Brevet FR2358762A1 — publié le 19780210

La présente invention concerne les sous-stations à haute tension et, plus particulièrement, les dispositifs-distributeurs d'électricité à haute tension et peut être utilisée, en premier lieu, -dans les sous-stations à courant alternatif triphasé à une tension pouvant de préférence, atteindre 250 kV inclus, ainsi que dans les centraLes électriques ; l'invention peut être aussi mise en oeuvre dans les sous-stations à courant continu. Le développement continu de la technique des courants forts et du degré d'approvisionnement en énergie des consommateurs est lié tant à l'augmentation systématique du nombre de sous-stations de transformation qu'à l'élévation incessante de leur tension (avec une tendance générale de rapprocher les sous-stations des consommateurs de l'énergie électrique). De ce fait, la création et la mise au point de nouveaux dispositifs distributeurs à ciel ouvert répondant aux exigences actuelles, d'une tension atteignant non seulement 35 à 110 kV, mais aussi 220 kV et plus, reveut une grande importance. n existe des dispositifs distributeurs à ciel ouvert à haute tension constitués de blocs à équipement électrique fabriqués à usine et transportés à l'état fini jusqu'au lieu de l'installation. Ces dispoeitifs ne nécessitent que de faibles dépenses de travail et de temps pour leur construction et sont caractérisés par une haute fiabilité car leurs éléments et leur montage sont réalisés, principalement, dans les conditions d'usine et non pas sur les chantiers de construction où l'on n'arrive pas toujours à assurer une qualité aussi bonne qu'à l'usine. Les cotes d'encombrement des blocs avec l'équipement électrique monté des dispositifs distributeurs à ciel ouvert sont conditionnées par un certain nombre d'exigences telles que la tendance à l'autonomité maximale des blocs, d'une part, et la possibilité et la facilité de leur fabrication, leur transport et installation à l'état fini, d'autre part. De façon générale, les cotes d'encombrement optimales des blocs sont déterminées en partant des conditions de leur transport par les moyens de transport connus. On sait, compte tenu de ces exigences, ainsi que des dimensions des appareils de 35 et de 110 kV et des distances correspondantes de sécurité et de réparation normalisées, que l'on arrive à obtenir des blocs de 35 kV de réalisation constructive optimale avec un éclairage d'un bloc par l'équipement électrique d'une unité du dispositif distributeur de 35 kV, cet équipement comportant par exemple un interrupteur, des sectionneurs de ligne et de barre et des transformateurs de courant ou de tension dans ce cas, on obtient des réalisations constructives des blocs du dispositif distributeur de 110 kV lorsqu'un bloc est équipé, de préférence, d'un appareil de commutation tripolaire, par exemple, d'un sectionneur ou d'un disjoncteur-séparateur. Dans les dispositifs distributeurs à ciel ouvert connus les carcasses des blocs de 35 et de 110 kV sont disposées avec une embase développée. Pour tendre les conducteurs des arrivées des supports terminaux des lignes aériennes de transport vers l'équi- pement de ligne des dispositifs dis tr ibuteurs à ciel ouvert, les dispositifs distributeurs connus sont équipés de portiques d' arrivée ou de pieux d' ancrage spéciaux. Un des inconvénients majeurs des réalisations constructives connues des blocs consiste en ce qu'ils ne peuvent pas entre utilisés pour la construction des dispositifs distributeurs à ciel ouvert, d'une catégorie tension de 220 kV. Lorsqu'on passe à la tension de 220 kV, les distances de sécurité normalisées ne permettent mEme pas d'installer dans un bloc de conception connue et de cotes de transport déterminées*. un appareil de commutation tripolaire conçu pour la tension de 220 kV. En-outre, les conceptions connues de blocs pour une tension de 110 kV qui sont suffisamment économiques dans le cas de réalisation des dispositifs selon des schémas de connexions électriques relativement simples, par exemple, selon un montage en pont, perdent une partie de leurs avantages par rapport aux réalisations constructives des dispositifs distributeurs de la mime catégorie de tension mais réalisés suivant les schémas plus développés, y compris les schémas les plus compliqués avec un ou plusieurs systèmes de barres collectrices.C'est pourquoi, dans la plupart des constructions connues de dispositifs distributeurs à ciel ouvert surtout pour une tension supérieure à 35 kV, on utilise jusqu'au présent, les appuis pour l'équipement électrique dont les supports, les traverses et les fondations sont livrés et montés séparément. Ces appuis sont assemblés sur le chantier de construction ; ceci fait, on monte sur les appuis les piles de l'équipement électrique livré lui aussi en pièces détachées. Dans certains cas, on a ptiellement recours, lors de la réalisation d' un mtme dispositif distributeur, aux constructions fournies en pièces détachées aussi bien qu'aux constructions en blocs. L'invention a pour objet de mettre au point un dispositif distributeur àciel ouvert qui assure : une augmentation considérable de la diversité des dispositifs distributeurs à ciel ouvert en blocs et une extension du domaine d'utilisation des blocs avec des pâles d'équipement électrique conçus pour une tension pouvant atteindre 250 kV, ces pâles étant fabriqués dans les conditions d'usine ; une amélioration des indices économiques principaux lors de la fabrication ; la création de blocs plus simples d'appuis qui seraient universels pour les dispositifs distributeurs extérieurs de différentes catégories de hautes tensions et seraient constitués par un nombre minimal d'éléments constructifs et n'exigeraient pas beaucoup de matériaux pour leur exécution ;; la réduction de la surface d'implantation des dispositifs distributeurs et des volumes des travaux de génie civil la possibilité de simplifier la construction des arrivées des lignes de transport électriques branchées sur l'équipement électrique de ligne. L'invention a donc pour objet un dispositif distributeur à ciel ouvert, à halte tension, par exemple, à courant triphasé, comprenant un équipement électrique dont le-s pâles sont couplés électriquement entre eux et fixés sur des traverses des appuis, dont les supports sont reliés à des fondations, une partie au moins de pâles de l'équipement électrique et des appuis étant groupée en blocs, ainsi que l'arrivée des lignes de transport électriques, caractérisé en ce que chaque bloc comporte au moins deux pâles semblables ou opposés de l'équipement électrique, montés sur un appui commun, les appuis des blocs voisins étant liés entre eux dans des carcasses tridimensionnelles uniques pour former avec les pâles de l'équipement électrique qu'ils portent? des modules triphasés. Il est utile, dans le dispositif distributeur à ciel ouvert à haute tension, de réaliser la carcasse tridimensionnelle de chaque module triphasé avec des appuis au moins de deux blocs voisins dont les supports sont reliés entre eux par des poutres de fondation non enterrées disposées dans une direction perpendiculaire à celle des traverses. Il est préférable aussi, dans le dispositif distributeur à ciel ouvert à haute tension, de connecter les conducteurs des arrivées des lignes aériennes de transport électrique directement aux carcasses tridimensionnelles des modules triphasés portant les piles de l'équipement électrique de ligne. La réalisation du dispositif distributeur å ciel ouvert conçu pour une tension de la catégorie de.220 kV, à partir de blocs dans chacun desquels se trouvent montés deux piles, par exemple, d1 équipements dé destinations différentes et la réunion desdits blocs dans des modules triphasés à ltendroit de montage, assurent l'augmentation du niveau de l'industrialisation de la construction des dispositifs distributeurs à ciel ouvert conçus pour une tension de cette catégorie, la réduction du travail et de la consommation des matériaux et la simplification des conditions d'utilisation. Un tel dispositif distributeur permet de mettre en application des sous-stations complètes pour une tens-ion de la catégorie de 220 kV qui sont très économiques, ce qui à son tour doit augmenter leur utilisation jusqu'à une application très fréquente et exclure dans un grand nombre de cas, la transformation intermédiaire. La réalisation d'appuis plats composés, de façon générale, de deux supports et d'une traverse (par exemple, sous forme de deux T) pernet de les utiliser pour des dispositifs distributeurs conçus pour des tensions de différentes catégories, de monter sur eux les pô1es de divers équipements électriques et de les disposer dans la direction requise. Ces appuis sont de conception simple, faciles à réaliser, ils ne nécessitent pas de grandes surfaces d'implantation de l'équipement électrique et peuvent étre transportés en lots. Leur montage à l'emplacement de la construction se réduit à leur installation sur les fondations. Les appuis proposés sont universels : en offrant la possibilité de monter dans les appuis les piles de différents appareils, ils permettent de former des modules selon le schéma de connexions électriques utilisé et la conception des sousstations exigée. Les carcasses tridimensionnelles formées par les appuis des blocs et les poutres de fondation non enterrées comprennent un nombre minimal d'éléments constructifs, car leurs organes de liaison supérieurs sont constitués par les traverses portant les pâles de l'équipement électrique et leurs organes de liaison inférieurs sont formés par les poutres de fondation disposées perpendiculairement aux traverses ; les éléments verticaux sont les supports des appuis qui assurent la disposition de l'équipement électrique à une hauteur permettant d'assurer ltentretien en toute sécurité. Par exemple, la carcasse d'un module triphasé avec six pâles d'un équipement électrique pour une tension de 220 kV est constituée par trois traverses, six supports et deux poutres de fondation. A la différence des conceptions connues, la carcasse proposée, constituée par un nombre minimal d'éléments constructifs, assure simultanément deux fonctions : une fonction de structure d'appui rigide pour le jeu de pôles de l'équipement électrique reliés entre eux cinématiquement et électriquement et une fonction de fondation. Ainsi, la carcasse tridimensionnelle de chaque module comprend seulement un nombre minimal d'éléments dont il est impossible de se passer. Se dispositif distributeur réalisé au moyen de ces modules se caractérise par sa siraplicité de construction, ne nécessite que peu de matériaux et de travail, occupe une faible surface n' exigeant qu'un minimum de volume de travaux de terrassement ainsi que de frais et de temps de construction. Le branchement direct des conducteurs des arrivées des lignes aériennes de transport d'électricité aux éléments des carcasses tridimensionnelles exclut la nécessité de dresser des portiques spéciaux ou des pieux d'ancrage, ce qui rend sensiblement plus simple la construction desdites arrivées. D'autres caractéristiques de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre a'exemples et sur lesquels - la fig. 1 représente une vue de dessus, un des modes de réalisation du dispositif distributeur proposé conçu pour une tension de 220 kV réalisé suivant un schéma dit "simplifié" - la fig. 2 est une vue de ctté du dispositif de la fig. 1 ; - la fig. 3 représente en rerepective un des modules triphasés du dispositif distributeur pour une tension de 220 kV illustré sur les fig. 1 et 2 ;; - la fig. 4 représente en perspective un des modules triphasés d'un mode de réalisation du dispositif distributeur pour une tension de 110 ki - la fig. 5 représente en perspective un des modules triphasés d'un mode de réalisation du dispositif distributeur pour une tension de 110 kV - la fig. 6 montre un des modes de réalisation de la carcasse tridimensionnelle d'un module triphasé. Te premier mode de la réalisation du dispositif de répartition de l'électricité à ciel ouvert à haute tension suivant l'invention est décrit sur l'exemple du dispositif distributeur conçu pour une tension de 220 kV et monté selon un schéma en pont. Le- dispositif distributeur extérieur représenté aux fig. 1, 2, 7 comprend deux modules triphasés 1 formés par trois blocs 2 et des poutres de fondation 3 non enterrées. Chaque bloc 2 est constitué par un appui 4 qui porte un p8le 5 d'un sectionneur de ligne 6 et un ptle 7 d'un disjoncteur séparateur 8. Les trois appuis 4 comprenant des supports 9 et des traverses 10 forment avec les poutres de fondation 3 une carcasse tridimensionnelle 11 du module 1. Chaque module 1 comprend tout l'équipement d'une cellule de ligne. L'équipement de la cellule de sectionnement est réuni en un autre module triphasé 12 constitué par trois blocs 13 et par des poutres de fondation 14. Chacun des blocs 13 comprend un ptle 15 d'un sectionneur 16 et un p81e 17 d'un disjoncteur 18. L' équipement électrique des cellules des transformateurs de puissance est monté dans deux modules triphasés 19 dont chacun comprend trois blocs 20 ; chaque bloc 20 comprend un pale 21 drun sectionneur 22 et un éclateur 23, montés sur des appuis 24 formant avec les poutres de fondation 3 une carcasse tridimensionnelle du module 19. Les appuis 4 et les poutres de fondation 14 constituent une carcasse tridimensionnelle du module triphasé 12. Le mode de réalisation du dispositif qui vient entre décrit montre, à titre d'exemple, la possibilité d'installer, si besoin est, sur les poutres de fondation 14, le module 12 ainsi que les piles séparés de l'équipement électrique ; sur les poutres 14 sont montés des supports 25 avec des éléments de court-circuit 26. Les carcasses dimensionnelles des modules 19 et du module 12 sont analogues aux carcasses 1 1 des modules 1. La réunion de plusieurs unités de l'équipement électrique par une fondation commune augmente sensiblement la fiabilité de leur fonctionnement ; ainsi, par exemple, la fig. 3 met en évidence la fiabilité de fonctionnement d'une liaison cinématique 27 du sectionneur de ligne 6 dont les pales 5 sont commandés par une commande commune 28. La configuration et la masse des modules 1 permettent de les utiliser simultanément comme les ancrages pour tendre les conducteurs 29 des arrivées du dispositif distributeur depuis les pylônes terminaux (non représentés) des lignes de transport électriques ; dans ce cas, on supprime la néceskté de réaliser dans le dispositif distributeur les portiques d'arrivée ou les pieux d'ancrage isolés. Ene telle conception de l'arrivée permet de rapprocher le plane terminal du dispositif distributeur, de l'utiliser comme parafoudre et de supprimer ltemploi de parafoudres séparés. Le mode de réalisation du dispositif distributeur pour une tension de 220 kV comporte dans chaque bloc deux piles d'équipements électriques de différentes destinations montés a la file. Les autres schémas et compositions offrent la possibilité de monter dans un bloc les pales d'un équipement de mtme destination. Les fondations non enterrées 3 et 14 (Fig. 2) fabriquées de façon générale, en béton armé, sont posées à peu près à la surface du sol par les procédés connus, par exemple, en versant une chape de nivellement en gros sable, en gravillons ou en gravier. L'utilisation des fondations non enterrées sur les sousstations se révèle très efficace, surtout en cas de sols inconsistants, rocheux et saturés d'eau ; lors de l'application de l'invention, cette efficacité augmente encore. Un autre mode de la réalisation de l'invention est décrit sur l'exemple de dispositif distributeur à ciel ouvert pour une tension de 110 kV réalisé suivant un schéma à un système de barres collectrices. La Fig. 4 montre un des modules 30 d1un tel dispositif distributeur. Le module 30 comprend deux blocs 31 de sectionneurs de barre 32, un bloc 33 des transformateurs de tension 3A, un bloc 35 d'éclateurs 36. Les blocs 31, 33 et 35 possèdent des appuis similaires 4 formant avec deux poutres de fondation 37, la carcasse tridimensionnelle du module 50. Comme illustré sur la fig. 4, le montage des sectionneurs de barre 32 sur les poutres de fondation commune 37 assure une augmentation de la fiabilité de fonctionnement des barres collectrices rigides 38.La m8me figure met en évidence lXutilite et la rossibilité de création des modules triphasés comportant un équipement électrique considérable (12 piles dans le cas donné). Un tel dispositif distributeur pour une tension de 110 kV est exécuté sans portiques, possède un nombre minimal de fondations et est accessible à l'entretien lors de son utilisation. Compte tenu de la composition judicieuse et de la réduction de la surface d'implantation, les piles des sectionneurs de baffle 32 sont disposés, dans ce mode de réalisation, à la file, à raison de trois piles par bloc 31. Dans encore un mode de réalisation du dispositif distributeur décrit sur l'exemple d'un dispositif distributeur à ciel ouvert pour une tension de 110 kV réalisé suivant un schéma en pont, tout l'équipement électrique de la cellule du transformateur de puissance se trouve monté dans un seul module triphasé 39 (Fig. 5). Le module 39 comprend trois blocs 40 du sectionneur 41, E bloc 42 de disjoncteur 43, un bloc 44 d'éclateurs 45 et un élément de court-circuit 46.Les appuis 4 des blocs 40, 42 et 44 forment avec les poutres de fondation 46 une carcasse tridimensionnelle commune de module 79. L'exemple-exposé ci-dessus illustre la possibilité et l'utilité de réaliser des dispositifs distributeurs extérieurs à haute tension en modules et blocs normalisés non seulement avec une disposition des pâles en série, mais aussi avec une disposition parallèle des pâles de l'équipement électrique dans les blocs. il est évident que l'invention ne -se borne pas aux constructions décrites mais peut etre utilisée pour un grand nombre d'autres dispositifs distributeurs à ciel ouvert ayant des schémas et des conceptions différents. Le dispositif distributeur à ciel ouvert à haute tension proposé peut entre réalisé suivant tout schéma de connexions électriques connu, de préférence pour une tension allant jusqu'à 250 kV: Bien entendu, les exemples caractéristiques, illustrés sur les Fig. 1 à 5, n'excluent pas la possibilité d'utiliser l'invention dans d'autres modes de réalisation qui peuvent ttre également utiles, selon les conditions d'emploi. Ainsi, par exemple, la réunion des blocs en modules et celle de leurs appuis en carcasses tridimensionnelles peut entre assurée non seulement par des fondations non enterrées, mais aussi par d'autres éléments ou embases.Dans certains cas, il est avantageux de réaliser les appuis ou les blocs sur place, à proximité de l'endroit de la construction du dispositif distributeur. il n'est pas impossible de recourir à une variante selon laquelle on réalise les appuis en usine et on monte les pâles d'équipement électrique sur ces appuis, directement sur le chantier de construction du dispositif distributeur. il est possible de fabriquer les supports des appuis de formes différentes et de les disposer sous divers angles. La Fig. 6 montre à titre d'exemple, un des modes de réalisation de la carcasse tridimensionnelle du module avec des appuis 4 dont les supports 9 sont réalisés inclinés (l'équipement électrique du module sur la Fig. 6 n'est pas représenté). Les pâles de l'équipement électrique peuvent entre également montés sous des angles différents qui dépendent de la disposition adoptée. il est possible de fixer les conducteurs des arrivées des lignes de transport électriques aux carcasses tridimensionnelles des modules en n'importe quels points commodes selon les conditions concretes. On peut aussi brancher des lignes de transport d'électricité à etblesb Comme on l'a exposé précédemment, la mis.e en oeuvre de l'invention assure une réduction considérable des dépenses en main d'oeuvre, en matériaux et en temps de construction, dispositifs distributeurs à ciel ouvert à haute tension de plus en plus nombreux en augmentant simultanément la fiabilité de leur fonctionnement, ainsi qu'en rendant plus simple et moins cofrteux leur transport, en réduisant la variété des machines de construction et en simplifiant les conditions des réparations. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de distribution de l'électricité à haute tension à ciel ouvert, par exemple à courant triphasé, conprenant un équipement électrique dont les piles sont couplés électriquement entre eux et fixés sur des traverses, des appuis dont les supports sont reliés aux fondations, au moins une partie des pâles de l'équipement électrique et des appuis étant réunis en blocs et une arrivée des lignes de transport de l'électricité, caractérisé en ce que chaque bloc comprend au moins deux pôles d'un équipement électrique d'une même destination ou de destinations différentes, montés sur un appui coun, les appuis des blocs voisins étant réunis entre eux pour former des carcasses tridimensionnelles uniques en formant avec les pâles de ltéquipe- ment électrique, montés sur ces dernières, des modules triphasés. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la carcasse tridimensionnelle de chaque module triphasé est constituée au moins par les appuis des blocs voisins dont les supports sont reliés entre eux par des poutres de fondation non enterrées disposées dans une direction perpendiculaire à celle des traverses. 3. Dispositif suivant 1 'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les conducteurs des arrivées des lignes aériennes de transport de 1 'électricité sont branchés directement sur les carcasses tridimensionnelles des modules triphasés contenant les piles de 1' équipement électrique de ligne.