Brevet FR2173753A1 — publié le 19731012

On connait des jeux de barres à haute tension isolés dans ltair et posés sur isolateurs. On connaît des jeux de barres à haute tension isolés par des dielectriques solides, avec ou sans écrans électrostatiques, qui peuvent être fixés directement à des masses métalliques sans précautions autre que d'éloigner des dites masses les extremités non isolées. Ces jeux de barres sont généralement unipolaires. On connatt aussi des jeux de barres unipolaires ou tripolaires isolés dans un dielectrique liquide ou gazeux contenu dans une enveloppe généralement l'enveloppe est distincte de la ou des barres conductrices et la mise en oeuvre de l'enveloppe et des barres s'effectue indépendamment, ainsi que ltisolation. L'objet de la présente invention est un jeu de barre blindé unipolaire à Xme et enveloppes concentriques à isolation liquide ou gazeuse, présentant la particularité d'une mise en oeuvre simultanée du conducteur et de ltenveloppe blindée. I1 est produit en éléments de longueurs finies -prtts à l'emploi- I1 peut être réalisé en éléments de grandelon- gueur car des dispositions ont été prises suivant l'invention pour permettre la libre dilatation différentielle de l'amie conductrice et de 1 1enveloppe blindée. Les planches de dessin annexées illustrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation de jeu de barres unipolaire conforme à la présente invention. La figure 1 représente un élément de jeu de barres. Le conducteur 1 est un cylindre ou un tube en métal bon conducteur, en cuivre ou en aluminium. L'armature extérieure ou blindage 2 est un tube en métal amagnétique le plus souvent en aluminium ou alliage d'aluminium. Grâce aux deux pièces isolantes d'embouts 3 et 4, le conducteur central 1 est maintenu dans l'axe du cylindre 2. L'espace 5 compris entre le conducteur l et le cylindre 2 est rempli par un dielectrique liquide ou gazeux. Lorsque l'élément de jeu de barres atteint une grande dimension, il devient nécessaire de fixer la position du conducteur central à l'intérieur du cylindre, non seulement aux extrêmités mais aussi dans la partie médiane. On peut à cet effet fixer sur le conducteur 1 de place en place des isolateurs jouant le r81e d'entretoises, coniques pour obtenir une ligne de fuite de longueur suffisante, et ajourés pour assurer le libre passage du fluide dielectrique. blairs comme d'un autre coté, lorsqu'on utilise un liquide dielectrique apparatt la sujétion de prévoir un dispositif d'expansion du fluide en raison de la dilatation thermique, il a paru préférable, suivant l'invention, de remplir l'espace 5 entre conducteur l et armature 2 -avec une charge, inerte, en matériau isolant granulaire, de caractéristiques dielectriques convenables, par exemple du sable de silice à grains-ronds et de granulométrie adéquate. Cette charge rempli deux fonctions - Par sa présence elle réduit de 60 à 80 h le volume du fluide nécessaire à assurer l'isolation et par suite dans les mêmes proportions les dimensions du volume d'expansion lorsque le dielectrique -est liquide. - Elle maintient le conducteur 1 dans l'axe de l'armature 2 et assure de ce fait une bonne tenu en court-circuit. On peut noter accessoirement que la présence dlune charge bonne conductrice de la chaleur est de nature à améliorer les échanges thermiques entre l'ami et ltair ambiant lorsque le dielectrique occupant l'espace 5 est gazeux. Pour améliorer encotre la tenue mécanique de l'ensemble, il est prévu dans le cadre de l'invention de lier entre eux les grains de la charge inerte tout en assurant le libre passage dans sa masse du fluide dielectrique. Pour obtenir ce résultat on peut,par exemple, recouvrir les grains par une méthode appropriée, d'une mince pellicule de résine polymérisable, introduire les grains ainsi traités dans l'espace 5 en assu- rant un bon remplissage et un bon compactage, puis provoquer la polymérisation de la résine. Cette résine peut être une résine E gxy ou similaire. Toujours lorsque les éléments du jeu de barres sont de grande longueur, il convient d'assurer la libre dilatation longitudinale de l'âme conductrice 1 par rapport à l'enveloppe 2 et réciproquement. Les embouts isolants 3 et 4 sont conçus pour assurer ltétanchéité de l'élément de jeu de barres, et la libre dilatation de lAame 1 par rapport à enveloppe 2. La figure 2 représente un embout d'extrêmité à utiliser lorsque l'es- pace 5 ne contient pas de charges inertes. Le corps 6 de embout 4 de forme conique est en matériau isolant, par exemple, en résine époxy polymérisée, à charge minérale I1 comporte une virole externe 7 et une virole interne 12. La virole externe 7 est réalisée dans le même métal que celui de l'en veloppe 2. Elle comporte une gorge large 8 qui reçoit un bracelet de contact élastique dont le rôle est d'assurer un bon contact électrique entre la virole et l'enveloppe 2 afin d'éviter l'ionisation de l'espace intersti tiel et une gorge étroite qui comporte un joint d'étanchéité torique 11. Cette dernière gorge peut être doublée quand les conditions d'étanchéité 'exigeant. La virole 12 comporte en 13 un renflement percé de trous. Entre le renflement 13 et l'extrêmité de l'élément de jeux de barres le diamètre intérieur de la virole est égal à celui du tube 1 sur lequel elle est montée. De l'autre côté-du renflement son diamètre intérieur est supérieur de l à 2 millimètres, au diamètre du tube 1, pour reprendre un diamètre égal à celui du tube 1 à son extrêmité intérieure en 14. L'ensemble de l'embout est fixé à lextrêmité de l'élément de jeu de barres1 par soudure de ltextrêmité de la virole 12 sur le tube 1 en 15. Les deux extrémités du tube conducteur 1 reçoivent chacune un embout semblable et la fixation par soudure de chacun est réalisée de manière à garantir entre les deux extrêmités de l'enveloppe 2 et les viroles extérieures 7 des embouts, un jeu J. pour permettre la libre d-ilatation différentielle du tube 1 et de l'enveloppe 2. Lorsque le fluide utilisé pour l'isolation est un liquide, il faut prévoir outre les dispositifs de remplissage nécessaires quel que soit le fluide, un dispositif d'expansion-du liquide par suite de sa dilata t-ion. Sur la même planche est représenté un dispositif de remplissage et d'expansion particulier à l'invention. L'espace intérieur 5 qui doit recevoir le fluide d'isolation communique avec l'intérieur du tube 1 par les trous 13 percés dans la virole 12 au droit du renflement, par l'interstice annulaire ménagé entre la virole 12 et le conducteur 1 entre 13 et 14 et par les trous 16 percés dans le tube i sur une même circonférence. C'est au droit de ces perçages et à l'intérieur du tube i que se situe le dispositif de remplissage à by-pass et le système d'expansion. Serrées par la pièce 17 qui se visse dans la pièce 19, les deux pièces 18 et 19 coopèrent avec la bague 20 pour comprimer les deux bagues d'étanchéité toriques 21 et 22 de part et d'autre des orifices des-trous 16. La bague 20 présente une gorge et une série de trous 23 afin de faire communiquer les trous 16 avec l'intérieur du by-pass au droit de l'espa- - ce ménagé entre les pièces 18 et 19. Dans le même but la pièce 19 est elle-meme percée de trous 24. Dans la pièce 19 un bouchon fileté 25 qui comporte une empreinte en creux à six pans, peut être appliquée à volonté - soit au fond de la pièee 19 pour fermer la communication avec la chambre d'expansion 27 tout en permettant la mise à vide et le remplissage de l'espace 5, (l'appareil de mise à vide et de remplissage se raccordant à la place du bouchon fileté 26, muni lui aussi d'une garniture d'étan chéité), - soit contre la pièce 17, fermant la communication avec l'extérieur, tout en permettant les échanges entre l'espace 5 et la chambre d'expansion 270 Telle quelle est représentée sur la figure 2 la chambre d'expansion est d'un modèle à cylindre et piston rappelé par un ressort de compression, elle pourrait tout aussi bien être réalisée par un soufflet métallique annelé élastique ou bien encore être constituée par-une simple vessie en élastomètre, chimiquement compatible avec le fluide utilisé. Lorsque ltisolation qui remplit l'espace 5 est réalisée avec un gaz sous pression, le dispositif d'expansion devient inutile, par suite, le système by-pass ne se justifie plus et l'appareil de mise à vide et de remplissage se fixe alors sur une simple valve comme celle représentée sur la figure 3. Le montage-de cette valve utilise le même principe que celui du by-pass, la pièce 25 est supprimée et remplacée par un clapet à bille, 28 et à ressort 29 ; la pièce 19 est borgne, les autres pièces sont inchangées, mais le bouchon 26 n'est plus utilisé que pour le stockage et le transport des éléments du jeu de barres. La figure 3 montre les modifications que subit l'embout lorsque l'espace 5 comporte une charge granuleuse. Afin d'éviter la detérioration des garnitures d'étanchéité, des filtres en feutre sont disposés 30 dans une- gorge supplémentaire 31 de la virole 7 pour protéger le joint li, 32 à ltentree des trous de communication 13 pourrotéger les bagues d'étanchéité du piston du dispositif d'expansion lorsqu'il existe. Un jeu de barres ne vaut pas seulement par les caractéristiques des éléments constitutifs de base qui viennent d'être décrits mais également par les raccordements des éléments entre eux - les dérivations et les coudes. La figure 4 représente une jonction de deux barres consécutives 34 et 35, vue en coupe. La boîte de jonction en métal amagnétique coulé 36 comporte deux ouvertures cylindriques opposées - ces deux ouvertures sont munies de bagues d'étanchéité toriques en élastomère 37, qui enserrent les extrémités extérieures 38 et 39 des deux éléments de jeu de barres 34 et 35 à raccorder. La continuité électrique de masse est assurée par des bracelets de contact glissants 40 capables d'assurer le passage du courant maximum de défaut. On remarque que la jonction se fait directement sur le tube extérieur sans usinage spécial.La continuité électrique de la jonction est assurée sans pièces saillantes et en laissant le libre jeu de la dilatation par un cylindre conducteur 41 dont les deux extrêmités 42 et 43 présentent des gorges 44 munies de bracelets de contact 45, pénètrant à l'intérieur des extrêmités des barres 34 et 35. La figure 5 représente une jonction avec dérivation. Dans ce cas la botte de jonction 46 en métal amagnétique comporte trois ouvertures cylindriques : deux opposées - une perpendiculairement à ltaxe des deux premières. Ces trois ouvertures sont munies de bagues d'étanchéité toriques 37 en élastomètre, qui enserrent les extrêmités-extérieures des éléments de jeux de barres 38 et 39 et de l'élément du jeu de barres dérivé 47. La continuité électrique de masse est assurée entre le bottier 46 et les trois éléments de jeux de barres par des bracelets de contact glissants 40. La continuité électrique de la jonction est assurée par une pièce conductrice 48 en forme de T dont les extrémités cylindriques 42, 43 et 49 présentent des gorges 44 munies de bracelets de contact 45, pénétrant à l'intérieur des extrémités 34, 35 et 50 des barres conductrices. La figure 6 représente une dérivation avec sortie aérienne du conducteur actif. La botte de jonction et de dérivation 51 en métal amagnétique comporte trois ouvertures, deux à la dimension des éléments du jeu de barres, une à la dimension de l'isolateur de sortie aérienne en porcelaine 522 Les conditions de raccordement des jeux de barres 34 et 35 sont identiques au cas de la figure 5, les éléments de même fonction portant les mêmes numéros de repère. La pièce conductrice 53 est également en forme de T, ses extrémités 42 et 43 comportent des gorges 44 munies de bracelets de contact 45. La branche 54 de la pièce 53 suit l'axe de la porcelaine et sort à l'extérieur en traversant le capot 55 muni à son passage de joint d'étanchéité torique 56. Le capot 55 est fixé à la porcelaine 52, l'étanchéité étant réalisée par un joint plat 57. La porcelaine est elle-même fixée à la botte 51 avec interposition d'un joint d'étanchéité plat 57. Relié en cet endroit à la masse de la botte 51 un déflecteur 58, assure une meilleure répartition du champ le long de l'isolateur. La figure 7 représente le raccordement dtune sortie aérienne dans l'axe de la barre, compte tenu de la description qui précède la figure se comprend telle même, les pièces de même fonction portant les mêmes numéros de repère. Chacun des bottiers représenté sur les figures 4, 5, 6, 7 compte un ou deux orifices 59 et 60 pour la mise à vide du bottier assemblé et le remplissage de celui-ci avec le fluide dielectrique. A ces mêmes orificus sont fixées les canalisations des vases d'expansion lorsque le dié lectrique est liquide. Le dernier élément caractéristique de l'invention et indispensable à la réalisation d'un jeu de barres complexe est l'élément de changement de direction. On sait que lorsqu'il y a lieu d'effectuer une liaison entre appareils situés dans des plans différents et des orientations différentes, les coudes sont inévitables. La figure 8 représente un système de coude qui a la propriété de s'adapter à toute valeur d'angle comprise entre une valeur minimum donnée par exemple 900 et 1800 de manière continue, c'est dans la position 1800 donc sans changement de direction que le représente la figure 8. I1 se compose essentiellement de deux demi-boitiers 61 et 62 dont le plan de joint fait avec l'axe des jeux de barres un angle angle 2 le plus accusé que puisse réaliser le système ayant une valeur double soit L'emboitement dans le plan de joint se fait suivant un cercle dont le centre est situé dans ce plan. Deux isolateurs coniques 63 et 64 fixés systématiquement sur les demi-boîtiers 61 et 62 ont pour axe la perpendi culaire au plan de joint au centre du cercle d'emboîtement. Zux pièces conductrices solidaires des isolateurs coniques 63 et 64 par leur extrêmités hémisphériques 67 et 68 comportent chacune une queue cylindrique 65 et 66, munie de gorges 44 et de bracelets de contact 45. Les parties hémisphériques sont emboîtées l'une dans l'autre, suivant des rainures annulaires concentriques dans lesquelles prennent place des bracelets de contact 69 - 70 - 71 et maintenues par un boulon traversant 72 sans serrage, de sorte que les pièces 67 et 68 puissent tourner l'une par rapport à autre sans se déboiter. Dans leur mouvement relatif elles restent bien entendu solidaires des isolateurs coniques 63 et 64 eux-mêmes solidaires des demi-boîtiers- 61 et 62 emboîtés l'un dans autre au niveau du plan de joint et maintenus à frottement doux par un jonc circulaire 73. L'étanchéité étant assurée par trois joints toriques en élastomère 74. Ainsi lorsqu'on fait tourner le demi-boîtier 61 dans l'emboîte- ment du demi-boîtier 62, les extrêmités cylindriques 65 et 66 des pièces conductrices demeurent dans lta--e des ouvertures cylindriques des deux demi-boîtiers. Dans ces ouvertures cylindriques sont engagées les extrêmités 38 et 39 des deux éléments de jeu de barres 34 et 35 qui enserrent les extrêmités des pièces conductrices 65 et 66. L'étanchéité et la con tinuité électrique de masse entre les extrêmités des éléments 38 et 39 d'une part et es demi-boîtiers 61 et 62 de l'autre sont assurées respec tienent par les joints toriques 3 et les bracelets de contact 40 comme dans les cas précédents. La figure 9 représente le meme dispositif ou la position relative des deux demi-boîtiers l'un par rapport à l'autre après rotation de 1800) permet le raccordement des barres faisant entre elles un angle de 900. REVENDICATIOXS 10 Jeu de barres constitué d'une part d'éléments rectilignes blindés unipolaires de type coaxial, isolé par un dielectrique fluide, d'autre part eltéléments de de jonction, de dérivation, de sortie aérienne, de sortie -par cabale souterrain de changement de direction, etc. isolés par un dielectrique fluide, caractérisé par le fait que ltassembiçe des éléments rectilignes avec les autres éléments se fait par simple emboîtement, sans collet, sans bride, sans vis ni boulon. Seuls les éléments de jonction de dérivation de sortie aérienne, de sortie par câble, de changement de direction etc... étant solidarisés à des supports indépendants ou reliés entre eux. 20 éléments rectilignes blindés unipolaires de type coaxial suivant la revendication 1 caractérisés par le fait que le conducteur principal central ou âe et le conducteur périphérique ou blindage, sont maintenus coaxiaux par des embouts isolants assurant à la fois l'étanchéité de l'ensemble et le libre jeu de la dilatation différentielle longitudinale de I'âe et du blindage. 30 Elément rectiligne suivant la revendication 2 caractérisé par le fait que le calage radial de ltâme dans le conducteur périphérique est réalisé par un matériau de remplissage de structure granulaire, à grain lié ou non 40 Elément rectiligne de jeu-de barres suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif de mise à vide et de remplissage de ltespace isolant par un dielectrique fluide comportant soit un by-pass soit une valve, est situé à l'intérieur du conducteur central tubulaire. 50 Elément rectiligne de jeu de barres suivant la revendication 4 caractérisé par le fait que lorsque le fluide de remplissage est un liquide, le volume d'expansion est également situé à l'intérieur du conducteur central tubulaire et contrôlé par le dispositif de remplissage et de mise à vide (by-pasi. 60 Jeu de barres suivant la revendiation 1 caractérisé par le fait que l'étanchéité et la continuité électrique des masses et du conducteur principal avec les parties correspondantes-des éléments de jonction, de dérivation, de sortie aérienne ou par cable, de changement de direction etc... sont réalisées par des pièces admettant l'emboîtage glissant joints toriques et bracelets de. contact, solidaires des éléments de jonction, de dérivation etc... et s'appliquant directement sur la surface du conducteur périphérique, et sur la surface externe ou interne dv conducteur principal sans nécessiter d'usinage particulier de ces conducteurs et en laissant le libre jeu à la dilatation axiale de chacun d'eux. 7 Elément de changement de direction, suivant la revendication 1 carac térisé par le fait qu'il permet d'obtenir du meme élément tout changement de direction compris entre 0 et un angle -o l'élé- ment. 80 Elément de changement de direction suivant la revendication 7 caracté risé -par le fait que le changement de direction est obtenu par la forme des deux pièces constituant le boîtier de l'élément, pièces qui ont la forme de deux c8nes à bases circulaires identiques à axes inclinés de par rapport à la normale et assemblés par leur base en sorte que les deux cônes puissent tourner l'un par rapport à l'autre, en sorte que les axes des cônes font entre eux des angles allant de O à 90 Elément de changement de direction suivant la revendiation 8 caractérisé par le fait que les éléments de contact principaux sont deux hémisphères-assemblées par un axe perpendiculaire au plan d'assemblage des pièces du boîtier et comportant chacune une tige de contact cylindrique coïncidant avec l'axe des c8nes de boîtiers, ces hémisphères étant portées par deux isolateurs coniques solidaires de chacun des éléments du bottier.