Brevet FR2787624A1 — publié le 20000623

L'invention concerne une traversée de courant hermétiquement étanche pour appareil électrique d'extérieur à isolation gazeuse et plus particulièrement d'une traversée de courant destinée à assurer le raccordement d'un conducteur nu sur un appareil de type blindé dont l'enveloppe métallique de blindage est mise à la terre. Il existe des traversées de courant réalisées en matériau synthétique moulé pour appareil électrique d'extérieur. Un exemple d'une telle traversée est montré sur la figure 1, cette traversée comporte un conducteur central 1 surmoulé de résine isolante 2 et elle comporte une bride de fixation moulée 3 dans la même matière. Un écran 4 de contrôle du champ est généralement noyé dans la résine entre la bride et le conducteur dans la zone o la traversée se monte dans l'ouverture prévue pour elle dans une paroi 5 de l'enveloppe métallique d'un appareil. La bride se fixe à la paroi par boulonnage et d'une manière non représentée ici, elle possède une gorge annulaire 6 pour un joint 6 d'étanchéité permettant d'obtenir un montage de la traversée sur la paroi qui soit hermétiquement étanche. Ce type de traversée a pour inconvénients d'utiliser un matériau relativement fragile, d'impliquer l'utilisation d'un joint dont le montage est délicat à réaliser et d'un écran de contrôle de champ dont le positionnement est critique. De plus la forme extérieure de la traversée dans la zone de contrainte, d'allure conique, comprise entre la bride et les ailettes 7, ne permet pas le montage de transformateurs toriques de courant. Il existe aussi des traversées, de type composite, dont un exemple est montré sur la figure 2. Une telle traversée comporte un noyau en résine moulée 9 autour d'un conducteur central 8 et une bride de fixation 10 moulée avec le noyau. La surface externe de la bride et d'une partie cylindrique 10A du noyau qui lui fait suite est recouverte d'un revêtement conducteur 11 destiné à être mis à la terre, lorsque la traversée est en place. La partie cylindrique métallisée 10A permet le montage d'au moins un transformateur torique de courant 12 positionné au voisinage de la bride de fixation. Un cône de répartition de champ électrique 13 vient s'enfiler sur le noyau à la suite du ou des transformateurs de courant et avant une série d'ailettes 14 en matériau élastomère qui sont empilées sur le noyau à la suite l'une de l'autre. Ce cône équivaut fonctionnellement à la zone de contrainte, conique, comportée par la traversée montrée sur la figure 1 et il permet de contrôler le champ à l'extrémité de la métallisation qui recouvre la partie cylindrique 10A et une partie de lui-même qui fait suite à cette partie lorsque la traversée est assemblée. La ligne de fuite électrique souhaitée est obtenue par l'intermédiaire de la pile d'ailettes 14 comme connu de l'homme de métier. Ce second type de traversée se fixe sur la paroi 15 d'une enveloppe métallique d'appareil de la même manière que le premier type évoqué plus haut et il implique la mise en place du même type de joint d'étanchéité, il présente donc les mêmes inconvénients à ce sujet. Il présente aussi l'inconvénient de mettre en oeuvre un nombre relativement important de pièces différentes dont la réalisation et le montage impliquent une succession d'opérations et notamment d'opérations manuelles. En dernier lieu, un démontage des ailettes et du cône de répartition de champ électrique est nécessaire, si un remplacement d'un transformateur torique est à réaliser, par exemple suite à une défaillance. L'invention propose donc une traversée de courant hermétiquement étanche pour appareil électrique d'extérieur à isolation gazeuse, plus particulièrement destinée à assurer le raccordement d'un conducteur nu à un appareil, logé dans une l'enveloppe métallique dont une paroi est dotée d'une ouverture prévue pour permettre le raccordement d'un élément conducteur de l'appareil à une extrémité d'un élément conducteur axialement logé dans la traversée. L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec la figure 3 de la liste de figures évoquées cidessous o - la figure 1 présente un exemple d'une première traversée de courant connue; - la figure 2 présente un exemple d'une seconde traversée de courant connue; - la figure 3 présente un exemple d'une traversée de courant selon l'invention. La traversée de courant, selon l'invention, qui est illustrée sur la figure 3 est destinée à venir se monter au niveau d'une ouverture 16 prévue pour elle dans une paroi métallique 17 de l'enveloppe d'un appareil, de type blindé, logé dans une enceinte maintenue hermétiquement étanche remplie d'un gaz d'isolation électrique ou éventuellement sous vide. Cette traversée comporte un élément conducteur axial 18, destiné à venir se raccorder à un élément conducteur 19, correspondant, de l'appareil que contient l'enveloppe. Dans la réalisation présentée, cet élément conducteur 19 saille hors de l'enveloppe de l'appareil, au travers de l'ouverture 16 de cette enveloppe et il se raccorde bout à bout avec l'élément conducteur 18 qui vient se visser sur une tige filetée 21 portée par l'élément conducteur 19. Une pièce de liaison et d'écran 20 permet la fixation de la traversée sur une enveloppe, elle est d'allure cylindrique et du genre bride métallique soudable. Dans l'exemple présenté, cette pièce est centrée sur l'élément conducteur 18 qui y pénètre partiellement par son extrémité de fixation à l'élément conducteur 19. Cette pièce de liaison et d'écran 20 est par exemple réalisée en acier inoxydable, elle comporte une partie 20A constituée d'un cylindre de révolution dont le diamètre correspond à celui de l'ouverture 16 de la paroi 17 d'enveloppe au niveau de laquelle elle se fixe de manière étanche, sans joint et par soudage. Cette pièce de liaison et d'écran est donc au même potentiel que le reste de l'enveloppe de l'appareil qui est usuellement mise à la terre. La longueur de la partie 20A est choisie pour lui permettre de recevoir extérieurement un ou des transformateurs toriques de courant 22, de diamètre approprié, qui vienne(nt) la ceinturer. La partie de la pièce de liaison et d'écran 20, qui est à l'opposé de celle par laquelle cette pièce se soude sur une paroi 17 d'une enveloppe d'appareil, se prolonge par une partie 20B de diamètre progressivement décroissant et d'allure au moins approximativement tronconique. Cette partie 20B se prolonge elle- même par un court élément cylindrique de révolution 20C dont l'extrémité 20D est évasée et présente un bord roulé. Le diamètre de la partie 20C est compris entre celui de l'élément conducteur 18 et celui de la partie 20A. La pièce 20 est conformée de manière à constituer un écran de contrôle du champ électrique se créant entre elle qui est à la terre et l'élément conducteur 18, lorsque celui-ci est sous tension. Elle est immobilisée par rapport à l'élément conducteur 18 par un corps 23 réalisé en un matériau isolant. Ce corps de traversée 23 est réalisé par moulage sur l'élément conducteur 18 qu'il recouvre ici, sauf aux extrémités, et sur les parties de pièce de liaison et d'écran A, 20B et 20C qu'il englobe. D'allure tubulaire, il forme bouchon et il s'étend selon l'axe de longitudinal de l'élément conducteur 18 de la traversée de courant. Selon une forme préférée de réalisation, ce corps 23 est préférablement réalisé dans un matériau élastomère dur, peu perméable au gaz et possédant une grande tenue en atmosphère extérieure pour tenir compte des conditions usuelles d'exploitation des appareils équipés de telles traversées de courant. Le niveau d'étanchéité nécessaire peut être obtenu par adhésion de l'élastomère sur les inserts que constituent l'élément conducteur 18 et les parties de pièce de liaison et d'écran 20B, 20C, 20D, après dépôt d'un primaire d'adhésion sur ces inserts, ou encore par moulage direct du corps sur l'élément conducteur 18 et sur la pièce 20. Il est aussi envisagé de réaliser le corps de traversée 23 en un matériau du genre résine possédant des qualités correspondant à celles qui sont envisagées ci-dessus. La partie de la pièce de liaison et d'écran 20 destinée à être recouverte par la résine du corps de traversée 23 est alors préalablement recouverte par une couche d'étanchéité en matériau élastomère sur laquelle est surmoulée la résine destinée à constituer le corps de traversée. Le moulage du corps de traversée 23 qui s'effectue en une fois, assure simultanément la réalisation d'une pièce regroupant un noyau 23A, dans lequel est longitudinalement logé l'élément conducteur central 18, un cône de répartition de champ électrique 23B, englobant les parties de pièce de liaison et d'écran 20B, C, 20D, ainsi qu'une succession d'ailettes 23C. Le contrôle des caractéristiques en matière de champ électrique, au niveau de la traversée de courant selon l'invention, est obtenu en donnant une forme conique appropriée au corps de traversée 23 autour des parties de la pièce de liaison et d'écran 20 qui y sont englobées à distance de l'interface air-élastomère d'allure conique. Comme déjà indiqué plus haut, cette pièce de liaison et d'écran 20 est mise à la terre du fait de son soudage sur la paroi 17 d'enveloppe de cellule o se trouve l'ouverture 16 qu'elle entoure, étant bien entendu supposé que cette enveloppe est elle-même à la terre. La partie de corps de traversée 23 qui se trouve sous la partie 20B de la pièce de liaison et d'écran et qui se loge donc dans la partie cylindrique 20A est d'allure tronconique et se réduit depuis la partie 23B jusqu'à avoir un diamètre peu différent de celui de l'élément conducteur 18. Elle a une longueur qui peut être réduite, lorsque l'enceinte o vient se loger la traversée est remplie de gaz isolant à grande tenue diélectrique. Le diamètre hors tout de la traversée est maintenu à une valeur faible, quoique suffisante pour assurer un champ électrique réduit dans l'air au niveau du cône de répartition de champ électrique, en raison du rétrécissement qu'autorise la tenue diélectrique de la couche de matériau isolant présente entre la bride 20 et l'élément conducteur 18. Il est prévu qu'il soit au plus égal à celui prévu pour la partie de pièce de liaison et d'écran 20A, la plus large de la pièce 20, afin de permettre la mise en place et le retrait d'un ou de plusieurs transformateurs de courant 22 sans autre déplacement d'élément de traversée de courant. La partie cylindrique 20C de diamètre réduit de la bride 20, qui est concentrique à l'élément conducteur 18, s'étend sur une longueur choisie de manière connue de l'homme de métier, afin que la traversée possède la rigidité et la tenue à la flexion lui permettant de résister aux efforts de flexion susceptibles de lui être appliqués au niveau de son extrémité externe. L'évasement constitué par la partie 20D permet de réduire la concentration du champ à ce niveau d'extrémité. Il est bien entendu envisageable de prévoir une forme d'extrémité à souder d'une traversée, selon l'invention, qui soit adaptée à la forme de la paroi d'enveloppe sur laquelle cette traversée vient se monter et plus particulièrement à la forme de l'ouverture en périphérie de laquelle la partie de pièce de liaison et d'écran 20A vient se positionner et se souder par son extrémité. Cette extrémité peut notamment être une section transversale plane dans le cas d'une paroi 17 plane et une section en gueule de loup dans le cas d'une paroi 17 cylindrique de révolution. REVENDICATIONS 1/ Traversée de courant hermétiquement étanche, pour appareil électrique d'extérieur à isolation gazeuse, plus particulièrement destinée à assurer le raccordement d'un conducteur nu à un appareil, logé dans une l'enveloppe métallique dont une paroi (17) est dotée d'une ouverture (16) prévue pour permettre le raccordement d'un élément conducteur (19) de l'appareil à une extrémité d'un élément conducteur (18) axialement logé dans la traversée, caractérisée en ce que cette traversée de courant comporte une pièce de liaison et d'écran (20), métallique et d'allure cylindrique, maintenue coaxiale avec l'élément conducteur (18), par un corps (23) en matériau isolant moulé la recouvrant partiellement et formant un bouchon imperméable au gaz, et en ce que cette pièce de liaison se termine par une partie cylindrique (20A), saillant hors du corps, par l'intermédiaire de l'extrémité de laquelle cette pièce se soude en périphérie d'ouverture (16). 2/ Traversée de courant, selon la revendication 1, o la pièce de liaison et d'écran comporte une première partie cylindrique de révolution (20A) dont le diamètre correspond à celui d'une ouverture (16), pour élément conducteur de raccordement d'appareil, en périphérie de laquelle elle vient se souder, o cette première partie cylindrique se prolongeant, sous la forme d'un écran de contrôle de champ électrique, par une partie (20B) de diamètre progressivement décroissant, située à l'opposé de l'extrémité de la première partie cylindrique par laquelle la pièce se soude et prolongée elle-même par une seconde partie cylindrique (20C) qui a un diamètre compris entre celui de la première partie cylindrique de révolution (20A) soudée et celui de l'élément conducteur (18) de la traversée et o la seconde partie cylindrique se termine par une partie évasée (20D). 3/ Traversée de courant, selon l'une des revendications, 1, 2, dans laquelle le corps (23) est un corps monobloc, d'allure tubulaire, réalisé par moulage autour de l'élément conducteur (18) de la traversée qu'il recouvre, sauf aux extrémités, en formant un noyau de logement (23A), pour cet élément, ce corps comportant des ailettes de déviation de ligne de fuite (23C) et englobant la pièce de liaison et d'écran, à l'exception de la partie (20A) par laquelle cette pièce se soude, pour prolonger le noyau par une partie formant cône de répartition de champ électrique. 4/ Traversée de courant, selon la revendication 3, dans laquelle le diamètre hors tout du corps (23) est au plus égal à celui de la partie (20A) la plus large de la pièce de liaison et d'écran qui se trouve à l'extrémité de soudage de cette pièce, pour permettre le montage et le démontage d'au moins un transformateur torique de courant de diamètre correspondant sur cette partie la plus large. / Traversée de courant, selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le corps, en matériau isolant est réalisé en un élastomère dur, imperméable au gaz et à forte tenue en atmosphère extérieure. 6/ Traversée de courant, selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le corps, en matériau isolant est réalisé en une résine, imperméable au gaz et à forte tenue en atmosphère extérieure qui est surmoulée sur la pièce de liaison et d'écran recouverte à ce niveau par une couche d'étanchéité en matériau élastomère. 7/ Traversée de courant, selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle la pièce de liaison et d'écran est une pièce en acier inoxydable.