Isolateur électrique à haute tension. La présente invention a pour objet un isolateur électrique à haute tension du genre de ceux qui comportent des éléments en ma tière isolante groupés en file.
Dans l'isolateur suivant l'invention, les liaisons intermédiaire entre les éléments de la file sont établies sans que la masse de chaque élément soit en contact avec une pièce de liaison métallique. En outre, les divers éléments sont séparés par des joints étanches. .
Cette disposition permet de supprimer les capacités formées dans les isolateurs or dinaires par la présence simultanée de pièces métalliques de liaison.
Les divers éléments peuvent comporter des cavités filetées dans lesquelles se vissent des pièces de liaison en matière isolante de résistance mécanique et électrique suffi sante.
Pour améliorer la répartition du poten tiel le long d'un isolateur de ce type, on peut disposer de place en place, entre deux éléments consécutifs, une cape métallique amovible. Par ailleurs, on sait que, dans la consti tution d'isolateurs rigides à plusieurs élé ments, la tension de "claquage par con- tournement", c'est-à-dire la tension néces saire pour qu'une étincelle puisse éclater entre les deux pôles du potentiel en suivant le contour extérieur de l'isolateur, est fonc tion de la longueur de la ligne de fuite me surée sur les distances les plus courtes sé parant les deux points où sont appliqués ces pôles.
On sait également qu'une très faible augmentation de la longueur de la ligne de fuite améliore d'une façon assez considérable la valeur de la tension d'amor çage d'une chaîne d'isolateurs. On peut dans un isolateur suivant la présente invention intercaler des éléments auxiliaires isolants entre deux éléments consécutifs.
Plusieurs files d'éléments, dans un Îso- lateur, pourraient être reliées par une arti culation métallique joignant les éléments ter minaux de deux files consécutives.
Quand l'isolateur est destiné à servir d'isolateur de traversée, on peut employer un tube isolant qui traverse les éléments et les pièces creuses et qui renferme le conduc teur. Celui-ci peut être constitué par une tige métallique filetée aux deux bouts, des écrous se vissant sur ces filetages et blo quant les divers éléments les uns contre les autres.
Les dessins annexés donnent, à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'objet (le l'invention: La fig. 1 représente, partie en élévation, partie en coupe, un élément isolateur assem blé par vissage à un second élément; La fig. 2 représente, en élévation, un isolateur rigide formant un pôle de section neur constitué par l'assemblage de plusieurs éléments isolateurs; La fi-. 3 montre un isolateur compor tant entre deux éléments une cape amovible métallique; La fig. 4 montre un isolateur compor tant un élément auxiliaire entre deux élé ments principaux;
Les fig. 5 et 6 représentent deux modes d'exécution différents d'un isolateur de tra versée; enfin L a fig. 7 est une vue, partie en coupe, partie en élévation, d'une suspension mixte. L'élément représenté en fig. 1 est cons titué par un isolateur en porcelaine ou toute autre matière isolante (verre, basalte, etc.) 1, de forme appropriée et de préférence de forme "juponnée", de façon à permettre l'évacuation vers l'extérieur de l'eau de ruis sellement. La forme de l'isolateur doit d'ail leurs être fonction de son emploi.
A l'inté rieur de l'isolateur 1 est ménagée une cavité 2 dont les parois latérales sont filetées et dont la. partie supérieure est en forme de calotte sphérique. Dans la cavité 2, vient se visser une pièce isolante 3, constituée par une tête filetée .1, surmontée d'une partie en forme de portion de sphère 5, qui vient épouser exactement la forme du fond de la cavité 2 et par une tige filetée 6. Cette pièce 3 est en matière isolante de résistance mécanique suffisante, par exemple un isolant constitué par un aggloméré cellulosique dont les élé ments sont choisis parmi les corps parfaite- ment isolants et d'une grande résistance mé canique.
L'isolateur en porcelaine 1 présente à sa partie supérieure une cavité filetée 7, destinée à recevoir, lors de l'assemblage des éléments, la tige filetée 6 de l'élément supérieur.
On voit à l'examen de la fig. 1, qu'en bloquant l'un sur l'autre les isolateurs 1 et 8 et en interposant entre les deux une rondelle isolante 9, en caoutchouc par exemple, on obtient une étanchéité absolue entre les deux éléments.
La pièce isolante 3 pourrait avoir toute autre forme que celle qui vient d'être indi quée et être constituée, par exemple, par une simple tige filetée, ainsi qu'on peut le voir en fig. 3 par exemple. Bien entendu, la forme de la cavité 2 est modifiée en conséquence.
La fi-. 2 représente un pôle de section neur haute tension constitué par un certain nombre d'éléments tels que celui qui vient d'être décrit, assemblés de manière à cons tituer un isolateur à plusieurs éléments. A l'intérieur du dernier élément l' en bas de l'isolateur est fixée une pièce 10 pouvant être, par exemple, boulonnée sur une plaque- support 11, tandis que l'élément supérieur 1" porte la mâchoire haute tension 12.
On voit qu'il est très facile de changer, en cas de besoin, l'un des éléments, toutes les fixations se faisant par vissage.
Un tel isolateur rigide pourrait être uti lisé, non seulement dans l'appareillage courant haute tension, mais aussi à la cons truction de lignes de transport de force aérien, la répartition du potentiel le long des éléments devant être sensiblement égale par suite de l'absence de métal entre éléments.
La fig. 3 représente un isolateur dans lequel on a eu recours à l'artifice décrit plus haut pour améliorer encore cette r6par- tition du potentiel. Entre les deux éléments 1, réunis entre eux par la tige filetée isolante 3, est disposée la cape métallique amovible 13, avant, par exemple, la forme d'un tronc de cône avec un rebord interne 14 à. sa par tie inférieure. Notons encore les rondelles isolantes 9.
Cette métallisation, destinée uniquement < i améliorer la répartition du potentiel, pour ra, suivant les cas, intéresser soit la totalité des éléments isolateurs constituant la chaîne, suit seulement une partie de ceux-ci.
Dans la forme d'exécution de l'isolateur représentée en fig. 4, on a interposé entre les deux éléments 1 un élément auxiliaire 15, de forme appropriée, de manière à aug- meritc@r la longueur de la ligne de fuite de l'i-#o1ateur total.
Ce dispositif peut, si on le désire, être combiné avec le dispositif de métallisation décrit ci-dessus.
L'emploi de ces éléments auxiliaires per- rnet, en outre, d'obtenir un excellent facteur d'efficacité E pour une chaîne d'isolateurs de 1' éléments. En effet, si l'on désigne par Ui la valeur de la tension de claquage pour l'un des éléments principaux, et par Ut la valeur de la tension de claquage pour l'en semble de la chaîne considérée, le facteur d'efficacité est défini par la relation:
EMI0003.0017
L'adjonction des éléments auxiliaires a pour effet d'augmenter la ligne de fuite et par suite Ut.
Le nombre N des éléments prin cipaux et la tension Z71 restant constante, on voit que le facteur E croîtra avec Ut.
Dans l'isolateur de traversée représenté en fig. 5, les divers éléments constitutifs 16 sont creux, s'emboîtent les uns dans les au tres et reposent sur des rondelles isolantes d'étanchéité 17. Ils sont tous traversés par une tige centrale métallique 18 servant de passage au courant, et filetée à chacune de ses extrémités. Des écrous 19 et 2.0 s'enga gent sur ces parties filetées et réunissent, lorsqu'ils sont bloqués, les divers éléments les uns aux autres, assurant ainsi la rigidité de l'ensemble et l'étanchéité.
Un tube isolant 21 entoure la tige cen trale 18 et forme une protection supplémen taire pour celle-ci qui peut porter, à sa par tie supérieure, un trou 22 servant à amener l'huile de l'intérieur de la traversée et mis en communication avec un réservoir extérieur. Le remplissage intérieur de ces traversés peut se faire également à l'aide d'une matière isolante mise liquide à chaud telle que com pound, brai, etc (huile et brai mélangés).
Dans la forme d'exécution d'un isola teur de traversée représenté en fig. 6, les éléments constitutifs 16 sont également per cés d'un trou central vertical et traversés par un tube isolant, en porcelaine, par exem ple, 21,à l'intérieur duquel est disposé le conducteur. On peut mettre plusieurs tubas 27. concentriques. Deux éléments successifs sont réunis entre eux par une tige creuse isolante 23 entourant le tube isolant 21 et filetée extérieurement de manière à réunir les deux éléments successifs, entre lesquels est interposé le joint étanche 17.
Ainsi qu'on peut le voir sur la figure, deux tiges isolantes successives 23 sont séparées par une épais seur de po.reelaine 24, venue de fabrication avec la porcelaine de l'élément 16.
Les formes d'exécution représentés en fig. 5 et 6 se rapportent à des isolateurs d'entrée clans un interrupteur ou ir.ansfor- mateur à huile. L'élément isolant 25 qui se trouve à l'endroit où l'isolateur pénètre dans l'appareil est muni extérieurement de rai nures 26 de manière à se fixer par scellement sur la paroi métallique supérieure 27 de l'interrupteur ou du transformateur. Les élé ments isolants tels que 28 qui se trouvent à l'intérieur de l'appareil sont assemblés de la même façon que les éléments exté rieurs 16,
mais leur forme est différente, et en particulier, on a supprimé le chapeau. Ces éléments peuvent baigner complètement ou en partie dans l'huile.
Dans les traversées représentées aux fig.5 et 6, on tient compte que le nombre des élé ments 16 et 28 est fonction de la tension. De plus comme la partie faible de l'isolateur de traversées pour résister à une tension de percement, se trouve à l'endroit du joint avec la pièce 27, on peut, suivant la tension en visagée, proportionner les dimensions et en particulier le diamètre central de l'isolateur central 25, ses parties inférieure et supé- rieure étant dimensionnées pour recevoir les pièces standard 16 et 28.
On conçoit ainsi que par l'augmentation du diamètre de la partie centrale de l'isola teur 25, la distance à la. masse de la tige cen trale métallique 18 (fi-. 5) est plus grande et le volume de matière isolante de remplis sage (huile, compound, etc.) plus considé rable.
Enfin, en cas de .dilatations inégales de la porcelaine et des pièces métalliques et en par ticulier de la tige 18, on peut placer sous les écrous 19 et 20 (fi-. 5) des ressorts de com pensation.
La fig. 7 représente une suspension mixte dans laquelle un certain nombre d'isolateurs 1 sont réunis entre eux au moyen de tiges file tées isolantes 3 avec interposition d'un joint étanche 9, de manière à constituer un groupe isolateur. Deux groupes peuvent être réunis par une pièce métallique formant articula tion 29.
Comme on peut le voir, ce dispositif, sans supprimer complètement toutes les capacités, permet cependant de diminuer la capacité de l'ensemble, le nombre des articulations métal liques pouvant être réduit au strict mini mum.
On peut augmenter, si on le désire, l'étan chéité sur joint entre deux éléments par l'adjonction d'un mastic ou ciment placé tout autour du joint en 30, ainsi que cela est représenté en fig. 7. Ce mastic ou ciment offre en outre l'avantage d'éviter un trop gros effort de desserrage.
On peut remarquer que ces éléments seraient également utilisables avec toute forme d'isolateur dans laquelle la porce laine travaillerait non plus à la traction, mais à la compression.
Enfin, il est possible d'assembler entre eux des éléments isolateurs sans utiliser de pièces de liaison isolantes accessoires. Les supports seraient alors constitués en vis sant directement les éléments les uns sur les autres, sans scellement ni emploi de pièces isolantes accessoires, les éléments étant bien entendu séparés par des joints étanches. Mais il convient de signaler que ce dispositif présente une certaine difficulté dans la fa brIcation des éléments, que ceux-ci soient en porcelaine, en basalte, en verre, ou en toute autre matière appropriée.