<Desc/Clms Page number 1>
Enroulement de support pour les conducteurs dans les transformateurs à huile à très fortes tensions.
La présente invention concerne un enroulement de support pour les conducteurs montés sous huile dans les transformateurs à huile à tension maximum.
Toute disposition isolante, qui sert à porter un conducteur électrique vis-A-vis de parties métalliques possédant un autre potentiel, doit remplir avant tout, en ce qui concerne la résistance électrique, deux conditions : elle doit être calculée de manière à résister à la solli- citation à la perforation et de plus elle doit être sûre contre les décharges disruptives, c'est-à-dire que la ré- sistance superficielle entre deux lignes de potentiel doit être assez élevée pour étouffer des courants de chemine- ment le long de la surface.
Dans les bornes de traversée avec isolement à enroulement du conducteur, on a déjà proposé d'assurer, en
<Desc/Clms Page number 2>
logeant des couches métalliques, agissant comme garnitu- res de condensateur, dans la masse de l'enroulement, une distribution de potentiel déterminée, a l'intérieur du ta- quet et sur sa surface, et de décharger les points de sollicitation diélectrique maximum.
Mais.d'une par.t ces enroulements avec couches métalliques sont de fabrication coûteuse et difficile, et d'autre part ils sont appro- priés pour des bornes deltraversée, mais non pas pour por- ter des conducteurs de très haute tension sous l'huile, car les bords de couches métalliques voisines doivent, en raison de l'espace, limité et de la présence de corps de potentiel différent à proximité étroite du conducteur,.se @ trouver relativement près les unes des autres et ne peu- vent pas.être courbées vers' l'extérieur ou enroulées. On ne pourrait donc éviter un jaillissement d'étincelles sur les bords descouches, et ce jaillissement préparerait la décharge de passage ou disruption. En conséquence .les enroulements de support ne doivent pas comporter de cou- ches métalliques.
On ne peut réaliser une distribution appropriée du potentiel que par une forme particulière et une disposition particulière dans l'espace, et par l'em- ploi d'isolants avec des constantes diélectriques appro- priées.
Jusqu'ici on a entouré,.aux points de support, le conducteur'd'un bobinage ou enroulement en isolant.ap- proprié, par exemple'en papier, et on a donné un chanfrein conique aux faces latérales de cet enroulement dans le but d'augmenter la résistance superficielle. On a égale- ment proposé (voir la fig. 1) de donner à ces chanfreins, pour réduire la longueur de construction, la forme d'une ligne hyperbolique A B, de sorte.que l'angle de -montée a, qui est compris entre la face latérale et l'axe du conduc- teur 1, est donc très petit dans la région ou zone. de l'intensité de champ maximum, et augmente avec la distance du conducteur. L'angle a est par exemple plus grand au
<Desc/Clms Page number 3>
point Q qu'au point P.
Pour un champ homogène, cette construction est rationnelle et vaut aussi pour des champs non homogènes, tant que le rapport des constantes de diélectricité de l'isolant solide et de l'isolant liquide n'est pas de beaucoup inférieur à 1 : 2.
Mais on a trouvé qu'en se servant de divers isolants, dont les constantes de diélectricité diffèrent plus fortement, et sont par exemple dans le rapport 1 : 10, il devient difficile de surmonter les différences de po- tentiel sur la circonférence externe de l'enroulement, en B. Dans ces conditions, ce point tend à des décharges luminescentes, et est facilement le siège de courants de cheminement, qui favorisent les disruptions et les perfo- rations.
La présente invention est basée sur la consta- tation que dans ces conditions que des sauts de potentiel dangereux se manifestent aussi bien dans le voisinage du conducteur que dans le voisinage de la circonférence ex- terne de l'enroulement, ou, si cet enroulement se compose de matières différentes disposées comme des tubes concen- triques, aux couches de séparation de ces matières, mais non pas aux points situés entre ces couches.
D'après la présente invention, l'angle, compris entre la face latérale et l'axe du conducteur est, sur les faces de bout de l'enroulement isolant en forme de bourre- let, surtout dans le voisinage du plus grand diamètre du bourrelet et dans le voisinage du conducteur, plus petit que dans les zones intermédiaires du bout du bourrelet.
L'invention sera plus explicitement décrite en se reportant aux fig. 2 et 3 du dessin ci-joint qui repré- sentent, en coupe longitudinale, deux dispositions d'iso- lement différentes.
Le conducteur 1, qui se trouve dans le tube iso- lant 2, est fixé au moyen du collier 3 au corps métal- lique 4 de potentiel autre', par exempie au noyau de fer
<Desc/Clms Page number 4>
du transformateur. Toutes les parties représentée.s se trouvent sous l'huile. Au point de fixation,'le conduc- teur 1 est entouré par l'enroulement isolant 5. L'an- gle de montée de la face latérale de l'enroulement'est plus petit que dans la zone médiane 6, aussi bien dans le voisinage de la monture 3 que dans le voisinage du tube isolant 2.
Dans 1!exemple d'exécution de la fige 3, l'en- roulement isolant se compose de deux couches concentri- ques 51,52, en matières à constante diélectrique dif- férente-. Dans cet exemple, l'angle de montée de la face latérale est plus petit que dans les centres de couche en
61, 62, non seulement dans le voisinage du collier 3 et du tube isolant 2, mais aussi à la limite 7 entre les deux couches 51, 52.
Lorsque, comme par exemple dans les transforma- ' teurs à très haute tension, la différence de potentiel en- tre le conducteur 1 (fig. 2) et le corps métallique est très grande, par exemple 200 kv et plus, les sollicitations diélectriques continues échauffent fortement, d'après des lois connues, la matière isolante de l'enroulement, notam- ment lorsque le corps 4 s'étend sur.une grande longueur du conducteur 1. La chaleur engendrée à l'intérieur de l'enroulement est accumulée en raison du fort pouvoir ca- 'lorifuge de l'isolant,et on court le risque que la matière soit chauffée à l'intérieur de l'enroulement au delà de la limite de température admissible, soit carbonisée et perde son pouvoir isolant.
D'après la présente invention cet inconvénient est supprimé du fait que l'enroulement est fortement évidé notamment sur les faces latérales, en un ou plusieurs points, dans le but de diminuer'les accumulations de masse isolante.
Les fig. 4 à 6 représentent à titre d'exemples chacune une moitié d'une forme d'enroulement de ce genre.
<Desc/Clms Page number 5>
Cette forme de l'enroulement comporte plusieurs avantages : Tout d'abord la masse de l'enroulement est plus abondamment baignée par l'huile réfrigérante; l'é- change de chaleur entre la masse d'enroulement et l'huile est facilité du fait que les distances entre le centre de l'enroulement et les surfaces refroidies sont diminuées; de plus, notamment dans la forme d'exécution de la fig. 4, la surface déterminante pour l'échange de chaleur est ar- tificiellement agrandie.
Un autre avantage essentiel consiste en ce que, par exemple dans les formes des fig. 4 et 5, la longueur axiale de l'enroulement est considérablement réduite.
Dans la fig. 4, l'enroulement isolant 8 est un corps de rotation à génératrice en zigzag ; surfaces 81 à 83 sont des parties de troncs de cône et les surfa- ces 84 et 85 sont cylindriques.
Dans la fig. 5, l'enroulement 9 a la forme d'un cone creux.
Dans la fig. 6, l'enroulement 10 est composé de plusieurs troncs de c8ne creux qui vont en diminuant vers des côtés opposés,
Pour que les enroulements, notamment ceux des fig. 5 et 6, comportent une résistance mécanique suffisan- te, ils peuvent être bobinés en bandes de matière fibreu- se, enduites de résine naturelle ou artificielle durcissa- ble, et peuvent être durcis, après le bobinage, par emploi simultané de pression et de chaleur, ou bien on peut col- ler les diverses bandes de matières fibreuses les unes sur les autres au moyen d'un mélange de caséine et de chaux éteinte, etc.. Après durcissement, les enroulements sont polis sur leur surface par limage, etc.., afin d'éviter des perturbations de la distribution de potentiel par des parties saillantes de la surface.