Brevet FR2716521A1 — publié le 19950825

RACCORD ANGULAIRE La présente invention a pour objet un raccord angulaire permettant un changement de direction. ou une dénivellation pour une ligne de transport électrique à isolation gazeuse. Une telle ligne usuellement utilisée pour la haute tension (220kV ou plus) comporte un ou plusieurs conducteurs disposés dans une enveloppe tubulaire, les conducteurs étant maintenus au centre par des calages isolants. Les conducteurs peuvent être en aluminium ou en cuivre : ils peuvent être tubulaires. La gaine est également en acier: L'acier a une meilleure tenue à l'arc interne et une meilleure résistance à la pression inteme. Par rapport à l'aluminium, l'acier est moins cher, plus facile à protéger contre la corrosion et plus facile à souder sur le site d'installation de la ligne. L'enveloppe étant le siège de pertes thermiques dues aux courants induits dans l'acier, il est préférable d'insérer entre les conducteurs et l'enveloppe un écran magnétique qui peut prêtre éventuellement une gaine en aluminium. Pour faciliter la pose, et absorber les dilatations thermiques, des patins de glissement sont disposés entre l'enveloppe en acier et l'écran d'aluminium, et les fixations des conducteurs dans les calages isolants sont prévues pour permettre aux conducteurs de glissez Un exemple d'une telle ligne est décrit dans la demande de brevet français nO. 93 15355 du 21 décembre 1993 au nom de la demanderesse. Cet exemple est représenté sur les figures 1 et 2 des dessins annexés. Sur la figure 1, les références 3, 4 et 5 désignent trois conducteurs sous forme de tubes d'aluminium ou de cuivre, disposés parallèlement entre eux et logés respectivement dans les ouvertures 6,7 et 8 de bras isolants 9, 10 et 11. Les extrémité des bras sont maintenues serrées deux à deux dans des mâchoires telles que 13 et 14 constituant les extrémités d'arceaux métalliques 19, 20 et 21; les mâchoircs sont serrées par des ris 12 et écrous 14A. Les extrémités des arceaux forment un triangle équilatéral renversé à base en haut et horizontale. L'ensemble des organes supports de conducteurs forme ainsi un ensemble compact (voir également fig. 2). Les gaines 2 en aluminium coulissent. à l'intérieur d'une enveloppe 1 en acier, sur des bandes 22. 23 en matériau plastique ou en polymère chargé, à bas coefficient de frottement. et à dureté suffisante, tel que le polytetrafluoroéthylène. Les gaines d'aluminium 2 forment, vis-à-vis de l'enveloppe 1 en acier, un écran magnétique permettant de réduire l'échauffement dans l'enveloppe en acier. Les bandes en téflon permettent aux gaines d'aluminium 2 de glisser sur l'enveloppe en acier 1, en cas de dilatations différentielles au cours du fonctionnement, et également lors du montage de la ligne. On donne aux arceaux 19, 1() er 2 1 des profils arrondis pour assurer une bonne tenue diélectrique par rapport aux conducteurs. Le gaz isolant peut être de l'azote sous une pression d'une dizaine d'hectopascals, ou davantage. D'autres gaz peuvent être utilisés, comme l'hexafluorure de soufre. Le raccord de deux tronçons d'une telle ligne, pour adapter la ligne à un changement de direction ou à une dénivellation n'est pas évident. L'étanchéité doit être assurée, et la distance d'isolement entre le conducteur (mono phase) ou les conducteurs (triphasé, polyphasé) doit être respectée. La présente invention a pour objet un raccord angulaire permettant un changement de direction pour une ligne de transport électrique pour le raccordement d'un premier tronçon de ligne à un second tronçon de ligne, les deux tronçons comportant chacun au moins un conducteur et une enveloppe extérieure de protection cylindrique, les au moins un conducteur étant disposé centralement dans chaque tronçon au voisinage de l'axe de chaque enveloppe, caractérisé en ce que les enveloppes sont raccordées l'une à l'autre par un joint à rotule soudé après positionnement relatif d'un tronçon par rapport à l'autre, selon l'orientation choisie, et le au moins un conducteur du premier tronçon est raccordé audit au moins un conducteur du second tronçon par un joint à rotule. Dans un mode de réalisation de l'invention, le joint à rotule des enveloppes est constitué sur chaque enveloppe par un segment sphérique muni d'une première bride, ladite première bride étant fixée avec interposition d'un joint, à une seconde bride soudée sur l'enveloppe, les rayons des segments sphériques des enveloppes étant différents, de façon à former un segment sphérique extérieur et un segment sphérique intérieur, la différence des rayons étant sensiblement égale à l'épaisseur de paroi des segments, de façon que le segment intérieur puisse se mouvoir en glissement à l'intérieur du segment extérieur. Dans le cas du courant monophasé, il n'y a qu'un conducteur dans la ligne, le conducteur dans chaque tronçon est disposé coaxialement à l'enveloppe, et le joint à rotule des enveloppes et le joint à rotule des conducteurs sont concentriques. Dans le cas du courant triphasé (ou tout autre polyphasé) les rotules des conducteurs sont montées axialement coulissantes sur leurs conducteurs respectifs pour permettre l'adaptation de la géométrie du raccord à un angle choisi de changement de direction. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins cijoints et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins - la figure I est une vue en coupe d'un exemple de ligne de transport électrique à isolation gazeuse. à laquelle peut s'appliquer la présente invention, - la figure 2 est une vue en coupe axiale de la ligne de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'une jonction selon l'invention, d'une ligne monophasée. en cours de réalisation, les deux tronçons joints étant dans l'alignement l'un de l'autre, avant la formation de l'angle du changement de direction à imprimer à la ligne, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 de la jonction de la figure 3 terminée, et - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 pour une ligne triphasée. Les lignes de transport électrique à isolation gazeuse sont généralement constituées de tronçons de longueur d'environ 100 mètres, qui, pour des raisons de fabrication et de transport sont constitués de modules de 10 mètres soudés bout à bout (entre 5 et 12 mètres selon les circonstances). Les tronçons sont raccordés sur le terrain, comme décrit dans le brevet cité ci-dessus pour former des lignes pouvant atteindre plusieurs dizaines de kilomètres. L'invention a pour objet les raccords angulaires utilisés pour les changements de direction ou les dénivellations de terrain lors de la pose ou l'enfouissement d'une ligne.Pour réaliser une jonction angulaire entre un premier tronçon (à gauche sur les figures 3 et 4) et un second tronçon (à droite sur les figures 3 et 4) d'une ligne monophasée, les enveloppes en acier 30A, 30B des tronçons sont munies, à leur extrémités adjacentes à l'extémité à raccorder de l'autre tronçon, d'une bride 31A, 3 il. Le joint à rotule des enveloppes comprend pour chaque tronçon un élément de rotule constitué par un segment sphérique 32A, 32B. A chaque segment est soudée une bride 33A. 33B. et les brides des segments sont fixées, par exemple par des boulons aux brides des enveloppes avec interposition d'un joint. Les diamètres des deux segments sphériques différent de l'épaisseur de la paroi des segments de façon à pouvoir emboîter les segments l'un dans l'autre. Ils peuvent ainsi glisser l'un par rapport à l'autre sans frottement excessif et être soudés l'un à l'autre de façon étanche sans difficulté. A l'intérieur des enveloppes sont disposés un conducteur central 35A dans le premier tronçon et un conducteur central 35B dans le second tronçon. Ces conducteurs, qui peuvent être formés d'un tube en aluminium ou en cuivre sont également raccordés par un joint à rotule. Pour ce faire, une pièce à rotule 36 est soudée sur l'extrémité du conducteur 35A. La pièce à rotule comporte à une extrémité une rotule sphérique 36A et l'autre extrémité est soudée au conducteur. L'autre palie de la rotule est formée par deux demi-coquilles 37A, 37B componant chacun à une extrémité une coquille hémisphérique et à l'autre extrémité une forme de liaison adaptée à être emboîtée sur un élément de liaison 38 lui-mame soude au conducteur 35B. Il va de soi que la forme de l'élément de liaison 38 pourrait être réalisee directement sur l'extrémité du conducteur 35B. Les conducteurs sont portés à l'intérieur des enveloppes par des calages isolants non représentés sur les figures, mais représentés et décrits dans le brevet français cité cidessus. Dans le premier tronçon. la pièce il rotule peut être maintenue en position par un calage isolant 40 en forme de tronc de cône fixé par sa grande base à l'enveloppe tandis que sa petite base est formée avec une ouverture 40A à travers laquelle est introduite la pièce à rotule 36. La fixation de la grande base peut être réalisée par exemple au moyen de deux brides -11.12. Dans un mode d'application de l'invention, les fixations du calage tronconique sur l'enveloppe et sur la pièce a rotule sont étanches aux gaz. La pièce à rotule est avantageusement équipée d'un pare-effluves 43. Une fois réalisée l'assemblage de la figure 3, le second tronçon est orienté par rapport au premier suivant la direction choisie. Afin de faciliter l'opération, I'enveloppe 30B peut n'être mise en place qu'après réalisation de la jonction, puis les brides 33B et 31 B sont boulonnées ensembles. Après orientation, les deux segments sphériques sont soudés en 45 et la connexion est alors terminée (fig. A). Ce système d'assemblage permet de réaliser un débattement angulaire de ::::: 250. La figure 5 représente un autre exemple d'application de l'invention au cas d'une ligne triphasée. La rotule des enveloppes est identique à celle de la ligne monophasée. Chaque tronçon comporte dans ce cas trois conducteurs. Afin de réaliser un changement de direction, tout en conservant la même disposition des barres (même entre axe) dans les deux tronçons ; il est nécessaire que les centres 60 des rotules des conducteurs se trouvent dans le plan bisecteur 61 de l'angle formé par les deux tronçons, passant par le centre 62 de la sphère de la rotule des enveloppes. Cela est possible en décalant les extrémités des conducteurs, comme repésenté sur le second tronçon (à droite) de la figure 5. Cela n'est pas toujours facile sur le premier tronçon, qui lors de la succession des opérations de pose, se trouve terminé quand on commence la connexion angulaire. Cette façon de procéder n'est pas non plus commode pour rattraper les jeux et les dilatations thermiques, ni pour réaliser l'étanchéité aux gaz. Conformément à la présente invention. une pièce à rotule 50 est prévue sur chacun des conducteurs du premier tronçon, et ces pièces à rotule sont constituées chacune de deux parties : une partie 5()A portant la rotule, et une partie 50B soudée au conducteur, ces deux parties étant montées à coulissement longitudinal l'une dans l'autre. La continuité électrique entre la partie 50B et la rotule 50A est assurée par les contacts 51. Comme dans le cas précédent du monophasé, les pièces à rotule 50, tout au moins les parties fixes 50B sont maintenues en position par des calages en tronc de cône 52 sur lequel sont également fixés des pare-effluves 43. Ces trois calages de tronc de cône sont fixés sur une plaque support de cône 55. Cette plaque est fixee à son pourtour à l'enveloppe 30A du premier tronçon, et est formée avec trois ouvertures par où passent les trois conducteurs. Chaque ouverturc est ainsi obturée par un cône. Les grandets bases des cônes 52 peuvent être fixées à la plaque 55 par une contre-plaque 56 de mtme dimension avec les mêmes ouvertures. Selon une forme de réalisation particulière et avantageuse de l'invention, la plaque support de cône est fixée de façon étanche à l'enveloppe et chaque cône est fixé de façon étanche aux gaz aussi bien sur la plaque support de cône, qu'autour de la pièce à rotule de chaque conducteur. Ce système d'assemblage permet un débattement angulaire un peu inférieur à celui de la ligne monophasé de l'ordre de + lS. A titre d'exemple les conducteurs peuvent être constitués par des barres d'aluminium de diamètre de 220 mm. la paroi ayant une épaisseur de 17 mm. L'enveloppe en acier a dans ce cas un diamètre de 1 219 mm et la paroi de 9 mm. La gaine d'aluminium peut avoir 4 mm d'épaisseur. Revendications: 1.- Raccord angulaire permettant un changement de direction pour une ligne de transport électrique haute tension à isolation gazeuse pour le raccordement d'un premier tronçon de liene à un second tronçon de ligne, les deux tronçons comportant chacun au moins un conducteur (35) et une enveloppe extérieure de protection (30) cylindrique, les au moins un conducteur étant disposé centralement dans chaque tronçon au voisinage de l'axe de chaque enveloppe, caractérisé en ce que les enveloppes sont raccordées l'une à l'autre par un joint à rotule (32) soudé après positionnement relatif d'un tronçon par rapport à l'autre, selon l'orientation choisie, et le au moins un conducteur du premier tronçon est raccordé audit au moins un conducteur du second tronçon par un joint à rotule (36, 37). 2.- Raccord angulaire selon la revendication 1, dans lequel il n'y a qu'un conducteur (35) dans chaque tronçon. le conducteur dans chaque tronçon étant disposé coaxialement à l'enveloppe (30), et le joint à rotule des enveloppes et le joint à rotule des conducteurs sont concentriques. 3.- Raccord angulaire selon la revendication 2, dans lequel le joint à rotule des conducteurs est constitué : d'une part à l'extrémité du premier tronçon par une pièce à rotule (36) comportant à une extrémité une rotule sphérique (36A), ladite pièce étant soudée par l'autre extrémité au conducteur (35) dudit premier tronçon ; d'autre part à l'extrémité adjacente du deuxième tronçon par un ensemble de deux demicoquilles (37A, 37B) componant chacune à une extrémité une cavité hémisphérique et à l'autre extrémité une forme de liaison à emboîtement sur un élément de liaison (38) soudé au conducteur dudit deuxième tronçon. A.- Raccord angulaire selon la revendication 2, dans lequel ladite pièce à rotule est maintenue en position par un calage isolant (40) en forme générale de tronc de cône, fixé par sa grande base à l'enveloppe et par sa petite base à ladite pièce à rotule. D.- Raccord angulaire selon 1;1 revendication 4, dans lequel les fixations dudit calage en forme de tronc de cône t4()), sur l'enveloppe et sur ladite pièce à rotule, sont étanches aux gaz. 6.- Raccord angulaire selon la revendication 1, dans lequel il y a plusieurs conducteurs, et dans lequel chaque pièce à rotule (50) est constituée en deux parties, une première partie (SOA) comportant la rotule, et une seconde pame (SOB) soudée au conducteur, les deux parties étant montées coulissantes l'une dans l'autre. 7.- Raccord angulaire selon la revendication fi, dans lequel un contact électrique en glissement (51) est établi entre les deux parties coulissantes de ladite pièce à rotule. 8.- Raccord angulaire selon la revendication 6, dans lequel une plaque support de cônes (5D) est montée dans l'enveloppe du premier tronçon, ladite plaque comportant autant d'ouvertures que de conducteurs. chaque conducteur étant maintenu en position par un calage isolant (52) en forme générale de tronc de cône, fixé par sa grande base à ladite plaque support de cône, autour de l'ouverture correspondante au conducteur, et par sa petite base à ladite pièce à rotule (50), par sa partie soudée au conducteur. 9. - Raccord angulaire selon la revendication 8, dans lequel les fixations de la plaque (55) sur l'enveloppe, et des calages (52) en forme de tronc de cône, sur la plaque (40) et sur les pièces à rotule (50B) sont étanches aux gaz. 10.- Raccord angulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint à rotule des enveloppes (30A, 30B) est constitué sur chaque enveloppe par un segment sphérique (32A, 32B) muni d'une première bride (33A, 33B), ladite première bride étant fixée avec interposition d'un joint, à une seconde bride (31A, lA, 31B) soudée sur l'enveloppe, les rayons des segments sphériques des enveloppes étant différents, de façon à former un segment sphérique extérieur et un segment sphérique intérieur, la différence des rayons étant sensiblement égale à l'épaisseur de paroi des segments, de façon que le segment intérieur puisse se mouvoir en glissement à l'intérieur du segment extérieur. 11.- Raccord angulaire selon la revendication 1, dans lequel il y a plusieurs conducteurs dans chaque enveloppe, dans lequel les centres (60) des joints à rotule des conducteurs sont situés dans un plan bisecteur (61) de symètrie de l'angle des tronçons, passant par le centre (62) de la sphere du joint à rotule des enveloppes.