Brevet FR2258726A1 — publié le 19750818

L'invention, due à la collaboration de Monsieur René CHARLAS, est relative à une cellule préfabriquée à haute tension à isolement dans l'air atmosphérique comportant - un premier compartiment renfermant au moins un jeu de barres tri phasé, - un second compartiment comprenant la botte à câbles, un compartiisent central, séparé desditspremier et second compar timents par des écrans, et pourvu d'un appareilde coupure extrac- tible muni de plies entrée et de sortie susceptibles d'être con- nectées audit jeu de barres triphasé et à ladite botte à capables par l'intermédiaire de deux sectionneurs pivotants d'entrée et de sortie A double coupure traversant lesdits écrans et coopérant avec des pinces d'embrochage, de telle manière que les éléments de coupure unipolaires de chaque phase de l'appareil de coupure et des sectionneurs sont sensiblement alignés suivant la hauteur de la cellule, ceux des trois phases successives étant décalés les uns des autres d'une distance appropriée suivant la profondeur de la dite cellule. Dans un dispositif du genre mentionné, les écrans de séparation sont métalliques et le point de pivotement des section neurs d'isolement rotatifs est situé dans le plan desdits écrans. Des échancrures transversales agencées dans les écrans sont néces- saires pour autoriser un pivotement à 900 dors de l'ouverture des couteaux des sectionneurs. Pendant le fonctionnement de la cellule et en position fermée des sectionneurs, ces échancrures font com muniquer le compartiment central et le compartiment jeu de barres, et permettent une propagation éventuelle d'un arc électrique dans le compartiment Jeude barres. Dans un autre dispositif connu, les couteaux ou bar rettes des sectionneurs rotatifs à double coupure coopèrent avec des pinces d'embrochage fixées sur les plages de contact du dis joncteur, du Jeu de barres et de la botte à câbles. Les écrans de séparation servent également de support aux sectionneurs pivotant d'un angle inférieur à 90 . Cet agencement augmente l'encombrement nécessaire à l'extraction du disjoncteur et ne permet pas d'accé der à toutes les pinces d'embrochage pour leur entretien. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents et de réaliser une cellule haute tension préfabriquée, munie d'un appareille coupure extractible dont l'encombrement est réduit au minimum et présentant toutes les mesures de sécurité. Selon l'invention, la cellule comporte une cloison Iso- lante fixe, additionnelle audit écran de séparation du-premier compartiment et du compartiment central, laquelle cloison confine dans ledit premier compartiment-une zone-de débattement du sectionneur pivotant, isolée d'une manière étanche de la partie du premier compartiment renfermant le jeu de barres, ladite cloison étant agencée en support isolant du jeu de barres et étant traversée d'une manière étanche par les plages de connexion ou jeu de barres. Lorsque le jeu de barres triphasé est agencé dans la partie superieure de la cellule, la cloison isolante en forme de capot, coiffe le sectionneur d'entrée et s'étend sur toute ia profondeur de la cellule en ménageant un cloisonnement permanent entre le jeu de barres et les autres compartiments de la cellule. Elle sert en même temps d'isolateur support au jeu de barres triphasé et comporte des encoches espacées et parallèles par rapport aux barres omnibus, de manière à augmenter les lignes de fuite. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les cotés inactifs des barrettes mobiles desdits sectionneurs à double coupure comportent des volets d'obturation, en matériau Isolant, s'étendant sur toute la profondeur de la cellule et coopérant avec lesdits écrans de manière à séparer, en position d'ouverture des sectionneurs, le compartiment central renfermant l'appareil de coupure par rapport auxdits premier et second compartiments. La cloison et les volets d'obturation sont mis en oeuvre par moulage d'unmatériau isolant à base de résine époxyde. Selon une autre caractéristique de l'invention, les extrémités des barrettes des sectionneurs pivotants à double coupure sont-munies de pinces à auto-centrage à embrochage latéral, coopérant avec des plages de contact fixes solidaires du disjoncteur, du jeu de barres et de la boite à câbles. Cette disposition entralne un encombrement vertical minimum nécessaire pour l'extraction de l'appareil de ccupure. L'embrochage latéral des pinces est facilité par une surface de contact sphérique agencée sur les doigts de contact symétriques solidaires de deux demi-cages distinctes. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue partielle en élévation représentée en coupe selon la ligne I-I de figure 2, d'une cellule moyenne tension préfabriquée,le disjoncteur étant en position insérée-et le sectionneur dtisolement amont en position-fermée; la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 et montre l'agencement des trois éléments de coupure unipolaires à l'intérieur de la cellule, le compartiment jeu de barres étant partiellement représenté;; la figure 3 représente en élévation une pince à autocentrage à-embrochage latéral, équipant les barrettes des sectionneurs à double coupure; la figure 4 est une vue partielle de droite de la pince figurant à la figure 3; la figure 5 montre en élévation une vue détaillée, à échelle agrandie, d'un doigt de contact-équipant les pinces; les figures 6 et 7 sont des vues en coupe respectivement selon les lignes VI-VI et VII-VII du doigt de la figure 5. La cellule blindée à simple jeu de barres à isolement dans l'air atmosphérique, est désignée par le repère 10 et comporte d'une manière bien-connue en soi, un disjoncteur étanche à auto-soufflage extractible rempli d'un gaz à rigidité diélectrique élevée, notamment-de lthexafluorure de soufre, et muni de plages d'entrée et de sortie pouvant être connectées respectivement au jeu de barres triphasé et à la boite à câbles par l'intermédiaire de deux sectionneurs pivotants amont et aval à double coupure, non extractibles.Les éléments de coupure unipolaires de chaque phase du disjoncteur et des sectionneurs amont et aval sont alignés dans le sens de la hauteur de la cellule, les éléments unipolaires des trois phases successives étant décalés les uns des autres, dans le sens de la profondeur de la cellule, d'une distance appropriée à un isolement correct. Il est bien entendu que le disjoncteur à autosoufflage pourrait être remplacé par un autre appareil de coupure, notamment un interrupteur ou un contacteur associé à un coupe-circuit. Les figures 1 et 2 montrent l'agencement des trois -pôles ou éléments de coupure unipolaires du disjoncteur 12 et du sectionneur amont 14 à l'intérieur de la cellule, respectivement dans le sens de la largeur et de la profondeur, le disjoncteur 12 étant représenté partiellement. La partie inférieure de la cel lule-renfermant le sectianneur aval, la botte à câbles et le sec tionneur de mise à la terre ne figure pas sur les figures et ne sera pas décrite par la suite.Les plages d'entrée 16a, 16b, 16c des trois paroles 12a, 12b, 12c du disjoncteur 12 à autosoufflage cooperent avec une première série de pinces 18, 20, 22 d'embro chage à autocentrage fixées sur les extrémités 13a, 13b, 13c des barrettes ou couteaux 14a, 14b, 14c correspondants du sectionneur 14 montées à rotation sur un axe 24 isolant s'étendant suivant la profondeur de la cellule. La rotation de l'axe 24 entraînant le pivotement des barrettes du sectionneur est assurée par un dispositif à bielle manivelle 26 à commande frontale. Le compartiment 28 jeu de barres à l'intérieur duquel sont disposées les barres 30, 32, 34 horizontales est isolé du compartiment disjoncteur 36 par une cloison 38 isolante en forme de capot s'étendant sur toute la profondeur de la cellule et fixée sur des cornières 40, 42 faisant partie de la charpente. Cette cloison 38 en résine époxyde supporte d'autre part les barres omnibus 30, 32, 34 et est munie de quatre encoches horizontales 44, 46, 48, 50, augmentant les lignes de fuite et assu--rant un meilleur isolement entre barres.Des plages de contact 52, 54, 56, reliées respectivement aux barres 30, 32, 34, traversent la cloison 38 et cooptèrent avec une deuxième série de pinces 58, 60, 62 montées sur les extrémités opposées 15a, 15b, 15c des barrettes 14a, 14b, 14e du sectionneur.Quatre écrans 64, 66, 68, 70 en forme de volets sont fixés par des boulons sur les côtés inaetifs des barrettes mobiles du sectionneur 14, l'ensemble des volets s'étendant sur toute la profondeur de la cellule et formant avec la cloison 38 et une pièce ondulée 71 isolante une double isolation entre le compartiment jeu de barres 28 et le compartiment disJoncteur 36, en position- d'ouverture du sectionneur 14.Dans cette position, les pinces 58, 60,62 viennent s'engager latéralement dans un contact auxiliaire 72, en forme d'équerre, fixé sous la corniere 4Q et connecté électriquement au potentiel de la terre Les volets 64 à 70, la pièce ondulée 71 et la cloison 38 sont en résine époxyde commercialement dénommée MEGELIT. Le fonctionnement du dispositif selon les figures 1 et 2 découle de la description précédente et il suffit de rappeler qu'en position de fermeture du sectionneur 14, le jeu de ber alimenté par le réseau triphasé, est isolé du compartiment disjoncteur 36 par la cloison isolante 38 qui évite ainsi la propa gati3n d'uc éventuel arc électrique dans le eompal~-inient jeu de barres 28. Lors de l'ouverture du sectionneur 14 (représentée en pointillé sur la figure 1), les barrettes 14a, 14 b, 14c pivotent de 90" dans le sens des aiguilles d'une montre et sont mises à la terre par le contact auxiliaire 72. La position horizontale des volets b4 à 70 évite tout contact accidentel avec les plages de contact 52, 54, 56 du jeu de barres restées sous tension. L'opération d'extraction du disJoncteur hors de la cellule pour entretien ou remplacement peut ainsi être effectuée avec le maximum de sécurité. Les deux séries de pinces 18 à 22 et 58 à 62,solidaires des barrettes du sectionneur 14, sont accessibles et peuvent être inspectées. Le sectionneur aval (non représenté) est identique au sectionneur amont, des volets isolants fixés sur les côtés inactifs des barrettes à double coupure isolant le compartiment disjoncteur 36 du compartiment botte à câbles, en position d'ouverture du-sectionneur aval. Des dispositifs de verrouillage (non représentés) d'un type connu, interdisent toute manoeuvre des sectionneurs amont et aval quand le disjoncteur est en position fermée, l'extraction du disjoncteur en position de fermeture des sectionneurs d'isolement, et la refermeture de ces derniers en position débroehée du disjoncteur. L'agencement des pinces sur les barrettes des sectionneurs permet une révision aisée de celles-ci, et réduit l'encombrement du disjoncteur au minimum dans le sens de la hauteur. Selon une variante de réalisation (non représentée), les pinces sont solidaires des plages d'entrée et de sortie du disjoncteur, des plages de contact du jeu de barres et de la boîte à câbles, l'encombrement du disjoncteur dans le sens de la hauteur étant de ce fait légèrement augmenté. L'embrochage latéral des pinces sur les plages de contact 52 à 56 du jeu de barres et sur les plages d'entrée 16a, 16b, 16c du disjoncteur nécessite une pince à auto-centrage représentée aux figures 3 et 4. Selon ces figures 3 et 4, une des pinces d'embrochage équipant les barrettes des sectionneurs amont et aval comporte deux séries de doigts de contact 80, 80a disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan de trace XX' perpendiculzbe au plan de la figure 3, chaque série étant munie d'une pluralité de doigts juxtaposés. Seuls les doigts 80 seront décrits par la suite, les doigts symétriques 8Ca étant identiques et les parties correspondantes portant les mêmes références affectées de la lettre a.Les doigts 80 présentent à leurs extrémités des ouvertures 81, 83, permettant leur enfilage sur des axes de support 82, 84 respectivement associés à des demi-cages 86, 88 de la pince. Les figures 5 à 7 illustrent clairement la configuration d'un doigt de contact, 80 par exemple; la surface de contact 90 fixée sur une des extrémités (15a par exemple, figure 2) de la barrette 14a du sectionneur, est de forme cylindrique, et la surface de contact opposée 92 a une forme sphérique ou gauche. Le doigt 80 présente un profil évidé en forme de U, et un bossage 94 central faisant saillie par rapport à la surface de contact définie par les surfaces 90, 92. Un ressort à lame 96 (figure )) prenant appui par ses extrémités sur les axes 82, 84 et par sa partie médiane sur le bossage 94, sollicite les doigts 80 en direction des doigts symétriques 80a et assure la pression de contact en position embrochée.Les doigts 80 sont montés avec un faible jeu sur l'axe 84 pour permettre un écartement suffisant lors de l'embrochage tout en assurant une pression de contact appropriée. I1 est facile de voir que les surfaces d'appui 90, 92 respectivement cylindrique et sphérique et l'agencement des deux demi-cages 86, 88 autorisent un débattement limité, représenté en traits discontinus sur la figure 3, susceptible de compenser des défauts d'alignement des parties à embrocher. Le centrage steffec- tue d'une manière bien connue par une entrée évasée 98, repliée en équerre de la demi-cage 88 et par des parties arrondies des surfaces de contact 92. Cette surface de contact sphérique et le montage rigide des doigts 80, 80a juxtaposés, maintenus en direction latérale par les axes 82, 84 à l'intérieur des demi-cages 86, 88 se prête bien à un embrochage latéral. Le prpfil en creux des doigts 80 permet une circulation d'air de refroidissement particulièrement avantageuse et l'incorporation de la lame élastique 96. La force -élastique de la lame 96 est appliquée sur le bossage 94 en un point disposé en-dessous des points d'appui 90, 92 sollicitant le doigt 80 en une position d'équilibre stable évitant tout pivotement préjudiciable à un bon contact. Le bossage 94 assure une compensation efficace par un rapprochement des filets de courant parcourant les doigts opposés 80, 80a et engendrant des efforts électrodynamiques d'attraction des doigts 80, 80a particu lièrement importants. La fabrication des doigts de contact 10 peut être effectuée par simple emboutissage, notamment des surfaces de contact 20, 22. L'invention n est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences mécaniques et élee- triques, notamment celle dans laquelle les positions respectives du jeu de barres et des boîtes à câbles ont été 'inversées. REVENDICATIONS 1. Cellule préfabriquée à haute tension à isolement dans l'air atmosphérique comportant - un premier compartiment renfermant au moins un jeu de barres triphasé, - un second compartiment comprenant la boite à câbles, - un compartiment central, séparé desdits premier et second compartiments par des écrans et pourvu d'un appareil de coupure extractible muni de plages d'entrée et de sortie susceptible d'être connectées audit jeu de barres triphasé et à ladite boite à câbles par l'intermédiaire de deux sectionneurs pivotants d'entrée et de sortie à double coupure traversant lesdits écrans et coopérant avec des pinces d'embrochage, de telle manière que les éléments de coupure unipolaires de chaque phase de l'appareil de coupure et des séctionneurs sont sensiblement alignés suivant la hauteur de la cellule, ceux des trois phases successives étant décalés les uns des autres d'une distance appropriée suivant -la profondeur de ladite cellule, caractérisée par le fait qu'elle comporte une cloison isolante fixe, additionnelle audit écran de separation du premier compartiment et du compartiment central, laquelle cloison confine dans ledit premier compartiment une zone de débattement du sectionneur pivotant, isolée d'une manière étanche de la partie du premier compartiment renfermant le jeu de barres, ladite cloison étant agencée en support isolant du jeu de barres et étant traversée d'une manière étanche par les plages de connexion au jeu de barres. 2. Cellule à haute tension selon la revendication 1, le jeu de barres triphasé agencé dans le premier compartiment étant situé dans la partie supérieure de la cellule, caractérisée par le fait que ladite cloison isolante est en forme de capot coiffant ledit sectionneur d'entrée, et s'étendant sur toute la profondeur de la cellule. 3. Cellule à haute tension selon la revendication I ou 2, caractérisée par le fait que des encoches parallèles et régulièrement espacées par rapport aux barres omnibus sont agencées dans ladite cloison isolante pour assurer un meilleur isolement par augmentation des lignes de fuite entre barres 4. Cellule à haute tension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les côtés inactifs des barrettes mobiles desdits sectionneurs à double cou pure comportent des volets d'obturation, en matériau isolant, s'étendant sur toute la profondeur de la cellule et coopérant avec lesdits écrans de manière à séparer, en position d'ouverture des sectionneurs, le compartiment central renfermant l'appareil de coupure par rapport auxdits premier et second compartiments. 5. Cellule à haute tension selon l'une quconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la matière isolante mise en oeuvre pour la réalisation de ladite cloison et desdits volets d'obturation est à la base de résine époxyde. 6. Cellule à haute tension selon l'une -quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les extrémités des barrettes des sectionneurs pivotants à double coupure sont munies de pinces à auto-centrage à embrochage latéral. 7. Cellule à haute tension selon la revendication 6, chaque pince comportant deux séries de doigts de contact juxtaposés, caractérisée par le fait que lesdites séries sont disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan transversal passant par la barrette du sectionneur associé, lesdits doigts de contact étant enfilés sur des axes de support solidaires de deux demicages distinctes. 8. Cellule à haute tension selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'un doigt de contact présente un profil évidé en forme de U, lrune des extrémités étant pourvue d'une surface de contact cylindrique, ltautre extrémité ayant une surface sphérique facilitant l'embrochage latéral de la pince. 9. Cellule à haute tension selon la revendication 7 ou 8, munie de pinces auto-compensées, caractérisée par le fait que chaque doigt de contact comporte un bossage central faisant saillie par rapport auxdites surfaces cylindrique et sphérique, une lame élastique étant agencée à l'intérieur dudit doigt évidé en prenant appui par ses extrémités sur lesdits axes de support et par sa partie médiane sur ledit bossage. 10. Pince d'embrochage à auto-centrage munie de deux séries symétriques de doigts de contact juxtaposés enfilés sur des axes de support, caractérisée par le fait que lesdits axes sont solidaires de deux demi-cages distinctes, chaque doigt de contact, de profil évidé en forme de U ayant une surface de contact cylindrique et une autre surface de contact sphérique, une lame élastique étant agencée à l'intérieur dudit doigt évidé, en prenant appui par ses extrémités sur lesdits axes de support et par sa partie médiane sur un bossage central faisant saillie par rapport auxdites surfaces.