Brevet FR3049399A1 — publié le 20170929

CONNECTEUR ELECTRIQUE POUR FORMER UNE LIAISON ANNULAIRE/SPHERIQUE AVEC UN APPAREIL ELECTRIQUE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte aux appareillages électriques pour ligne de conduction d'électricité à moyenne ou haute tension, par exemple 50 kV ou au-dessus. Elle concerne notamment les Postes Sous Enveloppes Métalliques isolés au gaz, également connus sous l'acronyme de PSEM. Une telle sous-station isolée au gaz est également connue en anglais sous le nom de « Gas Insulated Switchgear ». Elle comprend des équipements électriques de type sectionneur, disjoncteur, transformateur et/ou des jeux de barres conductrices. Ces équipements électriques sont entourés par une enveloppe étanche contenant un gaz diélectrique tel que du SF6, pour les isoler électriquement de l'enveloppe métallique qui est au potentiel de la terre. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La figure 1 représente un transformateur de tension 1 isolé au gaz, qui comprend un conducteur haute tension 20, une borne de connexion 30 à un enroulement primaire du transformateur, et un connecteur électrique 4 raccordant électriquement et mécaniquement le conducteur 20 à la borne de connexion 30. Le connecteur 4 comprend une première portion d'extrémité 41 vissée au conducteur 20, une deuxième portion d'extrémité 45 solidarisée à la borne de 3049399 2 connexion 30, et une portion déformable 42 entre les portions d'extrémité 41, 45. Le connecteur 4 est mobile en translation le long de l'axe 23 du conducteur 20, du fait de la portion 5 vissée 41. Il est également mobile en rotation autour de cet axe 23 par déformation élastique de la portion déformable 42. Cependant, la portion déformable 42 peut se déformer plastiquement, lorsque des efforts mécaniques 10 trop importants sont exercés sur le connecteur 4 selon une direction transversale de l'appareillage 1. Ces efforts s'exercent notamment lorsque la borne de connexion 30 se déplace par rapport au conducteur haute tension 20 avec une composante radiale 15 relativement à l'axe 23 du conducteur trop importante, ou bien lors de chocs subis par le transformateur de tension 1. EXPOSÉ DE L'INVENTION 20 L'invention vise à remédier à cet inconvénient. A cet égard, l'invention a pour objet un appareillage électrique pour ligne électrique moyenne ou haute tension, comprenant un premier appareil 25 électrique, un deuxième appareil électrique, et un connecteur électrique pour raccorder électriquement le premier appareil au deuxième appareil. Selon l'invention, le connecteur électrique comprend une première portion de liaison configurée pour 30 être raccordée mécaniquement et électriquement à l'un du premier appareil et du deuxième appareil, selon une 3049399 3 liaison annulaire, et un e deuxième portion de liaison configurée pour être raccordée mécaniquement et électriquement à l'autre appareil, selon une liaison rotule ou bien une liaison annulaire. 5 L'appareillage limite les détériorations subies par le connecteur électrique lorsqu'il est soumis à des efforts mécaniques selon une direction transversale de l'appareillage, notamment lors de chocs ou de déplacement transversaux importants du premier appareil 10 relativement au deuxième appareil. Avantageusement, l'appareillage électrique comprend un transformateur de tension. Avantageusement, le premier appareil comprend une électrode de cône de transformateur à 15 laquelle la première portion de liaison est raccordée mécaniquement et électriquement. Avantageusement, le deuxième appareil comprend une borne de connexion électrique d'enroulement primaire de transformateur à laquelle la deuxième portion 20 de liaison est raccordée mécaniquement et électriquement. Avantageusement, la première portion de liaison comprend une couronne de doigts conducteurs et/ou la deuxième portion de liaison comprend une couronne de doigts conducteurs. 25 Avantageusement, la première portion de liaison et/ou la deuxième portion de liaison comportent une surface extérieure au moins partiellement sphérique. Avantageusement, la première portion de liaison est configurée pour être insérée dans un trou de surface latérale interne sensiblement cylindrique du premier appareil, et/ou la deuxième portion de liaison 3049399 4 est configurée pour être insérée dans un trou de surface latérale interne sensiblement cylindrique du deuxième appareil. Avantageusement, le connecteur comprend une 5 tige conductrice électrique qui s'étend au moins de la première portion à la deuxième portion. L'invention concerne également un procédé de raccordement électrique d'un premier appareil électrique à un deuxième appareil électrique par un connecteur 10 électrique d'un appareillage tel que défini ci-dessus. Avantageusement, le premier appareil est rapproché du deuxième appareil, de manière à ce que la première portion de liaison soit raccordée mécaniquement et électriquement au premier appareil selon une liaison 15 annulaire, une fois que la deuxième portion de liaison a été raccordée électriquement et mécaniquement au deuxième appareil. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 20 - La figure 1 déjà décrite est une représentation schématique partielle en élévation d'un appareillage électrique de structure connue ; La figure 2 est une représentation schématique partielle en coupe longitudinale de 25 l'appareillage, selon un premier mode de réalisation ; la figure 3 est une représentation schématique partielle en coupe longitudinale de l'appareillage, lors d'un désalignement au sein de l'appareillage ; 3049399 5 la figure 4 illustre schématiquement en coupe longitudinale un raccordement électrique de deux appareils de l'appareillage. 5 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 2 représente un appareillage électrique 1 isolé au gaz pour une ligne électrique moyenne ou haute tension, selon un premier mode de réalisation. 10 L'appareillage 1 est un transformateur de tension, c'est-à-dire un transformateur de mesure. Il comprend un premier appareil électrique 2, un deuxième appareil électrique 3 et un connecteur électrique 4 pour raccorder mécaniquement et électriquement le premier 15 appareil 2 au deuxième appareil 3. L'appareillage 1 comprend une enveloppe 5 qui entoure les appareils électriques 2 et 3, ainsi que le connecteur 4. L'enveloppe 5 est réalisée en matériau métallique étanche au gaz et elle est au potentiel de la 20 terre. L'enveloppe 5 délimite une cavité 6 qui est remplie de gaz diélectrique tel que du SF6. Le premier appareil 2 comprend un premier conducteur haute tension 20. Il est sensiblement symétrique de révolution autour d'un axe longitudinal 25 23, dit premier axe longitudinal 23. Le deuxième appareil 3 comprend une borne de connexion 30 à un enroulement primaire du transformateur. Le deuxième appareil 3 est sensiblement symétrique de révolution autour d'un axe longitudinal 33, dit deuxième 30 axe longitudinal 33. 3049399 6 L'appareillage 1 est représenté à la figure 2 dans une situation de repos dans laquelle le premier axe 23 et le deuxième axe 33 sont sensiblement parallèles et confondus, pour définir un axe longitudinal de 5 l'appareillage 1. Dans la suite de l'exposé et sauf précision contraire, une direction longitudinale se réfère à la direction de l'axe longitudinal de l'appareillage, une direction radiale est une direction orthogonale à cet 10 axe, et une direction transversale est une direction ayant une composante radiale. Le deuxième appareil comprend le premier conducteur haute tension 20, un cône isolant 22 et une partie aval 24. 15 Le premier conducteur 20 est une électrode de cône. Le premier conducteur 20 a une forme de couronne annulaire et il présente un premier alésage 7 destiné à recevoir une partie du connecteur 4. Le cône 22 est situé autour du premier 20 conducteur 20 et il est en appui sur un rebord annulaire de l'enveloppe 5 dont il est rigidement solidaire. Le cône 22 permet de maintenir le premier conducteur 20 et la partie aval sous tension 24, en assurant leur tenue diélectrique vis-à-vis de l'enveloppe 25 5. La partie aval 24 est conductrice électriquement. Elle est située à l'opposé du premier conducteur 20 par rapport au deuxième appareil 3 le long du premier axe 23, en étant solidaire électriquement et 30 mécaniquement du premier conducteur 20. La partie aval 24 sert à raccorder le transformateur 1 à un autre 3049399 7 appareillage électrique (non représenté) tel qu'un sectionneur. Le deuxième appareil 3 comporte la borne de connexion 30 à un enroulement primaire du transformateur, 5 un capot diélectrique 35, et une partie amont 32. La partie amont 32 comprend un enroulement de bobinage primaire du transformateur 1. La borne de connexion 30 est rigidement solidaire de la partie amont 32 et du capot diélectrique 10 31. Elle est au contact électrique de la partie amont 32 pour la connecter/déconnecter électriquement du reste de l'appareillage 1. La borne de connexion 30 comporte un deuxième alésage 8 destiné à recevoir une partie du connecteur 4. 15 Le capot diélectrique 35 assure la tenue diélectrique de la partie amont 32 et de la borne de connexion 30 vis-à-vis de l'enveloppe 5. Le connecteur électrique 4 est décrit ci-dessous en référence aux figures 2 et 3. 20 Le connecteur 4 comprend une tige conductrice électriquement, une première portion de liaison 47 configurée pour être raccordée mécaniquement et électriquement au premier appareil 2, et une deuxième portion de liaison 49 configurée pour être reliée 25 mécaniquement et électriquement au deuxième appareil 3. Le connecteur 4 est sensiblement symétrique de révolution par rapport à un axe longitudinal 43 du connecteur. Il est également sensiblement symétrique par rapport à un plan médian orthogonal à son axe 30 longitudinal 43. 3049399 8 La tige 40 s'étend depuis une première portion d'extrémité 41, à laquelle elle présente un arrondi, jusqu'à une deuxième portion d'extrémité 45 qui présente également un arrondi. Les deux portions 5 d'extrémité 41, 45 sont sensiblement identiques. Les arrondis de la tige 40 servent à faciliter l'insertion de la tige 40 dans les alésages 7, 8 du premier et du deuxième appareil 2, 3. La tige 40 comporte une première gorge 46 à 10 proximité de la première portion d'extrémité 41, pour loger la première portion de liaison 47. La première gorge 46 est située entre une portion centrale 44 de la tige et la première portion d'extrémité 41. Elle comporte également une deuxième gorge 15 48 à proximité de la deuxième portion d'extrémité 45, pour loger la deuxième portion de liaison 49. La deuxième gorge 48 est située entre une portion centrale 44 de la tige et la deuxième portion d'extrémité 45. Les deux gorges 46 et 48 sont sensiblement identiques. 20 La première portion de liaison 47 comprend une couronne de doigts conducteurs électriquement qui sont espacés les uns des autres selon une direction circonférentielle de la portion de liaison 47 autour de l'axe 43 du connecteur. 25 La première portion de liaison 47 comprend une surface extérieure, qui est définie par les doigts conducteurs, ayant une forme de sphère tronquée. La première portion de liaison 47 et la deuxième portion de liaison 49 sont de structures 30 sensiblement identiques. 3049399 9 La deuxième portion de liaison 49 comprend une couronne de doigts conducteurs électriquement qui sont espacés les uns des autres selon une direction circonférentielle de la portion de liaison 49 autour de 5 l'axe longitudinal 43 du connecteur. La surface extérieure de la deuxième portion de liaison 49, qui est définie par les doigts conducteurs, a une forme de sphère tronquée par deux plans parallèles. 10 En référence à la figure 3, la première portion de liaison 47 est insérée dans le premier alésage 7 et la deuxième portion de liaison 49 est insérée dans le deuxième alésage 8. Le premier alésage 7 comporte un arrondi 73, 15 une paroi latérale 72 et une paroi de fond 71. La paroi latérale 72 et la paroi de fond 71 définissent un trou borgne cylindrique. L'arrondi 73 sert à faciliter l'insertion de la première portion d'extrémité 41 et de la première 20 portion de liaison 47 dans l'alésage 7. Le deuxième alésage 8 comporte un arrondi 83, une paroi latérale 82 et une paroi de fond 81. La paroi latérale 82 et la paroi de fond 81 définissent un trou borgne cylindrique. 25 L'arrondi 83 sert à faciliter l'insertion de la deuxième portion d'extrémité 45 et de la deuxième portion de liaison 49 dans l'alésage 8. Le deuxième alésage 8 a une forme sensiblement identique à celle du premier alésage 7. 30 Néanmoins, le premier alésage 7 présente une longueur 3049399 10 plus importante le long du premier axe 23 que celle du deuxième alésage 8 le long du deuxième axe 33. Dans le plan de coupe représenté à la figure 3, la première portion de liaison 47 est au contact de 5 la paroi latérale 72 en deux points A et B. La première portion d'extrémité 41 est à distance et dépourvue de contact avec la paroi de fond 71. Dans le plan de coupe représenté à la figure 3, la deuxième portion 49 est au contact de la paroi 10 latérale 82 en deux points C et D. La deuxième portion d'extrémité 45 est au contact mécanique et électrique avec la paroi de fond 81. La première portion de liaison 47 est au contact du premier alésage 7 selon une liaison sphère-15 cylindre et elle forme une liaison annulaire avec le premier alésage 7. La première portion de liaison 47 a un degré de liberté en translation le long de l'axe 23. Elle a aussi un degré de liberté en rotation autour du premier 20 axe 23, un degré de liberté en rotation autour d'un troisième axe Yi-Yi orthogonal au premier axe, et un degré de liberté en rotation autour d'un quatrième axe Z1-Z1 orthogonal au premier axe 23 et au troisième axe Y1-Y1. La première portion de liaison 47 a un degré 25 de liaison en translation selon le troisième axe Yi-Yi et un degré de liaison en translation selon le quatrième axe Z1-Z1. La deuxième portion de liaison 49 est au contact du deuxième alésage 8 selon une liaison rotule. 30 La deuxième portion de liaison 49 a un degré de liberté en rotation autour du deuxième axe 33, un 3049399 11 degré de liberté en rotation autour d'un cinquième axe Y2-Y2 orthogonal au deuxième axe 33, et un degré de liberté en rotation autour d'un sixième axe Z2-Z2 orthogonal au deuxième axe 33 et au cinquième axe Y2-Y2. 5 La deuxième portion de liaison 49 a un degré de liaison en translation selon le deuxième axe 33, un degré de liaison en translation selon le cinquième axe Y2-Y2 et un degré de liaison en translation selon le sixième axe Z2-Z2. 10 Le connecteur 4 est par exemple configuré pour relier mécaniquement et électriquement le premier appareil 2 au deuxième appareil 3, lorsqu'ils sont décalés angulairement chacun d'au plus 4° par rapport à l'axe longitudinal de l'appareillage 1. 15 A la figure 3, le premier axe 23 est décalé transversalement par rapport au deuxième axe 33. L'axe longitudinal 43 du connecteur est incliné par rapport au premier axe 23 et par rapport au deuxième axe 33 pour relier électriquement et 20 mécaniquement les deux appareils 2, 3. La première portion de liaison 47 s'est également déplacée le long du premier axe 23, par rapport à la situation représentée à la figure 2. Le procédé de raccordement électrique et 25 mécanique du premier appareil 2 au deuxième appareil 3 est décrit en référence à la figure 4. Tout d'abord, la deuxième portion de liaison 49 est insérée dans le deuxième alésage 8, pour former une liaison rotule avec le deuxième alésage. La portion 30 de liaison 49 est alors au contact mécanique et électrique avec le deuxième appareil 3. L'axe 3049399 12 longitudinal 43 du connecteur 4 et le deuxième axe 33 sont sensiblement confondus. Le premier appareil 2 est ensuite rapproché du deuxième appareil 3, de manière à ce que le premier 5 axe 23 soit sensiblement parallèle au deuxième axe 33, en étant de préférence sensiblement confondu avec le deuxième axe 33. L'arrondi 73 coopère avec l'arrondi de la première portion d'extrémité 41 pour guider la première 10 portion d'extrémité 41 et la première portion de liaison 47 dans le premier alésage 7. Si nécessaire, l'axe longitudinal 43 du connecteur 4 s'incline, de manière à ce que la première portion de liaison 47 s'insère dans le premier alésage 7 pour former une liaison annulaire 15 avec le premier alésage 7. Le connecteur 4 relie alors électriquement et mécaniquement le premier appareil 2 au deuxième appareil 3. Du fait de la liaison annulaire du connecteur 20 4 avec le premier appareil 2 et la liaison rotule/annulaire du connecteur 4 avec le deuxième appareil 3, le connecteur électrique 4 est peu susceptible de se détériorer lorsqu'il est soumis à des efforts mécaniques selon une direction transversale de 25 l'appareillage. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées à l'exposé détaillé ci-dessus. Selon une variante de réalisation, la première portion de liaison 47 et/ou la deuxième portion 30 de liaison 49 présentent une forme d'alésage pour 3049399 13 coopérer avec une partie mâle du premier appareil 2 et/ou du deuxième appareil 3. La première portion de liaison 47 et/ou la deuxième portion de liaison 49 peuvent également être 5 confondues avec la première portion d'extrémité 41 et/ou la deuxième portion d'extrémité 45. En variante encore, la première portion de liaison 47 et/ou la deuxième portion de liaison 49 sont monoblocs avec la tige 40. 10 En variante, la deuxième portion de liaison 49 forme une liaison annulaire avec le deuxième alésage 8, en ayant un degré de liberté en translation selon le deuxième axe 33. En variante encore, la gorge 46 pour loger 15 la première portion de liaison 47 est ménagée dans la paroi latérale 72 du premier alésage 7. En variante ou en plus, la gorge 48 pour loger la deuxième portion de liaison 49 est réalisée dans la paroi latérale 82 du deuxième alésage 8. 20 REVENDICATIONS1. Appareillage électrique (1) pour ligne électrique moyenne ou haute tension, comprenant : un premier appareil électrique (2), un deuxième appareil électrique (3), un connecteur électrique (4) pour raccorder électriquement le premier appareil (2) au deuxième appareil (3), caractérisé en ce que le connecteur électrique (4) comprend : une première portion de liaison (47) configurée pour être raccordée mécaniquement et électriquement à l'un du premier appareil (2) et du deuxième appareil (3) selon une liaison annulaire, une deuxième portion de liaison (49) configurée pour être raccordée mécaniquement et électriquement à l'autre appareil (2, 3) selon une liaison rotule ou bien une liaison annulaire. 2. Appareillage (1) selon la revendication précédente, dans lequel l'appareillage (1) comprend un transformateur de tension. 3. Appareillage (1) selon la revendication précédente, dans lequel le premier appareil (2) comprend une électrode (20) de cône de transformateur à laquelle la première portion de liaison (47) est raccordée mécaniquement et électriquement. 3049399 15 4. Appareillage (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième portion de liaison (49) est raccordée mécaniquement et électriquement à une borne de connexion électrique (30) 5 d'enroulement primaire de transformateur. 5. Appareillage (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première portion de liaison (47) et/ou la deuxième portion de 10 liaison (49) comportent une surface extérieure au moins partiellement sphérique. 6. Appareillage (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première 15 portion de liaison (47) comprend une couronne de doigts conducteurs et/ou la deuxième portion de liaison (49) comprend une couronne de doigts conducteurs. 7. Appareillage (1) selon l'une des 20 revendications précédentes, dans lequel la première portion de liaison (47) est configurée pour être insérée dans un trou (7) de surface latérale interne sensiblement cylindrique du premier appareil (2), et/ou la deuxième portion de liaison (49) est configurée 25 pour être insérée dans un trou (8) de surface latérale interne sensiblement cylindrique du deuxième appareil (3). 8. Appareillage (1) selon l'une quelconque 30 des revendications précédentes, dans lequel le connecteur (4) comprend une tige (40) conductrice électrique qui 3049399 16 s'étend au moins de la première portion (47) à la deuxième portion (49). 9. Procédé de raccordement électrique d'un 5 premier appareil électrique (2) à un deuxième appareil électrique (3) par un connecteur électrique (4) d'un appareillage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10 10. Procédé de raccordement selon la revendication précédente, dans lequel le premier appareil (2) est rapproché du deuxième appareil (3), de manière à ce que la première portion de liaison (47) soit raccordée mécaniquement et électriquement au premier appareil (2) 15 selon une liaison annulaire, une fois que la deuxième portion de liaison (49) a été raccordée électriquement et mécaniquement au deuxième appareil (3).