Brevet FR2735913A1 — publié le 19961227

TABLEAU PREFABRIQUE A MOYENNE TENSION A DEUX JIUX DE BARRES La présente invention est relative à un tableau préfabriqué à moyenne tension, à deux jeux de barres. On rappelle qu'un tableau à deux jeux de barres permet d'assurer la continuité de l'alimentation électrique d'une installation, grâce à deux sources d'énergie qui peuvent être utilisées indifféremment. En cas de défaillance d'une des sources ou en cas de maintenance sur l'un des jeux de barres, une simple commutation d'un jeu de barres sur l'autre jeu de barres sera suffisante pour assurer la continuité du service. On pourra, pour trouver un exemple de cellule à deux jeux de barres, se référer à la publication Les Techniques de l'ingénieur, D 628-11, "Schémas électriques des Postes", par Gérard BENISTAN. Les tableaux moyenne tension préfabriqués à deux jeux de barres sont souvent: - complexes, en raison des architectures différentes et souvent peu compatibles des appareillages utilisés, - encombrants, parce qu'ils renferment des appareillages standard à isolement dans l'air qui n'ont pas été conçus spécialement pour l'équipement de tableau, et aussi, souvent, parce qu'ils doivent contenir des jeux de barres importants disposés en nappes horizontales isolées dans l'air et raccordées aux appareillages par d'autres nappes orthogonales, - coûteux, en raison même des causes exposées cidessus et du fait qu'ils sont souvent hors normes et réalisés "sur mesure" à la demande de l'utilisateur. De plus, les difficultés de réalisation croissent en même temps que croissent les tensions de service, les courants nominaux et les puissances de court-circuit. Malgré la complexité et le prix des tableaux, ceux-ci ne présentent pas toujours la sécurité mentionnée plus haut que devrait apporter le doublement du jeu de barres. En effet, les jeux de barres, qui devraient constituer les parties les plus sûres de l'installation, sont souvent disposées très près les uns des autres, et en des endroits vulnérables en cas de sinistre (incendie ou explosion du disjoncteur). Les paquets de connexion ont des formes complexes, les contacts intermédiaires sont nombreux, d'où il résulte des risques élecctrodynamiques (effets de boucle) et des risques d'échauffement en raison de dessérages de contacts. Les conditions d'exploitation sont souvent difficiles: - difficultés de contrôle de position des appareils: disjoncteur débrochable non visible en enveloppe fermée, difficulté fréquente de contrôle de position des appareils de commutation, - difficultés de dépannage, ce dernier nécessitant la mise hors tension obligatoire des barres pour accès au poinjt commun ou aux appareils de commutation,pas d' interchangeabilité facile. Pour pallier toutes les difficultés ci-dessus, une tendance est de réaliser des tableaux à deux jeux de barres en combinant deux travées simples, mais le prix et l'encombrement sont très importants, avec des liaisons câbles complexes et chères. I1 est souvent difficile de télécommander un tableau à deux jeux de barres classique en l'équipant de sectionneurs ou interrupteurs à commandes électriques séparées qui le plus souvent sont coûteuse et difficiles à installer et qui ne présentent pas des garanties de fiabilité et d'endurance satisfaisante. Enfin, les verrouillages de commutation entre le disjoncteur de la cellule ou le disjoncteur de couplage sont coûteux à réaliser et lourds à exploiter. Un but de l'invention est de réaliser un tableau à deux jeux de barres qui soit à la fois: - économique, - peu encombrant, notamment par le fait qu'un même appareil remplit les fonctions d'un disjoncteur et de deux sectionneurs, - d'exploitation facile et sûre avec toutes positions visibles des appareils de commutation, - de dépannage aisé, - aisément télécommandable - permettant des verrouillages faciles à réaliser et à exploiter. L'invention se fonde sur l'existence, connue depuis la publication de la demande de brevet français n091 14 311 déposée le 20 novemebre 1991, d'un disjoncteur autosectionneur dont les caractéristiques sont rappelées maintenant. Un tel disjoncteur auto-sectionneur comprend, pour chaque pôle, un traversée isolante (ou fût isolant) enfermant une ampoule à vide, la traversée comprenant à une première extrémité un premier contact relié à une première borne de l'ampoule à vide et à une seconde extrémité un second contact relié à une seconde borne de l'ampoule à vide, les traversées étant fixées à un profilé métallique le long duquel est disposé un arbre de manoeuvre commun aux ampoules à vide et actionné par une commande de manoeuvre des ampoules à vide contenu dans un coffret solidaire du profilé, ce dernier étant actionné en rotation pour assurer la fonction sectionnement. Un tel disjoncteur a permis la réalisation d'une cellule à un jeu de barres, commercialisée par le Demandeur sous la marque déposée VISAX. On pourra se référer à la demande de brevet français nO 93 09 280 du 28 juillet 1993. Une telle cellule est représentée vue de côté, en élévation, dans la Figure 1. On distingue un caisson métallique 1, portant un tiroir métallique 2 contenant l'axe servant de support à trois fûts 3A, 3B, 3C isolants contenant chacun une ampoule à vide et constituant les pôles d'un disjoncteur triphasé référencé globalement DAS et assurant la fonction coupure de la cellule. La commande des ampoules à vide est assurée par un mécanisme placé à l'intérieur d'un boîtier 4. Ce boîtier est solidaire de l'axe support des fûts isolants. Chaque fût comprend deux contacts d'extrémité; les premiers contacts 5A, 5B, 5C assurent le contact avec un jeu de barres 7A, 7B, 7C émergeant d'un bloc isolant 9 constituant un toit pour la cellule; les seconds contacts 9A, 9B, 9C assurent le contact avec des traversées multifonctionnelles 10A, 10B, 10C, qui contiennent chacun un tore de mesure de courant et qui sont reliées à des arrivées de câble 12A, 12B, 12C. Le mécanisme de commande contenu dans le boîtier 4 assure la fonction "coupure" en provoquant l'ouverture des ampoules à vide. La rotation de 900 de l'axe support des fûts, et du boîtier de commande qui est solidaire de cet axe, permet d'assurer la fonction sectionnement de la "cellule" Dans la suite, on désignera par module l'ensemble des trois pôles d'un appareil auto-sectionneur placés dans un tiroir et munis de leur commande. C'est à partir de ce module de base à un jeu de barres qui vient d'être décrit que le Demandeur a conçu un tableau à deux jeux de barres réalisant le schéma classique de la Fig.2, dans lequel on désigne par B' et B" les deux jeux de barres, par C le départ des câbles vers l'utilisateur et par D, D', D" les disjoncteurs assurant les diverses configuration d'utilisation. Les disjoncteurs sont encadrés chacun par deux sectionneurs respectivement S1'-S2', S1"- S2", S1-S2 qui assurent l'isolement. Conformément à l'invention, le tableau est réalisé en pratique au moyen de trois modules à un jeu de barres du type décrit précédemment, disposés et reliés de manière convenable comme il est dit maintenant. L'invention a pour objet un tableau préfabriqué à moyenne tension à deux jeux de barres, caractérisé en ce qu'il comprend trois modules du type comportant un appareil auto-sectionneur à trois pôles comportant chacun une ampoule à vide, les pôles étant commandés par un mécanisme contenu dans un coffret solidaire d'un arbre-support des pôles, la manoeuvre du mécanisme réalisant la fonction "coupure" en provoquant l'ouverture ou la fermeture des ampoules à vide, la rotation de l'arbre provoquant la fonction "sectionnement", les pôles étant, en position de sectionnement, contenus dans un tiroir débrochable, un premier module étant disposé de manière que les pôles soient en position verticale lorsque ce module est en service, les second et troisième modules étant disposés au-dessus de et perpendiculairement au premier module, des premiers contacts des pôles des deuxième et troisième modules coopérant respectivement avec l'un et l'autre des deux jeux de barres précités, des deuxièmes contacts des pôles des deuxième et troisième modules coopérant avec un troisième jeu de barres disposées horizontalement dans un plan vertical et reliées électriquement à un quatrième jeu de barres disposées verticalement dans un plan vertical et coopérant avec des premiers contacts des pôles du premier module, des seconds contacts des pôles du premier module coopérant avec des prises de départ de câbles. L'invention est précisée par la description ci-après d'un mode préféré de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue de côté en élévation d'une cellule à un jeu de barres avec disjoncteur autosectionneur, - la figure 2 est un schéma électrique d'un schéma de distribution dit "à deux jeux de barres", - la figure 3 est une vue de côté d'un tableau à deux jeux de barres selon l'invention, - la figure 4 est une vue partielle en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. Le tableau, représenté en élévation et de côté dans la figure 3, comprend tout d'abord un module à 1 jeu de barres, désignée globalement CEL1, qui comporte tous les éléments de la cellule de la Fig.l, mais dans laquelle le jeu de barres horizontales 7A, 7B, 7C a été remplacé par des barres verticales de même calibre 7'A, 7'B, 7'C traversant le toit 9 et et disposés selon une nappe verticale s'étendant verticalement au-dessus de celui-ci. On notera toutefois que si la cellule de la Fig. 1 est équipée de disjoncteurs, le module CEL1 peut être équipé soit de disjoncteurs, soit d'interrupteurs, soit de contacteurs, soit de sectionneurs, soit de rupto-fusibles. Le choix de ces appareils dépend des performances demandées au tableau et qui dépendent notamment de la tension de service, de la puissance transitée, de l'intensité maximale admissible et du circuit utilisé. L'homme du métier saura faire ce choix qui n'est pas une des caractéristiques de l'invention. Sur le module CEL1 est placé un caisson additionnel 20 disposé horizontalement et ayant une section verticale voisine et de préférence identique à la section horizontale du module CEL1. Ce caisson comprend un jeu de barres triphasées disposées en une nappe horizontale, référencés 16A, 16B et 16 C et électriquement reliés respectivement aux barres verticales 7'A, 7'B et 7'C. Les barres 16A à 16C sont agencées pour ménager des distances d'isolement dans l'air, comme il est montré dans la figure 4. A gauche et à droite de la figure 3, ces barres coopèrent avec des modules CEL' et CEL" identiques à CEL1 à ceci près qu'ils sont montés à 900 par rapport à CEL1. Les éléments du module CEL1 ont reçu les même numéros de référence que ceux de la Fig.l, les éléments des modules CEL' et CEL" ont reçu les numéros des éléments homologues du module CEL1, avec en plus, le signe ' (prime) ou " (seconde) respectivement. Les modules CEL' et CEL" comprennent chacun un appareil auto-sectionneur avec sa commande intégrée; ces appareils, des disjoncteurs dans l'exemple décrit, sont référencés DAS' pour la CEL' et DAS" pour CEL". Des premières bornes 20A', 20B', 20C' du disjoncteur DAS' coopèrent avec les bornes 16A à 16C respectivement; il en est de même des premières bornes 20A", 20B" et 20C" du disjoncteur DAS".Des secondes bornes 21A', 21B' et 21C' du disjoncteur DAS' coopèrent avec des barres fixes 23A', 23B' et 23C', disposées en nappe verticale et constituant le jeu de barres B' de la Fig.2 ; de même des secondes bornes 21A", 21B" et 21C" du disjoncteur DAS" coopèrent avec des barres fixes 23A", 23B" et 23C", disposées en nappe verticale et constituant le jeu de barres B" de la Fig.2. Les éléments de CEL' et CEL" sont identiques aux éléments correspondants de CEL1; on peut donc utiliser ce type de cellule sans modification, si ce n'est de supprimer la traversée multifonctionnelle qui n'est pas nécessaire. On note que les disjoncteurs auto-sectionneurs DAS' et DAS" réalisent respcectivement les fonctions dévolues aux ensembles D'-S1'- S2' et D"-Sî"-S2" de la Fig.2. Le tableau de l'invention est de fabrication économique, puisqu'il met en oeuvre ces cellules identiques fabriquées en grand nombre d'exemplaire pour de nombreuses applications. Le tableau de l'invention présente tous les avantages inhérents aux cellules précitées: - faible encombrement, - sécurité de fonctionnement, - possibilité d'automatisation par la commande à distance du mécanisme de coupure et du mécanisme de sectionnement, - sécurité d'emploi puisque toutes les coupures et sectionnement sont visibles, - facilité de maintenance car les modules sont constitués de tiroirs qui peuvent être ouverts, même lorsque l'installation est sous tension, - facilité de verrouillage. D'autres avantages apparaissent: Le prix de revient du tableau est inférieur à celui correspondant à n'importe quelle autre solution à deux jeux de barres à isolement dans l'air comprenant toujours trois groupes. Les jeux de barres sont physiquement très séparés de sorte que le tableau présente un meilleur comportement et une meilleure fiabilité en cas de sinistre. Les commandes des appareils peuvent être très simples lorsque l'appareil du module est par exemple un interrupteur ou un sectionneur, qui, par définition, ne nécessitent pas un pouvoir de coupure élevé. Toutes les combinaisons de tableau sont réalisables dans le même encombrement puisque tous les appareils utilisables ont, pour une tension donnée, même forme et même encombrement. On peut ainsi avoir les combinaisons ci-après: - module CEL1 équipé d'un disjoncteur ou d'un contacteur, modules CEL2 et CEL3 équipés de sectionneurs, - module CEL1 équipé d'un disjoncteur ou d'un contacteur, modules CEL2 et CEL3 équipés d'interrupteurs, - etc... L'invention s'applique à la réalisation de tous tableaux de 7,2 à 36 kV et, en raison de la standardisation des composants et des modules, les études d'industrialisation à effectuer sont simples et peu onéreuses. Le tableau décrit et représenté peut être complété par des sectionneurs de terre non représentés. Les caissons contenant les pôles peuvent comprendre un compartiment latéral destiné aux appareillages à basse tension de commande et de signalisation. REVENDICATION 1/ Tableau préfabriqué à moyenne tension à deux jeux de barres (B', B"), caractérisé en ce qu'il comprend trois modules (CEL1, CEL4, CEL") du type comportant un appareil auto-sectionneur (DAS, DAS', DAS") à trois pôles comportant chacun une ampoule à vide, les pôles étant commandés par un mécanisme contenu dans un coffret solidaire d'un arbresupport des pôles, la manoeuvre du mécanisme réalisant la fonction "coupure" en provoquant l'ouverture ou la fermeture des ampoules à vide, la rotation de l'arbre provoquant la fonction "sectionnement", les pôles étant, en position de sectionnement, contenus dans un tiroir débrochable, une premier module (CEL) étant disposé de manière que les pôles soient en position verticale lorsque cette cellule est en service, les second (CEL') et troisième (CEL") modules étant disposés au-dessus de et perpendiculairement au premier module (CEL), des premiers contacts (21A', 21B', 21C'; 21A", 21B", 21C") des pôles des deuxième (CEL') et troisième (CEL") modules coopérant respectivement avec l'un (B') et l'autre (B") des deux jeux de barres précités, des deuxièmes contacts (20A', 20B', 20C'; ; 20A", 20B", 20C") des pôles des deuxième et troisième module coopérant avec un troisième jeu de barres (16A, 16B, 16C) disposées horizontalement dans un plan vertical et reliées électriquement à un quatrième jeu de barres (7'A, 7'B, 7'C) disposées verticalement dans un plan vertical et coopérant avec des premiers contacts (5A, 5B, 5C) des pôles de la première cellule (CEL1), des seconds contacts (9A, 9B, 9C) des pôles de la première cellule (CEL1) coopérant avec des traversées multifonctionnelles (10A, lOB, 10C) reliées à des départs de câbles (12A, 12B, 12C). 2/ Tableau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil auto-sectionneur est choisi parmi les disjoncteurs, les interrupteurs, les contacteurs, les sectionneurs et les rupto-fusibles.