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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.
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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
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. ,
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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.
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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
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,
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.
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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
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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
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,
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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
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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
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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
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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
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=
12
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
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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
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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
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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
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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.
