Brevet FR3024294A1 — publié le 20160129

ECLISSE DE CONNEXION À UN POSTE ISOLÉ AU GAZ D'UN APPAREILLAGE À FAIBLE COURANT PERMETTANT DE DÉCONNECTER CET APPAREILLAGE POUR UNE PHASE DE TEST OPERATIONNEL DU POSTE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne les postes électriques isolés au gaz, qui sont des installations situées à la jonction de lignes de transport et/ou de distribution de courant électrique, telles que des lignes à moyenne ou haute tension. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un poste électrique isolé au gaz, généralement désigné par l'acronyme anglo-saxon GIS signifiant Gas Insultated Station, est un poste comportant une enveloppe renfermant différents équipements électriques. Cette enveloppe qui est typiquement métallique, est étanche et contient un gaz diélectrique, c'est-à-dire isolant, tel que du SF6. Elle isole électriquement de l'environnement externe les équipements qu'elle renferme. Ces équipements qui sont à des tensions électriques très élevées sont notamment des barres conductrices, des disjoncteurs et/ou des sectionneurs fonctionnant à haute ou moyenne tension. Un tel poste isolé au gaz est aussi équipé de transformateurs de tension servant à mesurer la 3024294 2 tension dans le poste, et de parafoudres pour protéger le poste d'éventuelles surtensions. La tension à l'étage secondaire d'un transformateur de tension est proportionnelle à celle 5 de l'étage primaire tout en étant très inférieure à celle-ci. Une tension de 400 kV sur l'étage primaire est ainsi ramenée à 100V sur l'étage secondaire. Une mesure de la tension du second étage permet ainsi de connaître la tension sur le premier étage. 10 En ce qui concerne le parafoudre, il assure le lien entre le poste et la terre qu'il relie par une série de varistances, de sorte qu'en cas d'apparition d'une surtension sur le poste, celle-ci soit résorbée avant de causer des dommages aux équipements du poste. 15 Préalablement à la mise en service, des tests diélectriques sont réalisés pour vérifier que le poste remplit différents critères opérationnels. La mise en oeuvre de ces tests nécessite que certains appareillages du poste, en particulier les parafoudres 20 et transformateurs de tension soient déconnectés. Ces déconnexions nécessitent que le poste soit hors tension pour vidanger le gaz, désaccoupler les conducteurs concernés, refermer la partie d'enveloppe renfermant les autres équipements, et la 25 remplir à nouveau de gaz isolant. Lorsque le test a été réalisé, il faut à nouveau mettre le poste hors tension, vidanger le gaz, reconnecter chaque transformateur de tension et chaque parafoudre avant de remplir à nouveau l'enveloppe de gaz. 3024294 3 Les opérations de vidange et de remplissage sont encore compliquées par le fait que le gaz isolant est nocif pour l'environnement. Une autre possibilité consiste à intégrer 5 aux parafoudres et transformateurs de tension des moyens de déconnexion destinés à être manoeuvrés uniquement durant les phases de test de mise en service. Mais les systèmes existants ne sont pas satisfaisants du fait que compte tenu des tensions 10 élevées, les moyens de déconnexion sont volumineux et ont un coût élevé. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a pour objet une éclisse de 15 connexion à une barre conductrice de poste isolé au gaz, d'un appareillage à courant faible relié à la terre, cette éclisse étant manoeuvrable lorsqu'elle est hors tension pour déconnecter l'appareillage en vue d'une phase de test opérationnel du poste, cette 20 éclisse comprenant : - une électrode destinées à être connectée à l'appareillage, cette électrode ayant une extrémité libre portant un contacteur mobile en rotation entre une position fermée où il s'étend dans le prolongement 25 de cette électrode pour avoir son extrémité libre en appui sur une borne de la barre conductrice et une position ouverte de déconnexion dans laquelle son extrémité libre est écartée de la région prolongeant l'électrodes qui le porte ; 30 -une portion d'enveloppe étanche entourant l'électrode et le contact mobile qu'elle porte ; 3024294 4 - un bras relié au contacteur mobile et traversant de manière étanche la portion d'enveloppe pour être manoeuvrable depuis l'extérieur de l'enveloppe afin de déplacer le contacteur mobile d'une position à 5 l'autre. Grâce à l'invention, le poste isolé au gaz peut intégrer des organes permettant de déconnecter temporairement, hors tension, les appareillages devant être déconnectés pour réaliser les tests opérationnels 10 du poste préalablement à sa mise en service. L'invention concerne également une éclisse telle que définie ci-dessus, comprenant en outre un support rigidement solidarisé à une extrémité de la portion d'enveloppe et à l'électrode pour supporter 15 cette électrode. L'invention concerne également une éclisse telle que définie ci-dessus, comprenant en outre un support rigidement solidarisé à une extrémité de la portion d'enveloppe et portant l'électrode. 20 L'invention concerne également une éclisse telle que définie ci-dessus, comprenant encore une touche montée coulissante en extrémité libre du contacteur mobile avec un ressort rappelant continuellement cette touche vers une position sortie 25 pour qu'elle exerce un appui franc sur le contact fixe lorsque le contacteur mobile est en position fermée. L'invention concerne également une éclisse telle que définie ci-dessus, dans laquelle le contacteur mobile est significativement plus proche de 30 l'enveloppe lorsqu'il occupe sa position ouverte que lorsqu'il occupe sa position fermée. 3024294 5 L'invention concerne également une éclisse telle que définie ci-dessus, dans laquelle le bras est relié au contacteur mobile en étant rigidement solidarisé à ce contacteur mobile, et dans laquelle ce 5 bras s'étend selon l'axe de rotation du contacteur mobile. L'invention concerne également un poste isolé au gaz comportant au moins un appareillage à faible courant, tel qu'un transformateur de tension ou 10 un parafoudre, et dans lequel cet appareillage est relié à une barre conductrice du poste par l'intermédiaire d'une éclisse telle que définie ci-dessus. 15 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS - la figure 1 est une vue de l'éclisse selon l'invention selon un plan de coupe transversal lorsqu'elle est électriquement ouverte ; - la figure 2 est une vue de l'éclisse 20 selon l'invention selon un plan de coupe longitudinal lorsqu'elle est électriquement fermée. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'invention est basée sur le constat selon 25 lequel les appareillages de type transformateur de tension et parafoudre sont traversés par un courant faible lorsqu'ils fonctionnent, et que la déconnexion de ces appareillages en vue d'un test opérationnel est réalisée hors tension, et que ceux-ci sont à la terre 30 durant le test. 3024294 6 Plus concrètement, un transformateur de tension comporte un bobinage primaire connecté d'une part à une barre conductrice du poste, par exemple par l'intermédiaire d'une capacité, et d'autre part à la 5 terre. Ce transformateur est parcouru par un courant d'intensité dérisoire du fait qu'il s'agit d'un transformateur de mesure de tension ayant par conséquent une consommation sensiblement nulle. Un parafoudre relie quant à lui le poste à la terre par 10 des varistances, de sorte qu'il est lui aussi traversé par un courant de fuite de faible intensité lorsqu'il absorbe une surtension. Ce courant est nul en l'absence de surtension. Par contraste avec les tensions élevées 15 auxquelles sont soumis ces appareillages, qui sont de l'ordre de 400 kV et plus, le courant qui les traverse est faible : il est d'un ordre de grandeur inférieur à un ampère. Selon l'invention, les moyens pour 20 déconnecter en phase de test de tels appareillages se présentent sous forme d'une éclisse ayant un pouvoir de coupure sensiblement nul, et comportant un contacteur mobile situé côté appareillage pour être à la terre durant le test. A l'état ouvert ce contact mobile peut 25 être proche de l'enveloppe sans risque d'amorçage d'un arc électrique durant le test. Cette éclisse électrique a un pouvoir de coupure inférieur à celui d'un sectionneur dont le pouvoir de coupure lui permet de supporter des courants 30 résiduels en phase d'ouverture. 3024294 7 La figure 1 montre dans sa partie inférieure une portion de poste 1 comportant une barre conductrice 2 qui est sous une tension élevée lorsque le poste est en service et également pendant la 5 réalisation des tests opérationnels préalables à la mise en service. Cette barre conductrice 2 qui s'étend ici horizontalement selon un axe normal au plan de la figure 1, et qui apparaît dans la figure 2 en y étant 10 repéré par AX1, est entourée d'une enveloppe étanche 3. Cette enveloppe 3 qui est métallique et de forme généralement tubulaire pour entourer la barre conductrice 2 est ici représentée de manière uniquement partielle. Elle renferme un gaz isolant pour éviter la 15 formation d'arcs électriques entre la barre et l'enveloppe. Cette barre 2 est équipée d'une borne de connexion 4, qui dépasse de sa face supérieure pour s'étendre perpendiculairement à cette barre 2 qui la 20 supporte, vers le haut dans les figures. Cette borne de connexion 4 dépasse de la portion inférieure 3 de l'enveloppe à travers une ouverture supérieure 6 de celle-ci. L'extrémité supérieure 7 de cette borne 4 25 est entourée par un autre tronçon d'enveloppe étanche, repéré par 8, ayant une forme générale de tronc de cylindre, s'étendant perpendiculairement à la portion inférieure 3. Le bord inférieur 9 du tronçon d'enveloppe en tronc de cylindre 8 est ainsi fixé de 30 manière étanche à l'ouverture 6. 3024294 8 Cette portion d'enveloppe en tronc de cylindre 8 se prolonge verticalement très au-delà de l'extrémité 7 de la borne 4. Elle porte à son extrémité supérieure 11 en forme de bord circulaire, un support 5 12 électriquement isolant, de forme ici généralement conique, qui maintient une électrode 13 s'étendant de part et d'autre de ce support 12. Ce support 12 peut comporter des ouvertures pour laisser passer le gaz isolant, ou bien être fermé pour constituer une 10 barrière étanche permettant de compartimenter l'enveloppe du poste. Cette électrode 13 s'étend dans le tronçon d'enveloppe 8 vers la borne 4, la borne 4 et l'électrode 13 ayant l'une et l'autre des formes de 15 révolution. Elles s'étendent dans le prolongement l'une de l'autre, le long d'un axe AY normal à l'axe AX1, et elles ont leurs extrémité espacées l'une de l'autre dans la région centrale du tronçon d'enveloppe 8. L'extrémité libre 14 de l'électrode 13 fait 20 ainsi face à l'extrémité libre 7 de la borne 4. L'extrémité libre 14 de l'électrode 13 est équipée d'un contacteur électrique 16 mobile entre une position de connexion, comme dans la figure 2, où il s'étend dans l'espace séparant les extrémités 7 et 14 25 pour les relier électriquement l'une à l'autre, et une position de déconnexion, comme dans la figure 1, où il est replié pour laisser cet espace vide. Ce contacteur 16 comporte une extrémité qui est articulée sur l'extrémité 14 de l'électrode 13. 30 Cette extrémité a une forme de chape double, comportant deux ailes 17 et 18 s'étendant de part et d'autre de la 3024294 9 chape simple que constitue l'extrémité 14 de l'électrode 13. Un bras de manoeuvre 19, formant aussi axe de rotation traverse les ailes de cette chape double et 5 l'extrémité 14 en s'étendant selon une direction AX2 parallèle à l'axe AX1. Ce bras rotatif 19 qui a une forme d'axe est rigidement solidarisé aux ailes de la chape double du contacteur mobile 16. Il constitue ainsi à la fois 10 un axe d'articulation du contacteur mobile 16 sur l'électrode 13 et un organe de manoeuvre de ce contacteur mobile 16. Comme visible dans la figure 2, ce bras rotatif 19, fabriqué en matériau isolant, traverse une 15 ouverture 21 du tronçon d'enveloppe 8 pour être accessible et actionnable depuis l'extérieur de l'enveloppe. Un opérateur peut ainsi manoeuvrer le contacteur mobile interne 16 depuis l'extérieur, de sa 20 position de connexion à sa position de déconnexion en faisant simplement tourner le bras 19 d'un quart de tour sur lui-même. Comme visible dans la figure 2, lorsque le contacteur mobile 16 est en position de connexion, il 25 s'étend dans l'espace séparant la borne 4 et l'électrode 13 pour les réunir en les prolongeant. La borne avec l'électrode et le contact mobile 16 constituent alors un ensemble ayant globalement une forme de révolution autour de l'axe AY en étant situé à 30 distance de l'enveloppe 8. De fait, il n'existe alors pas de risque d'amorçage d'un arc électrique. 3024294 10 L'extrémité libre du contacteur 16 est pourvue d'une touche de contact 22, mobile en translation selon la direction principale du contacteur. Cette touche 22 est assujettie par un 5 ressort de rappel tendant continuellement à la faire sortir pour qu'elle dépasse de l'extrémité libre du contacteur mobile 16. Cette touche mobile assure qu'un contact franc s'établit en toute circonstance avec l'extrémité 10 7 de la borne 4, dès lors que le contacteur mobile 16 est placé en position de connexion comme dans la figure 2. Comme visible dans la figure 1, lorsque le contacteur mobile 16 est en position de déconnexion, il 15 s'étend perpendiculairement à l'axe AY de la borne 4 et de l'électrode 13, de sorte que son extrémité libre est alors à faible distance de la surface interne du tronçon d'enveloppe 8. Mais comme le contacteur mobile 16 est 20 porté par l'électrode 13 reliée à l'appareillage déconnecté et qui est à la terre y compris la phase de test, ce contacteur mobile 16 n'est alors pas sous tension, de sorte qu'il ne peut pas amorcer un arc électrique malgré sa faible proximité d'avec 25 l'enveloppe 8. Durant une phase de test, c'est uniquement la borne 4 qui est sous une tension élevée. Comme indiqué plus haut, l'invention tire parti du fait qu'elle vise à permettre la déconnexion uniquement pour des phases de test, d'appareillages à 30 faible courant qui sont à la terre y compris durant ces tests. 3024294 11 L'éclisse selon l'invention constitue un organe de faibles dimensions pouvant être associé à tout appareillage à faible courant devant être déconnecté et qui est à la terre en phase de test du 5 poste qu'il équipe. En pratique, le poste est conçu avec des éclisses selon l'invention pour chaque appareillage à faible courant devant être déconnecté et à la terre en phase de test. 10 Ces éclisses sont ainsi manoeuvrées uniquement pour les phases de test préalables à la mise en service du poste, où elles sont ouvertes, et elles restent ensuite à demeure, fermées, pour tout le reste de la vie du poste isolé au gaz. 15 Dans ces conditions, les tests préalables à la mise en service d'un tel poste peuvent être mis en oeuvre beaucoup plus rapidement. Ces test nécessitent seulement d'ouvrir les éclisses selon l'invention et prévues à cet effet pour déconnecter les appareillages 20 correspondants. Il n'est donc plus nécessaire de vidanger l'enveloppe pour démonter chaque appareillage à déconnecter avant de pouvoir reremplir l'enveloppe uniquement en vue des tests. 25 REVENDICATIONS1. Eclisse de connexion à une barre conductrice (2) de poste isolé au gaz, d'un appareillage à courant faible relié à la terre, cette éclisse étant manoeuvrable lorsqu'elle est hors tension pour déconnecter l'appareillage en vue d'une phase de test opérationnel du poste, cette éclisse comprenant : - une électrode (13) destinées à être connectée à l'appareillage, cette électrode (13) ayant 10 une extrémité libre portant un contacteur (13) mobile en rotation entre une position fermée où il s'étend dans le prolongement de cette électrode (13) pour avoir son extrémité libre en appui sur une borne (4) de la barre conductrice (2) et une position ouverte de 15 déconnexion dans laquelle son extrémité libre est écartée de la région prolongeant l'électrodes (13) qui le porte ; - une portion d'enveloppe étanche ( 8 ) entourant l'électrode et le contact mobile qu'elle 20 porte ; - un bras (19) relié au contacteur mobile (16) et traversant de manière étanche la portion d'enveloppe ( 8 ) pour être manoeuvrable depuis l'extérieur de l'enveloppe afin de déplacer le 25 contacteur mobile (16) d'une position à l'autre. 2. Eclisse selon la revendication 1, comprenant en outre un support (12) rigidement solidarisé à une extrémité de la portion d'enveloppe 30 (8) et à l'électrode (13) pour supporter cette électrode. 3024294 13 3. Eclisse selon la revendication 1 ou 2, comprenant encore une touche (22) montée coulissante en extrémité libre du contacteur mobile (16) avec un 5 ressort rappelant continuellement cette touche (22) vers une position sortie pour qu'elle exerce un appui franc sur le contact fixe (4) lorsque le contacteur mobile (16) est en position fermée. 4. Eclisse selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le contacteur mobile (16) est significativement plus proche de l'enveloppe (8) lorsqu'il occupe sa position ouverte que lorsqu'il occupe sa position fermée. 5. Eclisse selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le bras (19) est relié au contacteur mobile (16) en étant rigidement solidarisé à ce contacteur mobile, et dans laquelle ce bras (19) s'étend selon l'axe de rotation du contacteur mobile (16). 6. Poste isolé au gaz comportant au moins un appareillage à faible courant, tel qu'un transformateur de tension ou un parafoudre, et dans 25 lequel cet appareillage est relié à une barre conductrice (2) du poste par l'intermédiaire d'une éclisse telle que définie à l'une des revendications 1 à 5.