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Isolateur de traversée à haute tension
La présente invention a pour objet un isolateur de tra- versée à haute tension qui se distingue des isolateurs de tra- versée connus par les moyens mis en oeuvre pour Isoler le conduc- teur sous tension par rapport à l'armature mise à la terre.
On sait que l'on peut utiliser dans les appareils électri- ques un isolant constitué par des gaz ou des mélanges de gaz. En dehors de l'air ou de l'azote comprit certains gaz contenant des halogènes ou des mélanges de gaz contenant des halogènes, con- viennent particulièrement bien, étant donné qu'en raison de leur comportaient fortement électro-négatif, mène sous une pression modérée, ces gaz ou mélanges de gaz présentent des propriétés
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di-électriques remarquables. Pour l'utilisation de tels isolante on doit s'assurer, comme conditions nécessaires, de leur stabi- lité chimique, de leur comportement vis-à-vis des matières uti- lisées pour l'isolateur, ainsi que de leur incombustibilité et de leur non-toxicité.
Parmi les gaz électro-négatifs susceptibles d'être utilisés cornai isolants, on s'est tourné principalement, jusqu'à présent, vars l'hexafluorure de soufre (SF6) étant donné que, d'après les expériences faites, il présente l'ensemble des propriétés favo- rables requises et que, d'autre part, il est relativement facile à obtenir.
On connaît cependant d'autres gaz ou mélanges de gaz suscep- tibles d'être utilises, tels que l'octofluorbutane (C 4 F 8) ou un mélange d'hexafluorbutine-2(C 4 F 6) et d'octofluorpropane (C3 F8).
Les transformateurs et disjoncteurs remplis d'hexa- fluorure de soufre pour haute tension peuvent être considérés maintenant comme connus. Les isolateurs de traversée à haute tension de ces appareils sont généralement remplis de ce gaz.le dit gaz étant le seul diélectrique entre le conducteur mis sous tension et 1' armature ;aise à la terre ou la couche de terre qui lui est associée. D'autre part, de tels isolateurs à l'hexafluo- rure de soufre ne permettent pas d'utiliser de commande du champ par capacité, ce qui les rend volumineux.
Entre le conducteur nu soumis à haute tension et l'armature mise à la terre, on dispose exceptionnellement au maximum quel- ques obstacles en matière isolante qui n'améliorent ou n'influen- cent que médiocrement le comportement di-électrique de l'isola- teur. Malgré l'intérêt de l'utilisation de traversées remplies de gaz pour ces appareils, la disposition prévue jusque, présent pour de telles traversées se heurte à l'inconvénient de diamètre. anormalement importants.
Contrairement à ces traversées remplies de gaz et que l'on peut considérer comme des exceptions à utilisation rare, la techni-
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que des isolateurs de traversée à haute tension utilise des di- électriques solides ou liquides entre les conducteurs et la prise de terre. On distingue, en principe, trois types de tels di- électriques : a) papier imprègne d'huile b) enroulement à sec de papier imprègne de bakélite ou d'une autre résine artificielle c) huile seule ou associée à des barrières isolantes complémentaires.
Dans les deux premiers cas, la distribution du champ dans le di-électrique est commandée, en général, au moyen d@ couches formant condensateurs, ce qui permet de donner à l'isolateur des dimensions relativement faibles. Les traversées compremant un papier imprégné d'huile présentent cependant l'inconvénient consis- tant en ce que la présence d'huile implique toujours un certain risque d'incendie. De plus, l'huile, forme un diélectrique sensible la pollution par l'humidité, de telle sorte que les traversées doivent être fermées d'une manière hermétique, ce qui oblige à Une . construction relativement onéreuse comportant des vases d'expan- sion. Les isolateurs de traversée comportant un enroulement sec présentent au contraire d'autres inconvénients.
En particulier, le seuil d'ionisation est moins élevé, en raison de la présence inévitable d'air dans les pores du papier. De plus, les dilata- tions thermiques différentes du conducteur et de l'isulant font naître des tensions internes qui ont pour conséquence des défauts mécaniques et la rupture de l'isolant. Enfin, les traversées dont le diélectrique est constitué uniquement par de,l'huile né peuvent, pour des raisons techniques, comporter une commande par condensateurs de la distribution du champ.
Leurs dimension sont ainsi considérables ; elles sont lourdes ;: comme elles con. tiennent, de plus, beaucoup d'huile, elles présentent, par suite, les sérieux inconvénients des traversées imprégnées d'huile.
L'invention permet d'établir un isolateur de traversés à haute tension ne comportant par les dits inconvénients et pré-
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sentant, au contraire, l'avantage d'un poids réduit. Une telle traversée à haute tension comporte une chambre à gaz étanche dans laquelle s'étend le conducteur sous tension.
Conformément à l'invention, le diélectrique de cette tra- versée disposé entre le conducteur et l'armature mise à la terre ou la couche de terre, est constitué par une bobine de papier im- prégnée d'un gaz ou d'un mélange de gaz contenant un halogène et ce gaz ou ce mélange de gaz est maintenu sous une surpression faible, 'd'environ 1,5 à 4 atmosphères de préférence. Pour réduire les dimensions de la traversée, on peut utiliser des couches for- mant condensateurs et réglant la distribution du champ électri- que dans le diélectrique.
On a représenté, aux dessins ci-joints,, deux formes d'exé- cution de l'invention. Sur ces dessins la Fig.1 est une vue latérale partiellement en coupe d'une traversée à haute tension destinée à un service à l'extérieur et formant le premier mode d'exécution.
La Fig.2 représente d'une manière analogue une traversée suivant un deuxième mode d'exécution.
La traversée représentée en Fig.1 comprend une tige conduc- ! trice 1 sur laquelle est disposée une bobine isolante 2 constituée par des couches régulières de papier contenant des couches formant condensateurs 3 et destinées à déterminer les chutes de tension se produisant dans la bobine. La couche formant condensateur 4 disposée le plus à l'extérieur est reliée galvaniquement à la manière habituelle à l'armature de fixation 5 constituée, à la manière habituelle, par de l'acier coulé. La bobine de papier 2 et les couches de condensateur 3 sont constituées, dans le cas représenté, par des feuilles enroulées d'une manière uriforme autour du conducteur ou du tube support contenant ce dernier.
Sur les extrémités de l'armature 5 viennent s'appliquer les tubes isolants 6 et 7 fixés d'une manière étanche sur l'armature 5 en enfermant la bobine isolante 2. Aux extrémités de ces tubes sont
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disposées des plaques d'étancéité 8 et 9,comportant des défiée* teurs anti-effluves respectivement en 10 et 11 et traversées par la tige conductrice 1, La plaque d'étanchéité 8 est solidarisée par soudure avec cette tige 1, tandis que.la claque d'étanchéité 9 est raliée.à cette tige par l'intermédiaire d'un ressort 12 qui absorbe les dilatations irrégulières dues à l'action des variations de la température.
En service, la partie supérieure de la traversée se trouve à l'extérieur d'un bâtiment et la partie inférieure à l'intérieur.
C'est pourquoi le tube supérieur 6 est en une matière céramique résistant aux intempéries, tandis que le tube 7 disposé du côté intérieur est constitué, par exemple, par du papier imprégné de bakélite. L'armature 5, les deux tubes 6 et 7 qui lui sont fixés et les plaques d'étanchéité 8 et 9 forcent ensemble une chambre à gaz étanche pour laquelle est prévue dans l'armature une ouver- ture 13 d'évacuation et de remplissage en gaz ; 14 désigne un manomètre monté sur l'armature 5.
Après montage de la traversée, celle-ci est d'abord nichée à fond, tout résidu d'humidité ou d'air retenu par l'isolant ou dans la chambre est évacué et, enfin, on remplit la chambre d'un gaz ou d'un"mélange gazeux contenant un halogène, par exemple de l'hexafluorure de soufre sous une pression comprise avantageuse- ment entre 1,5 et 4 atmosphères. Ce gaz qui peut encore contenir de l'azote ne pénètre pas seulement dans l'intervalle séparant la bobine isolante 2 de la paroi Intérieure des tubes 6 et 7 formant la chambre à gaz, mais également à l'intérieur de la bobine @n pa- pier 2 qui'est ainsi complètement imprégnée.
On doit l'appliquer à ce que la pression sous laquelle le gaz est introduit dans la chambre, soit maintenue grâce à une fermeture étanche de l'ouver- ture 13 servant à l'introduction des gaz.
Les avantages de la traversée qui vient d'être décrite par rapport aux traversées déjà connues sont ainsi d'autant .plus nets
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que la traversée est plus longue en raison soit d'une tension plus élevée, soit d'une grande longueur de la couche de terre associée à la traversée ou de son armature mise à la terre.
Un cas particulier des traversées comportant une couche de terre très longue est constitua par une traversée dite barre Isolée. Sa couche de terre est plus longue que les tubes isolants disposés de part et d'autre de l'armature et elle peut s'étendre sur une longueur allant jusqu'à 10 mètres ou davantage. Une telle barre ne sert souvent plus de traversée d'une paroi, mais bien comme rail omnibus isolé dans une station ou sous-station élec- trique et s'appliquant sur la couche de terre.
Un tel rail exécuté conformément à l'invention n'a pas besoin d'être rectiligne et il peut être coudé à volonté dans un ou plusieurs plans suivant les nécessités, sans que l'on se heurte pour cela à des difficultés de fabrication.
En Fig.2 , une telle traversée est représentée avec une couche de terre très allongée. Cette traversée comporte un tube ou armature métallique 15 qui est beaucoup plus long que l'armature correspondante 5 du dispositif de la Fig.l. Une autre différence consiste en ce que le tube Isolant 7 est relié au tube métallique 15 par une pièce coudée 16. De même, le conducteur tubulaire ou non, sous tension 17 est représenté comme également coudé.
En raison de la longueur relativement importante de la bobine 18, celle-ci, ainsi que les couches formant condensateurs 1ç, ne sont plus constituées par des feuilles enroulées, mais par des bandes enroulées et @ala d'autant plus nécessairement que le conducteur 17 est coudé. Dans cette traversée, la couche de terre est plus longue que les tubes isolants 5, et 7 .En raison de la longueur de la traversée, on prévoit encore sur le tube métallique 15 deux ouvertures 20 d'évacuation et de remplissage des gaz.
Dans certains cas, il est avantageux de prévoir ces ouvertures dans les claques d'étanchéité terminales des tubes 6 et 7 pour que l'on puisse évacuer et imprégner la traversée à partir de ses
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deux extrémités de la manière déjà indiquée.