Brevet FR2340638A1 — publié le 19770902

L'invention concerne un transformateur à échelons avec plusieurs parties de bobinage et avec plusieurs prises de bobinage, transformateur comportant un commutateur d'échelons pour commuter les prises de bobinage et un dispositif de protection contre les surtensions, monté en parallèle sur au moins une partie de bobinage, et contenant un éclateur. Dan9 ces transformateurs à échelons, il se produit, sur les différentes parties de bobinage, des sollicitations exceptionnelles ddes à des chocs de tension, dont l'amplitude est essentiellement conditionnée par la constitution du transformateur à échelons et des parties de bobinage entre les différentes prises d'échelons.Ces chocs de tension provoqués, de façon prépondérante, par la mise en oeuvre des différentes parties du bobinage, mettent, non seulement en danger l'isolation du bobinage du transformateur à échelons, mais surtout aussi le commutateur d'échelons lui-mme0 Pour cette raison, il est nécessaire de prendre des dispositions pour maintenir ces sollicitations dues à des chocs de tension à un niveau bas, aussi bien sur les parties de bobinage du transformateur à échelons que notamment sur le commutateur d'échelons, Â cet effet, on utilise couramment des dispositifs de protection contre les sap tensions, qui revêtent la forme, soit de simples éçlateurs dans l'huile ou de résistances dépendant de la tension, soit qu'ils sont constitués d'un montage en série d'éclateurs dans l'huile et de résistances dépendant de la tension. Ces dispositifs de protection contre les surtensions peuvent Btre montés en parallèle, de façon permanente, sur les différentes parties de bobinage du transformateur à échelons et être disposés dans ce transformateur lui-m8me à un emplacement quelconque, ou bien ils peuvent aussi être branchés en parallèle sur le commutateur en charge du commutateur d'échelons et être disposés dans le bottier de ce commutateur en charge (DU-OS 2 421 728 et D2-AS 2 357 209). Toutefois, des difficultés se Iarésentent dans le cas des dispositifs de protection contre les surtensions habituellement utilisés. Si, par exemple, on utilise une résistance dépendant de la tension, celle-ci peut devenir thermiquement instable à l'occasion d'une sollicitation excessive ou, éventuellement, du fait du vieillissement. Dans ce cas, il se forme un canal restant bon conducteur, si bien que la résistance dépendant de la tension peut alors être considérée comme établissant un court-circuit.Comme la résistance dépendant de la tension doit être située entre deux prises d'échelons pour réduire le choc de tension, et qu'elle est ainsi soumise en permanence à la tension d'échelon se manifestant sur ces prises, une défaillance de cette résistance dépendant de la tension aboutit à un court-circuit d'échelon avec ses conséquences dévastatrices bien connues. Si, au contraire, il a été prévu un éclateur dans l'huileS les difficultés résident alors dans le respect de la distance entre électrodes, dans la différenciation de la qualité de l'huile, dans le fait que le courant n'est pas forcément interrompu en traversant l'éclateur, et également, aussi dans le fait qu'un éclateur dans l'huile ne réagit pas pour une tension déterminée, mais dans une zone de tension plus étendue. Le but de l'invention est d'améliorer les dispositifs de protection contre les surtensions mis en oeuvre dans les transfor- mateurs à échelons du type précité, de façon que le dispositif de protection contre les surtensions puisse réagir de façon précise et répétée sans altération de qualité. Ce but est atteint, conformément à l'invention en ce que l'éclateur est disposé dans une enceinte sous vide. Les avantages obtenus grâce à l'invention sont, en particulier, les suivants : Lorsque le dispositif de protection contre les surtensions réagit, l'arc prenant naissance est indépendant de l'huile du transformateur ou de celle du commutateur en charge. Il ne peut pas polluer cette huile, où aucun dégagement gazeux ne se produit. La zone de réponse du dispositif de protection contre les surtensions est complètement indépendante de la qualité de l'huile. Lorsque le dispositif de protection contre les surtensions réagit, les arcs qui prennent alors naissance peuvent être contrôlés avec certitude, et cela même après de multiples réactions du dispositif de protection contre les surtensions. Le dispositif de protection contre les surtensions, ainsi amélioré conformément à l'invention, peut autre mis en oeuvre pour les courants et les tensions d'échelons les plus élevés. En principe, le dispositif de protection contre les surtensions peut être mis en oeuvre dans un emplacement quelconque du transformateur, car il a une durée de vie extraordinairement longue et une pollution de l'huile du transformateur est exclue. fl est toutefois particulièrement avantageux de placer le dispositif de protection contre les surtensions, comme cela est connu, dans le carter d'huile du commutateur en charge, en incluant dans ce carter les ré Si sT.ares de coiiutation intermédiaires, Car malgré sa grande sécurité, le dispositif de protection contre les surtensions reste une des parties constitutives soumise à l'usure, et elle peut Btre alors cont;;rélée lors de chaque opération d'entretien du commutateur en charge Bes résistances de commutation intermédiaires du commuta- teur en charge, prises en compte dans le circuit du dispositif de protection contre les surtensions, servent en outre, à limiter le courant traversant éventuellement le dispositif de protection contre les surtensions. Plusieurs exemples de réalisation de l'invention vont être expliqués plus en détail ci-dessous et sont représentés schématique- ment sur les dessins ci-jolnts, dans lesquels t - la figure 1 représente schématiquement un dispositif de protection contre les surtensions associé à un bobinage d'échelons d'un transformateur à échelons qui n'est pas lui-même représenté, - la figure 2 représente une variante du dispositif selon la figure 1, avec urLe résistance dépendant de la tension, - la figure 3 représente une variante du dispositif selon la figure 2, - la figure 4~représente une autre variante du dispositif selon la figure 2. La figure 1 représente tout d'abord schématiquement un bobinage d'échelons 1 d'un transformateur à échelons, non représenté plus en detail, avec deux prises d'échelons- 2, 3. A ces prises d'échelons 2, 3 est raccordé un dispositif de commutation en charge 4, de sorte qu'au moyen des contacts permanents 5, 6, soit la prise d'échelon 2, soit l'autre prise d'échelon 3, peut etre reliée au conducteur 7. Pour effectuer le processus de commutation, deux dérivations en parallèle constituées respectivement d'une résistance de commutation intermédiaire 8 ou 9 et d'un contact de résistance 10 ou 11, sont respectivement associées aux contacts permanents 5, 6. En parallèle avec les prises d'échelons. 2, 3, est prévue une enceinte sous vide 12 avec un éclateur 13 disposé à l'intérieur. ie branche- ment est tel que lorsque éclateur 13 S'allume, les résistances de commutation intermediaires 8, 9 sont en série avec cet éclater 13. La figure 2 représente le même dispositif que la figure 1; cependant ici, une résistance 14 dépendant de la tension est montée en série avec l'enceinte sous vide 12. Cette résistance assure de façon connue, une limitation complémentaire du courant circulant éventuellement à travers l'éclateur 13. Les figures 3 et 4 représentent dans leur principe des dispositions analogues à celles des figures 1 et 2. Toutefois, I'encein- te sous vide 12 est ici respectivement branchée directement en parez lèle sur les prises d'échelons 2, 3. Dans le cas de l'exemple selon la figure 3, une résistance 14 dépendant de la tension est à nouveau en série avec l'enceinte sous vide, tandis que selon l'exemple de réalisation de la figure 4, une résistance linéaire 15 supplémentaire est également prévue. Dans ce cas, le dispositif de protection contre les surtensions peut être raccordé à poste fixe au bobinage d'échelons, indépendamment du dispositif 4 de commutation en charge. Mais, il peut aussi être raccordé à un autre emplacement quelconque, par exemple au contact correspondant du sélecteur d'échelons. Ce dispositif ne doit pas alors se situer inconditionnellement entre deus prises d'échelons voisines 2, 3 du bobinage d'échelons 1, mais peut, également, embrasser une part plus importante du bobinage du transformateur à échelons, par exemple la totalité de l'enroulement correspondant à 11 échelonnement fin. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVEND I CÂT I 0 N a 1 Transformateur à échelons, comportant un dispositif de protection contre les surtensions, avec plusieurs parties de bobinage et avec plusieurs prises de bobinage, transformateur comportant un commutateur échelons pour commuter les prises de bobinage et un dispositif de protection contre les surtensions, monté en paral- lèle sur au moins une partie de bobinage, et contenant un éclateur, transformateur caractérisé en ce que 1' éclateur (13) est disposé dans une enceinte sous vide(12). 2.- Transformateur à échelons, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de protection contre les stirten- sions est monté dans le boîtier du commutateur en charge, en partie lèle sur les deux prises de raccordement (2, 3) de ce commutateur en charge (4), mais toutefois, pour des observateurs placés à ces prises de raccordement, derrière les résistances de commutation intermédiaire (8, 9).