EP1014389A1 - Traversée de courant hermétiquement étanche pour appareil électrique d'extérieur - Google Patents

Traversée de courant hermétiquement étanche pour appareil électrique d'extérieur Download PDF

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EP1014389A1
EP1014389A1 EP99403125A EP99403125A EP1014389A1 EP 1014389 A1 EP1014389 A1 EP 1014389A1 EP 99403125 A EP99403125 A EP 99403125A EP 99403125 A EP99403125 A EP 99403125A EP 1014389 A1 EP1014389 A1 EP 1014389A1
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EP
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screen
current
conductive element
cylindrical
bushing
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Kenneth Johnson
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/30—Sealing
    • H01B17/301—Sealing of insulators to support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/265—Fastening of insulators to support

Definitions

  • the invention relates to a hermetically sealed current crossing for gas-insulated outdoor electrical appliance and more particularly a current crossing intended to ensure the connection of a bare conductor to a shielded type device with a metallic shielding shell.
  • current bushings made of molded synthetic material for outdoor electrical appliance.
  • An example of such a crossing is shown on the Figure 1, this crossing comprises a central conductor 1 molded with resin insulating 2 and it comprises a fixing flange molded 3 in the same material.
  • a field control screen 4 is generally embedded in the resin between the flange and conductor in the area where the bushing mounts in the opening provided for it in a wall 5 of the metal casing of an appliance.
  • the bridle is fixed to the wall by bolting and in a way not shown here, it has an annular groove 6 for a seal 6 making it possible to obtain a fitting of the bushing on the wall which is hermetically sealed.
  • This kind of the drawback has the disadvantage of using a relatively fragile material, involve the use of a gasket which is difficult to assemble and a field control screen whose positioning is critical. Plus the shape outside of the crossing in the constraint zone, conical in shape, included between the flange and the fins 7, does not allow the mounting of transformers current torics.
  • Such a crossing comprises a molded resin core 9 around a central conductor 8 and a fixing flange 10 molded with the core.
  • the surface external of the flange and a cylindrical part 10A of the core which follows it is covered with a conductive coating 11 intended to be earthed, when the crossing is in place.
  • the metallized cylindrical part 10A allows mounting at least one toroidal current transformer 12 positioned in the vicinity of the clamp.
  • An electric field distribution cone 13 is threaded on the core following the current transformer (s) and before a series fins 14 made of elastomeric material which are stacked on the core one after the other the other.
  • This cone is functionally equivalent to the conical, constrained zone, included by the crossing shown in Figure 1 and it allows to control the field at the end of the metallization which covers the cylindrical part 10A and a part of himself which follows this part when the crossing is Assembly.
  • the desired electrical creepage distance is obtained through the stack of fins 14 as known to those skilled in the art.
  • This second type of crossing is fixed on the wall 15 of a metal casing of an appliance of the same way that the first type mentioned above and it involves the establishment of the same type of seal, so it has the same disadvantages topic. It also has the disadvantage of implementing a relatively large number important of different parts whose realization and assembly imply a succession of operations and in particular manual operations. Finally, a disassembly of the fins and the electric field distribution cone is necessary, if a toroidal transformer replacement is to be carried out, by example following a failure.
  • the invention therefore provides a hermetically sealed current crossing for gas-insulated outdoor electrical appliance, more particularly intended for ensure the connection of a bare conductor to a device, housed in a the metal casing, one wall of which has an opening provided for allow connection of a conductive element of the device at one end a conductive element axially housed in the bushing.
  • the current crossing is intended to come up at an opening 16 provided for it in a metal wall 17 of the casing of an apparatus, of the armored type, housed in a enclosure kept hermetically sealed filled with an insulating gas electric or possibly under vacuum.
  • This crossing has an element axial conductor 18, intended to be connected to a conductive element 19, the device in the envelope.
  • this conductive element 19 projects out of the envelope of the device, at through the opening 16 of this envelope and it is connected end to end with the conductive element 18 which is screwed onto a threaded rod 21 carried by the conductive element 19.
  • a connecting piece and screen 20 allows the fixing of the crossing on a envelope, it is cylindrical in appearance and of the weldable metal flange type. In the example presented, this part is centered on the conductive element 18 which there partially penetrates through its end for fixing to the conductive element 19.
  • This connection and screen piece 20 is for example made of stainless steel, it comprises a part 20A consisting of a cylinder of revolution, the diameter corresponds to that of the opening 16 of the wall 17 of the envelope at level where it is fixed tightly, seamlessly and by welding.
  • This connecting piece and screen is therefore at the same potential as the rest of the envelope of the appliance which is usually earthed.
  • the length of part 20A is chosen to allow it to receive one or more transformers externally toric current 22, of appropriate diameter, which comes (s) the belt.
  • This part 20B extends itself by a short cylindrical element of revolution 20C whose end 20D is flared and has a rolled edge.
  • the diameter of part 20C is included between that of the conductive element 18 and that of the part 20A.
  • Room 20 is shaped so as to constitute an electric field control screen creating between it which is grounded and the conductive element 18, when the latter is under pressure. It is immobilized relative to the conductive element 18 by a body 23 made of an insulating material.
  • This bushing body 23 is produced by molding on the conductive element 18 which it overlap here, except at the ends, and on the connecting piece and screen parts 20A, 20B and 20C which it encompasses. Tubular in shape, it forms a plug and it extends along the longitudinal axis of the conductive element 18 of the current crossing. According to a preferred embodiment, this body 23 is preferably made in a hard elastomeric material, not very permeable to gas and having a large held in an outdoor atmosphere to take account of usual conditions operating devices equipped with such current crossings.
  • Level required sealing can be obtained by adhesion of the elastomer on the inserts which constitute the conductive element 18 and the parts of connection piece and screen 20B, 20C, 20D, after depositing an adhesion primer on these inserts, or again by direct molding of the body on the conductive element 18 and on the part 20. It is also envisaged to produce the crossing body 23 in a material of the kind resin having qualities corresponding to those which are envisaged above. The part of the connecting piece and screen 20 intended to be covered by the resin of the bushing body 23 is then previously covered by a layer sealing in elastomeric material on which the resin intended for constitute the crossing body.
  • the molding of the bushing body 23 which is carried out at once, ensures simultaneously the production of a part grouping a core 23A, in which is longitudinally housed the central conductive element 18, a distribution cone of electric field 23B, including the connecting piece and screen parts 20B, 20C, 20D, as well as a succession of fins 23C.
  • the bushing body part 23 which is located under part 20B of the connection and screen and which is housed in the cylindrical part 20A is of frustoconical and reduces from part 23B until it has a small diameter different from that of the conductive element 18. It has a length which can be reduced, when the enclosure where the bushing is housed is filled with insulating gas with high dielectric strength.
  • the overall diameter of the bushing is kept low, although sufficient to ensure a reduced electric field in the air at the cone of distribution of electric field, due to the narrowing which the holding allows dielectric of the layer of insulating material present between the flange 20 and the conductive element 18. It is intended to be at most equal to that provided for the part of connecting part and screen 20A, the widest part 20, in order to allow the installation and removal of one or more transformers current 22 without further displacement of current crossing element.
  • the reduced diameter cylindrical part 20C of the flange 20, which is concentric with the conductive element 18 extends over a length chosen in a known manner from the skilled person, so that the crossing has rigidity and resistance to bending allowing it to resist the bending forces that may be applied to it at its outer end.
  • the flaring made up of part 20D reduces the field concentration at this end level.

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Abstract

La traversée de courant est plus particulièrement destinée à assurer le raccordement d'un conducteur nu à un appareil, logé dans une enveloppe métallique, étanche et remplie de gaz, dont une paroi (17) est dotée d'une ouverture (16) prévue pour permettre le raccordement d'un élément conducteur (19) de l'appareil à un élément conducteur (18) de la traversée. Celle-ci comporte une pièce de liaison et d'écran (20), métallique et d'allure cylindrique, maintenue coaxiale avec l'élément conducteur (18) par un corps (23) en matériau isolant moulé formant un bouchon imperméable au gaz. La pièce de liaison et d'écran se termine par une partie cylindrique (20A), saillant hors du corps, par laquelle cette pièce se soude en périphérie d'ouverture (16). <IMAGE>

Description

L'invention concerne une traversée de courant hermétiquement étanche pour appareil électrique d'extérieur à isolation gazeuse et plus particulièrement d'une traversée de courant destinée à assurer le raccordement d'un conducteur nu sur un appareil de type blindé dont l'enveloppe métallique de blindage est mise à la terre. Il existe des traversées de courant réalisées en matériau synthétique moulé pour appareil électrique d'extérieur. Un exemple d'une telle traversée est montré sur la figure 1, cette traversée comporte un conducteur central 1 surmoulé de résine isolante 2 et elle comporte une bride de fixation moulée 3 dans la même matière. Un écran 4 de contrôle du champ est généralement noyé dans la résine entre la bride et le conducteur dans la zone où la traversée se monte dans l'ouverture prévue pour elle dans une paroi 5 de l'enveloppe métallique d'un appareil. La bride se fixe à la paroi par boulonnage et d'une manière non représentée ici, elle possède une gorge annulaire 6 pour un joint 6 d'étanchéité permettant d'obtenir un montage de la traversée sur la paroi qui soit hermétiquement étanche. Ce type de traversée a pour inconvénients d'utiliser un matériau relativement fragile, d'impliquer l'utilisation d'un joint dont le montage est délicat à réaliser et d'un écran de contrôle de champ dont le positionnement est critique. De plus la forme extérieure de la traversée dans la zone de contrainte, d'allure conique, comprise entre la bride et les ailettes 7, ne permet pas le montage de transformateurs toriques de courant.
Il existe aussi des traversées, de type composite, dont un exemple est montré sur la figure 2. Une telle traversée comporte un noyau en résine moulée 9 autour d'un conducteur central 8 et une bride de fixation 10 moulée avec le noyau. La surface externe de la bride et d'une partie cylindrique 10A du noyau qui lui fait suite est recouverte d'un revêtement conducteur 11 destiné à être mis à la terre, lorsque la traversée est en place. La partie cylindrique métallisée 10A permet le montage d'au moins un transformateur torique de courant 12 positionné au voisinage de la bride de fixation. Un cône de répartition de champ électrique 13 vient s'enfiler sur le noyau à la suite du ou des transformateurs de courant et avant une série d'ailettes 14 en matériau élastomère qui sont empilées sur le noyau à la suite l'une de l'autre. Ce cône équivaut fonctionnellement à la zone de contrainte, conique, comportée par la traversée montrée sur la figure 1 et il permet de contrôler le champ à l'extrémité de la métallisation qui recouvre la partie cylindrique 10A et une partie de lui-même qui fait suite à cette partie lorsque la traversée est assemblée. La ligne de fuite électrique souhaitée est obtenue par l'intermédiaire de la pile d'ailettes 14 comme connu de l'homme de métier. Ce second type de traversée se fixe sur la paroi 15 d'une enveloppe métallique d'appareil de la même manière que le premier type évoqué plus haut et il implique la mise en place du même type de joint d'étanchéité, il présente donc les mêmes inconvénients à ce sujet. Il présente aussi l'inconvénient de mettre en oeuvre un nombre relativement important de pièces différentes dont la réalisation et le montage impliquent une succession d'opérations et notamment d'opérations manuelles. En dernier lieu, un démontage des ailettes et du cône de répartition de champ électrique est nécessaire, si un remplacement d'un transformateur torique est à réaliser, par exemple suite à une défaillance.
L'invention propose donc une traversée de courant hermétiquement étanche pour appareil électrique d'extérieur à isolation gazeuse, plus particulièrement destinée à assurer le raccordement d'un conducteur nu à un appareil, logé dans une l'enveloppe métallique dont une paroi est dotée d'une ouverture prévue pour permettre le raccordement d'un élément conducteur de l'appareil à une extrémité d'un élément conducteur axialement logé dans la traversée.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec la figure 3 de la liste de figures évoquées ci-dessous où :
  • la figure 1 présente un exemple d'une première traversée de courant connue ;
  • la figure 2 présente un exemple d'une seconde traversée de courant connue ;
  • la figure 3 présente un exemple d'une traversée de courant selon l'invention.
La traversée de courant, selon l'invention, qui est illustrée sur la figure 3 est destinée à venir se monter au niveau d'une ouverture 16 prévue pour elle dans une paroi métallique 17 de l'enveloppe d'un appareil, de type blindé, logé dans une enceinte maintenue hermétiquement étanche remplie d'un gaz d'isolation électrique ou éventuellement sous vide. Cette traversée comporte un élément conducteur axial 18, destiné à venir se raccorder à un élément conducteur 19, correspondant, de l'appareil que contient l'enveloppe. Dans la réalisation présentée, cet élément conducteur 19 saille hors de l'enveloppe de l'appareil, au travers de l'ouverture 16 de cette enveloppe et il se raccorde bout à bout avec l'élément conducteur 18 qui vient se visser sur une tige filetée 21 portée par l'élément conducteur 19.
Une pièce de liaison et d'écran 20 permet la fixation de la traversée sur une enveloppe, elle est d'allure cylindrique et du genre bride métallique soudable. Dans l'exemple présenté, cette pièce est centrée sur l'élément conducteur 18 qui y pénètre partiellement par son extrémité de fixation à l'élément conducteur 19. Cette pièce de liaison et d'écran 20 est par exemple réalisée en acier inoxydable, elle comporte une partie 20A constituée d'un cylindre de révolution dont le diamètre correspond à celui de l'ouverture 16 de la paroi 17 d'enveloppe au niveau de laquelle elle se fixe de manière étanche, sans joint et par soudage. Cette pièce de liaison et d'écran est donc au même potentiel que le reste de l'enveloppe de l'appareil qui est usuellement mise à la terre. La longueur de la partie 20A est choisie pour lui permettre de recevoir extérieurement un ou des transformateurs toriques de courant 22, de diamètre approprié, qui vienne(nt) la ceinturer.
La partie de la pièce de liaison et d'écran 20, qui est à l'opposé de celle par laquelle cette pièce se soude sur une paroi 17 d'une enveloppe d'appareil, se prolonge par une partie 20B de diamètre progressivement décroissant et d'allure au moins approximativement tronconique. Cette partie 20B se prolonge elle-même par un court élément cylindrique de révolution 20C dont l'extrémité 20D est évasée et présente un bord roulé. Le diamètre de la partie 20C est compris entre celui de l'élément conducteur 18 et celui de la partie 20A. La pièce 20 est conformée de manière à constituer un écran de contrôle du champ électrique se créant entre elle qui est à la terre et l'élément conducteur 18, lorsque celui-ci est sous tension. Elle est immobilisée par rapport à l'élément conducteur 18 par un corps 23 réalisé en un matériau isolant.
Ce corps de traversée 23 est réalisé par moulage sur l'élément conducteur 18 qu'il recouvre ici, sauf aux extrémités, et sur les parties de pièce de liaison et d'écran 20A, 20B et 20C qu'il englobe. D'allure tubulaire, il forme bouchon et il s'étend selon l'axe de longitudinal de l'élément conducteur 18 de la traversée de courant. Selon une forme préférée de réalisation, ce corps 23 est préférablement réalisé dans un matériau élastomère dur, peu perméable au gaz et possédant une grande tenue en atmosphère extérieure pour tenir compte des conditions usuelles d'exploitation des appareils équipés de telles traversées de courant. Le niveau d'étanchéité nécessaire peut être obtenu par adhésion de l'élastomère sur les inserts que constituent l'élément conducteur 18 et les parties de pièce de liaison et d'écran 20B, 20C, 20D, après dépôt d'un primaire d'adhésion sur ces inserts, ou encore par moulage direct du corps sur l'élément conducteur 18 et sur la pièce 20. Il est aussi envisagé de réaliser le corps de traversée 23 en un matériau du genre résine possédant des qualités correspondant à celles qui sont envisagées ci-dessus. La partie de la pièce de liaison et d'écran 20 destinée à être recouverte par la résine du corps de traversée 23 est alors préalablement recouverte par une couche d'étanchéité en matériau élastomère sur laquelle est surmoulée la résine destinée à constituer le corps de traversée.
Le moulage du corps de traversée 23 qui s'effectue en une fois, assure simultanément la réalisation d'une pièce regroupant un noyau 23A, dans lequel est longitudinalement logé l'élément conducteur central 18, un cône de répartition de champ électrique 23B, englobant les parties de pièce de liaison et d'écran 20B, 20C, 20D, ainsi qu'une succession d'ailettes 23C.
Le contrôle des caractéristiques en matière de champ électrique, au niveau de la traversée de courant selon l'invention, est obtenu en donnant une forme conique appropriée au corps de traversée 23 autour des parties de la pièce de liaison et d'écran 20 qui y sont englobées à distance de l'interface air-élastomère d'allure conique. Comme déjà indiqué plus haut, cette pièce de liaison et d'écran 20 est mise à la terre du fait de son soudage sur la paroi 17 d'enveloppe de cellule où se trouve l'ouverture 16 qu'elle entoure, étant bien entendu supposé que cette enveloppe est elle-même à la terre.
La partie de corps de traversée 23 qui se trouve sous la partie 20B de la pièce de liaison et d'écran et qui se loge donc dans la partie cylindrique 20A est d'allure tronconique et se réduit depuis la partie 23B jusqu'à avoir un diamètre peu différent de celui de l'élément conducteur 18. Elle a une longueur qui peut être réduite, lorsque l'enceinte où vient se loger la traversée est remplie de gaz isolant à grande tenue diélectrique.
Le diamètre hors tout de la traversée est maintenu à une valeur faible, quoique suffisante pour assurer un champ électrique réduit dans l'air au niveau du cône de répartition de champ électrique, en raison du rétrécissement qu'autorise la tenue diélectrique de la couche de matériau isolant présente entre la bride 20 et l'élément conducteur 18. Il est prévu qu'il soit au plus égal à celui prévu pour la partie de pièce de liaison et d'écran 20A, la plus large de la pièce 20, afin de permettre la mise en place et le retrait d'un ou de plusieurs transformateurs de courant 22 sans autre déplacement d'élément de traversée de courant.
La partie cylindrique 20C de diamètre réduit de la bride 20, qui est concentrique à l'élément conducteur 18, s'étend sur une longueur choisie de manière connue de l'homme de métier, afin que la traversée possède la rigidité et la tenue à la flexion lui permettant de résister aux efforts de flexion susceptibles de lui être appliqués au niveau de son extrémité externe. L'évasement constitué par la partie 20D permet de réduire la concentration du champ à ce niveau d'extrémité.
Il est bien entendu envisageable de prévoir une forme d'extrémité à souder d'une traversée, selon l'invention, qui soit adaptée à la forme de la paroi d'enveloppe sur laquelle cette traversée vient se monter et plus particulièrement à la forme de l'ouverture en périphérie de laquelle la partie de pièce de liaison et d'écran 20A vient se positionner et se souder par son extrémité. Cette extrémité peut notamment être une section transversale plane dans le cas d'une paroi 17 plane et une section en gueule de loup dans le cas d'une paroi 17 cylindrique de révolution.

Claims (7)

  1. Traversée de courant hermétiquement étanche, pour appareil électrique d'extérieur à isolation gazeuse, plus particulièrement destinée à assurer le raccordement d'un conducteur nu à un appareil, logé dans une l'enveloppe métallique dont une paroi (17) est dotée d'une ouverture (16) prévue pour permettre le raccordement d'un élément conducteur (19) de l'appareil à une extrémité d'un élément conducteur (18) axialement logé dans la traversée, caractérisée en ce que cette traversée de courant comporte une pièce de liaison et d'écran (20), métallique et d'allure cylindrique, maintenue coaxiale avec l'élément conducteur (18), par un corps (23) en matériau isolant moulé la recouvrant partiellement et formant un bouchon imperméable au gaz, et en ce que cette pièce de liaison se termine par une partie cylindrique (20A), saillant hors du corps, par l'intermédiaire de l'extrémité de laquelle cette pièce se soude en périphérie d'ouverture (16).
  2. Traversée de courant, selon la revendication 1, où la pièce de liaison et d'écran comporte une première partie cylindrique de révolution (20A) dont le diamètre correspond à celui d'une ouverture (16), pour élément conducteur de raccordement d'appareil, en périphérie de laquelle elle vient se souder, où cette première partie cylindrique se prolongeant, sous la forme d'un écran de contrôle de champ électrique, par une partie (20B) de diamètre progressivement décroissant, située à l'opposé de l'extrémité de la première partie cylindrique par laquelle la pièce se soude et prolongée elle-même par une seconde partie cylindrique (20C) qui a un diamètre compris entre celui de la première partie cylindrique de révolution (20A) soudée et celui de l'élément conducteur (18) de la traversée et où la seconde partie cylindrique se termine par une partie évasée (20D).
  3. Traversée de courant, selon l'une des revendications, 1, 2, dans laquelle le corps (23) est un corps monobloc, d'allure tubulaire, réalisé par moulage autour de l'élément conducteur (18) de la traversée qu'il recouvre, sauf aux extrémités, en formant un noyau de logement (23A), pour cet élément, ce corps comportant des ailettes de déviation de ligne de fuite (23C) et englobant la pièce de liaison et d'écran, à l'exception de la partie (20A) par laquelle cette pièce se soude, pour prolonger le noyau par une partie formant cône de répartition de champ électrique.
  4. Traversée de courant, selon la revendication 3, dans laquelle le diamètre hors tout du corps (23) est au plus égal à celui de la partie (20A) la plus large de la pièce de liaison et d'écran qui se trouve à l'extrémité de soudage de cette pièce, pour permettre le montage et le démontage d'au moins un transformateur torique de courant de diamètre correspondant sur cette partie la plus large.
  5. Traversée de courant, selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le corps, en matériau isolant est réalisé en un élastomère dur, imperméable au gaz et à forte tenue en atmosphère extérieure.
  6. Traversée de courant, selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le corps, en matériau isolant est réalisé en une résine, imperméable au gaz et à forte tenue en atmosphère extérieure qui est surmoulée sur la pièce de liaison et d'écran recouverte à ce niveau par une couche d'étanchéité en matériau élastomère.
  7. Traversée de courant, selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle la pièce de liaison et d'écran est une pièce en acier inoxydable.
EP99403125A 1998-12-18 1999-12-13 Traversée de courant hermétiquement étanche pour appareil électrique d'extérieur Expired - Lifetime EP1014389B1 (fr)

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AU (1) AU760410B2 (fr)
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