Brevet FR2730357A1 — publié le 19960809

Système permettant de deconnecter électriquement de son alimentation un appareillage électrique à isolation par un diélectrique liquide La présente invention concerne un système permettant de déconnecter électriquement de son alimentation un appareillage électrique à isolation par un diélectrique liquide. L'invention s'applique en particulier, bien que non limitativement, aux transformateurs immergés dans un diélectrique. La protection des transformateurs contre les défauts internes et extemes est en effet un problème bien connu des exploitants et les solutions actuellement utilisées : fusibles, disjoncteurs, ne suffisent pas à garantir une protection totale et, notamment, à éviter les explosions de certains transformateurs, en particulier ceux accrochés à des poteaux. Ainsi, lors d'un court-circuit monophasé, seul le fusible concerné fonctionne laissant alors le transformateur connecté sur deux phases, ce qui peut entraîner une dégénérescence du défaut provoquant une surpression inteme jusqu'à l'explosion avec les conséquences sur l'environnement. L'invention a ainsi pour objet un système permettant de déconnecter électriquement de son alimentation un appareillage électrique à isolation par un diélectrique liquide, ledit appareillage étant alimenté par une ligne n phasée et chaque phase étant équipée d'un fusible en amont dudit appareillage, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection d'un défaut de l'appareillage ou de son environnement commandant des moyens de mise à la terre des n phases entre le fusible de la phase considérée et ledit appareillage. Selon une réalisation particulière, les moyens de mise à la terre comportent un équipage mécanique muni de n premiers contacts électriques reliés à la terre, ledit équipage étant soumis à la poussée d'un moyen élastique ayant tendance à déplacer ledit équipage de façon à provoquer le contact entre ces n premiers contacts et n seconds contacts, chacun relié à une dite phase d'alimentation entre le fusible correspondant et ledit appareillage, une gâchette de retenue dudit équipage mécanique le maintenant dans une position dite position armée où lesdits premiers contacts sont séparés desdits seconds contacts et où ledit moyen élastique est bandé, et en ce que lesdits moyens de détection de défaut agissent sur ladite gâchette pour libérer ledit équipage. Selon une autre caractéristique, il est prévu des moyens de mise en position armée dudit équipage. Avantageusement, le moyen de détection de défaut est un détecteur de surpression du liquide diélectrique comportant une membrane déformable dont une de ses surfaces est en contact avec ledit liquide diélectrique, ladite membrane étant reliée à ladite gâchette. Ainsi, grâce à l'invention, à l'apparition d'un défaut, la ou les phases d'alimentation de l'appareillage (selon le cas: monophasé, triphasé, alimentation entre deux phases ) sont mises à la terre entre le fusible de phase et l'appareillage entraînant la circulation d'un courant de court-circuit de forte intensité et la fusion rapide avec coupure des fusibles. II n'y a plus aucun nsque de dégénérescence du défaut pouvant entraîner une surpression et une explosion de l'appareil avec écoulement et projection du liquide diélectrique. II est évidemment particulièrement avantageux d'utiliser comme moyen de détection de défaut un détecteur de surpression puisque cette surpression est directement la cause d'une explosion éventuelle et en outre pratiquement tout défaut inteme ou exteme à l'appareillage se traduit à terme par l'apparition d'une surpression. Néanmoins, d'autres moyens de détection peuvent être utilisés qui déclenchent l'équipage de mise à la terre en agissant sur la gâchette et par exemple lors de la fusion d'un fusible dans un appareillage triphasé. On va maintenant donner la description d'un exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention en se reportant au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est un schéma général illustrant le système selon l'invention pour un appareillage triphasé. La figure 2 représente un système selon l'invention appliqué à un transformateur triphasé et dont le détecteur de défaut est un détecteur de surpression. La figure 3 est une vue agrandie en coupe d'une partie de la figure 2, montrant le détecteur de défaut. Les figures 4 et 5 montrent, en vue de face et de dessus, le mécanisme d'armement visible également sur la figure 2. La figure 6 montre un autre exemple de détecteur de défaut et de commande. La figure 7 montre encore un autre exemple de détection de défaut et de commande de déclenchement. En se reportant à la figure 1, on voit un appareillage électrique quelconque 1 à isolation par un diélectrique liquide. II peut s'agir par exemple d'un transformateur, d'un condensateur ou autre organe. L'appareillage 1 est alimenté par une ligne n phasée, ici triphasée 2A, 2B, 2C, et chaque phase d'alimentation est équipée d'un fusible limiteur de courant respectivement 3A, 3B et 3C. II pourrait s'agir également d'un appareillage alimenté en monophasé ou encore entre deux phases, la ou les lignes de phase étant chacune équipée d'un fusible. Selon l'invention, I'appareillage est équipé d'un détecteur de défaut 4 relié à un dispositif de commande 5 qui agit sur un interrupteur triphasé 6 assurant la mise à la terre des trois phases 2A, 2B et 2C entre les fusibles 3A, 3B et 3C et l'appareillage 1 provoquant la fusion immédiate des fusibles et donc la déconnexion électrique de l'appareillage I de son alimentation. Le détecteur 4 peut être de différentes natures, par exemple un détecteur de surpression. II pourrait s'agir aussi d'un capteur de température intérieur à l'appareillage ou même extérieur. II peut s'agir également d'un dispositif informant que l'un des fusibles 3A, 3B ou 3C a sauté. La figure 2 décrit un dispositif pratique appliqué à un transformateur triphasé de distribution 7 alimenté par les phases 2A, 2B et 2C avec un fusible dans chaque phase : 3A, 3B et 3C. II s'agit d'un transformateur immergé dans un diélectrique liquide. Le système de mise à la terre des trois phases 2A, 2B, 2C entre les fusibles 3A, 3B, 3C et le transformateur 7 comprend un équipage mécanique mobile 49. Cet équipage mécanique 49 comporte un barreau isolant 8 équipé de trois premiers contacts électriques 9A, 9B et 9C reliés par une barrette 10 et mis à la terre par une connexion 33. Ce barreau est monté coulissant sur deux supports isolants 11 et 12 et il est soumis selon son axe à la poussée d'un ressort 13 ayant tendance à pousser le barreau 8 de façon à assurer une pression de contact entre les premiers contacts 9A, 9B, 9C et des seconds contacts 14A, 14B, 14C reliés respectivement aux phases 2A, 2B, 2C entre les fusibles 3A, 3B, 3C et le transformateur 7. Les contacts 9A, 9B et 9C sont montés sur le barreau 8 en appui contre des rondelles élastiques 14, de façon à assurer un bon contact des trois premiers contacts contre les trois seconds contacts correspondant, ceci malgré le jeu de fabrication des positions de ces éléments. L'équipage mécanique 49 est maintenu en position dite "position armée", le ressort 13 étant bandé, par une gâchette de retenue 15. Cette position est celle représentée sur la figure 2 où les premiers contacts sont séparés des seconds contacts. Tout cet ensemble peut être, y compris les fusibles 3A, 3B et 3C, immergé dans le liquide diélectrique du transformateur 7 donc être situé à l'intérieur de la cuve dont on a figuré la paroi par la référence 16. Cet ensemble peut tout aussi bien constituer un coffret à part, fixé à l'extérieur de la cuve du transformateur. Pour la mise en position armée de l'équipage mécanique, il est prévu (figures 2, 4 et 5) un levier d'armement 17 fixé perpendiculairement à l'extrémité d'une tige 18 dont l'extrémité supérieure porte un carré de manoeuvre 19. Le levier d'armement est soumis à un ressort de rappel 20 et l'armement est effectué par la rotation de la tige 18 de façon à venir pousser, par le levier d'armement 17, un plot 21 lié au barreau 8. Le système comprend enfin des moyens de détection d'un défaut de l'appareillage ou de son environnement qui agissent sur la gâchette 15. Dans l'exemple de la figure 2, il s'agit d'un détecteur de surpression 22 (détail figure 3). Il comprend une membrane déformable 23 placée à l'interface entre le liquide diélectrique 24 et l'air 25. Cette membrane est reliée à une tige 26 permettant le déplacement de la gâchette 15. Quel que soit l'emplacement de ce détecteur, il est en tout cas nécessaire qu'il y ait une communication entre le liquide diélectrique de la cuve du transformateur et la zone repérée 24 sous la membrane 23. Si, comme il a été dit plus haut, l'ensemble du mécanisme est dans la cuve et que 16 est la paroi de la cuve, des trous 51 assurent cette communication. La membrane 23 est montée dans une capsule 27 fixée à la paroi 16 par des goujons et écrous 28, 29. Au repos, un ressort 30 maintient la gâchette 15 contre le barreau 8. Un ressort taré 31 permet de régler la valeur de la pression de déclenchement. La gâchette 15 est fixée à la tige 26 par une vis 50 et en position de repos (armée) il existe un jeu 32 qui autorise les variations de pression en fonctionnement normal, variations dues à l'échauffement du diélectrique, sans déclencher le système. La figure 6 montre un exemple dans lequel le défaut provoquant le déclenchement du système est une surintensité dans une phase quelconque. Les fusibles 3A, 3B, 3C sont des fusibles à percuteur 33. De tels fusibles sont connus en soi: le percuteur 33 est poussé par un ressort qui est maintenu bandé par un fil métallique qui fond lors d'une surintensité. En cas de surintensité sur l'une des phases, le percuteur 3 du fusible correspondant est libéré, il vient pousser une barre 34 articulée en 35 et cette barre, par un jeu de tringles 36, 37, 38 articulées en 39 et 40, et les tringles 36 et 38 pivotant autour d'un point fixe 41 et 42, vient tirer, par un câble 43, la tige 26 ce qui déclenche le système. Dans cet exemple, le détecteur de surintensité est représenté seul actionneur, il pourrait évidemment être combiné avec le détecteur de surpression 22 de la figure 2. La figure 7 montre encore un autre exemple d'actionneur, ici combiné avec le détecteur de surpression 22, cependant il pourrait être seul. Ici, il s'agit d'une sonde de température 44. Cette sonde est calibrée pour fermer un contact électrique 45 au dessus d'une certaine consigne. Ce contact 45 fat partie d'un circuit comportant une alimentation 46 autonome par rapport au transformateur, et une bobine électrique 47 entourant un noyau de fer doux 48 lié à la tige 26. Ainsi, si la température de consigne est dépassée, le contact 45 se ferme et la bobine 47 est alimentée provoquant la montée du noyau 48 au centre de la bobine 47, ce qui déclenche la gâchette 15 et donc le système de mise à la terre. REVENDICATIONS 1/ Système permettant de déconnecter électriquement de son alimentation un appareillage électrique (1, 7) à isolation par un diélectrique liquide, ledit appareillage étant alimenté par une ligne n phasée (2A, 2B, 2C) et chaque phase étant équipée d'un fusible (3A, 3B, 3C) en amont dudit appareillage (1), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (4, 22) de détection d'un défaut de l'appareillage (1, 7) ou de son environnement commandant (5, 15) des moyens (6, 49) de mise à la terre des n phases entre le fusible de la phase considérée et ledit appareillage. 2/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise à la terre comportent un équipage mécanique (49) muni de n premiers contacts électriques (9A, 9B, 9C) reliés à la terre, ledit équipage (49) étant soumis à la poussée d'un moyen élastique (13) ayant tendance à déplacer ledit équipage de façon à provoquer le contact entre ces n premiers contacts et n seconds contacts (14A, 14B, 14C), chacun relié à une dite phase d'alimentation (2A, 2B, 2C) entre le fusible correspondant (3A, 3B, 3C) et ledit appareillage (7), une gâchette (15) de retenue dudit équipage mécanique (49) le maintenant dans une position dite position armée où lesdits premiers contacts sont séparés desdits seconds contacts et où ledit moyen élastique (13) est bandé, et en ce que lesdits moyens de détection du défaut (22) agissent sur ladite gâchette (15) pour libérer ledit équipage (49). 3/ Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens (17 à 21) de mise en position armée dudit équipage (49). 4/ Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit moyen de détection de défaut est un détecteur de surpression (22) du liquide diélectrique comportant une membrane déformable (23) dont une de ses surfaces est en contact avec ledit liquide diélectrique, ladite membrane étant reliée à ladite gâchette (15). 5/ Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite membrane (23) est reliée à ladite gâchette avec un certain jeu de garde (32) assurant une libre dilatation fonctionnelle normale du liquide diélectrique sans provoquer de déclenchement. 6/ Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit moyen de détection de défaut est constitué par le fat que lesdits fusibles (3A, 3B, 3C) sont des fusibles à percuteur (33), en cas de surintensité sur l'une des phases, le fusible correspondant fond, libérant le percuteur qui, par un jeu de tringles (34, 36, 37, 38), agit sur ladite gâchette (15). 7/ Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit moyen de détection de défaut comprend une sonde de température (44) commandant la fermeture d'un circuit électrique alimentant une bobine (47) comportant un noyau (48) relié à ladite gâchette (15).