WO2012022901A1 - Systeme de protection pour transformateur electrique - Google Patents

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WO2012022901A1
WO2012022901A1 PCT/FR2011/051832 FR2011051832W WO2012022901A1 WO 2012022901 A1 WO2012022901 A1 WO 2012022901A1 FR 2011051832 W FR2011051832 W FR 2011051832W WO 2012022901 A1 WO2012022901 A1 WO 2012022901A1
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transformer
voltage
protection
phases
network
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PCT/FR2011/051832
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Jean-Francis Faltermeier
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Societe Nouvelle Transfix Toulon
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/122—Automatic release mechanisms with or without manual release actuated by blowing of a fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H01F27/402—Association of measuring or protective means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/55—Oil reservoirs or tanks; Lowering means therefor
    • H01H33/555—Protective arrangements responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers

Definitions

  • the invention relates to a protection system for an electrical transformer and to a transformer operating with such a system.
  • the invention is in the field of protection systems against the effects of internal defects of an electrical transformer. STATE OF THE PRIOR ART
  • Such a protection system comprises a device safety device comprising fuses connected in series respectively to a phase of the transformer, said fuses being able to consecutively cut off the current of the electrical current of the phases and to activate a cut-off device for disconnecting said phases of the electrical network to which they are connected.
  • protection systems such as those described in patent EP 0817346 are generally used in medium-voltage / low-voltage distribution transformers immersed in a liquid dielectric.
  • these systems generally comprise a disconnection device comprising a protection means capable of eliminating a fault current if there is a failure of the transformer, said protection means being associated with a switching device which intervenes consecutively to isolate the transformer of the network which feeds it by establishing a sectioning of all the phases.
  • a transformer 1 is illustrated in FIG. 1, and comprises a hermetic tank 2 on which medium-voltage 3 and low-voltage connection vias 4 are located.
  • this tank 2 is completely filled with a liquid dielectric 5 which may be, for example, mineral oil.
  • the protection means 6, the cut-off device 7 of this protection system and the medium-voltage electrical windings 8 of the transformer are successively connected downstream of the medium-voltage bushings 3 and in the tank 2.
  • the protection means 6 being consisting of three medium voltage current limiting fuses.
  • the low-voltage windings 9 are, in turn, directly connected to the low-voltage bushings 4.
  • the cut-off device 7, corresponding to a polyphase breaking means 7, is controlled by the protection means 6 by means of a command 10.
  • This command 10 is a mechanical link between the fuse pins of the protection function. 6 and the trigger mechanism of the sectioning means 7 which then performs a cutoff function.
  • medium voltage / low voltage transformers are commonly used for the distribution of electrical energy.
  • transformers are therefore powered by a source medium-voltage, whose short-circuit power justifies the presence of this medium-voltage protection system.
  • This system eliminates the risk of explosion and fire in case of internal transformer fault.
  • the cut-off device 7 introduces an additional sectioning between the transformer and the medium-voltage network so as to eliminate any risk of disturbance thereof by the presence of the transformer in default.
  • Such applications typically correspond to a wind farm or photovoltaic farm in which the transformer is used as a step-up transformer for injecting the energy produced at low voltage into the medium-voltage network of the distributor.
  • this transformer is likely to be fed by the low-voltage network as the medium-voltage network.
  • a failure of the transformer would cause the appearance of a fault current coming in whole or in part from the medium-voltage network, which failure would be eliminated by the protection system known from the state of the art mentioned previously which aims to isolate the transformer of the medium-voltage network.
  • one of the major drawbacks of this protection system is related to the fact that the transformer remains connected to the low-voltage network, which has the effect of maintaining the defect in the device, with the consequent risk of destruction, or even of external manifestations of transformer, as well as a risk of damage to the low - voltage installation.
  • the invention aims to solve the problem related to the technical difficulties encountered to improve the security level of a transformer so as to ensure the interoperability and portability of such a transformer in many different application frameworks.
  • the present invention comprises a set of protection means and cuts to ensure in case of internal fault insulation of the transformer vis-à-vis the two voltage networks to which it is connected.
  • one aspect of the invention relates to a protection system for an electrical transformer connected to a network of a first voltage and to a network of a second voltage, comprising a protection means and a switching device capable of disconnecting transformer phases of the first voltage network, characterized in that said protection means is connected to said breaking device and to another cut-off device able to disconnect phases of the transformer from the second voltage network.
  • the cut-off members are connected to said protection means
  • the protection means comprises at least one detection means; the protection means is chosen from one of the following elements:
  • the cut-off member is located inside the transformer
  • the breaking device is located outside the transformer, and
  • the first voltage network and said second voltage network relate respectively to a medium-voltage network and a low-voltage network.
  • the invention also relates to an electrical transformer comprising input transformer power phases and distribution phases output of said transformer and an active portion capable of performing the transformation of electrical energy, said transformer being provided with a protection system in which a cut-off member is between said supply phases and the active part, and another cut-off member is located between said distribution phases and said active part.
  • a protection means connected to the two cut-off members is between the supply phases and the active part, and the transformer is immersed in a dielectric liquid contained in a tank connected to the earth and to a mass of the active part.
  • FIG. 3 a representation of the protection system for a transformer according to another embodiment of the invention wherein one of the two cut-off members is located outside the transformer;
  • FIG. 4 an illustration of the contactor of the protection system represented in FIG. 3;
  • FIG. 5 a representation of the protection system according to the present invention in an embodiment in which several detection means are implemented,
  • FIG. 6, a representation of the protection system according to the present invention in an embodiment in which several detection means are implemented, two of which are connected to the mass of the active part
  • FIG. 7 a representation of the protection system according to the present invention in an embodiment in which several detection means located inside the tank are implemented
  • FIG. 8, a representation of the protection system; according to the present invention in an embodiment in which several detection means are implemented, one being located outside the tank, and
  • FIG. 9 a representation of the protection system according to the present invention in an alternative embodiment to that illustrated in FIG. 8.
  • the transformer 1 described relates for example to a polyphase or single-phase electrical transformer 1.
  • This transformer 1 is connected to a network 11 of a first voltage - in a nonlimiting way: medium voltage - and to a network of a second voltage 12 - in a non-limiting way: low-voltage
  • the transformer is a three-phase electrical transformer transforming for example a low voltage medium-voltage, and is immersed in a liquid dielectric 5 contained in a vessel 2 connected to the ground and to a ground of the active part 38 adapted to perform the transformation of electrical energy.
  • This transformer 1 relates non-exhaustively and indifferently to a step-up transformer, or a step-down transformer.
  • This transformer 1 comprises input supply phases of the transformer 1 passing through the bushings 3 and distribution phases at the output of said transformer 1 passing through the bushings 4.
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation of a polyphase electrical transformer 1 comprising: a hermetic tank 2 containing a dielectric 5
  • connection bushings 4 here three bushings for the three distribution phases;
  • a link 10 between the protection means 6 and the breaking device 7 capable of transmitting a control function to said breaking device 7, and a link 14 between the protection means 6 and the breaking device 13 able to transmit a control function to said cut-off member 13.
  • the transformer 1 comprises a protection means 6 connected to the cut-off devices 7 and 13 respectively by electrical and mechanical or electromechanical connections 10 and 14 so as to activate these cut-off devices 7, 13 for the disconnection of the transformer 1 from the medium-voltage networks 11 and low-voltage networks 12.
  • This protection means 6 comprises at least one (the) detection means (s) 20,31,40,34.
  • the means (s) protection (s) 6 may be located outside the transformer, or conversely inside the transformer 1. A modification of the links 10 and 14 allows to vary these configurations.
  • the detection means 20,31,40,34 is provided to detect a failure of the transformer 1.
  • This detection means relates non-exhaustively for example to:
  • An element 20 for the detection of a fault current for example a fuse 20 having a striker 19 as described in patent EP0817346. This fuse 20 is connected in series with the phase;
  • connection 10 between the protection means 6 and the cut-off member 7 comprises the electrical circuit portions and contactors 42 connecting the protection means 6 to the control means 19, 41, 33 as well as these control means, which are adapted to cooperate with the means (s) of detection (s) and the cutoff member 7.
  • control means 19,41,33 correspond for example non-exhaustive to:
  • connection 14 between the protection means 6 and the cut-off member 13 comprises the electrical circuit portions and contactors 15,24 connecting the protection means 6 to the control means 21 as well as this means of control, which is adapted to cooperate with the (the) means (s) detection (s) and the cutoff member 13.
  • This control means 21 corresponds for example non-exhaustively to a solenoid provided to cooperate also with a rotating shaft 16 included in the breaking member 13.
  • the cutters 7 and 13 comprise a rotating shaft 16 on the surface of which are arranged disconnection means 18 adapted to be coupled to the connection means 17, and locking the disconnection means 18 in the connected position.
  • the cut-off devices 7 and 13 may be located outside the transformer.
  • the cut-off members 7 and 13 may be located inside the transformer 1, or else distributed both inside and outside the transformer 1.
  • a modification of the links 10 and 14 makes it possible to vary these configurations.
  • the disconnecting means 18 are connected in series respectively with the phases feeding this
  • the transformer 1 comprises a protection means 6 and cut-off devices 7 and 13.
  • the detection means of this protection means 6 are fuses 20, equipped with striker 19, connected to each supply phase and arranged in the tank 2.
  • Galvanic isolation between the active part 38 of the transformer 1 and the medium-voltage supply network 11 is then obtained.
  • connection 10 between the detection means 20 and the cut-off member 7 is mechanical and comprises the firing pin 19.
  • the triggering of the striker 19 of one of the fuses 20 also causes the activation of the contactor 15 because the contactor 15 is mechanically connected to the striker 19.
  • the switch 15 moves from an open position to a closed position so that the contact between the contactors 15 and 24 is established.
  • the auxiliary electric circuit 23 is then capable of supplying a trigger solenoid 21 controlling the opening of the breaking member 13.
  • the solenoid 21 when electrically powered causes the rotation of a rotating shaft 16 so that the disconnecting means 18 are disconnected simultaneously from the connection means 17.
  • This auxiliary electrical circuit 23 constitutes with the control means 21 the connection 14 between the protection means 6 and the low-voltage cut-off member 13 located here outside the transformer 1.
  • This auxiliary electric circuit 23 being partially located inside the tank 2, two electrical vias 22 are necessary to seal the tank 2. But this cutoff member 13 can also be located in the tank 2 Transformer 1.
  • Figure 4 is illustrated an example of a device that allows for a mechanical connection between the striker 19 and the switch 15, and thus to move the switch 15 from an open position to a closed position.
  • This device comprises a flexible movable contact 25 which is mechanically connected to the rotating shaft 16 of the cut-off member 7 by a fastening element 26.
  • the contactor 15 is separated from the fixed contact 24, integral with an insulating support 28.
  • a control means 19 triggers the rotation of the rotating shaft 16 at an angle sufficient to establish contact between the contactors 15 and 24.
  • the electrical connection 27 of the movable contact 25 is made with a flexible conductor so as not to hinder movements.
  • the control means 19,21 of the protection means 6 control the activation of the transformer insulation of the medium-voltage and low-voltage network when the detection means 20 of the protection means 6 detect an internal fault so that the cutters 7 and 13 are placed in the disconnected or open position.
  • the protection means 6 comprises at least one detection means 31,34 relating to one or more relays sensitive to one or more physical variables such as an operating temperature, a pressure internal of the tank 2 of the transformer 1 or a liquid dielectric level, each of these relays, in case of exceeding a predefined threshold and adjustable by the physical quantity associated with it, causing for example the closing of an electrical circuit 30,32,23 so as to ensure the durability and safety of the installation, as well as the transformer 1 itself.
  • the transformer illustrated in FIG. 5 comprises several relays, one of which is sensitive to the temperature of the liquid dielectric 5 capable of triggering the opening of the cut-off devices 7 and 13.
  • this relay causes the closing of a second auxiliary electric circuit 32 which supplies the triggering solenoid 21 controlling, if necessary, the opening of the low voltage switchgear 13.
  • a set of relays 31, called protection block is installed outside the tank 2, and connected to the liquid dielectric 5 by means of a pipe 29.
  • a first relay closes a second auxiliary electric circuit 32 which controls the trigger solenoid 21 and the opening of the low-voltage cut-off member 13.
  • One or more other relays close a third auxiliary electrical circuit 30 capable of causing the operation of the fusible striker 33 which causes the rotation of a rotating shaft 16 and the simultaneous disconnection of the disconnection means 18 with the connection means 17, thus separating the Transformer 1 of the medium-voltage network 11.
  • the rotation of the rotating shaft 16 also causes the closing of the contactor 15, which controls the solenoid 21 trigger and the opening of the cut-off member 13 low-voltage.
  • the transformer 1 is then galvanically isolated from medium-voltage networks 11 and low-voltagel2.
  • the protection means 6 of the transformer 1 of Figure 5 comprises several detection means that are the fuses 20 provided with striker 19 and all the relays 31 and 34.
  • detection means 31,34 such as relays, adapted to detect all the physical quantities likely to reveal a Transformer internal faults can be used in the present invention.
  • Such internal defects are, for example, non-exhaustively revealed by a drop in the level of liquid dielectric, under the effect of the appearance of decomposition gas, or an abnormal internal pressure, or a dielectric temperature. liquid much higher than a charging operating temperature.
  • relay assembly 31,34 can be located outside the transformer and the other part, fuses 20, inside this transformer 1.
  • the transformer 1 shown in Figure 6 is substantially similar to that shown in Figure 3, and differs in particular in that two detection means 31 and 40 have been added in the vessel 2.
  • the active part of the transformer is connected to the mass 44 of the tank 2.
  • the element 40 is a means 40 for detecting a fault current flowing between the mass 39 of the active part 38 and the earth 44.
  • This detection means 40 is a fuse comprising a striker 19 which, when triggered, then causes rotation of the rotating shaft 16 and activation of the contactor 15.
  • the rotation of the rotating shaft 16 triggers the disconnection of the disconnection means coupled together by being included on this shaft 16, with the respective connecting means 17. This results in a simultaneous disconnection of all the phases at the medium-voltage supply of the transformer 1, when these disconnection means pass from the closed position to the open position.
  • This means 40 makes it possible in particular to trigger the breaking device 7, from the detection means 31 for varying physical quantities, by activating the closing of a contact so as to create a fault situation by means of FIG. establishing a current flowing between a low voltage phase passing through a passage 4 of the transformer 1 and the ground 39 of the active portion 38 of the transformer 1, to which this means 40 is connected.
  • this striker 19 is part of the connection 10 between the detection means 40 and the cutoff member 7, which connection is mechanical.
  • the triggering of the striker 19 of one of the fuses 20 also causes the activation of the contactor 15 because this contactor 15 is mechanically connected to the striker 19.
  • the switch 15 moves from an open position to a closed position so that the contact between the contactors 15 and 24 is established.
  • the auxiliary electric circuit 23 is then capable of supplying a tripping solenoid 21 controlling the opening of the cut-off member 13.
  • the solenoid 21 when electrically powered causes the rotation of a rotating shaft 16 so as to the disconnecting means 18 are disconnected simultaneously from the connection means 17.
  • This auxiliary electric circuit 23 constitutes, with the control means 21, the connection 14 between the protection means 6 and the low-voltage cut-off device 13 located here outside the transformer 1.
  • This auxiliary electric circuit 23 being partially located at inside the tank 2, two electrical vias 22 are necessary to seal the tank 2. But this cut-off member 13 can also be located in the tank 2 of the transformer 1.
  • This simultaneous disconnection results from the fact that the disconnecting means 18 are coupled together by being arranged on the rotating shaft 16 mechanically connected to the solenoid 21.
  • the transformer 1 shown in Figure 7 is substantially similar to that illustrated in Figures 3 and 6.
  • This transformer 1 comprises two detection means 31 and 40 included in a nonlimiting manner in the tank 2.
  • the detection means 31 of a physical quantity variation is connected in series with a fusible striker 41 and is connected to two low distribution phases voltage on three passing through the bushings 4 of the transformer 1.
  • This sensing element 31 of a physical magnitude variation is capable of causing the closing of a contact generating the fuse striker 41 triggering, which closes the multipolar contactor 42 thus creating a short-circuit situation between the three phases medium voltage supply, through the bushings 3, of the active part 38.
  • This short circuit instantly generates the fusion of the fuses 20 belonging respectively to the medium voltage phases 3.
  • the striker associated with each fuse 20 is triggered and then causes the rotation of the rotating shaft 16 and the activation of the contactor 15.
  • the rotation of the rotating shaft 16 triggers the disconnection of the disconnection means coupled together by being included on this shaft 16, with the respective connecting means 17.
  • Galvanic isolation between the active part 38 of the transformer 1 and the medium-voltage supply network 11 is then obtained.
  • connection 10 between the detection means 20 and the cut-off member 7 is mechanical and comprises the striker 19.
  • the triggering of the striker 19 of one of the fuses 20 also causes the activation of the contactor 15 because this contactor 15 is mechanically connected to the striker 19.
  • the switch 15 moves from an open position to a closed position so that the contact between the contactors 15 and 24 is established.
  • the auxiliary electric circuit 23 is then capable of supplying a trigger solenoid 21 controlling the opening of the breaking member 13. Indeed, the solenoid 21 when electrically powered causes the rotation of a rotating shaft 16 so that the disconnecting means 18 are disconnected simultaneously from the connection means 17.
  • This auxiliary electrical circuit 23 constitutes with the control means 21 the connection 14 between the protection means 6 and the low-voltage cut-off member 13. This connection is both mechanical and electromechanical.
  • This auxiliary electric circuit 23 being partially located inside the tank 2, two electrical vias 22 are necessary to seal the tank 2. But this cut-off member 13 can also be located in the tank 2 of the transformer 1 .
  • this transformer comprises another detection means 40 whose characteristics and mode of operation for a galvanic isolation between the active part 38 of the transformer 1 and the low-voltage power supply 12 and high voltage networks 11 are the same as those described for the transformer 1 of FIG. 6.
  • This element 40 is a means 40 for detecting a current of earth flowing between the mass 39 of the active part 38 and the earth 44, just like that of the transformer 1 shown in FIG. Furthermore, it will be noted in particular that the multipole contactor 42 may be made to be electrically connected to two phases so as to create a short-circuit situation between the two medium voltage supply phases passing through the bushings. 3 of the active part 38, when the triggering of the fuse striker 41 closes this multipole contactor 42.
  • the transformer 1 which is shown is an alternative to the transformer 1 illustrated in Figure 3. Indeed, this transformer 1 comprises a detection means 31 located in a non-limiting manner outside the tank 2 .
  • This detection means 31 is connected in series with a fuse striker 41 located inside the tank 2.
  • the electric circuit 47 comprising this detection means 31 and the fuse striker 41, is partially located inside of the tank 2, and two electrical bushings 46 are necessary to seal the tank 2.
  • the detection means 31 is connected to an external power supply device capable, and without limitation, of generating a current of at least 2 A.
  • this detection means 31 is able to detect an event other than that resulting from the appearance of a fault current flowing in the transformer 1.
  • This event may be the exceeding of a threshold of a physical quantity specific to another device located in the installation.
  • the transformer can be de-energized following the emission of a signal by a safety device corresponding to the circuit 47, in exceptional circumstances related for example to a fire imposing the certain interruption of the electrical distribution.
  • this detection means is capable of detecting any physical quantity relative to the immediate environment in which the transformer 1 is installed.
  • This detection means 31 may for example belong to any monitoring or security device 47 external to the device. transformer or integrated with it.
  • This transformer 1 also comprises, like that shown in FIG. 7, a multipole contactor 42 open in a normal situation, and closed under the effect of the tripping of the fusible striker 41, caused by the appearance of an electric current following closing the detection means 31.
  • the multipole contactor 42 is electrically connected to the different medium voltage supply phases passing through the vias 3 of the active part of the transformer, so that if the multipole contactor 42 is closed under the action of the fusible striker 41, a short circuit is caused between the phases. This short circuit will instantly result in the fusion of the fuses 20 respectively belonging to the medium voltage phases concerned.
  • the striker associated with each fuse 20 is triggered and then causes the rotation of the rotating shaft 16 and the activation of the contactor 15. And according to the same operating mode as the transformer 1 described in Figure 7 a galvanic isolation is obtained between the active part 38 of the transformer 1 and the medium-voltage supply network 11 and low voltage 12.
  • the multipole contactor 42 may be made to be electrically connected to two phases of the active part 38 so as to create a short-circuit situation between the two power phases. medium voltage passing through the bushings 3 of the active part 38, when the triggering of the fuse striker 41 closes the multipole contactor 42.
  • the transformer 1 illustrated in Figure 9 is substantially similar to that shown in Figure 8 except that the multipole contactor 42 is also connected to the ground 44 of the transformer 1, itself connected to the earth 44.
  • This additional short-circuit completes the effect of the short-circuit between the phases and makes the operation of the protection system reliable.
  • the detection means 31 shown in Figures 8 and 9 it belongs to a protection means 6 forming an integral part of the transformer 1, such as a protection relay described by the standard EN 50216-3 , the power supply of the series circuit comprising the means of detection 31 and the fusible striker 41 can be provided by a voltage taken between the neutral point and a phase of the low-voltage winding 9 of the transformer 1, or between two low-voltage distribution phases passing through the bushings 4. If the detection means 31 belongs to the protection means 6 independent of the transformer, the supply of the series circuit can be provided by any other source capable of generating a current of at least 2 A.
  • all the detection means may be located inside the transformer 1, or conversely outside this transformer 1.
  • Such a protection system as defined in the present invention can easily be integrated in the vessel comprising the transformer, without the need to change the dimensions.
  • the transformer 1 described in the present invention may be polyphase or single phase, and therefore comprise one or a plurality of fuses 20, and fuses 33,41,40 fuses.
  • the protection means 6 may be located outside or inside the tank 2. The detection means, when there are several in a tank 2 may operate alone or in combination with each other.

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  • Protection Of Transformers (AREA)

Abstract

Système de protection pour un transformateur (1) électrique connecté à un réseau d'une première tension (11) et à un réseau d'une deuxième tension (12), comportant un moyen de protection (6) et un organe de coupure (7) susceptible de déconnecter des phases du transformateur (1) du réseau de première tension (11), caractérisé en ce que ledit moyen de protection (6) est relié audit organe de coupure (7) et à un autre organe de coupure (13) apte à déconnecter des phases du transformateur (1) du réseau de deuxième tension (12).

Description

Ί
SYSTEME DE PROTECTION POUR TRANSFORMATEUR ELECTRIQUE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[001] L' invention se rapporte à un système de protection pour transformateur électrique et à un transformateur fonctionnant avec un tel système.
[002] L'invention s'inscrit dans le domaine des systèmes de protection contre les effets des défauts internes d'un transformateur électrique. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[003] Plus particulièrement l'invention concerne un système de protection pour des transformateurs destinés par exemple à une utilisation sur des réseaux triphasés, tel qu'il est décrit dans le brevet EP 0817346. [004] Un tel système de protection comprend un dispositif de sécurité comportant des fusibles connectés en série respectivement à une phase du transformateur, lesdits fusibles étant aptes à consécutivement couper le courant le courant électrique des phases et à activer un organe de coupure permettant de déconnecter lesdites phases du réseau électrique auquel elles sont connectées.
[005] En particulier, les systèmes de protection tels que ceux décrits dans le brevet EP 0817346, sont généralement utilisé dans des transformateurs de distribution moyenne- tension / basse-tension immergé dans un diélectrique liquide.
En effet, ces systèmes comprennent généralement un dispositif de déconnexion comportant un moyen de protection apte à éliminer un courant de défaut s'il y a défaillance du transformateur, ledit moyen de protection étant associé à un organe de coupure qui intervient consécutivement pour isoler le transformateur du réseau qui l'alimente en établissant un sectionnement de l'ensemble des phases. [006] Un tel transformateur 1 est illustré en figure 1, et comporte une cuve 2 hermétique sur laquelle des traversées de raccordement moyenne-tension 3 et basse-tension 4 sont situées. Outre les différentes fonctions électriques, cette cuve 2 est intégralement remplie d'un diélectrique liquide 5 qui peut être par exemple de l'huile minérale.
Le moyen de protection 6, l'organe de coupure 7 de ce système de protection et les enroulements électriques moyenne-tension 8 du transformateur sont connectés successivement en aval des traversées moyenne-tension 3 et dans la cuve 2. Le moyen de protection 6 étant constitué de trois fusibles moyenne- tension limiteurs de courant. Les enroulements basse-tension 9 sont, quant à eux, directement raccordés aux traversées basse-tension 4.
L'organe de coupure 7, correspondant à un moyen de sectionnement 7 polyphasé, est commandé par le moyen de protection 6 par le biais d'une commande 10. Cette commande 10 est une liaison mécanique entre les percuteurs des fusibles de la fonction de protection 6 et le mécanisme de déclenchement du moyen de sectionnement 7 qui réalise alors une fonction de coupure.
Ces transformateurs moyenne tension / basse tension sont couramment utilisés pour la distribution de l'énergie électrique. Le sens de l'écoulement de l'énergie électrique allant du réseau moyenne-tension vers le réseau basse- tension.
Ces transformateurs sont donc alimentés par une source moyenne-tension, dont la puissance de court-circuit justifie la présence de ce système de protection moyenne-tension. Ce système élimine alors les risques d'explosion et d'incendie en cas de défaut interne au transformateur. L'organe de coupure 7 introduit un sectionnement supplémentaire entre le transformateur et le réseau moyenne-tension de sorte à éliminer tout risque de perturbation de celui-ci par la présence du transformateur en défaut.
[007] Toutefois, un tel système de protection n'est pas adapté pour des transformateurs utilisés dans le cadre d'applications telles que la génération décentralisée d'énergie électrique.
De telles applications correspondent typiquement à une ferme éolienne ou photovoltaïque dans laquelle le transformateur est utilisé en transformateur élévateur pour injecter l'énergie produite en basse-tension dans le réseau moyenne- tension du distributeur.
Or, dans ce cas, ce transformateur est susceptible d'être alimenté par le réseau basse-tension comme le réseau moyenne- tension.
Une défaillance du transformateur provoquerait l'apparition d'un courant de défaut provenant en tout ou en partie du réseau moyenne-tension, laquelle défaillance serait écartée par le système de protection connu de l'état de l'art évoqué précédemment qui vise à isoler le transformateur du réseau moyenne-tension .
Cependant, un des inconvénients majeur de ce système de protection est lié au fait que le transformateur reste lié au réseau basse-tension, ce qui à pour effet de maintenir le défaut dans l'appareil, avec pour conséquence un risque de destruction, voire de manifestations extérieures du transformateur, ainsi qu'un risque d' endommagement de l'installation basse-tension.
EXPOSE DE L' INVENTION
[008] L' invention vise à résoudre le problème lié aux difficultés techniques rencontrées pour améliorer le niveau de sécurité d'un transformateur de sorte à assurer l'interopérabilité et la portabilité d'un tel transformateur dans de nombreux cadres d'applications différents.
[009] Pour ce faire, la présente invention comprend un ensemble de moyens de protections et de coupures permettant d'assurer en cas de défaut interne un isolement du transformateur vis-à-vis des deux réseaux de tension auxquels il est connecté.
[0010] Dans ce dessein, un aspect de l'invention se rapporte à un système de protection pour un transformateur électrique connecté à un réseau d'une première tension et à un réseau d'une deuxième tension, comportant un moyen de protection et un organe de coupure susceptible de déconnecter des phases du transformateur du réseau de première tension, caractérisé en ce que ledit moyen de protection est relié audit organe de coupure et à un autre organe de coupure apte à déconnecter des phases du transformateur du réseau de deuxième tension.
[0011] Selon des modes de réalisation particuliers : - les organes de coupure sont reliés audit moyen de protection ;
- le moyen de protection comporte au moins un moyen de détection ; - le moyen de protection est choisi parmi l'un des éléments suivants :
• élément de détection d'un courant de défaut, et
• élément de détection de variations de grandeurs physiques
- l'organe de coupure est localisé à l'intérieur du transformateur ;
- l'organe de coupure est localisé à l'extérieur du transformateur, et
- le réseau de première tension et ledit réseau de deuxième tension se rapportent respectivement à un réseau moyenne-tension et à un réseau basse-tension.
[0012] L' invention se rapporte également à un transformateur électrique comportant des phases d'alimentation en entrée du transformateur et des phases de distribution en sortie dudit transformateur ainsi qu'une partie active apte à réaliser la transformation d'énergie électrique, ledit transformateur étant muni d'un système de protection dans lequel un organe de coupure est compris entre lesdites phases d'alimentation et la partie active, et un autre organe de coupure est situé entre lesdites phases de distribution et ladite partie active.
[0013] Selon des modes de réalisation particuliers:
- un moyen de protection relié aux deux organes coupure est compris entre les phases d'alimentation et la partie active, et - le transformateur est immergé dans un liquide diélectrique contenu dans une cuve reliée à la terre et à une masse de la partie active.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0014] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent à :
- la figure 1, une vue schématique d'un système de protection pour un transformateur dans l'art antérieur ;
- la figure 2, une représentation du système de protection pour un transformateur selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3, une représentation du système de protection pour un transformateur selon un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel un des deux organes de coupure est situé à l'extérieur du transformateur ;
- la figure 4, une illustration du contacteur du système de protection représenté en figure 3 ; - la figure 5, une représentation du système de protection selon la présente invention dans un mode de réalisation dans lequel plusieurs moyens de détection sont mis en œuvre,
- la figure 6, une représentation du système de protection selon la présente invention dans un mode de réalisation dans lequel plusieurs moyens de détection sont mis en œuvre dont deux étant reliés à la masse de la partie active, - la figure 7, une représentation du système de protection selon la présente invention dans un mode de réalisation dans lequel plusieurs moyens de détection situés à l'intérieur de la cuve sont mis en œuvre, - la figure 8, une représentation du système de protection selon la présente invention dans un mode de réalisation dans lequel plusieurs moyens de détection sont mis en œuvre dont un étant situé à l'extérieur de la cuve, et
- la figure 9, une représentation du système de protection selon la présente invention dans un mode de réalisation alternatif à celui illustré à la figure 8.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D ' UN MODE DE REALISATION
[0015] Dans un exemple de réalisation de la présente invention, le transformateur 1 décrit se rapporte par exemple à un transformateur 1 électrique polyphasé ou monophasé.
[0016] Ce transformateur 1 est donc connecté à un réseau 11 d'une première tension - de manière non limitatif : moyenne- tension - et à un réseau d'une deuxième tension 12 - de manière non limitatif : basse-tension
[0017] Dans le présent mode de réalisation le transformateur est un transformateur électrique triphasé transformant par exemple une moyenne-tension en basse- tension, et est immergé dans un diélectrique liquide 5 contenu dans une cuve 2 reliée à la terre et à une masse de la partie active 38 apte à réaliser la transformation d'énergie électrique. [0018] Ce transformateur 1 se rapporte de manière non- exhaustive et indifféremment à un transformateur élévateur de tension, ou encore un transformateur abaisseur de tension.
[0019] Ce transformateur 1 comporte des phases d'alimentation en entrée du transformateur 1 passant par les traversées 3 et des phases de distribution en sortie dudit transformateur 1 passant par les traversées 4.
[0020] La figure 2 est une représentation schématique d'un transformateur 1 électrique polyphasé comprenant : - une cuve hermétique 2 contenant un diélectrique 5
1iquide ;
- des traversées de raccordement moyenne-tension 3, ici trois traversées pour les trois phases d'alimentation;
-des traversées de raccordement basse-tension 4, ici trois traversées pour les trois phases de distribution ;
-un organe de coupure 7 du réseau 11 d'alimentation moyenne-tension avec la partie active 38 du transformateur 1
-un organe de coupure 13 du réseau 12 d'alimentation basse-tension avec la partie active 38 du transformateur 1 ;
- un moyen de protection 6 ;
- des enroulements électriques moyenne-tension 8 ;
- des enroulements électriques basse-tension 9 ;
- une liaison 10 entre le moyen de protection 6 et l'organe de coupure 7 apte à transmettre une fonction de commande audit organe de coupure 7, et - une liaison 14 entre le moyen de protection 6 et l'organe de coupure 13 apte à transmettre une fonction de commande audit organe de coupure 13.
[0021] Dans ce mode de réalisation, le transformateur 1 comprend un moyen de protection 6 relié aux organes de coupures 7 et 13 respectivement par des liaisons 10 et 14 électriques, mécaniques ou encore électromécaniques de façon à activer ces organes de coupures 7,13 pour la déconnexion du transformateur 1 des réseaux moyenne-tension 11 et basse- tension 12.
[0022] Ce moyen de protection 6 comprend au moins un (des) moyen (s) de détection (s) 20,31,40,34.
[0023] Alternativement, le (s) moyen (s) de protection (s) 6 peut être situé à l'extérieur du transformateur, ou inversement à l'intérieur du transformateur 1. Une modification des liaisons 10 et 14 permet de faire varier ces configurations .
[0024] Le moyen de détection 20,31,40,34 est prévu pour détecter une défaillance du transformateur 1. Ce moyen de détection se rapporte de manière non-exhaustive par exemple à :
- un élément 20 pour la détection d'un courant de défaut, par exemple un fusible 20 comportant un percuteur 19 tel que décrit dans le brevet EP0817346. Ce fusible 20 est monté en série avec la phase;
- un moyen de détection de type percuteur fusible 40 d'un courant de terre circulant entre la terre 44 et la masse de la partie active 39 tel que décrit dans le brevet EP0817346, ou encore - un élément 31,34, par exemple un relais, sensible à une ou plusieurs grandeurs physiques telles qu'une température de fonctionnement, une pression interne de la cuve 2 du transformateur 1 ou un niveau de diélectrique liquide 5, cet élément étant apte à détecter une telle grandeur lorsqu'un seuil prédéfini et ajustable de la grandeur physique qui lui est associée a été dépassé.
[ 0025] Plusieurs de ces moyens de détection 20,31,34,40 peuvent être compris simultanément dans le moyen de protection 6. Dans ce cas précis, ces moyens de détection 20,31,34,40 peuvent opérer de manière individuelle pour détecter un défaut interne du transformateur, ou en collaboration. [ 0026] La liaison 10 entre le moyen de protection 6 et l'organe de coupure 7 comporte les portions de circuit électrique et contacteurs 42 raccordant le moyen de protection 6 aux moyens de commande 19, 41, 33 ainsi que ces moyens de commande, lesquelles sont aptes à coopérer avec le (les) moyen (s) de détection (s) et l'organe de coupure 7. Ces moyens de commandes 19,41,33 correspondent par exemple de manière non-exhaustive à :
- un percuteur 19, compris dans un fusible 20 tel que décrit dans le document de brevet EP081734, adapté pour coopérer avec un arbre tournant 16 compris dans l'organe de coupure 7, ou encore
- un percuteur fusible 41,33.
[ 0027 ] La liaison 14 entre le moyen de protection 6 et l'organe de coupure 13 comporte les portions de circuit électrique et contacteurs 15,24 raccordant le moyen de protection 6 au moyen de commande 21 ainsi que ce moyen de commande, lequel est apte à coopérer avec le (les) moyen (s) de détection (s) et l'organe de coupure 13. Ce moyens de commande 21 correspond par exemple de manière non- exhaustive à un solénoïde prévu pour coopérer également avec un arbre tournant 16 compris dans l'organe de coupure 13.
[ 0028 ] Les organes de coupures 7 et 13 comportent un arbre tournant 16 sur la surface duquel sont agencés des moyens de déconnexion 18 aptes à être couplés aux moyens de connexion 17, et verrouillant les moyens de déconnexion 18 en position connectée.
Dans un mode de réalisation les organes de coupures 7 et 13 peuvent être situés à l'extérieur du transformateur.
Alternativement, les organes de coupures 7 et 13 peuvent être situés à l'intérieur du transformateur 1, ou encore répartis à la fois à l'intérieur et à l'extérieur du transformateur 1. Une modification des liaisons 10 et 14 permet de faire varier ces configurations.
[ 0029] Les moyens de déconnexion 18 sont connectés en série respectivement avec les phases alimentant ce
transformateur 1.
[ 0030 ] A la figure 3, le transformateur 1 comprend un moyen de protection 6 et des organes de coupures 7 et 13.
Les moyens de détection de ce moyen de protection 6 sont des fusibles 20, équipés de percuteur 19, reliés à chaque phase d'alimentation et disposés dans la cuve 2.
Lorsque l'un de ces fusibles 20 détecte un courant de défaut, le percuteur qui lui est associé, est déclenché et provoque alors la rotation de l'arbre tournant 16 et l'activation du contacteur 15. La rotation de l'arbre tournant 16 déclenche la déconnexion des moyens de déconnexion couplés entre eux du fait d'être compris sur cet arbre 16, avec les moyens de connexion 17 respectifs . On obtient ainsi une déconnexion simultanée de toutes les phases au niveau de l'alimentation moyenne-tension du transformateur 1, lorsque ces moyens de déconnexion passent de la position fermée à la position ouverte.
Une isolation galvanique entre la partie active 38 du transformateur 1 et le réseau d'alimentation moyenne-tension 11 est alors obtenue.
[ 0031 ] La liaison 10 entre le moyen de détection 20 et l'organe de coupure 7 est mécanique et comprend le percuteur 19.
[ 0032 ] Le déclenchement du percuteur 19 d'un des fusibles 20 provoque également l'activation du contacteur 15 du fait que ce contacteur 15 soit relié mécaniquement au percuteur 19.
Le contacteur 15 passe d'une position ouverte à une position fermée de sorte à ce que le contact entre les contacteurs 15 et 24 soit établi. Le circuit électrique auxiliaire 23 est alors susceptible d'alimenter un solénoïde 21 de déclenchement commandant l'ouverture de l'organe de coupure 13.
En effet, le solénoïde 21 une fois alimenté électriquement provoque la rotation d'un arbre tournant 16 de sorte à ce que les moyens de déconnexion 18 se déconnectent simultanément des moyens de connexion 17. [ 0033] Ce circuit électrique auxiliaire 23 constitue avec le moyen de commande 21 la liaison 14 entre le moyen de protection 6 et l'organe de coupure 13 basse-tension situé ici à l'extérieur du transformateur 1.
[ 0034 ] Ce circuit électrique auxiliaire 23 étant partiellement situé à l'intérieur de la cuve 2, deux traversées électriques 22 sont nécessaires pour assurer l'étanchéité de la cuve 2. Mais cet organe de coupure 13 peut également être situé dans la cuve 2 du transformateur 1.
[ 0035] Cette déconnexion simultanée résulte du fait que les moyens de déconnexion 18 sont couplés entre eux en étant agencés sur l'arbre tournant 16 relié mécaniquement au solénoïde 21.
[ 0036] Ainsi on obtient une isolation galvanique entre la partie active 38 du transformateur 1 et le réseau d'alimentation basse-tension 12.
[ 0037 ] A la figure 4 est illustré un exemple de dispositif qui permet de réaliser une liaison mécanique entre le percuteur 19 et le contacteur 15, et donc de faire passer ce contacteur 15 d'une position ouverte à une position fermée.
[ 0038 ] Ce dispositif comporte un contact mobile souple 25 qui est lié mécaniquement à l'arbre tournant 16 de l'organe de coupure 7 par un élément de fixation 26.
En situation normale, le contacteur 15 est séparé du contact fixe 24, solidaire d'un support isolant 28. En cas de détection d'un défaut interne du transformateur 1 par le moyen de protection 6 un moyen de commande 19 déclenche la rotation de l'arbre tournant 16 sur un angle suffisant pour établir un contact entre les contacteurs 15 et 24. La liaison électrique 27 du contact mobile 25 est réalisée avec un conducteur souple pour ne pas gêner les mouvements. [0039] On notera que le ou les moyens de commande 19,21 du moyen protection 6 contrôlent l'activation de l'isolation du transformateur du réseau moyenne-tension et basse-tension lorsque le moyen de détection 20 du moyen de protection 6 détecte un défaut interne de sorte que les organes de coupures 7 et 13 sont placés en position déconnectée ou ouverte .
[0040] Ainsi que nous l'avons vu précédemment le moyen de protection 6 comporte au moins un moyen de détection 31,34 se rapportant à un ou plusieurs relais sensibles à une ou plusieurs grandeurs physiques telles qu'une température de fonctionnement, une pression interne de la cuve 2 du transformateur 1 ou un niveau de diélectrique liquide, chacun de ces relais, en cas de dépassement d'un seuil prédéfini et ajustable par la grandeur physique qui lui est associée, provoquant par exemple la fermeture d'un circuit électrique 30,32,23 de sorte à assurer la pérennité et la sécurité de l'installation, ainsi que du transformateur 1 lui-même.
[0041] Un tel système comportant des moyens de détection 31,34 sensibles à une ou plusieurs grandeurs physiques est illustré aux figures 5 à 7.
En complément du transformateur 1 représenté à la figure 3, le transformateur illustré en figure 5 comprend plusieurs relais dont l'un d'eux est sensible à la température du diélectrique 5 liquide susceptible de déclencher l'ouverture des organes de coupures 7 et 13.
En cas de dépassement d'un seuil prédéfini de cette température, correspondant à une situation de surcharge du transformateur 1, ce relais provoque la fermeture d'un second circuit électrique auxiliaire 32 qui alimente le solénoïde 21 de déclenchement commandant au besoin l'ouverture de l'organe de coupure 13 basse-tension. L'utilisation d'un organe de coupure basse-tension réarmable, c'est-à-dire pouvant être refermée manuellement après ouverture, permet une remise en service après retour à des conditions normales d'exploitation du transformateur.
[ 0042 ] Pour ce faire, un ensemble de relais 31, dit bloc de protection, est installé à l'extérieur de la cuve 2, et mis en relation avec le diélectrique liquide 5 au moyen d'une tubulure 29.
[ 0043] Parmi les différents relais contenus dans ce bloc de protection, un premier relais ferme un deuxième circuit électrique auxiliaire 32 qui commande le solénoïde 21 de déclenchement et l'ouverture de l'organe de coupure 13 basse- tension. Un ou plusieurs autres relais ferment un troisième circuit électrique auxiliaire 30 susceptible de provoquer le fonctionnement du percuteur fusible 33 qui engendre la rotation d'un arbre tournant 16 et la déconnexion simultanée des moyens de déconnexion 18 avec les moyens de connexion 17, séparant ainsi le transformateur 1 du réseau moyenne-tension 11. La rotation de l'arbre tournant 16 entraine également la fermeture du contacteur 15, lequel commande le solénoïde 21 de déclenchement et l'ouverture de l'organe de coupure 13 basse-tension . [ 0044 ] Le transformateur 1 est alors isolé galvaniquement des réseaux moyenne-tension 11 et basse-tensionl2.
[ 0045] Le moyen de protection 6 du transformateur 1 de la figure 5 comprend plusieurs moyens de détection que sont les fusibles 20 munis de percuteur 19 ainsi que l'ensemble des relais 31 et 34.
[ 0046] On comprend aisément que tous les types de moyens de détection 31,34 tels que des relais, adaptés pour détecter toutes les grandeurs physiques susceptibles de révéler un défaut interne du transformateur peuvent être utilisés dans la présente invention.
[0047] De tels défauts internes sont par exemple révélés de manière non-exhaustive par une baisse du niveau de diélectrique liquide, sous l'effet de l'apparition de gaz de décomposition, ou une pression interne anormale, ou encore une température de diélectrique liquide très supérieure à une température de fonctionnement en charge.
[0048] Plusieurs moyens de détection comme illustré pour le transformateur de la figure 5 peuvent être utilisés simultanément, dans un tel cas une partie de ces moyens de détection, ensemble de relais 31,34, peuvent être situé à l'extérieur du transformateur et l'autre partie, fusibles 20, à l'intérieur de ce transformateur 1.
[0049] Le transformateur 1 représenté à la figure 6 est sensiblement similaire à celui illustré à la figure 3, et en diffère notamment en ce que deux moyens de détection 31 et 40 ont été ajoutés dans la cuve 2.
De plus la partie active du transformateur est reliée à la masse 44 de la cuve 2.
L'élément 40 est un moyen de détection 40 d'un courant de défaut circulant entre la masse 39 de la partie active 38 et la terre 44.
Ce moyen de détection 40 est un fusible comportant un percuteur 19 qui lorsqu'il est déclenché provoque alors la rotation de l'arbre tournant 16 et l'activation du contacteur 15.
La rotation de l'arbre tournant 16 déclenche la déconnexion des moyens de déconnexion couplés entre eux du fait d'être compris sur cet arbre 16, avec les moyens de connexion 17 respectifs . On obtient ainsi une déconnexion simultanée de toutes les phases au niveau de l'alimentation moyenne-tension du transformateur 1, lorsque ces moyens de déconnexion passent de la position fermée à la position ouverte. Ce moyen 40 permet en particulier d'assurer le déclenchement de l'organe de coupure 7, à partir du moyen de détection 31 de variation de grandeurs physiques, en activant la fermeture d'un contact de sorte à créer une situation de défaut par l'établissement d'un courant s 'écoulant entre une phase basse tension passant par une traversée 4 du transformateur 1 et la masse 39 de la partie active 38 du transformateur 1, auxquels ce moyen 40 est connecté.
On notera que ce percuteur 19 fait partie de la liaison 10 entre le moyen de détection 40 et l'organe de coupure 7, laquelle liaison est mécanique.
Le déclenchement du percuteur 19 d'un des fusibles 20 provoque également l'activation du contacteur 15 du fait que ce contacteur 15 soit relié mécaniquement au percuteur 19.
Le contacteur 15 passe d'une position ouverte à une position fermée de sorte à ce que le contact entre les contacteurs 15 et 24 soit établi. Le circuit électrique auxiliaire 23 est alors susceptible d'alimenter un solénoïde 21 de déclenchement commandant l'ouverture de l'organe de coupure 13. En effet, le solénoïde 21 une fois alimenté électriquement provoque la rotation d'un arbre tournant 16 de sorte à ce que les moyens de déconnexion 18 se déconnectent simultanément des moyens de connexion 17. Ce circuit électrique auxiliaire 23 constitue avec le moyen de commande 21 la liaison 14 entre le moyen de protection 6 et l'organe de coupure 13 basse-tension situé ici à l'extérieur du transformateur 1. Ce circuit électrique auxiliaire 23 étant partiellement situé à l'intérieur de la cuve 2, deux traversées électriques 22 sont nécessaires pour assurer l'étanchéité de la cuve 2. Mais cet organe de coupure 13 peut également être situé dans la cuve 2 du transformateur 1. Cette déconnexion simultanée résulte du fait que les moyens de déconnexion 18 sont couplés entre eux en étant agencés sur l'arbre tournant 16 relié mécaniquement au solénoïde 21.
Ainsi on obtient une isolation galvanique entre la partie active 38 du transformateur 1 et le réseau d'alimentation basse-tension 12.
[ 0050 ] Le transformateur 1 représenté à la figure 7 est sensiblement similaire à celui illustré en figures 3 et 6.
Ce transformateur 1 comporte deux moyens de détection 31 et 40 compris de manière non limitative dans la cuve 2. Le moyen de détection 31 d'une variation de grandeur physique est monté en série avec un percuteur fusible 41et est connecté à deux phases de distribution basse tension sur trois passant par les traversées 4 du transformateur 1.
Cet élément de détection 31 d'une variation de grandeur physique est susceptible de provoquer la fermeture d'un contact engendrant le déclenchement du percuteur de fusible 41, lequel ferme le contacteur multipolaire 42 créant ainsi une situation de court-circuit entre les trois phases d'alimentation moyenne tension, passant par les traversées 3, de la partie active 38.
Ce court-circuit engendre instantanément la fusion des fusibles 20 appartenant respectivement aux phases moyenne tension 3. Ainsi, le percuteur associé à chaque fusible 20, est déclenché et provoque alors la rotation de l'arbre tournant 16 et l'activation du contacteur 15.
La rotation de l'arbre tournant 16 déclenche la déconnexion des moyens de déconnexion couplés entre eux du fait d'être compris sur cet arbre 16, avec les moyens de connexion 17 respectifs .
On obtient ainsi une déconnexion simultanée de toutes les phases au niveau de l'alimentation moyenne-tension du transformateur 1, lorsque ces moyens de déconnexion passent de la position fermée à la position ouverte.
Une isolation galvanique entre la partie active 38 du transformateur 1 et le réseau d'alimentation moyenne-tension 11 est alors obtenue.
La liaison 10 entre le moyen de détection 20 et l'organe de coupure 7 est mécanique et comprend le percuteur 19.
Le déclenchement du percuteur 19 d'un des fusibles 20 provoque également l'activation du contacteur 15 du fait que ce contacteur 15 soit relié mécaniquement au percuteur 19.
Le contacteur 15 passe d'une position ouverte à une position fermée de sorte à ce que le contact entre les contacteurs 15 et 24 soit établi. Le circuit électrique auxiliaire 23 est alors susceptible d'alimenter un solénoïde 21 de déclenchement commandant l'ouverture de l'organe de coupure 13. En effet, le solénoïde 21 une fois alimenté électriquement provoque la rotation d'un arbre tournant 16 de sorte à ce que les moyens de déconnexion 18 se déconnectent simultanément des moyens de connexion 17. Ce circuit électrique auxiliaire 23 constitue avec le moyen de commande 21 la liaison 14 entre le moyen de protection 6 et l'organe de coupure 13 basse-tension. Cette liaison est à la fois mécanique et électromécanique.
Ce circuit électrique auxiliaire 23 étant partiellement situé à l'intérieur de la cuve 2, deux traversées électriques 22 sont nécessaires pour assurer l'étanchéité de la cuve 2. Mais cet organe de coupure 13 peut également être situé dans la cuve 2 du transformateur 1.
Cette déconnexion simultanée résulte du fait que les moyens de déconnexion 18 sont couplés entre eux en étant agencés sur l'arbre tournant 16 relié mécaniquement au solénoïde 21.
Ainsi on obtient alors une isolation galvanique entre la partie active 38 du transformateur 1 et le réseau d'alimentation basse-tension 12. Par ailleurs, ce transformateur comporte un autre moyen de détection 40 dont les caractéristiques et le mode de fonctionnement pour une isolation galvanique entre la partie active 38 du transformateur 1 et les réseau d'alimentation basse-tension 12 et haute tension 11 sont les mêmes que ceux décrits pour le transformateur 1 de la figure 6.
Cet élément 40 est un moyen de détection 40 d'un courant de terre circulant entre la masse 39 de la partie active 38 et la terre 44, tout comme celui du transformateur 1 représenté en figure 6. Par ailleurs, on notera en particulier que le contacteur multipolaire 42 peut être réalisé de façon à être connecté électriquement qu'à deux phases de sorte à créer ainsi une situation de court-circuit entre les deux phases d'alimentation moyenne tension passant par les traversées 3 de la partie active 38, lorsque le déclenchement du percuteur de fusible 41 ferme ce contacteur multipolaire 42.
[0051] A la figure 8, le transformateur 1 qui est représenté est une alternative au transformateur 1 illustré en figure 3. En effet, ce transformateur 1 comprend un moyen de détection 31 situé de manière non limitative à l'extérieur de la cuve 2.
Ce moyen de détection 31 est monté en série avec un percuteur de fusible 41 localisé à l'intérieur de la cuve 2. Le circuit électrique 47 comprenant ce moyen de détection 31 et le percuteur de fusible 41, est partiellement situé à l'intérieur de la cuve 2, et deux traversées électriques 46 sont nécessaires pour assurer l'étanchéité de la cuve 2.
[0052] Le moyen de détection 31 est connecté à un dispositif d'alimentation électrique externe capable, et ce de manière non limitative, de générer un courant d'au moins 2 A.
En effet, ce moyen de détection 31est apte détecter un événement autre que celui résultant de l'apparition d'un courant de défaut circulant dans le transformateur 1.
Cet événement peut être le dépassement d'un seuil d'une grandeur physique propre à un autre appareil situé dans l'installation. Par exemple, la mise hors tension du transformateur peut être effectuée suite à l'émission d'un signal par un dispositif de sécurité correspondant au circuit électrique 47, lors de circonstances exceptionnelles liées par exemple à un incendie imposant l'interruption certaine de la distribution électrique.
On comprend donc que ce moyen de détection est apte à détecter toute grandeur physique relative à l'environnement immédiat dans lequel est installé le transformateur 1. Ce moyen de détection 31 peut par exemple appartenir à tout dispositif 47 de surveillance ou de sécurité, externe au transformateur ou encore intégré à celui-ci. Ce transformateur 1 comprend par ailleurs, tout comme celui qui est représenté en figure 7 un contacteur multipolaire 42 ouvert en situation normale, et fermé sous l'effet du déclenchement du percuteur fusible 41, provoqué par l'apparition d'un courant électrique suite à la fermeture du moyen de détection 31.
Le contacteur multipolaire 42 est connecté électriquement aux différentes phases d'alimentation moyenne tension passant dans les traversées 3 de la partie active du transformateur, de telle sorte que si le contacteur multipolaire 42 est fermé sous l'action du percuteur fusible 41, un court-circuit est provoqué entre les phases. Ce court-circuit se traduira instantanément par la fusion des fusibles 20 appartenant respectivement aux phases moyenne tension concernées.
A la figure 8, il s'agit des fusibles 20 se rapportant aux trois phases puisqu'elles sont toutes connectées au contacteur multipolaire 42.
Ainsi, le percuteur associé à chaque fusible 20, est déclenché et provoque alors la rotation de l'arbre tournant 16 et l'activation du contacteur 15. Et selon le même mode de fonctionnement que le transformateur 1 décrit à la figure 7 on obtient alors une isolation galvanique entre la partie active 38 du transformateur 1 et le réseau d'alimentation moyenne-tension 11 et basse tension 12.
Par ailleurs, on remarquera que de manière alternative le contacteur multipolaire 42 peut être réalisé de façon à être connecté électriquement qu'à deux phases de la partie active 38 de sorte à créer ainsi une situation de court-circuit entre les deux phases d'alimentation moyenne tension passant par les traversées 3 de la partie active 38, lorsque le déclenchement du percuteur de fusible 41 ferme ce contacteur multipolaire 42.
[ 0053] Le transformateur 1 illustré à la figure 9 est sensiblement similaire à celui représenté à la figure 8 à la différence près que le contacteur multipolaire 42 est également connecté à la masse 44 du transformateur 1, elle- même reliée à la terre 44.
Ainsi, lorsque le contacteur multipolaire 42 est fermé sous l'action du percuteur fusible 31, un court-circuit est également provoqué entre les phases de la partie active 38 auxquels est connecté ce contacteur multipolaire 42 et la terre 44 à laquelle est reliée la masse 44 du transformateur 1.
Ce court-circuit supplémentaire complète l'effet du court- circuit entre les phases et fiabilise le fonctionnement du système de protection.
[ 0054 ] S' agissant du moyen de détection 31 représenté aux figures 8 et 9, celui-ci appartient à un moyen de protection 6 faisant partie intégrante du transformateur 1, tel qu'un relais de protection décrit par la norme EN 50216-3, l'alimentation du circuit série comprenant le moyen de détection 31 et le percuteur fusible 41 peut être assurée par une tension prélevée entre le point neutre et une phase de l'enroulement basse-tension 9 du transformateur 1, ou encore entre deux phases de distribution basse-tension passant par les traversées 4. Si le moyen de détection 31 appartient au moyen de protection 6 indépendant du transformateur, l'alimentation du circuit série pourra être assurée par toute autre source capable de générer un courant d'au moins 2 A.
[ 0055] Dans un autre mode de réalisation tous les moyens de détection peuvent être situés à l'intérieur du transformateur 1, ou inversement à l'extérieur de ce transformateur 1.
[ 0056] Un tel système de protection tel que défini dans la présente invention peut facilement être intégré dans la cuve comprenant le transformateur, sans nécessiter d'en modifier les dimensions.
[ 0057 ] Ainsi, il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et illustrés. Elle n'est en outre pas limitée à ces exemples d'exécution et aux variantes décrites. En effet, le transformateur 1 décrit dans la présente invention peut être polyphasé ou monophasé, et donc comporter un ou une pluralité de fusibles 20, et de percuteurs fusibles 33,41,40. Le moyen de protection 6 peut être situé à l'extérieur ou à l'intérieur de la cuve 2. Les moyens de détection, lorsqu' il y en a plusieurs dans une cuve 2 peuvent fonctionner seuls ou en combinaison les uns avec les autres.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de protection pour un transformateur (1) électrique connecté à un réseau d'une première tension (11) et à un réseau d'une deuxième tension (12), comportant un moyen de protection (6) et un organe de coupure (7) susceptible de déconnecter des phases du transformateur (1) du réseau de première tension (11), caractérisé en ce que ledit moyen de protection (6) est relié audit organe de coupure (7) et à un autre organe de coupure (13) apte à déconnecter des phases du transformateur (1) du réseau de deuxième tension (12) .
. Système selon la revendication précédente, dans lequel ledit moyen de protection (6) comporte au moins un moyen de détection (20,31,34,40).
3. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit moyen de détection (20,31,34,40) est choisi parmi l'un des éléments suivants :
-élément de détection (20,40) d'un courant de défaut, et
-élément de détection (31,34) de variations de grandeurs physiques.
4. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit organe de coupure (7) est situé à l'intérieur du transformateur (1).
. Système selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit organe de coupure (13) est situé à l'extérieur du transformateur (1). Système selon l'une des revendications précédentes dans lequel, ledit réseau de première tension (11) et ledit réseau de deuxième tension (12) se rapportent respectivement à un réseau moyenne tension (11) et à un réseau basse tension (12).
Transformateur électrique polyphasée comportant des phases d'alimentation en entrée du transformateur (1) et des phases de distribution en sortie dudit transformateur (1) ainsi qu'une partie active apte à réaliser la transformation d'énergie électrique, ledit transformateur étant munie d'un système de protection selon l'une des revendications 1 à 6.
Transformateur selon la revendication précédente dans lequel, un moyen de protection relié aux deux organes coupure (7,13) est compris entre les phases d'alimentation et la partie active.
Transformateur selon l'une des revendications 7 ou 8, étant immergé dans un liquide diélectrique (5) contenu dans une cuve (2) reliée à la terre et à une masse de la partie active.
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