FR2735914A1 - Medium tension gas-insulated electricity distribution installation - Google Patents
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Abstract
Description
EQUIPEMENT DE DISTRIBUTION A MOYENNE TENSION
La présente invention concerne les équipements de distribution à moyenne tension.MEDIUM VOLTAGE DISTRIBUTION EQUIPMENT
The present invention relates to medium voltage distribution equipment.
Depuis une vingtaine d'années, les appareils de coupure dans l'hexafluorure de soufre (SF6) , après avoir conquis le domaine de la très haute tension, se sont imposés en moyenne tension (15 à 72 kV) en apportant quelques avantages:
- facilité d'isolement et de coupure,
- limitation de l'érosion et de l'usure des contacts de coupure, ce qui entraîne une augmentation de la longévité des appareils.For around twenty years, cut-off devices in sulfur hexafluoride (SF6), after having conquered the field of very high voltage, have established themselves in medium voltage (15 to 72 kV) by providing some advantages:
- ease of isolation and cutting,
- limitation of erosion and wear of the breaking contacts, which leads to an increase in the longevity of the devices.
Ces avantages doivent être mis en balance avec les nombreux inconvénients qu'ont rencontrés les exploitants des appareils. These advantages must be weighed against the many disadvantages encountered by the operators of the devices.
On peut distinguer entre les matériels d'interruption à isolement dans l'air et coupure dans le SF6, et les équipements dits "à pas réduit". A distinction can be made between shutdown equipment with air isolation and cut-off in SF6, and so-called "reduced pitch" equipment.
1. Matériels d'interruption à isolement dans l'air et coupure dans le SF6
Les exploitants ont vu disparaître (en cas de travaux dans la cellule):
- la coupure visible ou l'isolement visible,
- la reconstitution automatique des enveloppes métalliques,
- la distance de coupure normalisée dans l'air, qui a été remplacée par une distance réduite à l'intérieur d'une chambre isolante,
- l'anneau de sécurité à la masse au niveau de l'intervalle de coupure.1. Interruption equipment with isolation in air and cut in SF6
The operators have seen disappear (in the case of work in the cell):
- visible cutoff or visible isolation,
- automatic reconstitution of metallic envelopes,
- the standardized cut-off distance in air, which has been replaced by a reduced distance inside an insulating chamber,
- the safety ring to earth at the cut-off interval.
Les constructeurs se sont vus imposer, pour des raisons de sécurité, un sectionneur de mise à la terre qui ne diminue pas le prix de l'ensemble et qui ne constitue pas pour l'opérateur une sécurité absolue en cas d'amorçage dans la chambre de coupure à étirage de l'arc par le SF6. The manufacturers have been forced, for safety reasons, an earthing switch which does not reduce the price of the assembly and which does not constitute for the operator absolute safety in the event of priming in the room cut-out of arc drawing by SF6.
Quelles que soient les précautions de fabrication et la qualité des essais, le risque de fuite de gaz isolant existe et constitue un danger pour les appareils. Whatever the manufacturing precautions and the quality of the tests, the risk of leaking insulating gas exists and constitutes a danger for the devices.
Tous les constructeurs ont essayé de réduire les dimensions des cellules, ce qui fait qu'il y a moins de place pour les têtes de câbles. All manufacturers have tried to reduce the dimensions of the cells, which means that there is less space for the cable heads.
Malgré l'utilisation du SF6, les cellules ont les mêmes formes et globalement les mêmes dimensions nécessitées par l'obligation d'additionner une distance de coupure à une distance à la masse. En bref, la plupart des cellule du type indiqué ne sont pas compactes du tout. Despite the use of SF6, the cells have the same shapes and overall the same dimensions required by the obligation to add a cut-off distance to a distance to ground. In short, most cells of the indicated type are not compact at all.
Les appareils de ces cellules sont en général réalisés avec des enveloppes en résine synthétique. I1 en résulte, pour des enveloppes soumises à des pressions de plusieurs hectopascals (disjoncteurs) des risques d'amorçage et d'explosion des appareils, qui sont par ailleurs de plus en plus souvent installés dans des lieux publics. Les règles de sécurité de plus en plus contraignantes, et les soucis d'écologie peuvent conduire à remettre en cause cette technique. The devices in these cells are generally made with synthetic resin envelopes. As a result, for envelopes subjected to pressures of several hectopascals (circuit breakers), risks of ignition and explosion of the devices, which are moreover more and more often installed in public places. The increasingly restrictive safety rules, and ecological concerns can lead to questioning this technique.
2. Les équipements dits "à pas réduit1
Les constructeurs s'orientent vers des matériels d'encombrement réduit immergés dans le SF6.2. Equipment known as "with reduced step1
The manufacturers are moving towards reduced bulk materials immersed in SF6.
I1 s'avère que le remplacement des équipements visés au chapitre précédent par des équipements dans lesquels les appareils sont placés dans le SF6 n'est pas une opération aussi économique qu'il semble y paraître au premier abord. It turns out that replacing the equipment referred to in the previous chapter with equipment in which the apparatus is placed in the SF6 is not as economical an operation as it seems at first glance.
En effet, il n'est pas possible de réaliser dans cette technique tous les équipements nécessaires dans toutes les gammes de tension existantes. Les séries sont donc réduites ce qui grève leur prix de revient. In fact, it is not possible to produce in this technique all the equipment necessary in all the existing voltage ranges. The series are therefore reduced, which strikes their cost price.
Le prix de revient des matériels dans le SF6 est élevé en raison notamment des soudures à effectuer pour obtenir l'étanchéité. The cost price of the materials in SF6 is high mainly because of the welds to be made to obtain the seal.
Les risques sont plus élevés en service, notamment les risques de fuite qui sont proportionnels aux longueurs des soudure. The risks are higher in service, in particular the risks of leakage which are proportional to the lengths of the welds.
Il n'y a plus de cloisonnements internes entre cellules: ceci entraîne des risques d'amorçage. There are no longer any internal partitions between cells: this leads to risks of priming.
Aucune manoeuvre d'isolement n'est contrôlable; il n'est pas possible de visiter et de démonter les équipements par unité cellulaire. No isolation maneuver is controllable; it is not possible to visit and dismantle the equipment per cell unit.
Un but de l'invention est de réaliser des équipements à moyenne tension préfabriqués d'encombrement réduit, de prix de revient réduit, d'utilisation et d'entretien aisés et sans risques pour le personnel, de fonctionnement sûr, de durée de vie importante. An object of the invention is to provide prefabricated medium voltage equipment with reduced overall dimensions, reduced cost price, easy use and maintenance and without risks for the personnel, safe operation, long service life. .
Les équipements de l'invention se fondent sur l'emploi de cellules à disjoncteurs auto-sectionneurs et d'interrupteurs auto-sectionneurs. The equipment of the invention is based on the use of cells with self-disconnecting circuit breakers and self-disconnecting switches.
Il a été décrit, dans la demande de brevet français n091 14 311 déposée le 20 novemebre 1991, un disjoncteur auto-sectionneur dont les caractéristiques sont rappelées maintenant. There has been described, in French patent application No. 91 14 311 filed on November 20, 1991, a self-disconnecting circuit breaker whose characteristics are recalled now.
Un tel disjoncteur auto-sectionneur comprend, pour chaque pôle, un traversée isolante (ou fût isolant) enfermant une ampoule à vide, la traversée comprenant à une première extrémité un premier contact relié à une première borne de l'ampoule à vide et à une seconde extrémité un second contact relié à une seconde borne de l'ampoule à vide, les traversées étant fixées à un profilé métallique le long duquel est disposé un arbre de manoeuvre commun aux ampoules à vide et actionné par une commande de manoeuvre des ampoules à vide contenu dans un coffret solidaire du profilé, ce dernier étant actionné en rotation pour assurer la fonction sectionnement. Such a self-disconnecting circuit breaker comprises, for each pole, an insulating bushing (or insulating barrel) enclosing a vacuum interrupter, the crossing comprising at a first end a first contact connected to a first terminal of the vacuum interrupter and to a second end a second contact connected to a second terminal of the vacuum interrupter, the bushings being fixed to a metal profile along which is disposed an operating shaft common to the vacuum interrupters and actuated by a control operation of the vacuum interrupters contained in a box secured to the profile, the latter being actuated in rotation to ensure the sectioning function.
Un tel disjoncteur a permis la réalisation d'un module à un jeu de barres, commercialisé par le Demandeur sous la marque déposée VISAX. On pourra se référer à la demande de brevet français nO 93 09 280 du 28 juillet 1993. Such a circuit breaker has made it possible to produce a module with a busbar, marketed by the Applicant under the registered trademark VISAX. Reference may be made to French patent application No. 93 09 280 of July 28, 1993.
Un tel module est représenté vu de côté, en élévation, dans la Figure 1. Such a module is shown seen from the side, in elevation, in Figure 1.
On distingue un caisson métallique 1, portant un tiroir métallique 2 contenant l'axe servant de support à trois fûts 3A, 3B, 3C isolants contenant chacun une ampoule à vide et constituant les pôles d'un disjoncteur triphasé référencé globalement DAS et assurant la fonction coupure du module. La commande des ampoules à vide est assurée par un mécanisme placé à l'intérieur d'un boîtier 4. Ce boîtier est solidaire de l'axe support des fûts isolants. Chaque fût comprend deux contacts d'extrémité; les premiers contacts 5A, 5B, 5C assurent le contact avec un jeu de barres 7A, 7B, 7C émergeant d'un bloc isolant 9 constituant un toit pour la cellule; les seconds contacts 9A, 9B, 9C assurent le contact avec des traversées multifonctionnelles 10A, lOB, 10C, qui contiennent chacun un tore de mesure de courant et qui sont reliées à des arrivées de câble 12A, 12B, 12C. There is a metal box 1, carrying a metal drawer 2 containing the axis serving as a support for three barrels 3A, 3B, 3C insulators each containing a vacuum bulb and constituting the poles of a three-phase circuit breaker referenced globally DAS and ensuring the function module shutdown. The vacuum ampoules are controlled by a mechanism placed inside a box 4. This box is integral with the support axis of the insulating drums. Each drum has two end contacts; the first contacts 5A, 5B, 5C ensure contact with a busbar 7A, 7B, 7C emerging from an insulating block 9 constituting a roof for the cell; the second contacts 9A, 9B, 9C provide contact with multifunctional bushings 10A, lOB, 10C, which each contain a current measurement toroid and which are connected to cable inlets 12A, 12B, 12C.
Le mécanisme de commande contenu dans le boîtier 4 assure la fonction "coupure" en provoquant l'ouverture des ampoules à vide. La rotation de 900 de l'axe support des fûts, et du boîtier de commande qui est solidaire de cet axe, permet d'assurer la fonction sectionnement du module. The control mechanism contained in the housing 4 performs the "cut-off" function by causing the vacuum bottles to open. The rotation of 900 of the barrel support axis, and of the control unit which is integral with this axis, ensures the sectioning function of the module.
On note que grâce au bloc isolant 9, le compartiment câbles est complètement isolé du compartiment barres. Note that thanks to the insulating block 9, the cable compartment is completely isolated from the busbar compartment.
L'invention fait également appel à un interrupteur auto-sectionneur. Un tel interrupteur est décrit dans la demande de brevet français ayant pour titre "Interrupteur auto-sectionneur" et déposé le même jour que la présente demande de brevet. The invention also makes use of a self-disconnecting switch. Such a switch is described in the French patent application entitled "Auto-disconnector switch" and filed on the same day as the present patent application.
Cet interrupteur auto-sectionneur triphasé est caractérisé en ce qu'il comprend trois traversées isolantes contenant chacune une ampoule à vide, les traversées étant solidaires d'une poutre pouvant pivoter à l'intérieur d'un chassis , les ampoules à vide étant manoeuvrées par l'intermédiaire d'un arbre de commande associé à un mécanisme de manoeuvre, la poutre étant solidaire d'un organe de mise en rotation par ressort à passage de point mort, l'ouverture de l'interrupteur se faisant par la manoeuvre successive de l'arbre de commande et de l'organe de mise en rotation de la poutre. This three-phase auto-disconnector switch is characterized in that it comprises three insulating bushings each containing a vacuum bulb, the bushings being integral with a beam which can pivot inside a chassis, the vacuum bulbs being operated by by means of a control shaft associated with an operating mechanism, the beam being secured to a member for rotating by spring passing neutral, the switch being opened by the successive operation of the control shaft and the member for rotating the beam.
Un exemple de réalisation d'un interrupteur autosectionneur est décrit en référence aux figures 2 à 4. An exemplary embodiment of a self-switching switch is described with reference to FIGS. 2 to 4.
La figure 2 est une vue en perspective d'un interrupteur auto-sectionneur dans lequel la manoeuvre des pôles est assurée par un système tire-pousse, la figure 3 est une vue partielle en élévation de l'interrupteur autosectionneur de la Fig.2 et la figure 4 est une vue de face de l'interrupteur auto-sectionneur de la figure 2. FIG. 2 is a perspective view of a self-disconnecting switch in which the operation of the poles is ensured by a push-pull system, FIG. 3 is a partial view in elevation of the self-disconnecting switch of FIG. 2 and FIG. 4 is a front view of the auto-disconnector switch of FIG. 2.
Dans la figure 1, la référence 21 désigne un châssis tubulaire, muni de roulettes 22, destiné à être placé, à la manière d'un tiroir extractible, dans une armoire non représentée. In FIG. 1, the reference 21 designates a tubular frame, provided with rollers 22, intended to be placed, in the manner of an extractable drawer, in a cabinet not shown.
Une poutre horizontale 24 est articulée par ses deux extrémités 24A et 24B à des plaques 25A et 25B fixées au châssis, de manière à pouvoir effectuer un mouvement de rotation de 900 autour de son axe longitudinal. La poutre 24 est au potentiel de la terre. A horizontal beam 24 is articulated by its two ends 24A and 24B to plates 25A and 25B fixed to the chassis, so as to be able to carry out a rotational movement of 900 around its longitudinal axis. The beam 24 is at ground potential.
A la poutre 24 sont fixées trois traversées isolantes 27A, 27B et 27C, contenant chacune une ampoule à vide. To the beam 24 are fixed three insulating bushings 27A, 27B and 27C, each containing a vacuum interrupter.
Chacune de ces traversées constitue un pôle de l'interrupteur. Pour la clarté du dessin, la traversée 27C n'a été représentée que partiellement et en traits tiretés; seule l'ampoule 29B de la traversée 27B a été représentée.Each of these crossings constitutes a pole of the switch. For clarity of the drawing, the crossing 27C has only been shown partially and in dashed lines; only the bulb 29B of the bushing 27B has been shown.
Selon une caractéristique de l'invention, l'ampoule à vide est choisie, parmi les ampoules du commerce fabriquées économiquement en grande série, en fonction de son aptitude à couper le courant nominal du dispositif dans lequel l'interrupteur est installé, sans se préoccuper de la tenue en tension entre les bornes de l'ampoule. Cette tension est nulle lorsque l'ampoule a ses contacts en position fermée.According to a characteristic of the invention, the vacuum interrupter is chosen, from commercial ampoules produced economically in large series, according to its ability to cut the nominal current of the device in which the switch is installed, without being concerned of the voltage withstand between the terminals of the bulb. This voltage is zero when the bulb has its contacts in the closed position.
La tenue en tension est assurée par le pivotement des pôles, comme il sera expliqué plus loin. A titre d'exemple, on choisira, pour couper 400 ou 630 ampères sous la tension simple correspondant à un réseau 24 kV, on choisira la moins chère et la plus petite des ampoules utilisées habituellement:
- pour un recloser 11 kV ou,
- pour un contacteur 7,2 kV ou 3,3 kV ou 1 kV.The voltage withstand is ensured by the pivoting of the poles, as will be explained below. For example, to cut 400 or 630 amperes under the single voltage corresponding to a 24 kV network, we will choose the cheapest and the smallest of the bulbs usually used:
- for a recloser 11 kV or,
- for a 7.2 kV or 3.3 kV or 1 kV contactor.
A l'abri de la poutre 24 est disposé un arbre 30 de commande d'ouverture et de fermeture des pôles; dans l'exemple de la figure 1, cet arbre 30 est un arbre du type "tire-pousse", puisqu'il agit en se déplaçant en translation le long de son propre axe, sous l'action d'une bobine d'électro-aimant 32; le mécanisme de commande des pôles est expliqué en référence au pôle 27B: la tige mobile 32B de l'ampoule à vide 29B est reliée à une première extrémité d'une bielle métallique 33B articulée autour d'un axe 34B solidaire de la traversée 27B; la seconde extrémité de la bielle 33B est articulée à une première extrémité d'une bielle isolante 35B susceptible de tenir la tension de fonctionnement de l'appareil; la seconde extrémité de la bielle isolante 35B est articulée dans une lumière 37B d'une première extrémité d'une équerre métallique 38B dont la seconde extrémité 39B est articulée sur l'arbre de commande 30. L'équerre 38B pivote autour d'un axe 40B solidarisé à la poutre 24. Le déplacement en translation le long de son axe de l'arbre 30 provoque la rotation de l'équerre 38B et ce mouvement est communiqué à la tige de commande 32B par les bielles 35B et 33B. Sheltered from the beam 24 is disposed a shaft 30 for opening and closing the poles; in the example of FIG. 1, this tree 30 is a tree of the "rickshaw" type, since it acts by moving in translation along its own axis, under the action of an electro coil -magnet 32; the pole control mechanism is explained with reference to pole 27B: the movable rod 32B of the vacuum interrupter 29B is connected to a first end of a metal rod 33B articulated around an axis 34B secured to the bushing 27B; the second end of the connecting rod 33B is articulated at a first end of an insulating connecting rod 35B capable of withstanding the operating voltage of the device; the second end of the insulating rod 35B is articulated in a light 37B from a first end of a metal bracket 38B, the second end 39B of which is articulated on the control shaft 30. The bracket 38B pivots about an axis 40B secured to the beam 24. The translational movement along its axis of the shaft 30 causes the rotation of the bracket 38B and this movement is communicated to the control rod 32B by the connecting rods 35B and 33B.
Pour permettre le débattement nécessaire vers le haut de l'arbre 30, il est muni, de part et d'autre des pôles d'articulations 42 et 43 appropriées. On note que l'arbre 30 a de préférence une section rectangulaire dans sa partie comprise entre les articulations, pour permettre la fixation aisée des équerres; de part et d'autre de ces articulations il a de préférence une forme circulaire, pour coulisser librement à travers les plaques 25A et 25B. To allow the necessary upward movement of the shaft 30, it is provided, on either side of the appropriate articulation poles 42 and 43. Note that the shaft 30 preferably has a rectangular section in its part between the joints, to allow easy fixing of the brackets; on either side of these joints it preferably has a circular shape, to slide freely through the plates 25A and 25B.
On notera que l'arbre de commande 30 de manoeuvre des ampoules est logé à l'intérieur des articulations de la poutre 24, l'arbre 30 se déplaçant en translation tout à fait indépendemment du mouvement de rotation de la poutre 24. It will be noted that the control shaft 30 for operating the bulbs is housed inside the joints of the beam 24, the shaft 30 moving in translation completely independently of the rotational movement of the beam 24.
Le pôle 27B possède une première prise de courant 44B coopérant avec une arrivée de courant 45B, et une seconde prise de courant 46B coopèrant avec une barre 47B. Les autre pôles possèdent les mêmes prises coopérant avec les mêmes éléments homologues. Des capots isolants tels que 49C assurent une isolation entre les pôles. The pole 27B has a first socket 44B cooperating with a current inlet 45B, and a second socket 46B cooperating with a bar 47B. The other poles have the same sockets cooperating with the same homologous elements. Insulating covers such as 49C provide insulation between the poles.
Le fonctionnement de l'interrupteur est le suivant. The operation of the switch is as follows.
OUVERTURE
Le pôle est dans la configuration de la Fig.2
La bobine de l'électro-aimant 32 est excité, ce qui a pour effet de déplacer l'arbre 30 en traslation, provoquant l'ouverture des ampoules à vide. Immédiatement, ou après un délai déterminé, on provoque le pivotement brusque à 900 de la poutre 24, ce qui entraîne le sectionnement des pôles.OPENING
The pole is in the configuration of Fig. 2
The coil of the electromagnet 32 is excited, which has the effect of moving the shaft 30 in traslation, causing the opening of the vacuum ampoules. Immediately, or after a determined delay, the beam 24 is suddenly pivoted to 900, which causes the poles to be cut.
Dès que le passage par le point mort est effectué, au plus tard lorsque le sectionnement ce sectionnement est achevé, on cesse l'alimentation de l'éléctro-aimant; sous l'effet de la pression atmosphérique, les ampoules à vide se referment.As soon as the passage through neutral is carried out, at the latest when the sectioning this sectioning is completed, the supply of the electromagnet is stopped; under the effect of atmospheric pressure, the vacuum ampoules close.
FERMETURE
Il suffit de provoquer la rotation de la poutre 24 de 900, dans le sens opposé à celui de l'ouverture.CLOSING
It suffices to cause the rotation of the beam 24 by 900, in the opposite direction to that of the opening.
On décrit maintenant, en référence aux Fig. 2 à 4, le mécanisme permettant de provoquer la rotation brusque de la poutre 24. We will now describe, with reference to FIGS. 2 to 4, the mechanism making it possible to cause the sudden rotation of the beam 24.
Une came 50 est solidarisée à la poutre 24 par une tube 51 traversant la plaque 25A dans laquelle il peut pivoter librement; on note qu'à l'intérieur de ce tube passe l'arbre 30 de manoeuvre des pôles. On désigne par O la trace de l'axe de rotation de la came 50. A cam 50 is secured to the beam 24 by a tube 51 passing through the plate 25A in which it can pivot freely; we note that inside this tube passes the shaft 30 for operating the poles. We denote by O the trace of the axis of rotation of the cam 50.
La came 50 est articulée à une première extrémité A d'un ressort 50A qui est maintenu comprimé lorsque l'interrupteur est en position fermée. La seconde extrémité
B du ressort 50A est fixée à la plaque 25A. Lorsque l'interrupteur est en position fermée, le ressort pousse la came dans le sens tendant à la faire pivoter en sens inverse des aiguilles d'une montre. L'angle entre l'axe AB du ressort 50A et la ligne AO est légèrement inférieur à 180 degrés d'angle.The cam 50 is articulated at a first end A of a spring 50A which is kept compressed when the switch is in the closed position. The second end
B of the spring 50A is fixed to the plate 25A. When the switch is in the closed position, the spring pushes the cam in the direction tending to rotate it counter-clockwise. The angle between the axis AB of the spring 50A and the line AO is slightly less than 180 degrees of angle.
La came est maitenue immobile par un ergot 52 fixé à un écrou 53 déplaçable en translation sur une tige filetée 54 pouvant être entraînée en rotation par un moteur 55; l'écrou 54 est immobilisé en rotation par des glissières 56 et 7; l'ergot coopère avec un premier épaulement 50' de la came, qui est munie d'un second épaulement 50". The cam is kept stationary by a lug 52 fixed to a nut 53 displaceable in translation on a threaded rod 54 which can be driven in rotation by a motor 55; the nut 54 is immobilized in rotation by slides 56 and 7; the lug cooperates with a first shoulder 50 'of the cam, which is provided with a second shoulder 50 ".
Le fonctionnement est le suivant:
immédiatement après l'ouverture des pôles, ou avec un retard donné, le moteur 55 est actionné en rotation, provoquant le déplacement de l'ergot 52 vers la droite de la
Fig.3, ce qui fait tourner la came 50 dans le sens des aiguilles d'une montre. Des que la ligne AB dépasse passe la ligne de point mort, le ressort 50A se détend brusquement et entraîne en rotation rapide la came et tout l'ensemble mobile qui lui est solidaire, c'est-à-dire poutre 24 et pôles.The operation is as follows:
immediately after the poles open, or with a given delay, the motor 55 is rotated, causing the lug 52 to move to the right of the
Fig.3, which rotates the cam 50 clockwise. As soon as the line AB exceeds the neutral line, the spring 50A suddenly relaxes and causes the cam and all the mobile assembly which is integral with it to rotate rapidly, that is to say beam 24 and poles.
La position sectionnée est représentée en traits tiretés dans la Fig. 3. The sectioned position is shown in dashed lines in FIG. 3.
La fermeture de l'interrupteur se fait en actionnant le moteur en sens inverse du sens utilisé pour l'ouverture; l'ergot, en butée sur l'épaulement 50", entraîne la came dans le sens anti-horaire, jusqu'à passage du point mort, avec compression du ressort 50A; après quoi l'ergot est ramené dans la position en butée contre l'ergot 50', prête pour une nouvelle interruption. The switch is closed by operating the motor in the opposite direction to the direction used for opening; the lug, in abutment on the shoulder 50 ", drives the cam anti-clockwise, until passing neutral, with compression of the spring 50A; after which the lug is brought back into the position in abutment lug 50 ', ready for a new interruption.
La présente invention a pour objet un équipement de distribution à moyenne tension caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux modules comprenant chacun au moins un disjoncteur auto-sectionneur et/ou au moins un interrupteur auto-sectionneur. The subject of the present invention is a medium-voltage distribution equipment characterized in that it comprises at least two modules each comprising at least one self-disconnecting circuit breaker and / or at least one self-disconnecting switch.
L'invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après de divers modes de mise en oeuvre de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 est une vue en élévation d'un module à un jeu de barres avec disjoncteur auto-sectionneur,
- la figure 2 est une vue en perspective d'un interrupteur auto-sectionneur dans lequel la manoeuvre des pôles est assurée par un système tire-pousse,
- la figure 3 est une vue partielle en élévation de l'interrupteur auto-sectionneur de la figure 2,
- la figure 4 est une vue de face de l'interrupteur auto-sectionneur de la figure 2,
- la figure 5 est un schéma électrique d'un circuit de protection par disjoncteur d'un transformateur,
- la figure 6 est une vue en élévation du groupe de protection du schéma précédent réalisé au moyen des modules de l'invention,
- la figure 7 est une vue en élévation d'un groupe de protection d'un transformateur par interrupteur et coupecircuit,
- la figure 8 est une vue en élévation d'un poste de type kiosque,
- la figure 9 est une vue de dessus d'un poste MT/BT enterré,
- la figure 10 est une vue en élévation d'un poste kiosque MT/BT pour l'extérieur.The invention will be clearly understood on reading the description below of various embodiments of the invention, with reference to the appended drawing in which:
FIG. 1 is an elevation view of a module with a busbar with a self-isolating circuit breaker,
FIG. 2 is a perspective view of a self-disconnecting switch in which the operation of the poles is ensured by a push-pull system,
FIG. 3 is a partial view in elevation of the auto-disconnector switch of FIG. 2,
FIG. 4 is a front view of the auto-disconnector switch of FIG. 2,
FIG. 5 is an electrical diagram of a circuit for protection by a circuit breaker of a transformer,
FIG. 6 is an elevation view of the protection group of the previous diagram produced by means of the modules of the invention,
FIG. 7 is an elevation view of a protection group of a transformer by switch and circuit breaker,
FIG. 8 is an elevation view of a kiosk type station,
FIG. 9 is a top view of an underground MV / LV station,
- Figure 10 is an elevational view of an MV / LV kiosk station for the exterior.
La figure 5 représente le schéma électrique pour la protection d'un transformateur moyenne tension basse tension (en abrégé dans la suite: MT/BT) 100 dont le primaire peut être alimenté par deux arrivées de câbles 101 et 102 (passage en boucle). Le circuit comprend deux interrupteurs sectionneurs 103 et 104 permettant l'aiguillage de l'une ou de l'autre des arrivées de câbles, un disjoncteur de protection 105 et un sectionneur d'isolement 106 du transformateur 100. Le courant est mesuré dans chacune des phases par des transformateurs de courant 107, la tension par des transformateurs de potentiel 108 protégés par des coupe-circuit 109. Des sectionneurs 111 et 112 permettent de mettre à la terre les arrivées de câbles 101 et 102. FIG. 5 represents the electrical diagram for the protection of a low-voltage medium-voltage transformer (abbreviated hereinafter: MV / LV) 100 the primary of which can be supplied by two cable inlets 101 and 102 (looping). The circuit includes two disconnect switches 103 and 104 allowing the routing of one or the other of the cable arrivals, a protective circuit breaker 105 and an isolation switch 106 of the transformer 100. The current is measured in each of the phases by current transformers 107, the voltage by potential transformers 108 protected by circuit breakers 109. Disconnectors 111 and 112 make it possible to earth the cable arrivals 101 and 102.
La figure 6 montre comment le schéma de la figure 5 peut être réalisé au moyen de deux modules standards de type
VISAX, référencés 121 et 131, auxquels est ajouté un caisson 132.Figure 6 shows how the diagram in Figure 5 can be achieved using two standard modules of the type
VISAX, referenced 121 and 131, to which is added a box 132.
Le module 121 comprend l'arrivée de câbles 101 avec le sectionneur de terre 111 et le transformateur de tension 108 muni de son coupe-circuit 109, un tiroir 103 équipé d'un interrupteur-sectionneur, et un tiroir 105 équipé d'un disjoncteur-sectionneur. Le module 131 comprend l'arrivée de câbles 102 avec le sectionneur de terre 112, un tiroir 104 équipé d'un interrupteur sectionneur et un tiroir 106 équipé d'un sectionneur, monté à angle droit par rapport aux tiroirs précédents. The module 121 includes the arrival of cables 101 with the earthing switch 111 and the voltage transformer 108 provided with its circuit breaker 109, a drawer 103 equipped with a switch-disconnector, and a drawer 105 equipped with a circuit breaker -sector. The module 131 includes the arrival of cables 102 with the earthing switch 112, a drawer 104 equipped with a switch disconnector and a drawer 106 equipped with a disconnector, mounted at right angles to the preceding drawers.
Le caisson 132, qui surmonte le transformateur 100, contient une liaison par barres 133 reliant l'interrupteur sectionneur 106 du module 131 au primaire du transformateur 100, et un sectionneur 134 de mise à la terre des bornes moyenne tension du transformateur 100. The box 132, which surmounts the transformer 100, contains a link by bars 133 connecting the disconnector switch 106 of the module 131 to the primary of the transformer 100, and a disconnector 134 for earthing the medium voltage terminals of the transformer 100.
Les transformateurs de courant 107 (un par phase, tore ou bobiné) sont maintenus par des isolateurs 107A fixé au plafond commun des modules 121 et 131. The current transformers 107 (one per phase, toroid or wound) are maintained by isolators 107A fixed to the common ceiling of the modules 121 and 131.
On a donc réalisé, au moyen de deux modules VISAX, un groupe de protection d'encombrement réduit, assurant toutes les fonctions habituelles avec sécurité et facilité d'exploitation (toutes les commandes peuvent êttre automatisées et programmées) et de maintenance (accès facile et sécuritaire, tous les éléments extratibles pouvant être visités le poste restant sous tension). We therefore produced, by means of two VISAX modules, a reduced size protection group, ensuring all the usual functions with security and ease of operation (all commands can be automated and programmed) and maintenance (easy access and safe, all the extractable elements can be visited with the station remaining energized).
On notera l'absence de liaison par câble au transformateur, toutes les liaisons se faisant par des barres. Note the absence of a cable connection to the transformer, all the connections being made by bars.
La figure 7 est une variante de réalisation d'un groupe de protection d'un transformateur; les éléments communs à cette figure et aux figures 5 et 6 ont reçu les mêmes numéros de référence. Figure 7 is an alternative embodiment of a transformer protection group; the elements common to this figure and to Figures 5 and 6 have been given the same reference numbers.
Le groupe est ici encore réalisé au moyen de deux modules VISAX 121A et 131A. Here again, the group is produced by means of two VISAX modules 121A and 131A.
Le module 121A contient les mêmes éléments que le module 121 de la Fig. 6, à ceci près que le tiroir 105 est remplacé par un tiroir 105A équipé d'un interrupteursectionneur. The module 121A contains the same elements as the module 121 in FIG. 6, except that the drawer 105 is replaced by a drawer 105A fitted with a switch-disconnector.
Le module 131A est muni d'un tiroir 106A équipé d'un interrupteur-sectionneur pouvant coopérer avec le tiroir 104, et relié au transformateur 100 par un coupe-circuit 141 (fusibles) disposé dans le caisson 132. The module 131A is provided with a drawer 106A equipped with a switch-disconnector capable of cooperating with the drawer 104, and connected to the transformer 100 by a circuit breaker 141 (fuses) placed in the box 132.
Facultativement, 1' interrupteur-sectionneur 105A est relié à un départ de câbles 143 relié à un transformateur satellite non représenté. Optionally, the switch-disconnector 105A is connected to a cable outlet 143 connected to a satellite transformer not shown.
Le groupe, formé de deux cellules VISAX, présente les mêmes avantages de compacité et de facilité d'exploitation que le groupe de la Fig. 6. The group, consisting of two VISAX cells, has the same advantages of compactness and ease of operation as the group of FIG. 6.
Le groupe peut être placé au sol et protégé par une enceinte en béton 145. The group can be placed on the ground and protected by a concrete enclosure 145.
En variante, le groupe peut être placé en sous-sol, et, dans ce cas, le transformateur est extractible par le haut. As a variant, the group can be placed in the basement, and in this case the transformer can be extracted from the top.
On observe la facilité avec laquelle les fusibles sont accessibles. Les fusibles sont normalement refroidis dans l'air. We observe the ease with which the fuses are accessible. Fuses are normally air-cooled.
Par rapport aux cellules de l'art antérieur, le groupe décrit dans la figure 7 présente l'avantage d'avoir une liaison directe du transformateur par barres, ce qui permet de supprimer les câbles secs et leurs liaisons. Il en résulte une économie à la réalisation, une plus grande sûreté de fcnctionnement et une facilité de maintenance. Compared to the cells of the prior art, the group described in FIG. 7 has the advantage of having a direct connection of the transformer by bars, which makes it possible to eliminate the dry cables and their connections. This results in savings in implementation, greater operating safety and ease of maintenance.
Dans le cas où le transformateur possède ses propres coupe-circuit intégrés, les coupe-circuit 141 sont remplacés par de simples barrettes démontables, par exemple des tubes de cuivre minces. In the case where the transformer has its own integrated circuit breakers, the circuit breakers 141 are replaced by simple removable bars, for example thin copper tubes.
Les interrupteurs à vide utilisés ont en général des pouvoirs de coupure importants, d'où il résulte l'intérêt de coordonner ces interrupteurs avec des coupe-circuit; ces associations coordonnées et douées d'une grande endurance peuvent dans certains cas remplacer les disjoncteurs autosectionneurs plus chers. Ce remplacement est particulièrement avantageux dans le cas d'une installation dans laquelle le rapport de la valeur Icc du courant de court-circuit à la valeur In du courant nominal du départ est très grand. The vacuum switches used generally have significant breaking powers, which results in the advantage of coordinating these switches with circuit breakers; these coordinated associations endowed with great endurance can in some cases replace the more expensive self-disconnecting circuit breakers. This replacement is particularly advantageous in the case of an installation in which the ratio of the value Icc of the short-circuit current to the value In of the nominal current of the feeder is very large.
Les interrupteurs auto-sectionneurs décrits dans le préambule du présent mémoire et qui se montent dans toutes les positions, horizontale et verticale en particulier, permettent de réaliser des postes "kiosques". The self-disconnecting switches described in the preamble to this memo and which are mounted in all positions, horizontal and vertical in particular, allow the creation of "kiosk" stations.
Un tel poste kiosque est représenté dans la Fig. 8. et peut être intérieur ou souterrain. Such a kiosk station is shown in FIG. 8. and can be indoor or underground.
On distingue un transformateur 150 pouvant être alimenté au primaire par deux arrivées de câbles 151 et 152. There is a transformer 150 which can be supplied to the primary by two cable inlets 151 and 152.
Le transformateur comprend généralement son propre coupecircuit 150A.The transformer usually includes its own 150A circuit breaker.
La commutation est réalisée au moyen de trois modules 161, 162, 163 contenant chacun un tiroir avec interrupteursectionneur. Les modules sont agencés de manière que les interrupteurs-sectionneurs 171, 172 et 173 soient montés en étoile. The switching is carried out by means of three modules 161, 162, 163 each containing a drawer with switch-disconnector. The modules are arranged so that the switch-disconnectors 171, 172 and 173 are star-shaped.
Les modules 171 et 173 comportent des isolateurs 174 et 175 maintenant les arrivées des câles 151A et 152A et portant les prises ou barrettes de connexion aux interrupteurs-sectionneurs 171 et 173. Les références 176 et 177 désignent des sectionneurs de mise à la terre des têtes de câbles. La référence 178 désigne le sectionneur de mise à la terre du primaire du transformateur. La liaison entre l'interrupteur-sectionneur 172 et le primaire du transformateur est assuré par des barrettes 179 (qui peuvent être remplacées par un coupe-circuit dans le cas où le transformateur ne possède pas son propre coupe-circuit). The modules 171 and 173 include insulators 174 and 175 maintaining the arrivals of the cables 151A and 152A and carrying the sockets or connection bars to the switch-disconnectors 171 and 173. The references 176 and 177 designate the earthing switches of the heads cables. Reference 178 designates the earthing switch of the transformer primary. The connection between the switch-disconnector 172 and the primary of the transformer is ensured by bars 179 (which can be replaced by a circuit breaker in the case where the transformer does not have its own circuit breaker).
Un grand avantage de cette construction est que la liaison entre les divers interrupteurs-sectionneurs ne nécessite aucun jeu de barres, puisqu'ils sont reliés par un point triple. Les interrupteurs-sectionneurs placés en tiroir dans les modules de type VISAX, sont tous extractibles, même sous tension. Si l'ensemble des modules est monté sur des pieds 180, le transformateur peut être rendu extractible sans démontage des câbles. A great advantage of this construction is that the connection between the various switch-disconnectors does not require any busbar, since they are connected by a triple point. The switch-disconnectors placed in the drawer in the VISAX type modules are all extractable, even under voltage. If all the modules are mounted on 180 feet, the transformer can be made extractable without dismantling the cables.
La surface au sol du poste ainsi réalisé est minimale. The floor area of the substation thus produced is minimal.
Le poste est disposé dans une cuve en béton 181. Les équipements basse tension reliés au secondaire constituent un tableau basse tension qui peut être placé derrière le poste dans la longueur du transformateur.The station is placed in a concrete tank 181. The low-voltage equipment connected to the secondary constitutes a low-voltage switchboard which can be placed behind the station along the length of the transformer.
On retrouve les avantages inhérents aux interrupteurssectionneurs tels que décrits au préambule:
- isolement dans l'air,
- sectionnement par rotation,
- reconstitution automatique des enveloppes métalliques quel que soit le point d'accès considéré qui est mis par ailleurs à la terre.We find the advantages inherent in switch disconnectors as described in the preamble:
- air isolation,
- sectioning by rotation,
- automatic reconstitution of the metallic envelopes whatever the access point considered which is otherwise earthed.
Les appareils décrits précédemment à savoir disjoncteurs auto-sectionneurs et interrupteurs autosectionneurs, permettent de réaliser des postes MT/BT très simples. The devices described above, namely self-disconnecting circuit breakers and self-disconnecting switches, allow very simple MV / LV stations to be produced.
La Fig.9 montre une vue de dessus d'un poste MT/BT enterré. Fig. 9 shows a top view of an underground MV / LV substation.
On distingue une cuve cylindrique en béton 200, pouvant recevoir un couvercle circulaire non représenté. There is a cylindrical concrete tank 200, which can receive a circular cover, not shown.
L'ensemble est conçu pour être enterré et supporter le passage des poids lourds en surface.The assembly is designed to be buried and support the passage of heavy goods vehicles on the surface.
La cuve comporte une ouverture 201 fermée par une grille pour la ventilation du poste et une ouverture opposée 202 pour l'accès aux câbles basse tension 203. The tank has an opening 201 closed by a grid for ventilation of the station and an opposite opening 202 for access to the low-voltage cables 203.
Le transformateur est placé au fond de la cuve et on en aperçoit la trace 205 dans la figure. Le transformateur est alimenté par deux arrivées de câbles moyenne tension 211 et 212. Au-dessus du transformateur est disposé le tableau moyenne tension 215, réalisé par exemple au moyen de deux modules VISAX comme il a été décrit en référence aux figures 6 et 7. Le tableau basse tension 216 est disposé au-dessus du tableau moyenne tension avec les interrupteurs basse tension 217 en face avant d'exploitation. The transformer is placed at the bottom of the tank and we can see the trace 205 in the figure. The transformer is supplied by two arrivals of medium voltage cables 211 and 212. Above the transformer is arranged the medium voltage switchboard 215, produced for example by means of two VISAX modules as has been described with reference to FIGS. 6 and 7. The low voltage switchboard 216 is arranged above the medium voltage switchboard with the low voltage switches 217 on the operating front panel.
L'ensemble transformateur-tableau moyenne tensiontableau basse tension est extractible par le haut après dépose du couvercle. The medium-voltage transformer-panel assembly and low-voltage panel can be removed from the top after removing the cover.
Un placher de manoeuvre 218 est placé au-dessus du transformateur, au niveau du bas du tableau moyenne tension. An operating panel 218 is placed above the transformer, at the bottom of the medium voltage switchboard.
Le transformateur réchauffe les matériels électriques. The transformer heats electrical equipment.
La ventilation est assuré par circulation de l'air autour des appareils entre la paroi de la cuve et les appareils.Ventilation is ensured by air circulation around the devices between the wall of the tank and the devices.
Le poste est inondable jusqu'au sommet du transformateur; un trou de visite, débouchant sur le plancher de manoeuvre, donne accès à la face avant d'exploitation (manoeuvres moyenne tension et interrupteurs basse tension). The substation is flooded to the top of the transformer; a manhole, opening onto the operating floor, gives access to the operating front panel (medium voltage maneuvers and low voltage switches).
On notera que ce type de poste peut être réalisé en poste semi-enterré ou hors sol. Dans ce cas, le poste reçoit un toit conique ou plat avec aménagement d'orifices de ventilation naturelle. Deux portes sont aménagées face aux petits côtés du transformateur où se trouveront les faces d'exploitation moyenne tension et basse tension. It should be noted that this type of post can be carried out in a semi-buried post or above ground. In this case, the station receives a conical or flat roof with natural ventilation openings. Two doors are fitted opposite the short sides of the transformer where the medium voltage and low voltage operating faces will be located.
L'une des portes côté moyenne tension peut s'ouvrir suffisamment pour permettre l'extraction du transformateur isolé par sectionnement côté moyenne tension et côté basse tension. One of the doors on the medium voltage side can open enough to allow the isolated transformer to be removed by sectioning on the medium voltage side and the low voltage side.
Dans ce cas, le tableau moyenne tension est posé sur pieds ou sur des supports solidaires de la cuve de béton. In this case, the medium voltage switchboard is placed on legs or on supports integral with the concrete tank.
La figure 10 est une vue en élévation d'un poste kiosque MT/BT pour l'extérieur. Figure 10 is an elevational view of an MV / LV kiosk station for outdoor use.
Il comprend, sur un socle de béton 220, une cuve de béton 220A comprenant deux portes 221 et 222 se faisant face et un couvercle 223. Un transformateur 205 repose sur le socle et peut être évacué par la porte avant 221. It comprises, on a concrete base 220, a concrete tank 220A comprising two doors 221 and 222 facing each other and a cover 223. A transformer 205 rests on the base and can be evacuated by the front door 221.
L'alimentation du transformateur se fait comme il a été décrit en référence aux figures 5 à 7. On distingue l'un 225 des câbles d'alimentation en boucle du transformateur, qui comprend un second câble non visible dans la figure. The transformer is supplied as described with reference to FIGS. 5 to 7. One distinguishes one of the loop supply cables from the transformer, which comprises a second cable not visible in the figure.
Au-dessus du transformateur sont placés deux modules
VISAX 227 et 228, réalisant l'alimentation moyenne tension en boucle du transformateur comme décrit plus haut, avec sa protection par disjoncteur ou par interrupteur associé à un coupe-circuit. Avantageusement, les modules sont fixés à l'enveloppe de béton par des moyens non représentés, afin de permettre l'extraction du transformateur sans déplacement des modules.Above the transformer are placed two modules
VISAX 227 and 228, realizing the medium voltage supply in loop of the transformer as described above, with its protection by circuit breaker or by switch associated with a circuit breaker. Advantageously, the modules are fixed to the concrete shell by means not shown, in order to allow the extraction of the transformer without displacement of the modules.
La référence 230 désigne le compartiment basse tension, avec ses protections 231 et ses câbles de sortie 232. Reference 230 designates the low voltage compartment, with its protections 231 and its output cables 232.
Les modules 227 et 228 sont télécommandés et manoeuvrables manuellement en secours par la porte avant 221 qui est équipée d'une échelle 221A. The modules 227 and 228 are remotely controlled and maneuverable manually as a backup by the front door 221 which is equipped with a ladder 221A.
L'invention n'est pas limitée aux exemples d'application décrits et représentés. The invention is not limited to the application examples described and shown.
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