposition concernant la circulation du gaz dans l'espace annulaire, longitudinalement à travers le montage, reste facultative. Le conducteur de charge et la gaine extérieure sont de préférence constitués chacun de tubes métalliques de section circulaire. Le tube extérieur comporte une épaisseur de paroi généralement uniforme, mais le tube intérieur peut comporter sur sa surface interne des cannelures, des ailettes ou toutes autres protubérances destinées à aider à la diffusion de la chaleur à partir du métal jusqu'au gaz. Le tube intérieur est de préférence en cuivre ou dans un alliage de cuivre à haute conductivité, ou encore dans quelqu'autre métal ou alliage à haute conductivité, alors que le BAD ORIGINAL 25 30 35 40 êf 24427 2 2013150 10 15 20 tssîss extérieur peut être ©sa acior ou os aluœiniusig sa surface extern® étant protégé© de façon appropriés centre la corrosion pas-des œanchoss mi des enveloppec sa matière plastique « Les gas utilisés à l'intérieur dis conducteur et de 1*espace annulaire sont d@ préférence identiques» mais peuvent être néanmoins différents® Le gaz se trouvant dans l*©spaoo annulaire doit être na gas éleotronégatif0 eeiaœe par exeapls de l'Iiesaf Maure sulfureux ou l'un des gaz srgaaiqcGS I&alogènea vœuta sous la manque déposé® de "Fréon* » aaais le gas so tr-ouvant dan3 le aoaduct®5a2° peut être soit de 19&.y A lïuiaire s'établit de préférence aux environs' de 1,4 kg/m . La présente invention pourvoit également à un joint & tancé.© au gaas entre les sections de longueurs adjacentes du montage, ledit joint étant instantanément ajustable afin de penaettr© à deux sections de longueurs d'être alignées ensemble l'une par rapport à 13autre sous n'importe quel angle égal ou inférieur à 90e» Conformément à la présente invention, le joint comporte essentiellement deux éléments de raccordement correspondants» 1'ua étant fixé à l'extrémité de chacune des longueurs de la gaine tabulaire extérieure devant être raccordée au joint, et chacun étant formé d'une bague de raccordement circulaire située dans un plan formant un angle aigu (de préférence pratiquement à k5*) avec l*axe de la gaine tubulaire à laquelle il est fixé, et un dispositif pour connecter électriquement et rendre étanchesies conducteurs des deux longueurs à l'intérieur de la chambre formée par les bagues d'étanchéité des deux éléments de raccordement* Les deux éléments de raccordement ont de préférence une configuration telle que la chambre soit essentiellement sphérique, la bague de raccordement se trouvant dans tin plan diamétral* Le dispositif destiné au raccordement des conducteurs internes de la charge comporte de préférence deux éléments de raccordement de forme analogue mais plus petits, destinés à être supportés à l'intérieur des éléments de raccordement de dimensions plus grandes, leurs surfaces extérieures étant espacées de façon pratiquement uniforme des surfaces intérieures des éléments de raccordement I^q plus grands, mais on peut avoir recours à des variantes d'agencement de raccordement assurant un passage étanche au gaz d'un con - BAD ORIGINAL 25 30 35 69 24427 3 2013150 20 ducteur à 1'autre , ainsi qu'une conductivité électrique appropriée. Une caractéristique préférée du dispositif de raccordement interne utilisé est qu'il doit pouvoir assurer la même liberté d'ajustage de l'angle entre les deux longueurs de barre omnibus que pour 5 l'élément de raccordement de la gaine tubulaire extérieure, à. savoir de 0 à 90* (mesurés comme étant l'angle de déviation à partir d'une ligne droite), lorsque les bagues de raccordement se trouvent chacune dans un plan faisant un angle de 45* par rapport à l'axe de la longueur associée de la barre omnibus, sans utilisa-tion de pièces de raccordement différentes pour chaque angle ou série d'angles. La présente invention sera maintenant décrite plus en détail en prenant, à titre illustratif, un montage de barres omnibus rigide» et deux types de joint conformes à la présente invention, en ^•5 se référant au dessin ci-annexé, sur lequel : la figure 1 est un diagramme d'un montage simple illustrant l'alimentation de gaz et l'agencement de sa circulation, " * la figure 2 est une vue détaillée représentant une partie du montage de la figure 1, la figure 3 représente un type de joint préféré pour un montage plus complexe, la figure 4 représente une variante de joint. En référence aux figures 1 et 2, chaque longueur du montage de barre omnibus comporte une gaine tubulaire extérieure rigide en acier et un conducteur interne de charge se présentant sous la forme d'un tube rigide en cuivre ou en alliage de cuivre, supporté coaxialement à l'intérieur du tube extérieur par des entretoises d'isolation 3 disposées à des intervalles espacés iragitudinalement. De préférence, des isolateurs de support ont chacun la forme d'un disque en matière isolante offrant un haut pouvoir diélectrique, ainsi qu'il est représenté sur la figure 2, avec des orifices 4 destinés à l'admission et, si on le désire, à la circulation du gaz comprimé remplissant l'espace annulaire 5« Alternativement, chacune des entretoises peut être constituée par une bague d'un matériau isolant, qui se trouve montée sur le conducteur interne, à partir duquel trois colonnes d'isolation ou plus fonctionnent radialement à des intervalles également espacés, afin d'établir un contact avec la surface interne du tube extérieur. Afin de pouvoir maintenir la position correcte d'entretoises aussi discrètes, malgré les cycles intensifs de dilatation qui se produisent BAD ORIGINAL 25 30 4o 69 24427 k 2013150 dans les systèmes de barre oïsnibus à forte intensité de courant, les entretoises sont de préférence fixées de manière rigide par rapport soit au conducteur de la charge9 sodi à la gaine, sais, dans la" plupart des cas, de préférence à la gaine* Ceci peut être 5 effectué au moyen des supports 6 (figure 2), de préférence au nombre de trois, qui sont fixés dans la gain© et réalisés de façon à pouvoir coopérer avec 1'entretoise. L'ensemble de l'installation sert à faire passer la force d'un générateur 8 (figure 1) à un transformateur ou à un appareil de 10 consommation 9* Le gaz d'isolation est fourni à l'espace diélectrique 5 à partir d'un réservoir 10 et se trouve maintenu à une pression adéquate au moyen d'une pompe de sureoppression 11. Le conducteur 2 est également rempli avec un gaz provenant d'un réservoir 12 et qui est maintenu à la pression voulue au moyen 15 d'une pompe de surcompression 13. Alternativement, un seul réservoir et» éventuellement, une seule pompe de surcompression peuvent servir à l'alimentation de l'ensemble du gaz comprimé. Le gaz comprimé remplissant le conducteur 2 est propagé à travers ce dernier et se trouve refroidi par son passage à travers un échangeur de 20 chaleur extérieur 1k par un ventilateur ou une autre pompe 15, qui est indépendant de la pompe ou des pompes de surcompression 11 et 13* ce gaz ne devant produire seulement qu'une petite pression différentielle. Pour les longues séries rectilignes, les conducteur» interne 25 et externe peuvent être constitués par des sections de tubes soudés ensemble à leurs extrémités afin de f©rater trn joint rectiligne, ainsi qu'il est indiqué en 7 sur la figure 1. En se référant maintenant à la figure 3» on peut voir qu'aux positions où la barre omnibus opère un changement de direction, 3® l'extrémité de la gaine 1 est munie d'une bride 16 et que le conducteur Z ressort de l'extrémité à bride du tube extérieur, pour une raison et dans des limites qui seront décrites ci-après. Les extrémités à bride des gaines extérieures des deux sections de longueurs adjacentes du montage de barre omnibus raccordées à l'en-35 droit du joint, sont mises en communication par une chambre sphé-rique en acier 17, d'un diamètre approximativement double de celui du tube extérieur, et qui est munie de rebords tubulaires proéminents 18 auxquels sont boulonnées les extrémités à bride des deux tubes extérieurs, afin de réaliser un joint etanche au gaz et 40 présentant une bonne conductivité électrique. - BAD ORIGINAL 69 24427 5 2013150 La chambre est divisée en deux parties suivant un plan diamétral 19 formant un angle de 45* avec les axes de chacune des deux longueurs de la barre omnibus (quel que soit l'angle - jusqu'à 90* -que leurs axes forment l'un par rapport à l'autre)» et les deux parties de la chambre sont raccordées ensemble au moyen d'un joint à bride boulonné 20, rendu etanche par un joint torique d'étanchéité 21. Le nombre de trous à boulon (non représentés) espacés uniformément tout autour du joint à bride en vue de la fixation des brides des deux parties de la chambre» détermine la marge de chaque ajustage des angles entre les axes des deux barres omnibus, laquelle peut être obtenue petit à petit par la rotation réciproque entre les deux moitiés de la chambre sphérique, par rapport au plan commun des surfaces contigues des brides coiffant leurs bords circulaires» la marge totale d'ajustage étant de 90** Les trous à boulon peuvent itre alternativement percés à des endroits appropriés pour la mise en place d'un joint particulier» Les extrémités saillantes 22 des conducteurs de charge des sont deux longueurs du montage de barre omnibus/raccordées mécaniquement de façon similaire au moyen d'une chambre de raccordement étanche au gaz et essentiellement sphérique 23» mais dans ce cas les parois de la chambre sont constituées par tin matériau isolant, et une moitié 24 seulement de la chambre est réalisée avec une bride 25 sur son bord circulaire. Cette bride présente un diamètre légèrement supérieur à celui du diamètre interne de la chambre sphérique extérieure en métal et le bord de la bride est encastré dans une gorge circonfé-rencielle 26 pratiquée dans la chambre extérieure, son plan médian se situant dans le plan de raccordement entre les deux paztLes de la chambre extérieure, c'est-à-dire qu'une moitié de la gorge est réalisée dans le bord interne de la bride d'une partie de la chambre extérieure, tandis que l'autre moitié est réalisée dans le bord interne de la bride de l'autre partie de la chambre extérieure. L'autre partie 27 de la chambre d'isolation interne comporte un bord plat coopérant avec une surface d'appui circulaire située sur la partie à bride, les parties étant rendues solidairement étanches au moyen d'un joint torique d'étanchéité 28. Ces parties sont maintenues ensemble par un seul boulon 29» situé à angle droit par rapport au plan de raccordement et, en conséquence, elles peuvent être ajustées l'une par rapport à l'autre en les faisant tourner autour de l'axe du boulon. Les extrémités 22 des deux conducteurs passent chacune à BAD ORIGINAL 69 24427 6 2013150 travers la paroi d'un orifice 30» à laquelle elles sont étroitement ajustées dans l'une des deux moitiés de la chambre interne, étant rendues étanches dans ces orifices au moyen de joints toriques d'étanchéité 31* Les extrémités des tubes conducteurs sont évasées» 5 afin de former une tête 32 qui détermine un épaulement annulaire empêchant tout retrait des conducteurs hors de la chambre interne* Etant donné que la chambre interne se compose d'un matériau isolant, des dispositifs séparés sont fournis afin d'établir la connexion électrique requise entre les deux conducteurs* Ceci peut 10 être réalisé par exemple avec un certain nombre de fils guipés 33 en cuivre ou en alliage de cuivre, qui sont soudés ou rivés aux deux conducteurs et se trouvent logés entièrement à l'intérieur de la chambre interne* La dilatation thermique des conducteurs internes sous charge, 15 relativement aux tubes extérieurs» est rendue possible parle mouvement coulissant des conducteurs à l'intérieur des joints toriques d'étanchéité avec lesquels ils sont joints à la chaiftbre interne, ceci pouvant s'effectuer sans occasionner tme fuite de gaz de la chambre interne vers la chambre externe ou vice versa. Dans le second mode de réalisation du joint représenté sur 20 la figure 4, la chambre externe 17 est identique à celle représentée sur la figure 3» mais au lieu d'avoir recours à une chambre interne de forme correspondante, les extrémités saillantes des conducteurs sont reliées par un manchon 34 réalisé dans un matériau d'isolation flexible (par exemple du nylon, du polyéthylène ou du. 25 polytétrafluarojhylène) formant avec chaque conducteur un joint torique coulissant d'étanchéité au gaz, ainsi qu'il est représenté en 35. Comme dans l'exemple précédent, les deux conducteurs sont connectés, électriquement par un ou plusieurs*fils souples guipés 35; ces fils guipés traversent le manchon flexible et se trouvent 30 enveloppés dans un blindage métallique en couronne 36» supporté sur des entretoises 37 faisant radialement saillie à partir de la moitié du manchon flexible 34* Ces entretoises peuvent être constituées par exemple par des broches métalliques ayant une extrémité intérieurement filetée et s'adaptant dans des prises métalliques 38 encastrées 35 dans la paroi du manchon flexible, et une extrémité avant en tête 39 fixée au blindage en couronne, au moyen d'unebrasure par exemple, les broches pouvant être munies de manchons entretoisés afin d'obtenir un support supplémentaire pour le blindage en couronne. Le blindage peut être de forme sphérique ou, de façon plus pratique 40 encore, de forme approximativement hélicoïdale, ainsi qu'il est s w BAD ORIGINAL 69 24427 7 2013150 représenté, ses axes principaux étant parallèles aux axes des deux conducteurs lorsque ces derniers sont co-linéaires. XI est à remarquer que l'ajustage de l'angle entre les axes des deux longueurs de barre omnibus par l'intermédiaire de la rotation réciproque entre 5 les deux parties de la chambre externe, suivant leur plan de raccordement en diagonale, entraîne tout à la fois la distorsion du blindage en couronne 36 et du manchon flexible 34. Par voie de conséquence, le joint représenté sur la figure 4, s'il est constitué par un manchon de raccordement tout en plastique, n'est uniquement 10 adbgfcé que lorsque l'angle formé entre les axes des deux longueurs raccordées de barre omnibus est relativement réduit, alors que le joint représenté sur la figure 3 »e trouve adapté pour tous les cas d'utilisation où cet angle peut former Tin arc allant jusqu'à 90*. La figure 4 représente également un agencement permettant la 15 dilatation thermique de la gaine 1. L'extrémité du conducteur extérieur 1 est insérée suivant un ajustage coulissant dans une prise 40 (qui forme une continuation du conducteur extérieur) et qui s'y trouve raccordée de manière étanche à la pression avec une matière de remplissage métallique 41, qui est maintenue sous 20 pression entre l'extrémité évasée 42 de la prise et un élément de recouvrement annulaire étroitement pressé contre la prise, par exemple par des boulons pénétrant dans des trous filetés réalisés dans la bride 16. En ce qui concerne les entretoises (telle que 1'entretoise 44) 25 qui sont situées de façon adjacente à un joint de dilatation du conducteur extérieur, il peut s'avérer préférable de les fixer rigidement par rapport au conducteur interne plutôt qu'à la gaine extérieure. BAD ORIGINAL 69 24427 8 2013150 REVENDICATIONS 1- Montage de barre omnibus à haute tension et à forte intensité incorporant au moins une barre omnibus comportant un conducteur tubulaire de charge électrique monté ceaxi cle-nent à l'intérieur d'uss 5 gaine tubulaire externe et qui s'en trouve sggaré par-tin diélectrique consistant principalement en un gaz d'isolation surcompressé, le restant du diélectrique étant constitué par un ou plusieurs supports d'isolation séparant le conducteur de la gaine3 caractérisé par le fait que le conducteur tubulaire de charge est rempli avec un gaz d'isolation surcompressé et que des dispositifs sont fournis afin de faire circuler le gaz à travers le conducteur et à travers un échangeur de chaleur externe au moins, lesdits dispositifs étant indépendants du dispositif destiné à maintenir la pression du gaz dans l'espace annulaire diélectrique» 15 2- Montage de barre omnibus, suivant la revendication 1, cara- ctéri sé par le fait que le dispositif destiné à maintenir la pression du diélectrique gazeux est également capable do faire circuler le gaz dans l'espace annulaire diélectrique» 3- Montage de barre omnibus» suivant la revendication 1 ou 2, 20 caractérisé par le fait que le conducteur de charge présente sur la surface interne des cannelures, des ailettes ou toutes autres protubérances. k- Montage de barre omnibus, suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes» comportant un joint au moins entre les ^5 sections de longueurs adjacentes du montage» caractérisé par le fait que le joint comprend deux éléments de raccordement coopérants, l'un ©tant raccord© à la gaine extérieure de chacun» des sections de longueurs adjacentes, chacun étant réalisé avec un bord de raccordement circulaire situé dans un plan formant un angle aigu avec l'axe de la gaine tubulaire à laquelle il est fixé, et des dispositifs destinés à connecter électriquement et à isoler ensemble les conducteurs des deux sections de longueurs à l'intérieur de la chambre formée par l'assemblage étanche des bords des deux éléments de raccordement. 35 5- Montage de barre omnibus, suivant la revendication 4, cara ctérisé par le fait que la chambre présente une forme essentiellement sphérique• 6- Montage de barre omnibus, suivant la revendication 5» caractérisé par le fait que le plan des bords circulaires est un plan 40 diamétral» BAD ORIGINAL 69 24427 9 2013150 7- Montage omnibus, suivant la revendication 6t caractérisé par le fait que le dispositif destiné à rendre étanches les conducteurs des deux sections de longueurs comporte une chambre essentiellement sphérique formée par l'assemblage étanche de deux 5 éléments de raccordement coopérants, l'un étant raccordé au conducteur de chacune des sections de longueurs adjacentes, chacune étant réalisée avec un bord de raccordement circulaire situé dans un' plan diamétral formant un angle aigu avec l'axe du conducteur auquel il est raccordé de façon étanche. 10 8- Montage de barre omnibus, suivant 1'tme ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit dispositif destiné à rendre mutuellement étanches les conducteurs des deux sections de longueurs comporte un manchon réalisé dans un matériau d'isolation souple. 15 9- Montage de barre omnibus, suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chacun des angles précités équivaut pratiquement à 45*. 10- Montage de barre omnibus, suivaïit l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le disposi-20 tif destiné à connecter électriquement les conducteurs des deux sections de longueurs est situé à l'intérieur du dispositif destiné à rendre les conducteurs étanches. 11- Montage de barre omnibus, suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le 25 dispositif destiné à connecter électriquement les conducteurs des deux sections de longueurs est situé à l'extérieur du dispositif destiné à rendre les conducteurs étanches et se trouve logé dans un blindage en couronne. - BAD ORIGINAL