SIEMENS - SCHUCKERTWERKE AKTIENGESELLSCHAFT.
L'objet de la présente invention consiste en un tableau électrique dont les dimensions sont réduites à un minimum et qu'on peut donc construire avec une quanti.. té minimum de matières premières.
On connaît des tableaux dits blindés en coffrets de fonte qui présentent un encombrement relativement réduit. On utilise principalement l'huile et de la masse isolante pour l'isolement de ces installations blindées.
Cet isolement présente plusieurs graves inconvénients, les installations présentent surtout, de ce fait, un
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danger d'incendie et d'explosion, les éléments ou organes importants pour le fonctionnement des interrupteurs sont d'un accès difficile et les organes importants ne sont pas visibles de l'extérieur. D'autre part, avec le temps, il se produit aussi bien dans l'huile d'isolement que dans la matière coulée, des phénomènes de vieillissement, surtout aux endroits soumis à des fatigues élevées, et on ne possède aucune garantie absolue de ce que la matière isolante qui en général n'est pas visible ait une constitution uniforme. On a également déjà proposé de divers cotés d'obtenir l'isolement des tableaux au moyen de gaz comprimé, afin de réduire le plus possible les dimensions des tableaux.
Cependant, l'utilisation de gaz comprimé n'a pas non plus donné satisfaction et elle présente par elle-même différents risques comme ceux qui résultent des difficultés de fermeture étanche et du risque d'explosion.
Le dispositif de la présente invention consiste en une forme telle et un emboitement tel des différents appareils du tableau que'toutes les distances minima qui déterminent les dimensions d'ensemble du tableau et comprises entre les conducteurs d'un potentiel différent sont réduites, par l'insertion d'une matière isolante solide,
à une valeur sensiblement inférieure à la distance d'amorçage normalisée, sauf les distances libres dans l'air entre les contacts de coupure. Par cette réduction voulue et systématique des intervalles de distance en tous les points importants, on obtient des tableaux de dimensions très réduites, et on évite en même temps, comme on n'utilise comme matières isolantes que de l'air et des corps solides, les inconvénients des types actuellement connus à encombrement réduit. Le tableau de la présente invention peut être construit de façon à présenter une sécurité totale à l'égard des incendies, les différents organes sont d'un accès aisé et peuvent facilement être surveillés. Le tableau nécessite une quantité minimum de
<EMI ID=2.1> matières tout en présentant une puissance maximum.
On obtient des conditions particulièrement avantageuses quand on utilise comme interrupteurs de puissance des interrupteurs sans huile (interrupteurs à gaz sous pression, interrupteurs à expansion et analogues). Mais même quand on utilise des interrupteurs à faible volume d'huile, on obtient pratiquement tous les avantages de la présente invention, car dans ces interrupteurs la faible quantité d'huile sert non pas à l'isolement mais uniquement à l'extinction de l'arc. Ce qui est essentiel,c'est le faible encombrement de ces interrupteurs, leur bonne faculté d'adaptation et un tracé simple pour les conduoteurs.
Le tableau de la présente invention est très économique. On peut le monter directement en plein air quand on utilise un blindage résistant eux intempéries ou un bâtiment très léger. Comme ses dimensions sont réduites dans cette mesure, les dépenses sont le plus souvent de beaucoup inférieures aux dépenses que représente un bâti-
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Un avantage particulier de la présente invention réside dans le fait qu'on peut construire le tableau en usine de façon qu'il soit complètement prêt à entrer en service, et en ce qu'on supprime donc les travaux d'ajustage et de montage longs et compliqués que nécessitent
les tableaux installés dans un bâtiment.
L'air atmosphérique qui peut assurer une partie
de l'isolement présente par rapport à tous les autres isolants l'avantage de se renouveler automatiquement d'une façon constante. Il ne peut donc pas se produire des phénomènes de vieillissement présentant un risque pour
le fonctionnement, comme par exemple avec l'huile isolante. On peut réduire les distances déterminant les dimensions totales du tableau de telle sorte qu'il se produise essentiellement des effluves dans l'air (rupture imparfaite)
<EMI ID=4.1> déjà pour une tension inférieure de plus de 30 % par exemple à la tension d'épreuve (2,2 U + 20 kV) . Le phénomène d'effluves de courte durée lorsqu'il se produit des surtensions est sans inconvénient, car l'air ionisé est immédiatement remplacé par de l'air frais. L'augmentation des rayons de courbure déterminée par les effluves peut même protéger efficacement et d'une manière connue contre une perturbation totale les endroits exposés à un danger.
On obtient une disposition très avantageuse présentant une grande sécurité de fonctionnement et un faible encombrement par exemple en réduisant les intervalles essentiels à peu près au tiers de l'intervalle d'amorçage normalisé.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, on peut améliorer-l'utilisation de l'espace en décalant réciproquement les parties les plus encombrantes des appareils de polarité différente. Il est particulièrement avantageux d'utiliser l'encombrement de certains appareils pour loger dans les intervalles d'autres appareils, ce qu'on peut obtenir en donnant une forme correspondante des parties les plus en porte-à-faux de certains appareils, en particulier en les construisant d'une manière dissymétrique de l'un des cotés. Par ailleurs pour mieux utiliser l'espace, on peut monter par exemple dans les intervalles compris entre les parties saillantes les transformateurs de tension et d'intensité nécessaires munis de boîtiers isolants.
On peut exécuter les isolateurs de support avec une hauteur réduite, par exemple en utilisant des armatures intérieures ou des isolateurs à jupes de grand diamètre. On utilise de préférence comme interrupteurs de puissance des appareils comportant des sectionneurs à commande simultanée montés directement sur le sommet de l'interrupteur. Les appareils de coupure
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tiers des interrupteurs, on dispose de préférence des fenêtres à travers lesquelles on peut voir les sectionneurs ou les emplacements de coupure, afin de supprimer les dispositifs indicateurs spéciaux.
Pour obtenir un accès meilleur, on peut construire les cloisons de séparation de façon qu'elles soient amovibles. On peut en outre, en disposant ces cloisons de cette façon, remplacer de temps en temps sans difficulté et lorsque c'est nécessaire l'isolement en remplaçant les cloisons de séparation. Comme matière isolante pour les cloisons de séparation, il faut une matière présentant une grande résistance de rupture, par exemple du carton, de la toile durcie, une matière isolante céramique. Il est avantageux d'autre part d'utiliser une matière isolante n'ayant pas tendance à former des lignes de fuite donnant lieu à des pertes superficielles (fibre, résine d'aniline, ébonite et matières analogues).
Il est avantageux de monter les interrupteurs multipolaires (interrupteurs de puissance) avec leurs différents pôles perpendiculairement à la direction.de la
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bus passent chacune au-dessus des pôles correspondants des différents appareils de coupure. Cette construction est d'un encombrement particulièrement réduit. Il en est ainsi encore davantage dans les systèmes à deux jeux de
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donné des différents appareils de coupure la barre double de la polarité correspondante.
Sur le dessin joint est représenté un exemple d'exécution de la présente invention, la fig. 1 étant une coupe transversale d'un tableau tripolaire à deux systèmes de barres omnibus, et la fige 2 une vue en plan correspondante. 1, 2 et 3 désignent les trois p8les d'un interrupteur de puissance sans huile, représenté sur cette figure par un interrupteur à expansion. On améliore l'utilisation de l'espace par le fait que le p8le milieu 2
g est décalé par sa partie droite plus encombrante, par rapport aux pôles extérieurs 1 et 3. 3 désigne le contact fixe de l'interrupteur à expansion, et 5 la chambre d'expansion élastique. 6 désigne le contact mobile, et 7 le tringlage de commande. L'interrupteur de puissance comporte des sectionneurs montés directement sur l'interrupteur. Sur la partie inférieure du carter est montée la pièce 8 du sectionneur. La partie supérieure du boîtier porte deux sectionneurs 9 et 9a comportant des paliers 10 et 10a. 11 désigne un transformateur d'intensité qui est logé, de façon à réduire l'encombrement, en dessous .de la partie supérieure en porte à faux vers la gauche et faisant partie de l'interrupteur de puissance 1 de forme dissymétrique. Il porte le palier de rotation 12 pour le sectionneur inférieur 13.
L'autre contact 14 du sectionneur est supporté par l'isolateur de support 15. Ce dernier est exécuté sous la forme d'un isolateur à grande jupe d'une hauteur particulièrement réduite. 16 désigne le câble d'arrivée du courant,
21-21a, 22-22a, 23-23a désignant les doubles barres omnibus des trois phases. Les barres omnibus formées par des tubes en cuivre sont entourées de tubes isolants 24
(voir fig. 1). Les barres omnibus portent directement les contacts fixes 25, 26, 27 et 25a, 26a, 27a pour les sectionneurs 9. Les contacts 25a sont disposés avec un certain décalage par rapport aux pièces de contact 25,
de sorte que dans la position des sectionneurs fermés indiquée en pointillé, on voit immédiatement si les sectionneurs sont branchés sur le système de barres qui convient. La position des sectionneurs peut être rendue visible de l'extérieur par des fenêtres placées dans le boîtier.
A tous les endroits qui déterminent les dimensions du tableau, c'est-à-dire dans le sens de la largeur aux endroits A, B, C et H, J et en profondeur aux endroits D, E, F, G, la distance directe entre des conducteurs d'un potentiel différent est sensiblement plus faible que la distance de séparation actuellement normalisée. Les cloi-
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ment isolant 29 du boîtier 30 mis à la terre, et le revêtement isolant 31 du transformateur d'intensité 11 empêchent une rupture complète de l'isolant quand il se produit des surtensions. Les cloisons de séparation 28 sont exécutées sous la forme de cylindres isolants enrobant les différents pôles 1, 2 et 3 de l'interrupteur. Ce ne sont que les intervalles libres A et L qui se trouvent à la distance de rupture prescrite, de sorte que le tableau peut être coupé de façon à résister à la tension. L'encombrement du tableau en hauteur est particulièrement réduit du fait que les boîtiers conducteurs 1. 2,et 3 de l'interrupteur de puissance portent directement les contacts fixes 8 et 10 des sectionneurs.
Selon ce qui a été dit ci-dessus, l'air commence à présenter des effluves sous de très faibles distances et lorsqu'agissent des tensions élevées.
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invention, on peut éviter cet inconvénient en munissant la matière isolante, entre les différentes parties qui sont sous tension, de revêtements conducteurs ou semi-conducteurs, qu'on applique sur cette matière en évitant toute inclusion dtair. Ce principe de l'invention peut être utilisé aussi bien séparément qu'en combinaison avec le principe précité de 1.' Invention, pour réduire beaucoup les dimensions des interrupteurs, des tableaux et la distance entre les conducteurs des différents pôles dans les tableaux. Dans certaines circonstances, il peut
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d'une matière isolante même des armatures conductrices
ou semi-conductrices. Les armatures peuvent être reliées électriquement aux parties voisines sous tension. Mais
il est également possible d'amener ces armatures, à l'aide
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ciellement à des valeurs favorables la répartition du potentiel sur les armatures intérieures à la matière isolante par le branchement à des sources de tension de ce genre. En même temps, en choisissant d'une façon correspondante la valeur de la tension, ou de la surface des différentes armatures, ou à la fois la valeur de la tension et la surface de façon que même pour une tension très élevée et pour de très faibles distances il ne se produise aucune concentration dangereuse du champ à la surface de la matière isolante et dans les couches d'air voisines. Aux extrémités (bords) des armatures extérieures ou intérieures, semi-conductrices, on peut appliquer un renforcement de la matière isolante interposée.
On peut aussi disposer une bande se raccordant sur les armatures extérieures, exécutée en une matière d'une conductibilité considérablement moindre, afin d'éviter par ce moyen les effluves aux extrémités particulièrement exposées. Il est également.possible de laisser les armatures mêmes se continuer aux extrémités par des conducteurs arrondis d'un diamètre relativement grand et qui peuvent également être enrobés à leur tour dans une matière isolante, afin de réprimer par ce moyen les effluves.
De cette façon, on évite, même quand on utilise de très faibles intervalles dans l'air, l'apparition d'amorçages progressifs sous la tension de service ou sous une surtension. Par une application systématique et voulue de ces armatures à tous les endroits dangereux, c'està-dire à tous les endroits où l'intervalle dans l'air
est particulièrement réduit, on peut obtenir une construction ramassée à un degré inconnu jusqu'ici. Il est donc possible, par la présente invention, de construire des
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les matières nécessaires sont réduits à un minimum.
En général, on prévoit des intervalles d'air tels qu'il ne se produise une perforation partielle de l'air et par conséquent des effluves dans l'air que pour des surtensions. Mais on peut aussi, aux endroits où l'intervalle d'air est sensiblement plus faible, relier l'armature de la paroi de séparation à l'appareil voisin par un conducteur d'équilibrage, pour empêcher d'une façon certaine l'air de comporter des effluves à ces endroits sous la tension normale de service.
Sur le dessin joint est représentée sur les <EMI ID=14.1> d'un tableau comportant des interrupteurs à expansion.
Les chambres de coupure A qui reposent sur des isolateurs supports B comportent les parties supérieures C qui sont en porte à faux d'une façon particulièrement prononcée et dans lesquelles se trouvent les orifices d'échappement pour les gaz et vapeurs de coupure qui prennent naissance quand on ouvre l'appareil. Dans ces parties C qui sont très en porte à faux, l'isolement est particulièrement exposé. C'est ainsi que les lignes de l'intensité du champ électrique par exemple sont particulièrement serrées entre C et la paroi D mise à la terre du boîtier. La cloison de séparation isolante E en forme de cylindre, pour.laquelle la cloison D mise à la terre du boîtier constitue un revêtement conducteur extérieur, est munie sur sa face intérieure de l'armature F qui est reliée par le conducteur G au sommet C de l'interrupteur, qui est sous tension.
Par cette armature F, la partie exposée de la partie C en porte à faux est alors déchargée. Lorsqu'il se produit une surtension, il ne peut se produire aucun effluve dans l'espace d'air compris entre C et F, car l'armature
/1 F est au potentiel de C. H et J constituent les armatures conductrices à l'intérieur de la cloison de séparation E au moyen de laquelle on répartit la sollicitation par la tension d'une façon uniforme sur le diélectrique de la paroi de séparation, et au moyen de laquelle on empêche les amorçages progressifs. Ces armatures conductrices sont connues dans leur principe par la construction correspondante des traversées-condensateurs. Pour renforcer spécialement la sécurité à l'égard des amorçages progressifs, on peut disposer à l'extrémité supérieure de la cloison de séparation les saillies K indiquées en pointillé et constituant des barrières pour les ions.
Quand on utilise des dispositifs qui sont supportés d'une façon entièrement libre et dégagés par des isolateurs, c'est-à-dire des dispositifs de coupure et organes de coupure du type sur isolateur de support ou formant support, on peut selon une ..autre caractéristique de la présente invention obtenir une amélioration sensible en utilisant la matière isolante, disposée entre les différents conducteurs, sous la forme de gaines en une matière de très bonne qualité et entourant l'unité correspondant
à l'un des p8les ou à l'une des phases de l'appareil de coupure. Les cloisons isolantes (gaines) peuvent de préférence être constituées sous la forme de cylindres ou cuves pouvant également être fermés au sommet ou à la bas$ et entourant de toutes parts les différents pales des appareils à haute tension. En disposant des barrières pour les ions, on peut donner une longueur relativement faible aux cloisons de séparation isolantes.
Ces gaines peuvent toutes être utilisées sur tous
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les prévoir au moins aux endroits déterminant les dimensions totales du tableau. On obtient par ce moyen un tableau particulièrement ramassé. En effet, par suite de l'enrobage de toutes parts, les amorçages sont pratiquement
û impossibles perpendiculairement à la surface de la gaine. Ce n'est que par une perforation qu'on peut franchir l'isolement. En raison de la résistance disruptive élevée de la matière isolante utilisée, on peut réduire les intervalles à un minimum de beaucoup inférieur à la distance d'amorçage actuellement usuelle. Dans le sens suivant
la longueur de la surface des gaines, on peut raccourcir les dimensions des cloisons isolantes en disposant en des endroits appropriés des saillies qui agissent comme des barres contre les ions.
Les gaines peuvent être exécutées sous la forme de cylindres sans joints. Comme matière isolante, on peut utiliser soit un isolement de haute qualité en matière fibreuse (papier durci, toile durcie) ou une matière isolante céramique. Il est bon d'utiliser une matière isolante comportant une tendance aussi réduite que possible aux courants de fuite superficiels, par exemple de la fibre, de la résine à l'aniline, de l'ébonite et des matières a nalogues. Il peut être avantageux de disposer, notamment aux endroits où l'isolement est particulièrement exposé par le champ électrique, des revêtements ou armatures réglant le potentiel sur ou dans les cloisons de séparation.
Le dessin joint représente une coupe d'un tableau conforme à la présente invention.
La fig. 5 est une élévation, la fig. 6 une vue en plan d'une unité tripolaire .composée d'interrupteurs à expansion avec des sectionneurs montés directement sur les interrupteurs. 1 désigne les chambres à expansion qui sont montées sur des isolateurs supports 2. Les têtes 3 des interrupteurs portent les sectionneurs 4.
5 désigne les contacts fixes des sectionneurs.
Chaque pale de l'unité tripolaire est entouré d'un cylindre isolant 6 d'une longueur telle qu'il entoure également le sectionneur monté sur l'interrupteur.
Ces cylindres isolants assurent principalement l'isolement des parties sous tension de l'interrupteur par rap-
port à l'enveloppe ou au bâti 7 mis à la terre. Ils
sont constitués en une matière isolante de haute qualité,
par exemple en papier durci. En conséquence, les distances minima "n" peuvent être ramenées à une valeur de
beaucoup inférieure aux distances d'amorçage qu'il faut
maintenir dans les tableaux de construction normale. Les
cylindres peuvent aussi être exécutés avec une section
circulaire.
L'application du principe de la présente invention n'est pas restreinte aux exemples d'exécution représantés, on peut en particulier appliquer séparément aussi bien qu'en combinaison les différents perfectionnements
décrits, suivant que l'imposent les conditions dans lesquelles' se présente chaque problème.
- : REVENDICATIONS : -
1.- Tableau à haute tension comportant des interrupteurs de puissance à faible volume d'huile ou sans huile, caractérisé par une forme et un emboitement tels des
différents appareils du tableau que sauf les Intervalles
d'air libres pour les pièces de coupure tous les intervalles minima déterminant les dimensions totales du tableau
et compris entre les conducteurs d'un potentiel différent
sont réduits, par l'insertion d'une matière isolante solide, à une valeur sensiblement inférieure aux distances
d'amorçage normalisées.