Brevet FR3004016A1 — publié le 20141003

STRUCTURE SIMPLIFIEE DE CUVE DE POSTE SOUS ENVELOPPE METALLIQUE ET ISOLANT SUPPORT CORRESPONDANT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention porte sur une structure de postes électriques à haute ou moyenne tension sous enveloppe métallique à isolation gazeuse (PSEM), encore appelés GIS (Gas-Insulated Substations). Les postes de ce type comportent des appareillages, en particulier des sectionneurs de barre, des disjoncteurs ou des sectionneurs de mise à la terre. De tels appareillages sont généralement isolés les uns des autres à l'hexafluorure de soufre (SF6) dans des cuves sous pression. L'invention porte plus particulièrement sur des structures de support de conducteurs par des éléments isolants électriques dans de telles cuves. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La figure 1 illustre une telle cuve 10 sous pression. Plus précisément, une connexion 12 de réseau électrique est isolée dans la cuve 10. La connexion 12 relie les conducteurs 14, 16 et 18. La cuve 10 est assemblée à des cuves voisines 20. Les cuves 10 et 20 comportent une bride 30 à chacune de leur ouverture vers un élément voisin. Les brides 30 se présentent sous forme d'un flasque radial saillant extérieurement de l'enveloppe de chaque cuve 10 et 20. Pour assembler entre elles deux cuves telles que 10 et 20, on vient prendre en sandwich une contre- bride 32 supportant un isolant 24 entre les brides 30 respectives. Ici, la tête 26 de chaque isolant 24 est arrangée autour d'un élément conducteur, par exemple l'élément 29, et orientée vers un appareillage 27 monté dans une cuve voisine 20. Le talon 28 de chaque isolant 24, qui est opposé à la tête 26, est pincé entre un rebord 34 de l'une des brides 30 et la contre-bride 32 correspondante, assurant ainsi le support des parties conductrices. Il est souhaitable de disposer d'une structure de PSEM qui soit compacte, fiable et économique. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention porte ainsi sur une cuve de poste sous enveloppe métallique présentant sur sa surface interne au moins un organe de blocage en translation d'au moins un élément électriquement isolant, maintenu en appui contre l'au moins un organe de blocage en translation par un bulbe conducteur. Avec une structure de support de l'isolant formée ainsi sur la surface interne de la cuve, on remplace avantageusement les brides et contre-brides du dispositif décrit en préambule. Il en résulte une économie de matière, un poids total et un volume plus faibles. Le nombre d'éléments à visser étant réduit, on limite de beaucoup le temps de montage. De plus, une telle structure présente l'avantage de réduire les interfaces de serrage, on limite ainsi avantageusement les risques de défaut d'étanchéité lorsque les compartiments sont voulus étanches aux gaz. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'organe de blocage comporte une saillie annulaire. Selon un mode de réalisation alternatif de l'invention, la cuve comporte une pluralité d'organes de blocage disposés en saillie sur au moins une partie du pourtour de la surface interne. Avantageusement, ledit organe de blocage comporte une surface de blocage d'orientation radiale, l'élément électriquement isolant comportant un talon périphérique maintenu en appui contre cette surface de blocage. Selon un autre mode de réalisation, le talon périphérique est maintenu en appui contre la surface de blocage par traction d'un bulbe conducteur sur une partie médiane de l'isolant. Dans une variante particulière, la cuve comporte deux organes de blocage en translation d'un élément électriquement isolant respectif, les éléments isolants étant configurés pour séparer la cuve en au moins deux compartiments successifs, adjacents deux à deux. L'invention porte également sur un séparateur de cuve de poste sous enveloppe métallique comportant un élément électriquement isolant comportant des moyens pour être monté contre un organe de blocage en translation de ladite cuve de poste sous enveloppe métallique, l'élément étant configuré pour séparer cette cuve en deux compartiments. Dans un mode de réalisation particulier, le séparateur comporte un insert conducteur, l'élément électriquement isolant comportant : - une tête annulaire qui est formée autour de l'insert conducteur, - un talon périphérique configuré pour venir en appui contre l'organe de blocage en translation, et - un corps reliant la tête et le talon 10 périphérique. Une réalisation particulière de séparateur de cuve de poste sous enveloppe métallique comporte un insert conducteur, et un élément électriquement isolant, ce dernier comportant : 15 - une tête annulaire qui est formée autour de l'insert conducteur, - un talon périphérique configuré pour venir en appui contre un organe de blocage, - un corps reliant la tête et le talon 20 périphérique. L'élément électriquement isolant ci-dessus comporte avantageusement une surface radiale d'appui, laquelle est configurée pour être disposée contre une surface radiale correspondante de l'organe de blocage 25 en translation. Selon une caractéristique avantageuse, l'élément isolant comporte une gorge annulaire dans laquelle est monté un pare-effluve. L'invention porte encore sur un poste sous 30 enveloppe métallique (PSEM) comportant une cuve telle que décrite ci-dessus. Avantageusement, le poste sous enveloppe métallique comporte un élément isolant monté en butée contre l'organe de blocage de ladite cuve, séparant la cuve en deux compartiments. Dans un mode particulier de l'invention, le poste sous enveloppe métallique comporte au moins deux conducteurs reliés entre eux et disposés à un angle l'un par rapport à l'autre, au moins un des conducteurs étant pourvu d'un élément électriquement isolant maintenu en appui contre un organe de blocage en translation de la cuve. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective 20 d'une structure de PSEM existante ; - la figure 2 est une vue en coupe et en perspective d'une nouvelle structure de PSEM ; - la figure 3A est un détail de la figure 2, montrant une connexion de réseau disposée dans la 25 cuve et comportant des supports isolants ; - la figure 3E est un grossissement du talon d'un support isolant de la figure 3A et d'un rebord annulaire de la cuve contre lequel le talon est en appui ; 30 - la figure 3C est une variante du rebord de la figure 313 ; - la figure 4 est un deuxième mode de réalisation possible de l'invention. EXPOSÉ DÉMAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS 35 La figure 2 illustre une cuve 40 (dont seule une demi-coque inférieure est représentée). Ici, deux appareillages 42 et une connexion de réseau monophasé en T 44 sont disposés dans la cuve 40, la connexion 44 étant disposée entre les deux appareillages 42. La cuve 40 se présente ici sous forme d'une enveloppe métallique monobloc qui s'étend dans sa plus grande dimension selon une direction XX' et en largeur dans une direction YY' transversale à XX'. Par monobloc, il est entendu que la cuve peut être conçue en plusieurs morceaux dont certaines surfaces correspondantes seront jointes ultérieurement de manière étanche aux gaz, par exemple par soudage. Des ouvertures 52a, 52b et 54 sont ménagées à travers la cuve 40 permettant à des conducteurs 53 et 55 de s'étendre au-delà de la cuve 40. Plus précisément, deux ouvertures 52a opposées sont ménagées aux extrémités les plus éloignées selon la direction XX'. Les ouvertures 52b sont arrangées par paires, de part et d'autre de chaque ouverture 52a et selon une orientation YY'. L'ouverture 54 est ménagée sur la partie médiane de la cuve 40, transversalement aux directions XX' et YY' selon une troisième direction ZZ'. L'ouverture 54 est visible à l'arrière-plan en figures 2 et 3A. Les appareillages 42 s'étendent ici selon la direction YY', d'une ouverture 52b à une autre 52bsituée en vis-à-vis. Les ouvertures 52a, 52b et 54 servent d'interface avec d'autres cuves ou sont obturées par 30 des capots d'extrémité (non représentés) et ne seront pas décrites plus en détail. Comme il est visible en figure 3A, la cuve 40 comporte une surface interne 41. Deux paires de rebords internes annulaires 46 et 48 sont formés en saillie sur une section circulaire respective de la surface interne 41, de part et d'autre de l'ouverture 54. Pour chaque paire, les rebords 46 et 48 sont accolés. Le rebord 46 est le plus proche de l'ouverture 54 et est d'épaisseur supérieure au deuxième rebord 48. Ainsi, en se rapprochant de l'ouverture 54, le rebord 48 forme un premier rétrécissement du diamètre de la cuve 40 puis le rebord 46 un deuxième rétrécissement depuis le rebord 48.Le deuxième rebord 48 présente une surface radiale 49 et une surface annulaire 50 (voir figure 3B). La surface 49 s'étend transversalement à la surface interne 41, à l'opposé de l'ouverture 54. La surface 50 s'étend elle-même transversalement à la surface 49, selon la même orientation longitudinale que la surface 41. Le premier rebord 46 présente quant à lui 20 une surface radiale 47, transversale à la surface 50. Alternativement, l'un et/ou l'autre des rebords 46 et 48 sont interrompus sur une ou plusieurs parties de leur pourtour. Il est par exemple possible de n'avoir que quelques pattes de retenue saillant vers 25 l'intérieur de la cuve 40, par exemple les pattes 461 à 466 en figure 3C, celles-ci conservant la même section que celle du rebord 46 illustré en figure 3B. La connexion 44 présente un bulbe de connexion 56 et deux inserts conducteurs 57, disposés 30 de part et d'autre du bulbe 56 (voir figure 3A) selon l'axe XX'. Le conducteur 55 est rattaché au bulbe 56 et s'étend selon la direction ZZ'. Le conducteur 55 s'étend ainsi hors de la cuve 40 par l'ouverture transversale 54. Chaque insert 57 est ici une pièce de révolution qui présente deux surfaces planes opposées. Les inserts 57 comportent chacun une protubérance annulaire 58 sur leur pourtour. Les inserts 57 sont chacun montés à plat contre le bulbe 56 à l'aide d'un élément de fixation respectif 59, ici une vis. Des supports isolants 60, appelés plus simplement isolants sont ici montés en vis-à-vis sur les inserts conducteurs 57. Ces isolants 60 sont visibles en détail en figure 3A. Les isolants 60 sont ici en résine. Alternativement, ils sont en un autre matériau isolant. Chaque isolant 60 comporte une tête annulaire 62, un corps 63 et un talon 64. Le corps 63 relie la tête 62 au talon 64. Dans les modes de réalisation représentés, le corps 63 est globalement conique mais cette caractéristique n'est pas limitative. La tête 62 de chaque isolant 60 est formée autour d'un insert 57 respectif et épouse la forme de la protubérance 58, par exemple par surmoulage. Le talon 64 est de forme annulaire. Le talon 64 est délimité extérieurement par une surface annulaire 65 et une surface radiale 66 qui est transversale à la surface 65 et orientée en direction de la tête 62. Les surfaces 65 et 66 sont disposées de manière à venir respectivement contre la surface annulaire 50 du rebord 48 et la surface radiale 47 du rebord 46. Un isolant 60 fixé à un insert 57 et retenu de la sorte par les rebords 46 et 48 est bloqué en translation dans la cuve 40. Dans ce mode de réalisation, le talon 64 comporte une gorge interne 67. La gorge interne 67 débouche du côté opposé à la tête 62. La gorge 67 est destinée à recevoir un pied annulaire 72 d'un pare-effluve 70. Le pare-effluve 70 assure une bonne tenue 10 diélectrique à proximité de l'isolant 60 sur lequel il est monté. Le pare-effluve 70 comporte un pied 72 et un corps 74, tous deux annulaires. Le pied 72 est rattaché au corps 74 par un resserrement continu 73. Le pied 72 est ainsi enveloppé 15 par la matière du talon 64 de manière à maximiser la tenue du pare-effluve 70 sur l'isolant 60. Le pare-effluve 70 est ici une pièce rapportée emboîtée sur l'isolant 60. En variante non représentée, le pare-effluve 70 est surmoulé sur l'isolant 60 correspondant. 20 Le pare-effluve 70 présente trois surfaces externes : deux surfaces annulaires 75 et 77, et une surface radiale 76, transversale et qui relie les surfaces 75 et 77. Les surfaces 75 à 77 sont prévues pour 25 venir à plat sur des surfaces correspondantes de la cuve 40 et du rebord 48. Plus précisément, la surface annulaire 75 est destinée à venir contre la surface interne 41 de la cuve 40. La surface radiale 76 vient contre la surface radiale 49 du rebord 48. Enfin, la 30 surface annulaire 77 vient contre la surface 50 du rebord 48, alignée avec la surface 65 de l'isolant 60. Dans le mode de réalisation représenté en figure 2, 3A et 3B, pour assurer une bonne étanchéité aux gaz entre les deux faces d'un isolant 60, et ainsi compartimenter la cuve 40, un joint piston 81 est disposé dans une rainure 79 prévue sur la surface 75. Le joint 81 est alors pincé entre le corps 74 du pare-effluve 70 et la surface 41. Alternativement, d'autres joints ou d'autres configurations sont possibles. Par exemple, une rainure (ou une gorge) peut être ménagée à travers l'une des surfaces annulaires 75 ou 77 et accueillir un joint torique (non représenté). Alternativement encore, l'isolant 60 n'est pas étanche aux gaz et la pression entre deux compartiments adjacents peut s'équilibrer d'elle-même. Dans ce mode de réalisation, une électrode 80 est montée sur chacun des inserts 57 par vissage (voir figure 3A). Les électrodes 80 s'étendent à l'opposé l'une de l'autre par rapport au bulbe 56, dans l'espace intérieur délimité par les isolants 60. Les électrodes 80 présentent chacune un logement 80a prévu pour recevoir un conducteur, par exemple du type des conducteurs 53. Dans le mode de réalisation représenté en figures 2 et 3A, les isolants 60 sont au nombre de 25 deux. Les isolants 60 sont maintenus en vis-à-vis par serrage de leur tête 62 contre le bulbe 56, et dimensionnés de manière à exercer l'un sur l'autre une force de traction, chaque talon 64 étant comprimé contre un rebord 46 correspondant. 30 Dans la cuve de la figure 2, les isolants 60 scindent la cuve 40 en trois compartiments distincts A, B et C. Les compartiments A, B et C sont obturés au niveau des ouvertures 52a, 52b et 54 par des éléments non représentés ici tels que des couvercles de cuve, des supports isolants, etc. La figure 4 illustre une cuve 140 dans laquelle est montée une connexion en L 144. A la différence de la connexion 44, la connexion 44 forme un simple coude. La cuve 140 se présente sous forme d'une enveloppe métallique monobloc qui s'étend d'une ouverture 152a à une ouverture 152b selon une direction X1X1'. La cuve 140 comporte une ouverture 154 orientée transversalement aux ouvertures 152a et 152b, selon une direction Y1Y1'. La cuve 140 comporte une surface interne 141. Un rebord annulaire 146 est ménagé sur la surface 141, en léger retrait par rapport à l'ouverture 152a. Le rebord annulaire 146 comporte une surface 147 d'orientation radiale. Une surface 20 annulaire 150 s'étend enfin transversalement de la surface 147 à l'ouverture 152a. La connexion 144 comprend ici un bulbe de connexion 180 et une barre isolante 142. La barre isolante 142 est fixée à un couvercle d'extrémité 143 25 qui bouche de manière étanche aux gaz l'ouverture 152b. Deux conducteurs 153 et 155 d'orientation respective X1X1' et Y1Y1' sont maintenus en contact électrique contre le bulbe 180. Ici, le conducteur 155 est fiché dans un 30 logement 182 réalisé dans le bulbe 180. Le conducteur 153, quant à lui, est logé dans une douille conductrice 157, cette douille 157 étant vissée contre une portion cylindrique 181 du bulbe 180. Un isolant 160 est monté en travers de l'ouverture 152a. L'isolant 160 comporte une tête annulaire 162, un corps 163 et un talon 164. Le corps 163 qui est ici de forme globalement conique relie la tête 162 au talon 164. Le talon 164 est de forme annulaire. Il est délimité extérieurement par une surface annulaire 165 10 et une surface radiale 166 qui est transversale à la surface 165. Lorsque l'isolant 160 est monté sur la cuve 140, la tête 162 de l'isolant est montée autour de la portion cylindrique 181 et maintenue en place par 15 pincement entre la douille 157 et le bulbe 180. La barre isolante 142 et le capot 143 assurent un maintien en position du bulbe 180 dans la cuve 140 et ainsi de l'isolant 160 contre le rebord 146. Plus précisément, l'isolant 160 est soumis à une légère force de traction 20 de la part de la barre isolante 142 via le bulbe 180 de manière à ce que le talon 164 soit comprimé contre le rebord 146. La surface 166 est alors disposée contre la surface 147 du rebord 146 de la cuve et la surface 165 est disposée contre la surface 150. 25 Dans ce cas particulier, le talon 164 est pincé contre le rebord 146 par une pièce extérieure qui peut être une cuve ou un autre élément (non représentés ici). Le talon 164 n'est pas pourvu ici de pare-effluves dans la mesure où la pièce extérieure peut 30 remplir ce rôle. En variante, le rebord 146 est remplacé par des pattes de retenue telles que les pattes 461 à 466 (figure 3C). De même que pour l'isolant 60, l'isolant 5 160 peut former ou non une interface étanche aux gaz entre deux compartiments adjacents. Le principe du maintien par une barre isolante opposée à l'isolant et fournissant une force de traction peut être utilisé dans des modes de 10 réalisation alternatifs selon la configuration souhaitée pour le support des conducteurs ou pour la séparation des cuves en compartiments. Par exemple, dans une disposition en T alternative au mode de réalisation représenté en figure 2, sur une jonction de 15 réseau du type du bulbe 56 sur lequel deux connecteurs alignés et un connecteur transversal sont montés, une barre isolante du type décrit ci-dessus vient opposer une force de maintien en position à un isolant prévu sur le conducteur transversal. 20 Dans des modes de réalisation encore différents, une cuve de PSEM selon l'invention comporte un nombre d'isolants 60 différent, par exemple trois, quatre ou plus. Quel que soit le mode de réalisation 25 retenu, la réduction du nombre de jonctions par brides et contre-brides permet avantageusement de limiter les risques de fuites. Les connexions décrites en référence aux figures 2 à 4 appartiennent à des PSEM monophasés. Néanmoins, l'invention peut également porter sur un 30 PSEM triphasé (non représenté). Les trois phases peuvent alors être contenues dans des cuves telles que celles décrites ci-dessus et disposées les unes à côté des autres. Alternativement, les cuves sont chacune traversées par trois phases, chaque isolant supportant les trois phases. Alternativement, les parties conductrices sont en nombre différent et/ou sont structurées de manière différente dans une cuve de PSEM. D'une manière générale, l'invention peut être mise en oeuvre dans une cuve de PSEM dans laquelle au moins deux conducteurs qui s'étendent à un angle nécessitent un support mécanique, diélectrique et sont par exemple reliés par un bulbe de connexion tel que décrit ci-dessus.15 REVENDICATIONS1. Cuve de poste sous enveloppe métallique (PSEM) présentant sur sa surface interne (41) au moins un organe de blocage en translation (46, 48) d'au moins un élément électriquement isolant (60), maintenu en appui contre l'organe de blocage en translation (46, 48) par un bulbe conducteur (56). 2. Cuve selon la revendication 1, l'organe de blocage (46 ,48) comportant une saillie annulaire. 3. Cuve selon la revendication 1, comportant une pluralité d'organes de blocage (46, 48) 15 disposés en saillie sur au moins une partie du pourtour de la surface interne (41). 4. Cuve selon l'une des revendications précédentes, ledit organe de blocage comportant une 20 surface de blocage d'orientation radiale, l'élément électriquement isolant comportant un talon périphérique maintenu en appui contre cette surface de blocage. 5. Cuve selon la revendication précédente, 25 le talon périphérique étant maintenu en appui contre la surface de blocage par traction d'un bulbe conducteur sur une partie médiane de l'isolant. 6. Cuve selon l'une des revendications 30 précédentes, comportant deux organes de blocage entranslation (46, 48) d'un élément électriquement isolant (60) respectif. 7. Cuve selon la revendication précédente, 5 les éléments isolants (60) étant configurés pour séparer la cuve en au moins deux compartiments successifs, adjacents deux à deux (A, B ; B, C), 8. Séparateur pour cuve de poste sous 10 enveloppe métallique, selon l'une des revendications 1 à 7, comportant un élément électriquement isolant comportant des moyens pour être monté contre un organe de blocage en translation de ladite cuve de poste sous enveloppe métallique, et configuré pour séparer cette 15 cuve en au moins deux compartiments. 9. Séparateur selon la revendication précédente, comportant un insert conducteur, l'élément électriquement isolant comportant. 20 20 - une tête annulaire qui est formée autour de l'insert conducteur, - un talon périphérique configuré pour venir en appui contre l'organe de blocage en translation, et 25 - un corps reliant la tête et le talon périphérique. 10. Séparateur pour cuve de poste sous enveloppe métallique, selon l'une des revendications 1 30 à 7, comportant un insert conducteur, et un élément électriquement isolant, ce dernier comportant :- une tête annulaire qui est formée autour de l'insert conducteur, - un talon périphérique configuré pour venir en appui contre un organe de blocage, - un corps reliant la tête et le talon périphérique. 11. Séparateur selon l'une des revendications 8 à 10, l'élément électriquement isolant comportant une surface radiale d'appui configurée pour être disposée contre une surface radiale correspondante de l'organe de blocage en translation. 12. Séparateur selon l'une des revendications 8 à 11, l'élément électriquement isolant comportant une gorge annulaire dans laquelle est montée une portion correspondante d'un pare-effluve. 13. PSEM comportant une cuve selon l'une des revendications 1 à 7. 14. PSEM selon la revendication précédente, comportant un élément isolant monté en butée contre l'organe de blocage de ladite cuve, séparant la cuve en 25 au moins deux compartiments. 15. PSEM selon l'une des revendications 13 ou 14, comportant au moins deux conducteurs reliés entre eux et disposés à un angle l'un par rapport à 30 l'autre, au moins un des conducteurs étant pourvu d'unélément électriquement isolant maintenu en appui contre un organe de blocage en translation de la cuve.