Brevet FR2822601A1 — publié le 20020927

L'invention concerne un poste de transformation moyenne tension MT/basse tension BT, destiné à être raccordé à un réseau électrique MT en coupure d'artère. De tels postes de transformation comprennent un transformateur MT/BT, convertissant la puissance électrique MT en puissance électrique BT, une enceinte renfermant un appareillage MT raccordant le réseau MT au dit transformateur, un tableau de répartition BT apte à alimenter les différents départs d'un réseau BT à partir du dit transformateur, et des moyens de protection et de déconnexion du transformateur. La figure 1 représente le schéma électrique partiel d'un poste de transformation de l'art antérieur, comprenant un transformateur 100 raccordé à un appareillage MT 101. Les principales fonctions de l'appareillage MT 101 sont les suivantes : - relier ou isoler le transformateur 100 par rapport à l'une ou l'autre des deux arrivées MT 102, 103 ; - relier ou isoler ces deux arrivées MT 102,103 entre elles ; - protéger les installations contre les effets d'une avarie électrique du transformateur 100. L'appareillage MT 101 comporte ainsi, typiquement : - deux organes de coupure d'artère 104a, 104b, placés chacun sur une arrivée MT 102,103, ces organes 104a, 104b étant généralement des interrupteurs-sectionneurs ; - un organe de coupure 105 placé sur la ligne de dérivation 106 vers le transformateur 100 ; - un dispositif de protection 107 placé sur la ligne de dérivation 106 vers le transformateur 100. Les postes de transformation de l'art antérieur présentent un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, l'appareillage MT comprenant de nombreux éléments, le coût de fabrication de cet appareillage est élevé, et les problèmes pouvant survenir dans cet appareillage sont nombreux. De plus, de tels postes de transformation comprennent deux éléments distincts et dissociés-le transformateur et l'enceinte renfermant l'appareillage MT-ce qui, d'une part, conduit à un encombrement au sol important et, d'autre part, pose des problèmes de sécurité au niveau de la liaison électrique entre l'enceinte renfermant l'appareillage MT et le transformateur, notamment en cas de défaut électrique sur cette liaison. En outre, les postes de transformation de l'art antérieur ne permettent pas à l'exploitant de modifier simplement et rapidement la configuration du dit poste selon l'évolution des besoins. L'invention a pour but de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention concerne un poste de transformation moyenne tension MT/basse tension BT, destiné à être raccordé à un réseau électrique MT en coupure d'artère, comprenant un transformateur MT/BT, une enceinte renfermant un appareillage MT raccordant le réseau MT au dit transformateur, un tableau de répartition BT apte à alimenter un réseau BT à partir du dit transformateur, et des moyens de protection et de déconnexion du transformateur, dans lequel les dits moyens de protection et de déconnexion sont intégrés au transformateur et dans lequel l'enceinte, choisie parmi une pluralité d'enceintes de formes sensiblement identiques selon l'appareillage MT souhaité (et donc selon le schéma électrique du raccordement au réseau MT souhaité), est couplée électriquement et mécaniquement au dit transformateur, le dit couplage étant indépendant de l'enceinte choisie, de sorte que l'ensemble transformateur-enceinte forme un bloc pouvant facilement être modulé par changement de l'enceinte. Ainsi, l'intégration des moyens de protection et de déconnexion au transformateur permet de simplifier l'appareillage MT et de réduire son coût de fabrication. Il est à noter que la coordination rigoureuse des moyens de protection et de déconnexion du transformateur avec les protections MT du poste source et les protections BT situées directement en aval du transformateur garantit que seule une avarie située dans le transformateur puisse être à l'origine d'un déclenchement. De ce fait, l'accessibilité des moyens de protection et de déconnexion du transformateur n'est pas nécessaire à l'exploitant. Par ailleurs, le couplage électrique et mécanique du transformateur et de l'enceinte renfermant l'appareillage MT permet de simplifier et de sécuriser la liaison électrique, et également de réduire l'encombrement au sol, en créant un poste de transformation compact. De plus, le poste de transformation selon l'invention comportant un élément de base-le transformateur-et un élément modulable interchangeable - l'enceinte - il est facilement modifiable, de sorte à pouvoir être adapté aux besoins de l'exploitant, par une mise en configuration ayant lieu en usine ou sur site pendant la période d'exploitation. L'invention permet donc de réaliser des gains substantiels tant en terme d'encombrement au sol que de réduction des coûts, minimisant ainsi les écarts d'investissement entre réseaux aériens et souterrains. L'invention permet également d'améliorer la fiabilité globale des postes de transformation et leur sécurité. Selon une première variante de l'invention, l'appareillage de raccordement MT comporte un organe de coupure sur chacune des deux lignes du réseau MT en artère auquel il est relié, et une dérivation destinée à alimenter le transformateur. Selon une deuxième variante, l'appareillage de raccordement MT est dépourvu de tout organe de coupure sur les deux lignes du réseau MT en artère auquel il est relié, et comporte une dérivation destinée à alimenter le transformateur, de sorte à raccorder le transformateur au réseau MT en fausse coupure. Selon une troisième variante, l'appareillage de raccordement MT comporte un organe de coupure sur une seule des deux lignes du réseau MT en artère auquel il est relié, et une dérivation destinée à alimenter le transformateur. Selon une quatrième variante, l'appareillage de raccordement MT comporte en outre une ligne de dérivation munie d'un organe de coupure, de manière à constituer un point d'étoilement sur le réseau MT. Selon d'autres caractéristiques, une paroi du transformateur comporte au moins un orifice et en ce une paroi de l'enceinte comporte au moins un orifice, les dits orifices étant destinés à recevoir chacun une partie d'un même organe de connexion, la dite partie ayant une forme complémentaire de celle de l'orifice correspondant, l'organe de connexion assurant la connexion électrique et mécanique entre le transformateur et l'enceinte de façon que les dites parois du transformateur et de l'enceinte soient sensiblement jointives. Par exemple, une paroi du transformateur et une paroi de l'enceinte comprennent chacune un nombre d'orifices égal au nombre de phases du réseau, chaque orifice de la paroi du transformateur étant raccordé à un orifice de la paroi de l'enceinte au moyen d'un organe de connexion, afin d'assurer le raccordement électrique pour l'une des phases. Selon deux réalisations possibles, une paroi de l'enceinte est couplée à la paroi supérieure du transformateur, ou à une paroi latérale du transformateur. Le poste de transformation comprend en outre une enveloppe recouvrant le transformateur, l'enceinte et le tableau de répartition BT, la dite enveloppe étant identique quelle que soit l'enceinte choisie, et comportant des portes d'accès à l'enceinte et au tableau de répartition BT. L'appareillage de raccordement MT peut comprendre des moyens de télécommande et de motorisation des organes de coupure, lorsqu'ils existent, ainsi que des capteurs de tension et de courant reliés à un dispositif de détection de passage de défaut. Les autres caractéristiques de l'invention résultent de la description qui suit de modes de réalisation, description effectuée en référence aux figures annexées dans lesquelles : - les figures 2 à 5 représentent des schémas électriques résultant de l'association physique entre l'enceinte de l'appareillage MT et le transformateur, selon différentes variantes de réalisation ; - la figure 6 est un schéma électrique partiel d'un réseau moyenne tension MT comprenant plusieurs postes de transformation raccordés au réseau en coupure d'artère ; - les figures 7 et 8 sont des représentations schématiques d'une enceinte couplée à un transformateur, via un organe de connexion, selon deux variantes de réalisation ; - la figure 9 est une vue d'un poste de transformation selon l'invention, en coupe selon un plan sensiblement vertical. On se réfère tout d'abord à la figure 9 qui représente un poste de transformation 1, en coupe selon un plan sensiblement vertical, le dit transformateur 1 étant destiné à être raccordé en coupure d'artère à un réseau électrique moyenne tension MT 2, par l'intermédiaire de deux lignes MT 3,4 (voir figure 6). Le poste de transformation 1 comprend tout d'abord une embase 5, par exemple en béton, assurant l'interface entre le sol 6 et le poste de transformation 1. Le poste de transformation 1 comporte également un transformateur 7, convertissant la puissance électrique MT véhiculée par les lignes MT 3,4 en puissance électrique basse tension BT. Le transformateur 7 est par exemple un transformateur immergé dans l'huile minérale. Les lignes MT 3, 4 sont raccordées au transformateur 7 via un appareillage MT 8 contenu dans une enceinte 9. Un tableau de répartition BT 10 alimente un réseau BT 11 à partir du transformateur 7. Le tableau de répartition BT 10 est généralement fixe et solidaire de l'embase 5. Le poste de transformation 1 comporte enfin une enveloppe 12, qui constitue l'habillage du poste de transformation 1 et protège les divers constituants du dit poste de transformation 1 contre les intempéries et les agressions extérieures. L'enveloppe 12 est conçue pour être posée sur l'embase 5 à la manière d'une cloche venant recouvrir l'ensemble des divers constituants du poste de transformation 1. Les opérations d'exploitation courante se font à partir de portes d'accès (non représentées) à l'enceinte 9, renfermant l'appareillage MT 8, et au tableau de répartition BT 10. Les opérations d'intervention exceptionnelles se font en déplaçant l'enveloppe 12 par simple élingage. On décrit à présent l'appareillage MT 8, en référence aux figures 2 à 6. Selon l'invention, l'appareillage MT 8 ne comprend pas de moyens de protection et de déconnexion 13, contrairement à l'art antérieur, les dits moyens de protection et de déconnexion 13 étant intégrés au transformateur 7, par exemple selon le dispositif décrit dans la demande de brevet français FR-A-2 750 809 ou dans la demande de brevet français déposée sous le numéro 00 01188. Le transformateur 7 comprend ainsi, sur la ligne de dérivation 14 alimentant le dit transformateur 7 depuis l'appareillage MT 8, un organe de coupure 15 (par exemple du type interrupteur-sectionneur) et un dispositif de protection 16, tel qu'un ou plusieurs fusibles. Ainsi, l'appareillage MT 8 est très simplifié par rapport à l'art antérieur. Il comporte une ligne de dérivation 14 alimentant le transformateur 7, et éventuellement d'autres éléments, selon la réalisation envisagée, comme décrit ci-après. Dans une première variante de réalisation, illustrée sur la figure 2, l'appareillage MT 8 comprend un organe de coupure 17 sur chacune des deux lignes MT 3, 4. Dans une deuxième variante de réalisation, illustrée sur la figure 3, l'appareillage MT 8 ne comprend aucun organe de coupure sur les deux lignes MT 3,4. Dans cette configuration, le poste de transformation 1 est raccordé au réseau MT 2 en fausse coupure. Dans une troisième variante de réalisation, illustrée sur la figure 4, l'appareillage MT 8 comprend un organe de coupure 17 sur l'une seulement des deux lignes MT 3, 4. Enfin, selon une quatrième variante de réalisation, illustrée sur la figure 5, l'appareillage MT 8 comprend une ligne de dérivation 18 munie d'un organe de coupure 19, de manière à constituer un point d'étoilement sur le réseau MT. Sur la figure 5, chacune des deux lignes MT 3,4 est munie d'un organe de coupure 17, mais l'homme du métier comprendra qu'il est possible de ne prévoir qu'un seul organe de coupure 17, voire aucun, sur ces lignes MT 3,4. La figure 6 est un schéma électrique partiel d'un réseau MT 2 comprenant un poste source 20 et plusieurs postes de transformation raccordés au dit réseau MT 2 en coupure d'artère. L'analyse des conditions d'exploitation des réseaux en coupure d'artère montre qu'il n'est pas toujours nécessaire d'associer à chaque transformateur 7 un appareillage MT 8 comportant au moins un organe de coupure 17. De manière économique, le réseau MT 2 peut comporter une majorité de postes de transformation 1 raccordés en fausse coupure et une minorité de postes de transformation 1 comprenant un ou deux organes de coupure 17, selon le souhait de l'exploitant. Ces quelques postes de transformation 1 munis d'au moins un organe de coupure 17 sont maintenus de manière que l'artère puisse être tronçonnée, notamment en vue d'isoler un défaut électrique qui apparaîtrait sur le réseau MT 2. On se rapporte maintenant aux figures 7 et 8, qui illustrent le couplage réalisé entre l'enceinte 9 et le transformateur 7. Selon l'invention, l'enceinte 9 et le transformateur 7 sont couplés électriquement et mécaniquement à l'aide d'un organe de connexion 21, tel qu'une prise embrochable. Une paroi 22 du transformateur 7 comprend un orifice 23, et une paroi 24 de l'enceinte 9 comprend un orifice 25, les dits orifices 23,25 recevant chacun une partie de l'organe de connexion 21, dont la forme est complémentaire de la forme de l'orifice 23,25 correspondant. En particulier, l'organe de connexion 21 peut présenter deux parties extrêmes sensiblement tronconiques aptes à être engagées chacune dans un orifice 23, 25 de forme complémentaire, ménagé l'un dans une paroi 22 du transformateur 7 et l'autre dans une paroi 24 de l'enceinte 9. La ligne de dérivation 14 assurant la liaison électrique entre l'appareillage MT 8 et le transformateur 7 passe à l'intérieur de l'organe de connexion 21. De ce fait, la sécurité de la liaison entre l'enceinte 9, renfermant l'appareillage MT 8, et le transformateur 7, est parfaitement assurée. Le transit de la puissance du réseau MT 2, de même que les organes de coupure 17, doivent être isolés dans un gaz ou un solide, ceci pour des raisons de sécurité du matériel et du personnel. Ainsi, il est préférable que l'appareillage MT 8 soit maintenu dans une enceinte séparée du transformateur 7, et contenant par exemple du SF6 (hexafluorure de soufre), communément utilisé dans les appareillages MT pour son pouvoir d'isolement et d'extinction des arcs électriques. La liaison mécanique entre l'enceinte 9 et le transformateur 7 est telle que les parois 22 de la dite enceinte 9 et 24 du dit transformateur sont sensiblement jointives. Selon une première réalisation possible, illustrée sur la figure 7, la paroi 24 de l'enceinte 9 portant l'orifice 25 est couplée à une paroi latérale du transformateur 7. Selon une deuxième réalisation possible, illustrée sur la figure 8, la paroi 24 de l'enceinte 9 portant l'orifice 25 est couplée à la paroi supérieure du transformateur 7. L'avantage de ce couplage est la réduction des efforts de porte-à-faux et le maintien de l'encombrement au sol par rapport au transformateur 7 seul. De plus, l'ensemble enceinte 9-transformateur 7 est ainsi facilement élingable. Afin de résoudre les éventuels problèmes thermiques dus à l'échauffement du transformateur 7 durant son fonctionnement, une barrière thermique peut être prévue, telle qu'une entretoise placée entre le transformateur 7 et l'enceinte 9, l'entretoise présentant des orifices dont la forme permet l'introduction de l'organe de connexion 21. Quel que soit le mode de réalisation du couplage, la liaison entre l'enceinte 9 et le transformateur 7 peut ainsi être réalisée de façon directe et rapide, de sorte que l'on obtient un ensemble particulièrement compact et aisément dissociable. L'enceinte 9, quel que soit l'appareillage MT 8 qu'elle renferme, s'accouple directement au transformateur 7, par exemple grâce à trois prises embrochables (cas d'un réseau triphasé). De la sorte, différents schémas électriques MT peuvent être réalisés, ce qui autorise une évolutivité du poste de transformation 1 durant sa phase d'exploitation. En effet, le poste de transformation 1 peut facilement être adapté aux besoins de l'exploitant, par simple changement de l'enceinte 9, et donc de l'appareillage MT 8 qu'elle renferme, lors d'une mise en configuration ayant lieu en usine ou sur site pendant la période d'exploitation, l'enveloppe 12 étant préalablement déplacée par élingage. Les besoins évoluant dans le temps, il peut s'avérer utile pour l'exploitant de modifier le schéma de son réseau MT 2 en changeant la configuration de l'un des postes de transformation 1 que ce réseau MT 2 alimente. A titre d'exemple, un poste de transformation 1 prévu à l'origine selon un schéma en fausse coupure peut recevoir ultérieurement un appareillage MT 8 comprenant un, deux, ou trois organes de coupure 17, télécommandés ou non, ceci lors d'une opération de complexité limitée, réalisée sur le site d'exploitation, le dit poste de transformation 1 étant momentanément isolé du réseau MT 2. Cette mise en configuration est facilitée par le fait que les enceintes 9 contenant les différents appareillages MT 8 possibles présentent des encombrements similaires et des points de raccordement identiques avec le transformateur 7 et le réseau MT 2, et sont de ce fait parfaitement interchangeables. Le fait que les différentes enceintes 9 aient des encombrements similaires présente également un autre intérêt, à savoir la possibilité d'utiliser une seule et même enveloppe 12 quel que soit l'appareillage MT 8 raccordé au transformateur 7. Il est ainsi possible pour l'exploitant d'optimiser les investissements en reportant dans le futur l'achat d'équipements complexes dont la justification n'est pas immédiate. Le poste de transformation peut également comporter des fonctions annexes telles que : - une ou plusieurs télécommandes des organes de coupure, lorsqu'ils existent, en vue d'une action à distance (par exemple pour isoler un tronçon du réseau MT 2 en défaut) ; - une ou plusieurs motorisations des organes de coupure télécommandés ; - un ou plusieurs dispositifs de détection de passage de défauts ; - des capteurs de tension et de courant destinés à informer les dispositifs de détection de passage de défauts. De manière à simplifier la conception du poste de transformation 1, mais également à simplifier l'intervention de changement d'appareillage MT 8 (donc de enceinte 9), les dites fonctions annexes sont directement implantées dans l'enceinte 9 renfermant l'appareillage de raccordement MT 8. Le dispositif de détection de passage de défaut comprend au moins un voyant de signalisation placé en correspondance avec une ouverture pratiquée dans l'enveloppe 12, de sorte que le dit voyant est visible depuis l'extérieur du poste de transformation 1. Ainsi, toute opération de câblage annexe est supprimée, seule une alimentation en basse tension étant à assurer. REVENDICATIONS 1. Poste de transformation moyenne tension MT/basse tension BT, destiné à être raccordé à un réseau électrique MT (2) en coupure d'artère, comprenant un transformateur MT/BT (7), une enceinte (9) renfermant un appareillage MT (8) raccordant le réseau MT (2) au dit transformateur (7), un tableau de répartition BT (10) apte à alimenter un réseau BT (11) à partir du dit transformateur (7), et des moyens de protection et de déconnexion (13) du transformateur (7), caractérisé en ce que les dits moyens de protection et de déconnexion (13) sont intégrés au transformateur (7) et en ce que l'enceinte (9), choisie parmi une pluralité de enceintes (9) de formes sensiblement identiques selon l'appareillage de raccordement (8) au réseau MT (2) souhaité, est couplée électriquement et mécaniquement au dit transformateur (7), le dit couplage étant indépendant de l'enceinte (9) choisie, de sorte que l'ensemble transformateur (7)- enceinte (9) forme un bloc pouvant facilement être modulé par changement de l'enceinte (9). 2. Poste de transformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareillage de raccordement MT (8) comporte un organe de coupure (17) sur chacune des deux lignes (3,4) du réseau MT (2) en artère auquel il est relié, et une dérivation (14) destinée à alimenter le transformateur (7). 3. Poste de transformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareillage de raccordement MT (8) comporte un organe de coupure (17) sur une seule des deux lignes (3,4) du réseau MT (2) en artère auquel il est relié, et une dérivation (14) destinée à alimenter le transformateur (7). 4. Poste de transformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareillage de raccordement MT (8) est dépourvu de tout organe de coupure sur les deux lignes (3,4) du réseau MT (2) en artère auquel il est relié, et en ce qu'il comporte une dérivation (14) destinée à alimenter le transformateur (7), de sorte à raccorder le transformateur (7) au réseau MT (2) en fausse coupure. 5. Poste de transformation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'appareillage de raccordement MT (8) comporte en outre une ligne de dérivation (18) munie d'un organe de coupure (19), de manière à constituer un point d'étoilement sur le réseau MT (2). 6. Poste de transformation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une paroi (22) du transformateur (7) comporte au moins un orifice (23) et en ce qu'une paroi (24) de l'enceinte (9) comporte au moins un orifice (25), les dits orifices (23,25) étant destinés à recevoir chacun une partie d'un même organe de connexion (21), la dite partie ayant une forme complémentaire de celle de l'orifice (23,25) correspondant, l'organe de connexion (21) assurant la connexion électrique et mécanique entre le transformateur (7) et l'enceinte (9) de façon que les dites parois (22, 24) du transformateur (7) et de l'enceinte (9) soient sensiblement jointives. 7. Poste de transformation selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une paroi (22) du transformateur (7) et une paroi (24) de l'enceinte (9) comprennent chacune un nombre d'orifices (23,25) égal au nombre de phases du réseau, chaque orifice (23) de la paroi (22) du transformateur (7) étant raccordé à un orifice (25) de la paroi (24) de l'enceinte (9) au moyen d'un organe de connexion (21), afin d'assurer le raccordement électrique pour l'une des phases. 8. Poste de transformation selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'une paroi (24) de l'enceinte (9) est couplée à la paroi supérieure du transformateur (7). 9. Poste de transformation selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'une paroi (24) de l'enceinte (9) est couplée à une paroi latérale du transformateur (7). 10. Poste de transformation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe (12) recouvrant le transformateur (7), l'enceinte (9) et le tableau de répartition BT (10), la dite enveloppe (12) étant identique quelle que soit l'enceinte (9) choisie, et comportant des portes d'accès à l'enceinte (9) et au tableau de répartition BT (10). 11. Poste de transformation selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que l'appareillage de raccordement MT (8) comprend des moyens de télécommande et de motorisation des organes de coupure (17), lorsqu'ils existent. 12. Poste de transformation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'appareillage de raccordement MT (8) comprend des capteurs de tension et de courant reliés à un dispositif de détection de passage de défaut. 13. Poste de transformation selon la revendication 12, lorsqu'elle dépend de la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de détection de passage de défaut comprend au moins un voyant de signalisation placé en correspondance avec une ouverture pratiquée dans l'enveloppe (12), de sorte que le dit voyant est visible depuis l'extérieur du dit poste de transformation (1).