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La présente invention concerne un sectionneur de mise à la terre adapté aux hautes tensions selon le préambule de la revendication 1.
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Une fonction des installations de sectionneurs, en particulier sous haute tension, par exemple comme des postes à enveloppe métallique de type GIS (gas insultated switchgear) ou AIS (air insulated switchgear), est de pouvoir connecter, mais surtout déconnecter des éléments de connexion électrique, tel qu'un connecteur électrique mâle dédié à être inséré dans ou retiré d'un connecteur électrique femelle. A ce titre, il est prévu un sectionneur de mise à la terre capable de connecter ou déconnecter mécaniquement lesdits connecteurs dans le domaine de la haute tension.
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Un sectionneur de mise à la terre (MALT) comprend usuellement :
- un carter comprenant au moins un contact mobile, un dispositif de déplacement configuré pour déplacer le ou les contacts mobiles entre une première position et une seconde position, un dispositif de mise à la terre de chaque contact mobile;
- au moins un contact fixe, le nombre de contacts fixes étant équivalent au nombre de contacts mobiles, chaque contact mobile étant configuré pour être mis en contact ou séparé électriquement d'un et un seul contact fixe par actionnement dudit dispositif de déplacement afin d'établir ou non une connexion électrique entre un appareillage électrique et le dispositif de mise à la terre, ledit appareillage électrique étant généralement raccordé à chacun desdits contacts fixes et ledit dispositif de mise à la terre étant quant à lui raccordé à chacun desdits contacts mobiles de façon à ce que chacun de ces derniers soit raccordé électriquement à la terre qui est à un potentiel électrique nul, chaque contact mobile étant connecté à un desdits contacts fixes lorsqu'il est à ladite première position, et séparé dudit contact fixe lorsqu'il est à ladite seconde position.
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Chaque sectionneur de mise à la terre est dimensionné pour pouvoir fonctionner dans une gamme de tension bien précise. Ainsi, l'espacement entre les contacts mobiles et la course desdits contacts mobiles entre ladite première position et ladite seconde position pour un sectionneur de mise à la terre adapté à une tension de fonctionnement nominale de 245kV/50kA seront supérieurs à l'espacement et la course des contacts mobiles d'un sectionneur de mise à la terre adapté à une tension de fonctionnement nominale de 145kV/50kA. En effet, de hautes tensions demandent notamment une distance de séparation entre les éléments sous tension supérieure à la distance de séparation requise pour des éléments soumis à une tension plus faible afin d'éviter un claquage électrique.
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Les problématiques liées aux sectionneurs de mise à la terre configurés pour les hautes tensions et connus de l'homme du métier, comme par exemple un sectionneur de mise à la terre fonctionnant sous une tension de 245kV/50kA, sont notamment :
- leurs coûts de fabrications : en effet, la demande pour des sectionneurs de mise à la terre fonctionnant pour des hautes tensions est inférieure à la demande des sectionneurs de mise à la terre pour des moyennes et basses tensions fonctionnant pour un même niveau de courant, par exemple 50kA, ce qui implique un coût de fabrication plus élevé pour des sectionneurs de mise à la terre adapté aux hautes tensions ;
- le guidage des contacts mobiles qui, avec le temps, peut manquer de précision ;
- des variations de la tension de claquage résultant de la présence de particules d'usures, notamment du dispositif de déplacement des contacts mobiles.
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Afin de remédier aux problématiques précédentes, la présente invention propose un sectionneur de mise à la terre adapté aux hautes tensions, i.e. adapté à des tensions comprises typiquement entre 72,5-245 kV, comprenant :
- un carter configuré pour être connectable à un appareillage électrique, notamment de façon hermétique;
- au moins un contact mobile entre une première et une seconde position, ledit contact mobile étant mobile par rapport audit carter ;
- un dispositif de déplacement configuré pour déplacer chaque contact mobile simultanément, entre ladite première position et ladite seconde position, ledit dispositif de déplacement étant supporté par ledit carter, et supportant lui-même chacun desdits contacts mobiles ;
- un dispositif de mise à la terre, supporté par ledit carter et destiné à raccorder électriquement chaque contact mobile à la terre afin de les mettre à un potentiel électrique nul ;
- au moins un contact fixe, chaque contact fixe étant raccordé audit appareillage électrique. En particulier, le nombre de contacts fixes est équivalent au nombre de contacts mobiles et chaque contact mobile est configuré pour être mis en contact ou séparé électriquement d'un et un seul contact fixe par actionnement dudit dispositif de déplacement afin d'établir (en cas de contact, contact mobile à la première position) ou non (en cas de séparation, contact mobile à la seconde position) une connexion électrique entre ledit appareillage électrique et ledit dispositif de mise à la terre, chaque contact mobile étant configuré pour être connecté à un desdits contacts fixes lorsqu'il est à ladite première position, et séparé dudit contact fixe lorsqu'il est à ladite seconde position ;
le sectionneur selon l'invention étant caractérisé en ce que : - ledit carter comprend un capot de protection fixé audit carter de façon à guider chacun desdits contacts mobiles et à enfermer, en particulier hermétiquement, à l'intérieur dudit carter tout mécanisme du dispositif d'entraînement configuré pour entraîner en mouvement chaque contact mobile, ledit capot comprenant en particulier une face plate faisant face au contact fixe et comprenant un nombre d'orifices équivalent au nombre de contacts mobiles afin de permettre le mouvement de chaque contact mobile entre ladite première position dans laquelle ledit contact mobile a une extrémité dite dans la suite « de contact » sortant dudit carter à travers un desdits orifices, l'autre extrémité étant alors positionnée à l'intérieur du carter, et ladite seconde position dans laquelle le contact mobile est enfermé, par exemple au moins partiellement, à l'intérieur dudit carter et vice versa, chaque orifice étant solidaire à un moyen de guidage, par exemple une bague de guidage, configuré pour guider le contact mobile dans son mouvement de la première position à la seconde position et vice versa, ledit capot formant ainsi une cloison séparant le ou les contacts fixes du ou des mécanismes d'entrainement en mouvement des contacts mobiles pour déplacer chacun de ces derniers entre ladite première position et ladite seconde position ou vice versa ;
- ledit contact mobile est en particulier enfermé, par exemple au moins partiellement, dans ledit carter lorsqu'il est à ladite seconde position et a ladite extrémité de contact configurée pour sortir hors du carter lorsque ledit contact mobile est à la première position, ladite extrémité de contact permettant en particulier d'obstruer un desdits orifices du capot lorsque ledit contact mobile est à ladite seconde position, ladite extrémité de contact du contact mobile étant par exemple alignée avec ladite face plate dudit capot lorsque le contact mobile est à ladite seconde position.
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Avantageusement, ledit capot permet un cloisonnement de la partie mécanique du sectionneur comprenant lesdits mécanismes entrainables en mouvement par le dispositif de déplacement par rapport à la partie haute tension où a lieu la mise en contact ou la séparation des contacts mobiles avec les contacts fixes. Ledit capot est préférentiellement intégralement en matériau diélectrique ou formé au moins en partie d'un isolant électrique. Préférentiellement, au moins ladite face plate est constituée uniquement de matériau diélectrique. Ainsi, ledit capot permet de former un compartiment mécanique comprenant les mécanismes de mise en mouvement du contact mobile, et un compartiment haute tension comprenant un milieu isolant et dans lequel se déroule la mise en contact ou la rupture de contact entre le contact mobile et le contact fixe. Dû à ce cloisonnement, les particules d'usure de la partie mécanique ne peuvent pas pénétrer dans la partie haute tension et perturber la tension de claquage entre le contact mobile et le contact fixe. De plus, ledit capot permet un guidage précis de chaque contact mobile grâce audit moyen de guidage et sa face plate autorise l'utilisation d'un dispositif de déplacement identique à celui utilisé pour les moyennes tensions, ce qui ne serait pas possible sans ledit capot. En effet, ledit capot monté sur un sectionneur haute tension, par exemple 245kV, permet avantageusement d'utiliser 100% des pièces impliquées dans le déplacement des contacts mobiles d'un sectionneur similaire utilisé pour les moyennes tensions, par exemple 145kV. Le coût de production du sectionneur 245kV s'en trouve en conséquence fortement réduit, puisque permettant l'utilisation des mêmes mécanismes de mise en mouvement des contacts mobiles que les mécanismes utilisés pour les moyennes tensions.
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En effet, pour chaque tension d'utilisation d'un sectionneur de mise à la terre, une distance minimale doit être respectée entre les contacts fixes et les contacts mobiles lorsque ces derniers sont séparés les uns des autres. Pour un sectionneur haute tension ne comprenant pas de capot selon l'invention, cette distance minimale est typiquement 150mm. Cette distance dépend de nombreux facteurs, dont la forme des contacts fixes et mobiles, la tension de travail, le milieu ambiant, etc. Selon la présente invention, un unique capot à face plate faisant face aux contacts fixes permet de modifier le champ électrique entre la partie du sectionneur sous tension et la partie de mise à la terre et autorise ainsi une distance de séparation plus petite entre chaque contact fixe et son contact mobile respectif que la distance de séparation qui serait nécessaire sans ledit capot. Ainsi, un sectionneur de mise à la terre selon l'invention peut comprendre un dispositif de déplacement caractérisé par une course de déplacement maximal dudit contact mobile entre ladite première position et ladite seconde position qui est égale à la course de déplacement d'un contact mobile qui serait utilisée pour un sectionneur de mise à la terre adapté aux moyennes tensions. Selon la présente invention, la distance séparant ledit capot de l'extrémité d'un contact fixe faisant face audit du capot, ou en particulier la distance séparant l'extrémité de contact dudit contact mobile lorsque cette dernière est alignée avec la face plate dudit capot (contact mobile à ladite seconde position) et l'extrémité dudit contact fixe faisant face audit capot est inférieure à 95 mm. Ladite course du contact mobile est typiquement comprise dans l'intervalle 100-130 mm, alors que pour un sectionneur de mise à la terre adapté aux hautes tensions et connu de l'homme du métier, i.e. non pourvu d'un capot selon l'invention, ladite course est usuellement comprise dans un intervalle 150-180 mm. Avantageusement, ledit sectionneur selon l'invention peut ainsi utiliser un dispositif de déplacement identique à celui utilisé pour un sectionneur de mise à la terre adapté aux moyennes tensions, diminuant ainsi le coût de fabrication dudit sectionneur adapté aux hautes tensions.
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Afin de mieux comprendre la présente invention et de l'illustrer, un exemple de sectionneur de mise à la terre selon l'invention est fourni à l'aide des figures suivantes, pour lesquelles des références identiques seront utilisées pour des objets ou éléments identiques ou similaires:
- Figure 1 :
- exemple 3D de réalisation d'un sectionneur de mise à la terre selon l'invention.
- Figure 2 :
- vue d'une coupe verticale du sectionneur de mise à la terre selon Fig. 1.
- Figure 3 :
- vue d'une coupe horizontale du sectionneur de mise à la terre selon Fig. 1.
- Figure 4 :
- exemple de réalisation d'un capot selon l'invention.
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Les figures 1 à 3 illustrent un mode de réalisation préférentiel d'un sectionneur 1 de mise à la terre selon l'invention, les figures 2 et 3 montrant respectivement une coupe verticale et une coupe horizontale passant par lesdits contacts mobiles du sectionneur 1 tel que représenté en figure 1. Le sectionneur 1 illustré aux figures 1 à 3 est en particulier adapté aux hautes tensions.
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Ledit sectionneur 1 selon l'invention comprend :
- un carter 2 configuré pour être connectable de façon hermétique à un appareillage électrique (non représenté), ledit carter 2 comprenant en particulier une partie 21 cylindrique de section circulaire destinée à être solidarisée audit appareillage électrique afin de connecter ledit sectionneur 1 hermétiquement audit appareillage électrique;
- une ou plusieurs paires de contacts comprenant un contact mobile 4 entre une première position et une seconde position et un contact fixe 3 destiné à être fixé ou solidaire audit appareillage électrique. Pour chaque paire de contacts, le contact mobile 4 et le contact fixe 3 sont configurés pour être mis en contact ou séparé l'un de l'autre au moyen d'un dispositif de déplacement 5. Selon la présente invention, chaque contact mobile 4 se trouve à l'intérieur dudit carter 2 ou plus précisément à l'intérieur d'un compartiment mécanique lorsqu'il est à ladite seconde position tel qu'illustré en Fig. 1, ledit compartiment mécanique étant formé par le carter 2 et un capot 22 fermant ou cloisonnant une partie ouverte dudit carter 2, ledit compartiment mécanique renfermant ainsi un espace limité par des parois dudit carter 2 et ledit capot 22 dans lequel se trouvent des mécanismes 51 de mise en mouvement desdits contacts mobiles ainsi que chacun desdits contacts mobiles lorsqu'ils sont à ladite seconde position, chaque contact mobile 4 ayant une extrémité de contact configurée pour sortir hors dudit carter ou compartiment à travers un orifice (ou trou) du capot 22 de cloisonnement dudit carter lorsqu'il est à ladite première position afin de pouvoir être mis en contact avec le contact fixe 3, l'autre extrémité dudit contact mobile étant solidaire audit dispositif de déplacement, par exemple à un desdits mécanismes 51 d'entrainement en mouvement afin de coupler ledit contact mobile audit dispositif de déplacement 5. En particulier, le sectionneur 1 selon l'invention est un sectionneur triphasé comprenant trois contacts mobiles 4 et trois contacts fixes 3 formant lesdites paires de contacts destinées chacune à établir ou couper une connexion électrique entre le sectionneur 1 et ledit appareillage électrique, chaque contact mobile 4 étant aligné avec un contact fixe 3, lesdits contacts mobiles étant par exemple alignés parallèlement les uns aux autres dans un plan horizontal, ledit plan horizontal étant en particulier perpendiculaire à un autre plan comprenant ladite section circulaire de la partie 21 ;
- le dispositif de déplacement 5 fixé et supporté par ledit carter 2, comprenant ainsi un ou plusieurs mécanismes 51 configurés pour déplacer simultanément l'ensemble des contacts mobiles 4 de chaque paire de contacts, notamment afin de faire coulisser simultanément chaque contact mobile 4 entre ladite première position de contact du contact mobile 4 avec son contact fixe 3 et une seconde position de séparation du contact mobile 4 et du contact fixe 3 d'une même paire, le déplacement ayant lieu lors d'un actionnement dudit dispositif de déplacement 5. Ledit dispositif de déplacement 5 est ainsi configuré pour déplacer simultanément chaque contact mobile de ladite première position à ladite seconde position ou inversement, à travers lesdits orifices 222 (ou trous) dudit capot 22, la course C de déplacement maximale autorisée par ledit dispositif de déplacement étant notamment comprise entre C = 100 et C = 130 mm (cf. Fig. 3) et étant ainsi substantiellement identique à une course de déplacement maximale autorisée par un dispositif de déplacement d'un sectionneur de mise à terre adapté aux moyennes tensions;
- un dispositif de mise à la terre 6, supporté par ledit carter et configuré pour raccorder électriquement chaque contact mobile à la terre afin de les mettre à un potentiel électrique nul notamment lorsque lesdits contacts mobiles sont à ladite première position;
- au moins un contact fixe 3, préférentiellement trois contacts fixes dans le mode de réalisation préférentiel d'un sectionneur triphasé, chaque contact fixe 3 étant destiné à être raccordé audit appareillage électrique. Chaque contact fixe 3 a en particulier une extrémité faisant face à un desdits contacts mobiles de sorte que pour une paire de contacts, le contact mobile 4 et le contact fixe 3 sont alignés l'un avec l'autre, ladite extrémité du contact fixe et ladite extrémité de contact étant configurées pour permettre un contact électrique adapté aux hautes tensions entre ledit contact fixe et ledit contact mobile lorsque ce dernier se trouve à ladite première position. Préférentiellement, chaque extrémité de chaque contact fixe 3 se trouve dans un même plan vertical par rapport audit plan horizontal. Préférentiellement, la distance D séparant chaque contact fixe 3 dudit capot 22 notamment lorsque ledit sectionneur est connecté audit appareillage électrique est inférieure à 95 mm, et vaut par exemple D = 90 mm tel que représenté en Fig. 2.
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Le sectionneur 1 selon l'invention est ainsi caractérisé en ce qu'il comprend un capot 22 de protection fixé audit carter 2, ledit capot 22 comprenant notamment une face 221 verticale comprenant préférentiellement un ou plusieurs orifices ou trous pour le passage du contact mobile de l'intérieur du compartiment mécanique vers ledit contact fixe et inversement, le nombre d'orifices 222 égale le nombre de contacts mobiles 4, chaque orifice 222 ayant une forme ajustée à la forme de l'extrémité de contact du contact mobile 4 afin de permettre un passage de ladite extrémité de contact de l'intérieur du carter 2 ou compartiment mécanique (i.e. de la seconde position du contact mobile) vers l'extérieur du carter ou dudit compartiment mécanique (i.e. à la première position du contact mobile) et vice versa. En particulier, le contact mobile 4 est une tige cylindrique dont une extrémité est ladite extrémité de contact, et l'autre extrémité est couplée à au moins un desdits mécanismes 51 d'entrainement en mouvement du dispositif de déplacement 5. Ladite extrémité de contact a préférentiellement une section transverse circulaire, et ledit orifice 222 a dès lors également une forme circulaire adaptée à un mouvement de ladite extrémité de contact entre ladite première position et ladite seconde position. En particulier, ladite face 221 est perpendiculaire à la droite sur laquelle une paire de contacts est alignée. Préférentiellement, chaque orifice 222 est solidaire d'un moyen de guidage 223, par exemple une bague de guidage isolante, préférentiellement de forme cylindrique creuse, configuré pour guider le contact mobile 4 lors de son mouvement de la première position à la seconde position et vice versa.
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En particulier, lorsque ledit contact mobile 4 se trouve à ladite seconde position, son extrémité de contact est supportée par ledit moyen de guidage 223 et se trouve dans un même plan vertical que celui définit par ladite face plate 221 dudit capot 22. La distance D séparant ainsi l'extrémité de contact dudit contact fixe qu'elle est destinée à contacter est en particulier identique à la distance séparant ledit contact fixe de ladite face plate 221 dudit capot lorsque le contact mobile 4 est à ladite seconde position. Ladite extrémité de contact du contact mobile 6 préférentiellement affleure le plan dans lequel se trouve ladite face plate 221, permettant ainsi de fermer, par exemple hermétiquement, ledit compartiment mécanique, i.e. l'intérieur du carter 2.
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Le capot 2 selon l'invention est représenté en détail en figure 4. Un unique capot 2 est fixé audit carter 2 de façon à cloisonner à l'intérieur du carter 2 tout mécanisme 51 dudit dispositif de déplacement 5 impliqué dans le déplacement du contact mobile 4 entre la seconde et la première position ou vice versa. Ainsi, tout mécanisme du dispositif de déplacement susceptible de générer des particules, provenant par exemple d'usure mécanique, est enfermé à l'intérieur du carter 2, améliorant dès lors la stabilité du milieu isolant compris dans le compartiment situé et formé entre l'appareillage électrique et le sectionneur 1 lorsque ceux-ci sont connectés l'un à l'autre, en empêchant lesdites particules d'atteindre ledit compartiment. Ledit capot 2 a en particulier une épaisseur de 4-6 mm, comprend par exemple trois orifices 222 alignés sur une même droite et destinés à permettre le mouvement de l'extrémité de contact du contact mobile entre la première et la seconde position, a une forme de bac substantiellement parallélépipédique, dont le côté ouvert est destiné à être fixé au corps dudit carter 2 afin de former ledit compartiment mécanique, le côté opposé audit côté ouvert étant ladite face plate 221 pourvue d'un ou plusieurs orifices 223, la hauteur H dudit bac (i.e. la distance entre ladite face plate 221 et ledit côté ouvert) étant en particulier configurée pour que, d'une part, ladite face plate 221 soit alignée avec les extrémités de contact des contacts mobiles lorsque ces derniers sont à ladite seconde position, et d'autre part, la distance D soit comprise par exemple entre 80 mm et 95 mm lorsque ledit sectionneur est connecté audit appareillage électrique. La hauteur H est comprise par exemple entre 90 mm et 110 mm.