Brevet FR2747245A1 — publié le 19971010

Système de protection d'un transformateur de distribution triphasé à isolation dans un diélectrique liquide La présente invention concerne un système de protection d'un transformateur de distribution triphasé à isolation dans un diélectrique liquide. Plus particulièrement, I'invention s'applique aux transformateurs de distribution situés dans des réseaux à régime de neutre compensé, c'està-dire dans lequel le point neutre du secondaire, monté en étoile, du transformateur du poste source est relié à la terre par l'intermédiaire d'une réactance L accordée aux capacités du réseau, de telle sorte qu'en présence d'un défaut à la terre, le courant dans le défaut est théoriquement nul. Dans les transformateurs de distribution à diélectrique liquide, en cas de défaut, il y a un risque d'échauffement du diélectrique provoquant une surpression pouvant atteindre une valeur telle qu'il explose avec les graves conséquences pour l'environnement dues aux projections du diélectrique. 1s Le brevet français n 2 629 955 décrit un dispositif de protection d'un transformateur triphasé immergé dans un liquide diélectrique contre un défaut consistant en une baisse de niveau du liquide diélectrique à une valeur déterminée. Le dispositif consiste en ce que chaque phase, côté haute tension, est équipée d'un fusible de limitation d'intensité et en ce qu'un flotteur vient, en cas de baisse de niveau du diélectrique, établir un court-circuit franc entre un point de chaque phase situé entre les fusibles et les enroulements du transformateur, et un quatrième contact relié à la masse du transformateur. Cependant, avec un réseau à régime de neutre compensé, comme dit plus haut, un tel dispositif n'est pas satisfaisant. En effet, en cas d'apparition du défaut (baisse du niveau à une hauteur telle que le flotteur établit le contact entre les quatre points), on aura un courtcircuit triphasé relié à la terre par l'intermédiaire du contact à la masse et seuls deux fusibles couperont et le courant passera entre la troisième phase non coupée et la terre avec une intensité trop faible, compte tenu du régime de neutre compensé, pour faire fonctionner le troisième fusible mais suffisamment importante pour provoquer, soit un échauffement du liquide diélectrique, faire monter la pression et exploser la cuve, soit un déclenchement du poste source. La présente invention a ainsi pour but de proposer un système sûr et fonctionnant parfaitement dans un réseau à régime de neutre compensé ou non. L'invention a ainsi pour objet un système de protection d'un transformateur de distribution triphasé à isolation dans un diélectrique liquide, deux au moins des trois phases étant équipées, du côté haute tension du transformateur d'un fusible limiteur de courant, caractérisé en ce qu'en série sur chacune des deux phases équipées d'un dit fusible limiteur de courant, est disposé un micro-fusible de protection agissant dans la zone critique de fonctionnement du fusible limiteur de protection, le micro-fusible étant associé à un percuteur et en ce qu'il comporte au moins un moyen de détection de défaut concemrnant au moins l'un des deux points suivants: la pression dans la cuve et le niveau du diélectrique, un court-circuiteur triphasé étant situé sur la haute tension entre lesdits fusibles limiteurs de courant et les enroulements haute tension, ledit court-circuiteur étant commandé par ledit moyen de détection de défaut, le percuteur associé à chaque micro-fusible commandant également le court-circuiteur en cas de fonctionnement du micro-fusible. On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se reportant au dessin annexé dans lequel: La figure unique est un schéma représentant un transformateur de distribution triphasé à isolation dans un diélectrique liquide, équipé du système de protection selon l'invention. Il s'agit par exemple d'un transformateur 20 K volts-410 volts. On a figuré en 1 l'enroulement haute tension en triangle et en 2 l'enroulement basse tension en étoile. L'enroulement haute tension 1 est alimenté par les trois phases 3, 4 et 5 qui pénètrent dans la cuve du transformateur, schématiquement représentée par un rectangle 6, par des traversées isolantes 7, 8 et 9. L'enroulement basse tension 2 alimente les lignes de phases 10, 11 et 12 en traversant la cuve 6 par des traversées isolantes 13, 14 et 15 et de même, le point neutre 16 est relié à un conducteur neutre 17 traversant la cuve par une traversée isolante 18. Côté haute tension, deux des trois phases, ici les phases repérées 3 et 4 sont reliées à l'enroulement haute tension 1 par l'intermédiaire d'un fusible limiteur de courant respectivement 19 et 20, tandis qu'aucun fusible n'équipe la troisième phase repérée 5. Ces fusibles fonctionnent normalement au dessus d'une valeur d'intensité qu'on appellera intensité de coupure Ic, par exemple de 60 ampères. Au dessous de cette valeur, il existe une zone d'intensité critique pour laquelle le fusible s'échauffe, se dégrade et coupe mal, par exemple entre 36 et 60 ampères. Selon l'invention, afin de protéger ces fusibles contre un mauvais fonctionnement dans cette zone d'intensité critique, chaque fusible limiteur de courant 19, 20 est associé en série à un micro-fusible, respectivement 21 et 22 constitué chacun par une courte lame d'argent encochée. Son rôle est d'obtenir une fusion en fond d'encoche pour de faibles courants de défaut, dans la zone d'intensité critique du fusible limiteur de courant, avec une bonne précision. Chaque micro-fusible est associé à un percuteur respectivement 23 et 24. Un tel percuteur est connu en soi, il est constitué d'un doigt poussé par un ressort maintenu bandé par un fil d'acier. Le fil d'acier, figuré en 25, 26, est branché en parallèle sur le micro-fusible 21, 22. Le fil d'acier du percuteur a une résistance électrique beaucoup plus élevée que celle de la lame d'argent du micro-fusible, de telle sorte qu'en fonctionnement normal, le courant passe dans la lame d'argent évitant le vieillissement du fil d'acier. En cas de surintensité, dans la zone calibrée correspondant à ladite zone critique, la lame d'argent fond, d'o l'apparition d'un arc électrique augmentant la tension aux bornes du micro- fusible et déviant le courant vers le fil d'acier qui fond lui aussi libérant le doigt 27, 28 du percuteur. C'est le fonctionnement classique d'un fusible à percuteur. La libération du doigt d'un percuteur commande la fermeture d'un court- circuiteur triphasé 29, 30. Cette commande est assurée par l'intermédiaire d'un système mécanique de déclenchement quelconque et est figurée par le tracé 31 en traits discontinus. Le système comporte en outre un détecteur de pression 32 qui commande également le court- circuiteur 29-30 en cas de pression du diélectrique dépassant la valeur de réglage du capteur. Un détecteur de niveau 2 5 33 complète également le dispositif de protection. En cas de baisse de niveau au dessous d'une valeur donnée, le détecteur 33, constitué par exemple par un simple flotteur, effectue la fermeture d'un contact 34 fermant un circuit comprenant un percuteur 35 dont le fil d'acier 36 est branché entre le point neutre 16 et une phase 12. Une résistance de limitation 37 est insérée dans le circuit si nécessaire. La fermeture du contact 37 fait circuler dans ce circuit un courant qui fait fondre le fil d'acier 36 du percuteur provoquant la fermeture du court-circuiteur triphasé 29, 30. Ainsi, en cas d'apparition d'un défaut, tel qu'une surintensité, une surpression ou une fuite de diélectrique entraînant une baisse de niveau d'une valeur déterminée, on provoque un court-circuit franc entre les trois phases haute tension 3, 4 et 5, en un point situé entre les fusibles 19, 20 et l'enroulement haute tension 1, ce qui provoque immédiatement la coupure des fusibles 19 et 20. Les micro-fusibles 21 et 22 n'ont pas de pouvoir de coupure et ne servent qu'à transformer une surintensité en action mécanique, par le percuteur 23, 24 afin d'assurer la fermeture du court-circuiteur 29, 30 pour faire fonctionner les fusibles 19, 20 qui ont, eux, un pouvoir de coupure. La troisième phase 5, non coupée reste sous tension, mais n'est parcourue par aucun courant, car il n'y a plus de retour possible par les phases 4 et 6 coupées. Dans ce transformateur, toute la partie haute tension est sur-isolée par rapport à la basse tension et par rapport à la cuve. On entend par là que, si pour les autres appareillages du réseau l'isolation est faite pour tenir x k volts par rapport à la masse, ici, l'isolation sera conçue pour tenir une tension supérieure. REVENDICATION Système de protection d'un transformateur de distribution triphasé à isolation dans un diélectrique liquide, deux (3, 4) au moins des trois phases (3, 4, 5) étant équipées, du côté haute tension du transformateur d'un fusible limiteur de courant (19, 20), caractérisé en ce qu'en série sur chacune des deux phases (3, 4) équipées d'un dit fusible limiteur de courant (19, 20), est disposé un micro- fusible (21, 22) de protection agissant dans la zone critique de fonctionnement du fusible limiteur de protection, le micro-fusible étant associé à un percuteur (23, 24) et en ce qu'il comporte au moins un moyen de détection de défaut (32, 33) concernant au moins l'un des deux points suivants: la pression dans la cuve et le niveau du diélectrique, un court-circuiteur triphasé (29, 30) étant situé sur la haute tension entre lesdits fusibles limiteurs de courant (19, 20) et les enroulements haute tension (1), ledit court-circuiteur étant commandé par ledit moyen (32, 33) de détection de défaut, le percuteur (23, 24) associé à chaque micro-fusible (21, 22) commandant également le court-circuiteur (29, 30) en cas de fonctionnement du micro-fusible (21, 22).