Brevet FR2697789A1 — publié le 19940513

Ensemble d'équipements haute tension pour engin ferroviaire à traction électrique La présente invention concerne un ensemble d'équipements haute tension pour engin ferroviaire à traction électrique. Un engin de traction ferroviaire, du type à traction électrique, comporte en toiture un certain nombre d'appareils électriques outre les pantographes On peut ainsi trouver un disjoncteur monophasé 25 k V/15 k V, un10 sectionneur de mise à la terre, un commutateur monophasé/continu, un transformateur de palpage, un sectionneur de la ligne haute tension et des transformateurs d'intensité La disposition en toiture de tous ces appareils entraîne un nombre important d'inconvénients Ils provoquent15 une tramnée lors de l'avancement du train d'autant plus gênante pour les trains à grande vitesse que l'on cherche à atteindre des vitesses de roulement de plus en plus élevées. Ils constituent une masse importante qui doit être prise en considération lors de la conception du toit de la motrice.20 En effet, en-plus de la masse des appareils électriques, il est nécessaire d'installer des câbles de grande longueur pour assurer le connexion entre les divers appareils Il faut aussi prévoir des isolateurs d'appareil et des isolateurs pour les connexions, ces isolateurs devant25 résister aux intempéries Il faut assurer une maintenance et un nettoyage réguliers de ces appareils logés à un endroit difficilement accessible Les isolateurs comportent une partie en céramique qui se casse facilement sous l'impact d'une pierre et ils sont donc sujets au vandalisme.30 L'installation en toiture de ces appareils et leur connexion électrique demandent un temps de mise en oeuvre relativement important et ne peuvent se faire qu'une fois les éléments de toiture mis en place. Afin de pallier ces inconvénients, on propose selon la présente invention de regrouper au moins une partie de ces appareils et de leurs annexes (connexions, isolateurs) en un ensemble monobloc disposé dans une enceinte étanche remplie d'un gaz diélectrique. L'utilisation d'un gaz diélectrique tel que l'hexafluorure de soufre permet de réduire la taille de certains appareils ce qui permet d'installer l'enceinte étanche à l'intérieur de l'engin de traction. L'invention a donc pour objet un ensemble d'équipements haute tension pour engin ferroviaire à traction électrique, ces équipements comprenant des appareils permettant d'alimenter ou de commander, à partir de la connexion à au moins un pantographe, des dispositifs électriques de l'engin de traction, caractérisé en ce qu'il forme un ensemble monobloc disposé dans une enceinte étanche remplie d'un gaz dialectique. L'ensemble peut être avantageusement installé à l'intérieur de l'engin de traction Ceci permet de soulager la toiture et de rendre son carénage plus efficace. Les équipements peuvent comprendre au moins l'un des appareils suivants: un disjoncteur monophasé, un transformateur de palpage, un sectionneur de ligne haute tension, un transformateur d'intensité, un commutateur monophasé/continu. Les constacts électriques de sectionneur et de disjoncteurs peuvent être placés dans des ampoules sous vide. L'enceinte peut comporter des moyens de détection de fuites de gaz. L'enceinte peut être pourvue d'au moins un soufflet permettant le passage d'un organe de commande pneumatique. Elle peut servir de support à d'autres équipements disposés à l'extérieur de l'enceinte. Le gaz diélectrique est de préférence de l'hexafluorure de soufre SF 6. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, accompagnée du dessin annexé qui représente, de manière schématique, un ensemble d'équipements haute tension pour engin ferroviaire à traction électrique. Sur la figure annexée, la référence 1 représente une enceinte étanche contenant un certain nombre d'appareillages électriques qui étaient auparavant disposés sur le toit d'un engin à traction électrique, ainsi que les connexions correspondantes L'enceinte peut être constituée par un10 boîtier en aluminium fermé par un couvercle en matériau isolant. L'enceinte 1 est étanche et renferme un gaz diélectrique, par exemple de l'hexafluorure de soufre sous une pression d'environ 2 bars.15 Les équipements électriques qui sont installés à l'intérieur de l'enceinte peuvent comprendre tout ou partie des équipements habituellement disposés en toiture et qui peuvent sans problème particulier être placés dans ce type d'enceinte La présence de gaz diélectrique à l'intérieur de20 l'enceinte permet de réduire la taille de certains équipements (par exemple les transformateurs), ce qui conduit à un gain de poids non négligeable De plus, les équipements pouvant être disposés à proximité les uns des autres, les connexions entre les équipements en sont raccourcies d'autant. A titre d'exemple, dans le cas d'un engin de traction pour train à grande vitesse, du type TGV, l'enceinte 1 peut comprendre: un disjoncteur monophasé 2 fonctionnant en 25 k V/15 k V (tensions alternatives monophasées de 25 k V, Hz pour le France et 15 k V, 16 2/3 Hz pour la Suisse), un commutateur monophasé/continu 3, un transformateur de palpage 4, un sectionneur de la ligne haute tension 8, deux transformateurs d'intensité 5 et 6. Le transformateur d'intensité 5 fait partie du circuit de mesure du courant pour l'engin de traction équipé du pantographe 10 en service Sous la référence 20, on a 5 représenté un autre pantographe qui est utilisé pour un autre type de tension caténaire Le transformateur d'intensité 6 fait partie du circuit de mesure du courant circulant dans la ligne de toiture vers l'engin de traction situé à l'autre extrémité de la rame.10 Le transformateur de palpage 4 fait partie du circuit qui détermine le type de tension présente sur la caténaire. Le commutateur monophasé/continu 3 a été symbolisé par deux commutateurs C 3 et C 4 Le commutateur monophasé/continu 3 a été disposé entièrement dans l'enceinte 1 mais la partie C 4 peut très bien être placée à l'extérieur de l'enceinte. Des bornes haute tension sont prévues sur l'enceinte 1 pour assurer les liaisons électriques entre les équipements internes à l'enceinte et les équipements externes. Le sectionneur de mise à la terre 9, que l'on a représenté par les deux contacts Cl et C 2, n'a pas été inclus dans l'enceinte étanche pour cet exemple de réalisation Il peut être néanmoins lié mécaniquement à l'enceinte Il doit être isolé sous 25 k V compte tenu des liaisons à effectuer entre le disjoncteur monophasé 2 et le25 sectionneur de mise à la terre 9 Deux bornes haute tension 11 et 12 assurent la liaison électrique au circuit 9 La borne 12 assure également la liaison avec le pantographe 10. La borne haute tension 13 assure la liaison électrique avec le transformateur principal de l'engin de traction. La borne haute tension 14 assure la connexion électrique avec la ligne haute tension. La borne haute tension 15 assure la liaison électrique entre le commutateur monophasé/continu 3 et le circuit redresseur d'alimentation des auxiliaires La borne haute35 tension 16 assure la liaison électrique entre ce commutateur et le disjoncteur à courant continu. La borne haute tension 17 assure la liaison électrique entre le transformateur de palpage 4 et un diviseur potentiométrique de palpage à courant continu. Les bornes 11, 12, 13 et 14 sont des traversées prévues pour des tensions de 25 k V Les bornes 15, 16 et 17 sont des traversées prévues pour des tensions de 3 k V. Un dispositif parafoudre continu 7 est fixé sur la paroi externe de l'enceinte 1. Si l'enceinte doit comprendre des équipements à commande pneumatique, il faut prévoir des soufflets dans la paroi de l'enceinte pour le passage des organes de commande. Les raccordements basse tension concernent les liaisons entre le transformateur de palpage 4 et les relais de palpage 25 k V, 50 Hz et 15 k V, 16 2/3 Hz, les liaisons15 entre les transformateurs d'intensité 5 et 6 et les circuits de mesure correspondants, enfin les liaisons entre les circuits de commande et de contrôle des contacts auxiliaires et le disjoncteur 2, le commutateur monophasé/continu 3, le sectionneur de la ligne haute tension 8 Toutes ces liaisons20 peuvent être réalisées et regroupées sur un connecteur. On peut avantageusement utiliser des ampoules sous vide pour confiner les arcs électriques survenant lors de l'utilisation des contacts C 3 et C 4, du sectionneur 8 et du disjoncteur monophasé 2 Ceci permet d'éviter la dégradation25 du gaz diélectrique contenu dans l'enceinte 1. L'exemple d'application de l'invention qui vient d'être décrit permet un gain de poids non négligeable puisque la masse des équipements passe de 500 kg sans utiliser l'invention à environ 250 kg lorsque les30 équipements cités plus haut sont installés dans l'enceinte remplie d'hexafluorure de soufre. L'enceinte peut être montée dans l'engin de traction mais à proximité du pantographe ce qui réduit la longueur des connexions électriques.35 L'enceinte peut être équipée d'un détecteur de fuitespar exemple un densimètre à double seuil. Un autre avantage de l'invention est de délivrer, pour le montage dans l'engin de traction, un ensemble complet et déjà testé ceci contribue à réduire la durée de construction de l'engin. REVENDICATIONS 1/ Ensemble d'équipements haute tension pour engin ferroviaire à traction électrique, ces équipements comprenant des appareils ( 2 à 6, 8) permettant d'alimenter 5 ou de commander, à partir de la connexion à au moins un pantographe ( 10), des dispositifs électriques de l'engin de traction, caractérisé en ce qu'il forme un ensemble monobloc disposé dans une enceinte étanche remplie d'un gaz dialectique.10 2/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est installé à l'intérieur de l'engin de traction. 3/ Ensemble selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les équipements comprennent au moins l'un des appareils suivants: un disjoncteur monophasé ( 2),15 un transformateur de palpage ( 4), un sectionneur de ligne haute tension ( 8), un transformateur d'intensité ( 5, 6), un commutateur monophasé/continu ( 3). 4/ Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les contacts électriques de sectionneur et de disjoncteur sont placés dans des ampoules sous vide. / Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enceinte ( 1) comporte des moyens de détection de fuites de gaz.25 6/ Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enceinte est pourvue d'au moins un soufflet permettant le passage d'un organe de commande pneumatique. 7/ Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enceinte sert de support à d'autres équipements ( 7) disposés à l'extérieur del'enceinte. 8/ Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz diélectrique est de l'hexafluorure de soufre.