Brevet FR2849968A1 — publié le 20040716

OBJET DE L'INVENTION La présente invention concerne un centre de transformation développé, pour commander un transformateur du type autoprotégé, mais pas exclusivement pour cela. L'appareillage à moyenne tension pour l'alimentation de ces centres de transformation comprend toutes les fonctions de distribution et de sécurité d'exploitation nécessaires pour l'alimentation du centre, aussi bien en boucle qu'en double dérivation, et permet également la mise à la terre de la dérivation du transformateur pour le retrait du propre trans10 formateur en vue des fonctions de maintenance ou de remplacement, tout cela dans un volume réduit par l'optimisation de la conception et par la disposition des éléments à l'intérieur de l'appareillage. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Les centres de transformation sont généralement composés 15 d'un transformateur, d'un appareillage à moyenne tension et d'un tableau de basse tension. L'appareillage à moyenne tension est habituellement constitué par trois fonctions raccordées entre elles: deux d'entre elles sont appelées fonctions de ligne, alors que la troisième est une fonction de protection 20 et de commande du transformateur. Dans les fonctions de ligne, il existe une première fonction appelée d'entrée de ligne, qui reçoit l'énergie électrique à travers les câbles à moyenne tension, et une deuxième fonction appelée de sortie de ligne, qui fournit une sortie pour l'alimentation du centre de transformation. Ces fonctions de ligne permettent d'enchaîner des cen25 tres entre eux et de former ce qu'on appelle une boucle d'alimentation. La troisième fonction, appelée de protection et de commande du transformateur, est connectée au propre transformateur. Les deux premières fonctions comprennent habituellement des interrupteurssectionneurs de coupure en charge et sectionneurs de 30 mise à la terre des câbles, alors que la troisième fonction comprend des fusibles servant à protéger le transformateur et un interrupteur-sectionneur de coupure en charge, ainsi qu'un sectionneur de mise à la terre pour la commande du transformateur. De cette manière, lorsqu'il se produit une défaillance dans le 35 transformateur, le fusible de la fonction de protection saute et élimine la défaillance, de manière que la boucle, dont fait partie le centre de transformation, se trouve à l'écart de la défaillance qui s'est produit dans le transformateur. Après la défaillance du transformateur, celui-ci doit être réparé ou remplacé mais, habituellement, avant de retirer le transformateur, on met à la terre la zone de travail, à savoir, le transformateur et la connexion entre la carcasse et le transformateur. La déconnexion du transformateur, côté moyenne tension, 5 est réalisée à travers la troisième fonction de l'appareillage à moyenne tension, de manière que les deux autres fonctions peuvent demeurer connectées et sous tension, sans avoir à interrompre l'alimentation du centre de transformation suivant. Actuellement, il existe une prolifération de l'usage de trans10 formateurs qui comprennent les fusibles de protection dans leur propre cuve: c'est ce qu'on appelle des transformateurs autoprotégés. Il existe diverses exécutions possibles de ces transformateurs, telles que celles qui figurent dans les brevets EP 0653765 BI, EP 0817346 AI, EP 0981140 Ai, EP 1014528 Ai, EP 1122848 Ai. Ces derniers présentent tous des fusibles 15 pour protéger le transformateur en cas de défaillance interne. Avec l'appareillage "classique" d'un centre de transformation, il se produirait donc une duplicité dans la fonction de protection face à des courts-circuits dans le transformateur. Dans bien des cas, les transformateurs autoprotégés disposent même de certains types de commande intérieurement qui leur per20 mettent d'être isolés de la boucle à laquelle ils sont connectés. Pour cette raison, une première solution pour éliminer des duplicités consiste à éliminer de l'appareillage du centre de transformation la fonction de protection et de commande du transformateur. Cependant, en cas qu'on ait besoin de remplacer ou de ré25 parer le transformateur, il est conseillé, voire obligatoire dans certaines législations, de mettre à la terre la dérivation qui alimente le transformateur, partant de l'appareillage à moyenne tension. Cette mise à la terre ne peut donc pas être placée dans le transformateur, et bien qu'il soit possible de réaliser cette fonction à l'aide de piquets de mise à la terre, par 30 exemple, il semble que la solution la mieux adaptée aux usages et aux habitudes d'exploitation en Europe soit de l'inclure dans l'appareillage à moyenne tension. Par l'emploi de l'appareillage traditionnel, on peut résoudre la mise à la terre du transformateur. Il existe actuellement des fonctions qui 35 mettent à la terre le barrage principal, ce qu'on appelle les sectionneurs à barres de mise à la terre. Cependant, ces sectionneurs supposent une nouvelle cellule à ajouter ou une augmentation de la taille de celles qui existent déjà et visent à supporter les conditions difficiles qui supposent l'établissement d'un court-circuit lorsque les barres du circuit principal sont mises à la terre. L'un des avantages de l'appareillage développé pour être utilisé dans des centres de transformation avec des transformateurs autoproté5 gés est que le sectionneur de mise à la terre du barrage principal est logé dans les deux fonctions de ligne déjà existantes, ce qui fait que tout le centre de transformation ait une taille plus grande. De plus, dans le cas de la présente invention, le sectionneur de mise à la terre du transformateur a été optimisé pour son utilisation 10 dans des applications pour lesquelles une manque éventuelle de courtcircuit pouvant circuler à travers ledit sectionneur de mise à la terre aura une valeur faible. Concrètement, bien que de manière non limitative, le sectionneur de mise à la terre est optimisé pour la mise à la terre de transformateurs de distribution avec le circuit primaire ouvert et sans 15 alimentation sur le barrage principal, ce qui permet de réduire le cot de l'appareil. DESCRIPTION DE L'INVENTION Le centre de transformation objet de la présente invention est conçu pour que le transformateur soit connecté directement au bar20 rage du circuit principal de l'appareillage à moyenne tension. Habituellement, l'appareillage de ce centre de transformation est constitué par les fonctions de ligne correspondant à l'entrée et à la sortie de la boucle, ainsi que par un sectionneur de mise à la terre du barrage du circuit principal. Bien entendu, l'appareillage à moyenne tension pourrait être 25 formé d'une ou deux enveloppes séparées. Dans le deuxième cas, une enveloppe comprendrait une fonction de ligne et le sectionneur de mise à la terre, alors que l'autre enveloppe disposerait de l'autre fonction de ligne. Le centre de transformation objet de l'invention permet que l'appareillage présente une taille plus réduite que d'habitude, du fait que le 30 sectionneur de mise à la terre est disposé sur le barrage du circuit principal et entre les deux fonctions de ligne. On profite ainsi de la largeur des fonctions de ligne et la taille n'est pas augmentée par l'inclusion du sectionneur de mise à la terre. tant donné la conception optimisée de ce sectionneur, il n'est pas non plus nécessaire d'augmenter la hauteur de l'appareillage. 35 Comme variante, on pourrait aussi placer le sectionneur à la suite de la ligne de sortie, c'est-à-dire, sur un côté, bien que cela obligerait à augmenter la largeur de l'appareillage. Cet appareillage évite la duplicité de la fonction de protection et de commande lorsqu'on utilise des transformateurs autoprotégés dans le centre de transformation. Comme il a déjà été dit, la connexion du transformateur est réalisée directement sur les barres du circuit principal, de ce fait pour re5 tirer le transformateur, pour le remplacer ou pour la maintenance, on ouvre les deux fonctions de ligne de l'appareillage à moyenne tension, ce qui fait que le barrage principal se trouve sans alimentation provenant du réseau à moyenne tension. On met ensuite à la terre les barres du circuit principal à travers le sectionneur de mise à la terre incorporé dans le pro10 pre appareillage. Du fait des enclavements mécaniques dans le mécanisme d'actionnement de l'appareillage, le sectionneur de mise à la terre ne peut court-circuiter que le barrage du circuit principal lorsque la ou les fonctions de ligne se trouvent ouvertes; il ne pourrait donc y avoir du courant sur le barrage que grâce à une alimentation provenant du côté basse ten15 sion du transformateur. Le sectionneur de mise à la terre est réalisé de préférence à l'aide d'un conducteur horizontal comprenant les contacts pour la mise en courtcircuit et à la terre du barrage principal. Bien entendu, ces contacts pourraient être disposés sur le barrage principal, de manière que le section20 neur soit simplement formé de la barre horizontale. En basculant, celle-ci s'appuierait sur ces contacts et réaliserait la fonction de court-circuit et de mise à la terre du barrage principal. Afin de pouvoir remplacer le mécanisme d'actionnement de l'appareillage en cas de panne de ce dernier, le sectionneur de mise à la 25 terre a été muni d'un mécanisme interne qui le maintient dans sa position actuelle. De cette manière, si le sectionneur de mise à la terre se trouve ouvert, on peut remplacer le mécanisme d'actionnement sans risquer de faire tomber le sectionneur sur le barrage du circuit principal, si celui-ci est sous tension. Enfin, pour minimiser encore l'espace nécessaire au centre de transformation et d'améliorer la fiabilité de l'ensemble, du fait de la réduction du nombre de composants, le raccordement entre le transformateur et l'appareillage peut être réalisé à l'aide de connecteurs enfichables tels que ceux décrits dans le brevet ES 2072177 ou dans la demande du brevet 35 PCT/ES/00/00409, au lieu d'employer des bornes et de câbles à moyenne tension. Dans ce cas, la sortie de l'appareillage est réalisée avec des connecteurs enfichables du type femelle, alors que sur le transformateur on remplace les bornes de traversée à moyenne tension par des connecteurs enfichables du type femelle, ce qui permet d'obtenir une meilleure intégration des différents composants qui forment le centre de transformation. DESSINS Dans les dessins: - la figure 1 représente le schéma traditionnel d'un centre de transformation, composé d'un appareillage à moyenne tension (1), d'un transformateur (2), d'un tableau à basse tension (3). L'appareillage (1) comprend les deux fonctions de ligne avec leurs interrupteurssectionneurs (6) et (7) correspondants, et les sectionneurs de mise à la 10 terre (10) et (11). L'appareillage (1) comprend également la fonction de protection (9), la fonction de commande et de mise à la terre (8) de la dérivation du transformateur (2) et la sortie de l'appareillage (17), - la figure 2 représente le même schéma que la figure 1, mais dans ce cas l'appareillage (4) est conçu pour un centre de transformation dans 15 lequel la protection et la commande du transformateur (5) se trouvent à l'intérieur du propre transformateur (5), alors que l'appareillage (4) est raccordé au transformateur (5) au moyen de bornes et de câbles à moyenne tension, - la figure 3 représente le même schéma que la figure 2, avec la diffé20 rence qu'on a obtenu une plus grande intégration des composants, car l'appareillage (4) est raccordé au transformateur (5) à l'aide de connecteurs enfichables (19), - la figure 4 représente l'intérieur de l'appareillage électrique (4) indiqué à la figure 2, avec le sectionneur de mise à la terre (18) du barrage du 25 circuit principal (10), - la figure 5 représente le sectionneur de mise à la terre (18) du barrage du circuit principal (10) en détail. REALISATION PREFERENTIELLE DE L'INVENTION Comme on peut remarquer sur la figure 2, la fonction de 30 commande (15) et de protection (9) a été incluse dans le transformateur (5). Avec cette configuration, on perd la fonction de mise à la terre (16) donnée à la figure 1. L'appareillage objet de l'invention (4) comprend dans la propre enveloppe les deux fonctions de ligne (6) et (7), représentées par les interrupteurs-sectionneurs (11) et (13), correspondant à l'entrée et à la 35 sortie de la boucle, avec leurs mises à la terre correspondantes (12) et (14). La mise à la terre, aussi bien du primaire du transformateur (5) que de la sortie de l'appareillage (17), est réalisée à travers le nouveau sectionneur de mise à la terre (18). Bien entendu, cet appareillage (4) peut se trouver dans une même enveloppe ou dans deux enveloppes séparées, l'une d'entre elles pouvant loger l'une des fonctions de ligne (7) et le sectionneur de mise à la terre (18) du barrage du circuit principal (10), alors que l'autre pourrait loger l'autre fonction de ligne (6). Comme on remarque sur la figure 2, le sectionneur de mise à la terre (18) du barrage du circuit principal (10) est disposé entre les deux fonctions de ligne. Le sectionneur de mise à la terre (18) est placé au-dessus du barrage (10) de l'appareillage et il est réalisé de préférence à l'aide d'un 1o conducteur (20) avec deux contacts (21), disposé entre deux bras (23) et (24) raccordés par une articulation, d'une part au conteneur de l'appareillage et, d'autre part, au mécanisme d'actionnement (30), de manière que lorsqu'on agit sur le levier de mise à la terre, le conducteur (20) bascule jusqu'à ce que les contacts (21) établissent le court-circuit sur le barrage (10) qui se trouve 15 ainsi mis à la terre à travers les contacts (21), le conducteur (20) et le conducteur de mise à la terre (22). Afin que l'ensemble soit plus rigide, le sectionneur de mise à la terre (18) et les bras (23) et (24) se trouvent raccordés à travers la pièce isolante (25). La partie inférieure du bras (23) contient le mécanisme qui permet de maintenir le sectionneur de mise à la terre (18) dans sa position en cas de substitution du mécanisme d'actionnement de l'appareillage. Un axe (27) sert de guide au ressort (26), dont la partie supérieure est emprisonnée par le boulon (28). La force exercée par le ressort (26) sur la base du 25 bras (23) sert à maintenir le sectionneur de mise à la terre (18) dans sa position. Lorsque le sectionneur de mise à la terre (18) court- circuite le barrage du court-circuit principal (10) à travers le mécanisme d'actionnement de l'appareillage (4), le ressort (26) change le sens de sa force et maintient le sectionneur de mise à la terre (18) contre le barrage du circuit principal (10). 30 Avec ce schéma électrique, le fonctionnement serait le suivant lorsqu'il se produit une défaillance dans le transformateur (5): Lorsqu'il se produit une défaillance dans le transformateur, la protection (9) se déclenche et le transformateur (5) se trouve sans alimentation mais le barrage (10) de l'appareillage (4) est toujours alimenté. 35 Ensuite, pour procéder à son remplacement, il faut mettre à la terre les deux côtés du transformateur (5), à savoir, le tableau de basse tension (3) et la sortie (17) de l'appareillage de moyenne tension (4). Pour mettre à la terre l'appareillage de moyenne tension (4), il faut d'abord ouvrir les deux fonc- tions de ligne (6) et (7), de manière que la cellule soit alimentée mais pas son barrage principal (10); ensuite, il faut fermer le sectionneur de mise à la terre (18) du barrage du circuit principal (10), ce qui permet de retirer le transformateur (5). R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Centre de transformation comprenant un transformateur (5) et un appareillage de moyenne tension (4), caractérisé en ce que l'appareillage (4) contient un sectionneur exclusivement pour la mise à la terre (18) des barres du circuit principal (10), qui ne peut être commandé que si la(les) fonction(s) de ligne d'alimentation de ce barrage (10) se trouve(nt) ouverte(s) ou mise(s) à la terre. lo 2 ) Centre de transformation, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transformateur (5) se trouve raccordé au barrage du circuit principal (10). 30) Centre de transformation, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le raccordement est réalisé à l'aide d'un connecteur enfichable (19). 4 ) Centre de transformation, selon les revendications 2 et 3, 20 caractérisé en ce que le transformateur (5) est du type autoprotégé. 50) Centre de transformation, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sectionneur de mise à la terre (18) de l'appareillage de moyenne tension (4) est disposé sur le barrage du circuit principal (10). 60) Centre de transformation, selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que l'appareillage (4) est constitué par deux fonctions de ligne (6) et (7) et par un sectionneur de mise à la terre (18) du barrage du circuit principal (10). 7 ) Centre de transformation, selon les revendications 1, 5 et 6, caractérisé en ce que le sectionneur (18) comprend un conducteur qui court-circuite (20) et met à la terre (22) les trois phases du barrage du circuit principal (10). 8 ) Centre de transformation, selon la revendication 7, J k caractérisé en ce que le sectionneur de mise à la terre (18) dispose de contacts élastiques (21) qui assurent le contact entre les barres du circuit principal (10) et le conducteur (20) qui les court-circuite et les met à la terre (22). 90) Centre de transformation, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sectionneur de mise à la terre (18) possède un dispositif qui assure la position de ce sectionneur de mise à la terre (18) sans avoir besoin de son io mécanisme d'actionnement. 10 ) Centre de transformation, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sectionneur de mise à la terre (18) du barrage principal (10) de 15 l'appareillage à moyenne tension (4) sert à la mise à la terre du transformateur (5).