Brevet FR2530067A1 — publié le 19840113

PINCE D'ISOLEMENT POUR BORNE DE TRANSFORMEUR MOYENNE TENSION. La présente invention concerne les bornes pourtransfor mateurs moyenne tension, et notamment les pièces utilisées pour permettre l'adaptation d'un câble électrique et sa connexion aux conducteurs internes à travers l'enveloppe du transformateur0 Le raccordement des câbles conducteurs à un transformateur moyenne tension, ouest à dire pour des tensions de tordre de vingt kilovolts s'effectue actuellement en prévoyant des bornes fixes, solidarisées à l'enveloppe du transformateur, et assurant l'isolement du conducteur par rapport à cette enveloppe Plusieurs solutions sont ac- tuellement utilisées, et notamment Une première solution consiste à prévoir un pot femelle en matière isolante, pénétrant partiellement dans l'ouverture correspondante du trans- formateur, et muni à son extrémité supérieure d'une collerette métalli que pour son adaptation sut les rebords de ouverture du transforma- teur. Une pièce de transition est rapportée dans ce pot qui comporte un corps en matière isolante traversé par le conducteur principal, dont l'extrémité inférieure est connectée aux conducteurs internes du trans formateur à travers la paroi du pot, et dont le corps stadapte sur llou- verture supérieure du pot à laquelle il est solidariséO L'extrémité supérieure de la pièce de transition est conformée de manière habituelle pour permettre l'adaptation du câble conducteur extérieur à connecter au transformateur0 Une deuxième solution, plus récente, consiste à prévoir une pièce d'iso- lement conformée pour s'adapter directement sur ltouverture correspondante du transformateurO Une telle pièce, représentée en figure 1 comprend un corps 1 en une matière isolante telle qu'une résine epoxy, traversé de bout en bout par le conducteur central 2o Un déflecteur 3 métalliques noyé dans la masse du corps 1, est interposé entre le conducteur et le couvercle 4 du transformateur pour éviter l'effet de pointe des bords de l'ouverture correspondante 5 du couvercle.Le déflecteur 3 est connecté électriquement au couvercle 4 au moyen du conducteur radial 60 Le corps 1 comprend un Bût inférieur 7 conformé pour s'introduire dans l'ouverture 5 du couvercle 4 et un fût cylindrique supérieur 8 conformé pour recevoir les moyens de connexions habituels d'extrémité du câble extérieur0 Le corps 1 comprend en outre une partie centrale plus large 9, venant reposer sur les rebords de l'ouverture 5 avec interposition d'un joint deétanched.té 10O Le joint 10 a pour fonction d'éviter ltécoulement à l'extérieur de l'huile 11 contenue dans le transSormateurO Un épaulement supérieur 12 du corps 1 est prévu pour l'adaptation des moyens de raccordement du câble extérieur, tandis qu'an épaulement inférieur 13 permet l'adaptation du corps dans ouverture 5 et son centrage0 Des pattes de fixation 14, maintenues par des gouJons 15 solidaires du couvercle 4, assurent la solidarisation mécanique du corps 1 sur le couvercle 4, ainsi que la connexion électrique entre le conducteur radial 6 et le couvercle 4.Le déflecteur 3 comporte une surface intérieure 16 sensiblement cylindrique, de même axe que le conducteur 27 et située par rapport à ce conducteur à une distance déterminée par le tension du conducteur et les qualités diélectriques de l'isolant formant le corps 10 On a représenté sur la figure 2 en perspective ce déflecteur, réalisé par métallisation de la surface extérieure d'une pièce sensiblement cylindrique sur laquelle sont rapportés trois conducteurs radiaux Go Lors de la fabrica- tion, la matière isolante formant le corps 1 est surmoulée sur le conducteur 2 et le déflecteur 30 Dans les deux techniques, la pièce d'isolement ou la pièce de transition ont sensiblement la même forme5 auXdétai3sde connexion et de fixa- tion mécanique près. Ces techniques connues conduisent à des réalisations relativement onéreuses. Une première raison consiste dans le fait qu' il est nécessaire d'utiliser des résines isolantes onéreuses pour la réa lisation du corps, ces résines devant présenter d'excellentes qualités électriques, mais en outre une excellente tenue mécanique à haute tem pératureoEn effet, lors de la fabrication des transformateurs, on dispose le transformateur dans une étuve pendant un certain temps, le transformateur étant entièrement monté et comprenant ses bornes de raccordement. La température produit le ramollissement des résines, ce qui tend à déformer la partie centrale 9 sous l'action de la pression exercée par les pattes 14, de sorte que l'étanchéité risque d'être défectueuse.Ainsi la solution consiste à utiliser des résines tres onéreuses qui gardent de bonnes propriétés mécaniques aux températures dressais En outre, la quantité de résine nécessaire pour la réalisation de ccs pièces est relativement importante, et l'on aurait intérêt à réduire au maximum cette quantité de produit. Une autre raison du coût important de ces techniques réside dans le coût de réalisation du déflecteur 3, pièce de forme relativement complexe qui doit être entièrement métallisée et qui nécessite un surmoulage postérieur. Une autre raison réside dans le coût des rebuts rejetés lors des essais d'isolation électrique nécessaires en fin de production en cas de défectuosité, la pièce défectueuse doit être entièrement mise au rebut, la seule possibilité de récupération consistant à dissoudre la résine dans un solvant lui-même onéreux pour récupérer le conducteur central en cuivrez Un autre inconvénient de ces dispositifs réside dans le fait qu'une portion du corps 1 en résine isolante est non protégée à l'extérieur, et soumise aux intempéries, ce qui provoque son vieillissement progressif qui nuit à son aspect esthétique et peut entraider des risques de fissures et de claquages. la présente invention a notamment pour objet d1 obvier aux inconvénients des dispositifs connus, en proposant une nouvelle pièce d'isolement dont le cotit de production soit nettement inférieur. Un autre objet de l'invention est de proposer une pièce d' isolement dans laquelle les parties en résine isolante soient entièrement protégées des intempéries. Selon un autre objet de ltinventions en cas de défectuosité une grande partie de la pièce est immédiatement récupérable, et la récupération éventuelle du cuivre nécessite une quantité de solvant très réduite0 Pour ce faire, et selon une caractéristique de la présente invention, la pièce comprend un corps en matière isolante comportant un fût inférieur conformé pour s'introduire dans couverture du transformateur, un fût cylindrique supérieur sur lequel s'adaptent les moyens de connexion extrémité du câble extérieur, et une partie centrale conformée pour s'adapter sur les rebords de l'orifice du transformateur et y être fixée avec interposition d'un joint d'étant chéité ; le corps isolant, traversé par le conducteur central, est muni dtune collerette centrale isolante surmontée d'une partie cylindrique à laquelle elle est raccordée par une gorge arrondie prolorgeant la surface cylindrique vers le bas et remontant pour se raccorder à la face supérieure de la collerette ; une partie au moins de la gorge et de la surface cylindrique sont métallisées pour former le déflecteur un flasque métallique est rapporté et s 'adapte sur la partie cylindrique et vient-en butée contre la face supérieure de la collerette, sa base étant de diamètre suffisant pour venir porter sur les rebords de ltouverture du transformateur Le flasque est solidarisé mécaniquement à la collerette0 Des conducteurs assurent le contact électrique entre le flasque et la partie métallisée formant déflecteur.Ainsi le flasque métallique sert à la fois d' organe mécanique de maintien de la pièce, d'organe électrique pour la connexion du déflecteur au couvercle du transformateur, et de partie de déflecteur en liaison avec la surface métallisée0 Cette disposition permet en outre de diminuer considérablement la quantité de résine isolante nécessaire. Le flasque sert en outre de protecteur des parties en résine contre les intempérieso Il est clair que si à la suite des essais une pièce doit astre mise au rebut pour défaut dtisolation, le flasque peut Etre réutilisé.En outre les essais sont plus rapides car le flasque assure automatiquement la continuité électrique entre le déflecteur et les pattes de fixation au couvercle du transformateur0 Selon une autre caractéristique de l'invention, le contact -entre la partie métallisée formant déflecteur et le flasque est effectué par un joint conducteur en silicone chargé, assurant si multanément 1' étanchéité pour 11 huile et la connexion électrique. Selon une autre disposition, permettant d'utiliser des joints moins onéreux, on prolonge la partie métallisée sur au moins une portion de la surface supérieure de la collerette, contre laquelle vient se presser le flasque métallique. Un joint interposé entre le flasque et la collerette assure l'étanchéité à l'huile0 Selon une autre caractéristique, on dispose le joint dans la gorge métallisée0 Cette gorge sert dtune part de logement pour le joint, et d'autre part d'extrémité arrondie pour le déflecteur, évitant l'effet de pointe entre le conducteur central et le déflecteur. Dtautres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles - la figure 1 illustre un dispositif de ltart antérieur - la figure 2 représente une vue en perspective d'un déflecteur du dispositif de la figure 1 ; - la figure 3 représente une demi vue en coupe longitudinale de la pièce dtisonement selon la présente invention ; - la figure 4 représente une demi vue partielle en coupe longitudinale du dispositif de la présente invention dans un second mode de réalisation ; - la figure 5 représente une vue de dessus du flasque métallique ; et - la figure 6 représente une vue en coupe I-I du flasque de la figure 50 Ia figure 3 représente en coupe une pièce fixe pour transformateur selon la présente invention. Comme le représente la figure, cette pièce fixe comprend un certain nombre de parties identiques à celles des dispositifs de l'art antérieur représentés sur la figure 1 s le corps 1 est traversé de part en part par le conducteur 22 et comporte un fAt inférieur 7 et un fût cylindrique supérieur 8 dont les dimensions correspondent aux normes en vigueur. Par contre la constitution des autres éléments est relativement différente. Le fût inférieur 7 se termine par une collerette intermédiaire 17 destinée à pénétrer dans l'ouverture 5 du couvercle 4. Le corps 1 et la collerette 17 sont en une matière synthétique isolante. La partie centrale 18 du corps comporte une surface extérieure cylindrique 19 se raccordant à la collerette 17 par une gorge annulaire 20 à fond arrondi. Ia gorge 20 prolonge la surface cylindrique 19 vers le bas, et se raccorde en remontant à la surface supérieure 21 de la collerette 170 La surface 19 extérieure de la partie centrale 18 du corps 1 est métallisée sur une certaine hauteur, ainsi qu'une partie au moins de la gorge 200 Il convient utiliser pour cela une technique de métallisation assurant le déport de métal sur la surface ans interposition d'air. Un flasque 22, muni d'un alésage central, s1 adapte autour de la partie centrale 18 du corps 1 Sa base 23 est de dimension suffisante pour venir en appui sur les rebords du couvercle 4 du transformateur. La hauteur ou épaisseur du flasque 22 est choisie de façon que sa surface supérieure soit disposée dans la position habitue-ile de la surface supérieure de la partie centrale 9 du corps 1 de la figure 1.Ainsi, les pattes de fixation 14 viennent en appui sur le flasque 22 pour la fixation de la pièce isolante. Le flasque 22, dans le mode de réalisation représenté sur la figure, est solidarisé au corps 1 par des vis 24 traversant un alésage longitudinal prévu dans la collerette 17 et s'engageant dans un alésage taraudé correspondant du ilas- que 22. Le flasque 22 est posé sur le couvercle 4 avec interposition d'un joint d'étanchéité 10. les v:is 24 sont encastrées. Il est nécessaire de prévoir également un joint d'étant chéité entre le flasque 22 et le corps q de la pièce. Ce joint peut être de préférence un Joint torique inséré dans la gorge 20 et écrasé dans cette gorge lors du positionnement des vis 24. Le flasque 22 est surmonté par une bague isolante 25 destinée à former l'épaulement 12 de la figure 1 pour l'adaptation des moyens de connexion du câble extérieure la bague 25 peut être solidarisée au flasque 22 par tout moyen appropriée Ia métallivation 26 de la surface extérieure 19 du corps 1 doit être Nagée sur une hauteur suffivante pour atteindre la zone occupée par la bague 25. De cette façon, lorsque les moyens d'adaptation du câble extérieur sont raccordés, la métallisation 26 coopère avec les surfaces métalliques des moyens de raccordement du câble pour produire un champ électrique limité et éviter les effets de bord ou de pointe. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3 la connexion électrique du flasque 22 avec la métallisation 26 est assurée par le joint 27 inséré dans la gorge 20. Un tel joint 27 doit être réalisé en une matière à la fois conductrice de l'électricité et résistant aux huiles utilisées dans les transformateurs0 On pourra notamment utiliser un joint en silicone chargé0 Sur la figure 4 on a représenté un autre mode de réalisation des moyens de connexion électrique entre le flasque 22 et la métallisation 26 : dans ce mode de réalisation, le Joint 27 est un j oint en matière non conductrice de l'électricité. Ia métallisation 26 se poursuit sur la collerette 17 au delà de la gorge 20, de sorte que la surface inférieure du flasque 22 vient en appui contre cette partie métallisée 28 et, sous l'action du serrage des vis 24, assure le contact électrique. On a représenté sur les figures 5 et 6 un mode de réali- sation du flasque 22. Le flasque est découpé en secteurs, les secteurs 29, 30 et 31 étant évidés, les secteurs 32, 33 et 34 étant pleins Les secteurs 32 à 34 définissent la surface supérieure du flasque sur laquelle viennent s'appuyer les pattes de fixation 14 L'évidement des secteurs 29 à 31 permet de diminuer la quantité de matière nécessaire à la réalisation du flasques La partie centrale 35 du flasque est cylindrique. Le flasque est réalisé en métal, et la partie centrale 35 est surmontée par la bague isolante 25. Selon une réalisation particulière, la bague est collée à la partie métallisée 26 et au flasque 22, la colle réalisant en outre joint d'étanchéité supérieur entre le flasque et le corps 1. On pourra ménager un alésage sur la face supérieure du flasque, dans lequel la bague s'engage partiellement. Sur la face supérieure des secteurs 32 à 34 on prévoit des cavités remplies de matière isolante pour l'adaptation de pattes de fixation isolées destinées à recevoir et à fixer les organes de raccordement du câble extérieur sur la pièce fixe. Dans les cas où une isolation n'est pas souhaitée entre le blindage du câble extérieur et l'enveloppe du transformateur, on préférera utiliser un flasque 22 comportant un épaulement supérieur métallique remplaçant la bague 250 Cet épaulement coopère avec la métallisation 26 pour former un déflecteur dont la partie supérieure est relativement arrondie et évite les effets de pointe0 La présente invention a été décrite en relation avec un mode de réalisation concernant les pièces fixes Elle est toutefois applicable à la réalisation de pièces de transition, adaptables dans un pot femelle, sans grande modification. Il suffit en effet de modifier si nécessaire la forme et la dimension du flasque 22 pour son adaptation sur la partie supérieure métallique du pot. Toutefois la réalisation de la métallisation 26 de la gorge 20 et du joint 27 associé à une collerette 17 est encore applicable0 Dans la description qui précède et dans les revendica tisons on doit comprendre le terme métallisation dans son sens le plus large, comprenant toute technique pour rendre conductrice une surface par exemple dépôt d'une couche de métal, ou dépôt d'une couche de vernis conducteur chargé de carbone0 La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après REVENDICATIONS 1 - Pièce d'isolement pour bornes de transformateurs, comprenant un corps en matière isolante (1), un conducteur central (2), un déflecteur (3) en forme de nappe conductrice de révolution associé à des moyens de connexion (22, 6) pour le relier électriquement à ltenm veloppe (4) du transformateurs le corps comportant un fût inférieur (7) conformé pour stintroduire dans l'ouverture (5) correspondante d'un transformateur, un fût cylindrique (8) supérieur sur lequel s'adaptent les moyens de connexion d'extrémités du câble extérieur, et une partie centrale (18 22 9) conformée pour sBadapter sur les rebords de lou verture du transformateur et y autre fixée avec interposition de j oints d1étanchéité (i o), caractérisée en ce que - le corps isolant (i) traversé par le conducteur central (2) est muni d'une collerette (17) centrale isolante surmontée d'une partie cylindrique (18, 19), à laquelle elle est raccordée par une gorge arrondie (20) prolongeant la surface cylindrique (19) vers le bas et remontant pour se raccorder à la face supérieure de la collerette (17) - une partie au moins (26) de la gorge et de la surface cylindrique (18) sont métallisées pour former le déflecteur ;; - un flasque métallique rapporté (22) s' adapte sur la partie cyllndri- que (18) et vient porter contre la collerette (17), sa base (23) étant de diamètre suffisant pour venir porter sur les rebords de li ouverture (5) du transformateur, - le flasque (22) est solidarisé au corps par des moyens de fixationS - un joint d'étanchéité (27) assure ltétanchéité entre le flasque (22) et le corps (1) - des moyens (27, 28) assurent le contact électrique entre le flasque (22) et la partie métallisée (26)o 2 - Pièce dtisolement selon la revendication 1 caractérisée en ce que le contact électrique entre le flasque (22) et la métallisation (26) est assuré par le joint d'étanchéité (27) réalisé en une matière conductrice telle qu'un silicone chargé0 3 - Pièce dsisolement selon la revendication 15 caractérisée en ce que la partie métallisée (26) se poursuit sur une portion (21) de la surface supérieure de la collerette (17) contre la quelle vient s'appuyer le flasque (22) pour assurer le contact électrique, le joint d'étanchéité (27) etant alors réalisé en une matière non conductrice de l'électricité0 4 Pièce d'isolement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le joint (27) est un joint torique disposé dans la gorge (20)0 5 - Pièce d1isolement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le flasque (22) est surmonté d'une bague isolante (25)o 6 - Pièce d'isolement selon l'une quelconque des revendications 1 à 45 caractérisée en ce que le flasque (22) comprend un épaulement supérieur métallique (25), 7 - Pièce dtisolement selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisée en ce que la partie cylindrique centrale (18) du fût est métallisée Jusqu' à hauteur du sommet de la bague isolante ou de l'épaulement supérieur. 8 - Pièce d'isolement selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'étanchéité à la partie supérieure du flasque (22) est assurée par collage au corps (1)o 9 - Pièce d'isolement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le flasque (22) est solidarisé au corps (1) au moyen de vis (24) traversant des alésages ménagés dans la collerette (17) et s'insérant dans des alésages taraudés correspondants du flasque0