Brevet FR2782418A1 — publié le 20000218

A POSTE DE TRANSFORMATION ELECTRIQUE COMPACT L'invention concerne un poste de transformation électrique, notamment un poste de transformation pour la distribution, comportant un transformateur moyenne tension - basse tension. Le document FR-A-2 065 903 décrit un poste préfabriqué de transformation électrique comportant une enceinte constituée par des parois latérales, un plancher et un toit, et renfermant: un compartiment parallélépipédique comportant un transformateur à vase d'expansion en forme de caisson plat, un compartiment basse tension s'étendant le long du grand côté latéral du compartiment du transformateur et un compartiment haute tension s'étendant le long des petits côtés des compartiments précédents. Le compartiment haute tension comporte un appareillage de connexion haute tension avec des blocs de coupure et un bloc de fusibles, placés côte à côte avec leurs face avant d'un même côté. Le bloc de fusible est adjacent par l'un de ses côtés au compartiment du transformateur et comporte des départs de câbles placés sur sa face supérieure, les uns derrière les autres, avec sortie vers le haut. Les connexions haute tension du transformateur sont disposées sur le couvercle de la cuve, du côté du compartiment haute tension, et sont formées par des traversées coudées en L dirigées vers les départs de câbles du bloc de fusibles. Une telle disposition est relativement compacte. Toutefois, elle ne permet pas un accès aisé aux connexions haute tension car celles-ci sont disposées les unes derrière les autres dans le sens de la profondeur du bloc de fusibles. Etant données les distances constructives minimales à respecter entre phases, ceci signifie que la profondeur du bloc fusible est importante et que l'accès à la connexion la plus éloignée de la face frontale du bloc de fusibles est rendue difficile du fait de l'éloignement et entravée par la présence des connexions des autres phases. Le problème est identique en ce qui concerne l'accès aux connexions haute tension du côté du transformateur. De plus, la mise en place du poste nécessite un accès par trois face: une face frontale comportant une porte d'accès au compartiment basse tension et une porte d'accès au compartiment haute tension; une face latérale donnant accès à des boîtes d'extrémités de câbles du compartiment haute tension; et la face supérieur donnant un accès pour l'insertion et le retrait du transformateur. L'invention vise à pallier les défauts de l'état de la technique et à proposer un poste de transformation qui soit d'encombrement réduit et ne nécessite qu'un côté d'accès, tout en permettant un changement rapide du transformateur. Ce problème est résolu grâce à un poste 2 2782418 de transformation électrique moyenne tension - basse tension comportant une enceinte renfermant: un transformateur moyenne tension - basse tension disposé dans une cellule ayant une face supérieure et des faces latérales, À un appareillage moyenne tension comportant un ou plusieurs interrupteurs et ayant une face supérieure, une face frontale et une face postérieure opposée à la face frontale, la face frontale comportant un panneau de commande avec au moins un organe de manoeuvre du ou des interrupteurs, 10. des moyens de connexion électrique du circuit primaire du transformateur, pénétrant dans la cellule du transformateur par sa face supérieure, ò des moyens de connexion électrique de l'appareillage moyenne tension pénétrant dans l'appareillage moyenne tension par sa face supérieure, un appareillage basse tension comportant des départs basse tension munis de moyens de coupure, une face frontale comportant un accès audits moyens de coupure et une face postérieure opposée à la face frontale, un dispositif de protection, disposé dans le circuit électrique comportant l'appareillage moyenne tension et le circuit primaire du transformateur, poste de transformation dans lequel: a le dispositif de protection est disposé dans la cellule du transformateur ou au dessus de sa face supérieure, la face postérieure de l'appareillage moyenne tension et la face postérieure de l'appareillage basse tension sont disposées en regard d'une même face latérale du transformateur. La localisation du dispositif de protection à l'extérieur de l'appareillage moyenne tension permet une réduction de l'encombrement de l'appareillage moyenne tension, notamment de sa largeur, d'o un rééquilibrage des dimensions respectives des différents éléments. Ce gain de place permet de placer côte à côte l'appareillage moyenne tension et l'appareillage basse tension, avec un largeur totale cumulée comparable à la plus grande dimension latérale du transformateur. Par ailleurs, cette disposition rend les faces frontales des appareillages électriques accessibles d'un même côté, d'o une face d'exploitation unique. De plus, l'appareillage moyenne tension est de profondeur et de hauteur réduites. De ce fait les dimensions de l'appareillage moyenne tension sont telles qu'un opérateur debout au sol, situé du côté de la face frontale de l'appareillage moyenne tension, peut atteindre les connexions moyenne tension de sortie du transformateur et ainsi effectuer les connexions moyenne tension. En pratique, la distance entre la face avant de l'appareillage moyenne tension et la 3 2782418 cellule du transformateur est de l'ordre de 700 mm, de préférence de l'ordre de 600mm ou moins. Préférentiellement, le transformateur est muni d'un changeur de prise à manoeuvre hors tension permettant la variation du rapport de transformation du transformateur, muni d'un organe de manoeuvre émergeant de la face supérieure de la cellule du transformateur et accessible par un opérateur situé du côté de la face frontale de l'appareillage moyenne tension. Selon un mode de réalisation préférentiel, les faces latérales de la cellule du transformateur autres que la face en regard des appareillages moyenne et basse tension, sont à une distance faible des parois latérales correspondantes de l'enceinte du poste, inférieure à la distance minimale de passage nécessaire à un opérateur. En pratique, il n'est en effet pas nécessaire d'accéder aux parois de la cellule du transformateur, et cette disposition permet de réduire l'encombrement général. Un espacement minimal peut être préservé pour le refroidissement de la cellule du transformateur, en pratique 50 mm. Préférentiellement, l'enceinte comporte une paroi latérale munie d'une première porte donnant l'accès à la partie du poste située du côté de la face frontale de l'appareillage moyenne tension, et d'une deuxième porte donnant un accès direct à la cellule du transformateur, et permettant son retrait. Avec cette disposition, l'accès aux autres face de l'enceinte du poste devient inutile. Il est donc possible de disposer le poste dans des lieux aux conditions d'accès limitées, tout en préservant une grande facilité de retrait du transformateur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de différents modes de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un schéma électrique général d'une boucle d'alimentation d'un réseau moyenne tension; * la figure 2 représente une vue de dessus d'un poste de transformation selon un premier mode de réalisation de l'invention, comportant une enceinte préfabriquée contenant un ensemble d'appareillages électriques; * la figure 3 représente une vue en perspective de l'ensemble d'appareillages de la figure 2; * la figure 4 représente une coupe schématique montrant un détail d'un transformateur avec un dispositif de protection intégré et une connexion moyenne tension, faisant partie de l'ensemble d'appareillage des figures précédentes; À la figure 5 représente une vue en perspective d'un ensemble d'appareillage d'un poste selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; 4 2782418 À la figure 6 représente un dispositif de protection selon le deuxième mode de réalisation de l'invention; ò la figure 7 représente une vue de dessus d'un poste selon un troisième mode de réalisation de l'invention; a la figure 8 représente une vue de dessus d'un poste selon un quatrième mode de réalisation de l'invention; ò la figure 9 représente une vue de dessus d'un poste selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. En référence à la figure 1, une boucle d'alimentation 1 de postes moyenne tension - basse tension triphasés comporte à chacune de ses extrémités un poste de transformation source haute tension - moyenne tension 2 muni d'un disjoncteur de départ 3, et une ligne triphasée 4, généralement souterraine, reliant les deux postes d'extrémité 2, et sur laquelle sont distribués des postes moyenne tension - basse tension triphasés 5. Chaque poste moyenne tension - basse tension 5 comporte un appareillage moyenne tension 6, avec deux interrupteurs triphasés 7 qui sont destinés à permettre l'isolation d'un tronçon de ligne situé entre deux postes moyenne tension - basse tension quelconques, sans interrompre l'alimentation des autres postes. En aval de cet appareillage 6 sont disposés en cascade un dispositif de protection 8 et un transformateur triphasé moyenne tension, basse tension 9. Le dispositif de protection 8 est destiné à assurer la coupure du circuit primaire du transformateur 9 en cas d'anomalie. Il inclut, par phase, un fusible 10 et un pôle d'un disjoncteur triphasé 11, disposé en aval du fusible 10. Le circuit secondaire du transformateur 9 alimente un appareillage de distribution basse tension 12 comportant des départs basse tension 1 2a munis de fusibles 1 2b. Classiquement, ces fusibles sont munis chacun d'un organe de manceuvre consistant en une poignée 12c permettant leur extraction, ce qui constitue un moyen peu onéreux pour assurer la coupure et le sectionnement des départs basse tension 12a. L'appareillage basse tension 12 est relié électriquement au transformateur par des moyens de liaison électrique 12d. En référence à la figure 2, le poste de transformation électrique triphasée 5 comporte une enceinte préfabriquée parallélépipédique 13 dont une cloison latérale 14 comporte deux portes 15, 16. La première porte 15 donne accès à une cellule 17 renfermant le transformateur 9. Des moyens non représentés, par exemple des roulettes, permettent l'insertion et le retrait de la cellule 17 du transformateur par la porte 15. Il est ainsi possible d'effectuer le retrait du transformateur sans débrancher ni les arrivées de l'appareillage moyenne tension en provenance de la ligne 4, ni les départs basse tension de l'appareillage basse tension. Par ailleurs, il n'est pas nécessaire non plus de débrancher les départs basse tension 12a. Ceci permet de brancher un groupe électrogène sur les moyens de connexion électrique 12d pour 2782418 assurer la continuité de service basse tension le temps de l'intervention sur le transformateur 9. La deuxième porte 16 s'ouvre sur un couloir de manoeuvre 18 qui donne accès à la face frontale 19 de l'appareillage moyenne tension 6, et à la face frontale 20 de l'appareillage basse tension 12. Ce couloir de manoeuvre a une largeur réglementaire. A titre indicatif, la réglementation française impose une largeur minimale de 800 mm entre la face frontale de l'appareillage électrique et la paroi qui lui fait face. La figure 3 permet de visualiser plus précisément la disposition respective de la cellule 17 du transformateur et des appareillages électriques 6 et 12. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de protection 8 est contenu dans la cellule 17 du transformateur. Celle-ci a une forme sensiblement parallélépipédique avec une face supérieure 25 formant couvercle, un fond et des faces latérales. Trois des faces latérales sont munies d'ondes de refroidissement 21 dimensionnées de telle manière que dans les conditions d'utilisation extrêmes définies par le cahier des charges du poste, l'échange thermique sur ces trois faces munies d'ondes soit suffisant pour assurer le refroidissement du transformateur. La quatrième face latérale 22 (fig. 2) du transformateur est plane. La face frontale de l'appareillage basse tension comporte de manière connue en soi une porte a d'accès aux fusibles 12b et à leur poignée d'extraction 12c. Sa face postérieure 20b (fig. 2) est disposée en regard de la face latérale sans onde 22 de la cellule 17 de transformateur, pratiquement adossée à celle-ci. L'appareillage moyenne tension 6 supporte sur sa face frontale 19 un panneau de commande 23 des interrupteurs de boucle 7 et d'indication de leur état, avec des organes de manoeuvre 23a. La face postérieure 24 (fig. 2) de l'appareillage 6 est disposée en regard de la face latérale sans onde 22 de la cellule 17 de transformateur, pratiquement adossée à celle-ci. Il peut être prévu ou non un espacement faible entre la cellule 17 du transformateur et les appareillages moyenne tension 6 et basse tension 12, essentiellement destiné à l'isolation thermique de ces derniers. Il peut être utile le cas échéant de prévoir un entretoisement destiné à assurer un positionnement relatif correct des appareillages moyenne tension 6 et basse tension 12 d'une part, et de la cellule 17 du transformateur d'autre part. L'appareillage moyenne tension 6 comprend principalement les deux interrupteurs triphasés 7 disposés dans une enceinte étanche remplie d'un gaz diélectrique, en pratique du SF6. A cheval sur les faces supérieures 39 de l'appareillage moyenne tension et 25 de la cellule du transformateur est disposée un capot de protection 26 des liaisons électriques 30 entre les deux appareillages. Les dimensions de l'appareillage moyenne tension 6, notamment sa 6 2782418 hauteur et sa profondeur, sont telles qu'un opérateur qui aurait les mensurations masculines moyennes définies dans le fascicule de documentation NF X35-002 datant de juillet 1982 et édité par l'association française de normalisation, debout du côté de la face frontale de l'appareillage moyenne tension, peut atteindre de la main la face supérieure de la cellule du transformateur. En pratique, la profondeur maximale obtenue est de l'ordre de 700 mm pour une hauteur de l'ordre de 1200 mm. La figure 4 permet de distinguer une des phases du dispositif de protection 8 du circuit primaire du transformateur 9 et les moyens de connexions correspondants. Le dispositif de protection est situé à l'intérieur de l'enceinte 17 contenant le transformateur 9, en l'espèce une cuve remplie d'un liquide diélectrique, dont le couvercle 25 et deux parois latérales ont été figurées. Chaque phase du dispositif comporte un fusible 10 et une ampoule à vide 38, qui constitue l'un des pôles 42 du disjoncteur triphasé 11 dont les deux autres pôles sont employés pour les autres phases du dispositif de protection. Le disjoncteur est muni d'un mécanisme d'ouverture et d'un mécanisme de fermeture commandé par un levier de manoeuvre 34 (fig. 3) situé sur la face supérieure de la cellule du transformateur. Une description détaillée du dispositif de protection 8 et de sa liaison électrique à l'appareillage moyenne tension 6 pourra être trouvée dans une demande de brevet français intitulée " transformateur immergé auto-protégé par un dispositif incluant un disjoncteur et des fusibles ", déposée le même jour que la présente demande par le titulaire de la présente demande et incorporée ici sur ce point par référence. La tête 27 du fusible 10 est insérée dans une pièce multifonctions 28, constituant également une traversée de la cuve 17 et une gaine 29 de protection et d'isolation d'une liaison électrique 30 en U avec l'appareillage moyenne tension 6. Cette pièce multifonctions 28 comporte une gaine en élastomère qui lui confère une grande flexibilité. L'intégration de la tête de fusible 27 dans la pièce multifonctions 28 permet d'assurer que tout défaut en amont du fusible 10 est en fait extérieur à la cuve 17 et ne risque pas de produire une explosion de celle-ci. La souplesse de la liaison 30 permet de positionner une traversée 32 de l'appareillage moyenne tension 6 à proximité de la pièce multifonctions 28 et avec une grande tolérance de positionnement par rapport à l'enceinte du transformateur, dans toutes les directions de l'espace. Enfin, le transformateur est muni de manière classique d'un changeur de prise 35 destiné à l'ajustement du nombre de spires actives dans les enroulements primaire, ce qui permet une modification légère du rapport de transformation de la partie active 43 du transformateur. La figure 5 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention qui diffère du précédent en ce que le dispositif de protection 8 du transformateur 9 est contenu dans une cellule 33 remplie d'un gaz isolant, en pratique du SF6, et est disposé au dessus de la cellule 17 du transformateur. La cellule 33 est pourvue dans cet exemple d'un moyen de commande avec un levier de manoeuvre 34. La connexion électrique entre le dispositif de 7 2782418 protection 8 et le transformateur 9 est réalisée grâce à un manchon de connexion court. Une liaison électrique en L assure la connexion électrique entre le dispositif de protection et l'appareillage moyenne tension. La figure 6 représente le dispositif de protection selon le deuxième mode de réalisation, hors de sa cellule. Ce dispositif comprend pour chaque phase un fusible 10 en série avec un pôle du disjoncteur triphasé 11. On distingue également sur cette figure un arbre de commande 37 du mécanisme de fermeture du disjoncteur triphasé 11. L'ensemble est disposé au dessus du couvercle constituant la face supérieure de la cellule 17 du transformateur. L'intégration de la tête de fusible dans la traversée 40 de la cellule 33 permet d'assurer que tout défaut en amont du fusible 10 est en fait extérieur à la cellule 33 et ne risque pas de produire une explosion de celle-ci. Globalement cette solution présente l'avantage de pouvoir être réalisée avec un transformateur conventionnel. Toutefois, elle nécessite la mise en place de deux traversées supplémentaires d'entrée 40 et de sortie 41 de l'enceinte 33 du dispositif de protection. La figure 7 représente un poste selon un troisième mode de réalisation de l'invention, dont l'enceinte est un local d'immeuble. Le poste est muni sur une de ses faces d'une porte double 36 d'accès au couloir de manoeuvre. Cette solution a pour inconvénient de nécessiter l'extraction des appareillages électriques 6 et 12 préalablement à celle de la cellule 17 du transformateur. Toutefois, cette disposition a l'avantage de permettre une adaptation à un local s'ouvrant par l'une de ses petites faces latérales. La surface au sol peut être réduite en supprimant le couloir de manoeuvre. C'est la solution adoptée dans le quatrième mode de réalisation représenté sur la figure 8, sous la forme de poste préfabriqué. Si l'on souhaite n'utiliser qu'une porte 44 de taille limitée, la disposition de la figure 9 est également envisageable, notamment dans un local d'immeuble. Naturellement, diverses modifications sont possibles. Il est clair notamment que toutes les dispositions présentées dans des locaux préfabriqués peuvent également être utilisées dans des locaux d'immeubles et réciproquement. Par ailleurs, la face 22 du transformateur qui jouxte les appareillages basse tension et moyenne tension peut, le cas échéant, être pourvue de nervures essentiellement destinées à sa tenue mécanique, ou de courtes ondes destinées à la fois à sa tenue mécanique et à son refroidissement. Dans ce dernier cas, les dimensions des ondes 21 des autres faces peuvent être réduites. On peut également noter que le transformateur 8 2782418 peut être à isolation liquide dans l'huile, comme dans le premier mode de réalisation, mais qu'il peut également être à isolation dans un diélectrique gazeux. Quant à l'appareillage moyenne tension, il peut être ou non dans une cellule étanche. 9 2782418 REVENDICATIONS 1. Poste de transformation électrique moyenne tension - basse tension (5) comportant une enceinte (13) renfermant un transformateur moyenne tension - basse tension (9) disposé dans une cellule (17) ayant une face supérieure (25) et des faces latérales, a un appareillage moyenne tension (6) comportant un ou plusieurs interrupteurs (7) et ayant une face supérieure (39), une face frontale (19) et une face postérieure (24) opposée à la face frontale (19), la face frontale (19) comportant un panneau de commande (23) avec au moins un organe de manceuvre (23a) du ou des interrupteurs (7), des moyens de connexion électrique (28) du circuit primaire du transformateur (9), pénétrant dans la cellule (17) du transformateur par sa face supérieure, 15. des moyens de connexion électrique (32) de l'appareillage moyenne tension pénétrant dans l'appareillage moyenne tension (6) par sa face supérieure, un appareillage basse tension (12) comportant des départs basse tension (12a) munis de moyens de coupure (12b), une face frontale (20) comportant un accès audits moyens de coupure (12b) et une face postérieure opposée à la face frontale, e un dispositif de protection (8), disposé dans le circuit électrique comportant l'appareillage moyenne tension (6) et le circuit primaire du transformateur (9), caractérisé en ce que * le dispositif de protection (8) est disposé dans la cellule (17) du transformateur ou au dessus de sa face supérieure (25), a la face postérieure (24) de l'appareillage moyenne tension et la face postérieure (20b) de l'appareillage basse tension sont disposées en regard d'une même face latérale (22) du transformateur. 2. Poste de transformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transformateur (9) est muni d'un changeur de prise (35) à manoeuvre hors tension permettant la variation du rapport de transformation du transformateur, muni d'un organe de manoeuvre émergeant de la face supérieure (25) de la cellule (17) du transformateur (9) et accessible par un opérateur situé du côté de la face frontale de l'appareillage moyenne tension. 3. Poste de transformation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces latérales de la cellule du transformateur autres que la face (22) en regard des appareillages moyenne et basse tension, sont à une distance faible des parois latérales 2782418 correspondantes de l'enceinte (13) du poste, inférieure à la distance minimale de passage nécessaire à un opérateur. 4. Poste de transformation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte comporte une paroi latérale (14) munie d'une première porte (16) donnant l'accès à la partie du poste située du côté de la face frontale de l'appareillage moyenne tension, et d'une deuxième porte (15) donnant un accès direct à la cellule du transformateur, et permettant son retrait.