Brevet FR2509097A1 — publié le 19830107

L'invention concerne la fabrication des équipements électrotechniques, et plus particulièrement les constructions des connexions de câbles. Elle a notamment pour objet un organe de connexion entre la sortie de l'enroulement à haute tension d'un générateur et un câble. L'invention peut être appliquée à la fabrication des générateurs de grande puissance y compris les turbogénérateurs pour les centrales thermiques et nucléaires ainsi qu'a' la fabrication des transformateurs de grande puissance. Dans la technique de production d'énergie électrique, on a tendance à augmenter de plus en plus la tension des lignes de transport d'énergie, des transformateurs et des générateurs, ce qui aboutit, en règle générale, à une augmentation du rendement et une diminution de l'encombrement de ces machines. Toutefois, l'utilisation de hautes et de très hautes tensions pose le problème de la construction des organes assurant le raccordement des différents éléments électriques à haute tension, tels que 1' organe de transition entre un ble à haute tension et une ligne aérienne ou bien organe d'entrée d'un câble dans un transformateur. Un des modes de connexion d'un générateur à haute tension avec d'autres dispositifs électriques, réside dans la connexion du câble rempli d'huile de l'enroulement du stator du générateur à haute tension avec un câble, rempli d'huile, reliant le générateur à haute tension a' une sous-station ou à une ligne à haute tension. On connut déjà un organe de connexion entre la sortie de l'enroulement à haute tension d'un générateur et un câble, qui relie ce générateur aux dispositifs électriques extérieurs, cet organe étant réalisé sous la forme d'une jonction d'arrêt.(Voir V.A.Perverzentsev, E.P.Larina "Câbles de puissance et lignes de câbles à haute tension" publié en 1970, édition "Energuia" (Moscou), pages 72 à 73, 77 à 79). Cet organe de connexion connu comporte un récipient rempli d'un matériau isolant tel que de l'huile et à l'intérieur.duquel sont placées une extrémité de câble avec son embout capacitif et la sortie de l'enroulement à haute tension du générateur avec ses écrans et son embout capacitif, embouts dont les parties conductrices de courant sont couplées entre elles, la sortie de l'enroulement à haute tension du générateur et l'extrémité de cabale étant loges dans une enveloppe dtisolation étanche. L'organe connu présente une répartition irrégulière de la tension sur la surface de l'embout capacitif de ltex- trémité du câble qui dépend des capacités entre les armatures de cet embout et des capacités entre les armatures de cet embout et le récipient. La répartition irrégulière de la tension sur la surface de embout capacitif de l'extrémité de cible peut con duire au claquage de ltisolation aux endroits où la tension du champ électrique est maximale. Pour supprimer les claqua- ges éventuels dans organe connu de connexion entre l'en- roulement à haute tension du générateur et le câble qui relie ce générateur aux dispositifs électriques extérieurs, on augmente la longueur de l'embout du câble, ce qui revient à une augmentation notable de l'encombrement de cet organe connu. L'invention a pour but de mettre au point un organe de connexion entre la sortie de l'enroulement d'un générateur et un cible reliant ce générateur à des dispositifs électriques extérieurs, ltextrémité du câble étant réalisée de manière à réduire notablement l'encombrement de cet organe de connexion et d'en augmenter la fiabilité. L'invention a pour objet un organe de connexion entre la sortie de l'enroulement à haute tension d'un générateur et un câble comportant un récipient rempli d'un matériau isolant et à l'intérieur duquel sont placées une extrémité du câble muni d'un embout capacitif et la sortie de ltenroule- ment à haute tension du générateur avec ses écrans et son eou't capacitif > les paties onductrices de courant de ces embouts étant couplées entre elles tandis que la sortie de l'enroulement à haute tension du générateur est logée dans une enveloppe dtisolation étanche, caractérisé en ce-que les écrans de la sortie dudit enroulement à haute tension du générateur sont exécutés sous la forme d'un ensemble de cylindres concentriques formant, à son extrémité, un embout capaci tif, des anneaux de contact étant disposés sur la surface de l'embout capacitif de la sortie à haute tension à une certaine distance l'un de l'autre, chacun desdits anneaux e- tant couplé a' l'écran respectif de la sortie se trouvant porté à un potentiel électrique prédéterminé, tandis que les armatures de l'embout capacitif du câble sont couplés à des anneaux de contact respectifs, disposés sur la surface de cet embout et en ce que chaque anneau de contact disposé sur l'embout capacitif de la sortie de l'enroulement à haute tension du générateur, dans un plan parallèle au plan passant par la base de cet embout capacitif avec une distance déterminée entre ces plans, est relié par une barre à l'anneau de contact, disposé sur l'embout capacitif de l'extrémité du cible dans le plan parallèle au plan passant par la base de l'embout capacitif de l'extrémité du câble avec la- même distance prédéterminée entre lesdits plans, tandis que les parties conductrices de courant de la sortie de l'enroulement du générateur et de l'extrémité de câble sont couplées par une barre de puissance. L'invention permet de réduire notablement l'encombre- ment de l'organe de connexion entre la sortie de l'enroulement à haute tension d'un générateur et un câble, ce qui permet de créer des genérateurs de grande puissance dont la tension sur l'enroulement de stator peut aller jusqu'à 500 kV. En outre, grâce à l'invention, il est possible d'augmenter la fiabilité de l'organe de connexion et du générateur dans son ensemble grâce à une égalisation efficace -de la tension sur la surface de l'embout capacitif de l'extrémité du câble. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dossier annexé sur lequel la Figure unique montre une coupe longitudinale d'un organe de connexion entre la sortie de l'enroulement à haute tension d'un générateur et un câble reliant ce générateur à des dispositifs électriques extérieurs selon l'invention. L'organe de connexion entre la sortie de l'enroule- ment à haute tension d'un générateur et un câble reliant ce générateur à des dispositifs électriques extérieurs comporte un récipient 1, rempli d'un matériau isolant, par exemple, d'une huile isolante 2. A l'intérieur du récipient 1 sont placées d'une part 11 extrémité 3 d'un câble reliant le générateur à des dispositifs électriques extérieurs, cette extrémité comportant un embout capacitif 4, et d'autre part, une sortie 5 de l'enroulement à haute tension du générateur. Cette sortie comporte des écrans 6 et un embout capacitif 7. Les écrans 6 de cette sortie 5 sont réalisés sous forme d'un système de cylindres concentriques formant, à son extrémité, un embout capacitif 7. Par embout capacitif, on entend la partie de l'isolation du cible près de son extrémité préparée sous la forme d'un cône constitué par des couches d'isolation alternées avec des couches conductrices, l'extrémité de la partie conductrice du cabAle étant disposée au sommet. Les parties conductrices 8 de l'extrémité 3-et de la sortie 5 sont couplées Itune à l'autre par une barre 9. La sortie 5 est logée dans une enveloppe d' isolation étanche 10 qui est destinée à séparer les systèmes d'huile de la sortie de l'enroulement à haute tension du générateur et du ca- ble. Des anneaux de contact 12 sont disposés sur la surface de l'embout capacitif 7 de la sortie S a' une certaine distance l'un de l'autre, chacun desdits anneaux étant couplé à un écran 6 respectif de la sortie 5, porte à un potentiel électrique prédéterminé. L'embout capacitif 4 de l'extrémité 3 du câble reliant le générateur aux dispositifs électriques extérieurs est muni d'armatures 11 reliées à des anneaux de contact 12 disposés sur la surface de cet embout. Chaque anneau de contact 12, disposé sur l'embout condensateur 7 de la sortie 5 dans un plan parallèle au plan passant par la base de cet embout, avec une distance déterminée entre ces plans, est relié par une barre 13 à l'anneau de contact 12, disposé sur l'embout condensateur 4 de l'ex- trémité 3 dans un plan parallèle au plan passant par la base de cet embout 4 avec la même distance déterminée entre lesdits plans. Les orifices prévus dans le capot 1 pour l'extré- mité de cible et pour la sortie de l'enroulement à haute tension du générateur sont rendus étanches par des joints 14. Du fait que le champ électrique, produit près des bords de l'extrémité du cabale est très irrégulier et qu'il y a risque de claquage, les conditions de fonctionnement de l'isolation dans les extrémités de câble sont assez difficiles. Pour cette raison et pour améliorer les conditions de travail de l'isolation, on réalise un embout capacitif à l'extrémité. Mais alors pour obtenir une répartition appropriée de la tension sur la surface de cet embout capacitif, on doit augmenter notablement son encombrement. La répartition de la tension sur la surface de l'embout capacitif dépend de la capacité entre les armatures de celui-ci, de la partie conductrice de l'extrémité du câble et des parties mises à la terre de organe de connexion. Pour égaliser les tensions sur la surface de l'embout capacitif, il faut augmenter les dimensions de celui-ci. Par exemple, pour une tension linéaire sur le cible de 220 kV, la longueur de l'embout capacitif atteint deux mètres. Cela conduit à une augmentation notable de lencom- brement de l'organe de connexion. La barre 13 prévue dans 1' organe de connexion suivant l'invention, permet d'imposer une tension donnée aux armatu res 11 de l'embout capacitif 4 de l'extrémité 3 du câble et, par conséquent, de supprimer ltinfluence des capacités entre le système des armatures 11 de l'embout 4, la partie conduc trice -8 de l'extrémité 3 du câble et les parties mises à la terre de l'organe de connexion. En outre, on peut ainsi disposer les enroulements voisins de l'armature 11 à une distance minimale déterminée par la résistance électrique de l'isolation pour une différence donnée des potentiels entre les armatures 11.La différence des potentiels pour un couple quelconque d'armatures voisines 11 est égale à une grandeur constante déterminée par la différence des potentiels sur les écrans voisins 6 de la sortie 5 de l'enroulement à haute tension du générateur. En réalisant un enroulement à haute tension du générateur par un câble multicouche et en reliant chaque écran 6 de la sortie de l'enroulement à haute tension du générateur à une couche correspondante conductrice du ct- ble, on assure une différence identique des potentiels sur les écrans 6. La conception de l'organe de connexion suivant l'invention permet également de relier la sortie de l'enroulement à haute tension du générateur à plusieurs extrémités de ca- bles couplant le générateur avec différents appareils consommateurs, les angles entre l'axe géométrique de la sortie du générateur et les axes géométriques des extrémités de cible étant différents. L'invention permet de réduire notablement l'encombre- ment et d'augmenter la fiabilité de l'organe de connexion entre la sortie de l'enroulement à haute tension d'un générateur et son câble de connexion, et également du générateur dans son ensemble. REVEND ICAT ION Organe de connexion entre la sortie de l'enroulement à haute tension d'un générateur et un câble, comportant un récipient (1) rempli d'un matériau isolant et à l'intérieur duquel sont placées une extrémité (3) du câble muni d'un embout capacitif (4) et la sortie (5) de l'enroulement å haute tension du générateur avec ses écrans (6) et son embout capacitif (7), les parties conductrices de courant de ces embouts étant couplées entre elles tandis que la sortie de l'enroulement à haute tension du générateur est logée dans une enveloppe d'isolation étanche (10) caractérisé en ce que les écrans (6) de la sortie (5) dudit enroulement à haute tension du générateur sont exécutés sous la forme d'un ensemble de cylindres concentriques (6) formant, à son extrémité, un embout capacitif (7), des anneaux de contact (12) étant disposés sur la surface de l'embout capacitif (7) de la sortie (5) à haute tension à une certaine distance l'un de l'autre, chacun desdits anneaux (12) étant couplé à lté- cran respectif (11) de la sortie se trouvant porté à un potentiel électrique prédéterminé tandis que les armatures (11) de l'embout capacitif (4) du câble sont couplés à des anneaux de contact respectifs (12), disposés sur la surface de cet embout et en ce que chaque anneau de contact (12) disposé sur l'embout capacitif (7) de la sortie (5) de-l'enroulement à haute tension du générateur, dans un plan parallèle au plan passant par la base de cet embout capacitif avec une distance déterminée entre ces plans, est relié par une barre (13) a'- l'anneau de contact (12), disposé sur l'embout capacitif (4) de l'extrémité (3) du câble dans le plan parallèle au plan passant par la base de l'embout capacitif (4) de l'extrémité du câble avec la même distance prédéterminée entre lesdits plans, tandis que les parties conductrices (8) de courant de la sortie de l'enroulement du générateur et de l'extrémi- té de câble sont couplées par une barre de puissance (9).