Brevet FR2788369A1 — publié le 20000713

L'invention concerne une traversée de courant, de type embrochable, destinée à assurer le raccordement d'un élément conducteur externe, tel qu'un câble unipolaire moyenne tension, à une cellule comportant une enveloppe métallique hermétique, ordinairement remplie de gaz d'isolation, comme cela est classique avec les cellules blindées. Comme il est connu et ainsi que montré sur la figure 1, de telles traversées comportent un corps 1 en matériau isolant imperméable au gaz qui est longitudinalement traversé par un élément conducteur massif axial 2. Le corps de traversées embrochables connues est réalisé en résine époxy ou en polyuréthane, il emprisonne une bride métallique de fixation 3 prévue pour venir se monter et se fixer par soudage au niveau d'une ouverture ménagée de manière appropriée dans une paroi 4 d'une enveloppe métallique de cellule. Dans ce type de montage et ainsi que montré sur la figure 1, il est prévu de placer un intercalaire 6 en matériau élastomère entre la bride et la résine isolante pour assurer l'étanchéité du montage. La nécessaire adhérence entre la résine et l'élastomère est difficile à obtenir en raison de la différence de nature existant entre ces matériaux et en raison du retrait de matière se produisant au moulage de la résine. En effet, ce retrait, qui se fait en direction de l'axe de la traversée, conduit à un décollement qui se produit entre le corps en résine et l'intercalaire en élastomère. Ce décollement entraîne l'apparition de décharges électriques partielles, lorsque la pièce est électriquement mise sous tension. On utilise donc des colles spéciales ou des apprêts pour favoriser l'adhésion entre résine et élastomère, ce qui rend délicates les opérations de réalisation des traversées. Comme il est aussi connu, il est prévu un écran électromagnétique 7 noyé dans le matériau isolant du corps d'une traversée. Cet écran, d'allure cylindrique, est par exemple constitué par une pièce en matière plastique métallisée et il est électriquement relié à une cosse externe 8 permettant son raccordement à un système capacitif d'indication de présence de tension. Le positionnement d'un tel écran, dans un moule d'injection de résine prévu pour la fabrication d'un corps de traversée, est délicat à réaliser et les problèmes de décollement et de retrait évoqués plus haut se posent de nouveau à ce niveau. L'invention propose donc une traversée de courant, de type embrochable, pour le raccordement d'un élément conducteur externe, usuellement de type câble unipolaire, à une cellule électrique, moyenne tension, à enveloppe métallique hermétique, ladite traversée comportant un corps de révolution en matériau isolant, axialement traversé par un élément conducteur massif de raccordement saillant hors du corps par ses extrémités, ainsi qu'une bride annulaire et métallique de fixation transversale dont une bordure périphérique saille hors du corps pour permettre l'immobilisation de la traversée dans une ouverture, ménagée à cet effet dans une paroi de l'enveloppe, qu'elle bouche de manière hermétique, après soudure de la bordure à la paroi en périphérie de l'ouverture, ladite bride annulaire de fixation comportant une bordure interne noyée dans le corps de traversée et conformée de manière à constituer un support pour une couche de matériau élastomère semi- conducteur formant écran de contrôle de champ électrique autour de l'élément conducteur massif de raccordement au niveau prévu pour la fixation de la traversée dans ladite ouverture. Selon une caractéristique de l'invention, la partie de bride de fixation, qui est contenue dans le corps isolant et qui comprend au moins la bordure interne est revêtue d'une couche isolante de matériau élastomère qui la sépare de la couche de matériau élastomère semi-conducteur d'écran dans le matériau élastomère constituant le corps isolant. Selon une caractéristique de l'invention, il est prévu une cosse de raccordement dont une partie est noyée dans la couche d'écran à laquelle elle est donc électriquement reliée et dont une autre partie saille dans un conduit récepteur, pour embout de raccordement de fil, qui débouche hors du corps isolant à proximité de la bordure périphérique de la bride de fixation, pour permettre un raccordement isolé et étanche de fil par l'intermédiaire d'un organe de connexion. 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; - les figures 2 et 3 présentent respectivement une vue en coupe selon II-II et la vue de face correspondante d'une traversée de courant selon l'invention; - la figure 4 présente un arraché relatif à un détail de réalisation d'une cosse associée à une bride selon l'invention. La traversée de courant 10, selon l'invention, qui est illustrée sur les figures 2, 3 est destinée à venir se monter au niveau d'une ouverture prévue pour elle dans une paroi métallique 11 d'une enveloppe métallique d'une cellule électrique moyenne tension. Elle est destinée à permettre le raccordement d'un élément conducteur externe, ordinairement un câble unipolaire moyenne tension, à un élément conducteur de cette cellule, via un élément conducteur massif axial 12 de la traversée. L'élément conducteur externe et l'élément conducteur situé dans la cellule ne sont pas représentés ici, dans la mesure o ils n'ont qu'un rapport indirect avec l'objet de l'invention. La paroi métallique 11 est supposé faire partie d'une enveloppe de cellule électrique moyenne tension. Cette enveloppe est supposée être hermétique afin de pouvoir être mise sous vide ou plus couramment remplie d'un gaz d'isolation électrique. La traversée selon l'invention est donc conçue pour boucher hermétiquement l'ouverture de paroi 11, prévue pour elle et o l'on vient la monter. A cet effet, une traversée 10, selon l'invention, comporte un corps 13 en matériau isolant et imperméable aux gaz, préférablement de révolution et au centre duquel l'élément conducteur massif 12 s'étend longitudinalement de manière à saillir par chacune de ses deux extrémités. Dans la réalisation illustrée sur la figure 3, il est prévu un taraudage 14, borgne et axial, à chacune des extrémités de l'élément conducteur massif. Ces taraudages permettent le raccordement d'un élément conducteur de cellule situé dans l'enveloppe et du câble moyenne tension externe à l'élément conducteur massif 12, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un agencement approprié, comme connu de l'homme de métier. Le corps isolant 13 forme ici un solide de révolution dont l'axe correspond à celui de l'élément conducteur massif 12. Il peut être réalisé en résine. Il est préférablement réalisé en un matériau élastomère de dureté Shore suffisante, par exemple supérieure à 70. Dans l'exemple présenté, ce solide de révolution est composé d'une partie tronconique 13A prolongeant un gland 13B entre lesquels se positionne une bride de fixation externe 15. Le gland 13B est destiné à entrer dans l'enveloppe à l'extérieur de laquelle la partie tronconique 13A doit rester. La bride de fixation 15 est ici supposée réalisée sous la forme d'un anneau métallique, préférablement en acier, elle est par exemple obtenue par emboutissage. Dans la réalisation présentée, elle comporte deux bordures concentriques 15A, 15B reliées entre elles par un élément annulaire et toutes deux en saillie d'un même côté de cet élément avec une hauteur ici supposée plus grande pour la bordure interne que pour la bordure externe, comme illustré sur la coupe présentée en figure 2. La bordure interne 15B de l'anneau que forme la bride de fixation 15 est logée dans le corps isolant avec une partie de l'élément annulaire de bride qui la relie à la bordure externe 15A. Elle a même axe longitudinal que l'élément conducteur massif 12 et forme une électrode pour écran de contrôle de champ électrique entre cet élément et la paroi 11 au niveau de l'ouverture de cette paroi o la bordure externe vient se positionner et se souder. Cette électrode se présente sous la forme d'un élément tubulaire centré sur l'axe de l'élément conducteur massif de raccordement 12 qu'elle entoure au niveau prévu pour la fixation de la traversée dans l'ouverture prévue pour elle dans la paroi 11. Il est supposé ici que cette paroi est reliée à la terre comme classique en ce domaine, en conséquence la bride de fixation est aussi au potentiel de terre dans la mesure o elle est soudée sur la paroi, comme indiqué ci-dessous et il en est bien entendu de même pour sa bordure interne. La bordure externe de l'anneau que forme la bride de fixation 15 est dite de fixation et de soudage. Elle est en saillie à l'extérieur du corps isolant 13 qu'elle ceinture pour pouvoir assurer le positionnement de la traversée qui la comporte dans une ouverture prévue pour elle dans une paroi 1 1 d'enveloppe. La hauteur de cette bordure est choisie pour permettre un soudage de l'anneau en position dans l'ouverture prévue pour lui dans la paroi 11 sur tout le pourtour de cette ouverture. Celle-ci est alors bouchée de manière hermétique par la traversée. L'utilisation d'un corps réalisé en matériau élastomère permet de réaliser sans difficulté, le collage du matériau isolant sur le métal constituant la bride. Il permet aussi de réaliser un soudage de bride sur paroi dans de bonnes conditions et sans risque pour la traversée en raison de la tenue en température qui est susceptible d'être obtenue avec ce type de matériau. Selon l'invention et pour des raisons de contrôle de champ électrique la partie de bride de fixation 15 qui est logée dans le corps isolant 13 est associée à une couche d'élastomère semi-conducteur 17 formant écran de contrôle de champ électrique. Cette couche 17 entoure la bordure interne 15A dont elle est séparée par une couche d'élastomère isolant 16. La couche d'élastomère isolant 16 recouvre ici la bordure interne et la partie de l'élément annulaire de la bride qui est logée dans le corps isolant. L'élastomère constituant le corps isolant 13 enveloppe la couche d'élastomère semi-conducteur d'écran 17 et la partie d'élément annulaire de bride qui est ici logée dans le corps, sans être recouverte par la couche d'élastomère semi-conducteur, comme montré sur la figure 4. A cet effet, la traversée est par exemple réalisée par une suite de trois surmoulages successifs. Un premier surmoulage permet de revêtir d'une fine couche d'élastomère isolant la partie de bride métallique de fixation 15 qui est destinée à être noyée dans le corps isolant 13 de la traversée. Un surmoulage d'un écran en élastomère semi-conducteur 17 est ensuite réalisé sur la partie de la bride de fixation qui est revêtue d'élastomère isolant et sur une partie d'une cosse 18 qui est électriquement en contact avec l'écran o elle est partiellement noyée. Ceci permet d'isoler l'écran et la cosse de la bride de fixation et d'éviter que cet écran et cette cosse soit mis à la terre par la bride, une fois que celle-ci est soudée sur une paroi d'enveloppe métallique reliée à la terre. Il devient ainsi possible de raccorder un diviseur capacitif permettant d'alimenter un dispositif de mesure de tension, non représenté, ce diviseur ayant un primaire constitué par les deux électrodes concentriques que constituent l'élément conducteur 12 et la couche d'élastomère semi-conducteur d'écran 17. Ce second surmoulage est alors suivi d'un surmoulage au cours duquel le corps isolant 13 est réalisé en un matériau élastomère dur et isolant qui vient entourer l'élément conducteur massif 12 d'un volume de matériau dont l'axe de révolution correspond à l'axe de cet élément conducteur massif. Ce corps isolant 13 englobe alors la partie de bride 15 recouverte par deux couches d'élastomère, l'une isolante et l'autre semi-conductrice, ainsi que la partie de cosse 18 recouverte par la couche semi-conductrice. La réalisation de l'écran de contrôle de champ et de prise capacitive autour de la bride de fixation résout les problèmes de positionnement d'écran, la couche d'écran en matériau semi-conducteur étant obtenue par surmoulage sur cette bride avant surmoulage du corps, dans la réalisation proposée. Il est possible de réaliser le corps isolant 13 en résine, comme connu en ce domaine, mais il est considéré ici que l'utilisation de matériaux présentant une nature élastique, comme peuvent l'être les élastomères, offre l'avantage d'éliminer les problèmes de dilatations thermiques différentielles entre les matériaux mis en oeuvre. Une partie de connexion mâle de la cosse 18 est ici représentée sous la forme d'un picot en saillie au centre d'un conduit 19 ménagé dans le matériau du corps isolant 13 à l'extérieur duquel il débouche, ici à proximité de la bordure périphérique de la bride de fixation. Ce conduit est prévu pour recevoir un organe de connexion femelle 20 complémentaire qui est par exemple monté en extrémité d'un fil électrique 21, gainé d'isolant, et qui est entouré par un embout isolant 22, préférablement en matériau élastomère, dont la forme et les dimensions sont complémentaires de celle du conduit 19, pour assurer l'isolement et une bonne étanchéité de la connexion réalisée pour le fil. REVENDICATIONS 1/ Traversée de courant, de type embrochable, pour le raccordement d'un élément conducteur externe, usuellement de type câble unipolaire, à une cellule électrique, moyenne tension, à enveloppe métallique hermétique, ladite traversée comportant un corps de révolution en matériau isolant (13), axialement traversé par un élément conducteur massif de raccordement (12) saillant hors du corps par ses extrémités, ainsi qu'une bride annulaire et métallique de fixation transversale (15) dont une bordure périphérique (15A) saille hors du corps pour permettre l'immobilisation de la traversée dans une ouverture, ménagée à cet effet dans une paroi de l'enveloppe, qu'elle bouche de manière hermétique, après soudure de la bordure à la paroi en périphérie de l'ouverture, ladite bride annulaire de fixation comportant une bordure interne (15B) noyée dans le corps de traversée et conformée de manière à constituer un support pour une couche de matériau élastomère semi-conducteur (17) formant écran de contrôle de champ électrique autour de l'élément conducteur massif de raccordement au niveau prévu pour la fixation de la traversée dans ladite ouverture, caractérisée en ce que la partie de bride de fixation, qui est contenue dans le corps isolant et qui comprend au moins la bordure interne (15B) est revêtue d'une couche isolante de matériau élastomère (16) qui la sépare de la couche de matériau élastomère semi- conducteur d'écran (17) dans le matériau élastomère constituant le corps isolant (13). 2/ Traversée de courant, selon la revendication 1, dans laquelle est prévue une cosse de raccordement (18) dont une partie est noyée dans la couche d'écran à laquelle elle est donc électriquement reliée et dont une autre partie saille dans un conduit récepteur (19), pour embout (22) de raccordement de fil, qui débouche hors du corps isolant à proximité de la bordure périphérique de la bride de fixation, pour permettre un raccordement isolé et étanche de fil par l'intermédiaire d'un organe de connexion (22).