Brevet FR2071930A1 — publié le 19710924

La présente invention concerne un dispositif qui permet, dans les installations à haute tension, de transmettre de l'énergie à destination d'organes qui sont au potentiel de la haute tension en vue d'actionner ces organes, d'effectuer des mesures ou d'é-5 mettre des signaux. Dans le cas, par exemple, des disjoncteurs, des organes de mesure du courant ou des batteries de condensateurs en série qui équipent les lignes de transport de l'énergie à haute tension, il est souvent indispensable de pouvoir assurer une tel-10 le alimentation en énergie, que ce soit en permanence ou de façon intermittente. Il a déjà été proposé de tirer parti du fait que l'on dispose d'emblée d'énergie à un potentiel élevé sur une telle ligne, dès qu'elle est parcourue par un courant ou qu'elle est sous tension. En d'autres termes, il s'agissait de prélever 15 directement sur le réseau à haute tension l'énergie électrique nécessaire pour actionner un interrupteur, et cela au moyen d'une diviseur de tension monté entre la haute tension et la terre, ou bien au moyen de transformateurs de courant, en général en combinaison avec un dispositif d'accumulation de l'énergie. De 20 tels systèmes ont toutefois l'inconvénient de cesser de fonctionner lorsque le réseau cesse d'être sous tension ou d'être parcouru par un courant. C'est pourquoi on a utilisé divers systèmes pour transmettre l'énergie voulue de manoeuvre depuis une source indépendante installée au potentiel de la terre jusqu'à un 25 récepteur situé au potentiel de la haute-tension. Pour cette transmission d'energie on a par exemple utilisé des arbres rotatifs, des transformateurs d'isolement et des systèmes pneumatiques ou hydrauliques. Les transformateurs d'isolement ont l'inconvé-• nient d'être assez chers, surtout pour les-tensions de 1000 kV 50 et au-delà et les autres possibilités présentent quelques inconvénients notamment quant à la durée de vie et à la consommation propre de puissance. Cela est tout particulièrement le cas lorsque l'on a un moteur qui est au. potentiel de la terre et qui entraîne par l'intermédiaire d'une barre isolante en rotation, une géné-55 ratrice qui se trouve au potentiel de la haute-tension. Avec un tel système, les problèmes de vitesses critiques que pose la rotation de la barre isolante imposent la nécessité de prévoir un palier tous les mètres environ. Il n'est pas question de lubrifier ces paliers car les fuites de lubrifiant affectent défavorablement 40 l'isolement. Or les paliers non lubrifiés ontune vie utile assez 70 44910 2. U. _ 2071930 brève et, dans ces conditions, ce système simple ne saurait convenir pour une exploitation permanente. La présente invention vise à réaliser un système de " - ' transmission d'énergie qui ne souffre pas des inconvénients 5 précités. Ce résultat est obtenu au moyen d'un système d'alimentation qui comprend, de façon en elle-même connue un transformateur de courant à fer saturé qui est installé sur la ligne à haute tension, ce système d'alimentation étant caractérisé en ce qu'il comprend encore, d'une part une génératrice électrique tournante 10 qui est installée au niveau de la haute tension et qui reçoit son énergie motrice à partir d'un système d'entraînement situé au potentiel de la terre, et d'autre part un système de commande qui assure la mise en service automatique de la génératrice dans les cas où la ligne à haute tension fonctionne à vide ou est fai-15 blement chargée. Un système ainsi conçu présente une vie utile relativement importante et sa consommation propre de puissance est relativement faible. L'augmentation du prix correspondant à la combinaison de deux principes de fonctionnement est largement compensée par le fait qu'on supprime pratiquement le coût capita-20 lisé de la puissance motrice destinée à la partie du système assurant le transfert de l'énergie entre le potentiel de la terre et celui de la hauté tension. En outre cette partie du système peut être conçue de façon notablement plus simple que si elle devait assurer à elle-seule l'intégralité de la fourniture 25 d'énergie. Il s'est avéré particulièrement favorable d'utiliser, pour assurer le transfert d'énergie entre le potentiel de la terre et le potentiel de la haute tension, un système" électrohydraulique comprenant, au potentiel de terre, une pompe hydrau-50 lique mue électriquement et, au potentiel de la haute tension, un moteur hydraulique entraînant une génératrice électrique. La pompe hydraulique -et le moteur hydraulique sont alors connectés par des canalisations électriquement isolantes pour traverser la distance d'isolement, et à titre d'agent de transfert de l'é-35 nergie on utilise un liquide isolant, par exemple de l'huile. Un tel système a l'avantage spécifique que l'huile motrice peut encore être utilisée, du côté de l'installation qui se trouve au potentiel de la haute tension, à des fins de lubrification et de refroidissement. La génératrice électrique qui est au potentiel 4-0 de la hauté tension peut être par exemple entourée par une en 70 44950 3 2071930 veloppe étanche remplie d'huile, en série sur.la canalisation hydraulique. On obtient ainsi une excellente lubrification des paliers de la génératrice électrique et cela procure une augmentation appréciable de la durée de vie de cette génératrice. En 5 outre, si l'on adopte une telle disposition, il est possible de monter directement le moteur électrique sur l'enveloppe de la génératrice, ce qui supprime tout risque de fuite d'huile par le presse-étoupe de l'arbre du moteur hydraulique. Dans le cadre du système selon l'invention, il est égale-10 ment possible d'adopter avec avantage, pour la transmission d'ener-gie entre le potentiel de la terre et le potentiel de la haute tension, la solution précédemment citée de l'arbre isolant de transmission. Etant donné que dans un système selon l'invention le transformateur de courant couvre les besoins d'énergie à par-15 tir du courant en ligne dès que celui-ci atteint une valeur suffisante , le temps global de fonctionnement de la transmission mécanique est notablement réduit, et. il en résulte que l'ensemble présente désormais une durée de vie acceptable. Dans de nombreux circuits de manoeuvre il est indispénsa-20 ble que l'énergie d'alimentation soit stockée dans un dispositif accumulateur d'énergie, par exemple dans un condensateur se trouvant à proximité immédiate des organes qu'il s'agit d'alimenter. Dans ces conditions, le système de commande.assurant l'entrée en action de la génératrice électrique est rationnellement, conçu 25 de telle sorte qu'il surveille la tension aux bornes du condensateur d'accumulation et/ou la position d'un interrupteur intercalé sur la ligne à haute tension. Lorsque la tension aux bornes du condensateur est trop faible, ou bien lorsque l'interrupteur est ouvert, un signal est envoyé à destination de la partie de 30 l'installation qui se trouvé au potentiel de la terre, de la façon la plus rationnelle à l'aide d'organes électro-optiques, cela afin de provoquer l'entrée en action du système d'alimentation indépendant. L'invention sera décrite ci-après de façon plus détail-35 lée en se référant aux dessins ci-annexés, lesquels sont fournis à titre purement illustratif et non limitatif et dans lesquels : La figure 1 est le schéma d'un mode de réalisation de l'invention dans lequel la transmission de l'énergie entre le potentiel de la terre et le potentiel de la haute tension est 40 assurée par le truchement d'un agent hydraulique. 70 44950 2071930 La figure 2 montre un autre mode possible de réalisation de l'invention dans laquelle la transmission de l'énergie est assurée par une barre isolante rotative. Dans la figure 1 le chiffre A désigne une ligne à courant _alternatif à haute tension pour une tension de service de 1000 kV 5 Le branchement et le débranchement de la ligne sont assurés par un disjoncteur pneumatique 2 qui-est lui-même actionné par une soupape pneumatique 3, cette dernière étant elle-même actionnée au moyen d'un organe électrodynamique de manoeuvre qui comprend une bobine 4, reliée par un thyristor 5 à un condensateur 6 qui, 10 en service normal, est constamment chargé. Pour provoquer l'amorçage du thyristor 5 on utilise, au potentiel de la terre, un émetteur d'impulsions lumineuses 7 qui est relié par un conducteur de lumière 8 un photodétectëur 9. Lorsqu'un signal de déclenchement est expédié à l'émetteur d'impulsions lumineuses 7 15 par une ligne 10, le conducteur de lumière 8 achemine jusqu'au photodétecteur 9 une impulsion de lumière, et le thyristor 5 est amorcé. Le condensateur 6 est alors déchargé dans.jla bobine 4 ce qui a pour effet d'actionner la soupape 5 et de provoquer ainsi le déclenchement du disjoncteur 2. 20 Le condensateur 6 est chargé au moyen d'un chargeur 11- qui peut être alimenté, soit par 1 ' intermédiaire -d':un transformateur de courant 12 àT fer saturé, à partir de la ligneià haute tension 1, soit par une génératrice électrique 13 à rotor à ai- i mant permanent qui est installée au potentiel de la haute t.ension. 25 La génératrice 13 est elle-même actionnée par un moteur hydraulique 14 qui est relié par des canalisations isolantes 26, par exemple des tubes souples en matière plastique ou des tubes en fibres de verre, à une pompe hydraulique 15 qui se trouve au potentiel de là terre et qui est entraînée par un moteur électri-30 que 16. Les canalisations 26 sont montées dans des isolateurs colonne creux en porcelaine qui ne sont pas précisés sur la figure. Le système d'alimentation électro-hydraulique est utilisé comme système de secours, et il n'est mis en service que lorsque la ligne à haute tension 1 fonctionne à vide ou lorsque le cou-35 rant débité sur ladite ligne est faible. La mise en service du système de secours est assurée par un organe capteur 17 qui surveille la tension aux bornes du condensateur 6 ou encore la position du contact principal du disjoncteur 2. Cette dernière surveillance est assurée au moyen d'un contact indicateur 18 qui 70 44950 5 u 2071930 est relié à la soupape 3» Lorsque la tension aux bornes du condensateur 6 s'abaisse en-dessous d'une certaine valeur, ou bien lorsque le disjoncteur 2 est ouvert, une source de lumière 19 - " par exemple une photodiode, est influencée de telle sorte qu'un 5 signal est émis dans le conducteur de lumière 20 à destination du photodétecteur 21 qui est installé au potentiel de la terre. Ce photodétecteur monté dans le circuit de commande d'un contac-teur 22 pour 1'enclenchement et le déclenchement du moteur 16 assure lui-même la mise en route du système électro-hydraulique 10 d'alimentation. Dans le cas d'un disjoncteur ayant plusieurs zones de coupures en série par pôles, il est en général nécessaire d'utiliser un nombre correspondant de génératrices 13« H est alors rationnel que les différents moteurs hydrauliques 14 soientmon-15 tés en série et soient alimentés par une pompe commune 15» La figure 2 montre un système d'alimentation en énergie-dans lequel la transmission de l'énergie entre le potentiel de la terre et le potentiel de la haute tension est assurée au moyen d'une barre isolante rotative 23 par laquelle le moteur 20 électrique 16, qui se trouve au potentiel de la terre, entraîne la génératrice électrique 13, qui se trouve au potentiel de la haute tension. Quant au reste, ce système ne se distingue point de celui qui est montré par la figure l.'Afin d'obtenir pour la barre isolante 23 une vitesse favorable de rotation, des systèmes 25 d'engrenage 24 et 25 sont intercalés entre ladite barre 23, d'une part, et le moteur 16 et la génératrice 13 respectivement, d'autre part. Dans le cas des interrupteurs à plusieurs zones de coupure par pôle, lesdites zones de coupure étant échelonnées verticalement les unes au-dessus des autres sur plusieurs étages, il est 30 possible de prolonger la barre 23 vers le haut, de telle sorte qu'elle entraîne toutes les génératrices équipant les diverses sections du disjoncteur unipolaire. Il est rationnel.que la barre isolante soit installée à l'intérieur d'un isolateur creux en porcelaine. 6 ! 70 44950 2071930 j j REVENDICATIONS -:- 1 - Dispositif pour transmettre de l'énergie à des organes (6) qui sont, dans le cadre d'une ligne à haute tension (1) au potentiel de-la haute tension, en vue de les actionner, de procéder à des mesures ou d'émettre des signaux, com- • 5 prenant un transformateur de courant (12) à fer saturé qui est monté sur la ligne à haute tension (1) et par lequel les organes (6) en question reçoivent de l'énergie lorsque la ligne (1) est traversée par un courant, caractérisé en ce que ce dispositif comprend encore une génératrice électrique rotative (13) au 10 potentiel de la haute tensionj qui reçoit son énergie motrice à partir d'un système moteur (15, 16) installé au potentiel de la terre, ainsi qu'un système de commande (17, 19, 20, 21) pour mettre automatiquement en service la génératrice (13) lorsque la •ligne(1) est déclenchée, ou n'est traversée que par un courant 15 peu important. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la génératrice (13) est entraînée par un moteur hydraulique (14) qui se trouve au potentiel de la haute tension et qui est relié par une canalisation isolante à huile (26) à une 20 pompe hydraulique (15) qui est installée au potentiel de la terre. 3 - Dispositif selon la revendication 2^ caractérisé en ce que la génératrice (13) qui est installée au potentiel de la haute tension est enfermée dans.une enveloppe étanche remplie d'huile qui est montée en série sur la canalisation d'huile 25 (26). 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la génératrice (13) est entraînée au moyen d'un arbre isolant (23) à partir d'un organe moteur (16) qui est installé au potentiel de la terre. 30 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendi cations précédentes, dans lequel est prévu un système accumulateur d'énergie (6) en coopération avec les organes eux-mêmes prévus pour la manoeuvre etc... , caractérisé en ce que le système de commande (17, 19, 20, 21)'comprend des organes (17) pour 35 surveiller la tension aux bornes du dispositif accumulateur d'énergie (6) et/ou pour, surveiller la position du contact d'un disjoncteur (2) qui est installé sur la ligne, l'organe capteur (17) influençant, par l'intermédiaire d'un système de transmis 70 44950 7 2071930 sion de signaux (19, 20, 21), un organe'de commande 22 qui se trouve au potentiel de la terre, cela en vue d'enclencher et de déclencher le système de transmission de l'énergie (15, 16). .6 - Dispositif selon la revendication 5, caracté rise en ce que le systeme de transmission de signaux comprend une source.lumineuse (19) qui est placée au potentiel de la haute tension et qui influence un organe photosensible (21) qui est lui-même en coopération avec l'organe de commande (22) ét qui est installé au potentiel de la terre. 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