Brevet FR2157718A1 — publié le 19730608

On connaît des postes de transformation et de répartition d'énergie électrique a haute tension réalisés avec des appareillages distincts isolés dans l'air, répartis en fonction des nécessités du schéma sur de grands espaces et raccordés entre eux par des jeux de barres et des connexions également isolées dans l'air. On connaît des postes de même usage réalisés avec des appareillages spécifiques combinés, enfermés dans des enveloppes généralement métalli ques, dites blindées à l'intérieur desquelles les matériels sont isolés par des dielectriques, solides, liquides ou gazeux sous pression. Ces postes sont reliés aux réseaux aériens par l'intermédiaire de câbles à haute tension. Ces postes sont d'un encombrement beaucoup plus réduit que les précédents mais les réalisations connues sont relativement com plexes et de ce fait plus coûteuses que les réalisations classiques mise à part l'incidence de prix des terrains. Par ailleurs l'appareillage inclu n'est généralement pas accessible le poste étant sous tension. L'objet de la présente invention est un poste blindé de structure particulièrement simple et dans lequel l'appareillage essentiel reste accessible à l'entretien le poste restant sous tension. La description qui suit d'un poste à deux jeux de barres fera compren dre une réalisation possible de l'intention. On sait qu'un poste à deux jeux de barres comporte, pour un réseau triphasé, 3 barres par jeu, chaque disjoncteur de départ ou arrivée pou vant être à volonté aiguillé sur un jeu de barres ou sur l'autre. Pour faciliter la description on ne tiendra compte dans un premier temps que d'une phase par jeu de barres, ce qui sera dit pour ce premier ensemble étant vrai pour les deux autres paires de phases. La figure 1 représente schématiquement une vue cavalière d'une barre du jeu de barres I et de la barre de phase correspondante du jeu de bar res Il. Chaque barre comprend des segments conducteur 1 tubulaires ou cylin driques reliant des prises de courant 2 et 3 en forme de tore, les tores 2 et 3 se trouvent deux a deux enfermés dans un volume cylindrique 4 ap nel é alvéole (supposé transparant pour faciliter la compréhension de la figure), (lui comporte Lne troisième prise de courant 5 en forme de tore identique aux précédents et situés à mi-distance des prises de courant 2 et 3.A chaque prise de courant 5 est raccordé par l'intermédiaire d'une connexion 6 un câble de départ ou d'arrivée non représenté sur cette figure ; la figure 2 représente schématiquement un pole de dis joncteur sous la forme d'un cylindre 7 comportant à sa base une prise de courant annulaire 8 et au tiers inférieur sensiblement une deuxième prise de courant annulaire 9, le diamètre du cylindre 7 est légèrement inférieur à celui de l'alvéole 4 et la distance séparant les deux prises de courant annulaires 8 et 9 est égale à celle qui sépare la prise de courant 2 de la prise de courant 5 ou la prise de courant 3 de la prise de courant 5. On sait qu'à l'intérieur du disjoncteur une tige de contact commandée par un vérin permet de relier électriquement la prise de courant 8 à la prise de courant 9. Plaçon maintenant le pôle de disjoncteur a l'intérieur de l'alvéole 4 de manière à ce que la prise de courant 9 du disjoncteur colncide avec la prise de courant 2 de l'alvéole, et que la prise de courant 8 du disjoncteur coïncide avec la prise de courant 5 de l'alvéole comme le représente la figure 3. Dans ce cas de figure le disjoncteur est aiguillé sur le jeu de barres I. Supposons maintenant, comme le représente la figure 4, que le disjoncteur soit enfoncé plus avant dans l'alvéole de façon à ce que la prise de courant Ç du disjoncteur colncide avec la prise de courant 5 de l'alvéole, et que la prise de courant 8 du disjoncteur coïncide avec la prise de courant 3 de l'alvéole. Suivant la figure 4 le disjoncteur est aiguillé sur le jeu de barres Il. Le principe de réalisation et de fonctionnement étant exposé, la suite de la description précise les dispositions constructives qui peuvent être adoptées dans le cas d'un poste blindé à isolement solide. Les alvéoles précédemment décrites peuvent avoir, dans le cas de poste de tension élevée près de deux mètres de hauteur et leur assemblage plusieurs mètres de long, un poste blindé suivant l'invention sera en fait constitué par l'assemblage de modules élémentaires comportant un alvéole et un tronçon de chaque jeu de barres. La figure 5 représente une vue en coupe d'un module élémentaire. L'alvéole 4 contient les prises de courant toriques 2, 3 et 5. Aux prises de courant toriques sont fixés les segments de jeux de barres 1 dont les extrêmités 10 sont façonnées pour entrer dans les logements Il ménagés dans les bossages 12 diamétralement opposés sur les tores de prise de courant, des dispositions décrites plus loin assurent la qualité du contact électrique entre barre 1 et tore 2 ou 3.A la surface des pièces conductrices est disposée une couche semi-conductrice 13 visible sur la figure 6 puis, le dielectrique solide 14 est moulé se prolongeant en cylindre puis en tronc de cône 15 à l'extrémité libre du segment de barre , tandis que le prolongement cylindrique diamétralement opposé présente en creux un côné 1 de même conicité. La surface de 1 'iso- lant 14 est recouverte à son tour d'une couche semi-conductrice sauf aux extrêmités et à l'intérieur de l'alvéole 4. Enfin recouvrant la couche semi-conductrice extérieure un blindage en métal amagnét ique assure la protection mécanique de l'ensemble en constituant l'armature équipoten- tille de masse. L'assemblage de deux modules consécutifs se réalise par emboîtement des cônes saillants 15, dans les cônes en creux 16, les extrêmités 10 des barres 1 s'engagent dans les logements il correspondants des prises de courant toriques, la continuité diélectrique au droit des cônes est assurée par un joint conique en diélectrique élastomère, maintenu serré par les couilles filetées mâles 1 et femelles 19.Enfin un cylindre en matériau diélectrique solide 20 peut coulisser à l'intérieur de l'alvéole, il est représenté en position basse sur la figure 5 pour la compréhension de celle-ci, en réalité il doit occuper en permanence la place laissée libre par le disjoncteur afin que l'alvéole ne présente aucune zone de vide, l'espace interstitiel entre le cylindre 20 et l'alvéole 4 ou entre le disjoncteur et l'alvéole, d'environ 1 millimètre, est coublé par un diélectrique liquide afin d'éviter toute présence d'air dans l'al véole lorsque les conducteurs sont sous tension. Un joint torique 21 placé dans une gorge 22 dans la base de l'alvéole assure l'étanchéité entre le cylindre et l'alvéole afin d'éviter les pertes de diélectrique liquide.La figure 7 représente la vue en plan d'une prise de courant torique en coupe partielle. La jonction électrique entre barre 1 et tore 2 ou 3 doit être de bonne qualité, on pourra l'assurer, suivant l'invention, de deux façons suivant l'intensité traversante, par contact élastique à joints multiples ou par serrage forcé. La figure 8 représente une réalisation de contact élastique à joints multiples. L'extrêmité 10 d'une barre 1 présente un épaulement, sur la partie cylindrique ainsi réduite 10 une ou deux gorges 23 dans laquelle ou lesquelles un ou deux circlips @@ peuvent être montés délimitant une ou deux zones annulaires, @vant de mettre en place les circlips on @lisse un ou deux bracelets 25 en f@l de bronze argenté, enroulé en hélice dont la particularité est que les spires sont couchées, comme le représente la figure 9, raison pour laquelle la vue en couse lu bracelet de contact représente une élli@se. @@ bracelet est maintenu serré sur l'épaulement 10 par un @onc 2@. En pénétrant à force dans le logement 11 du tore de prise de courant 2 ou 3 les bracelets de contacts établiront autant de point de contact qu'ils comportent de spires. La figure 10 représente une réalisation de contact à serrage forcé. L'extrêmité de l'élément de barre i tubulaire comporte un certain nombre de fentes 27 afin de rendre cette extrémité légèrement extensible, celleci présente par ailleurs intérieurement un filetage conique qui reçoit un bouchon 28 fileté conique également. Lorsque le bouchon 28 n'est pas enfoncé l'extrémité de la barre 1 n'est pas dilatée et elle pénètre à frottement doux dans le logement il d'un tore de prise de courant, une ouverture 29 débouchant dans l'alvéole permet alors, suivant l'invention, de procéder de l'intérieur de l'alvéole au vissage du bouchon 28. La figure 11 représente la vue en plan de la prise de courant médiane 5 raccordée d'une part à un câble 29, d'autre part à un transformateur de potentiel 30 au lieu de présenter un cône rentrant et un cône saillant, la partie médiane de l'alvéole comporte deux cônes rentrant dont l'un, côté câble 29 est pédonculé afin de réserver ltemplacement d'un court segment cylindrique 31. dans lequel est sertie la corde du câble et dont l'extrêmité pénétrant dans le logement 11 du tore 5 est munie d'un des deux dispositifs de contact décrits ci-dessus. L'isolation du câble sec est façonnée en cône de même conicité que le cône 16, un manchon métallique démontable 32 présentant une douille filetée 33 est solidement assujetti au câble, un joint conique 34 en élastomètre compense les différences de diamètres des isolants et assure la continuité diélectrique, il est maintenu comprimé par le serrage des douilles filetées 33 et 35. Suivant un mode de fixation identique le transformateur de potentiel 30 est fixé au cône 16 diamétralement opposé. Ce transformateur également blindé présente une prise de courant analogue à l'intérieur d'un logement il et un cône isolant de même conicité que le cône 16. La figure 12 représente un pôle de disjoncteur à petit volume d'huile. Il comprend un cylindre isolant 7 comportant deux prises de courant annulaires 8 et 9. La prise 8 est reliée électriquement au système de contact fixe et de pare-étincelle 37 situé dans la partie basse d'un pot de coupure 38. Le contact mobile 39 mu par un vérin hydraulique 40 à l'intérieur duquel est situé le ressort de rappel et les dispositifs amortisseurs en fin de course est relié à la prise de courant 9. Un tuyau flexible isolant a haute pression 41 est raccordé au vérin 40. La figure 13 montre le détail d'une prise de courant 8 ou 9 suivant l'invention. Un secteur annulaire en cuivre dur, de préférence argenté 4r est maintenu en extension par un ou plusieurs ressorts 43 en forrne d'arc de cercle. Il est relié électriquement par des tresses souples en fils de cuivre 53 à la platine porte contact 45. Ce secteur 42 peut être rétracté par l'action d'un vérin double dont le corps 44 est fixé à la platine 45. Les pistons 46 et 47 de ce vérin agissant par l'intermédiaire des étriers 48 et 49 sur les extrêmités 50 et 51 du secteur annulaire 42, tendent à les rapprocher. Il s'ensuit une diminution du diamètre extérieur du secteur de contact annulaire, qui permet au disjoncteur de coulisser sans peine à l'intérieur de l'alvéole et des tores de prise de courant 2, 3 et 5. Il est également possible, suivant l'invention, d'inverser le dispositif en disposant sur le disjoncteur des secteurs de contacts annulaires de diamètre fixe et de faire varier, par un procédé analogue à celui décrit ci-dessus le diamètre intérieur des tores de prise de courant 2, 3 ou 5. Dans tous les cas les vérins de manoeuvre fonctionnant à basse pression sont reliés à la centrale hydraulique de commande extérieure au système décrit par des tubes flexibles isolants de faible diamètre. On peut également, suivant l'invention, remplacer les secteurs annulaires dilatables et rétractables par un système de contacts glissant à points multiples analogues à ceux de la figure 8. Dans ce cas les vérins sont supprimés et les platines 44 modifiées pour recevoir des bracelets de contact en fil de bronze argenté enroulés en hélice à spires couchées, de même modèle que le bracelet 25 de la figure 9. La figure 14 représente une vue d'une travée complète de départ ou d'arrivée suivant l'invention comprenant 3 modules à deux jeux de barres analogues à ceux de la figure 5. Les jeux de barres sont vus en coupe. Une charpente métallique comprenant deux pieds droits 51 et 52 supporte un jeu de traverses non représenté sur la vue pour ne pas la surcharger. Ces traverses supportent à leur tour les modules 53 54 et 55. Un cadre 56 coulisse dans les pieds droits 51 et 52 de la charpente. La traverse inférieure 57 du cadre 56 supporte les cylindres isolants 20 de chaque module. La traverse supérieure a supporte la commande oléopneumatique 59 du disjoncteur dont les 3 pôles 7 coulissent dans les alvéoles des nodules. Ces pôles sont fixés par un dispositif d'accrocbage approprié, aux cylindres 20 en sorte que tout déplacement du cadre -vG entraîne Se déplacement simultané des 3 pôles. Un entraînement mécanique muni des verrouillages appropriés permet, par le déplacement du cadre sur une course bien déterminée, d'aiguiller simultanément les 3 La descriptions qui a été donnée jusqu'à présent est celle d'un poste à isolement par diélectrique solide. Il est également possible dans le cadre de l'invention d'utiliser un diélectrique liquide ou gazeux, dans ce cas le module élémentaire se présenterait comme l'indique la figure 15 sous forme d'une enveloppe blindée amaynétique 60, étanche comportant un couvercle 61 avec garniture d'étanchéité, l'isolant diélectrique solide est remplacé par un diélectrique liquide ou gazeux, les pièces conductrices 1. 2, 3, 5 sont maintenues en place par des cales isolantes solides 63, 64, 65. Le disjoncteur 7 figuré en trait fin coulisse à l'intérieur des prives de courant toriques et sa manoeuvre s'effectue par l'in- termédiaire d'un tube coulissant 66 traversant le couvercle 61 qui possède une garniture d'étanchéité. Le fond du module est fermé et le cylindre 20 devient inutile. Le disjoncteur précédemment représentéétait d'un modèle à volume d'huile réduit, il peut être également à diélectrique gazeux quand le module est lui-même isolé avec un diélectrique gazeux. Dans le cas ou l'isolation est réalisée par un gaz sous pression et que l'on désire accéder à un pôle de disjoncteur sans mettre l'ensemble hors tension et hors pression de gaz, on munira la partie inférieure du disjoncteur cylindrique d'un joint d'étanchéité torique qui coopérant avec une vanne sphérique isolante disposée près de la sortie de chaque alvéole, réalisera un sas en sorte que le disjoncteur puisse être extrait en totalité de l'alvéole sans que celle-ci perde son étanchéité. tcnVENDICATIONS 1- Poste blindé de transformation ou de répartition d'énergie électrique à moyenne et haute tension caractérisé par le fait que le ou les jeux de barres comportent des alvéoles destinées à recevoir les pôles des disjoncteurs. 2- Poste suivant 1 caractérisé par le fait que les pièces conductrices situées à l'intérieur des alvéoles et destinées à établir le contact électrique entre les jeux de barres et les prises de courant des dis joncteurs sont des tores ou des portions de tore. 3- Poste suivant 2 caractérisé par le fait que les tores de prise de courant comportent un ou plusieurs évidements destinés à recevoir les extrêmités des barres ou les connexions aux câbles ou appareils de mesure. 4- Poste suivant 3 caractérisé par le fait que le serrage des barres ou connexions sur les tores se fait de l'intérieur de l'alvéole, lorsque le serrage est dit forcé. 5- Poste suivant 3 caractérisé par le fait que la continuité de l'isola tion, lorsqu'elle est réalisée par un diélectrique solide, entre les éléments constitutifs du poste s'effectue par joint conique, avec garniture cylindroconique en élastomère diélectrique. 6- Poste suivant 3 caractérisé par le fait que les prises de courant sur les disjoncteurs sont des secteurs annulaires dilatables et ré tractables s'appliquant à l'intérieur des tores,lteffort de dilatation ou de rétractation étant réalisé par des vérins hydrauliques avec ressorts antagonistes, ou des secteurs annulaires indéformables con portant des bracelets de contact à joints multiples. 7- Poste suivant 6 caractérisé par le fait que l'aiguillage du disjonc teur d'un jeu de barres sur l'autre s'effectue par coulissement des pôles à l'intérieur des alvéoles. 8- Poste suivant 7 caractérisé par le fait que lorsque l'isolation est solide la continuité du diélectrique à l'intérieur des alvéoles est assurée par un film de diélectrique liquide. 9- zeste suivant 8 caractérise par le fait que le volume laissé libre par chaque pôle de disjoncteur dans le coulissement est remalacé par un cylindre isolant fie menue diamètre celle le. pôles, servant le sur- port et d'organe de manoeuvre à ceux-ci. lO- Poste suivant 7 caractérisé Par le fait que lorsque le diélectrique utilisé est un gaz sous pression et que l'on désire pouvoir extraire les pôles des disjoncteurs des alvéoles celle-ci comportent à leur partie haute une vanne d'étanchéite en matériau isolant.