Brevet FR2525829A1 — publié le 19831028

Poste compact de distribution d'énergie électrique La présente invention concerne les postes de transformation électrique moyenne tension/basse tension logés en cabine et utilisés notamment pour la distribution publique d'électricité. Ces postes renferment un tranformateur triphasé moyenne tension/basse tension par exemple 20kV/220V ou 380V, un tableau moyenne tension 20kV intercalé entre les primaires du transformateur et un réseau d'alimentation en courant électrique triphasé moyenne tension, un tableau basse tension 220V ou 380V intercalé entre les secondaires du transformateur et un réseau électrique triphasé basse tension de distribution, et éventuellement des équipements optionnels basse tension par exemple, pour l'éclairage public. Ils offrent une grande sécurité car ils sont préfabriqués et contrôlés en usine et ne nécessitent sur place que les raccordements des tableaux avec les arrivées et départs de câbles ainsi qu'avec le transformateur. Pour ces postes en cabine on recherche le maximum de compacité afin de réduire le plus possible leur emprise au sol. Jusqu'à une puissance de 1000kVA on cherche à les faire tenir dans une surface inférieure à six mètres carrés. Un transformateur triphasé 20kY/220V ou 380V d'une puissance de 1000kVA occupe, y compris ses distances d'environnement, qu'il soit à isolement liquide ou sec, une surface au sol rectangulaire de l'ordre de deux mètres sur un mètre qu'il est difficile de réduire. Le tableau moyenne tension est, en raison des distances d'isolement à respecter, l'élément le plus encombrant du poste après le transformateur et c'est de sa configuration et de sa disposition par rapport au transformateur que dépend pour l'essentiel la compacité du poste. Il comporte, en général, deux cellules d'arrivée et une cellule de départ et de protection interconnectées par un Jeu de barres. Les cellules renferment chacune un interrupteur-sectionneur tripolaire permettant de connecter le Jeu de barres à une ligne électrique triphasée moyenne tension d'arrivée et un sectionneur de terre permettant de mettre les phases de la ligne d'arrivée à la terre.La cellule de départ et de protection renferme un interrupteur-sectionneur tripolaire permettant de connecter le Jeu de barres aux primaires du trans formateur par l'intermédiaire de fusibles et deux sectionneurs de terre placés aux extrémités des fusibles. Les sectionneurs-interrupteurs constituent les pièces les plus volumineuses des cellules malgré les dispositions prises pour en diminuer les dimensions telles que l'emploi de lthexafluorure de soufre pour l'isolement électrique et l'extinction d'arc. Dans la plupart des postes de transformations connus, le tableau moyenne tension a ses trois phases câblées dans des plans verticaux juxtaposés en profondeur. Le jeu de barres moyenne tension est formé de trois barres rectilignes parallèles à la largeur du tableau moyenne tension disposées selon une nappe horizontale au sommet de ce dernier. Les trois cellules du tableau moyenne tension sont placées côte à côte en dessous du jeu de barres, chacune avec les trois pôles de son interrupteur-sectionneur placés verticalement les uns derrière les autres, perpendiculairement au jeu de barres et au droit de ces dernières, et avec un mécanisme actionnement à mouvement brusque placé au bout d'un arbre de manoeuvre commun aux trois pôles de 1' interrup- teur-sectionneur dans un bottier en relief sur sa face avant. La cellule de départ et de protection a ses fusibles disposés dans le prolongement intérieur des pôles de son interrupteur tripolaire. Les arrivées et départ de câbles moyenne tension se font par la base des cellules. De par la configuration des pôles de leur interrupteur-sectionneur et des mécanismes d'actionnement de ces derniers, les cellules moyenne tension ont une largeur faible de tordre du demi-mètre et une profondeur importante de l'ordre d'un mètre trente. Elles constituent, lorsqu'elles sont juxtaposées latéralement à trois, un tableau moyenne tension à base pratiquement carrée, d'une profondeur de un mètre trente sur une largeur de un metre cinquante, qui est inadapté aux dimensions rectangulaires du transformateur.En effet, le tableau moyenne tension obtenu est trop profond pour pouvoir être mis le long d'un des grand côté du transformateur et sa disposition le long d'un des petits côtés du transformateur relègue le tableau basse tension et les équipements optionnels basse tension le long d'un grand côté du transformateur sur une surface beaucoup trop vaste. Ce tableau moyenne tension est en outre, difficile à raccorder car les différentes phases d'un départ ou d'une arrivée moyenne tension se présentent l'une derrière l'autre pour un opérateur placé face au tableau moyenne tension. On connatt également des postes de transformation équipés de tableau moyenne tension dont chaque cellule à un interrupteur-section neur avec trois pôles d'interruption disposés selon une nappe horizontale. Cette disposition permet de diminuer la hauteur des cellules et de les superposer pour réaliser des tableaux moyenne tension de faible hauteur compatibles avec des cabines semi-enterrées. Cela se fait au détriment de la largeur du tableau moyenne tension, avec une faible réduction de profondeur. Le Jeu de barres moyenne tension ne peut plus être rectiligne et doit être réalisé avec des conducteurs spécialement mis en forme.Les mécanismes d'actionnement, à mouvement brusque, des pôles des interrupteurs-sectionneurs ne peuvent plus être placés dans l'alignement de ces dernier mais doivent être déportés sur la face avant et reliés par des systèmes à bras de manivelle qui augmentent leur inertie et diminuent leur rapidité d'actionnement. La présente invention a pour but l'obtention de postes de transformation du genre précité, particulièrement compacts grâce à un tableau moyenne tension bien adapté aux dimensions du transformateur. Elle a pour objet un poste compact de distribution à moyenne tension dans lequel le tableau moyenne tension a ses trois phases câblées dans trois plans horizontaux superposés, l'interrupteur-sectionneur tripolaire de chacune de ses cellules d'arrivée et de départ ayant ses pôles disposés à plat et étagés dans un même plan vertical. Cette disposition permet de maintenir le mécanisme d'actionnement, à mouvement brusque des pôles de chaque interrupteur dans l'alignement de ces derniers tout en le reléguant dans un bottier placé au sommet du tableau moyenne tension. On diminue ainsi la largeur du tableau moyenne tension sans nuire à la rapidité de fonctionnement de ses mécanismes. Cette disposition des pôles des interrupteurs sectionneurs permet également de conserver un Jeu de barres rectilignes qui est alors placé selon une nappe verticale à l'arrière du tableau moyenne tension et de ramener les arrivées et départ de câbles moyenne tension sur la face avant du tableau, là où les opérations de raccordement sont les plus aisées à effectuer. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront des revendications jointes et de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel - la figure 1 est une vue en plan, de dessus, selon une coupe I-I de la figure 2 illustrant la disposition interne d'un poste de transformation selon l'invention, - la figure 2 est une coupe verticale suivant la ligne brisée II-II de la figure 1 et illustrant la disposition étagée des pôles des interrupteurs-sectionneurs tripolaires des cellules du tableau moyenne tension, - la figure 3 est une autre coupe verticale suivant la ligne III-III de la figure 1 et illustrant la disposition en plans superposés des phases du tableau moyenne tension - et la figure 4 est une vue en perspective cavalière de l'extérieur du poste illustré dans les figures précédentes. Le poste de transformation qui va être décrit est un poste en cabine extérieure d'une puissance de l'ordre de 1000kVA. Il est logé dans une cabine métallique 10 placé sur un bâti en béton 11 dans lequel s'effectuent les arrivées et les départs de câbles. La cabine métallique 10 est parallélépipèdique. Ses dimensions sont de l'ordre de deux mètres dix sur deux mètres quatre vingt avec une hauteur de un mètre trente.Elle renferme un transformateur 12 triphasé 20kV/220V ou 380V d'une puissance de 1000kVA et un tableau moyenne tension 13 qui sont d'un encombrement analogue de l'ordre de deux mètres sur un et disposés l'un devant l'autre leur longueur parallèle à celle de la cabine 10 ainsi qu'un tableau basse tension iii et des équipements optionnels 19 d'encombrement moindre, placés contre l'un des petits côtés du transformateur 12. Le transformateur 12 présente trois bornes d'enroulements primaires moyenne tension adaptées à des prises embrochables coudées 15, isolées par un élastomère moulé, équipant des extrémités de câbles 16 à isolement sec provenant du tableau moyenne tension 13 et quatre bornes nues 17 d'enroulements secondaires basse tension, pour le neutre et les trois phases, reliées par des conducteurs méplats 18 au tableau basse tension 14. Le tableau moyenne tension 13 comporte deux cellules d'arrivée et une cellule de départ et de protection équipées chacune d'un sectionneur-interrupteur tripolaire de type connu à soufflage d'hexafluorure de soufre. Les trois pôles de ce sectionneur-interrupteur sont montés dans des enceintes individuelles alignées au travers d'un carter métallique mis à la masse, de forme parallélépipèdique, plate étroite et allongée. Chacune des trois enceintes est constituée d'une paire de cloches isolantes réunies par leur base au travers du carter et munies à leur sommet de bornes de connexion reliées aux parties actives des pôles d'interruption.Les pièces mobiles des trois pôles du sectionneur-interrupteur sont accouplées par un arbre commun de manoeuvre traversant les enceintes parallèlement à leur alignement, c'est-à-dire à la longueur du carter, et manoeuvrées en synchronisme grâce à un mécanisme à actionnement placé en bout d'arbre. Dans la configuration proposée, les sectionneurs-interrupteurs tripolaires du tableau moyenne tension ont chacun leurs trois pôles disposés à plat, perpendiculairement à la face avant du tableau moyenne tension, et superposés. Leurs carters sont placés verticalement, la longueur orientée de bas en haut de manière à ramener sur le dessus du tableau moyenne tension 13 les bottiers des mécanismes à actionnement brusque en prise avec les extrémités des arbres de manoeuvre commun à leurs trois pôles. Ils sont en outre disposés côté à côte dans un même plan vertical parallèle à la longueur du tableau moyenne tension 13 et constituent une cloison de blindage longitudinal 20 à l'intérieur du tableau moyenne tension 13.Vus de l'avant du tableau moyenne tension 13, et comme représentés dans la coupe verticale de la figure 3, les sectionneurs-interrupteurs des cellules moyenne tension apparaissent côte à côte chacun avec ses trois pôles disposés à plat et superposés, avec l'arbre de commande commun à ses trois pôles placé verticalement et avec son mécanisme à actionnement brusque logé dans un bottier au-dessus du tableau moyenne tension 13. L'ensemble des pôles des sectionneurs-interrupteurs qui apparaissent sur cette figure 3 sont indexés respectivement par 21, 22, 23 pour le sectionneur-interrupteur de la cellule de depart et de protection, par 25, 26, 27 pour le seetionneur-interrupteur de l'une des cellules d'arrivée et par 29, 30, 3 pour le sectionneur-interrupteur de l'autre cellule d'arrivée. Dans cette même figure les arbres de manoeuvre sont -indexés par 34, 35 et 36. L'un des bottiers de mécanisme à actionnement brusque est visible en 49 dans la figure 2. Les pôles 21, 25, 29 ou 22, 26, 30 ou encore 23, 27, 31 des sectionneurs-interrupteurs intéressant une même phase du circuit électrique moyenne tension sont disposés à une même hauteur du tableau moyenne tension 13. Leurs bornes de connexion portées par les cloches isolantes fixées à l'arrière de la cloison longitudinale 20 sont reliées par un Jeu de trois barres horizontales, rectilignes 38 disposées dans un même plan vertical et placées sous un capotage métallique 39 réalisant avec les carters des sectionneurs-interrupteurs un compartiment blindé entièrement fermée Les barres 38 visibles plus spécialement dans les coupes des figures 1 et 2 sont avantageuseaent de profil tubulaire ce qui attenue les contraintes diélectriques et permet de diminuer la profondeur du capotage métallique 39.Des déflecteurs pare-effluves de formes cylindrique et sphérique, dont l'existence est n appelée par des pointillés, sont placés sur les barres 38 au droit des connexions afin d'atténuer les effets des irrégularités de profil. A l'avant de la cloison longitudinale 20, le tableau moyenne tension 13 est compartimenté par des cloisons métalliques en trois armoires blindées distinctes 40, 41, 42 fermées à l'avant par des panneaux amovibles 60, 61, 62, 63. Ces armoires 40, 41, 42 isolent entre elles les bornes de connexion des pôles n'appartenant pas à un même sectionneur-interrupteur. Les armoires 40 et 41 appartiennent à des cellules d'arrivée moyenne tension et ont des dispositions identiques. Chacune d'elles sert de logement aux raccordements d'un sectionneur-interrupteur avec les câbles à isolement sec d'une arrivée moyenne tension triphasée et à un sectionneur de terre permettant une éventuellement mise à la terre des trois phases de l'arrivée. Les raccordements entre les câbles des arrivées moyenne tension et les pôles sectionneurs-interrupteurs à coupure dans de lthexafluo- rure de soufre se font, de la manière habituelle, par le biais de bornes de connexion intermédiaire évitant la transmission des efforts mécaniques entre les câbles et les bornes de connexion des pôles des sectionneurs-interrupteurs. Ces bornes de connexion intermédiaire placées au voisinage immédiat des bornes de connexion des pôles des secti onneurs-interrupteurs sont portées par des isolateurs particuliers 43 qui sont fixés sur les parois latérales des armoires à hauteur des pôles des sectionneurs-interrupteurs et qui renferment des diviseurs capacitifs alimentant des indicateurs de présence de tension.Chaque câble 44 d'arrivée moyenne tension pénétre au fond d'une armoire 40 ou 41 par l'un des côtés et atteint dans l'armoire la hauteur du pôle de sectionneur-interrupteur auquel il doit être raccordé, sa tête étant fixée à la borne de connexion intermédiaire voisine dudit pôle qui est elle-même reliée à la borne de connexion de ce dernier par un clinquant ou tout autre pièce conductrice ne transmettant pas les efforts mécaniques. Le sectionneur de terre de chacune des armoires 40, 41 est formé d'une part d'une rangée verticale de trois lames de contact 46 portées par les trois bornes de connexion des pôles de sectionneur-interrupteur logés dans l'armoire et d'autre part, d'une barre métallique verticale 47, 48 dont les extrémités pliées à l'horizontale portent des pivots fixés près d'une paroi latérale de l'armoire entre le fond et le plafond de cette dernière et qui pivote autour de l'axe vertical défini par les pivots pour venir se plaquer soit contré la paroi latérale de l'armoire soit contre les lames de contact 46. Le pivot supérieur de la barre 47, 48 traverse le plafond de l'armoire et s'enclenche dans un mécanisme d'actionnement logé dans le même bottier que le mécanisme à actionnement brusque du sectionneur-interrupteur dont le raccordement s'effectue dans l'armoire considérée. L'armoire 42 appartient à la cellule de départ et de protection. Elle renferme trois fusibles, deux sectionneurs de terre placés de part et d'autre des fusibles, les trois bornes de connexion du troisième sectionneur-interrupteur raccordé par ailleurs aux deux autres sectionneurs-interrupteurs par le jeu de barres 38 ainsi que les raccordements des fusibles aux pôles de ce troisième sectioneurinterrupteur et aux câbles 16 à isolement sec qui sont raccordés aux bornes des enroulements primaires du transformateur 12 et qui sortent à l'arrière de l'armoire 42 par une encoignure. Les trois fusibles 50, 51, 52 sont disposés horizontalement, l'un au dessous de l'autre dans une même plan vertical, chacun à la hauteur d'un pôle des sectionneurs-interrupteurs. Ils sont encastrés par une extrémité dans des pinces de contact portées par les bornes de connexion des pôles 21, 22, 23 de l'interrupteur tripolaire de la cellule de départ et de protection, et par l'autre extrémité dans des pinces de contact portées par des bornes de connexion intermédiaire raccordées aux câbles de liaison 16. Ces dernières bornes de connexion intermédiaire sont -fixées sur des isolateurs auxiliaires 53 qui sont fixés à l'arrière de l'armoire 42 et qui renferment des diviseurs capacitifs alimentant des indicateurs de présence de tension. Les deux sectionneurs de terre placés de part et d'autre des fusibles 50, 51, 52 sont de constitution analogue à celle des sectionneurs de terre des cellules d'arrivée. L'un deux comporte une barre verticale 54 qui grâce à ses extrémités repliées à l'horizontal pivote autour d'un axe vertical déporté vers la paroi latérale de l'armoire 42 et qui coopère avec une rangée verticale de trois lames de contact 56 fixées après les bornes de connexion des pôles 21, 22, 23 du sectionneur-interrupteur logées dans l'armoire 42. L'autre comporte une barre verticale 55 de môme forme que la barre 54, qui pivote autour d'un axe vertical déporté vers l'arrière de l'armoire 42 et qui coopère avec une rangée de trois lames de contact 57 fixées après les bornes de connexion intermédiaire raccordées aux câbles de liaison 16. Les barres verticales 54 et 55 sont actionnées par un mécanisme placé au-dessus de l'armoire 42 dans le boitier du mécanisme à actionnement brusque du sectionneur-interrupteur dont le raccordement s'effectue dans l'armoire 42. Le tableau moyenne tension obtenu est simple à fabriquer, avec un jeu de barres rectilignes, des sectionneurs-interrupteurs identi- ques disposés de la même manière et ses trois phases disposées à l'identique dans trois plans horizontaux superposés. Il est particulièrement commode à raccorder, toutes ses connexions avec des câbles à isolement sec d'arrivée ou de liaison se faisant en façade. Sa profondeur est relativement faible du fait de la disposition des pôles des sectionneurs-interrupteurs et du report des mécanismes sur le dessus et permet de le disposer le long d'un grand côté du transformateur dans le sens de la longueur de la cabine. Le tableau basse tension 14 disposé le long d'un des petits côtés du transformateur 12 est un équipement standard avec interrupteurs et fusible de faible encombrement. La figure 4 montre une perspective de l'extérieur de la cabine 10 du poste de transformation vue par sa face avant, c'est-àdire du côté du tableau moyenne tension portes et couvercles ouverts. Le toit de la cabine 10, qui se situe à environ un mètre trente du sol, comporte deux couvercles enveloppants 70 et 71. Le plus grand 70 des couvercles s'étend sur toute la longueur de la cabine 10 et sur une moitié de sa largeur, au-dessus de la partie renfermant le transformateur 12 et les équipements basse tension. Il s'ouvre à plus de 900 degrés pour permettre la mise en place du transformateur 12 à 1' inté- rieur de la cabine 10 au moyen d'un engin de levage quelconque.L'autre couvercle 71 se ferme sur un pupitre 72 qui est disposé au-dessus du tableau moyenne tension 13 et renferme des bottiers des mécanismes d'actionnement des sectionneurs-interrupteurs et des sectionneurs de terre du tableau moyenne tension 13, ainsi que des éléments non représentés tels que les leviers de manoeuvre de ces mécanismes, des bottiers d'indicateurs de présence de tension raccordés aux diviseurs de tension des isolateurs auxiliaires et des indicateurs de position recopiant les positions des différents organes de sectionnement. A l'avant de la cabine 10, trois portes à serrures 73, 74 et 75 ouvrent sur les panneaux amovibles 60, 61, 62, 63 de façade du tableau moyenne tension 13 donnant accès aux raccordements des câbles à isolement sec des arrivées moyenne tension, aux fusibles et également aux raccordement aux câbles à isolement sec de liaison avec les primaires du transformateur 12. Les panneaux 60, 61, 62 sont percés de hublots 80 vitrés placés en face des cloches isolantes des pôles des sectionneurs-interrupteurs qui sont pourvues d'indicateurs de position (ouverture ou fermeture) solidaires des pièces mobiles de contacts des pôles des sectionneurs-interrupteurs et visibles au travers d'oeilletons pratiqués dans les bornes de connexion fixées au sommet des cloches. Sur la face latérale droite deux portes à serrures 76, 77 permettent d'accéder aux coffrets basse tension. Les parois arrières de la cabine, non visibles sur la figure 4 sont percées d'ouvertures assurant l'aération du transformateur 12. Il est possible, dans l'espace libre en bout du tableau moyenne tension 13, du côté des équipements basse tension, de disposer une troisième cellule d'arrivée moyenne tension utilisée en départ, pour alimenter sans protection un poste satellite à haute tension. Dans ce cas le pupitre 72 est complété par un bottier de mécanisme d'actionnement et le couvercle 71 est plus long. On peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines disposltions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Poste compact de distribution d'énergie électique comportant un transformateur électrique triphasé moyenne tension/basse tension (12), un tableau moyenne tension (13) avec des cellules d'arrivée et de départ et de protection munies de sectionneurs-interrupteurs tripolaires et de fusibles (50, 51, 52) servant d'interface entre les enroulements primaires du transformateur (12) et un réseau électrique triphasé moyenne tension d'alimentation, et un tableau électrique basse tension (14) servant d'interface entre les enroulements secondaires du transformateur (12) et un réseau électrique triphasé basse tension de distribution, disposés dans une cabine (10), caractérisé en ce que les trois phases du tableau moyenne tension (13) sont câblées dans trois plans horizontaux superposés. 2/ Poste selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pôles (21, 22, 23 ou 25, 26, 27 ou 29, 30, 31) de chaque sectionneurinterrupteur de cellule du tableau moyenne tension (13) sont disposés à plat et étagés dans un même plan vertical. 3/ Poste selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque sectionneur-interrupteur de cellule du tableau moyenne tension (13) comporte un mécanisme à actionnement brusque logé dans un bottier disposé sur le dessus du tableau moyenne tension. 4/ Poste selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fusibles (50, 51, 52) disposés à plat sont l'un en-dessous de l'autre dans un même plan vertical. 5/ Poste selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sectionneurs-interrupteurs des cellules tableau moyenne tension (13) ont leurs pôles (21, 22, 23 ou 25, 26, 27 ou 29, 30, 31) disposés à plat perpendiculairement à la face avant du tableau et reliés entre eux sur la face arrière du tableau moyenne tension (13) par un Jeu de barres (38) rectilignes et horizontales. 6/ Poste selon la revendication 5, caractérisé en ce que les barres (38) ont un profil cylindrique.