Brevet FR2736461A1 — publié le 19970110

TRAVERSEE DIELECTRIQUEMENT ETANCHE La présente invention concerne les traversées destinées au passage de conducteurs électriques entre l'intérieur et l'extérieur d'une enceinte contenant des équipements ou appareils électriques. De telles traversées sont connues, par exemple sous la forme de prises de caoutchouc de raccordement des câbles à des volumes remplis de gaz isolant (cellules) ou à des volumes remplis d'huile (transformateurs). On entend par étanchéité diélectrique entre deux parois d'un composant soumises à deux valeurs de potentiel différents, la propriété du composant à ne pas permettre le cheminement du courant à travers le composant. Ce cheminement, conduisant à la perforation et au claquage du composant, est dû en général: - à l'inclusion de bulles d'air, - à l'hétérogénéité des propriétés diélectriques des divers matériaux constitutifs du composant. Dans tous les cas connus, l'étanchéité diélectrique est obtenue par compression, sur un cône en résine sortant du volume à raccorder, de la prise de courant elle-même qui est réalisée en matière isolante souple ( par exemple guttapercha enrobée de caoutchouc semi-conducteur). Un but de l'invention est de réaliser une traversée étanche diélectriquement entre un volume dans lesquels des appareillages électriques sont isolés par un gaz sous pression, et un conducteur rigide isolé par exemple par une résine époxy. L'invention a pour objet une traversée diélectriquement étanche pour relier électriquement, d'un manière étanche au gaz, l'intérieur et l'extérieur d'une enceinte métallique contenant au moins un appareillage électrique, caractérisé en ce qu'elle comprend une pièce femelle en matériau isolant, ayant une surface extérieure et une surface intérieure, ladite pièce pouvant s'engager dans un orifice circulaire de la paroi de l'enceinte et s'appuyer à la périphérie extérieure de cet orifice par une collerette faisant partie de ladite pièce femelle, ladite collerette comprenant des orifices répartis à travers lesquels peuvent s'engager des goujons fixés à l'extérieur de l'enceinte, ladite collerette portant au moins une rainure dans laquelle est inséré un joint, la pièce étant serrée sur la paroi de l'enceinte par des premiers écrous, ladite pièce femelle comprenant, du côté opposé à la collerette une base traversée de manière étanche au gaz par un élément conducteur dépassant de part et d'autre de la base, ladite traversée comprenant une partie mâle comprenant une partie isolante contenant en son sein un conducteur et terminée à une première extrémité par une première partie tronconique, une extrémité dudit conducteur débouchant dans une cavité disposée à l'extrémité de la partie tronconique et contenant une pièce métallique fixée audit conducteur et portant des contacts pouvant coopérer avec l'élément conducteur lorsque la partie mâle est engagée dans la partie femelle, ladite première partie tronconique comportant à son extrémité opposé à la cavité une première collerette pouvant prendre appui sur la collerette de la partie femelle lorsque la partie mâle est engagée dans la partie femelle, et une seconde collerette munie d'orifices dans lesquels peuvent s'engager lesdits goujons, ladite pièce mâle étant serrée contre la pièce femelle par des seconds écrous, la seconde collerette de la partie mâle venant en contact avec la collerette de la partie femelle. La traversée peut constituer uneraversée une connexion en pont, et est caractérisée en ce qu'une seconde extrémité de la portion isolante est terminée par une seconde portion tronconique identique à ladite première partie tronconique et coopérant avec une seconde partie femelle identique à ladite partie femelle. La partie femelle et le cône de la partie mâle sont réalisées en résine époxy moulée avec les inserts métalliques respectifs constitués par l'élément conducteur et le conducteur, un manchon tronconique en gutta-percha étant interposé entre l'élément femelle et ledit cône. En variante, la partie femelle et le cône de la partie mâle sont réalisées en caoutchouc ou gutta-percha moulé ou en silicone avec les inserts métalliques respectifs constitués par l'élément conducteur et le conducteur. Dans une autre variante, la partie femelle est réalisé en résine époxy moulée et la partie mâle est réalisée en caoutchouc ou gutta percha moulé, avec les inserts métalliques respectifs constitués par l'élément conducteur et le conducteur. Un bouchon en caoutchouc est placé à la partie inférieure de la partie femelle lorsque cette portion de traversée n'est pas utilisée. L'invention est expliquée maintenant en détail par la description donnée ci-après d'un mode préféré de réalisation, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en élévation en coupe d'une traversée selon l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation en coupe de la partie mâle de la traversée dans son application à une connexion en pont entre deux enceintes, - la figure 3 est une vue partielle de l'extrémité d'une traversée lorsqu'elle n'est pas reliée électriquement. Dans la Fig. 1, la référence 1 désigne la paroi métallique d'une enceinte délimitant à son intérieur 1A un volume étanche dans lequel sont placés un ou plusieurs appareillages électriques, comme par exemple un ou plusieurs disjoncteurs; ces appareils sont isolés de l'enceinte par un gaz à bonnes propriétés diélectriques, tel que l'hexafluorure de soufre SF6 sous une pression de quelques milliers d'hectopascals. L'enceinte 1 comporte une ouverture circulaire 1C permettant d'engager la traversée assurant la liaison électrique entre l'intérieur 1A de l'enceinte et l'extérieur 1B. La traversée comprend une partie femelle 2 en matériau isolant tel que la résine époxy; ce matériau se prête aisément au moulage, de sorte que la pièce 2 peut être réalisée de manière économique. La pièce 2 , qui est creuse, comprend une surface extérieure conique 2A, une surface intérieure 2B également conique, avec préférentiellement une même conicité que la surface intérieure. La pièce 2 comporte une collerette circulaire 2C venue de moulage permettant à la pièce 2 de venir en appui sur la périphérie de l'ouverture 1C de l'enceinte 1. La collerette 2C est munie d'au moins une gorge 2D permettant l'engagement d'un joint 3 décrit plus loin. La collerette possède enfin un certain nombre de perçages disposés régulièrement et permettant l'engagement de goujons filetés 4, fixés, de préférence par soudage, à la paroi de l'enceinte, du côté extérieur.Ces goujons, en nombre égal à celui des perçages de la collerette, permettent la fixation de la pièce 2 sur la paroi de l'enceinte 1. Les perçages de la collerette sont donc engagés dans les goujons et des écrous 5A permettent de l'appliquer fortement sur la paroi de l'enceinte, en écrasant le joint 3; ce joint est un joint torique du commerce, ou une bague R ou encore un joint plat. Ce joint assure l'étanchéité entre la collerette et la tôle peinte de la paroi de l'enceinte, sans nécessiter aucune préparation spéciale de cette dernière. La pièce 2 est fermée, du côté opposé à la collerette 2C, par un fond 2E qui est muni d'un élément conducteur cylindrique 7 en cuivre, inséré au moulage dans la matière de la pièce 2 et réalisant ainsi une pièce de contact électrique traversant la pièce 2 de manière étanche au gaz. A l'intérieur de la pièce 2 vient se loger une pièce 9 en gutta-percha (caoutchouc très souple), ayant la forme d'un tronc de cône creux, d'épaisseur comprise entre 6 et 10 millimètres. Le tronc de cône graissé (graisse neutre) se tient de lui-même dans la cavité de la pièce 2. La pièce étanche 2 équipée de son cône 9 graissé reçoit une pièce mâle désignée globalement par la référence 10. La partie supérieure de cette pièce peut avoir différentes formes; l'exemple représenté dans la Fig. 1 est celui d'une pièce mâle réalisant une connexion en pont, comme il sera expliqué plus loin. Quelle que soit la forme donnée à la partie supérieure de la pièce 10, elle comporte une partie isolante 10A à l'intérieur de laquelle est noyé un conducteur 13, et sa partie inférieure, examinée maintenant, est la même. Cette partie inférieure comprend une portion sensiblement tronconique 11 dans l'axe de laquelle est noyé un conducteur 11. La partie 10 est réalisée par exemple par moulage d'une résine époxy, le conducteur 13 étant inséré lors du moulage. La partie tronconique 11 comporte à son extrémité de plus faible diamètre une cavité 12 dans laquelle débouche l'extrémité du conducteur 13. Dans la cavité 12 est monté par vissage une douille de contact 15, pouvant coopérer électriquement avec l'élément conducteur 7 lorsque la partie mâle 10 de la traversée est engagée dans la partie femelle 2. La paroi de la cavité est rendue équipotentielle par un grillage ou une métallisation. La pièce 11 comporte, venu de moulage, une première collerette 16 pour assurer, lorsque la pièce 11 est en place, la compression de la pièce de gutta-percha 9; la pièce 11 comprend une seconde collerette 17, munie de perçages s'engageant dans les goujons 4-. Lorsque les perçages de la pièce 11 sont engagés dans les goujons 4, des écrous 5B permettent la fixation de la partie mâle de la traversée. On note que la collerette 17 ne porte pas sur les écrous 5A. Facultativement, des équerres 18, engagées préalablement entre la collerette 17 et les écrous 5B, permettent de limiter la pression de serrage et de positionner convenablement la pièce 10 lorsqu'on va serrer les écrous 5B. Dans l'exemple de la Fig. 1, la partie supérieure de la pièce 10 est configurée pour constituer une connexion en pont entre deux enceintes voisines. On se référera à la Fig.2 La partie mâle 10 comprend deux cônes 11 et 11' identiques et équipés du même conducteur axial 13 et de douilles de contact 15 et 15'. Ces cônes sont réunis par une partie de liaison coudée 20 (en anglais "strap") avec conducteur. Bien entendu, l'ensemble constitué par les deux côtés 11 et 11' et la partie de liaison 20 sont réalisés par moulage en une seule pièce, avec comme insert le conducteur central 13. La liaison coudée 20 est revêtue extérieurement d'une métallisation qui est mise à la terre pour éviter tout danger d'ionisation et tout danger pour les personnes en cas de contact accidentel. Chacun des cône coopère avec une partie femelle 2, comme il a été décrit en référence à la Fig.1. On note que dans le cas où une connexion 15 n'est pas utilisée, elle peut être obturé diélectriquement par un bouchon 21 en caoutchouc, comme le montre la Fig. 3. La partie supérieure de la traversée de l'invention n'est pas limitée à la forme constituant la connexion en pont. Il est possible de réaliser des portions supérieures droites, munies d'ailettes en résine cycloaliphatique, avec éventuellement possibilité d'insérer un ou plusieurs tores de mesure. Dans une variante de réalisation de l'invention, la partie femelle 2 est en époxy et la partie mâle 10 en caoutchouc ou gutta-percha, y compris la partie de liaison 20 entre les deux cônes 11 et 11' pour une connexion en pont. En variante, la gutta-percha peut être remplacée par un silicone. En variante, la partie femelle 2 est en caoutchouc ou gutta-percha et la partie mâle (avec liaison) en caoutchouc ou en gutta-percha ou en résine époxy. La partie intermédiaire tronconique 9 n'est plus nécessaire. L'invention s'applique aux réalisations de postes en moyenne tension. REVENDICATIONS 1/ Traversée diélectriquement étanche pour relier électriquement, d'un manière étanche au gaz, l'intérieur (1A) et l'extérieur (1B) d'une enceinte (1) métallique contenant au moins un appareillage électrique, caractérisé en ce qu'elle comprend une pièce femelle (2) en matériau isolant, ayant une surface extérieure (2A) et une surface intérieure (2B), ladite pièce pouvant s'engager dans un orifice circulaire (1C) de la paroi de l'enceinte (1) et s'appuyer à la périphérie extérieure de cet orifice par une collerette (2C) faisant partie de ladite pièce femelle (2), ladite collerette comprenant des orifices répartis à travers lesquels peuvent s'engager des goujons (4) fixés à l'extérieur de l'enceinte (1), ladite collerette portant au moins une rainure (2D) dans laquelle est inséré un joint (3), la pièce étant serrée sur la paroi de l'enceinte par des premiers écrous (5A), ladite pièce femelle (2) comprenant, du côté opposé à la collerette (2C) une base (2E) traversée de manière étanche au gaz par un élément conducteur (7) dépassant de part et d'autre de la base (2E), ladite traversée comprenant une partie mâle (10) comprenant une partie isolante (10A) contenant en son sein un conducteur (13) et terminée à une première extrémité par une première partie tronconique (11), une extrémité dudit conducteur (13) débouchant dans une cavité disposée à l'extrémité de la partie tronconique et contenant une pièce métallique (15) fixée audit conducteur (13) et portant des contacts pouvant coopérer avec l'élément conducteur (7) lorsque la partie mâle (10) est engagée dans la partie femelle (2), ladite première partie tronconique (11) comportant à son extrémité opposé à la cavité (15) une première collerette (16) pouvant prendre appui sur la collerette (2C) de la partie femelle (2) lorsque la partie mâle (10) est engagée dans la partie femelle, et une seconde collerette (17) munie d'orifices dans lesquels peuvent s'engager lesdits goujons (4), ladite pièce mâle étant serrée contre la pièce femelle par des seconds écrous (5B), la seconde collerette (17) de la partie mâle (10) venant en contact avec la collerette (2C) de la partie femelle (2). 2/ Traversée selon la revendication 1, constituant une connexion en pont, caractérisé en ce qu'une seconde extrémité de la portion isolante (10A) est terminée par une seconde portion tronconique (11') identique à ladite première partie tronconique (11) et coopérant avec une seconde partie femelle identique à ladite partie femelle (2). 3/ Traversée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la partie femelle (2) et le cône (11) de la partie mâle (10) sont réalisées en résine époxy moulée avec les inserts métalliques respectifs constitués par l'élément conducteur (7) et le conducteur (13), un manchon tronconique (9) en gutta-percha étant interposé entre l'élément femelle (2) et ledit cône (11). 4/ Traversée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie femelle (2) et le cône (11) de la partie mâle (10) sont réalisées en caoutchouc ou gutta-percha moulé ou en silicone avec les inserts métalliques respectifs constitués par l'élément conducteur (7) et le conducteur (13). 5/ Traversée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie femelle (2) est réalisé en résine époxy moulée et la partie mâle (10) est réalisée en caoutchouc ou gutta percha moulé, avec les inserts métalliques respectifs constitués par l'élément conducteur (7) et le conducteur (13). 6/ Traversée selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'un bouchon (21) en caoutchouc est placé à la partie inférieure de la partie femelle (2) lorsque cette portion de traversée n'est pas utilisée.