CA2037192A1 - Borne haute tension de raccordement pour appareils electriques - Google Patents
Borne haute tension de raccordement pour appareils electriquesInfo
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Abstract
L'invention est relative à une borne haute tension de raccordement pour appareils électriques tels que transformateur de courant ou de tension d'extérieur moulés en résine isolante. La borne comprend au moins deux parties dont l'une, la tête (1), est raccordée à une ligne haute tension par l'intermédiaire d'une broche (2) et l'autre, l'embase (4), est raccordée avec la masse de l'appareil. Toutes deux sont séparées par un isolateur tubulaire à ailettes (5) qui renferme un conduit (6) où sont placés les conducteurs reliant la tête (1) au plot de sortie de l'appareil. Selon l'invention, la tête (1) est recouverte d'une couche métallique (7) sur sa partie externe et un anneau métallique (9) est interposé entre la tête (1) et l'isolateur (5). L'invention concerne les constructeurs d'appareillages électriques moyenne et haute tension.
Description
~3~ ~2 L'invention est relative à une borne haute tension plus particulièrement adaptée aux transformateurs de courant pour l'extérieur en résine moulée. Elle intéresse principalement les constructeurs de matérlels électriques.
5La borne de raccordement haute tension est un oxgane destiné à assurer la jonction avec une ligne extérieure haute tension. Quoique la présente invention ait eté développée tout spécialement dans le cadre de l'application aux transformateurs de courantl elle pourra 10néanmoins parfaitement s'appliquer à d'autres types d'appareils électriques.
Pour suivre l'exemple des transformateurs secs, ceux-ci comportent des enroulements bobinés autour de noyaux magnétiques mis en place dans une masse isolante fermée 15moulée autour dudit noyau. Ces enroulements sont reliés les uns à une ligne haute tension extérieure, les autres à un réseau secondaire à basse tension.
La réalisation des bornes haute tension de raccordement pose quelques difficultés de construction. En 20effet, elles sont généralement constituées en deux parties ~ui sont la tête raccordée à la ligne haute tension et l'embase au potentiel de la masse. Ces deux parties sont séparées par un isolateur tubulaire qui renferme un conduit dans lequel sont placés les conducteurs électriques qui 25réunissent la partie inférieure de l'appareil au potentiel de la masse recevant les bornes de sortie secondaires et une ;partie supérieure portant les pièces de raccordement à la ligne haute tension. Par conséquent, entre la tête et l'embase règne une différence de potentiel très importante et 30étant donné leur proximite, cela crée des champs électriques intenses qui favorisent la formation d'arcs électriques et de décharges ionisantes.
L'isolateur utilisé est de type à ailettes, c'est-à-dire une série de dis~ues périphéri~ues sont disposes 35à l'extérieur de l'isolateur, les flancs des disques étant inclinés vers le bas po~lr éviter qu'il ne puisse y avoir d'humidité stagnante sur la face inférieure des ailettes. De nombreux profils d'isolateur sont connus de l'Homme de l'Art pour allonger le trajet allant de la partie haute tension à
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5La borne de raccordement haute tension est un oxgane destiné à assurer la jonction avec une ligne extérieure haute tension. Quoique la présente invention ait eté développée tout spécialement dans le cadre de l'application aux transformateurs de courantl elle pourra 10néanmoins parfaitement s'appliquer à d'autres types d'appareils électriques.
Pour suivre l'exemple des transformateurs secs, ceux-ci comportent des enroulements bobinés autour de noyaux magnétiques mis en place dans une masse isolante fermée 15moulée autour dudit noyau. Ces enroulements sont reliés les uns à une ligne haute tension extérieure, les autres à un réseau secondaire à basse tension.
La réalisation des bornes haute tension de raccordement pose quelques difficultés de construction. En 20effet, elles sont généralement constituées en deux parties ~ui sont la tête raccordée à la ligne haute tension et l'embase au potentiel de la masse. Ces deux parties sont séparées par un isolateur tubulaire qui renferme un conduit dans lequel sont placés les conducteurs électriques qui 25réunissent la partie inférieure de l'appareil au potentiel de la masse recevant les bornes de sortie secondaires et une ;partie supérieure portant les pièces de raccordement à la ligne haute tension. Par conséquent, entre la tête et l'embase règne une différence de potentiel très importante et 30étant donné leur proximite, cela crée des champs électriques intenses qui favorisent la formation d'arcs électriques et de décharges ionisantes.
L'isolateur utilisé est de type à ailettes, c'est-à-dire une série de dis~ues périphéri~ues sont disposes 35à l'extérieur de l'isolateur, les flancs des disques étant inclinés vers le bas po~lr éviter qu'il ne puisse y avoir d'humidité stagnante sur la face inférieure des ailettes. De nombreux profils d'isolateur sont connus de l'Homme de l'Art pour allonger le trajet allant de la partie haute tension à
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la partie a la terre et créer ~.~es lignes de ~uite s'opposant à la création d'arcs électriques afin d'empecher le cheminement des é~incelles et l'amorçage d'arcs électriques le long de l'isola-teur.
Lorsqu'il pleut ou lorsque des dépots atmosphériques plus ou moins conducteurs se forment sur l'appareil électrique, qui favorisent la conduction de type électrolytique, une bonne -tenue aux étincelles et aux arcs électriques est ex.igée de la part du matériau constituant l'isolateur. C'est pourquoi on utilise de la porcelaine, des élastomères, des résines synthétiques ou d'autres matériaux similaires pour fabriguer l'isolateur.
Par ailleurs, les parties actives de l'appareil électrique, constituées dans le cas des transformateurs de circuits magnétiques, d'enroulements basse et haute tension, sont enrobées par moulage de résine synthétique solide, l'ensemble formant le corps de l'appareil électrique. Ainsi, cet appareil se trouve divisé en deux parties, l'une formée par l'ensemble des pièces en contact avec la haute tension, l'autre partie étant constltuée de l'ensemble des pièces en contact avec la masse au potentiel de la terre. La surface du corps de l'appareil électrique, naturellement isolante, sera soumise au champ électrique régnant entre la partie haute tension et la partie basse tension raccordée à la terre. Elle sera donc le siège, comme l'isolateur, de décharges électriques rampantes qui, à la longue, pourront dégrader l'appareil et causer sa destruction.
En effet, les différentes régions de la surface d'un matériau isolant sont portées à des potentieIs imprévisibles, très difficiles à déterminer, qui dépendent en particulier des champs électriques existant dans le voisinage. Lors~ue, comme dans le cas des transformateurs électriques haute tension, il règne des champs électriques intenses, ceux-ci se répercutent à la surface des matériaux isolants sans que l'on puisse en déterminer a priori les lieux, d'où la formation de décharges électriques sauvages gui apparaissent aléatoirement à la surface des matériaux isolants et s'amplifient sous l'ef~et de l'humidité
atmosphérique et de la pollution de l'isolateur.
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la partie a la terre et créer ~.~es lignes de ~uite s'opposant à la création d'arcs électriques afin d'empecher le cheminement des é~incelles et l'amorçage d'arcs électriques le long de l'isola-teur.
Lorsqu'il pleut ou lorsque des dépots atmosphériques plus ou moins conducteurs se forment sur l'appareil électrique, qui favorisent la conduction de type électrolytique, une bonne -tenue aux étincelles et aux arcs électriques est ex.igée de la part du matériau constituant l'isolateur. C'est pourquoi on utilise de la porcelaine, des élastomères, des résines synthétiques ou d'autres matériaux similaires pour fabriguer l'isolateur.
Par ailleurs, les parties actives de l'appareil électrique, constituées dans le cas des transformateurs de circuits magnétiques, d'enroulements basse et haute tension, sont enrobées par moulage de résine synthétique solide, l'ensemble formant le corps de l'appareil électrique. Ainsi, cet appareil se trouve divisé en deux parties, l'une formée par l'ensemble des pièces en contact avec la haute tension, l'autre partie étant constltuée de l'ensemble des pièces en contact avec la masse au potentiel de la terre. La surface du corps de l'appareil électrique, naturellement isolante, sera soumise au champ électrique régnant entre la partie haute tension et la partie basse tension raccordée à la terre. Elle sera donc le siège, comme l'isolateur, de décharges électriques rampantes qui, à la longue, pourront dégrader l'appareil et causer sa destruction.
En effet, les différentes régions de la surface d'un matériau isolant sont portées à des potentieIs imprévisibles, très difficiles à déterminer, qui dépendent en particulier des champs électriques existant dans le voisinage. Lors~ue, comme dans le cas des transformateurs électriques haute tension, il règne des champs électriques intenses, ceux-ci se répercutent à la surface des matériaux isolants sans que l'on puisse en déterminer a priori les lieux, d'où la formation de décharges électriques sauvages gui apparaissent aléatoirement à la surface des matériaux isolants et s'amplifient sous l'ef~et de l'humidité
atmosphérique et de la pollution de l'isolateur.
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3 2 ~ 3 7 ~
Ce problème grave gui est de nature à détruire l'appareil électrique a pu être solutionné en recouvrant le corps de l'appareil elec-trique d'un dépot métalli~ue conducteur. Il s'agit genéralement d'une couche relativement épaisse e-t solide de métal projeté à chaud -tel que du zinc, afin de constitucr une couche conductr~ce qui égalise le potentiel de la surface couverte. La couche conductrice est reliée soit au potentiel de la terre, soit à la borne haute tension selon la disposition choisie. De la sorte, les potentiels de surface sont fixés et les influences des champs électriques extérieurs sont dominées. Les risques de formation d'étincelles électriques ra~pantes sont totalement écartés. De plus, la couche conductrice doit être capable d'écouler le courant électri~ue dû à un arc éventuel le long lS de l'isolateur. En effet, ce dernier subit alors l'effet de concentration du champ électrique ligne haute tension/terre et par conséquent, c'est à ce niveau que doivent être prises les mesures pour diminuer les risques d'une rupture accidentelle, en cas de surtension instantanée, de l'isolation extérieure ou intérieure, par création d'un arc et simul~anément pour interdire la formation de décharges électriques ionisantes à l'intérieur et au voisinage de l'isolateur.
Dans ces conditions, la couche conductrice, mince malgré tout, se termine par une arête vive en regard de l'i.solateur qui engendrera des étincelles en service et des arcs en cas de surtension sur le réseau, tandis que les courants de fuite le long de l'isolateur, qui prendront naissance sur cette arête, la dégraderont peu à peu en rongeant la couche métallique. ~ , Le but principal de la présente invention est de présenter une borne de raccordement haute tension ameliorée au niveau de l'isolation. A ~cet égard, l'amélioration a été
apportée à deux niveaux. ~D'une part en ce ~ui concerne l'extérieur de la borne, la surface de la tête de l'appareil ne sera plus le siège de la formation d'étincelles rampantes et par conséquent, sa longévité est assurée. Par ailleurs, grâce à des dispositions constructives particulières, la distribution du champ électri~ue entre les pièces sous .
~3~
tension et la masse à l'intér.ieur de l'isolateur est totaleme.nt maîtrisée pour eviter tou-te décharge &lectrique ionisantc intcrnc.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparal-tront au cours de la descrip-tion qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif.
La borne haute tension de raccordemen-t pour appareils elec-triques tels que transforrnateur de courant ou de tension, comprenant au moins deux parties dont l'une, la tête, est raccordée à une ligne haute tension et l'autre, l'embase, avec la masse, toutes deux séparées par un isolateur tubulaire qui renferme un conduit où sont placés les conducteurs reliant la pièce de raccordement haute tension au circuit interne de l'appareil, est caractérisée par le fait que la tete est recouverte d'une couche métallique et qu'un anneau métallique est interposé entre ladite tete et l'isolateur.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée de dessins en annexe parmi les~uels :
- la figure 1 schématise en vue de coupe la structure interne de la borne haute tension de raccordement selon la présente invention, - la figure 2 représente en vue de détail la liaison entre l'anneau et la broche haute tension.
- la ~igure 3 sc~ématise en vue de coupe la structure interne d'une borne haute tension de raccordement à
montage inversé.
La présente invention vise une borne haute tension de raccordement pour appareils électriques, tels que transformateur sec de courant ou de tension. Elle concerne : princ.ipalement les constructeurs de matériels électriques.
Quoique la présente invention ait été développée plus particulièrement dans le cadre de la construction de transformateurs de courant moyenne tension, elle pourra s'étendre pour tous les appareils moyenne et haute tension comportant des organes placés dans un boîtier isolant ou enrobés de résine isolante.
Les bornes de raccordement haute tension sont des ' -.
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organes électriques destinés à être branchés sur une ligne extérieure haute tension. Dans l'exemple du transformateur de courant pris ici, l'ensemble des organes electr:iques, c'est-à-dire noyau magnétique et bobinage haute et basse tension, sont noyés dans une résine moulée qui se présente sous la forme d'une tête (1) à la fi~ure 1. La tête (1) est traversée par une broche (2) raccordée directement à la ligne haute tension ex-tér.ieure. La broche (2) est fixée sur un support isolant (3) creux qui renferme les différents organes électriques. Ceci constitue la première partie de l'appareil qui est portée au po-tentiel haute tension.
L'autre partie de la borne haute tension est constituée par l'embase (4) de fixation et ~ui est portée au potentiel de la terre. I.es bornes basse tension de sortie de l'appareil sont fixées sur l~embase (4).
La tête (1) et l'embase (4) sont séparees par un isolateur tubulaire (5) à ailettes qui renferme un conduit t6) où sont placés les conducteurs non représentés de liaison électrique~ Une di~férence de potentiel importante correspondant à la tension d'alimentation de l'appareil électrique en haute tension existe entre la tête (1) et l'embase ~4).
L'isolateur à ailet-tes (5) doit présenter une ligne de fuite suffisante pour empêcher le cheminement des étincelles dues au champ électrique régnant entre la tête (1) et l'en!base (4). Lorsqu'il pleut ou lors~ue des dépôts atmosphéri~ues plus ou moins conducteurs se forment sur l'appareil électrique, une bonne tenue aux étincelles rampantes et aux arcs électriques est exigée du matériau constituant l'isolateur. Ces phénomènes de conduction électrolytique sont très redoutables et ne peuvent totalement être éliminés. Un soin tout particulier devra être apporté
quant au choix du matériau utilisé pour la fabrication de l'isolateur à ailettes (5) afin ~u'il ne puisse se détruire sous l'actlon soit des arcs électriques, soit des étincelles rampantes. A titre d'exemple, il est souhaitable d'utiliser de la porcelaine, de l'élastomere, des résines synthétiques ou autres matériaux de nature différente de celle employée pour constituer l'enrobage des parties actives de l'appareil.
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Ces m~mes partics act~ives qui, dans le cas des transforma-teurs, sont constituées de circuits magnétiques, enroulcmcn~s basse ct haute tension, sont enrobées par moula~e d'une résine synthétique solide, l'ensemble formant 5 le corps de l'appareil. De la sorte, la sur~ace de ce corps naturellement isolan-te sera soumise à l'action des champs électriques extérieurs. Par définition, les potentiels des di~Eérentes æones superficielles de ces matériaux isolants seront ~lottants et varieront en fonction des géométries de construction, de la proximité de conducteurs sous -tension et également des conditions atmosphériques. Dans ces condltions, on verra apparaître à la sur~ace des matériaux isolants des champs électriques totalement incontrolables. Dans certaines circonstances, ils pourront donner naissance à des décharges ionisantes qui, à la lon~ue, pourront sérieusement endommager l'appareil.
Précisé~ent, pour lutter contre ce genre de dégradations, les constructeurs recouvrent le corps de l'appareil d'un dépôt métallique relativement épais et solide. Ainsi, les surfaces isolantes son-t éliminées et les champs électriques superficiels disparaissent. On relie ces couches conductrices soit au potentiel haute tension, soit au potentiel de la masse, pour définir préci~ément les pièces sous tension et les pièces à la terre et ainsi localiser avec précision les champs électriques. En pratique, les dépots métalliques superficiels sont constitués d'une projection de zinc à chaud sur la résine pour former une couche conductrice égalisant le potentiel de la sur~ace couverte.
Dans l'exemple choisi de la figure 1, la partie extérieure de la tête (1) est recouverte d'une couche conductrice (7). Cette couche conductrice (7) est reliée au potentiel de la broche ~2) et par conséquent à la ligne haute tension. Dans ces conditions, le champ électrique dans Ia partie extérieure de la borne est strictement limité à la partie comprise entre les extrémités supérieure et inférieure de l'isolateur (5) à ailettes. L'épaisseur de la couche conductrice (7) devra être suffisante pour supporter l'écoulement d'un courant électri~ue de fuite prenant naissance entre la broche (2) et l'~mbase (4).
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Cette dispos:ltion donrle satisfaction aux utilisatcurs dans lcs prcmicrs temps. ETI e:Efet, la couche conductri.ce ~7) est parfa.itement à même à repond:re aux exigences et en cas de naissance d'arcs electriques accidentels, llétincelle rampante parcourt la surEace extérieure de l'isolateur à ailettes (5) depuis la partie infér.ieure de la couche (7), c'est-à-dire la couronne d'appui.
de la tête (1) sur llisolateur à ai:Lettes (5), jusgu'à
l'embase (4). Précisément, la couche superficielle (7) slarrête au niveau de llarête vive (R) de la couronne dlappui de la tête (1) sur l'isolateur (5). Llarête vive favorise la ~ormation des étincelles en service et la création des arcs en cas de surtension sur le réseau. Les courants de fuite le long de llisolateur (5) prendront également naissance au niveau de cette arête (8) et la dégraderont peu à peu en rongeant la couche métallique (7) à ce niveau.
Selon la présente invention, un anneau (9) est interposé entre la tête (1) et llisolateur (5) tel ~ue représenté à la figure 1. Dans ces conditions, l'arête vive (8) de la couronne d'appui de la tête ~1) repose sur l'anneau métalli~ue (9) et ce sera précisément cet anneau métallique (9) qui sera la pièce la plus proche de l'embase (4l et où
sera concentré le champ électrigue maximum. En cas de création d'arcs, l'étincelle prendra naissance au niveau de l'anneau (9) pour aller }usqu'à l'embase (4j et l'arete vive (8) de la tête (1) sera totalement protégée.
La figure 2 représente en vue de détail la mise en place de llanneau (9) à la partie supérieure de l'isolateur (5). Cet anneau métallique (9) présente un profil à bords arrondis. Ceci limite la création d'arcs électri~ues qui recherchent, pour prendre naissance, des formes anguleuses ou pointues.
Le diamètre extérieur de llanneau (9) est supérieur à celui de la couronne d'appui de la tête (1). Ceci permet de protéger l'arête vive (8) de la couche métallique ; (7) en cas de naissance d'un arc électrique dont la trajectoire doit passer par l'anneau (9).
Afin de s'assurer que l'anneau (9) soit au potentiel haute tension et puisse écouler un courant . .
lmportant, avantagcusement on relie l'anneau (9) à la broche (2) par une tresse (l0) ou autre élément conducteur tel qu'illustre à la :Eigure 2.
Il faut également veiller à ne pas créer ou tout au moins favoxiser les décharges ionisantes qui peuvent entraîner la Eo:rmation d'arcs à l'intérieur de la borne de raccordement haute tension. Pour cela, une solution consiste à interposer un écran isolant (11) entre le conduit (6) et l'anneau t9)-L'anneau (~) pourra égalemen-t se prolonger à
l'intérieur de l'isolateur (5) par une surface cylindrique (12) telle qu'illustrée à la figure 1 terminée par un épanouissement (13).
On pourra également mettre en place un cylindre électrique isolant (14) prolongeant l'écran isolant (11) dans la partie intérieure de l'isolateur (5), qui s'interpose entre le conduit (6) et l'anneau (9) muni de son prolongement (12).
Pour assurer l'étanchéité et notamment empêcher Z0 la communication vers l'extérieur d!un diélectrique liquide ou gazeux, balgnant l'intérieur de l'isolateur, on met en place une série de joints (15) entre le cylindre isolant (14) et la partie isolante (163 de l'embase (4). Les deux pièces précédentes sont coaxiales, ce qui permet un coulissement de la pièce (14) dans la pièce ~16).
on pourra également mettre en place un joint torigue dans l'anneau (9) pour assurer l'étanchéité aux gaz ou aux liquides isolants entre la tête (13 et l'isolateur ~5).
Dans l'exemple des figures précédentes, le corps de l'appareil renfermant les différents organes électriques tels gue bobinage haute tension, basse tension et noyau, était enfermé dans le corps de l'appareil, c'est-à-dire la tête (13 en résine moulée placée à la partie supérieure de l'appareil. On peut cependant parfaitement envisager la construction inverse, telle qu'illustrée à la figure 3 dans laquelle la tête ~1) renfermant les différents organes électriques est située dans la partie basse de l'appareil.
Dans ce cas, la broche (23 de raccordement à la haute tension - , :
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est remplacée par des plots (17 et 18) :E.ixes sur un support isolant (19) placé au sommet de l'isolateur (5) et relié à la te-te (l) par dcs conducteurs électriqueq introduits dans le conduit cen-tral (6) de liaison.
S Les noyaux magnétiques, bohinages primaire et secondaire, sont noyés dans un bol-tier moulé (3) placé dans la tête (1) qui est recouverte d'une couche conductrice (7) reliée à la terre.
Pour éviter que des arc.s électriques puissent - 10 prendre naissance entre les plots haute tension (17 et 18) et la surface extérieure (7) de la tete (1), un anneau (9) est interposé entre l'isolateur (5) et la tête (1) à la base ~
dudit isolateur, tel qu'illustré à la figure 3. Cet anneau .
(9) est mis au potentiel de la terre et forme donc un écran de protection vis-à-vis de la pellicule conductrice ~7). :~
D'autres mises en oeuvre :de la présente :~
invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourraient également être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci.
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Ce problème grave gui est de nature à détruire l'appareil électrique a pu être solutionné en recouvrant le corps de l'appareil elec-trique d'un dépot métalli~ue conducteur. Il s'agit genéralement d'une couche relativement épaisse e-t solide de métal projeté à chaud -tel que du zinc, afin de constitucr une couche conductr~ce qui égalise le potentiel de la surface couverte. La couche conductrice est reliée soit au potentiel de la terre, soit à la borne haute tension selon la disposition choisie. De la sorte, les potentiels de surface sont fixés et les influences des champs électriques extérieurs sont dominées. Les risques de formation d'étincelles électriques ra~pantes sont totalement écartés. De plus, la couche conductrice doit être capable d'écouler le courant électri~ue dû à un arc éventuel le long lS de l'isolateur. En effet, ce dernier subit alors l'effet de concentration du champ électrique ligne haute tension/terre et par conséquent, c'est à ce niveau que doivent être prises les mesures pour diminuer les risques d'une rupture accidentelle, en cas de surtension instantanée, de l'isolation extérieure ou intérieure, par création d'un arc et simul~anément pour interdire la formation de décharges électriques ionisantes à l'intérieur et au voisinage de l'isolateur.
Dans ces conditions, la couche conductrice, mince malgré tout, se termine par une arête vive en regard de l'i.solateur qui engendrera des étincelles en service et des arcs en cas de surtension sur le réseau, tandis que les courants de fuite le long de l'isolateur, qui prendront naissance sur cette arête, la dégraderont peu à peu en rongeant la couche métallique. ~ , Le but principal de la présente invention est de présenter une borne de raccordement haute tension ameliorée au niveau de l'isolation. A ~cet égard, l'amélioration a été
apportée à deux niveaux. ~D'une part en ce ~ui concerne l'extérieur de la borne, la surface de la tête de l'appareil ne sera plus le siège de la formation d'étincelles rampantes et par conséquent, sa longévité est assurée. Par ailleurs, grâce à des dispositions constructives particulières, la distribution du champ électri~ue entre les pièces sous .
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tension et la masse à l'intér.ieur de l'isolateur est totaleme.nt maîtrisée pour eviter tou-te décharge &lectrique ionisantc intcrnc.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparal-tront au cours de la descrip-tion qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif.
La borne haute tension de raccordemen-t pour appareils elec-triques tels que transforrnateur de courant ou de tension, comprenant au moins deux parties dont l'une, la tête, est raccordée à une ligne haute tension et l'autre, l'embase, avec la masse, toutes deux séparées par un isolateur tubulaire qui renferme un conduit où sont placés les conducteurs reliant la pièce de raccordement haute tension au circuit interne de l'appareil, est caractérisée par le fait que la tete est recouverte d'une couche métallique et qu'un anneau métallique est interposé entre ladite tete et l'isolateur.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée de dessins en annexe parmi les~uels :
- la figure 1 schématise en vue de coupe la structure interne de la borne haute tension de raccordement selon la présente invention, - la figure 2 représente en vue de détail la liaison entre l'anneau et la broche haute tension.
- la ~igure 3 sc~ématise en vue de coupe la structure interne d'une borne haute tension de raccordement à
montage inversé.
La présente invention vise une borne haute tension de raccordement pour appareils électriques, tels que transformateur sec de courant ou de tension. Elle concerne : princ.ipalement les constructeurs de matériels électriques.
Quoique la présente invention ait été développée plus particulièrement dans le cadre de la construction de transformateurs de courant moyenne tension, elle pourra s'étendre pour tous les appareils moyenne et haute tension comportant des organes placés dans un boîtier isolant ou enrobés de résine isolante.
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organes électriques destinés à être branchés sur une ligne extérieure haute tension. Dans l'exemple du transformateur de courant pris ici, l'ensemble des organes electr:iques, c'est-à-dire noyau magnétique et bobinage haute et basse tension, sont noyés dans une résine moulée qui se présente sous la forme d'une tête (1) à la fi~ure 1. La tête (1) est traversée par une broche (2) raccordée directement à la ligne haute tension ex-tér.ieure. La broche (2) est fixée sur un support isolant (3) creux qui renferme les différents organes électriques. Ceci constitue la première partie de l'appareil qui est portée au po-tentiel haute tension.
L'autre partie de la borne haute tension est constituée par l'embase (4) de fixation et ~ui est portée au potentiel de la terre. I.es bornes basse tension de sortie de l'appareil sont fixées sur l~embase (4).
La tête (1) et l'embase (4) sont séparees par un isolateur tubulaire (5) à ailettes qui renferme un conduit t6) où sont placés les conducteurs non représentés de liaison électrique~ Une di~férence de potentiel importante correspondant à la tension d'alimentation de l'appareil électrique en haute tension existe entre la tête (1) et l'embase ~4).
L'isolateur à ailet-tes (5) doit présenter une ligne de fuite suffisante pour empêcher le cheminement des étincelles dues au champ électrique régnant entre la tête (1) et l'en!base (4). Lorsqu'il pleut ou lors~ue des dépôts atmosphéri~ues plus ou moins conducteurs se forment sur l'appareil électrique, une bonne tenue aux étincelles rampantes et aux arcs électriques est exigée du matériau constituant l'isolateur. Ces phénomènes de conduction électrolytique sont très redoutables et ne peuvent totalement être éliminés. Un soin tout particulier devra être apporté
quant au choix du matériau utilisé pour la fabrication de l'isolateur à ailettes (5) afin ~u'il ne puisse se détruire sous l'actlon soit des arcs électriques, soit des étincelles rampantes. A titre d'exemple, il est souhaitable d'utiliser de la porcelaine, de l'élastomere, des résines synthétiques ou autres matériaux de nature différente de celle employée pour constituer l'enrobage des parties actives de l'appareil.
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Ces m~mes partics act~ives qui, dans le cas des transforma-teurs, sont constituées de circuits magnétiques, enroulcmcn~s basse ct haute tension, sont enrobées par moula~e d'une résine synthétique solide, l'ensemble formant 5 le corps de l'appareil. De la sorte, la sur~ace de ce corps naturellement isolan-te sera soumise à l'action des champs électriques extérieurs. Par définition, les potentiels des di~Eérentes æones superficielles de ces matériaux isolants seront ~lottants et varieront en fonction des géométries de construction, de la proximité de conducteurs sous -tension et également des conditions atmosphériques. Dans ces condltions, on verra apparaître à la sur~ace des matériaux isolants des champs électriques totalement incontrolables. Dans certaines circonstances, ils pourront donner naissance à des décharges ionisantes qui, à la lon~ue, pourront sérieusement endommager l'appareil.
Précisé~ent, pour lutter contre ce genre de dégradations, les constructeurs recouvrent le corps de l'appareil d'un dépôt métallique relativement épais et solide. Ainsi, les surfaces isolantes son-t éliminées et les champs électriques superficiels disparaissent. On relie ces couches conductrices soit au potentiel haute tension, soit au potentiel de la masse, pour définir préci~ément les pièces sous tension et les pièces à la terre et ainsi localiser avec précision les champs électriques. En pratique, les dépots métalliques superficiels sont constitués d'une projection de zinc à chaud sur la résine pour former une couche conductrice égalisant le potentiel de la sur~ace couverte.
Dans l'exemple choisi de la figure 1, la partie extérieure de la tête (1) est recouverte d'une couche conductrice (7). Cette couche conductrice (7) est reliée au potentiel de la broche ~2) et par conséquent à la ligne haute tension. Dans ces conditions, le champ électrique dans Ia partie extérieure de la borne est strictement limité à la partie comprise entre les extrémités supérieure et inférieure de l'isolateur (5) à ailettes. L'épaisseur de la couche conductrice (7) devra être suffisante pour supporter l'écoulement d'un courant électri~ue de fuite prenant naissance entre la broche (2) et l'~mbase (4).
I
~ ~ 3 7 ~ $
Cette dispos:ltion donrle satisfaction aux utilisatcurs dans lcs prcmicrs temps. ETI e:Efet, la couche conductri.ce ~7) est parfa.itement à même à repond:re aux exigences et en cas de naissance d'arcs electriques accidentels, llétincelle rampante parcourt la surEace extérieure de l'isolateur à ailettes (5) depuis la partie infér.ieure de la couche (7), c'est-à-dire la couronne d'appui.
de la tête (1) sur llisolateur à ai:Lettes (5), jusgu'à
l'embase (4). Précisément, la couche superficielle (7) slarrête au niveau de llarête vive (R) de la couronne dlappui de la tête (1) sur l'isolateur (5). Llarête vive favorise la ~ormation des étincelles en service et la création des arcs en cas de surtension sur le réseau. Les courants de fuite le long de llisolateur (5) prendront également naissance au niveau de cette arête (8) et la dégraderont peu à peu en rongeant la couche métallique (7) à ce niveau.
Selon la présente invention, un anneau (9) est interposé entre la tête (1) et llisolateur (5) tel ~ue représenté à la figure 1. Dans ces conditions, l'arête vive (8) de la couronne d'appui de la tête ~1) repose sur l'anneau métalli~ue (9) et ce sera précisément cet anneau métallique (9) qui sera la pièce la plus proche de l'embase (4l et où
sera concentré le champ électrigue maximum. En cas de création d'arcs, l'étincelle prendra naissance au niveau de l'anneau (9) pour aller }usqu'à l'embase (4j et l'arete vive (8) de la tête (1) sera totalement protégée.
La figure 2 représente en vue de détail la mise en place de llanneau (9) à la partie supérieure de l'isolateur (5). Cet anneau métallique (9) présente un profil à bords arrondis. Ceci limite la création d'arcs électri~ues qui recherchent, pour prendre naissance, des formes anguleuses ou pointues.
Le diamètre extérieur de llanneau (9) est supérieur à celui de la couronne d'appui de la tête (1). Ceci permet de protéger l'arête vive (8) de la couche métallique ; (7) en cas de naissance d'un arc électrique dont la trajectoire doit passer par l'anneau (9).
Afin de s'assurer que l'anneau (9) soit au potentiel haute tension et puisse écouler un courant . .
lmportant, avantagcusement on relie l'anneau (9) à la broche (2) par une tresse (l0) ou autre élément conducteur tel qu'illustre à la :Eigure 2.
Il faut également veiller à ne pas créer ou tout au moins favoxiser les décharges ionisantes qui peuvent entraîner la Eo:rmation d'arcs à l'intérieur de la borne de raccordement haute tension. Pour cela, une solution consiste à interposer un écran isolant (11) entre le conduit (6) et l'anneau t9)-L'anneau (~) pourra égalemen-t se prolonger à
l'intérieur de l'isolateur (5) par une surface cylindrique (12) telle qu'illustrée à la figure 1 terminée par un épanouissement (13).
On pourra également mettre en place un cylindre électrique isolant (14) prolongeant l'écran isolant (11) dans la partie intérieure de l'isolateur (5), qui s'interpose entre le conduit (6) et l'anneau (9) muni de son prolongement (12).
Pour assurer l'étanchéité et notamment empêcher Z0 la communication vers l'extérieur d!un diélectrique liquide ou gazeux, balgnant l'intérieur de l'isolateur, on met en place une série de joints (15) entre le cylindre isolant (14) et la partie isolante (163 de l'embase (4). Les deux pièces précédentes sont coaxiales, ce qui permet un coulissement de la pièce (14) dans la pièce ~16).
on pourra également mettre en place un joint torigue dans l'anneau (9) pour assurer l'étanchéité aux gaz ou aux liquides isolants entre la tête (13 et l'isolateur ~5).
Dans l'exemple des figures précédentes, le corps de l'appareil renfermant les différents organes électriques tels gue bobinage haute tension, basse tension et noyau, était enfermé dans le corps de l'appareil, c'est-à-dire la tête (13 en résine moulée placée à la partie supérieure de l'appareil. On peut cependant parfaitement envisager la construction inverse, telle qu'illustrée à la figure 3 dans laquelle la tête ~1) renfermant les différents organes électriques est située dans la partie basse de l'appareil.
Dans ce cas, la broche (23 de raccordement à la haute tension - , :
~ ~ 3 '~
est remplacée par des plots (17 et 18) :E.ixes sur un support isolant (19) placé au sommet de l'isolateur (5) et relié à la te-te (l) par dcs conducteurs électriqueq introduits dans le conduit cen-tral (6) de liaison.
S Les noyaux magnétiques, bohinages primaire et secondaire, sont noyés dans un bol-tier moulé (3) placé dans la tête (1) qui est recouverte d'une couche conductrice (7) reliée à la terre.
Pour éviter que des arc.s électriques puissent - 10 prendre naissance entre les plots haute tension (17 et 18) et la surface extérieure (7) de la tete (1), un anneau (9) est interposé entre l'isolateur (5) et la tête (1) à la base ~
dudit isolateur, tel qu'illustré à la figure 3. Cet anneau .
(9) est mis au potentiel de la terre et forme donc un écran de protection vis-à-vis de la pellicule conductrice ~7). :~
D'autres mises en oeuvre :de la présente :~
invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourraient également être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci.
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Claims (9)
1. Borne haute tension de raccordement pour appareils électriques, tels que transformateur de courant ou de tension, comprenant au moins deux parties dont l'une est raccordée à la haute tension et l'autre avec la masse, toutes deux séparées par un isolateur (5) tubulaire à ailettes qui renferme un conduit (6) où sont placés les conducteurs reliant la tête (1) renfermant les bobinages et noyau magnétique aux parties externes de l'appareil, caractérisée par le fait que la tête (1) est recouverte d'une couche métallique conductrice (7) sur la partie externe et qu'un anneau métallique (9) est interposé entre la tête (1) et l'isolateur (5).
2. Borne haute tension de raccordement, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'anneau (9) présente un profil aux bords arrondis.
3. Borne haute tension de raccordement, selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'anneau (9) présente un diamètre extérieur supérieur à celui de la couronne d'appui de la tête (1) sur l'isolateur (5).
4. Borne haute tension de raccordement, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'anneau (9) est relié par une tresse ou autre élément conducteur à la partie haute tension, en particulier la broche (2) de raccordement.
5. Borne haute tension de raccordement, selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un écran (11) est interposé entre l'anneau (9) et le conduit (6).
6. Borne haute tension de raccordement, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'anneau (9),se prolonge à l'intérieur de l'isolateur (5) par une surface cylindrique (12) terminée par un épanouissement (13).
7. Borne haute tension de raccordement, selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un joint d'étanchéité est mis en place dans une gorge creusée dans l'anneau métallique (9).
8. Borne haute tension de raccordement, selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un cylindre isolant (14) est interposé à l'intérieur de l'isolateur (5) entre le conduit (6) et l'anneau (9) et son prolongement 112).
9. Borne haute tension de raccordement, selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le cylindre isolant (14) présente des joints d'étanchéité (15) au niveau de sa liaison par emboîtement sur la partie isolante (16) de l'embase (4).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002037192A CA2037192A1 (fr) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | Borne haute tension de raccordement pour appareils electriques |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002037192A CA2037192A1 (fr) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | Borne haute tension de raccordement pour appareils electriques |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2037192A1 true CA2037192A1 (fr) | 1992-08-28 |
Family
ID=4147076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002037192A Abandoned CA2037192A1 (fr) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | Borne haute tension de raccordement pour appareils electriques |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2037192A1 (fr) |
-
1991
- 1991-02-27 CA CA002037192A patent/CA2037192A1/fr not_active Abandoned
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