Brevet FR2279239A1 — publié le 19760213

L'invention concerne les équipements prefabriques pour cellules de poste electrique haute tension de distribution ou de repartition de dimensions reduites et comportant un appareillage d'interruption. Pour accroître la securite et simultanement faciliter l'exploitation et l'entretien, il est connu de rendre ces materiels debrochables (c'est-à-dire facilement separables des autres éléments du tableau tels que jeu de barres, compartiment des câbles d'arrivée ou de depart) tout en assurant, a l'aide de dispositifs d'obturation automatiques, la reconstitution de l'enveloppe métallique de protection après la manoeuvre de debrochage. Cette solution conduit à equiper ltappareillage debrochable de connecteurs prevus pour la pleine tension et soumis à un gradient eleve. Les difficultes electriques et mecaniques de realisation et le prix de ces dispositifs croissent avec la tension nominale et la reduction de ltencombrement du material. Le coût de la main dtoeuvre, le manque de personnel specialise et les difficultes d'intervention en particulier dans les grands centres urbains ont conduit a developper un appareillage de grande endurance mecanique et d'usure electrique très reduite sous ltaction de l'arc de coupure. Ces appareils, parmi lesquels on peut citer des disjoncteurs a hexafluorure de soufre, sont souvent dénommes "sans entretien". Dans l'association des éléments connus précédents, on constate que ce sont en général les connecteurs qui avaient été introduits, au moins en partie, antérieurement pour faciliter ltentretien d'appareillages moins robustes qui constituent actuellement les éléments dont la réalisation est la plupart du temps la plus difficile, et qui sont par conséquent les moins fiables. Le remplacement des boites à câbles fixes par des prises isolées deconnectables, qui permettent une separation facile des câbles de puissance, a plusieurs conséquences : - avec un matériel debrochable classique, la prise de connectable étant en série avec le connecteur débrochable de l'appareil d'interruption situé du côte du câble, on peut supprimer ce connecteur. - D'autre part, les bottes a câbles étant généralement situees sur la face arriere des cellules, surtout dans le materiel d'encombrement réduit, il importe de leur menager un couloir d'accès à a l'arriere. En cas de remplacement pur et simple des boîtes par des prises déconnectables la manoeuvre dè ces dernières imposerait un important couloir d'exploitation sur la face arrière des cellules. Pour éviter cet inconvénient, on est conduit à effectuer la manoeuvre des prises dans la surface habituelle d'exploitation, c'est- -dire dans le couloir situe sur la face avant. - Enfin l'utilisation des prises déconnectables facilite l'accès aux câbles, ce qui devient possible au niveau de la prise et non plus seulement a l'intérieur du tableau. Dans le materiel d'encombrement réduit, dans lequel on n'a pas le plus souvent la possibilite d'effectuer un contrôle visuel, on exige tres généralement que le pouvoir de fermeture du sectionneur de mise a la terre corresponde au courant de court-circuit maximal de l'installation. La disposition dans les cellules de matériels à isolement solide introduit une discontinuité, donc un point faible, dans l'isolement au niveau du contact. Dans tous les cas cette dispositon est onéreuse, car elle exige que le sectionneur soit muni d'un meca- nisme de fermture qui existe deja sur le disjoncteur auquel le sectionneur est asservi. Cette duplication du mecanisme de fermeture est d'autant moins utile que l'usure des contacts d'arc du disjoncteur est plus faible et que ces derniers sont sépares des contacts principaux. L'invention a pour objet une cellule pour poste électrique à haute tension comprenant un jeu de barres, un appareil d'interruption et un câble électrique, caracterisee par le fait que l'appareil dtinterruption est relie, d'une part à un sectionneur comportant une première position de liaison de l'appareil d'interruption au jeu de barres, une deuxième position de séparation de l'appareil d'interruption avec le jeu de barres et une troisième position de liaison à la terre, et d'autre part au câble electrique par l'intermediaire de prises debrochables. Selon une caracteristique la cellule' comporte un empilage d'au moins deux compartiments juxtaposables comprenant l'un le jeu de barres et l'autre le sectionneur è trois positions. Les caracteristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans les divers exemples de realisation donnes a titre d'illustration dans les dessins annexes. La figure 1 represente une cellule selon l'invention, la partie superieure au-dessus de la ligne XY etant une coupe schematique effectuée parallèlement au jeu de barres, la partie située en-dessous de la ligne XY etant une coupe partielle perpendiculairement au jeu de barres. Les figures 2, 3, 4, 5, 6 et 7 Sont des coupes effectuees perpendiculairement au jeu de barres de variantes de cellules selon l'invention. Sur la figure 3 le raccordement inférieur s'effectue directement sur le disjoncteur. La figure 4 correspond a une cellule d'arrivez avec transformateur de tension. La cellule de la figure 5 comporte deux jeux de barres. Les figures 6 et 7 sont des variantes de cellules adossées des murs. La figure 8 est la coupe d'une bride de raccordement au disjoncteur. La figure 9 est une coupe schématique d'un disjoncteur shunt. Les figures 10 à 14 sont des schémas de fonctionnement correspondant aux diverses positions des appareils d'une cellule. Sur la figure 1, le compartiment 60 contient un jeu de barres. Ce compartiment peut être rempli d'hexafluorure de soufre, mais l'isolement gazeux est généralement constitué par de l'air. Cette solution est simple et économique. Le compartiment jeu de barres, qui est généralement comnun à plusieurs cellules disposées côte à côte, est relativement encombrant. L'isolement dans l'air permet un montage facile en usine et sur place sans poser de problème délicat de transport. Le jeu de barres peut, de plus, être découpé en éléments ou prolongé ultérieurement de façon très simple. Ce compartiment peut être, s'il y a lieu, surisolé. L'isolement dans l'air convient ici au moins jusqu'a 36 kV inclus. Des traversées telles que 2 relient le jeu de barres I au compartiment 3 de sectionneurs è trois positions 4, qui est normalement rempli d'hexafluorure de soufre. Le sectionneur 4 de ce cowpartiment comporte une première position 61 de fermeture assurant la liaison jeu de barres-disjoncteur, une deuxième position 62 d'ouverture et une troisième position 63 de mise a la terre ; ses couteaux sont articulés sur les conducteurs des traversées du bloc de connexion. Le compartiment 3 du sectionneur 4 est monté de façon étanche sur le bloc de connexion 5.Les conducteurs de ce bloc sont isolés généralement par une résine synthétique et le bloc 5 se termine du coté du disjoncteur par une partie verticale dans laquelle est ménagé un orifice circulaire d'axe horizontal avec des portées de joints sur les deux faces verticales. Les conducteurs 6 reliés au sectionneur débouchent b l'intérieur de l'orifice circulaire et sont boulonnés sur les connexions supérieures 7 du disjoncteur 8. Ge dernier, qui est muni d'une commande, se raccorde au bloc de connexion 5 par l'intermediaire de la bride 10. A 1 'extérieur, l'orifice circulaire est obturé par une bride plate 11.Après mise en place et serrage par l'arrière des brides 10 et 11, la partie supérieure du disjoncteur 8 est ainsi reliée au bloc de connexion 5 par une traversée étanche 12 a isolement gazeux, de préférence par de l'hexafluorure de soufre. La partie inférieure du disjoncteur 8 est gmie d'un ensemble de brides identiques qui assurent I'étarr chéité entre le disjoncteur et le bloc de connexion 13. Ce dernier supporte les transformateurs de courant 14 et reçoit les prises débrochables 15 reliées aux câbles 16. La traversée è isolement gazeux 17 est également isolée par de 1 'hexafluorure de soufre. La figure 2 représente une cellule départ sunie de son caisson de relayage basse tension 18. L'arbre de manoeuvre isolant du sectionneur 4 comporte des ailettes 19 pour allonger la ligne de fuite et le compartiment sectionneur 3 peut être observé a l'aide d'un hublot 20. La figure 3 est une variante simplifiée de la figure 2 dans laquelle le raccordement des prises débrochables 15 des câbles 16 s'effectue directement sur le disjoncteur 8. On peut ainsi supprimer une bride et un élément de raccordement 17, mais les transformateurs de courant 14 sont alors montes directement sur le disjoncteur, ce qui n' est pas toujours accepté par les utilisateurs. La figure 4 correspond a une cellule d'arrivée de grande intensité nominale. Un sectionneur 21, monté dans un compartiment rempli d'hexafluorure de soufre et inséré entre le bloc de connexion 22 et la botte à câbles déplaçable 23 permet d'isoler le bloc 22 et la boîte a c bles 23. Les prises débrochables 15 de fabrication courante des cellules de départ étant actuellement en général limitées 400 A, le sectionneur 21 constitue une prise débrochable de grande intensité nominale. La botte à câbles 23 peut comporter une prise déconnectable 24 permettant le branchement d'un transformateur de tension 25 protégé par un coupe-circuit extractible 26 et disposé dans un compartiment 27 rempli d'hexafluorure de soufre. La figure 5 correspond à une cellule à deux jeux de barres. Le bloc de connexion 5 est remplacé par un bloc double 28 et chacun des compartiments 60 de jeu de barres I et 3 de sectionneur 4 est remplacé par deux compartiments identiques respectivement 60' de jeu de barres 1' et 3' de sectionneur 4'. Dans cette solution, la réalisation de l'équipement à deux jeux de barres est particulièrement facile et économique à partir des éléments de l'équipement a un seul jeu de barres. Par ailleurs, cette disposition est techniquement satisfaisante puisque les deux jeux de barres et leur sectionneur sont situés dans des compartiments séparés. Sur la figure 6, les conducteurs de liaison 65 entre le disjoncteur 8 et le sectionneur 4, et 66 entre le disjoncteur 8 et les prises débrochables 15, sont montés non plus dans un isolant solide comme sur les figures I à 5, mais dans des compartiments 35 et 40 remplis de gaz, de préférence de l'hexafluorure de soufre. La partie active du disjoncteur 8 est connectée à l'aide de pinces 36 et 37. L'arrivée et le départ du courant sur le disjoncteur 8 s'effectuent au moyen des traversées 38 et 39 qui sont étanches par rapport aux compartiments 35 et 40. L'étanchéité du disjoncteur 8 est obtenue par l'intermédiaire d'une bride métallique 41 disposée autour de la face arrière du disjoncteur et accessible de l'avant. Une traversée 42 relie la sortie du disjoncteur à la prise 15 débrochable et au câble 16. La possibilité de démontage par l'avant du disjoncteur 8 permet d'adosser la cellule contre un mur 43. La variante de la figure 7 comporte également un compartiment jeu de barres I généralement dans l'air et un compartiment sectionneur 3 de préférence rempli d'hexafluorure de soufre. Le sectionneur 4 possède trois positions. Le disjoncteur 8 avec ses trois traversées d'arrivée 44 disposées en triangle est fixé directement à la partie inférieure 45 du compartiment sectionneur 3 au moyen d'une bride métallique étanche 46. Les câbles de départ 16 sont raccordés directement par les prises débrochables 47 aux sorties inférieures 48 du disjoncteur. Les transformateurs de courant 49 sont montés sur le câble 16. Le disjoncteur peut éventuellement être équipé d'un cric 50 monté sur un chariot roulant 51 qui facilite le déplacement vertical du disjoncteur, lors du démontage. Dans toutes les dispositions des figures 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 la commande mécanique 9 du disjoncteur est disposée sur la face avant de la cellule et est facilement accessible en exploitation. La cellule ne comporte que des éléments simples et en petit nombre. Les isolants solides, qui exigent un outillage de fabrication important, sont peu nombreux. Pour la même tension de service et les mêmes tensions d'essais I'enconr 'brement de la cellule est plus réduit. L'ensemble est complètement protégé contre la pollution et permet de réaliser des postes extérieurs, tout particulièrement lorsqu'on remplit le compartiment I du jeu de barres avec de lthexafluorure de soufre. La figure 8 représente la traversée étanche a isolement gazeux qui constitue la bride de raccordement au disjoncteur 8. De part et d'autre du bloc de connexion 5 sont fixées les brides 10 et li qui assurent l'étanchéité de la cavité 12 dans laquelle passent le conducteur 6 du bloc de connexion 5 relié au sectionneur et le conducteur 7 relié au disjoncteur. Les deux conducteurs sont réunis par des boulons, ce qui constitue une solution économique tout en assurant une faible chute de tension et par conséquent un échauffement au contact faible ainsi qu'unie bonne résistance aux efforts électrodynamiques. Tous les éléments de cette bride de raccordement sont accessibles li partir de la face arrière du tableau. Les cellules de grande intensité nominale, supérieure a 1250 A par exemple, peuvent être réalisées simplement par la mise en parallèle de cellules de plus faible intensité nominale, l'équilibrage des courants dans les circuits en parallèle pouvant être facilite par l'utilisation des tores des transformateurs de courant 14. A la limite, on peut monter en parallèle sur chaque phase les pôles d'un disjoncteur tripolaire, chaque cellule étant traversée par le courant d'une phase. Ce disjoncteur triple peut être manoeuvre soit par une seule commande qui n'entratnc a grande vitesse dans chaque disjoncteur que le pôle assurant la coupure, soit par trois commandes entraînant chacune un disjoncteur et couplées électriquement à la fermeture et a l'ouverture. La figure 9 est une coupe schématique d'un disjoncteur shunt qui peut être associé a un disjoncteur normal. L'élément de fermeture de chaque pôle est un contacteur basse tension 29 disposé dans une enceinte 30 remplie d'hexafluorure de soufre et comportant une borne 31 surisolee par rapport a la masse 32 reliée a l'autre borne. Sur la figure 10, la cellule est en service : le sectionneur 4 et le disjoncteur 8 sont en position de fermeture, la prise 15 est embrochée. Sur la figure 11, la cellule est isolée : le sectionneur 4 et le disjoncteur 8 sont en position d'ouverture. Un asservissement mécanique entre ces deux appareils interdit toute manoeuvre en charge du sectionneur. Le sectionnement est visible (à l'aide d'un hublot par exemple) et le sectionneur 4 peut être cadenacé dans toutes les positions. Sur la figure 12 le jeu de barres est isolé du départ et ce dernier est mis à la terre. Initialement, le disjoncteur 8 est ouvert et la prise 15 embrochée. Le sectionneur 4 est mis à la terre, on ferme le disjoncteur 8, ce qui relie à la terre le câble 16. En cas de manoeuvre incorrecte, si le câble 16 était resté sous tension, la manoeuvre de mise à la terre par le disjoncteur (dont le pouvoir de fermeture correspond au courant de court-circuit maximal) permet d'éviter un accident à la fermeture. La figure 13 correspond aux manoeuvres effectuées pour l'essai des câbles. Le sectionneur 4 est mis à la terre, le disjoncteur 8 est en position de fermeture. La prise 15 est alors débrochée et on peut appliquer au câble 16, en 33, la source de tension destinée à l'essai. La figure 14 correspond au démontage du disjoncteur. Le sectionneur 4 est mis à la terre. On ajoute une terre extérieure 34 du côté du câble 16. On peut alors démonter les deux traversées étanches à isolement gazeux 12 et 17 et le disjoncteur (dont au préalable on a extrait le gaz de remplissage) ou au moins la bride si le disjoncteur comporte une traversée intermédiaire. I1 est bien évident que l'invention ntest nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés, et qui n'ont été donnés qutà titre d'exemples ; en particulier, on peut sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'y assurer la même fonction technique ou une fonction technique équivalente. REVENDICATIONS 1/ Cellule pour poste électrique à haute tension comprenant un jeu de barres, un appareil d'interruption et un câble électrique, caractérisée par le fait que l'appareil d'interruption (8) est relié, d'une part dans sa partie supérieure à un sectionneur (4) comportant une première position (61) de liaison de l'appareil d'interruption au jeu de barres (l), une deuxième position (62) de séparation de l'appareil d'interruption avec le jeu de barres et une troisième position (63) de liaison à la terre, et d'autre part dans sa partie inférieure au cible électrique (16) par l'intermédiaire de prises débrochables (15). 2/ Cellule selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un empilage d'au moins deux cotpartirents superposables comprenant l'un (60) le jeu de barres 1 et l'autre (4) le sectionneur à trois positions (8). 3/ Cellule selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le co; > artiiant (60) de jeu de barres (I) contient de l'air. 4t Cellule selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée par le fait que le compartiment (3) du sectionneur à trois positions (4) contient de l'hexafluoP rure de soufre. 5/ Cellule selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que l'appareil d'interruption (8) comporte une traversée (38) reliee par une liaison (65) au sectionneur à trois positions (8), ladite traversée et ladite liaison étant disposées dans un coipartisent (35) contenant de l'bexafluorure de soufre. 61 Cellule selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée par le fait que l'appareil d'interruption (8) comporte une traversée (39) reliée par une liaison (66) aux prises débrochables (15), ladite traversée et ladite liaison étant disposés dans un conpartiment (40) contenant de l'hexafluorure de soufre. 7/ Cellule selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la mise en place et le retrait de l'appareil d'interruption (8) s'effectuent au moyen d'un souvesent horizontal. 8/ Cellule selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la mise en place et le retrait de l'appareil d'interruption (8) s'effectuent au moyen d'un mouvement vertical.