Cellule blindée à haute tension Dans certaines installations à haute tension, l'ap pareillage (tel que les disjoncteurs et les dispositifs de sectionnement) et les jeux de barres sont enfermés dans des enceintes métalliques étanches contenant un ou plusieurs gaz de rigidité diélectrique supérieure à celle de l'air (par exemple de l'hexafluorure de sou fre) généralement sous pression. Les pièces sous tension, les pièces à la masse, ainsi que les pièces isolantes qui les séparent, sont généralement concen triques afin d'obtenir un champ électrique aussi homogène que possible.
Cette disposition permet une réduction du gradient électrique maximal et de l'en combrement, mais complique sensiblement la com mande des tiges de contact à déplacement axial de l'appareillage et en particulier celle des dispositifs de ce sectionnement.
La présente invention a pour but de fournir une cellule blindée à haute tension d'un encombrement particulièrement réduit comportant des barres et des appareils de couplage disposés dans des comparti ment étanches séparés les uns des autres par des cloisonnements isolants, permettant l'emploi dans les divers compartiments de la cellule de pressions dif férentes adaptées à leurs fonctions respectives, et la mise à l'atmosphère pour examen ou entretien d'un compartiment, les autres restant sous pression.
L'objet de l'invention est une cellule blindée à haute tension contenant au moins deux appareils de couplage différents isolés au moyen de gaz différents ayant des rigidités diélectriques supérieures à celle de l'air à la pression atmosphérique, caractérisée en ce que tous les organes sous tension de l'un nu moins desdits appareils sont maintenus à l'intérieur d'une enveloppe métallique cylindrique au moyen de troncs de cônes isolants ayant les mêmes axes que ladite enveloppe et dont les grandes bases sont fixées sur cette dernière, ces troncs de cônes délimitant une enceinte fermée séparée des autres parties de la cellule.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'invention.
La fig. 1 représente une coupe d'un élément tubu laire d'une cellule blindée contenant un dispositif de sectionnement et des cloisonnements.
Les fig. 2, 3, 4 et 5 se rapportent à des cellules blindées d'arrivée ou de départ d'une installation à deux jeux de barres.
La fig. 2 est une vue de profil en coupe partielle d'un pôle d'une cellule à double jeu de barres dans la disposition classique ; la fig. 3 est une vue analo gue, dans la disposition à deux jeux de barres imbriqués.
Les fig. 4 et 5 représentent deux variantes, vues de face, d'une cellule comprenant trois pôles selon la fig. 2 (vues par la gauche de la fig. 2). La dispo sition selon la fig. 4 réalise une diminution en hau teur de l'installation, et la disposition selon la fig. 5 réalise une réduction de la surface au sol.
Le dispositif de sectionnement selon la fig. 1 comporte une tige coulissante entrainée par une com mande du type à vis et écrou. L'adoption de cette disposition est rendue possible par la grande rigidité diélectrique du gaz comprimé, qui réduit la course d'ouverture, ce qui permet d'obtenir, avec un nombre de tours relativement faible, un déplacement suffi sant de la tige de contact.
Une tige filetée 1, qui est empêchée de tourner sur elle-même, est solidaire d'une tige de contact 2. Un écrou 3, qui est empêché de se déplacer longitu dinalement, est entrainé en rotation par le sommet d'une pièce isolante 4, en forme de tronc de cône, dont la base est à la masse et comporte une couronne dentée d'entraînement 5. La forme tronconique de cette pièce isolante, en augmentant la longueur des lignes de fuite, rend la tension d'amorçage selon ces lignes de fuite sensiblement égale à la tension d'amor çage direct dans le gaz entre les pièces 16 et 6.
L'angle au sommet de la génératrice du tronc de cône est fonction de la tension d'amorçage par lignes de fuite du matériau utilisé, et du diamètre d'une enveloppe métallique 6 réunie à la masse, ce dernier dépendant du diamètre des parties sous tension et de la tension de perforation du gaz comprimé.
Les autres organes contenus dans une cellule blindée (boîtes à câbles, jeu de barres, disjoncteurs...), et qui sont connectés en série avec le dispositif de sectionnement, sont disposés dans des enveloppes métalliques semblables, mais qui peuvent contenir des gaz différents ou à des pressions différentes par exemple, le disjoncteur peut être placé dans l'hexafluorure de soufre, et les sectionneurs, jeux de barres et boîtes à câbles, dans un gaz halogéné de caractéristiques diélectriques analogues, mais de prix moins élevé et de moins bonne tenue à l'arc. De plus, ce cloisonnement facilite l'entretien et les répa rations éventuelles en permettant d'accéder à un compartiment sans vidanger les autres.
Des troncs de cônes isolants fixes tels que 7 et 8 assurent une séparation étanche entre les différents volumes de la cellule, et résistent à la pression dans le cas où l'un quelconque des compartiments est sous pression tan dis que le compartiment voisin est en communication avec l'atmosphère.
Si un compartiment 9 contient un disjoncteur ou un interrupteur fonctionnant dans l'hexafluorure de soufre, la surface 10 du tronc de cône isolant en contact avec l'atmosphère de ce compartiment 9, et les pièces isolantes situées dans ce compartiment, doivent, pour éviter tout vieillissement diélectrique, résister aux produits de décomposition de l'hexa- fluorure de soufre sous l'action de l'arc.
Cette sur face 10 sera avantageusement recouverte d'un pro duit tel qu'un polyéther halogéné et spécialement un polyéther chloré (par exemple, le produit dénommé commercialement penton ), un caoutchouc syn thétique de la classe des polysulfures organiques (par exemple, le produit dénommé commercialement thiokol ), une résine furanique ou un polyester.
Le mouvement de la tige du sectionneur 2 s'effec tue dans une enceinte métallique blindée, donc opa que, et la position de cette tige est signalée mécani quement par un index solidaire d'un organe de manoeuvre 11 mis à la masse. Néanmoins, pour accroître la sécurité sur l'indication de position d'ou verture complète, qui conditionne la sécurité du per sonnel d'exploitation, un faisceau lumineux 12 de très faible diamètre est découvert en fin. d'ouverture et actionne par émission de lumière, donc de façon positive, une cellule photoélectrique 13 alimentant une lampe de signalisation.
Un volet métallique 14 interpose un écran relié à la masse entre les deux contacts ouverts, et interdit tout franchissement ; sa position est signalée à l'exté rieur de l'enceinte par une transmission mécanique. La tension élevée existant entre les conducteurs et la masse métallique de l'enveloppe nécessite des pièces sous tension de grand diamètre afin d'éviter les effluves.
La tige de contact 2 est donc placée dans un fourreau 15 (généralement métallique et exception nellement en isolant métallisé ou en métal recouvert d'isolant) de grand diamètre, terminé par une partie hémisphérique 16.
L'extrémité 17 de la tige de contact 2 s'escamote dans la demi-sphère 16 au début de l'ouverture sous l'action d'un ressort 18 et obture l'orifice, cette demi-sphère conservant ainsi une forme qui lui assure une bonne tenue diélectrique par rapport au volet métallique 14.
Dans le même dessin, l'orifice d'une demi- sphère 19, constituant l'extrémité du contact fixe 20, peut également être obturé par une tige 21 rappelée par un ressort 22.
Le dispositif de sectionnement selon la fig. 1 constitue l'un des éléments principaux des cellules blindées selon les fig. 2, 3, 4 et 5 dans lesquelles l'ensemble de l'appareillage est protégé par une enveloppe métallique et isolé par un gaz à haute rigidité diélectrique. Dans la fig. 2, correspondant à la disposition classique, et dans la fig. 3, correspon dant à la disposition imbriquée des deux jeux de barres, les phases du premier jeu de barres sont représentées en 23, 24 et 25 et celles du second jeu en 26, 27 et 28. Les trois pôles du disjoncteur sont figurés en 29, 30 et 31 (ces deux derniers repères n'existent que sur les fig. 4 et 5).
On a représenté sur les fig. 2 et 3 l'emplacement des dispositifs de sectionnement sur la première phase: un section neur de ligne 32 relie une boîte à câbles 33 et le pôle de disjoncteur 29 ; des sectionneurs d'aiguil lage 34 et 35 relient ce dernier à la première phase des jeux de barres 23 et 26. Le tronc de cône isolant fixe 36 sépare le compartiment sectionneur de la boîte à câbles, les troncs de cône 37, 38 et 39 le séparent du compartiment du disjoncteur, et les troncs de cône 40 et 41 le séparent des deux jeux de barres.
Les fig. 4 et 5, qui sont des vues de face de trois pôles d'une cellule blindée conforme à la fig. 2 (vue de gauche de cette dernière), se rapportent à deux variantes : Dans le cas de la fig. 4, les trois pôles du disjoncteur, 29, 30 et 31 sont situés dans un même plan horizontal, ce qui réduit la hauteur totale de l'installation, tandis que, dans le cas de la fig. 5, le pôle central 30 est situé à un niveau supérieur à celui des deux pôles extrêmes 29 et 31 qui sont rapprochés.
Cette dernière disposition augmente légè rement la hauteur de l'installation, mais diminue la surface nécessaire pour celle-ci, ce qui est générale ment préférable.
High voltage shielded cubicle In some high voltage installations, the equipment (such as circuit breakers and disconnecting devices) and busbars are enclosed in airtight metal enclosures containing one or more gases with a dielectric strength greater than that air (eg sulfur hexafluoride) generally under pressure. Live parts, earthed parts, as well as the insulating parts which separate them, are generally concentrated in order to obtain an electric field as homogeneous as possible.
This arrangement makes it possible to reduce the maximum electrical gradient and the bulk, but appreciably complicates the control of the axially displaced contact rods of the apparatus and in particular that of the devices of this sectioning.
The object of the present invention is to provide a high-voltage shielded cell with a particularly small size comprising bars and coupling devices arranged in sealed compartments separated from each other by insulating partitions, allowing use in various compartments of the cell with different pressures adapted to their respective functions, and venting to atmosphere for examination or maintenance of one compartment, the others remaining under pressure.
The object of the invention is a high voltage shielded cell containing at least two different coupling devices isolated by means of different gases having dielectric stiffnesses greater than that of air at atmospheric pressure, characterized in that all the live parts of one or less of said devices are held inside a cylindrical metal casing by means of trunks of insulating cones having the same axes as said casing and whose large bases are fixed on the latter, these trunks cones delimiting a closed enclosure separated from the other parts of the cell.
The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the invention.
Fig. 1 shows a section through a tubular element of a shielded cell containing a sectioning device and partitions.
Figs. 2, 3, 4 and 5 relate to incoming or outgoing shielded cubicles of an installation with two busbars.
Fig. 2 is a side view in partial section of a pole of a cell with a double busbar in the conventional arrangement; fig. 3 is an analogous view, in the arrangement with two nested busbars.
Figs. 4 and 5 show two variants, front views, of a cell comprising three poles according to FIG. 2 (seen from the left in fig. 2). The arrangement according to fig. 4 reduces the height of the installation, and the arrangement according to FIG. 5 achieves a reduction in floor space.
The sectioning device according to fig. 1 comprises a sliding rod driven by a screw and nut type control. The adoption of this arrangement is made possible by the high dielectric strength of the compressed gas, which reduces the opening stroke, which makes it possible to obtain, with a relatively low number of turns, a sufficient displacement of the contact rod. .
A threaded rod 1, which is prevented from rotating on itself, is integral with a contact rod 2. A nut 3, which is prevented from moving longitudinally, is rotated by the top of an insulating part 4, in the form of a truncated cone, the base of which is grounded and comprises a drive toothed crown 5. The frustoconical shape of this insulating part, by increasing the length of the creepage lines, makes the starting voltage according to these leakage lines substantially equal to the direct ignition voltage in the gas between parts 16 and 6.
The angle at the top of the generatrix of the truncated cone is a function of the starting voltage by creepage lines of the material used, and of the diameter of a metal casing 6 joined to the mass, the latter depending on the diameter of the parts under tension and puncture tension of the compressed gas.
The other components contained in a shielded cell (cable boxes, busbars, circuit breakers, etc.), and which are connected in series with the disconnecting device, are placed in similar metal enclosures, but which may contain different gases. or at different pressures, for example, the circuit breaker can be placed in sulfur hexafluoride, and the disconnectors, busbars and cable boxes, in a halogenated gas of similar dielectric characteristics, but of lower price and less good held in the arc. In addition, this partitioning facilitates maintenance and any repairs by allowing access to one compartment without emptying the others.
Fixed insulating cone trunks such as 7 and 8 ensure a tight separation between the different volumes of the cell, and resist the pressure in the event that any one of the compartments is under pressure tan the neighboring compartment is in communication. with the atmosphere.
If a compartment 9 contains a circuit breaker or a switch operating in sulfur hexafluoride, the surface 10 of the insulating truncated cone in contact with the atmosphere of this compartment 9, and the insulating parts located in this compartment, must, to avoid any dielectric aging, resist the decomposition products of sulfur hexafluoride under the action of the arc.
This surface 10 will advantageously be covered with a product such as a halogenated polyether and especially a chlorinated polyether (for example, the product referred to commercially as penton), a synthetic rubber from the class of organic polysulphides (for example, the product. commercially referred to as thiokol), a furan resin or a polyester.
The movement of the rod of the disconnector 2 takes place in a shielded metal enclosure, therefore opaque, and the position of this rod is indicated mechanically by an index integral with an operating member 11 grounded. However, to increase the safety on the full opening position indication, which conditions the safety of the operating personnel, a light beam 12 of very small diameter is discovered at the end. opening and actuates by emission of light, therefore positively, a photoelectric cell 13 supplying a signal lamp.
A metal shutter 14 interposes a screen connected to ground between the two open contacts, and prevents any crossing; its position is signaled outside the enclosure by a mechanical transmission. The high tension existing between the conductors and the metallic mass of the casing requires large-diameter live parts in order to avoid odors.
The contact rod 2 is therefore placed in a sheath 15 (generally metallic and exceptionally in metallized insulation or in metal covered with insulation) of large diameter, terminated by a hemispherical part 16.
The end 17 of the contact rod 2 retracts into the hemisphere 16 at the start of the opening under the action of a spring 18 and closes the orifice, this hemisphere thus retaining a shape which for it ensures good dielectric strength with respect to the metal shutter 14.
In the same drawing, the orifice of a half-sphere 19, constituting the end of the fixed contact 20, can also be closed by a rod 21 returned by a spring 22.
The sectioning device according to fig. 1 constitutes one of the main elements of the armored cells according to FIGS. 2, 3, 4 and 5 in which the whole of the apparatus is protected by a metal casing and isolated by a gas with high dielectric strength. In fig. 2, corresponding to the conventional arrangement, and in FIG. 3, corresponding to the nested arrangement of the two busbars, the phases of the first busbar are shown at 23, 24 and 25 and those of the second set at 26, 27 and 28. The three poles of the circuit breaker are shown at 29 , 30 and 31 (these last two references only exist in fig. 4 and 5).
There is shown in FIGS. 2 and 3 the location of the disconnecting devices on the first phase: a line neur section 32 connects a cable box 33 and the circuit breaker pole 29; switch disconnectors 34 and 35 connect the latter to the first phase of the busbars 23 and 26. The fixed insulating truncated cone 36 separates the isolating compartment from the cable box, the truncated cones 37, 38 and 39 separate it from the circuit breaker compartment, and the truncated cones 40 and 41 separate it from the two busbars.
Figs. 4 and 5, which are front views of three poles of a shielded cell according to FIG. 2 (left view of the latter) relate to two variants: In the case of FIG. 4, the three poles of the circuit breaker, 29, 30 and 31 are located in the same horizontal plane, which reduces the total height of the installation, while, in the case of fig. 5, the central pole 30 is located at a level higher than that of the two end poles 29 and 31 which are close together.
This latter arrangement slightly increases the height of the installation, but reduces the area required for it, which is generally preferable.