DISPOSITIF DE PROTECTION D'UN TRANSFORMATEUR DE
DISTRIBUTION MULTIPHASE, A ISOLATION DANS UN
DIELECTRIQUE LIQUIDE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne les transformateurs biphasés ou triphasés, et plus particulièrement ceux qui sont isolés dans un diélectrique liquide tel que l'huile.
Elle s'applique notamment aux transformateurs à moyenne tension.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
En cas de dysfonctionnement, il peut être nécessaire d'isoler un transformateur du réseau après détection d'un défaut, car il y a un risque d'échauffement du diélectrique provocant une surpression pouvant atteindre une valeur telle qu'il explose. Il s'ensuit des risques de projection notamment du diélectrique, graves pour l'environnement.
Il existe plusieurs systèmes de coupure et de déconnexion.
Celui qui est décrit dans le document FR 2 747 245 A (GEC Alsthom T&D SA), auquel on se reportera, est un système de protection d'un transformateur de distribution triphasé à isolation dans un diélectrique liquide, deux au moins des trois phases étant équipées, du côté haute tension du transformateur d'un fusible limiteur de courant, caractérisé en ce qu'en série sur
chacune des deux phases équipées d'un dit fusible Iimiteur de courant, est disposé un micro-fusible de protection agissant dans la zone critique de fonctionnement du fusible Iimiteur de protection, le micro- fusible étant associé à un percuteur et en ce qu'il comporte au moins un moyen de détection de défaut concernant au moins l'un des deux points suivants: la pression dans la cuve et le niveau du diélectrique, un court-circuiteur triphasé étant situé sur la haute tension entre lesdits fusibles limiteurs de courant et les enroulements haute tension, ledit court-circuiteur étant commandé par ledit moyen de détection de défaut, le percuteur associé à chaque micro-fusible commandant également le court-circuiteur en cas de fonctionnement du micro-fusible.
Celui qui est décrit dans le document FR 2 801 141 A (Alstom SA) , auquel on se reportera, est un système de protection d'un transformateur de distribution triphasé immergé dans un diélectrique liquide contenu dans une cuve comprend sur deux des trois phases du côté haute tension du transformateur, un fusible Iimiteur de courant et un micro-fusible de protection disposé en série avec le fusible Iimiteur de courant. Le micro-fusible est plus rapide que le fusible Iimiteur de courant et est associé à un percuteur. Il comporte en outre au moins un moyen de détection de défaut concernant au moins l'un des points suivants : la pression dans la cuve et le niveau du diélectrique, un court-circuiteur triphasé situé sur la haute tension entre lesdits fusibles limiteurs de courant et les enroulements haute tension. Le court-
circuiteur est commandé par le moyen de détection de défaut, le percuteur associé à chaque micro-fusible commandant également le court-circuiteur en cas de fonctionnement du micro-fusible. La troisième phase est équipée du côté haute tension du transformateur et en amont du court-circuiteur d'un micro-sectionneur associé à un percuteur commandant le court-circuiteur en cas de fonctionnement du micro-sectionneur ce qui permet de protéger le système contre des défauts phase/terre.
Cependant, tous ces systèmes présentent l'inconvénient d'être inopérants si le niveau du liquide diélectrique dans le transformateur est bas à cause d'une fuite par exemple. En effet, dans l'air, la distance d'isolement est dix fois plus grande et, en cas de fuite, l'isolement n'est plus assuré.
On explique ci-après un problème plus important, posé par un transformateur de distribution connu, ce transformateur étant multiphasé, c'est-à-dire biphasé ou triphasé, et isolé dans un diélectrique liquide, et comportant un système de coupure et de déconnexion, permettant de déconnecter le transformateur d'un réseau d'alimentation multiphasé, ce système comprenant au moins un fusible, au moins un sectionneur, et un court-circuiteur.
Il est connu de placer le sectionneur entre le fusible et le court-circuiteur mais les structures du système de coupure et de déconnexion qui en résultent posent un problème de fiabilité de déconnexion et/ou de coût.
EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient.
Elle vise à augmenter la fiabilité de déconnexion du transformateur lorsque le système de coupure et de déconnexion a fonctionné et à réduire le coût du transformateur pourvu de ce système.
De façon précise, la présente invention a pour objet un transformateur de distribution multiphasé, isolé dans un diélectrique liquide et comportant un système de coupure et de déconnexion comprenant au moins un fusible, au moins un sectionneur, et un court-circuiteur, caractérisé en ce que le court-circuiteur et le fusible forment un ensemble à l'extérieur duquel se trouve le sectionneur, ce sectionneur étant placé en amont ou en aval de cet ensemble, et au moins l'une des phases est pourvue à la fois d'un fusible et d'un sectionneur.
Selon un premier mode de réalisation particulier du transformateur objet de l'invention, le sectionneur est placé en amont du fusible. Dans ce cas, le courant de court-circuit passe toujours par le ou les sectionneurs mais, avec la configuration de ce mode de réalisation particulier, les liaisons restant au potentiel après la déconnexion s'en trouvent raccourcies au minimum.
De plus, cette configuration permet de réduire la longueur de la liaison entre un fusible et le contact fixe du sectionneur correspondant et donc le coût du transformateur pourvu du système.
Selon un deuxième mode de réalisation particulier du transformateur objet de l'invention, le sectionneur est placé en aval du court-circuiteur. Dans ce cas, le courant de court-circuit ne passe plus par le ou les sectionneurs, ce qui permet de réduire la taille et donc le coût de ce (s) sectionneur (s) .
De plus, le contact mobile de chaque sectionneur reste propre. On évite ainsi la formation des micro -soudures qui, pour être cassées, nécessitent le développement d'une grande énergie mécanique lors de l'ouverture du sectionneur.
On précise que, dans la présente invention, au lieu d'un sectionneur biphasé (respectivement triphasé) on peut utiliser deux (respectivement trois) sectionneurs monophasés, ces sectionneurs monophasés étant commandés par un même organe de commande .
Selon un mode de réalisation particulier du transformateur objet de l'invention, le système de coupure et de déconnexion comprend en outre au moins un micro-fusible.
De préférence, en vue d'obtenir un transformateur à la fois simple à réaliser et sûr en cas de fuite du diélectrique liquide, au moins un des éléments que comporte le système de coupure et de déconnexion est placé dans un bac de rétention du diélectrique liquide dans lequel est isolé le transformateur. Ainsi, lorsque la cuve étanche où est placé le transformateur fuit et que le niveau du diélectrique liquide est bas, le bac dans lequel est placé l'élément du système de coupure et de déconnexion garde une certaine quantité dudit diélectrique liquide,
suffisante pour baigner ledit élément et ainsi assurer son isolation diélectrique.
On peut indifféremment utiliser un, deux ou trois fusibles. Selon un mode de réalisation particulier, l'élément est un sectionneur.
Le sectionneur peut être monophasé, biphasé ou triphasé.
Le sectionneur doit aussi être retardé lors de son ouverture, telle que décrite dans le document FR 2801141 A cité plus haut, et le diélectrique liquide permet de ralentir cette ouverture afin d'isoler la troisième phase après la coupure des fusibles par le court-circuiteur (dans le cas d'un transformateur triphasé) .
Selon un autre mode de réalisation particulier, l'élément est un court-circuiteur.
Selon un autre mode de réalisation particulier, l'élément est un micro-fusible. Selon un mode de réalisation particulier complémentaire, l'élément du système de cou ure et de déconnexion est associé à au moins une phase et apte à déconnecter celle-ci. Quand le transformateur est biphasé ou triphasé, chaque phase avec ses différents éléments de coupure et de déconnexion doit être déconnectée. En effet, si une phase reste sous tension le risque demeure ; il .faut donc que chacun desdits éléments de chaque phase soit isolé par le diélectrique liquide. Selon un autre mode de réalisation particulier, chaque élément est placé dans un bac
spécifique de rétention du diélectrique liquide. L'arc électrique qui se crée dans le bac du court-circuiteur pollue le diélectrique liquide en dégradant ses qualités d'isolement. Il est donc nécessaire que les bacs des sectionneurs ou des micro-fusibles restent propres. Le fait de créer des bacs spécifiques compartimentés au moins pour chaque type d'élément permet de garantir la pureté nécessaire du diélectrique liquide au voisinage des éléments de déconnexion. Selon un autre mode de réalisation particulier, le transformateur est à moyenne tension.
Selon un mode de réalisation particulier, le diélectrique liquide est de l'huile. L'huile a une tenue à l'isolement dix fois plus importante que l'air, son coût est relativement faible et sa viscosité permet un amortissement des mouvements des éléments qui sont plongés dedans .
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui est donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'un exemple de transformateur de distribution qui est utile pour la compréhension de 1' invention, la figure 2 est une vue schématique et partielle d'un exemple d'un transformateur selon une première variante de l'invention,
la figure 3 est une vue schématique et partielle d'un exemple d'un transformateur selon une deuxième variante de l'invention, la figure 4 est une vue en coupe schématique et partielle de la cuve que comporte le transformateur de la figure 1, et la figure 5 est une vue de dessus schématique d'un bac de rétention utilisable dans la présente invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
De façon connue, le transformateur de distribution triphasé T, qui est représenté sur la figure 1, comprend un système de coupure et de déconnexion, comprenant des fusibles 2 de haute tension, un sectionneur 3a, un court-circuiteur triphasé 4a et des micro-fusibles 5a, un circuit électrique de haute tension 6 (bobinage) en forme de triangle et un circuit électrique de basse tension 7 (bobinage) en forme d'étoile, disposés dans une cuve 8 qui est remplie d'un diélectrique liquide.
Le circuit 6 est alimenté par trois lignes de phases a, b et c qui pénètrent de façon étanche dans la cuve 8 par des traversées é lectriquement isolantes 80, 81 et 82.
Le circuit 7 alimente les lignes de phases d, e et f qui sortent de façon étanche de la cuve 8 par des traversées électriquement isolantes 83, 84 et 85.
Le court-circuiteur 4a permet 1 'actionnement du sectionneur 3a, de la manière décrite
dans le document FR 2801141 A cité plus haut, auquel on se reportera.
De façon connue, le transformateur T de la figure 1 comprend aussi un moyen 32 de détection de • la pression dans la cuve 8, un moyen 33 de détection du niveau de ce diélectrique liquide, un contact 34 qui est fermé par ce moyen de détection 33 lorsque le niveau devient inférieur à une valeur donnée, un circuit qui est fermé lors de la fermeture du contact 34, ce circuit comprenant un percuteur 35 pourvu d'un fil d'acier et une éventuelle résistance de limitation 37. En outre, les pointillés C symbolisent la commande de la fermeture du court-circuiteur triphasé 4a.
Remarquons que le système de coupure et de déconnexion du transformateur de la figure 1 comprend soit un fusible soit un sectionneur sur chaque phase. Ce n'est pas le cas de la présente invention où l'on prévoit à la fois un fusible et un sectionneur sur au moins l'une des phases. En outre, dans un transformateur conforme à l'invention, au moins un sectionneur est placé en amont ou en aval de l'ensemble formé par le ou les fusibles et le court-circuiteur.
On a illustré ceci sur les figures 2 et 3 qui montrent, de façon schématique et partielle, des exemples d'un transformateur de distribution triphasé 1 conforme à l'invention, et sur lesquelles on voit essentiellement un système de coupure et de déconnexion comprenant :
- un groupe de trois fusibles 2 de haute tension, qui sont respectivement associés aux trois phases PI, P2 et P3 d'un réseau d'alimentation triphasé,
un sectionneur triphasé 3, comportant trois sectionneurs élémentaires, respectivement associés aux trois phases, et
- un court-circuiteur triphasé 4. Comme dans le cas de la figure 1, le transformateur 1 comprend aussi un circuit de haute tension en forme de triangle 6. Le circuit de basse tension associé, en forme d'étoile, n'est pas représenté. En outre, le transformateur 1 est isolé dans un diélectrique liquide qui est contenu dans une cuve (non représentée) telle que la cuve 8 de la figure 1. Dans les exemples considérés, des micro-fusibles 5 sont également associés au court-circuiteur 4, comme on le voit sur les figures 2 et 3. L'homme du métier déduira aisément le reste de la structure du transformateur 1 à partir de la figure 1 et de ses connaissances .
La figure 2 montre une variante de l'invention où le sectionneur 3 est placé en amont des fusibles 2 et donc du court-circuiteur 4 (et des microfusibles 5) .
Le sectionneur 3 peut également être positionné en aval du court-circuiteur 4 et donc des fusibles 2 comme le montre la variante de la figure 3, où le sectionneur 3 est aussi en amont des microfusibles 5.
Le sectionneur 3 peut également être placé en aval de l'ensemble constitué par les fusibles 2, le court-circuiteur 4 et les microfusibles 5 (variante non représentée) .
La cuve 8 est remplie de liquide électriquement isolant L tel que de l'huile et, dans l'exemple illustré par la figure 4, un deuxième bac 86 est placé dans la partie haute de la cuve 8. Ainsi quand le niveau du liquide descend de façon anormale, il reste du liquide dans le bac 86. Cela peut être utilisé dans les exemples de l'invention, que l'on vient de donner.
La figure 5, qui montre le bac 86 en vue de dessus, laisse apparaître plusieurs compartiments 860, 861, 862, 863 et 864 qui retiennent chacun le liquide isolant. Le compartiment 860 comprend un ensemble de trois micro-fusibles 5, les compartiments 861, 862 et 863 isolent respectivement chacun des sectionneurs élémentaires du sectionneur 3, et le compartiment 864 abrite le court-circuiteur 4.
Lorsque le niveau du liquide isolant descend de façon anormale dans la cuve 8, le bac 86 garde encore une certaine quantité de liquide et ce liquide se répartit dans les différents compartiments 860, 861, 862, 863 et 864. Ainsi, en cas de coupure, la décomposition du liquide isolant lors du fonctionnement du court-circuiteur 4 ne peut pas polluer le liquide des autres compartiments 860, 861, 862 et 863, liquide dont les propriétés diélectriques sont ainsi maintenues .
Les compartiments 860, 861, 862, 863 et 864 retenant individuellement le liquide isolant, il est possible, comme on le voit sur la figure 2, de séparer les compartiments selon la position des différents éléments 3, 4 ou 5 dans le schéma électrique.
Par exemple, sur la figure 3, on a placé le sectionneur 3 et le court-circuiteur 4 dans un même compartiment 866.
Dans les exemples de l'invention, que l'on vient de donner, on a utilisé des micro-fusibles. Il convient cependant de noter que ces micro-fusibles sont seulement destinés à détecter des courants dont l'intensité est anormalement forte et peuvent être remplacés par d'autres moyens de détection de surintensités, par exemple des tores magnétiques ou des capteurs à effet Hall. De plus, ces micro-fusibles (ou équivalents) ne sont pas indispensables dans l'invention : on peut concevoir un transformateur conforme à l'invention qui ne comporte aucun micro- fusible (ou équivalent) .
En outre, les exemples décrits sont relatifs à un transformateur triphasé mais peuvent être aisément adaptés, par l'homme du métier, à un transformateur biphasé.