WO2000042623A1 - Traversee de courant pour cellule electrique moyenne tension a enveloppe metallique hermetique - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a plug-in type current bushing, intended to ensure the connection of an external conductive element, such as a medium-voltage unipolar cable, to a cell comprising a hermetic metallic envelope, usually filled with insulating gas. , as is classic with shielded cells.
- such bushings include a body 1 made of insulating material impermeable to gas which is longitudinally traversed by a solid axial conductive element 2.
- the body of known plug-in bushings is made of epoxy resin or made of polyurethane, it traps a metal fixing flange 3 intended to come to be assembled and fixed by welding at the level of an opening formed in an appropriate manner in a wall 4 of a metal cell envelope.
- a spacer 6 made of elastomeric material between the flange and the insulating resin to ensure the tightness of the assembly.
- an electromagnetic screen 7 is provided embedded in the insulating material of the body of a bushing.
- This screen of cylindrical appearance, is for example constituted by a piece of metallized plastic and it is electrically connected to an external terminal 8 allowing its connection to a capacitive system for indicating the presence of voltage.
- the positioning of such a screen, in a resin injection mold intended for the manufacture of a bushing body, is difficult to achieve and the problems of detachment and withdrawal mentioned above arise again at this level.
- the invention therefore proposes a current crossing, of the plug-in type, for the connection of an external conductive element, usually of the unipolar cable type, to an electric cell, medium voltage, with a hermetic metal envelope, said crossing comprising a body of revolution.
- annular and metallic flange for transverse fixing including a peripheral edge protruding out of the body to allow immobilization of the crossing in an opening, provided for this purpose in a wall of the envelope, which it closes hermetically, after welding the edge to the wall at the periphery of the opening, said annular fixing flange having an internal edge embedded in the bushing body and shaped so as to constitute a support for a layer of semiconductor elastomeric material forming an electric field control screen around the solid conductive element for connection at the level provided for fixing the bushing in said opening.
- the fixing flange part which is contained in the insulating body and which comprises at least the internal edge, is coated with an insulating layer of elastomeric material which separates it from the layer of semi-elastomeric material. - screen conductor in the elastomeric material constituting the insulating body.
- connection terminal is provided, a part of which is embedded in the screen layer to which it is therefore electrically connected and of which another part projects into a receiving conduit, for wire connection end piece. , which opens out of the insulating body near the peripheral edge of the fixing flange, to allow an insulated and sealed connection of wire via a connection member.
- FIG. 4 shows a cutaway relating to a detail of an embodiment of a terminal associated with a flange according to the invention.
- the current crossing 10, according to the invention, which is illustrated in Figures 2, 3 is intended to come to be mounted at an opening provided for it in a metal wall 11 of a metal casing of an electrical cell medium voltage. It is intended to allow the connection of an external conductive element, usually a medium-voltage unipolar cable, to a conductive element of this cell, via a solid axial conductive element 12 of the crossing.
- the external conductive element and the conductive element located in the cell are not represented here, insofar as they have only an indirect relationship with the subject of the invention.
- the metal wall 11 is assumed to be part of a medium voltage electrical cell envelope. This envelope is assumed to be hermetic in order to be able to be placed under vacuum or more commonly filled with an electrically insulating gas.
- the bushing according to the invention is therefore designed to hermetically seal the wall opening 11, provided for it and where it is mounted.
- a bushing 10, according to the invention comprises a body 13 made of insulating material and impermeable to gases, preferably of revolution and at the center of which the solid conducting element 12 extends longitudinally so as to project through each of its two ends.
- a thread 14 blind and axial, at each end of the solid conductive element.
- the insulating body 13 forms a solid of revolution whose axis corresponds to that of the solid conductive element 12. It can be made of resin. It is preferably made of an elastomeric material of sufficient Shore hardness, for example greater than 70.
- this solid of revolution is composed of a frustoconical part 13A extending an acorn 13B between which is positioned an external fixing flange 15.
- the acorn 13B is intended to enter the envelope outside of which the frustoconical part 13A must remain.
- the fixing flange 15 is here assumed to be produced in the form of a metal ring, preferably of steel, it is for example obtained by stamping. In the embodiment presented, it comprises two concentric borders 15 A, 15B linked together by an annular element and both projecting on the same side of this element with a height here assumed to be greater for the internal border than for the external border , as illustrated on the section presented in figure 2.
- the internal edge 15B of the ring formed by the fixing flange 15 is housed in the insulating body with a part of the annular flange element which connects it to the external border 15 A. It has the same longitudinal axis as the element solid conductor 12 and forms an electrode for an electric field control screen between this element and the wall 11 at the opening of this wall where the external border is positioned and welded.
- This electrode is in the form of a tubular element centered on the axis of the solid conductive connecting element 12 which it surrounds at the level provided for fixing the bushing in the opening provided for it in the wall 11
- this wall is connected to earth as conventional in this field, consequently the fixing flange is also at earth potential insofar as it is welded to the wall, as indicated below and therefrom. is of course the same for its internal border.
- the outer edge of the ring formed by the fixing flange 15 is said to be fixing and welding. It protrudes outside the insulating body 13 which it surrounds in order to be able to position the crossing which comprises it in an opening provided for it in a wall 11 of the envelope.
- This border is chosen to allow welding of the ring in position in the opening provided for it in the wall 1 1 around the entire periphery of this opening. This is then hermetically sealed by the crossing.
- the use of a body made of elastomeric material makes it possible without difficulty to bond the insulating material to the metal constituting the flange. It also makes it possible to carry out a flange welding on the wall in good conditions and without risk for the crossing because of the temperature resistance which is likely to be obtained with this type of material.
- the part of the fixing flange 15 which is housed in the insulating body 13 is associated with a layer of semiconductor elastomer 17 forming an electric field control screen.
- This layer 17 surrounds the internal border 15A from which it is separated by an insulating elastomer layer 16.
- the insulating elastomer layer 16 here covers the internal border and the part of the annular element of the flange which is housed in the body. insulating.
- the elastomer constituting the insulating body 13 envelops the layer of semiconductor screen elastomer 17 and the part of annular flange element which is here housed in the body, without being covered by the layer of semiconductor elastomer. , as shown in Figure 4.
- the crossing is for example carried out by a series of three successive overmoldings.
- a first overmolding allows a thin layer of insulating elastomer to be coated on the part of the metal fixing flange 15 which is intended to be embedded in the insulating body 13 of the bushing.
- An overmolding of a screen of semiconductor elastomer 17 is then carried out on the part of the fixing flange which is coated with insulating elastomer and on a part of a terminal 18 which is electrically in contact with the screen where it is partially drowned.
- This second overmolding is then followed by an overmolding during which the insulating body 13 is made of a hard, insulating elastomer material which surrounds the solid conductive element 12 with a volume of material whose axis of revolution corresponds to l axis of this massive conductive element.
- This insulating body 13 then includes the flange part 15 covered by two layers of elastomer, one insulating and the other semiconductive, as well as the terminal part 18 covered by the semiconductive layer.
- a male connection part of the terminal 18 is here represented in the form of a protruding pin in the center of a conduit 19 formed in the material of the insulating body 13 outside of which it opens, here near the edge device of the fixing flange.
- This duct is designed to receive a complementary female connection member 20 which is, for example, mounted at the end of an electric wire 21, sheathed in insulation, and which is surrounded by an insulating end piece 22, preferably made of elastomeric material, the shape of which and the dimensions are complementary to that of the duct 19, to ensure the isolation and good sealing of the connection made for the wire.
- a complementary female connection member 20 which is, for example, mounted at the end of an electric wire 21, sheathed in insulation, and which is surrounded by an insulating end piece 22, preferably made of elastomeric material, the shape of which and the dimensions are complementary to that of the duct 19, to ensure the isolation and good sealing of the connection made for the wire.
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Abstract
Traversée de courant, de type embrochable, pour le raccordement d'un élément, tel qu'un câble unipolaire, à une cellule électrique, de type moyenne tension, à enveloppe métallique hermétique et usuellement remplie de gaz. La traversée comporte un corps en matériau isolant (13), traversé par un élément conducteur massif de raccordement (12) saillant hors du corps par ses extrémités, ainsi qu'une bride annulaire (15) dont une bordure périphérique (15A) saille hors du corps pour permettre un soudage d'immobilisation de la traversée dans une ouverture d'enveloppe. La bride annulaire comporte une bordure interne (15B), noyée dans le corps de traversée, qui constitue un support pour une couche de matériau élastomère semi-conducteur (17) formant écran de contrôle de champ électrique. Cette partie est revêtue d'une couche isolante de matériau élastomère (16) qui le sépare de la couche de matériau élastomère semi-conducteur d'écran (17), elle-même noyée dans le matériau élastomère constituant le corps isolant (13).
Description
TRAVERSEE DE COURANT POUR CELLULE ELECTRIQUE MOYENNE TENSION A ENVELOPPE METALIQUE HERMETIQUE. L'invention concerne une traversée de courant, de type embrochable, destinée à assurer le raccordement d'un élément conducteur externe, tel qu'un câble unipolaire moyenne tension, à une cellule comportant une enveloppe métallique hermétique, ordinairement remplie de gaz d'isolation, comme cela est classique avec les cellules blindées.
Comme il est connu et ainsi que montré sur la figure 1, de telles traversées comportent un corps 1 en matériau isolant imperméable au gaz qui est longitudinalement traversé par un élément conducteur massif axial 2. Le corps de traversées embrochables connues est réalisé en résine époxy ou en polyuréthane, il emprisonne une bride métallique de fixation 3 prévue pour venir se monter et se fixer par soudage au niveau d'une ouverture ménagée de manière appropriée dans une paroi 4 d'une enveloppe métallique de cellule. Dans ce type de montage et ainsi que montré sur la figure 1 , il est prévu de placer un intercalaire 6 en matériau élastomère entre la bride et la résine isolante pour assurer l'étanchéité du montage. La nécessaire adhérence entre la résine et l'élastomère est difficile à obtenir en raison de la différence de nature existant entre ces matériaux et en raison du retrait de matière se produisant au moulage de la résine. En effet, ce retrait, qui se fait en direction de l'axe de la traversée, conduit à un décollement qui se produit entre le corps en résine et l'intercalaire en élastomère. Ce décollement entraîne l'apparition de décharges électriques partielles, lorsque la pièce est électriquement mise sous tension. On utilise donc des colles spéciales ou des apprêts pour favoriser l'adhésion entre résine et élastomère, ce qui rend délicates les opérations de réalisation des traversées.
Comme il est aussi connu, il est prévu un écran électromagnétique 7 noyé dans le matériau isolant du corps d'une traversée. Cet écran, d'allure cylindrique, est par exemple constitué par une pièce en matière plastique métallisée et il est électriquement relié à une cosse externe 8 permettant son raccordement à un système capacitif d'indication de présence de tension. Le positionnement d'un tel écran, dans un moule d'injection de résine prévu pour la fabrication d'un corps de traversée, est délicat à réaliser et les problèmes de décollement et de retrait évoqués plus haut se posent de nouveau à ce niveau. L'invention propose donc une traversée de courant, de type embrochable, pour le raccordement d'un élément conducteur externe, usuellement de type câble unipolaire, à une cellule électrique, moyenne tension, à enveloppe métallique hermétique, ladite traversée comportant un corps de révolution en matériau
isolant, axialement traversé par un élément conducteur massif de raccordement saillant hors du corps par ses extrémités, ainsi qu'une bride annulaire et métallique de fixation transversale dont une bordure périphérique saille hors du corps pour permettre l'immobilisation de la traversée dans une ouverture, ménagée à cet effet dans une paroi de l'enveloppe, qu'elle bouche de manière hermétique, après soudure de la bordure à la paroi en périphérie de l'ouverture, ladite bride annulaire de fixation comportant une bordure interne noyée dans le corps de traversée et conformée de manière à constituer un support pour une couche de matériau élastomère semi-conducteur formant écran de contrôle de champ électrique autour de l'élément conducteur massif de raccordement au niveau prévu pour la fixation de la traversée dans ladite ouverture. Selon une caractéristique de l'invention, la partie de bride de fixation, qui est contenue dans le corps isolant et qui comprend au moins la bordure interne est revêtue d'une couche isolante de matériau élastomère qui la sépare de la couche de matériau élastomère semi-conducteur d'écran dans le matériau élastomère constituant le corps isolant.
Selon une caractéristique de l'invention, il est prévu une cosse de raccordement dont une partie est noyée dans la couche d'écran à laquelle elle est donc électriquement reliée et dont une autre partie saille dans un conduit récepteur, pour embout de raccordement de fil, qui débouche hors du corps isolant à proximité de la bordure périphérique de la bride de fixation, pour permettre un raccordement isolé et étanche de fil par l'intermédiaire d'un organe de connexion. 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 ;
- les figures 2 et 3 présentent respectivement une vue en coupe selon II-II et la vue de face correspondante d'une traversée de courant selon l'invention ;
- la figure 4 présente un arraché relatif à un détail de réalisation d'une cosse associée à une bride selon l'invention. La traversée de courant 10, selon l'invention, qui est illustrée sur les figures 2, 3 est destinée à venir se monter au niveau d'une ouverture prévue pour elle dans une paroi métallique 11 d'une enveloppe métallique d'une cellule électrique moyenne tension. Elle est destinée à permettre le raccordement d'un élément conducteur externe, ordinairement un câble unipolaire moyenne tension, à un élément conducteur de cette cellule, via un élément conducteur massif axial 12 de la traversée. L'élément conducteur externe et l'élément conducteur situé dans la
cellule ne sont pas représentés ici, dans la mesure où ils n'ont qu'un rapport indirect avec l'objet de l'invention.
La paroi métallique 11 est supposé faire partie d'une enveloppe de cellule électrique moyenne tension. Cette enveloppe est supposée être hermétique afin de pouvoir être mise sous vide ou plus couramment remplie d'un gaz d'isolation électrique. La traversée selon l'invention est donc conçue pour boucher hermétiquement l'ouverture de paroi 11, prévue pour elle et où l'on vient la monter. A cet effet, une traversée 10, selon l'invention, comporte un corps 13 en matériau isolant et imperméable aux gaz, préférablement de révolution et au centre duquel l'élément conducteur massif 12 s'étend longitudinalement de manière à saillir par chacune de ses deux extrémités. Dans la réalisation illustrée sur la figure 3, il est prévu un taraudage 14, borgne et axial, à chacune des extrémités de l'élément conducteur massif. Ces taraudages permettent le raccordement d'un élément conducteur de cellule situé dans l'enveloppe et du câble moyenne tension externe à l'élément conducteur massif 12, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un agencement approprié, comme connu de l'homme de métier. Le corps isolant 13 forme ici un solide de révolution dont l'axe correspond à celui de l'élément conducteur massif 12. Il peut être réalisé en résine. Il est préférablement réalisé en un matériau élastomère de dureté Shore suffisante, par exemple supérieure à 70.
Dans l'exemple présenté, ce solide de révolution est composé d'une partie tronconique 13A prolongeant un gland 13B entre lesquels se positionne une bride de fixation externe 15. Le gland 13B est destiné à entrer dans l'enveloppe à l'extérieur de laquelle la partie tronconique 13A doit rester.
La bride de fixation 15 est ici supposée réalisée sous la forme d'un anneau métallique, préférablement en acier, elle est par exemple obtenue par emboutissage. Dans la réalisation présentée, elle comporte deux bordures concentriques 15 A, 15B reliées entre elles par un élément annulaire et toutes deux en saillie d'un même côté de cet élément avec une hauteur ici supposée plus grande pour la bordure interne que pour la bordure externe, comme illustré sur la coupe présentée en figure 2.
La bordure interne 15B de l'anneau que forme la bride de fixation 15 est logée dans le corps isolant avec une partie de l'élément annulaire de bride qui la relie à la bordure externe 15 A. Elle a même axe longitudinal que l'élément conducteur massif 12 et forme une électrode pour écran de contrôle de champ électrique entre cet élément et la paroi 11 au niveau de l'ouverture de cette paroi où la
bordure externe vient se positionner et se souder. Cette électrode se présente sous la forme d'un élément tubulaire centré sur l'axe de l'élément conducteur massif de raccordement 12 qu'elle entoure au niveau prévu pour la fixation de la traversée dans l'ouverture prévue pour elle dans la paroi 11. Il est supposé ici que cette paroi est reliée à la terre comme classique en ce domaine, en conséquence la bride de fixation est aussi au potentiel de terre dans la mesure où elle est soudée sur la paroi, comme indiqué ci-dessous et il en est bien entendu de même pour sa bordure interne. La bordure externe de l'anneau que forme la bride de fixation 15 est dite de fixation et de soudage. Elle est en saillie à l'extérieur du corps isolant 13 qu'elle ceinture pour pouvoir assurer le positionnement de la traversée qui la comporte dans une ouverture prévue pour elle dans une paroi 11 d'enveloppe. La hauteur de cette bordure est choisie pour permettre un soudage de l'anneau en position dans l'ouverture prévue pour lui dans la paroi 1 1 sur tout le pourtour de cette ouverture. Celle-ci est alors bouchée de manière hermétique par la traversée. L'utilisation d'un corps réalisé en matériau élastomère permet de réaliser sans difficulté, le collage du matériau isolant sur le métal constituant la bride. Il permet aussi de réaliser un soudage de bride sur paroi dans de bonnes conditions et sans risque pour la traversée en raison de la tenue en température qui est susceptible d'être obtenue avec ce type de matériau.
Selon l'invention et pour des raisons de contrôle de champ électrique la partie de bride de fixation 15 qui est logée dans le corps isolant 13 est associée à une couche d'élastomère semi-conducteur 17 formant écran de contrôle de champ électrique. Cette couche 17 entoure la bordure interne 15A dont elle est séparée par une couche d'élastomère isolant 16. La couche d'élastomère isolant 16 recouvre ici la bordure interne et la partie de l'élément annulaire de la bride qui est logée dans le corps isolant. L'élastomère constituant le corps isolant 13 enveloppe la couche d'élastomère semi-conducteur d'écran 17 et la partie d'élément annulaire de bride qui est ici logée dans le corps, sans être recouverte par la couche d'élastomère semi-conducteur, comme montré sur la figure 4.
A cet effet, la traversée est par exemple réalisée par une suite de trois surmoulages successifs. Un premier surmoulage permet de revêtir d'une fine couche d'élastomère isolant la partie de bride métallique de fixation 15 qui est destinée à être noyée dans le corps isolant 13 de la traversée. Un surmoulage d'un écran en élastomère semi-conducteur 17 est ensuite réalisé sur la partie de la bride de fixation qui est revêtue d'élastomère isolant et sur une partie d'une cosse 18 qui est électriquement en contact avec l'écran où elle est partiellement noyée.
Ceci permet d'isoler l'écran et la cosse de la bride de fixation et d'éviter que cet écran et cette cosse soit mis à la terre par la bride, une fois que celle-ci est soudée sur une paroi d'enveloppe métallique reliée à la terre. Il devient ainsi possible de raccorder un diviseur capacitif permettant d'alimenter un dispositif de mesure de tension, non représenté, ce diviseur ayant un primaire constitué par les deux électrodes concentriques que constituent l'élément conducteur 12 et la couche d'élastomère semi-conducteur d'écran 17.
Ce second surmoulage est alors suivi d'un surmoulage au cours duquel le corps isolant 13 est réalisé en un matériau élastomère dur et isolant qui vient entourer l'élément conducteur massif 12 d'un volume de matériau dont l'axe de révolution correspond à l'axe de cet élément conducteur massif. Ce corps isolant 13 englobe alors la partie de bride 15 recouverte par deux couches d'élastomère, l'une isolante et l'autre semi-conductrice, ainsi que la partie de cosse 18 recouverte par la couche semi-conductrice. La réalisation de l'écran de contrôle de champ et de prise capacitive autour de la bride de fixation résout les problèmes de positionnement d'écran, la couche d'écran en matériau semi-conducteur étant obtenue par surmoulage sur cette bride avant surmoulage du corps, dans la réalisation proposée. Il est possible de réaliser le corps isolant 13 en résine, comme connu en ce domaine, mais il est considéré ici que l'utilisation de matériaux présentant une nature élastique, comme peuvent l'être les élastomères, offre l'avantage d'éliminer les problèmes de dilatations thermiques différentielles entre les matériaux mis en oeuvre. Une partie de connexion mâle de la cosse 18 est ici représentée sous la forme d'un picot en saillie au centre d'un conduit 19 ménagé dans le matériau du corps isolant 13 à l'extérieur duquel il débouche, ici à proximité de la bordure périphérique de la bride de fixation. Ce conduit est prévu pour recevoir un organe de connexion femelle 20 complémentaire qui est par exemple monté en extrémité d'un fil électrique 21, gainé d'isolant, et qui est entouré par un embout isolant 22, préférablement en matériau élastomère, dont la forme et les dimensions sont complémentaires de celle du conduit 19, pour assurer l'isolement et une bonne étanchéité de la connexion réalisée pour le fil.
Claims
o
REVENDICATIONS 1/ Traversée de courant, de type embrochable, pour le raccordement d'un élément conducteur externe, usuellement de type câble unipolaire, à une cellule électrique, moyenne tension, à enveloppe métallique hermétique, ladite traversée comportant un corps de révolution en matériau isolant (13), axialement traversé par un élément conducteur massif de raccordement (12) saillant hors du corps par ses extrémités, ainsi qu'une bride annulaire et métallique de fixation transversale (15) dont une bordure périphérique (15A) saille hors du corps pour permettre l'immobilisation de la traversée dans une ouverture, ménagée à cet effet dans une paroi de l'enveloppe, qu'elle bouche de manière hermétique, après soudure de la bordure à la paroi en périphérie de l'ouverture, ladite bride annulaire de fixation comportant une bordure interne (15B) noyée dans le corps de traversée et conformée de manière à constituer un support pour une couche de matériau élastomère semi-conducteur (17) formant écran de contrôle de champ électrique autour de l'élément conducteur massif de raccordement au niveau prévu pour la fixation de la traversée dans ladite ouverture, caractérisée en ce que la partie de bride de fixation, qui est contenue dans le corps isolant et qui comprend au moins la bordure interne (15B) est revêtue d'une couche isolante de matériau élastomère (16) qui la sépare de la couche de matériau élastomère semi- conducteur d'écran (17) dans le matériau élastomère constituant le corps isolant (13).
2/ Traversée de courant, selon la revendication 1, dans laquelle est prévue une cosse de raccordement (18) dont une partie est noyée dans la couche d'écran à laquelle elle est donc électriquement reliée et dont une autre partie saille dans un conduit récepteur (19), pour embout (22) de raccordement de fil, qui débouche hors du corps isolant à proximité de la bordure périphérique de la bride de fixation, pour permettre un raccordement isolé et étanche de fil par l'intermédiaire d'un organe de connexion (22).
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