CH634177A5 - Switching facility for high-voltage electrical current - Google Patents
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Description
L'invention concerne une installation de commutation, pour courant électrique à haute tension. Plus particulièrement, elle porte sur un perfectionnement apporté à un appareil de commutation isolé au gaz.
Du fait de l'augmentation de la demande d'énergie électrique, on tend à augmenter la tension des lignes de transport d'énergie électrique et on a déjà construit des lignes de transport d'énergie électrique fonctionnant sous une tension de 500 à 800 kV.
Par conséquent, une sous-station ou station de commutation électrique équipant une ligne de transport d'énergie électrique fonctionnant sous une tension aussi élevée occupe une grande surface. Par exemple, si la tension de la ligne est de 500 kV, la distance d'isolation requise entre les trois phases ainsi que la distance d'isolation par rapport au sol, atteignent 8 mètres, compte tenu d'une certaine marge de sécurité. En conséquence, il est avantageux d'utiliser un appareil de commutation du type isolé au gaz, c'est-à-dire un appareil de commutation dans lequel les coupe-circuits, les disjoncteurs, les commutateurs de mise à la terre et les éléments analogues, faisant partie d'une sous-station électrique, ou station de commutation, soient enfermés dans des récipients métalliques, mis à la terre et pourvus d'une isolation réalisée au moyen d'un gaz, par exemple l'hexafluorure de soufre, ayant une rigidité diélectrique élevée et d'excellentes propriétés d'extinction d'arc.
L'utilisation d'un tel appareil de commutation isolé au gaz permet de réduire d'environ 90% la surface occupée par l'installation et de construire cet appareil de commutation sous une forme compacte.
On ne peut pas diminuer la distance d'isolation entre une barre omnibus et une barre omnibus d'alimentation qui sont toutes deux connectées électriquement à l'appareil de commutation. En outre, un grand nombre d'isolateurs qui supportent de manière isolante les barres omnibus respectives doivent avoir une grandeur et une longueur suffisantes pour permettre l'obtention de la distance d'isolation requise par rapport aux cadres de suspension des barres omnibus.
L'invention a pour but de fournir une installation de commutation dans laquelle les propriétés des appareils de commutation isolés au gaz sont pleinement mises à profit, cette installation pouvant être construite sous une forme compacte et simplifiée, permettant la suppression d'un pylône et dans laquelle la distance entre les bornes extrêmes peut être réduite.
A cet effet, l'installation de commutation selon l'invention, qui comprend trois unités de commutation isolées au gaz, dont chacune comprend un coupe-circuit, des disjoncteurs et des commutateurs de mise à la terre qui sont enfermés dans des boîtiers métalliques mis à la terre dont l'intérieur est rempli de gaz isolant capable d'éteindre l'arc et qui sont associés entre eux électriquement et mécaniquement; des bornes à capot protecteur de connexion vers l'extérieur de ces unités de commutation; et des bornes intermédiaires à capot protecteur assurant la connexion de ces unités de commutation avec des barres omnibus d'alimentation, est caractérisée par le fait que ces unités de commutation sont disposées parallèlement entre elles.
De préférence, une borne à capot protecteur est associée électriquement et mécaniquement avec une barre omnibus divergente qui elle-même reliée électriquement et mécaniquement avec lesdites unités de commutation.
Egalement de préférence, l'installation comprend, en outre, une barre omnibus principale, supportée par des pylônes de façon à être isolée; et des barres omnibus d'alimentation reliant cette barre omnibus principale à l'une desdites bornes intermédiaires à capot protecteur et reliant une ligne de transport d'énergie électrique à l'une desdites bornes à capot protecteur.
De préférence, le gaz capable d'éteindre l'arc est un gaz électro-négatif, tel que l'hexafluorure de soufre, et il est sous une pression de trois à dix atmosphères.
Dans le cas où l'installation de commutation selon l'invention est utilisée dans un circuit'de transport d'énergie électrique triphasé, chacune des phases doit comporter un groupe de trois unités de commutation isolées au gaz.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée qui va suivre d'un appareil de commutation isolé au gaz de type connu ainsi que d'une forme d'exécution de l'installation de commutation isolée au gaz, conformes à l'invention, en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 est une vue latérale d'un appareil de commutation isolée au gaz, de type connu;
La figure 2 est une vue en plan d'une partie de l'appareil représenté à la figure 1, observé dans la direction de la ligne n-n;
La figure 3 est un diagramme schématique représentant le circuit de la phase «T» de l'appareil de la figure 1 ;
La figure 4 est un diagramme schématique représentant le circuit de la phase «T» de l'installation conforme à la présente invention;
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La figure 5 est une vue en plan représentant une forme d'exécution de l'installation de commutation, isolée au gaz, conforme à l'invention;
La figure 6 est une vue latérale d'une forme d'exécution de l'installation de commutation, isolée au gaz, selon l'invention, partiellement représentée en coupe longitudinale;
La figure 7 est une vue latérale de l'installation représentée à la figure 5, observée dans la direction de la ligne L-L de cette figure;
La figure 8 est une vue latérale de l'installation représentée à la figure 5, observée dans la direction de la ligne M-M de la figure 5; et la figure 9 est une vue latérale de cette même installation, observée dans la direction de la ligne N-N de la figure 5.
Comme on le voit à la figure 1, une installation de distribution et de commutation de courant électrique, de type connu, recouverte d'un boîtier métallique, comprend trois unités de commutation isolées au gaz 10,11,12 disposées en série. L'unité de commutation, isolée au gaz, 10 consiste en un disjoncteur 13 sur lequel est monté une borne à capot protecteur 20 et elle comprend un commutateur de mise à la terre 15 et un coupe-circuit 16 dont chacune des extrémités est munie d'un transformateur d'intensité 17. L'un des transformateurs d'intensité 17 est raccordé au disjoncteur 13 et l'autre transformateur d'insensité 17 est raccordé à un disjoncteur 18. Le disjoncteur 18 est raccordé à une cuve de capot protecteur renfermant un commutateur de mise à la terre 15.
L'unité de commutation isolée au gaz 11 consiste en un coupe-circuit 16, deux disjoncteurs 18 et deux transformateurs d'intensité 17. L'agencement de l'unité de commutation isolée au gaz 12 est identique à celui de l'unité de commutation isolée au gaz 10. L'unité de commutation isolée au gaz 11 est associée électriquement et mécaniquement avec les unités de commutation isolées au gaz 10 et 12, par l'intermédiaire de la cuve de capot protecteur 19. Une borne à capot protecteur 20 est installée au dessus du disjoncteur 13. Une borne intermédiaire à capot protecteur 21 est installée au dessus de la cuve du capot protecteur 19. Chacune des unités de commutation isolées au gaz 10 et 12 est raccordée par l'intermédiaire de la borne à capot protecteur 20 à une barre omnibus principale 22, au moyen d'une barre omnibus d'alimentation 23. Chaque borne intermédiaire à capot protecteur 21 est raccordée à la ligne de transport d'énergie électrique 24 au moyen d'une barre omnibus d'alimentation 25. La ligne de transport d'énergie électrique 24 et la barre omnibus d'alimentation 25 sont suspendues à des isolateurs 26 qui sont eux mêmes accrochés à des pylônes 27. Les pylônes 27 sont raccordés entre eux au moyen d'un fil de mise à la terre aérien 28.
Dans le cas d'une ligne de transport d'énergie électrique de la classe 500 kV, la distance B entre la barre omnibus principale 22 R et l'autre barre omnibus principale 22 T atteint 40 mètres.
La figure 2 est une vue en plan de l'installation représentée à la figure 1. La distance d'isolation A entre les trois phases respectives atteint 8 mètres, compte tenu d'une certaine marge de sécurité.
En conséquence, la surface occupée par la sous-station électrique de la classe de 500 kV est supérieure à 720 mètres carrés.
Le schéma de circuit représenté à la figure 3 illustre un appareil de commutation correspondant au système de barre omnibus à coupe-circuit de l'A.
L'une des barres omnibus principales 22 est raccordée à l'une des lignes de transport d'énergie électrique 24 par l'intermédiaire d'un coupe-circuit 16 qui est muni de deux disjoncteurs 13 et 18, disposés de part et d'autre du coupe-circuit 16. Les deux lignes de transport d'énergie électrique 24 sont raccordées ensemble par l'intermédiaire du coupe-circuit 16 dont chaque extrémité est munie d'un disjoncteur 18. Le système de barre omnibus à coupe-circuit de l'A est utile pour la stabilisation de la transmission d'énergie électrique de la barre omnibus principale 22 aux lignes de transport d'énergie électrique 24.
La figure 4 représente un schéma du circuit d'une sous-5 station ou station de commutation électrique, qui est représentée à la figure 5, conforme à la présente invention.
Bien que les parties correspondant aux trois phases T, S et R soient représentées à la figure 5, seule la partie correspondant à la phase T est décrite en se référant à la figure 4 étant donné que !o les parties correspondant aux autres phases S et R sont agencées de la même façon.
Une ligne de transport d'énergie électrique 40 est raccordée à une barre omnibus principale 42, par l'intermédiaire d'une borne à capot protecteur 44, des disjoncteurs 18, du transforma-15 teur d'intensité 17, du coupe-circuit 16, d'un autre transformateur d'intensité 17 et d'une borne intermédiaire à capot protecteur 45. Des commutateurs de mise à la terre 15 sont disposés sur les côtés opposés des disjoncteurs. Les commutateurs de mise à la terre sont utilisés pour mettre le circuit à la terre, pour 20 des raisons de sécurité, lorsqu'on procède aux contrôles de la sous-station ou station de commutation électrique.
Une ligne de transport d'énergie électrique 41 est raccordée à une barre omnibus principale 43 par l'intermédiaire d'une borne à capot protecteur 46, de disjoncteurs 18, d'un transfor-25 mateur d'intensité 17, de coupe-circuits 16, d'un autre transformateur d'intensité 17 et d'une borne intermédiaire à capot protecteur 47. La ligne de transmission d'énergie électrique 41 est également raccordée, de la même manière, à la ligne de transmission d'énergie électrique 40.
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La figure 5 illustre une forme d'exécution d'une installation correspondant au schéma représenté à la figure 4. Les unités de commutation isolées au gaz 50,51,52, sont agencées de manière que les disjoncteurs 18, les coupe-circuits 16, les transfor-35 mateurs d'intensité 17, les commutateurs de mise à la terre 15 et les éléments du même genre sont enfermés dans des boîtiers métalliques mis à la terre qui sont remplis de gaz SF6, sous une pression de trois à dix atmosphères. L'unité de commutation isolée au gaz 51 est associée électriquement et mécaniquement 40 avec les unités de commutation isolées au gaz 50,52, par l'intermédiaire des barres omnibus divergentes 53. Les bornes à capot protecteur 44,46 sont installées au dessus de la borne des barres omnibus divergentes 53. Les bornes intermédiaires à capot protecteur 45,47 sont disposées au-dessus des disjoncteurs 18. 45 L'agencement des unités de commutation isolées au gaz 51,52 est identique à celui de l'unité de commutation isolée au gaz 50. La borne à capot protecteur 44 est raccordée à la ligne de transmission d'énergie électrique 40 par l'intermédiaire d'une barre omnibus d'alimentation 54. La borne à capot protecteur 46 est so raccordée à la ligne de transmission d'énergie électrique 41 par l'intermédiaire d'une barre omnibus d'alimentation 54. La borne intermédiaire à capot protecteur 45 est raccordée à la barre omnibus principale 42 par l'intermédiaire d'une barre omnibus d'alimentation 54. La borne intermédiaire à capot protec-55 teur 47 est raccordée à la barre omnibus principale 43 par l'intermédiaire d'une barre omnibus d'alimentation 54. Les lignes de transmission d'énergie électrique 40,41 et la barre omnibus d'alimentation 54 sont accrochées à des isolateurs 26 qui sont eux mêmes suspendus à des pylônes 27. Chaque pylône 27 est 60 raccordé à un fil de mise à la terre aérien 28.
Dans le cas d'une ligne de transmission d'énergie électrique de la classe de 500 kV, en dépit du fait que la distance d'isolation entre les trois phases respectives atteint 8 mètres, compte tenu d'une certaine marge de sécurité, la distance D est seule-65 ment de 20 mètres grâce au fait que les unités de commutation isolées au gaz 51,52 sont placées entre les phases respectives T et S. La distance E entre les bornes à capot protecteur 44,46 est de 20 mètres compte tenu d'une certaine marge de sécurité.
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En conséquence, la surface occupée par la sous-station électrique de la classe de 500kV est d'environ 400 mètres carrés.
La figure 6 illustre, en détail, l'agencement de la borne à capot protecteur 47, de l'unité de commutation isolée au gaz 52, etc....
L'unité de commutation isolée au gaz 52 est agencée à l'intérieur de boîtiers métalliques cylindriques 55,56,57 qui sont maintenus au-dessus de la base de l'installation 58 au moyen de pieds 59,60. Ces boîtiers métalliques sont remplis de gaz SF6, sous une pression de trois à dix atmosphères. Une pluralité d'unités coupe-circuits à gaz d'amortissement 61, disposés par groupe de deux unités, sont placés en série dans le premier boîtier cylindrique 55. Un organe mobile, faisant partie d'un groupe d'unités coupe-circuits 61, est supporté à l'intérieur du boîtier 55 par un cylindre isolant creux 62 et il est commandé et mis en mouvement au moyen d'une tige isolante (non représentée) qui traverse le cylindre isolant 62.
Le mécanisme de commande du coupe-circuit est repéré par le chiffre de référence 63. Le mécanisme de commande 63 et la tige isolante sont associés mécaniquement l'un à l'autre de façon à permettre d'effectuer l'ouverture ou la fermeture du coupe-circuit.
Le chiffre de référence 64 désigne un orifice de contrôle ménagé dans le boîtier 55, cet orifice étant hermétiquement fermé au moyen d'un couvercle 45 muni d'un organe absorbant 66. Une pièce d'écartement isolante en forme de disque 67 est supportée dans la partie périphérique extérieure 67A et elle est hermétiquement fermée entre un flasque 56A disposé à l'une des extrémités du boîtier 56 et un flasque 57A disposé à l'autre extrémité du boîtier 57. Un flasque 56B, disposé à l'autre extrémité du boîtier 56 est hermétiquement scellé sur un flasque 55B placé à l'une des extrémités du boîtier 55. Une autre pièce d'écartement isolante en forme de disque 67 est également supportée par la partie périphérique externe 67A et hermétiquement fermée entre un flasque 57B, placé à l'autre extrémité du boîtier 57, et un flasque 70A disposé à l'une des extrémités du boîtier 70. En outre, un conducteur 72 est placé dans la partie centrale de la pièce d'écartement 67 et ce conducteur est raccordé à l'une des extrémités de l'unité coupe-circuits 61, au moyen d'un organe conducteur électrique 72 et, à l'autre extrémité, il est raccordé au moyen d'un tuyau 73 aux disjoncteurs 13, qui seront décrits par la suite. Chaque pièce d'écartement 67 sépare le boîtier 57 des boîtiers 55,56 et également du boîtier 70, de manière étanche au gaz.
La partie de gauche de l'unité coupe-circuits 61 est raccordée électriquement au disjoncteur 18.
Des disjoncteurs 74 sont placés à l'intérieur des boîtiers cylindriques métalliques. Le disjoncteur 74 comprend un contact fixe 74A, placé à l'une des extrémités d'un conducteur 75 supporté par une pièce d'écartement isolante en forme de disque 67, et un contact mobile 74B. Le contact mobile 74B est en contact avec un organe conducteur électrique 76 qui assure également la fonction de support de ce contact mobile et qui comprend un contact conducteur de courant (non représenté). L'organe conducteur électrique 76 est supporté par la pièce d'écartement isolante 67, au moyen d'une pièce conductrice. Le conducteur mobile 74B est agencé de manière à être commandé et mis en mouvement, dans la direction de la flèche «P», représentée au dessin, au moyen d'un mécanisme de commande 78 monté sur la surface extérieure du boîtier 70 par l'intermédiaire d'une tige isolante 79. Un orifice 80 est ménagé dans la boîte renfermant le mécanisme de commande, en vue de permettre le contrôle de ce dernier, cet orifice étant hermétiquement fermé
au moyen d'un couvercle 41. Un levier de commande 42 est actionné et mis en mouvement par le mécanisme de commande 78.
Un commutateur de mise à la terre 15 est installé sur le
5boîtier 70 et son contact de mise à la terre 42 est agencé de
manière à être fermé lorsque l'organe conducteur électrique 76 est en position d'ouverture. Le contact de mise à la terre 42 est mis en action au moyen d'un mécanisme de commande 83.
Une barre omnibus isolée au gaz 84 comprend un boîtier xo métallique cylindrique 57 et un organe conducteur électrique 73 disposés concentriquement à l'intérieur du boîtier 57. La barre omnibus isolée au gaz 84 est entourée, concentriquement, par le transformateur d'intensité 17. Le transformateur d'intensité 17 consiste en un solénoïde 90 et un boîtier 91 qui contient le 15 solénoïde 90 et qui est monté sur un piédestal 92.
L'extrémité inférieure d'un conducteur central 93, qui traverse la borne intermédiaire à capot protecteur 47, est raccordée au conducteur 75 qui traverse une pièce d'écartement en forme de disque 67. Le conducteur 75 est placé dans le boîtier 2o70 et il est raccordé électriquement et mécaniquement au contact fixe 74A du disjoncteur 74.
Le chiffre de référence 94 désigne un anneau protecteur qui est placé concentriquement par rapport à la base du capot protecteur 47. La pièce isolante en forme de disque 67 est suppor-25 tée de manière à être hermétiquement fermée à la partie périphérique externe 67A entre un flasque 70B, placé à l'une des extrémités du boîtier 70, et un flasque 95A, placé à l'une des extrémités du boîtier 95. Le boîtier 95 est disposé entre le capot 47 et le boîtier métallique cylindrique 70.
3o On améliore les caractéristiques d'isolation du coupe-cir-cuits 16 en portant la pression de gaz dans le boîtier 55 à une valeur supérieure à celle qui règne dans le boîtier 57 ou le boîtier 70.
Bien que le capot protecteur 47 soit représenté, dans la 35 forme d'exécution qui vient d'être décrite, sous forme d'un capot isolé au gaz, on pourrait également utiliser dans l'installation conforme à la présente invention un capot protecteur rempli d'huile notamment un capot protecteur du type condesateur rempli d'huile, à la place du capot protecteur isolé au gaz. 40 L'utilisation des unités de commutation isolées au gaz permet de stabiliser la transmission d'énergie électrique à partir des barres omnibus principales 42 et 43, vers les lignes de transport d'énergie électrique 40 et 41. Par exemple, lorsque la barre omnibus principale 42 est rompue, l'unité de commutation iso-45 lée au gaz 50 (figure 5) est mise hors circuit et, par conséquent, l'énergie électrique est transmise à partir de la barre omnibus principale 43 vers les lignes de transport d'énergie électrique 40 et 41. Lorsque la barre omnibus principale 43 est rompue, l'unité de commutation isolée au gaz 52 (figures 5 et 6) est mise so hors circuit et, par conséquent, l'énergie électrique est transmise à partir de la barre omnibus principale 43 vers les lignes de transport d'énergie électrique 40 et 41. Lorsque les barres omnibus principales 42 et 43 sont rompues, les unités de commutation isolées au gaz 50 et 52 sont mises hors circuit et, en consé-55 quence, les lignes de transport d'énergie électrique 40 et 41 sont raccordées l'une à l'autre.
Dans la description ci-dessus, il n'a pas été fait mention d'organes du type usuel, tel que les détecteurs de tension, les 60 éclateurs, etc ... Toutefois, il est clair que de tels éléments seraient incorporés, de la manière habituelle, dans l'installation de commutation d'énergie électrique recouverte d'un boîtier métallique qui vient d'être décrite.
C
3 feuilles dessins
Claims (8)
1. Installation de commutation, isolée au gaz, comprenant trois unités de commutation, isolées au gaz, dont chacune comprend un coupe-circuit (16), des disjoncteurs (18) et des commutateurs de mise à la terre (15), qui sont enfermés dans des boîtiers métalliques mis à la terre dont l'intérieur est rempli de gaz isolant capable d'éteindre l'arc et qui sont associés entre eux, électriquement et mécaniquement; des bornes à capot protecteur (44,46) de connexion vers l'extérieur de ces unités de commutation; et des bornes intermédiaires à capot protecteur (45,47) assurant la connexion de ces unités de commutation avec des barres omnibus d'alimentation (54), caractérisée par le fait que ces unités de commutation (50,51,52) sont disposées parallèlement entre elles.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée parle fait qu'une borne à capot protecteur (44) est associée électriquement et mécaniquement avec une barre omnibus divergente (53) qui est elle-même reliée électriquement et mécaniquement avec lesdites unités de commutation.
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REVENDICATIONS
3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'elle comprend, en outre: une barre omnibus principale (42,43) supportée par des pylônes de façon à être isolée ; et des barres omnibus d'alimentation (54) reliant cette barre omnibus principale à l'une desdites bornes intermédiaires à capot protecteur (45,47) et reliant une ligne de transport d'énergie électrique à l'une desdites bornes à capot protecteur (44,46).
4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le gaz capable d'éteindre l'arc est un gaz électronégatif et qu'il est sous une pression de trois à dix atmosphères.
5. Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que ledit gaz électronégatif est l'hexafluorure de soufre.
6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, pour un circuit de transport d'énergie électrique triphasé, caractérisée en ce qu'elle comprend, pour chacune des trois phases, un groupe formé de trois desdites unités de commutation.
7. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que le coupe-circuit et les disjoncteurs sont placés à l'intérieur des boîtiers distincts isolés les uns des autres par des membranes étanches.
8. Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que les extrémités opposées d'une barre omnibus isolée au gaz (84), reliant une borne à capot protecteur à une unité de commutation isolée au gaz, sont munies de pièces d'é-cartement isolantes étanches dont l'intérieur est rempli de gaz.
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- 1979-07-18 CH CH667479A patent/CH634177A5/fr not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11146046B2 (en) * | 2017-05-19 | 2021-10-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Gas-insulated switchgear |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2929054A1 (de) | 1980-01-31 |
| JPS6223203Y2 (fr) | 1987-06-13 |
| FR2435843A1 (fr) | 1980-04-04 |
| JPS5515978U (fr) | 1980-01-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |