Brevet FR2850202A1 — publié le 20040723

La présente invention concerne une traversée électrique destinée à relier les phases d'un réseau de distribution électrique aux organes d'un appareil électrique, tel qu'un transformateur Moyenne Tension/Basse Tension (MT/BT) . Elle se rapporte également à un transformateur MT/BT comprenant de telles traversées électriques ainsi qu'à un procédé de fabrication de telles traversées. En pratique, la moyenne tension MT concerne les tensions allant de 1 kV à 50 kV (typiquement 24 à 36 kV) et la basse tension BT concerne les tensions allant 1o de 50 V à 1 kV. D'une manière générale, un transformateur MT/BT comprend une cuve dans laquelle sont plongés les organes de transformation électrique, à savoir des enroulements MT et BT ainsi qu'un circuit magnétique. Les traversées sont généralement constituées d'un corps unique réalisé dans un matériau devant allier différentes caractéristiques. En effet, la partie supérieure du corps est placée en extérieur tandis que la 20 partie inférieure est plongée dans un liquide diélectrique contenu dans la cuve. Il est donc nécessaire que le corps présente des propriétés - notamment mécaniques - lui permettant de résister aux contraintes extérieures rayonnement ultraviolet, pollution, etc - mais également des propriétés 25 diélectriques. En outre, le corps doit présenter une bonne tenue aux courants de cheminement. Un tel corps est fréquemment réalisé en porcelaine. La porcelaine est un matériau économique répondant aux exigences précédentes. Cependant, la porcelaine est un matériau fragile. De ce fait, l'utilisation de ce matériau impose des épaisseurs de paroi importantes, ce qui interdit, à encombrement extérieur donné, de disposer à l'intérieur de la traversée d'un volume utile à l'implantation, par exemple, d'un organe de protection tel qu'un fusible MT. Le document FR 2 769 123 décrit une traversée isolante pour transformateur MT/BT permettant de s'affranchir de certains inconvénients précités. Cette traversée est réalisée à partir d'un tube de résine et de fibre de verre de hautes qualités diélectriques et mécaniques, lequel est recouvert d'un revêtement élastomère destiné à assurer la tenue du système face aux contraintes d'environnement et à garantir une tenue aux courants de cheminement. Cette traversée permet d'obtenir une grande robustesse mécanique et, grâce à une épaisseur de paroi réduite, de disposer d'un volume intérieur utile suffisant pour y loger un organe tel qu'un fusible MT. Elle permet en outre une ouverture en partie supérieure permettant d'accéder à ce fusible sans dépose de celui-ci. Cependant, il faut mettre en oeuvre des procédés industriels très complexes pour réaliser de telles traversées, notamment pour fixer les pièces métalliques 25 par collage et surmouler l'élastomère. Dans la demande de brevet français intitulée " Traversée électrique pour appareil moyenne tension ", déposée le 12 septembre 2001 sous le numéro 01 11797 ", la Demanderesse a proposé une traversée électrique comprenant 30 deux corps distincts rigidement liés l'un à l'autre, le premier corps étant destiné à être placé intégralement à l'extérieur de la cuve, le deuxième corps étant destiné à être au moins en partie logé dans la cuve. Une telle traversée à deux corps remédie aux inconvénients des traversées électriques à corps unique en porcelaine dans la mesure o le choix des matériaux des corps peut être optimisé en fonction des contraintes s'exerçant sur chacun des deux corps plutôt qu'un matériau unique présentant un ensemble de propriétés moyennes. Une telle traversée à deux corps est également plus simple à réaliser que celle du document FR 2 769 123 dans la mesure o on peut fabriquer séparément les deux corps par des procédés adaptés à chacun et donc plus simples. Une telle traversée à deux corps est donc relativement satisfaisante par rapport aux traversées antérieures. Toutefois, la Demanderesse s'est posée le problème de l'améliorer encore, 15 notamment en lui permettant de supporter, vis à vis des traversées voisines, une moyenne tension plus élevée, par exemple jusqu'au moins 36 kV, tout en conservant la même simplicité de réalisation et le même encombrement au niveau du raccordement d'un transformateur polyphasé aux différentes phases du réseau électrique de distribution. On connaît aussi des traversées MT/BT à corps unique en porcelaine ayant une embase inclinée pour éloigner les points de raccordement les uns par rapport aux autres, tout en limitant la surface du couvercle du transformateur et en le maintenant plan. Toutefois, outre les problèmes mentionnés ci avant 25 concernant les traversées à corps unique en porcelaine, la mise en oeuvre d'une embase inclinée en porcelaine est complexe et onéreuse et présente en outre une étanchéité sujette à dégradation lors de l'opération de raccordement du transformateur au réseau de distribution. La présente invention apporte justement une solution à ces problèmes. Elle porte sur une traversée électrique destinée à relier les phases d'un réseau de distribution électrique aux organes d'un appareil électrique tels qu'un transformateur MT/BT, logé dans une cuve, ladite traversée étant destinée à être en partie à l'intérieur de la cuve et en partie à l'extérieur de la cuve, la traversée comprenant deux corps distincts sensiblement rigidement liés l'un à l'autre, le premier corps étant destiné à être placé sensiblement intégralement à 5 l'extérieur de la cuve et le deuxième corps étant destiné à être au moins en partie logé dans la cuve. Selon une définition générale de l'invention, le premier corps comprend une partie inférieure ayant un axe de révolution perpendiculaire à la surface de la 10 cuve qui reçoit la traversée électrique, et une partie supérieure formant appendice incliné, ayant un axe sécant avec celui de la partie inférieure selon un angle d'inclinaison choisi, et comprenant une extrémité libre destinée à être raccordée aux phases dudit réseau de distribution. L'inclinaison de la partie supérieure du premier corps par rapport à la partie inférieure augmente la distance entre deux points de raccordement, tout en maintenant plane la surface de la cuve qui reçoit chaque traversée, ce qui permet à la traversée de supporter, vis à vis des traversées voisines, une tension plus élevée par rapport aux traversées droites antérieures, tout en 20 conservant une simplicité de réalisation et un faible encombrement. Avantageusement, l'angle d'inclinaison entre les parties inférieure et supérieure du premier corps est choisi de manière à supporter une tension de l'ordre de 36 kV. Par exemple, l'angle d'inclinaison est de l'ordre de 250à 750, typiquement 500. Selon une réalisation, les parties inférieure et supérieure du premier corps sont réalisées en résine époxydique cycloaliphatique ou un matériau analogue de 30 sorte que les deux parties du premier corps présentent des propriétés, notamment mécaniques, adaptées aux contraintes extérieures. Selon une autre réalisation, la partie inférieure du premier corps comprend au moins une jupe s'étendant sensiblement perpendiculairement depuis la face latérale extérieure de la partie inférieure du premier corps vers l'extérieur tandis que la partie supérieure formant appendice incliné comprend au moins une jupe 5 disposée sensiblement parallèlement à la jupe de la partie inférieure du premier corps. Selon encore une autre réalisation, la partie inférieure du premier corps est de forme générale cylindrique creuse et le second corps est de forme générale 10 cylindrique creuse de diamètre inférieur au diamètre intérieur de la partie inférieure du premier corps, de sorte que le second corps est apte à être emmanché dans un alésage aménagé sur le diamètre intérieur de la partie inférieure du premier corps. En pratique, la partie supérieure du premier corps comprend une âme massive prolongeant la partie inférieure du premier corps, et un conducteur traversant ladite âme massive pour établir la liaison électrique entre l'appareil et les phases du réseau de distribution. La présente invention a également pour objet un transformateur MT/BT comprenant une telle traversée électrique, le premier corps étant placé sensiblement intégralement à l'extérieur de la cuve, le deuxième corps étant au moins en partie logé dans la cuve. La présente invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'une traversée dans lequel le premier corps peut être moulé en une étape et en une seule pièce. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé, le premier corps est moulé à 30 l'aide d'un moule commun à un corps dépourvu de partie supérieure formant appendice. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée et des dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'une traversée selon l'invention placée sur la cuve d'un appareil; - la figure 2 est une vue de face de trois points de raccordement réalisées à l'aide de traversées selon l'invention; - la figure 3 est une vue de dessus des trois points de raccordement décrits en référence à la figure 2; io - la figure 4 est une vue de face de trois points de raccordement selon l'art antérieur; - la figure 5 est une vue en coupe d'une tige de raccordement d'une traversée en porcelaine de l'art antérieur; - la figure 6 est une vue illustrant une disposition des jupes selon l'invention; 15 - la figure 7 est une vue illustrant une autre disposition des jupes; - la figure 8a est une vue en coupe d'un moule permettant de réaliser le premiers corps avec appendice selon l'invention; et - la figure 8b est une vue en coupe d'un moule permettant de réaliser un premier corps sans appendice. L'invention concerne une traversée électrique 1 destinée à relier les phases d'un réseau de distribution électrique aux organes d'un appareil électrique tel qu'un transformateur MT/BT. La traversée électrique 1 est destinée à être installée en partie à l'intérieur et en partie à l'extérieur d'une cuve 2 d'un appareil électrique. La traversée électrique 1 comprend deux parties distinctes: un premier corps 3 et un deuxième corps 4. Le premier corps 3 comprend une partie inférieure 3a et une partie supérieure formant appendice incliné 3b. La partie inférieure 3a est similaire au premier corps décrit dans la demande antérieure de la Demanderesse non encore publiée à la date de dépôt de la présente invention et publiée ultérieurement sous le n0 FR 2829614. La partie supérieure 3b formant appendice incliné, prolonge la partie inférieure 3a selon un axe 10 sécant à l'axe de révolution 9 de la partie inférieure du premier corps 3a. L'angle d'inclinaison a entre les axes 9 et 10 est par exemple de l'ordre de 25 à 10 750, de préférence 50 . La partie inférieure 3a du premier corps 3 est sensiblement cylindrique définissant un diamètre intérieur 5. Dans l'ensemble de la description qui va suivre, on définit les termes " supérieur ", " inférieur ", " haut " et " bas " par rapport au cas d'une traverse placée verticalement sur une paroi horizontale. La description s'applique cependant également à une traverse qui ne serait pas placée verticalement. La partie inférieure 3a du premier corps 3 présente deux parties extrêmes, une partie extrême supérieure 6 et une partie extrême inférieure 7. En sa partie extrême supérieure 6, la partie inférieure 3a est fermée par un fond 25 8. La partie formant appendice incliné 3b prolonge le fond 8 selon un axe 10 sécant à l'axe de révolution 9 de la partie principale inférieure 3a. La partie formant appendice 3b est constituée d'une âme massive 25, comportant un conducteur massif et/ou rigide 26 assurant la liaison électrique entre un point de raccordement 27 et une partie interne 28 de la traversée 1 débouchant au niveau du fond 8 de la partie principale inférieure 3a du premier corps 3. De cette manière, la projection verticale du point de raccordement 27 est 5 distincte du centre du trou circulaire 5 de passage dans la cuve 2 du second corps 4 de la traversée 1. Il est à remarquer que le diamètre intérieur 5 ne correspond pas rigoureusement au trou de passage dans la cuve 2, lequel est égal au diamètre 10 de l'alésage 21 majoré d'un jeu fonctionnel. La partie inférieure 3a du premier corps 3 est ouverte en sa partie extrême inférieure 7. La partie inférieure 3a du premier corps 3 comprend également une paroi latérale 11. La paroi latérale 11 définit une face latérale intérieure 13 et une face latérale extérieure 12. Du côté de la partie extrême inférieure 7, la paroi latérale 11 présente un coude 14 de façon à former un rebord 15 radial orienté vers l'extérieur. Le rebord 15 est destiné à venir en appui contre une paroi supérieure 16 de la cuve 2. En la partie extrême inférieure 7 du premier corps 3a, la face latérale extérieure 12 présente, en coupe axiale, un angle sensiblement droit. De même en la partie extrême inférieure 7 du premier corps 3a, la face latérale intérieure 13 présente, en coupe axiale, trois portions de droites 17, 18, 19. La 30 portion 17 est parallèle à l'axe de révolution 9, la portion 18 est perpendiculaire à l'axe de révolution 9 et la portion 19 est oblique. La portion 19 est placée de telle sorte que, lorsque la traversée 1 est placée sur la cuve 2, il existe vers la partie extrême inférieure 7 du premier corps 3a un espace annulaire 20, de section sensiblement triangulaire en coupe axiale. Dans d'autres modes de réalisation non représentés, il est possible d'avoir un espace 20 dont la section n'est pas triangulaire. Sur la face latérale intérieure 13, se trouve un alésage 21 de diamètre supérieur au diamètre intérieur 5 du corps 3a, sur une hauteur d'alésage hi, permettant 10 l'emmanchement du deuxième corps 4. En référence à la figure 6, sur la face latérale extérieure 13, se trouve au moins une jupe 22 en saillie s'étendant sensiblement perpendiculairement depuis la face latérale extérieure 13 du corps 3a vers l'extérieur. Il peut y avoir, par exemple, de 3 à 10 jupes. Chaque jupe 22 est sensiblement annulaire et perpendiculaire à l'axe de la partie inférieure 3a du premier corps 3 et présente dans un plan axial une 20 section sensiblement triangulaire 23, en pointe vers un sommet 24 éloigné de la face latérale extérieure 13. La hauteur radiale h2 de la section triangulaire 23 peut être très supérieure à l'épaisseur de la paroi latérale 11. Dans un autre mode de réalisation, la hauteur radiale h2 peut être supérieure à 25 l'épaisseur de la paroi latérale 11, la forme de la section pouvant être différente. Les jupes 22 ont pour rôle d'augmenter la longueur de la génératrice et de créer des zones sèches en cas de pluie. Le nombre et la hauteur des jupes sont choisis de manière à ce que la longueur de la génératrice corresponde à une distance de cheminement compatible avec la tension du réseau et le niveau de pollution présent sur le site sur lequel est installé le transformateur. Ainsi, dans le cas d'un niveau de pollution fort et d'une tension de 36 kV, la distance de cheminement est de l'ordre de 900 mm (soit 25 mm par kV). En référence aux figures 2 et 3, il est possible d'assurer une distance 5 diélectrique d suffisante pour supporter une tension élevée entre les points de raccordement 27 au réseau électrique des traversées 1 d'un transformateur polyphasé sans avoir à dimensionner la surface supérieure de la cuve 2 du transformateur en conséquence, ou devoir donner à cette surface des facettes 33 destinées à incliner des traversées conventionnelles 31 (c'est-à-dire sans 10 partie formant appendice incliné) par rapport à une verticale 32 (figure 4). Par exemple, la distance diélectrique d dans la configuration décrite en référence aux figures 2 et 3 est de l'ordre de 320 mm, ce qui permet de supporter une tension de l'ordre de 36 kV, au lieu d'une distance d de l'ordre de 15 220 mm supportant une tension de l'ordre de 20 kV dans le cas de traversées droites dépourvues de partie formant appendice incliné. La disposition des traversées 1 avec âme massive 25 évite par ailleurs les inconvénients connus sur les traversées conventionnelles, notamment les 20 traversées constituées à partir de corps en porcelaine. L'âme massive 25 et le conducteur massif suppriment notamment le problème d'étanchéité au niveau des tiges de raccordement 40 montées en fixation à l'aide d'écrou de compression 41, coupelle 42 et joint d'étanchéité 43 (figure 5). Grâce à l'invention, on évite ainsi les problèmes survenant lors de l'opération de raccordement du transformateur au réseau de distribution (rotation intempestive de la tige de raccordement 40 ou action intempestive sur l'écrou de compression 41 conduisant à une dégradation de l'étanchéité). On se réfère à nouveau référence à la figure 6. La partie formant appendice 3b comporte une ou plusieurs jupes 50 destinées à augmenter la génératrice et dont les objectifs sont de disposer d'une ligne de fuite suffisante en fonction de la tension que doit supporter la traversée en service, et de créer des zones sèches en cas de pluie. Chacune des jupes 50 est sensiblement inscrite dans un plan parallèle à celui des jupes 22 situées sur la partie inférieure 3a du premier corps 3. La disposition des jupes 50 conformément à la figure 6 présente deux 10 avantages. D'une part, cette disposition permet de prévoir un nombre de jupes total supérieur à la solution qui consisterait à inscrire des jupes 52 dans un plan perpendiculaire à l'axe 10 qui les comporte (figure 7). D'autre part, cette disposition simplifie la réalisation du moule. Dans un mode de réalisation de l'invention, on utilise comme matériau pour les deux parties 3a et 3b du premier corps 3 une résine époxydique 20 cycloaliphatique. Une telle résine est un matériau onéreux mais ce matériau possède des propriétés le rendant particulièrement adapté à la réalisation des deux parties du premier corps 3. De plus, l'utilisation de cette résine étant strictement réservée au premier corps 3, le cot d'une telle traversée est tout à fait acceptable au regard de ses performances. Dans un autre mode de réalisation, il est possible d'utiliser un autre matériau présentant les propriétés exigées et permettant d'obtenir une épaisseur de la paroi latérale 11 suffisamment fine. On se réfère maintenant aux figures 8a et 8b. Le moule 56 permet de réaliser le premier corps 3 avec appendice (figure 8a) et/ou sans appendice (figure 8b). Le moule 56 est de conception et de mise en oeuvre très simple et permet de réaliser en une seule étape le premier corps. Le moule 56 est configurable avec, selon l'option choisie, un insert 60 ou un 10 insert 61. L'insert 60 (figure 8b) correspond à une traversée conforme à celle décrite dans la demande antérieure de la Demanderesse mentionnée ci-avant et l'insert 61 (figure 8a) correspond à une traversée équipée d'une partie formant appendice 15 selon l'invention. REVENDICATIONS 1.Traversée électrique (1) destinée à relier les phases d'un réseau de distribution électrique aux organes d'un appareil électrique tels qu'un 5 transformateur MT/BT, logé dans une cuve (2), ladite traversée (1) étant destinée à être en partie à l'intérieur de la cuve (2) et en partie à l'extérieur de la cuve (2), la traversée (1) comprenant deux corps distincts (3, 4) sensiblement rigidement liés l'un à l'autre, le premier corps (3) étant destiné à être placé sensiblement intégralement à l'extérieur de la cuve (2) et le deuxième corps 10 étant destiné à être au moins en partie logé dans la cuve (2), caractérisée en ce que le premier corps (3) comprend une partie inférieure (3a) ayant un axe de révolution (9) perpendiculaire à la surface de la cuve (2) qui reçoit la traversée électrique (1), et une partie supérieure formant appendice incliné (3b) ayant un axe (10) sécant avec celui (9) de la partie inférieure (3a) selon un angle 15 d'inclinaison choisi (a) et comprenant une extrémité libre (27) destinée à être raccordée aux phases dudit réseau de distribution. 2.Traversée selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison (a) entre les parties inférieure (3a) et supérieure (3b) du premier 20 corps (3) est choisi de manière à supporter une tension de l'ordre de 36 kV. 3.Traversée selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison (a) est de l'ordre de 250 à 75 , typiquement 50 . 4.Traversée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la partie inférieure (3a) comprend une partie cylindrique creuse et en ce que le deuxième corps (4) est de forme cylindrique creuse de diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur du premier corps, de sorte que le deuxième corps (4) est apte à être emmanché dans un alésage aménagé sur le diamètre 30 intérieur de la partie inférieure (3a) du premier corps (3). 5.Traversée selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la partie inférieure (3a) du premier corps (3) comprend au moins une jupe (22) s'étendant sensiblement perpendiculairement depuis la face latérale extérieure de la partie inférieure du premier corps vers l'extérieur tandis que la partie supérieure formant appendice incliné (3b) comprend au moins une jupe (50) disposée sensiblement parallèlement à la jupe (22) de la partie inférieure (3a) du premier corps. 6. Traversée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les parties inférieure (3a) et supérieure (3b) du premier corps (3) sont réalisées en résine époxydique cycloaliphatique ou un matériau analogue de 10 sorte que les deux parties du premier corps présentent des propriétés, notamment mécaniques, adaptées aux contraintes extérieures. 7. Traversée selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la partie supérieure (3b) du premier corps comprend une âme massive (25) 15 prolongeant la partie inférieure (3a) du premier corps, et un conducteur (26) traversant ladite âme massive (25) pour établir la liaison électrique entre l'appareil et les phases du réseau de distribution. 8. Transformateur MT/BT comprenant plusieurs traversées électriques (1) selon 20 l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la partie supérieure formant appendice incliné (3b) de chaque traversée électrique (1) est disposée par rapport à celle des autres traversées selon une relation géométrique choisie permettant d'augmenter la distance (d) entre les points de raccordement (27). 9. Procédé de fabrication d'une traversée (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier corps (3) est moulé en une étape et en une seule pièce. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier corps (3) 30 est moulé à l'aide d'un moule commun à un corps dépourvu de partie supérieure formant appendice incliné (3b).