CA2863133A1

CA2863133A1 - Dispositif pour un appareil de commutation d'exterieur

Info

Publication number: CA2863133A1
Application number: CA2863133A
Authority: CA
Inventors: Pierre Couture
Original assignee: Hydro Quebec
Current assignee: Hydro Quebec
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2032-01-19
Also published as: EP2805394A4; CN104170195B; JP5969050B2; EP2805394A1; CA2863133C; ES2606178T3; CN104170195A; WO2013106898A1; JP2015510661A; US20150008030A1; US9530583B2; EP2805394B1

Abstract

Cette invention concerne un dispositif pour un appareil de commutation d'extérieur d'une ligne de transport d'énergie électrique, l'appareil de commutation étant enclos dans un boîtier. Le dispositif inclut une paroi faite d'un matériau électriquement conducteur capable de bloquer les rayons du soleil. Le dispositif inclut également un assemblage de fixation pour fixer la paroi sur le boîtier pour empêcher, au moins partiellement, les rayons du soleil de frapper le boîtier durant la journée.
L'assemblage de fixation a au moins un espaceur fait d'un matériau isolant pour séparer la paroi du boîtier, créant ainsi un espacement entre la paroi et le boîtier. Le dispositif inclut également au moins un connecteur électrique pour connecter électriquement la paroi à la circuiterie de l'appareil de commutation, située dans le boîtier, à des fins de contrôle de l'alimentation et de la tension électrique.

Description

DISPOSITIF POUR UN APPAREIL DE COMMUTATION D'EXTÉRIEUR
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention vise des appareils de commutation d'extérieur, utilisés pour surveiller et contrôler une ligne de phase d'un tronçon d'une ligne de transport électrique.
Plus spécifiquement, l'invention vise des dispositifs pour protéger des appareils de commutation d'extérieur.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR :
Connu dans l'art, le brevet américain N 7,235,900 B1 (COUTURE), délivré le 26 juin 2007, décrit un appareil de commutation et une méthode pour varier l'impédance d'une ligne de phase d'un tronçon d'une ligne de transport d'énergie électrique, la ligne de phase incluant n conducteurs. L'appareil inclut, pour chacun des conducteurs, une composante passive et une paire d'interrupteurs électromécanique et électronique, la paire d'interrupteurs étant capable de connecter et déconnecter de manière sélective la composante passive en série avec le conducteur correspondant, les interrupteurs de chaque paire étant indépendamment contrôlables. L'appareil inclut également un dispositif de détection afin de détecter les conditions d'opération courantes de la ligne de phase, et un dispositif de contrôle pour contrôler chaque paire d'interrupteurs selon les conditions d'opération courante.
La demande PCT/CA2008/001185 (COUTURE), publiée sous le numéro W0/2008/154749, décrit un appareil et une méthode pour surveiller la ligne de phase d'une portion d'une ligne de transmission d'énergie électrique. L'appareil comprend un dispositif de surveillance d'un paramètre d'une ligne de phase. Le paramètre est représentatif des conditions d'opération courantes de la ligne de phase et a une vitesse de propagation connue.
L'appareil comprend également un dispositif pour générer un signal de détection chaque fois qu'un paramètre a dépassé un seuil donné. L'appareil permet également de conserver en mémoire l'heure de réception à laquelle le signal de détection a été généré. L'appareil comprend également un dispositif pour transmettre un signal représentatif d'une position géographique de l'extrémité du tronçon, et un dispositif pour localiser géographiquement l'évènement une fois que deux signaux de détection consécutifs ont été générés depuis le lieu géographique du signal représentatif, et qu'ils ont été associés à deux signaux de détection au moment de la réception.

2 Le brevet US 7,939,460 (COUTURE) décrit un appareil de commutation qui inclut un interrupteur à vide connecté en série avec un des conducteurs d'une ligne de phase d'une ligne d'énergie. Un moteur contrôlable permet l'ouverture et la fermeture sélectives de l'interrupteur à
vide. Un détecteur permet la détection d'un paramètre représentatif des conditions d'opération courantes de la ligne de phase; et un contrôleur permet de contrôler le moteur contrôlable selon le paramètre détecté par le détecteur.
La demande PCT/US2009/031826 (PETRENKO) publiée sous le numéro W02009123781, la demande PCT/CN2008/072650 (GONG) publié sous le numéro W02009/049544 et le brevet US 6,0180,152 (ALLAIRE) décrivent également d'autres dispositifs destinés aux lignes de transport d'électricité, et à des fins de dégivrage. Le document intitulé
Méthode et test pour dégivrer quatre conducteurs en faisceaux par déphasage avant du courant de fonctionnement dans différentes combinaisons de sous-conducteurs 1 par Zhang Zhijin, explique comment le dégivrage des conducteurs en faisceaux a été vérifié et testé en faisant circuler le courant de fonctionnement dans différentes combinaisons de sous-conducteurs.
En se référant à la Figure 1, une portion de la ligne de transfert d'énergie électrique à haute tension 10 comprend des appareils de commutation d'extérieur 14. Chaque ligne de phase A, B, C, comprend une paire d'appareils de commutation 14, montés dos-à-dos. Les paires d'appareils de commutation 14 sont situées sur la même tour 12, chaque paire des appareils de commutation dos-à-dos 14 étant à un potentiel différent, ce potentiel étant celui de la ligne de phase A, B, C, auquel la paire d'appareils est rattachée. Chacun des appareils de commutation 14 inclut un boîtier contenant le circuit requis pour surveiller et contrôler la ligne de phase correspondante. Le bloc d'alimentation capacitif et les antennes du voltmètre 16 sont connectés au faisceau de conducteurs de la ligne de phase, à l'extérieur des appareils de commutation 14, et sont donc exposés aux rayons du soleil et au mauvais temps.
En se référant à la Figure 2, un des appareils de commutation de l'art antérieur 14 de la Figure 1 est représenté. Durant la journée, les rayons du soleil frappent directement le boîtier 20 de l'appareil de commutation 14, chauffant par conséquent l'appareil 14. Cette chaleur peut causer une détérioration prématurée des circuits électriques et électroniques qu'il contient. Une telle zhang Zhijin, Bi Moaqiang, Jiang Xingliang, Huang Haizhou, Hu Juanlin, Sun Ciaxin, Méthode et test pour dégivrer quatre conducteurs en faisceaux par déphasage avant du courant de fonctionnement dans différentes combinaisons de sous-conducteurs , 14th Internatiional Workshop of Atmospheric Icing structures, Chongqing, Cine, 8-13 mai 2011 . ,

3 configuration requiert l'utilisation d'une isolation thermale à l'intérieur du boîtier 20 de l'appareil de commutation 14, afin de limiter la transmission de chaleur au circuit interne de l'appareil 14.
L'appareil de commutation 14 comprend un module de parafoudre externe et une antenne capacitive 16. L'antenne 16 est rattachée à l'intérieur de l'appareil de commutation par des connecteurs de traversée électrique axiale, et des câbles 18. L'antenne capacitive 16 peut être utilisée pour alimenter l'appareil de commutation 14 en énergie, et pour mesurer le potentiel de la ligne de phase. Cela requiert également l'utilisation des câbles 18, qui peuvent être isolés pour des voltages intermédiaires de 1 à 10kV, afin de pouvoir connecter l'antenne capacitive et le voltmètre à l'appareil de commutation. Ces câbles 18 sont exposés aux radiations d'ultraviolet, et au mauvais temps tel que la neige et les tempêtes de glace, ce qui peut les endommager.
Le demandeur est d'avis qu'il existe un besoin pour un dispositif permettant de refroidir des appareils de commutation d'extérieur, et permettant d'amener plus efficacement un signal électrique à l'intérieur du boîtier d'un appareil de commutation d'extérieur.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
Un des objectifs de l'invention est de fournir un appareil palliant au besoin mentionné ci-dessus.
La présente invention comprend un dispositif pour un appareil de commutation d'extérieur d'une ligne de transfert électrique. L'appareil de commutation est enclos dans un boîtier. Le dispositif comprend :
- une paroi faite d'un matériau conducteur d'électricité capable de bloquer les rayons du soleil;
- un assemblage de fixation pour fixer la paroi sur le boîtier pour empêcher, au moins partiellement, les rayons du soleil de frapper le boîtier durant la journée;
l'assemblage de fixation ayant au moins un espaceur fait d'un matériau isolant pour espacer la paroi du boîtier, créant ainsi un espacement entre la paroi et le boîtier; et - au moins un connecteur électrique pour connecter électriquement la paroi à
la circuiterie de l'appareil de commutation, située à l'intérieur du boîtier.
De préférence, ledit au moins un espaceur comprend plusieurs espaceurs.

4 De préférence, la paroi comprend plusieurs sections, chaque section de la paroi étant séparée du boîtier par un moins un des espaceurs.
De préférence, les parois sont courbées pour former une paroi de forme cylindrique afin d'enclore l'appareil de commutation.
De préférence, l'assemblage de fixation comprend des nervures courbées connectées respectivement aux portions internes des sections de la paroi cylindrique par le moyen des espaceurs de façon à ce que les sections de la paroi soient électriquement isolées des nervures. L'assemblage de fixation inclut également des charnières connectées aux extrémités des nervures de façon à ce que le dispositif forme une structure articulée capable de passer d'une position fermée dans laquelle la structure articulée a une forme cylindrique pour enfermer l'appareil en mettant les nervures en contact avec le boîtier, à une position ouverte.
De préférence, chacun desdits au moins un connecteur électrique comprend une traversée électrique radiale apte à être montée à travers le boîtier de l'appareil de commutation.
De préférence, chacun desdits au moins un connecteur électrique comprend une traversée électrique axiale apte à être montée à travers le boîtier de l'appareil de commutation.
De préférence, chacun des espaceurs comprend une tige isolante s'étendant radialement entre la structure de forme cylindrique et la paroi.
De préférence, chaque section de la paroi a une extrémité, sur au moins un côté de la paroi de forme cylindrique, l'extrémité étant courbée pour former un anneau à effet couronne sur le côté
de la paroi de forme cylindrique.
De préférence, le dispositif est utilisé en combinaison avec l'appareil de commutation d'extérieur, dans lequel la circuiterie de l'appareil de commutation d'extérieur comprend une alimentation électrique ayant une entrée connectée à la paroi à travers ledit au moins un connecteur électrique, et une sortie pour alimenter l'appareil de commutation.
De préférence, le dispositif est utilisé en combinaison avec l'appareil de commutation d'extérieur, dans lequel la circuiterie de l'appareil de commutation comprend un voltmètre ayant , une entrée connectée à la paroi à travers ledit au moins un connecteur électrique, et une sortie pour générer un signal représentatif d'un voltage d'une phase de la ligne de transport d'énergie électrique.
De préférence, la paroi a dans sa partie supérieure un espacement longitudinal, séparant deux sections adjacentes de la paroi, le dispositif comprenant un couvercle longitudinal monté au-dessus de l'espacement longitudinal.
De préférence, la paroi présente au moins deux ouvertures, une des ouvertures étant plus haute que l'autre afin de permettre la circulation d'un courant de convection d'air à travers lesdites au moins deux ouvertures.
De préférence, chaque section de la paroi est électriquement isolée l'une de l'autre, et ledit au moins un connecteur électrique comprend plusieurs connecteurs électriques respectivement connectés aux sections de la paroi.
De préférence, les sections de la paroi sont électriquement isolées les unes des autres, et ledit au moins un connecteur électrique comprend plusieurs connecteurs électriques respectivement connectés aux sections de la paroi.
De préférence, le couvercle longitudinal est électriquement isolé des sections de la paroi, et ledit au moins un connecteur électrique comprend un connecteur électrique connecté
au couvercle longitudinal. De préférence, le couvercle longitudinal est courbé, la portion courbée étant électriquement isolée des sections de la paroi.
L'invention comprend également une tour afin qu'une ligne de transport d'énergie ait au moins deux lignes de phase. La tour comprend une structure de support, et pour chaque ligne de phase, un dispositif tel que décrit ci-dessus, en combinaison avec l'appareil de commutation d'extérieur afin de former un module de commutation. Chaque module de commutation est séparé l'un de l'autre, la tour comprend aussi au moins un écran conducteur monté sur la structure de support, et physiquement positionné entre deux modules de commutation adjacents.

L'invention sera mieux comprise après lecture de la description exhaustive d'un mode de réalisation préféré de la présente invention, ainsi que des dessins ci-joints auxquels on se réfère.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en perspective partielle d'un tour d'ancrage, comprenant des modules de commutation dos-à-dos, selon l'art antérieur.
La figure 2 est une vue en perspective de côté d'un appareil de commutation dans son environnement, selon l'art antérieur.
La figure 3A est une vue en perspective d'un dispositif selon un mode de réalisation préféré de l'invention, dans son environnement. La figure 3B est une vue de dessus du dispositif de la figure 3A, montré partiellement, dans son environnement. La figure 3C est une autre vue en perspective du dispositif de la figure 3A, montré partiellement.
La figure 4A est une vue en perspective de dessus d'un dispositif dans une configuration fermée, selon un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 46 est une vue de face du dispositif de la figure 4A.
La figure 5A est une vue en perspective de dessus du dispositif dans une configuration ouverte, selon un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 5B est une vue de face du dispositif de la figure 5A.
La figure 6 est une vue partielle de côté d'un dispositif selon un mode de réalisation préféré de l'invention, dans son environnement.
La figure 7A est une vue éclatée de côté d'un connecteur du dispositif, selon un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 7B est une vue de côté du connecteur de la figure 7A, montré assemblé. La figure 7C est une vue en coupe transversale de la figure 7B, prise le long de la ligne 7C-7C.
La figure 8A est une vue en perspective du dispositif selon un mode de réalisation préféré de l'invention, dans son environnement. La figure 8B est une vue de dessus du dispositif de la e figure 8A, montré partiellement, dans son environnement. La figure 8C est une vue en perspective du dispositif de la figure 8A, montré partiellement. La figure 8D
est une vue en coupe transversale, prise le long de la ligne 8D-8D de la figure 8B.
La figure 9A est une vue en perspective de deux dispositifs selon un mode de réalisation préféré
de l'invention, dans son environnement. La figure 9B est une vue de dessus du dispositif de la figure 9A, montré partiellement, dans son environnement. La figure 9C est une vue en perspective du dispositif de la figure 9A, montré partiellement. La figure 9D
est une vue transversale, prise le long de la ligne 9D-9D de la figure 9B. La figure 9E
est une vue en perspective d'un composant du dispositif de la figure 9A. La figure 9F est une vue en perspective d'un autre composant du dispositif de la figure 9A.
La figure 10 est une représentation schématique d'un dispositif, selon un mode de représentation préféré de l'invention, dans son environnement.
La figure 11 est une autre représentation schématique d'un dispositif, selon un mode de représentation préféré de l'invention, dans son environnement.
La figure 12 est une vue en perspective partielle d'une tour pour une ligne de transport d'énergie électrique, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, dans son environnement.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES FIGURES
Dans la description suivante, les mêmes numéros de référence ont été donnés aux figures présentant des caractéristiques identiques. Afin de préserver la clarté de la description, certains éléments n'ont pas toujours été identifiés sur certaines figures s'ils ont déjà été identifiés dans une figure précédente.
La figure 3A représente un boîtier 20 entouré par un dispositif 22. La fonction du boîtier 20 est d'enclore un appareil de commutation d'extérieur. La fonction du boîtier 20 est similaire à celle du boîtier utilisé pour l'appareil de commutation 14 des figures 1 et 2. On peut également se référer au boîtier 20 par le terme de coque. Le boîtier 20 contient les composantes et la circuiterie de l'appareil de commutation, requis pour le contrôle et la surveillance d'une ligne de phase d'une ligne de transport d'énergie électrique. Cette circuiterie interne ainsi que les , commutateurs électriques faisant habituellement partie d'un appareil de commutation ne sont pas montrés dans les figures 3A et 9D, à des fins de clarté. Le dispositif 22 inclut une paroi 24 faite d'un matériau conducteur d'électricité capable de bloquer les rayons du soleil. Le matériau peut être en métal, par exemple. La paroi 24 peut également être appelée un écran conducteur ou une antenne. Le dispositif 22 inclut au moins un connecteur électrique 26 pour connecter électriquement la paroi 24 à la circuiterie de l'appareil de commutation située dans le boîtier.
Dans le cas présent, le boîtier 20 de l'appareil de commutation comprend des anneaux à effet couronne 28 aux deux extrémités. Les anneaux à effet couronne 28 sont électriquement connectés au boîtier 20. La forme ronde des anneaux à effet couronne 28 permet de changer avantageusement la forme du champ électrique à la périphérie du boîtier 20, le dispersant vers l'extérieur, afin d'éviter ou au moins de réduire un effluve. Le dispositif 22 comprend deux couvercles longitudinaux 30 de chaque côté du crochet 32, de l'appareil. Les couvercles 30 servent comme chapeaux de protection face aux intempéries.
Sur les figures 3B et 3C, le dispositif 22 est montré entourant le boîtier 20, dont un anneau à
effet couronne a été retiré afin de mieux voir certaines des composantes du dispositif 22, qui ne serait pas visible autrement. Un des couvercles longitudinaux 30 a également été retiré afin de voir comment le dispositif 22 est fixé au boîtier 20. Le dispositif 22 inclut un assemblage de fixation 34 pour fixer la paroi 24 au boîtier 20 dans une position qui empêche, au moins partiellement, les rayons du soleil de frapper le boîtier 20 durant la journée. L'assemblage de fixation 34 a au moins un espaceur 36 fait d'un matériau isolant, pour espacer la paroi 24 du boîtier 20, délimitant par conséquent un espacement 38 entre la paroi 24 et le boîtier 20.
Toujours sur les figures 3B et 3C, la paroi 24 est formée par trois sections de paroi 40. Chaque section 40 est connectée à un connecteur 26, qui inclut en retour une traversée radiale 52, montée à travers le boîtier 20 de l'appareil de commutation. Tel que montré
sur les figures 3A et 3C, chaque section de la paroi 40 comprend un connecteur 26 incluant une traversée radiale 52.
Quand une référence au connecteur 26 est faite, cela signifie que l'on se réfère à toutes les composantes permettant de connecter électriquement la paroi 24 du dispositif 22 à la circuiterie située à l'intérieur de l'appareil de commutation. Ainsi, dans le cas ici représenté, chaque connecteur 26 inclut une traversée radiale 52. Il est également à noter que la paroi 24 peut être formée d'une, deux ou plusieurs sections 40. Dans le cas ici représenté, la paroi est formée de trois sections 40. Chaque section 40 de la paroi 24 est électriquement isolée l'une de l'autre, les connecteurs électriques 26 étant respectivement connectés aux sections 40 de la paroi 24. En d'autres termes, chaque section 40 a son propre connecteur 26. Cette réalisation, montrée dans les figures 3A à 3C, est particulièrement adaptée pour un appareil de commutation pour lequel un anneau à effet couronne 28 est situé aux extrémités du boîtier 20.
Tel que représenté sur les figures 3B et 3C, la paroi 24 a un espacement longitudinal 58 dans sa partie supérieure, séparant deux sections adjacentes 40 de la paroi 24. Le couvercle longitudinal 30 est monté au-dessus de l'espacement 58, afin d'empêcher le gel, la neige ou la pluie de pénétrer à l'intérieur de la paroi 24. Le couvercle conducteur d'électricité
30 est monté, de préférence, sur des espaceurs isolants 36, similaires à ceux utilisés pour séparer la paroi 24 du boîtier 20.
Les figures 4A et 4B représente uniquement le dispositif 20, sans l'appareil de commutation. Le dispositif 22 inclut plusieurs sections de paroi 40, ainsi que plusieurs espaceurs 36. Chaque section 40 inclut au moins un espaceur 36, si bien que, lorsque le dispositif est installé autour d'un appareil de commutation, chaque section est séparée de l'appareil. Dans le cas présent, la paroi 24 est formée par trois sections 40. Les sections sont courbées donnant ainsi une forme cylindrique à la paroi 24, et enclosant l'appareil.
En divisant la paroi 24 en deux sections 40 ou plus, des espaces ou espacements 39 sont créés entre chaque segment 40. Quand le dispositif 22 est installé sur les appareils, et que l'appareil est en fonction, de la chaleur est générée soit par l'appareil lui-même, soit par les rayons du soleil frappant la surface exposée de la paroi 24 durant la journée.
L'air chaud remplissant l'espace 38 entre le boîtier 20 de l'appareil et la surface interne de la paroi 24 se déplacera vers le haut et sortira par l'espace 39 situé dans la partie supérieure et sur les côtés du dispositif, entre deux segments 40. Ce mouvement d'air chaud crée un courant de convection qui amènera de l'air froid provenant de l'extérieur par les espacements ou espaces 39 situés au bas du dispositif 20 et par les ouvertures 56. Cette circulation d'air autour de l'appareil le refroidira avantageusement, ce qui réduira ainsi grandement l'usure des composantes électriques et électroniques de l'appareil de commutation, cette usure pouvant se produire dans des environnements à température élevée. Bien sûr, dans d'autres réalisations, il est possible que la paroi 24 ne soit formée que d'une seule section 40. Dans ce cas, la paroi comprendrait au moins deux ouvertures 56, telles que représentées sur la figure 4A, l'une étant plus haute que l'autre, afin de permettre au courant de convection de circuler à travers les ouvertures. Les ouvertures 56 peuvent se trouver sous la forme d'une pluralité de fentes, ou d'une unique . .
rainure longitudinale tout le long de la paroi. Il est à noter que les ouvertures 56 sont aussi utilisées pour drainer l'eau.
Tel que représenté sur les figures 3C, 4A et 4B, ainsi que sur les figures 5A
et 5B, l'assemblage de fixation 34 inclut des nervures courbées 42. Chaque nervure 42 est connectée à une portion interne des sections 40 de la paroi cylindrique 40 par le moyen des espaceurs 36. Comme on peut le voir, dans cette structure, les sections 40 de la paroi 24 sont électriquement isolées des nervures 42. Certaines des nervures 42 incluent une bride 48, que l'on peut également appeler serre-joint, pour simplifier l'assemblage du dispositif 22 autour de l'appareil. Tel que montré plus en détail sur la figure 3C, un côté des nervures courbées 42 est attaché ou fixé au boîtier 20 de l'appareil, et l'autre côté des nervures comprend des espaceurs 36 montés dessus. En fonctionnement, la paroi 24 entoure l'appareil tout en étant électriquement isolée de celui-ci, et donc évoluant à un potentiel différent. Toujours tel que représenté sur la figure 3C, la plaque semi-circulaire 23 située au-dessus du boîtier 20, qui fait partie de l'appareil de commutation, comprend également des espaceurs 37, qui sont nécessaires, dans ce cas, pour isoler le couvercle 30 du boîtier 20.
Si nous retournons aux figures 4A, 4B, 5A et 5C, l'assemblage de fixation 34 inclut des charnières 44 connectées aux extrémités des nervures 42 de façon à ce que le dispositif forme une structure articulée 46, capable de passer d'une position fermée, telle que montrée sur les figures 4A et 4B, à une position ouverte, telle que montrée sur les figures 5A
et 5B. En position fermée, la structure articulée 46 présente une forme cylindrique pour enclore l'appareil, et les nervures sont situées sur la face interne de la structure 46, de façon à ce que, lorsque le dispositif est installé autour du boîtier, les nervures soient en contact avec la surface externe du boîtier. Le fait d'avoir une structure articulée 46 capable de passer d'une position fermée à une position ouverte permet au dispositif 20 d'être installé autour, ou d'être retiré de l'appareil de commutation de manière plus rapide et plus pratique.
La figure 6 représente plus en détail un connecteur 26 du dispositif. Dans cette réalisation, le connecteur 26 inclut une traversée électrique radiale 52, apte à être montée à
travers le boîtier de l'appareil de commutation. Tel que l'on peut le constater, la portion conductrice de la traversée électrique radiale 52 n'est pas en contact avec le boîtier 20. Sa fonction est d'établir la connexion avec la circuiterie de l'appareil de commutation, comme cela sera décrit plus en détail par la suite dans la description. Le fait d'utiliser une traversée électrique radiale 52 présente r 11.
l'avantage de cacher la majeure partie du connecteur 26 à l'intérieur de la paroi 24, le protégeant ainsi des rayons du soleil, de la pluie, de la neige et de la glace, ce qui pourrait autrement l'endommager. Un autre avantage d'utiliser une traversée électrique radiale 52 est le fait que cela facilite le démontage du dispositif autour de l'appareil de commutation. Le boîtier 20 comprend un écran conducteur électrique 54 agissant comme un écran électromagnétique.
Les deux espaceurs 36 représentés, incluent chacun une tige isolante 50, s'étendant radialement entre la structure cylindrique de l'assemblage de fixation 34 et la paroi 40. Les tiges isolantes 50 comprennent plusieurs vagues ou soucoupes, afin d'augmenter la distance de fuite (leaking distance) entre la paroi 24 et le boîtier 20, de façon à empêcher la formation d'arcs électriques.
Maintenant, passons aux figures 7A à 7C qui représentent les composantes formant une traversée électrique radiale 52. La traversée électrique radiale 52 inclut deux portions 60, 62; la portion 60 est montée sur la face extérieure du boîtier 20, et l'autre portion 62 est montée sur la face intérieure du boîtier, où les composants électriques et électroniques de l'appareil sont situées. Dans ce cas, un connecteur mâle 66 avec des isolants 64 est présent sur la portion 60;
et un connecteur femelle 74 avec des isolants 64 est présent sur la portion 62. La traversée électrique radiale 52 inclut également un écran de mise à terre 68, un couvercle 70, un couvercle isolant en polymère 72 et des joints toriques 76.
La figure 8A représente une autre réalisation du dispositif 20. Dans cette réalisation, la paroi cylindrique 24 est courbée à l'extrémité d'au moins un côté pour former un anneau à effet couronne 78. Dans le cas représenté, l'extrémité de chaque section 40 est courbée en forme d'anneau à effet couronne 78, de même que les extrémités des couvercles longitudinaux 30. Le fait d'avoir l'anneau à effet couronne 78 faisant partie de la paroi 40 plutôt que du boîtier 20, augmente la surface de la paroi 24 du dispositif 22, l'anneau à effet couronne 78 étant électriquement isolé du boîtier 20. Quand il fait partie du dispositif 22, l'anneau à effet couronne 78 ne réduit pas seulement les occurrences d'effluves, il permet également d'augmenter la surface des sections de la paroi 40, augmentant ainsi la capacité du dispositif 22 à générer de l'énergie quand il est utilisé comme une partie d'un circuit de bloc d'alimentation capacitif.
Sur les figures 8B à 8D, l'anneau à effet couronne 78 sur un côté du dispositif 22 a été retiré afin de mieux montrer les composantes du dispositif 22, qui seraient autrement dissimulées. Sur la =

figure 8C, le couvercle longitudinal 30 a également été retiré à l'arrière du dispositif 22. Sur les figures 8A à 8D, l'anneau à effet couronne 78 fait partie intégrante de la section de paroi 40, à
l'endroit où la lame métallique formant la section 40 est pliée et courbée afin de former l'anneau à effet couronne 78. Alternativement, il est aussi possible d'utiliser des lames métalliques courbées, séparées, fixées à l'extrémité de la section de paroi 40. Les couvercles longitudinaux 30 sont électriquement isolés des sections de paroi 40. Dans ce cas, le couvercle longitudinal 30 est séparé du boîtier 20 par des espaceurs isolants 36, et peut être utilisé
comme section de paroi supplémentaire en incluant un connecteur apte à être monté à travers le boîtier, et à être connecté à la circuiterie de l'appareil de commutation.
La figure 9A représente deux appareils de commutation mis dos-à-dos. Un dispositif 22 entoure le boîtier de chacun des appareils. En d'autres termes, chaque appareil a son propre dispositif 22. Tel que représenté, l'avant du dispositif 22 inclut une paroi 24 formée par au moins deux sections de paroi 40. Chaque paroi de section 40 a deux extrémités, une extrémité interne située près d'une plaque de raccordement 80 qui est commune aux deux appareils de commutation, et une extrémité externe. L'extrémité externe de chaque section de paroi 40 est courbée, formant un anneau à effet couronne 78 sur le côté externe de la paroi cylindrique 24.
Le dispositif 22 comprend également un couvercle longitudinal 30, comme protection contre les intempéries.
Toujours concernant la figure 9A, mais aussi les figures 9C, 9E et 9F dans lesquelles les dispositifs 22 sont représentés avec les couvercles longitudinaux 30 retirés, chaque section de paroi 40 a un connecteur 82. Dans ce cas, les trois portions courbées des trois sections de paroi 40 sont connectées aux connecteurs 82. Différentes alternatives sont possibles pour connecter les connecteurs 82 aux sections de paroi 40. Dans le cas représenté, les câbles aux extrémités des connecteurs 82 sont simplement courbés et peuvent être vissés aux sections de paroi 40.
Une autre alternative consiste à fixer les câbles aux extrémités externes de chaque connecteur 82 à une vis, qui peut être vissée sur les sections de paroi correspondantes 40.
Tel que représenté sur les figures 9A à 9F, le connecteur 82 inclut un tuyau à
traversée électrique axiale 84, qui permet de transmettre le courant électrique et le signal de tension de chacune des sections 40 à la circuiterie de l'appareil de commutation, qui ne sont pas ici représentées afin de ne pas alourdir les figures. Les trois sections de paroi 40 sont chacune connectées à un connecteur correspondant 82, fournissant ainsi une redondance du courant électrique et du signal de tension. Un autre avantage de cette configuration est qu'elle permet d'installer ou de désinstaller le dispositif 22 avec plus de facilité, sans avoir à enlever les connecteurs 82 de la plaque avant des boîtiers 20, tel que représenté plus en détail sur la figure 9C. Il est à noter que les traversées électriques 86 servent à établir des connexions avec les quatre conducteurs des lignes de phase électriques, et ne font pas partie du dispositif 22.
Si nous regardons à nouveau les figures 9A et 9D, le couvercle longitudinal 30 a également son extrémité extérieure courbée. Le couvercle longitudinal 30 est électriquement isolé des sections de paroi 40. En plus d'avoir un connecteur électrique 82 connecté à chaque section de paroi 40, un autre connecteur électrique 82 est aussi connecté au couvercle 30. Une antenne GPS 88 et une antenne sans fil 89 peuvent également être placées sur l'appareil de commutation, leurs signaux respectifs étant relayés à la circuiterie située à l'intérieur du boîtier 20, par le moyen du tuyau de traversée électrique axiale 84, tel que représenté plus en détail sur la figure 9D.
La figure 9E représente plus en détail l'antenne GPS 88, l'antenne sans fil 89 et le connecteur 82 qui peut être connecté au couvercle conducteur d'électricité 30. Il est à
noter que le connecteur 82 inclut toutes les composantes requises pour connecter le couvercle conducteur d'électricité 30 à la circuiterie située à l'intérieur de l'appareil de commutation (non-représenté
sur cette figure). Le connecteur 82 inclut un fil électrique 114 qui peut être connecté au couvercle 30, qui passe à travers le tuyau à traversée électrique 84. Un isolant 104 est nécessaire puisque le signal de tension transmis par ce câble 114 est un courant à haute tension. Le fil électrique 114 ressort par le tuyau à traversée électrique 84, de même qu'un fil électrique isolant 110, qui peut se connecter à la circuiterie de l'appareil de commutation. Les fils électriques isolés 106 et 108 sont respectivement pour l'antenne GPS 88 et l'antenne sans fil 89.
La figure 9F représente trois connecteurs 82. Chaque connecteur 82 inclut un fil électrique 116, qui peut se connecter à une section de paroi correspondante du dispositif. Les isolants 104 sont utilisés puisque le signal de tension transmis par les fils électriques 116 est un courant à haute tension. Les fils électriques 116 traversent un tuyau à traversée électrique 84, et ressortent sous forme de fils électriques isolés 112.
La figure 10 représente un dispositif monté autour du boîtier 20 d'un appareil de commutation 21. Une des sections de paroi 40 du dispositif est connectée à la circuiterie de l'appareil de commutation 21 avec un connecteur 26. Le faisceau de traversées électriques 86 sert à
connecter le conducteur électrique de la ligne de phase électrique à
l'intérieur de l'appareil de commutation 21. Dans cette configuration, la circuiterie de l'appareil de commutation 21 inclut un bloc d'alimentation 90, ayant une entrée connectée à la paroi 24 par le connecteur 26, et une sortie, qui peut être utilisée pour alimenter l'appareil de commutation 21. Le bloc d'alimentation 90 est également connecté au boîtier 20 de l'appareil de commutation 21. C1 représente la capacitance entre la section conductrice de la paroi 40 du dispositif, et le boîtier 20 de l'appareil de commutation 21. C2 représente la capacitance entre la paroi conductrice 24 et les autres éléments qui l'entourent, cela peut inclure le sol, le câble de terre, la tour, et/ou les autres lignes de phase. La section de la paroi 40 du dispositif est donc utilisée comme un élément du bloc d'alimentation capacitif, la paroi agissant comme une antenne capacitive. De préférence, la paroi 24 est au moins constituée de deux sections de paroi 40, et de préférence, toutes les sections de paroi 40 sont connectées au bloc d'alimentation 90, afin de fournir une redondance pour alimenter l'appareil de commutation 21. Il est également possible de seulement connecter une ou deux des sections de paroi 40.
La figure 11 représente un dispositif monté autour du boîtier 20 d'un appareil de commutation 21. Dans ce boîtier, la circuiterie de l'appareil de commutation 21 inclut un voltmètre 92 ayant une entrée connectée à l'une des sections de paroi 40 par ledit au moins connecteur électrique 26, et une sortie pour générer un signal représentatif d'un voltage d'une phase de la ligne de transport d'énergie électrique. Le voltmètre est également connecté au boîtier 20 de l'appareil de commutation 21. Comme on peut le remarquer, la section de paroi 40 du dispositif peut faire partie d'un diviseur de tension capacitif, qui peut être utilisé pour déduire le potentiel de la ligne de transport d'énergie électrique sur laquelle l'appareil de commutation 21 est monté. De même que pour le bloc d'alimentation 90, la paroi 24 est formée, de préférence, par au moins deux sections de paroi 40, toutes les sections étant connectées au voltmètre 92, de façon à fournir une redondance pour mesurer le voltage de l'appareil 21. Bien sûr, on peut aussi considérer de ne connecter qu'une ou deux sections de paroi 40.
La figure 12 représente une tour 94 sur laquelle on peut voir une ligne de transport d'énergie électrique. La ligne de transport d'énergie électrique a au moins deux lignes de phase, et dans le cas présent, trois lignes A, B, C sont supportées par la tour 94 par le moyen d'isolants. La tour 94 inclut une structure de support 96. Pour chacune des lignes de phase A, B
et C, un dispositif 22 est utilisé en combinaison avec un appareil de commutation d'extérieur 21, formant ensemble f . .
un module de commutation 98. Chaque module de commutation 98 est séparé l'un de l'autre.
En d'autres termes, les modules de commutation 98 de chaque ligne de phase sont séparés les uns des autres. La tour 94 inclut également un écran conducteur 100, monté sur une structure de support 96, et positionné entre deux modules de commutation adjacents 98.
De préférence, un module de parafoudre 102 est utilisé en combinaison avec le module de commutation 98. Le fait d'utiliser des écrans 100 entre les modules 98 de chaque ligne de phase permet avantageusement de mieux définir l'électrode de prise de terre, qui peut varier en fonction des conditions climatiques. Par exemple, l'électrode de prise de terre sera différente selon que le sol est recouvert de neige ou de pluie. Placer un écran 100 entre les modules de commutation 98 permet de mieux définir l'électrode de prise de terre, de réduire l'influence de facteurs tels que la neige ou la pluie au sol près de la tour 94, pour la section de paroi correspondante faisant face à
l'écran conducteur 100.
Comme on peut le remarquer sur les figures 3A à 12, le dispositif 22, selon l'invention, est conçu pour être monté autour d'un appareil de commutation 21. Le dispositif 22 comprend une paroi 24, ou un écran conducteur qui est monté sur l'appareil de commutation 21 avec des espaceurs 36. En munissant la paroi 24 d'ouvertures 56, en la segmentant, ou en la divisant en segments 40, de préférence au-dessus ou sur les deux côtés, un courant de convection peut être généré
grâce aux ouvertures 56, ou grâce aux espacements 39 situés entre les segments adjacents. Ce courant de convection est amené soit par la chaleur provenant de la paroi 24 qui frappée par les rayons du soleil, soit par la chaleur de l'appareil de commutation 21. L'air extérieur amené à
l'intérieur de la paroi 24, circule autour du boîtier 20 dans l'espace 38 entre la paroi 24 et le boîtier 20, et refroidit à la fois l'appareil de commutation 21 et le dispositif 22.
De plus, si la paroi 24 est faite d'un matériau conducteur, tel que du métal, et si les espaceurs 36 sont faits d'un matériau électrique isolant, le dispositif 22 flottera à un potentiel donné
relativement à l'appareil de commutation 21. L'utilisation de connecteurs 26 permet de connecter les segments 40 de la paroi 24 à l'intérieur de l'appareil de commutation 21. Grâce aux connecteurs 26, un voltage électrique et un signal de courant provenant des sections de paroi 40 peuvent être transmis au circuit électrique ou électronique approprié
de l'appareil 92, afin de mesurer le potentiel des sections de paroi 40 et par la même, de déduire le potentiel de la ligne de transport électrique sur laquelle l'appareil de commutation 21 est accroché. Les sections de paroi 40 du dispositif 22 peuvent aussi être utilisées comme un bloc d'alimentation capacitif 90, une source d'alimentation en énergie utilisée par l'appareil 21.
Les sections de . .

paroi 40 et les espaceurs 36 peuvent aussi être montés sur des supports articulés 34, de façon à faciliter l'assemblage du dispositif 22 autour de l'appareil de commutation 21. On peut également considérer l'ajout d'une grille ou d'une maille 100 sur la tour 94, afin de mieux définir l'électrode de prise de terre du diviseur capacitif.
Bien entendu, plusieurs modifications peuvent être apportées à l'appareil et la méthode décrits ci-dessus sans dépasser les limites du cadre de cette invention. Il faut comprendre que les composantes et configurations ne sont pas toutes essentielles à l'invention, et ne doivent pas être interprétées dans un sens restreint qui limiterait l'étendue de cette invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Un dispositif pour un appareil de commutation d'extérieur d'une ligne de transport d'énergie électrique, l'appareil de commutation étant enclos à l'intérieur d'un boîtier, ledit dispositif comprenant :
- une paroi faite d'un matériau conducteur d'électricité capable de bloquer les rayons du soleil;
- un assemblage de fixation pour fixer la paroi sur le boîtier pour empêcher, au moins partiellement, les rayons du soleil de frapper le boîtier durant la journée;
l'assemblage de fixation ayant au moins un espaceur fait d'un matériau isolant pour espacer la paroi du boîtier, créant ainsi un espacement entre la paroi et le boîtier; et - au moins un connecteur électrique pour connecter électriquement la paroi à la circuiterie de l'appareil de commutation, située à l'intérieur du boîtier.

2. Le dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un espaceurs comprend plusieurs espaceurs.

3. Le dispositif selon la revendication 2, dans lequel la paroi comprend plusieurs sections, chaque section de la paroi étant séparée du boîtier par au moins un desdits espaceurs.

4. Le dispositif selon la revendication 3, dans lequel les sections sont courbées pour former une paroi cylindrique afin d'enfermer l'appareil de commutation.

5. Le dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'assemblage de fixation comprend :
- des nervures courbées, respectivement connectées à des portions internes des sections de la paroi cylindrique par le moyen des espaceurs, de façon à ce que les sections de la paroi soient électriquement isolées des nervures; et - des charnières connectées aux extrémités des nervures, de façon à ce que le dispositif forme une structure articulée, capable de passer d'une position fermée dans laquelle la structure articulée a une forme cylindrique pour enfermer l'appareil en mettant les nervures en contact avec le boîtier, à une position ouverte.

6. Le dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel ledit au moins un connecteur électrique comprend une traversée électrique radiale apte à être montée à travers le boîtier de l'appareil de commutation électrique.

7. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel chacun ledit au moins un connecteur électrique comprend une traversée électrique axiale apte à être montée à travers le boîtier de l'appareil de commutation.

8. Le dispositif selon la revendication 5, dans lequel chacun desdits espaceurs comprend une tige isolante s'étendant radialement entre la structure articulée et la paroi.

9. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel chaque section de la paroi a une extrémité, sur au moins un côté de la paroi de forme cylindrique, ladite extrémité étant courbée pour former un anneau à effet couronne sur ledit côté
de la paroi de forme cylindrique.

10. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, en combinaison avec l'appareil de commutation d'extérieur, dans lequel la circuiterie de l'appareil de commutation d'extérieur comprend une alimentation électrique ayant une entrée connectée à
la paroi à
travers ledit au moins un connecteur électrique, et une sortie pour alimenter l'appareil de commutation.

11. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, en combinaison avec l'appareil de commutation d'extérieur, dans lequel la circuiterie de l'appareil de commutation comprend un voltmètre ayant une entrée connectée à la paroi à travers ledit au moins un connecteur électrique, et une sortie pour générer un signal représentatif d'un voltage d'une phase de la ligne de transport d'énergie électrique.

12. Le dispositif selon la revendication 3, dans lequel la paroi a un espacement longitudinal dans sa partie supérieure, séparant deux sections adjacentes de la paroi, le dispositif comprenant un couvercle longitudinal monté au-dessus de l'espacement longitudinal.

13. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la paroi présente au moins deux ouvertures, une des ouvertures étant plus haute que l'autre ouverture afin de permettre la circulation d'un courant de convection d'air à travers lesdites au moins deux ouvertures.

14. Une tour pour une ligne de transport d'énergie électrique ayant au moins deux lignes de phase, la tour comprenant une structure de support et, pour chaque ligne de phase, un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, combiné à
l'appareil de commutation d'extérieur afin de former un module de commutation, chaque module de commutation étant séparé l'un de l'autre, la tour comprenant également au moins un écran conducteur monté sur la structure de support et physiquement positionné entre deux modules de commutation adjacents.

15. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 3, 4, 5, 6, 8 et 9, dans lequel chaque section de la paroi est électriquement isolée l'une de l'autre, et ledit au moins un connecteur électrique comprend plusieurs connecteurs électriques respectivement connectés aux sections de la paroi.

16. Le dispositif selon la revendication 12, dans lequel les sections de la paroi sont électriquement isolées les unes des autres, et ledit au moins un connecteur électrique comprend plusieurs connecteurs électriques respectivement connectés aux sections de la paroi.

17. Le dispositif selon la revendication 16, dans lequel le couvercle longitudinal est électriquement isolé des sections de la paroi, et ledit au moins un connecteur électrique comprend un connecteur électrique connecté au couvercle longitudinal.