APPAREILLAGE ELECTRIQUE HAUTE OU MOYENNE TENSION DE TYPE BLINDE COMPRENANT UN ARBRE D'ENTRAINEMENT EN ROTATION ET UN CONTACT MOBILE ENTRAINE PAR LEDIT ARBRE AVEC MONTAGE AMELIORE, APPLICATION AUX POSTES TRIPHASES |
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申请号 | EP10787805.0 | 申请日 | 2010-12-14 | 公开(公告)号 | EP2513934B1 | 公开(公告)日 | 2015-04-22 |
申请人 | Alstom Technology Ltd.; | 发明人 | TREIER, Lukas; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | L'invention concerne les appareillages électriques à haute ou moyenne tension de type blindé comprenant un arbre d'entraînement et un contact mobile entraîné par ledit arbre. L'invention a trait plus particulièrement à leur montage. L'application principale visée par l'invention concerne les postes blindés triphasés dans lesquels les interrupteurs des trois phases sont logés dans la même cuve métallique. II est connu des postes blindés triphasés dont les interrupteurs sont logés dans la même cuve métallique et dont leur contact mobile est entrâiné par un arbre d'entraînement (aussi appelé arbre de commande) en rotation commun qui est supporté par la cuve métallique. Ainsi, le document Un inconvénient du montage divulgué dans ce document est que la fixation des tronçons métalliques se fait par le biais d'inserts surmoulés et est donc limitée à des disques isolants réalisés par moulage. Le document Le document Dans la demande de brevet internationale Les inventeurs ont cherché à améliorer encore le montage de ce type d'interrupteur dont le contact mobile est actionné par un arbre d'entraînement en rotation supporté par une cuve métallique d'un appareillage de type blindé et logé dans une enveloppe métallique elle-même agencée dans la cuve et fixée à une pièce isolante. Ils se sont en effet aperçus que la solution de montage susmentionnée ne considérait pas nécessairement toutes les contraintes susceptibles d'avoir lieu dans ce type d'appareillage et, en particulier les dilatations entre cuve métallique et la pièce isolante. Le but de l'invention est alors de proposer une nouvelle solution de montage d'un interrupteur dont le contact mobile est actionné par un arbre d'entraînement en rotation supporté par une cuve métallique d'un appareillage de type blindé et logé dans une enveloppe métallique elle-même agencée dans la cuve et fixée à une pièce isolante en un point. Un but particulier de l'invention est de proposer une solution de montage d'un interrupteur de ce type qui le maintienne dans une position fixe quelque soit le couple de rotation appliqué à l'arbre d'entraînement et les dilatations susceptibles de se produire entre la cuve métallique et la pièce isolante. Un autre but de l'invention est de proposer une solution de montage d'un interrupteur qui ne transmette pas le couple de rotation de l'arbre d'entraînement à la pièce isolante. Un autre but de l'invention est de proposer une solution de montage compacte, simple à fabriquer et à installer. Pour ce faire, l'invention a pour objet un appareillage électrique haute ou moyenne tension de type blindés, comprenant une cuve métallique remplie d'un gaz isolant diélectrique, une enveloppe métallique agencée à l'intérieur de la cuve et fixée en un point à une pièce isolante également agencée à l'intérieur de la cuve, au moins un contact mobile guidé par l'enveloppe entre une position extrême d'ouverture dans lequel il est complètement logé dans l'enveloppe et une position de fermeture contre un contact fixe, des moyens de liaison pour lier l'enveloppe à la cuve comprenant une barre, les moyens de liaison étant adaptés pour ménager un jeu axial longitudinalement selon la barre entre au moins une partie de la barre et l'enveloppe afin de compenser les dilatations thermiques susceptibles de se produire entre la cuve et la pièce isolante et de minimiser la rotation de l'enveloppe autour du point de fixation sur la pièce isolante. L'invention a également pour objet un appareillage électrique haute ou moyenne tension de type blindé, comprenant une cuve métallique remplie d'un gaz isolant diélectrique, une enveloppe métallique agencée à l'intérieur de la cuve et fixée en un point à une pièce isolante également agencée à l'intérieur de la cuve, au moins un contact mobile guidé par l'enveloppe entre une position extrême d'ouverture dans lequel il est complètement logé dans l'enveloppe et une position de fermeture contre un contact fixe, un arbre d'entraînement en rotation segmenté en deux parties agencées latéralement de part et d'autre du contact mobile et supportées directement ou indirectement par la cuve, des moyens de liaison pour lier en rotation les deux parties de l'arbre d'entraînement entre elles et avec le contact mobile ou avec au moins un élément d'entraînement intermédiaire du contact mobile, les moyens de liaison étant adaptés pour minimiser la flexion des parties de l'arbre en rotation et pour ménager un jeu axial longitudinalement selon l'arbre entre au moins une partie de l'arbre et le contact ou l'élément d'entraînement du contact afin de compenser les dilatations thermiques susceptibles de se produire entre la cuve et la pièce isolante et de minimiser la rotation de l'enveloppe autour du point de fixation sur la pièce isolante. Les deux solutions selon l'invention peuvent être réalisées de manière alternative ou cumulative: en d'autres termes, on peut réaliser un jeu axial dans la liaison entre l'enveloppe et la barre de liaison avec la cuve métallique et/ou dans la liaison en rotation de l'arbre segmenté avec l'élément d'entraînement intermédiaire ou le contact mobile. Autrement dit, selon l'invention, on permet grâce au(x) jeu(x) axial (ux) à la fois de compenser les dilatations thermiques susceptibles de se produire entre cuve métallique et pièce isolante et de minimiser la rotation de l'enveloppe autour du point de fixation sur la pièce isolante. On conserve ainsi les avantages propres à un arbre d'entraînement segmenté: l'assemblage de l'interrupteur (ou des trois interrupteurs en triphasé) avec la cuve et la pièce isolante est facile à réaliser avec un coût moindre du fait de l'utilisation d'une enveloppe métallique dans laquelle est préassemblé le contact mobile et le cas échéant, le(s) élément(s) d'entraînement intermédiaire(s). Le(s) contact (s) mobile(s) selon l'invention peu (ven) t être de deux types : soit pivotant (contact couteau), soit coulissant. Lorsque le contact mobile est monté pivotant, les moyens de liaison en rotation lient en rotation les deux parties de l'arbre d'entraînement et le contact mobile. Un contact mobile coulissant peut ainsi être monté coulissant dans l'enveloppe au moyen d'au moins un élément d'entraînement intermédiaire. Un tel contact mobile et ses éléments intermédiaires qui peuvent être mis en oeuvre dans l'invention sont ceux décrits dans la demande de brevet internationale Selon une caractéristique de l'invention, la fixation en un point entre l'enveloppe métallique et la pièce isolante est réalisée au moyen d'un goujon. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de liaison comprennent un axe fileté muni d'une tête, une vis munie d'une tête de vissage et dont le filetage est adapté pour coopérer avec celui de l'axe, une rondelle adaptée pour se loger entre l'axe fileté et la vis et un capuchon de tête de vis. Dans la solution de liaison en rotation de l'arbre segmenté:
Ainsi, grâce aux ajustements avec serrage entre les pièces d'extrémité des moyens de liaison (capuchon, tête de l'axe) et les parties d'arbre segmentées on réalise par assemblage en quelque sorte un arbre unitaire aux flexions limitées et donc, un pivotement angulaire de l'enveloppe limitée par rapport à son point de fixation à la pièce isolante. Le jeu axial ménagé entre le capuchon et la rondelle permet en outre de compenser les dilatations thermiques entre cuve métallique et pièce isolante tout en maintenant la flexion limitée. De plus, du fait que selon ce mode préféré, l'enveloppe métallique n'est pas traversée par une partie d'arbre, il y a encore plus d'espace disponible à l'intérieur pour loger tout élément d'entraînement intermédiaire du (des) contact(s) mobile(s). On peut prévoir entre les deux parties d'arbre, au moins deux axes filetés agencés parallèlement l'un à l'autre et longitudinalement selon l'arbre. Selon une variante de réalisation, l'axe est ajusté avec serrage dans le contact mobile. Selon une autre variante de réalisation, l'axe est ajusté avec serrage dans ou dans le ou les élément(s) d'entraînement intermédiaire(s). La rondelle peut comprendre avantageusement une première portion et une deuxième portion qui s'étend transversalement à la première portion, la première portion étant ajustée librement avec jeu avec une paroi intérieure du capuchon tandis que la deuxième portion de la rondelle est en appui latéral et définit le jeu axial avec le capuchon. Un montage préféré consiste à avoir deux paliers montés sur l'enveloppe métallique individuellement de part et d'autre du contact mobile, les deux paliers permettant de supporter et de guider en rotation l'axe et donc les deux parties d'arbre. Il est prévu avantageusement à chaque partie d'arbre un conduit pour relier le trou alésé à l'intérieur de la cuve et ainsi le remplir du gaz isolant diélectrique (SF6). L'invention concerne également un poste triphasé de moyenne et haute tension sous cuve métallique (PSEM ou GIS en anglais), comportant, au moins pour une phase, un appareillage électrique tel que décrit précédemment dans l'enveloppe duquel est logé au moins partiellement les contacts mobiles de deux interrupteurs, tels qu'un sectionneur de barre et un sectionneur de terre. En outre, pour chacune des trois phases, il peut être prévu un appareillage électrique dans l'enveloppe duquel sont logés au moins partiellement les contacts mobiles de deux interrupteurs, tels qu'un sectionneur de barre et d'un sectionneur de terre, les trois enveloppes étant logées dans la même cuve métallique avec leurs contacts agencés parallèlement l'un à l'autre et avec un même d'arbre d'entraînement réalisé en quatre parties distinctes et agencé transversalement aux contacts, les deux parties de l'arbre d'entraînement agencées à l'extérieur des enveloppes étant portées par la cuve par l'intermédiaire d'un palier étanche monté dans la cuve, l'une des deux parties agencée à l'extérieur étant reliée à un actionneur agencé à l'extérieur de la cuve. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée faite en référence aux
Sur la Chaque interrupteur comprend un sectionneur de terre et un sectionneur de barre d'une des phases et ils sont agencés substantiellement dans un même plan et en formant un angle de 90° entre eux. Il va de soi que l'agencement relatif entre sectionneur de terre et de barre peut être différent et tel que les sectionneurs forment un angle compris entre 70° et 180°. Les contacts mobiles 51, 55 d'une phase et le(s) élément(s) d'entraînement intermédiaires éventuels (autrement appelés moyens de transmission de force) d'une même phase sont agencés dans une même enveloppe 57. Les contacts mobiles 51, 55 peuvent être coulissants dans une ouverture prévue à cet effet dans l'enveloppe 57 en étant guidés par cette dernière. Avantageusement, les éléments d'entraînement intermédiaire sont ceux décrits dans la demande de brevet internationale Ces contacts mobiles 51, 55 pourraient être également des contacts de type couteau. Les contacts fixes 56a, 56b, 56c des sectionneurs de terre sont chacun fixés à l'intérieur de la cuve métallique commune 10 ( Tels que représentés, les contacts mobiles 51, 55 sont sous la forme de cylindre de révolution creux débouchant de part et d'autre à leur extrémité. Les contacts fixes ou électrodes 56, 58 sont sous la forme de cylindre de révolution creux mais débouchant uniquement du côté en regard du contact mobile 51, 55 correspondant. Aussi, la proximité de ou la position de fermeture d'un contact mobile d'un interrupteur donné, sectionneur de terre ou sectionneur de barre, correspond à un emboîtement complet ou quasi-complet du contact mobile 51, 55 dans le contact fixe 58, 56 correspondant. Chaque appareillage A, B, C (une phase) avec son enveloppe 57, ses contacts mobiles 51, 55 et une partie de ses éléments d'entraînement communs aux contacts mobiles (levier, biellette) peut être préassemblé, ce qui réduit les coûts de fabrication. Dans l'ensemble des modes de réalisation illustrés, les éléments d'entraînement intermédiaires et communs aux contacts mobiles, 51, 55 permettent l'ouverture du sectionneur de terre tout en maintenant la fermeture du sectionneur de barre et vice-versa. Le fait que les contacts mobiles 51, 55 ne se déplacent que très peu dans leur position d'ouverture permet d'obtenir un gain de place pour l'enveloppe 57. Afin de faciliter l'assemblage, les inventeurs ont cherché à utiliser un arbre d'entraînement segmenté 40 en parties dont deux parties agencées de part et d'autre de chaque interrupteur comme montré en Ils ont ainsi cherché une nouvelle solution de montage simplifiée de chaque interrupteur A, B, C avec un entraînement 40 segmenté de part et d'autre et avec une fixation de leur enveloppe métallique 57 à la plaque isolante 11 en un seul point de fixation par goujon 12 et qui respecte les contraintes techniques suivantes :
La La liaison en rotation entre les deux parties d'arbre d'entraînement 40a, 40b est assurée au moyen d'au moins deux axes filetés 37 ajustés chacun avec serrage dans un élément intermédiaire 52 d'entraînement du contact mobile. Comme décrit ci-après, les deux parties d'arbre 40a, 40b sont supportées respectivement directement et indirectement par la cuve métallique 10. L'axe fileté 37 est supporté et guidé en rotation par deux paliers montés sur l'enveloppe métallique 57 individuellement de part et d'autre de l'élément d'entraînement intermédiaire du contact 52, les deux paliers permettant de supporter et de guider en rotation l'axe. Plus exactement, chaque palier est de type à friction et comprend une partie roulement 53, 54 et une bague de friction emmanchée dans l'enveloppe 57 de telle sorte que la partie roulement 53, 54 est libre en rotation par rapport à l'enveloppe 57. Les deux paliers 53, 60 et 54, 61 sont distants l'un de l'autre au moyen de deux entretoises tubulaires 38, 39 agencée chacune autour de l'axe 37 et de l'élément d'entraînement 52. L'élément d'entraînement 52 est ainsi serré au moyen de ces deux entretoises tubulaires 38, 39. L'axe fileté 37 est muni d'une tête 370 ajustée avec serrage dans un trou alésé 42b pratiqué en bout de la partie d'arbre 40b. De préférence, il est prévu deux voire trois axes 37 identiques parallèles entre eux et agencés selon l'arbre 40. Une rondelle 31 est insérée entre l'axe fileté 37 et la vis 32 vissée dans ledit axe 37. La rondelle 31 comprend une première portion 310 et une deuxième portion 34 qui s'étend transversalement à la première portion 310 en formant un épaulement. Un capuchon 33 de vis est ajusté avec serrage dans un trou alésé 42a pratiqué en bout de la partie d'arbre 40a. En configuration vissée ( La portion 310 de rondelle 31 est ajustée librement avec jeu de moins de 0,1 mm dans une paroi intérieure 330 du capuchon 33. Un espace axial 35 le long de l'arbre est défini entre le capuchon 33 et l'épaulement 34 de la rondelle 31. Ainsi, l'axe traversant 37 vissé, les ajustements avec serrage respectivement entre la tête 370 d'axe 37 et le trou 42b de la partie d'arbre 40b et entre le capuchon 33 et le trou 42a de l'autre partie d'arbre 40a permettent de minimiser la rotation de l'enveloppe 57 autour du point de fixation 12 à une valeur acceptable pour les contacts et de minimiser la déflexion angulaire de l'enveloppe 57 et donc de l'interrupteur logé en partie à l'intérieur. En outre, les efforts transmis à la plaque isolante 12 sont minimes. Grâce au jeu d'ajustement libre entre portion 310 de rondelle 31 et le capuchon 33 et à l'espace axial 35, un jeu axial 35 est ménagé qui permet à la fois de maintenir les flexions d'arbre minimises et de compenser les dilatations thermiques susceptibles d'être transmises entre la cuve 10 et la plaque isolante 11. Par ailleurs, chaque trou alésé 42a, 42b est relié à l'intérieur de la cuve 10 par un conduit d'aération 43a, 43b, ce qui permet de remplir complètement ce volume par le gaz diélectrique isolant, tel que SF6, de l'air ou de l'azote pressurisé, et ainsi définir un volume isolant entre parties d'arbres 40a, 40b en matériau isolant et axe 37 ou vis 32/capuchon 33 métalliques. Le poste blindé (GIS) triphasé représenté reproduit la solution de montage pour les quatre segments d'arbre 40a, 40b, 40c, 40d. Dans ce poste triphasé, chaque enveloppe 57a, 57b, 57c loge au moins partiellement les contacts mobiles 51a, 55a ; 51b, 55b ; 51c, 55c de deux interrupteurs, tels qu'un sectionneur de barre et d'un sectionneur de terre. Les trois enveloppes 57a, 57b, 57c sont logées dans la même cuve métallique 10 avec les contacts agencés parallèlement l'un à l'autre. Tel qu'illustré, les éléments d'entraînement intermédiaire 520, 521 et 371 sont au nombre de trois, l'un d'eux 371 étant constitué par une bague 371 ajustée serré autour de l'axe fileté et dans les deux autres éléments d'entraînement intermédiaire 520, 521. L'actionneur agencé à l'extérieur de la cuve 10 entraîne une traversée 20 portée par un roulement à billes 63 monté de manière étanche dans la cuve 10. La traversée 20 entraîne directement une première partie d'arbre 40a au moyen deux axes filetés 37a ajustés chacun avec serrage dans cette partie d'arbre 40a. Les axes entraînent en rotation les éléments intermédiaires 520, 521 et les roulements 53a, 54a, mais également le segment adjacent 40b de l'arbre d'entraînement. Les éléments 520, 521 entraînent par des moyens supplémentaires de transmission les contacts mobiles 51a, 55a. Le deuxième roulement 54a est fixé à la deuxième partie d'arbre 40b par le premier axe fileté selon l'invention 37 et l'entraîne ainsi en rotation. Il en va de même pour les parties d'arbre segmenté 40c et 40d, les deux contacts mobiles 51b, 55b et 51c, 55c étant entraînés en rotation de la même manière par les roulements 53b, 54b et 53c, 54c et les deuxième et troisième axes filetés 37 selon l'invention. A l'extrémité d'arbre opposée à la traversée 20, la quatrième partie d'arbre 40d segmenté est supportée par une bague 99 elle-même supportée par un roulement à billes 62 monté de manière étanche dans la cuve métallique 10. Avec la solution selon l'invention qui vient d'être décrite, l'arbre 40, 40a, 40b, 40c, 40d est capable de compenser les dilatations thermiques et de limiter la rotation de l'enveloppe 57 et de transmettre un couple de rotation important. Un autre avantage lié à la mise en oeuvre de la liaison entre deux parties d'arbre 40a, 40b ; 40b, 40c et 40c, 40d segmenté par l'axe fileté 37 est que l'enveloppe 57 entre ces deux parties n'a pas à être traversée par l'arbre qui est de diamètre plus important que l'axe fileté : l'espace intérieur à l'enveloppe est ainsi plus important pour l'agencement des éléments de transmission 52, 520, 521. Tous les tests diélectriques et mécaniques selon les normes en vigueur ont été réalisés avec succès dans le poste blindé selon l'invention. Si dans la description détaillée, seule la solution portant sur l'arbre d'entraînement est décrite et montrée, l'invention concerne également une solution alternative. Selon cette solution alternative, les moyens de liaison permettent de lier en rotation l'enveloppe 57 logeant un ou plusieurs contacts mobiles à une barre ayant les mêmes caractéristiques que l'arbre d'entraînement 40 mais sans avoir à transmettre un couple d'entraînement aux contacts mobiles. Dans ce cas, la barre est utilisée pour limiter la rotation de l'enveloppe 57 autour de l'axe du goujon 12 à une valeur acceptable, typiquement inférieure à 1°. Dans ce cas également, le couple d'entraînement est fourni par un système distinct, tel qu'un système de pignon/crémaillères ou autres. Le fait que la barre n'est pas supportée par des paliers tels que ceux référencés 60, 61, 62, 63 en |