Brevet FR2635419A1 — publié le 19900216

L'invention a pour objet une gaine d'un conducteur unipolaire, isolé au gaz, à blindage métallique, constituée de parties de blindage, qui présentent des brides d'assemblage, servant à l'assemblage mécanique étanche au gaz des parties du blindage. Dans les installations de distribution totalement isolées, les parties de blindage sont généralement assemblées entre elles de façon continue, par galvanisation. Dans ce cas, dans les installations blindées unipolaires, un courant de retour qui équivaut à peu près au courant traversant le conducteur intérieur, est induit dans le blindage. Or, ceci conduit à des pertes notables qui se manifestent par un échauffement indésirable. C'est pourquoi, pour les intensités nominales importantes, la dépense nécessaire est plus importante pour les installations blindées unipolaires que pour les installations tripolaires, puisque dans ces dernières, le courant de gaine est faible, par suite de la symétrie presque totale des conducteurs intérieurs. Pour remédier à cet inconvénient, il a été proposé d'interrompre le blindage par des pièces isolantes, et de supprimer ainsi le courant de gaine. Mais lors de la commande de sectionneurs, il se produit un grand nombre de pointes de tension aux points d'isolation d'un tel blindage. Ces pointes de tension sont si élevées qu'il n'est pratiquement pas possible de prévoir un isolement économiquement valable entre les parties de blindage, qui ne donnerait pas lieu à des contournements. Les pointes de tension sont à l'origine de surtensions dans le système secondaire, qui peuvent là encore occasionner des dommages. Soit l'isolement est très important et il n'est pas rentable, soit il souffre avec le temps des contournements qui se produisent sans cesse. L'invention a pour but de réaliser une gaine destinée à un conducteur unipolaire, isolé au gaz, à blindage mtalliue, permetta.n de réduire le courant de gaine ainsi que les surtensions se produisant entre les parties de blindage de la gaine. Ce but est atteint suivant l'invention en ce que les parties de blindage sont reliées entre elles électriquement par une résistance, la résistance étant au moins suffisamment grande pour que le courant de retour induit dans la gaine soit limité à une valeur, pour laquelle il ne provoque plus de pertes notables, et présente au plus une valeur pour laquelle les pointes de tension sont limitées à une valeur qui n'endommage pas un isolement économiquement valable. Ce dispositif permet d'une part de limiter à 2 kV au maximum les pointes de tension apparaissant sur la résistance, sous la forme d'une tension transitoire, et qui se produisent surtout lors de la manoeuvre de sectionneurs, et d'autre part de réduire à moins de 1 %, jusqu'à 0,01 % environ, les pertes dues à l'échauffement, provoqué par le courant de gaine. Grâce à la résistance, l'isolement peut être beaucoup plus faible entre les parties de blindage, puisque les pointes de tension sont considérablement réduites. Il ne se produit pas de contournements. Le courant de retour restant peut être négligé en ce qui concerne l'échauffement. Le fait que les pertes par effet Joule diminuent dans le blindage avec le carré de l'intensité, se répercute favorablement sur le dimensionnement de la résistance. Les pointes de tension t U admissibles qui peuvent se produire, puisque les brides du blindage doivent être isolées l'une par rapport à l'autre pour ces pointes de tension, sont déterminantes pour le choix de la valeur minimale de la résistance totale nécessaire. Entre les pointes de tension, la résistance, le courant de gaine - et par conséquent les pertes - et l'isolement nécessaire, on a la relation suivante: Plus les pointes de tension admissibles sont élevées, plus la résistance est grande, plus les courants de gaine et les pertes sont faibles, mais plus la dépense d'isolement est élevée. Plus les pointes de tension sont faibles, plus la résistance est petite, plus toutefois le courant de gaine et les pertes sont grands, mais plus la dépense d'isolement est faible. Un compromis acceptable entre ces objectifs contradictoires, faibles pointes de tension - faible courant de gaine, se situe pour les pointes de tension ( U) entre 1 kV et 2 kV au maximum. Dans cette fourchette, on peut réaliser un isolement par brides, avec une dépense supportable. A partir des pointes de tension admissibles A U, on calcule la valeur maximale de la résistance Eotole, ú 3 suivant l'équation: 3 ou R = - i2 Un dans laquelle R est la résistance totale d'une gaine, c'est-à-dire la som.e de toutes les résistances individuelles en série, LU la tension transitoire maximale admissible sur une résistance (pointes de tension maximales admissibles) Ur la tension nominale de l'installation, et Z l'imDédance de l'installation qui est de l'ordre de n. Exemples de calcul de résistances: Exemple 1: Z = 50 U = 145 kV n AU = l kV Il en résulte une résistance de R Exemple 2: Z = 50 Un = 420 kV AU = 2 kV Il en résulte une résistance de R Le courant de gaine se calcule à partir des résistances, selon l'équation suivante: In -cM Oj IH (1 IH M H = - oder - R in R dans laquelle: I est le courant de gaine, I le courant du conducteur, u,' la fréquence angulaire (2e.50 Hz) M la contre-inductivité entre les gaines. M dépend de la géométrie et se calcule de la façon suivante: ç0 2a M - Ln - d dans laquelle: a est la distance entre deux conducteurs et une phase d le diamètre des gaines !o la constante de champ magnétique Le rapport du courant de gaine au courant de conducteur est, pour R=0,3 f et la géométrie usuelle: 3. 10-3 - IN 0,3 Etant donné que les pertes sont proportionnelle à I2, on a donc des pertes nettement inférieures à 1 %, de l'ordre de 0,01 %. Ces pertes ainsi que la chaleur qui en résulte ne sont plus notables. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Des modes de réalisation de l'invention sont représentés à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés, auxquels: Les figures 1, 2 et 3 représentent un détail de l'assemblage à brides de 2 parties de blindage, la couche intercalaire étanche au gaz entres les brides étant en matière pour résistances, Les figures 4 et 5 représentent un détail de l'assemblage à brides de deux parties de blindage qui comportent une couche intercalaire en matière isolante et un pont de résistance, et Les figures 6 et 7 représentent un détail de l'assemblage à brides de deux parties de blindage, une couche intercalaire de matière isolante ainsi que la résistance étant placées entre les brides. La figure 1 montre les brides de deux parties de blindage 1 et 2 en coupe, avec un disque de résistance 3 intercalé, qui assure en même temps i'assemblae mécanique et étanche au gaz des parties de blindage 1 et 2. La figure 2 montre aussi l'assemblage à vis de deux parties de blindage 1 et 2, avec un disque de résistance 3 intercalé, qui réalise un assemblage étanche au gaz entre les parties de blindage 1 et 2. Un assemblage à vis 4 en matériau électriquement non conducteur, presse ensemble les brides d'assemblage de manière étanche au gaz, avec le disque de résistance 3. Dans cette variante et dans les suivantes, l'assemblage à vis 4 est constitué de vis et d'écrous uniformément répartis sur le pourtour. La figure 3 montre un détail, comme la figure 2, à cette différence près que l'assemblage à vis 4 est réalisé dans un matériau métallique, et est isolé à l'égard du métal des brides. Cet isolement s'effectue au moyen de douilles de matière isolante 7 qui sont placées dans les perçages des brides, et empêchent ainsi un contact métallique entre la tige des vis et les brides. Le contact métallique de la tête des vis et des écrous de l'assemblage à vis 4 et des brides, est empêché par des rondelles de matière isolante 16. La figure 4 montre une coupe de l'assemblage à. brides de deux parties de blindage 1 et 2, un disque de matière isolante 5 étant intercalé entre les brides, de manière à assurer l'étanchéité au gaz, et étant dimensionné de manière que les pointes de tension qui se produisent ne puissent provoquer un contournement. Les brides d'assemblage sont pressées ensemble par un assemblage à vis 4 électriquement non conducteur, afin d'assurer la résistance mécanique et l'étanchéité au gaz. Un pont de résistance 6 est placé entre les parties de blindage 1 et 2. Ce pont de résistance 6 peut, comme représenté à la figure 4, être constitué de conducteurs électriques avec une résistance située à l'extérieur -du blindage. Ceci a pour avantage que la chaleur produite dans la résistance, ne se manifeste pas sur le blindage, mais à l'extérieur. Un pont de résistance de ce type peut cependant aussi être formé par une, plusieurs ou toutes les vis et écrous de l'assemblage à vis 4, autrement non conducteur, qui sont dans une matière pour résistances, présentant la résistance nécessaire. Ces vis et écrous peuvent être formés par exemple d'éléments en carbone renforcé aux fibres de carbone. Les tiges des vis en matière pour résistances doivent être isolées à l'égard des perçages des vis, par des douilles de matière isolante 7, mais les rondelles doivent être en matériau électriquement conducteur. La figure 5 représente un dispositif comme celui de la figure 4, mais le pont de résistance est conçu de la façon suivante: Les vis et écrous de l'assemblage à vis 4 sont réalisés dans un matériau métallique, et les tiges des vis sont isolées à l'égard du métal des brides, par des douilles de matière isolante 7. Des rondelles 8 servant de disques de résistance, sont placées sous les têtes de vis ou sous les écrous de l'assemblage à vis 4. Les disques de résistance 8 peuvent aussi être placés sous les écrous et les têtes de vis. Chaque disque de résistance doit présenter la partie correspondante de la résistance nécessaire. La figure 6 représente une variante dans laquelle une couche intercalaire de matière isolante annulaire, par exemple en résine époxy renforcée aux fibres de verre, est serrée entre les brides, dans la zone de l'assemblage à vis 4. Cette couche intercalaire absorbe la pression de pressage exercée par l'assemblage à vis 4 sur les brides, assure l'étanchéité au gaz et veille à ce que le disque de résistance 11 ne soit pas sollicité mécaniquement. Dans les autres zones, entre les brides, est placé le disque de résistance 11 qui présente la résistance nécessaire et est en contact avec les brides. Pour réaliser un meilleur contact, un joint torique 9 élastique, conducteur, est placé entre le disque de résistance 11 et une surface de bride. On utilisera soit un assemblage à vis 4 en matériau non conducteur, soit, comme représenté, un assemblage à vis 4 métallique qui est isolé à l'égard du métal des parties de blindage 1, 2, par des douilles de matière isolante 7 et des rondelles de matière isolante 16. L'avantage de cette variante réside dans le fait que le disque de résistance 11 peut être réalisé dans un matériau non élastique, sensible aux forces de pression. Par exemple, on peut utiliser une céramique pour résistances qui est plus résistance aux hautes températures et au vieillissement qu'un matériau pour résistances élastiques. Le contact se maintient mieux. La figure 7 montre un détail de la zone des brides de deux parties de blindage 1, 2, la coupe ne passant pas par une vis de l'assemblage à vis 4. Dans cette variante, un disque de résistance 13 est relié à une partie d'une surface de bride. Un disque métallique 14 est relié mécaniquement et électriquement à l'autre côté du disque de résistance 13, les ressorts 15, placés sur l'autre surface de bride, étant pressés dans le disque métallique 14, par la force de l'assemblage à vis 4. Le disque de résistance 13, avec le disque métallique 14 et les ressorts 15, sont avantageusement placés dans la zone de la bride dans laquelle se trouve aussi l'assemblage à vis 4. Cette disposition dans la zone de la plus forte pression des brides, ainsi que cette configuration au moyen du disque métallique 14 et des ressorts 15 répartis sur le pourtour, a pour avantage de produire un bon contact durable. Si à la longue, le contact devait se détériorer, celui-ci pourrait être rétabli par serrage des vis. Dans les autres zones de surfaces de brides, est placée une couche intercalaire de matière isolante 12 annulaire qui assure l'étanchéité au gaz de l'assemblage à brides. Cette étanchéité au gaz peut encore être rendue plus fiable en plaçant des joints toriques 17, entre la couche intercalaire de matière isolante 12 et les brides. L'assemblage à vis 4 est également conçu non conducteur de l'électricité. Il doit donc soit être réalisé dans un matériau non conducteur, soit être isolé à l'égard du métal du blindage 1, 2, par des douilles de matière isolante 7 et des rondelles de matière isolante 16. 1 0 REVENDICATIONS 1. Gaine d'un conducteur unipolaire, isolé au gaz, à blindage métallique, constituée de parties de blindage (1,2), qui présentent des brides d'assemblage, servant à l'assemblage mécanique étanche au gaz des parties du blindage, caractérisée en ce que les parties de blindage (1,2) sont reliées entre elles électriquement par une résistance (3), la résistance (3) étant au moins suffisamment grande pour que le courant de retour induit dans la gaine soit limité à une valeur, pour laquelle il ne provoque plus de pertes notables, et présente au plus une valeur pour laquelle les pointes de tension sont limitées à une valeur qui n'endommage pas un isolement économiquement valable. 2. Gaine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pointes de tension sur la résistance sont limitées à 2 kV au maximum. 3. Gaine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les pertes sont bien inférieures à 1 %. 4. Gaine selon la revendication 1 à 3, caractérisée en ce que la valeur maximale de la résistance totale (ú 3) d'une gaine, se calcule selon la formule suivante: i3 au Z j2 n dans laquelle 1 1 9 R est la somme de toutes les résistances individuelles en série d'une gaine, AU les pointes maximales de tension sur la -résistance, Un la tension nominale de l'installation, et Z l'impédance caractéristique de l'installation qui est de l'ordre de 50 Q. 5. Gaine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un disque de résistance (3) qui assure aussi l'assemblage mécanique et étanche au gaz des parties de blindage (1, 2) est intercalé entre les parties de blindage (1,2). 6. Gaine selon l'une des revendications -1 à 4, caractérisée en ce qu'un disque de résistance (3), réalisé dans une matière plastique élastique qui présente la résistance nécessaire, est intercalé entre les parties de blindage (1, 2) et en ce que les brides d'assemblage des parties de blindage (1, 2) sont pressées ensemble de manière étanche au gaz, par un assemblage à vis (4) électriquement non conducteur. 7. Gaine selon l'une des revendications I à 4, caractérisée en ce qu'un disque de matière isolante (5) assurant l'étanchéité au gaz, est intercalé entre les parties de blindage (1, 2) et en ce que les brides d'assemblage des parties de blindage (1, 2) sont constituées par une, plusieurs ou toutes les vis avec écrous de l'assemblage à vis {4), autrement non conducteur, en matière pour résistances présentant la résistance nécessaire. 8. Enveloppe selon la revendication 7, caractérisée en ce que les vis et écrous sont formés par des pièces en carbone renforcé aux fibres de carbone. 9. Gaine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisee ern ce qu'un disque de matière isolante (5) élastique, étanche au gaz, est intercalé entre les parties de blindage (1, 2), en ce que les brides d'assemblage des parties de blindage (1, 2) sont pressées ensemble par un assemblage à vis (4) non conducteur, et en ce qu'un pont de résistance (6) qui présente la résistance nécessaire, relie électriquement entre elles les parties de blindage (1, 2). 10. Gaine selon l'une des revendications I à 4, caractérisée en ce qu'un disque de matière isolante (5) rendu étanche au gaz, élastique, est intercalé entre les parties de blindage (1, 2), en ce que les brides d'assemblage des parties de blindage (1, 2) sont pressées ensemble par un assemblage à vis (4) en matériau électriquement conducteur,-en ce que les tiges des vis d'assemblage (4) sont électriquement isolées à l'égard des perçages pratiqués dans les brides, par des douilles de matière isolante (7), et en ce que des rondelles (8) servant de disques de résistance, sont intercalées entre une bride et les têtes de vis ou les écrous de l'assemblage à vis (4) ou les deux, ces rondelles présentant la résistance nécessaire. 11. Gaine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une couche intercalaire de matière isolante (10) annulaire, est serrée de manière étanche au gaz entre les brides, dans la zone de l'assemblage à vis (4), en ce qu'un disque de résistance (11) présentant la résistance nécessaire, est placé dans les autres zones, entre les brides, et est en contact avec- celles-ci, les brides étant pressées ensemble par un assemblage à vis (4) électriquement non conducteur. 1i2. Gaine selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'au moins un joint torique (9) conducteur, élastique, assure la liaison électrique du disque de résistance (11) et des surfaces de bride des parties de blindage (1, 2). 13. Gaine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que pour absorber la pression de pressage, une couche intercalaire de matière isolante (12) annulaire, recouvrant une partie des surfaces de bride est serrée de manière étanche au gaz entre les brides des parties de blindage (1,2), en ce qu'un disque de résistance (13), présentant la résistance nécessaire, est relié électriquement et mécaniquement à la partie restante de l'une des surfaces de bride, et est en contact 'avec la surface de bride opposée, par un disque métallique (14) et plusieurs ressorts (15), répartis sur le pourtour, et en ce qu'un assemblage à vis (4) non conducteur, presse ensemble les brides. 14. Gaine selon la revendication 13, caractérisée en ce que la couche intercalaire de matière isolante (12) est rendue étanche par des joints toriques (17) étanches au gaz. 15. Gaine selon l'une des revendications 12, 13 ou 14, caractérisée er. oe que le cisque de résistance (13) est réalisé dans une céramique pour résistances. 16. Gaine selon l'une des revendicatiohs 30. 1 à 4,. 6, 9, 11, 12, 13, 14 ou 15, caractérisée en ce que l'assemblage à vis (4) non conducteur est fait de vis et d'écrous en métal, les tiges des vis étant isolées électriquement à l'égard des parties de blindage (1, 2), par des douilles de matière isolante (7), et les têtes de vis ainsi que les écrous, par des rondelles de matière isolante (16). 17. Gaine selon l'une des revendications 1 à 4, 6, 9, 11, 12, 13, 14 ou 15, caractérisée en ce que les éléments de l'assemblage à vis (4) sont réalisés dans un matériau électriquement non conducteur.