BE534643A - - Google Patents

Description

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   La présente invention se rapporte à des transformateurs électri- ques à haute tension du type sec, c'est-à-dire du type dans lequel on comp- te sur une isolation solide plut8t que sur une isolation par de l'huile. 



   L'étude de transformateurs de ce genre présente trois problèmes principaux,à savoir : (a) L'isolement des enroulements à haute tension par rapport aux enroulements à basse tension, au noyau età la terre présente des difficul- tés ; par exemple dès qu'on dépasse des tensions nominales d'environ 15 KV, les grandes distances qui sont nécessaires pour un isolement par air né- cessitent des noyaux magnétiques de dimensions excessives, avec un courant correspondant de magnétisation élevé, et des enroulements exagérément gros avec des pertes dans le cuivre et des chutes de tension de valeurs élevées correspondantes. 



   (b) En l'absence d'huile ou d'autre matériau isolant liquide il est difficile d'obtenir la conduction de chaleur nécessaire à un refroidis- sement satisfaisant. 



   (c) La protection contre l'humidité présente des difficultés. 



   La présente invention a pour but de surmonter ces difficultés. 



   Selon la présente invention, un transformateur électrique à hau- te tension sec, comporte une ou plusieurs branches de noyau, portant chacune un enroulement haute tension comprenant deux ou plusieurs sections disposées le long de la branche de noyau, chaque section étant enrobée dans une isolation solide qui est suffisante pour supporter la pleine tension d'essai ainsi que la tension de travail et qui estmunie d'une couche métallique mise à la terre. 



   La connexion entre les sections peut être réalisée de l'une quelconque de deux façons, et le choix entre ces deux façons dépendra généralement du niveau de tension   et,d'autres   facteurs de l'étude. 



   Selone une des dispositions, les sections sont connectées l'une à l'autre par un conducteur qui est isolé sur toute sa longueur pour supporter la pleine tension d'essai ainsi que la tension de travail et l'isolation du connecteur est enrobée dans une couche conductrice. L'isolation du   condacteur   peut faire corps avec celle des deux sections de l'enroulement et peut comporter un joint comprenant des surfaces co-agissantes de fiche et de douille en substance isolante. Dans ce cas le joint sera fait au moment de l'assemblage des sections. Ou bien encore, l'isolation.du connecteur peut être de forme générale en U   etpeut   comprendre deux joints comprenant chacun des surfaces co-agissantes de fiche et de douille en substance isolante.

   Dans ce cas, les joints peuvent être faits après que les sections ont été assemblées en position, Dans tous les cas chacun des joints peut être rempli   d'un 'liquide   isolant électriquement ou d'une pâte isolante électriquement, par exemple d'une substance élastomère. 



   Selon une autre disposition possible, une connexion d'une section à une borne ou à une autre section est munie d'un fourreau isolateur, commandé ou non, dimensionné de façon à supporter la pleine tension. 



   L'invention peut être mise en application de diverses façons, mais on va décrire brièvement certaines réalisations spécifiques, à titre d'exemples, en se référant aux dessins schématiques suivants dans   lesquels:   
La figure 1 est une coupe d'un type de transformateur. 



   La figure 2 est une coupe semblable à une partie de la figure 1, représentant une forme modifiée de connexion entre les sections d'un enroulement haute tension. 

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   La figure 3 est une vue analogue d'une autre variante. 



   La figure 4 est une vue analogue à la figure 1, représentant une disposition ayant deux enroulements haute tension dont les sections sont intercalées les unes avec les autres. 



   Les figures 5, 6 et 7 sont, respectivement une élévation de détail en coupe, une élévation et une vue en plan d'une disposition pour un refroidissement par eau. 



   Les figures 8, 9 et 10 sont des vues en plan de deux dispositions d'éléments dissipateurs de chaleur à ailettes. 



   Selon la disposition représentée dans la figure 1, le transformateur comporte un noyau magnétique   1,   entouré par un,enroulement basse tension 2 qui, à son tour, est entouré par un enroulement haute tension 3. 



  L'enroulement haute tension est divisé en quatre sections dans l'exemple représenté, et chaque section est entièrement enclose dans une enveloppe isolante 6. Les extrémités de l'enroulement sont connectées aux bornes par des conducteurs 5 traversant des fourreaux isolateurs de bornes 4. Les sections adjacentes de l'enroulement sont interconnectées par des conducteurs de connexion 9, dont chacun   estmuni   d'un isolateur 8. Chacun des connecteurs est généralement en forme d'U, et deux joints sont prévus entre son isolation et celle des sections voisines. Chacun des joints 7 est en forme de fiche conique et de joint à manchon, et peut être rempli d'un liquide isolant approprié dont l'épaisseur peut varier depuis une fraction de millimètre jusqu'à quelques millimètres, selon les conditions exigées. 



   La figure 2 représente une disposition semblable, d'une façon générale, à celle de la figure 1, sauf que dans ce cas l'isolation du connecteur, entre les sections adjacentes, fait corps avec celle des sections et ne comprend qu'un seul joint conique. De cette façon, les parties fiche et douille du joint ont leurs axes parallèles à celui des enroulements de sorte que les joints sont effectués lorsqu'on empile les sections les unes sur les autres. 



   Pour les hautes tensions, la disposition représentée dans la figure 1 sera préférable en général, car il faudra des joints conique plus longs et il pourra être difficile de les loger dans la disposition de la figure 2. Mais la disposition selon la figure 1, visiblement, demande plus d'espace dans les directions radiales. 



   La figure 3 montre une autre disposition possible pour l'interconnexion de sections adjacentes de l'enroulement. Dans ce cas, chacune des sections est munie de deux fourreaux isolateurs qui sont dimensionnés pour la pleine tension et les interconnexions sont effectuées à travers ces fourreaux. Ces fourreaux doivent,en premier lieu, empêcher les décharges en surface, et comme les dimensions radiales des fourreaux sont limitées par la profondeur axiale de chaque section, les efforts en surface peuvent être tout à fait élevés par rapport à la longueur de la surface de reptation, particulièrement quand l'équipement est soumis à une tension d'essai de 150 ou 200 KV. En parail cas, il peut être désirable d'employer une régulation, par exemple par des couches condensateurs pour   empêcher   les décharges en surface. 



   La figure 3 représente une disposition dans laquelle le transformateur a deux enroulements haute tension que l'on appellera enroulement à tension plus élevée 11 et enroulement à tension la plus élevée 10, dont chacun est divisé en sections de la façon déjà décrite. Dans le cas présent, l'enroulement à tension plus élevée comporte quatre sections et l'enroulement à tension la plus élevée comporte aussi quatre sections qui sont intercalées dans et alternent avec celles de l'enroulement à tension plus 

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 élevée. 



   L'enroulement à basse tension, (non représenté) peut être disposé radialement dans les deux enroulementsà haute tension d'une façon analo- gue à celle de la figure 1 ou bien il peut être disposé entre les sections sous forme d'un ou plusieurs enroulements en disques. Dans l'un ou l'autre cas, son isolation ne présente aucun problème spécial non résolu. 



   Dans chaque cas, l'isolation 6 de chaque section est munie d'un revêtement conducteur mis à la terre qui recouvre la totalité de sa surfa- ce, y compris celle de l'isolation du connecteur 8, à l'exception des four- reaux isolateurs de bornes 4 de la figure 1 ou de la figure 4 ou des four- reaux isolateurs de connecteurs de la figure 3. Par suite, la construc- tion n'implique aucun entrefer soumis à un effort entre les enroulements haute tension et basse tensions, de sorte qu'on peut placer les enroulements haute tension près des pièces   à b asse   tension et mises à la terre comme dans un transformateur à huile. En conséquence, la disposition ré- sout la première des difficultés mentionnées ci-dessus. 



   Le matériau isolant pour les sections peut comporter des résines synthétiques formées par polymérisation de matériaux monomères fluides qui se polymérisent sans dégagement de composantes volatiles à la température ordinaire ou à des températures plus élevées et qui deviennent ainsi des résines durcissantes par suite d'inter-liaisons entre les molécules de fils, par exemple le matériau connu sous la marque commerciale déposée de   "Araldite".   Des monomères fluides appropriés sont généralement des substances synthétiques mais peuvent, dans certains cas, être des substances naturelles ou peuvent être dérivés de substances naturelles. Ils sont généralement catalogués comme résines à basse pression car, en pratique, on les moule généralement sans application de pression notable.

   On peut utiliser des monomères liquides selon un procédé de moulage connu ou bien les substances peuvent être sous forme de pâte que l'on peut pétrir ou enfoncer en position et comprimer. L'isolation des sections peut également comprendre un caoutchouc ou élastomère synthétique. 



   Conformément à une autre possibilité, on peut former l'isolation en enroulant un ruban isolant poreux, par exemple en papier, que l'on imprègne ensuite de monomères de résines synthétiques du type déjà mentionné, après quoi on effectue la polymérisation. Selon une autre variante, l'isolation peut être faite en enroulant un ruban isolant non poreux, par exemple en chlorure de polyvinyle. 



   Selon une autre variante, l'isolation des sections est fournie par un matériau isolant durcissable de façon permanente, comme un ciment, comprimé dans un moule. 



   Afin de produire un refroidissement approprié, on peut adopter un certain nombre de mesures, soit séparément, soit en combinaison. En premier lieu, on peut enrouler un tube (non représenté) le long du conducteur de l'enroulement et on'peut faire circuler dans ce tube un milieu refroidissant liquide isolant pour absorber la chaleur de l'enroulement et la transmettre à un système de refroidissement. Ou bien encore, le conducteur de l'enroulement peut   lui-même   être creux et on peut y faire couler le milieu liquide de refroidissement. 



   Une autre variante encore, représentée dans les figures 3 et 4, consiste à construire l'isolement de chaque section de façon à laisser à son intérieur au moins un espace 12 à travers lequel on peut faire circuler un milieu de refroidissement liquide ou gazeux. Le milieu de refroi dissement peut entrer et sortir par les fourreaux de bornes et peut passer d'une section à l'autre àtravers les passages 13 formés dans l'isolation 

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 du connecteur. 



   Une autre possibilité, représentée dans les figures 5 à 7 consiste à munir chaque section isolée ou un groupe entier de sections isolées d'une chemise de refroidissement 14 et à faire circulerun milieu refroidissant dans l'espace entre la chemise et les surfaces externes mises à la terre des enveloppes isolantes des sections. 



   Dans ce cas, il n'est pas nécessaire que le milieu refroidissant soit un isolant et on peut utiliser un liquide tel que de l'eau. Dans la disposition représentée, l'isolation de chaque section comporte un certain nombre de cavités 15 sur sa périphérie cylindrique, qui sont en regard de celles des sections voisines pour former des canaux 16 pour l'eau. Les isolateurs d'entrée 17 passent par des ouvertures dans la chemise extérieure. 



   Une autre possibilité, dont des exemples sont représentés dans les figures 8 - 10, consiste à munir l'isolation de chaque section d'un ou de plusieurs éléments dissipateurs de chaleur s'adaptant étroitement, chacun d'eux étant muni, sur sa surface extérieure, d'ailettes ou de rainures pour dissiper la chaleur dans l'atmosphère ambiante . Dans l'exemple représenté dans la figure 8, et dans la partie supérieure de la figure 9, qui est destiné à représenter deux jambages d'un transformateur triphasé, les ailettes sont dans des plans parallèles transversaux par rapport à une ligne joignant les jambages et perpendiculaires sur elle. Dans la figure 10 et dans la partie inférieure de la figure 9, elles sont dans des plans passant par l'axe de l'enroulement.

   Dans ce cas, il est désirable de laisser une lacune en supprimant les ailettes de parties adjacentes de jambages voisins, comme indiqué en 18 de façon à maintenir entre elles un certain espacement minimum. 



   Selon une autre disposition, un milieu de refroidissement liquide, volatil, est pulvérisé sur l'extérieur de l'isolation des sections, dont la chaleur le fait évaporer, et la vapeur ainsi formée est recueillie et condensée par compression et refroidie pour utilisation ultérieure. 



   En plus des mesures mentionnées ci-dessus, on peut faire circuler un milieu refroidissant à travers des passages de refroidissement formés dans le noyau magnétique de façon connue, tandis qu'on peut utiliser un courant d'air pour refroidir à la fois le noyau et les enroulements. 



   Pour les applications en haute tension, pn peut avoir des difficultés pour fabriquer l'isolation pour une section de l'enroulement à l'épaisseur voulue en une opération unique de moulage, par suite des tensions de rétrécissement qui se produisent pendant la polymérisation et aussi par suite de la dilatation et de la contraction produites par la chaleur dans les conditions de travail. Pour surmonter ces difficultés, on peut réaliser l'isolation en deux ou plusieurs couches, avec une couche élastique de compensation placée entre elles. La couche de compensation peut, par exemple, être un matériau élastomère. 



   REVENDICATIONS. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. 1. Transformateur électrique sec, à haute tension, comportant un noyau à une ou plusieurs branches portant chacune un enroulement haute tension comprenant deux ou plusieurs sections, disposés le long de la branche du noyau, chaque section étant enclose dans une isolation solide suffisante pour supporter la pleine tension d'essai ainsi ue la tension de tra- vail et qui est munie, sur sa surface extérieure, d'une couche métallique mise à la terre. <Desc/Clms Page number 5>

   2. Transformateur selon la revendication 1, dans lequel deux sections sont connectées ensemble par un conducteur qui est isolé sur toute sa longueur pour supporter la pleine tension d'essai et l'isolation du con- necteur est enclose dans une couche conductrice.

   3. Transformateur selon la revendication 2, dans lequel l'isola- tion du connecteur fait corps avec celle des deux sections de l'enroulement et contient un joint comprenant des surfaces coopérantes de fiche et de douille en substance isolante.

   4. Transformateur selon la revendication 2, dans lequel l'isola- tion du connecteur est en forme générale d'U et comporte deux joints com- prenant chacun des surfaces coopérantes de fiche et de douille en substan- ce isolante.

   5. Transformateur selon la revendication 3 ou la revendication 4 dans lequel chaque joint est rempli d'un liquide isolant électriquement.

   6. Transformateur selon la revendication 3 ou la revendication 4 dans lequel chacun des joints est rempli d'une pâte isolante électriquement, par exemple en matériau élastomère.

   7. Transformateur selon l'une quelconque des revendications ci- dessus dans lequel une connexion d'une section à une borne ou à une autre section passe à travers un isolateur de traversée, avec ou sans moyen de contrôle d'effort de tension, qui est dimensionné pour supporter la pleine tension.

   8. Transformateur selon l'une quelconque des revendications cidessus ayant un enroulement basse tension qui est placé radialement dans l'enroulement haute tension et qui est entouré par lui.

   9. Transformateur selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant deux enroulements haute tension divisés chacun en sections qui sont isolées selon la revendication 1, les sections de l'un des enroulements étant interposées entre celles de l'autre enroulement et alternant avec elleso 10.Transformateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'isolement des sections comprendune résine synthétique formée par la polymérisation d'un matériau monomère liquide sans dégagement de composants volatils.

   11. Transformateur selon l'une quelconque des revendications 1-9 dans lequel l'isolation comprend un matériau isolant durcissable de façon permanente comme du ciment par exemple.

   12. Transformateur selon l'une quelconque des revendications 1-9 dans lequel l'isolation est formée, au moins en partie par un enroulement de ruban isolant non poreux.

   13. Transformateur selon l'une quelconque des revendications 1-9 dans lequel l'isolation est formée, au moins en partie en enroulant un ruban, poreux imprégné de monomères de résines synthétiques à basse pression puis, en polymérisant ces dernières 14. Transformateur selon l'une quelconque des revendications cidessus dans lequel l'isolation comprendun caoutchouc ou un élastomère synthétique.

   15. Transformateur selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant un tube enroulé le long du conducteur de l'enroulement, à travers lequel un milieu de refroidissement isolant peut circuler dans les conditions de travail. <Desc/Clms Page number 6>

   16. Transformateur selon l'une quelconque des revendications 1-14 dans lequel le conducteur de l'enroulement est de forme tubulaire, de sorte qu'on peut faire circuler un milieu de refroidissement à travers ce conducteur dans les conditions de travail.

   17. Transformateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'isolation d'une section enferme, en outre de l'enroulement, au moins un espace à travers lequel on peut faire circuler un milieu de refroidissement liquide ou gazeux.

   18. Transformateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'isolation d'une section est entourée par une chemise de refroidissement, et on fait circuler un milieu de refroidissement entre l'isolation et la chemise.

   19. Transformateur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les sections sont disposées le long de la branche de noyau et un milieu refroidissant, par exemple de l'eau, circule sur l'ex- térieur des sections.

   20. Transformateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'extérieur de l'isolation d'une section est muni d'un dissipateur de chaleur métallique étroitement ajusté, portant des ailettes ou des rainures pour faciliter le refroidissement.

   21. Transformateur selon la revendication 20, ayant deux ou plusieurs branches parallèles dans lequel les ailettes ou les rainures sont dans des plans parallèles transversaux par rapport à une ligne joignant les branches et perpendiculaire à elles.

   22. Transformateur selon la revendication 20, ayant deux ou plusieurs branches parallèles, dans lequel lesailettes ou rainures sont disposées dans des plans passant par l'axe et sont omises dans des parties adjacentes de branches de noyau voisines, de façon à assurer un certain espacement minimum entre elles.

   23. Transformateur selon l'une quelconque des revendication précédentes, comprenant des moyens pour pulvériser un milieu refroidissant liquide volatil sur l'extérieur de l'isolation d'une section, et pour condenser la vapeur formée par compression.

   24. Transformateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'isolation de chaque section comprend au moins deux couches séparées par une couche intermédiaire d'élasticité plus grande.

   25. Transformateur selon la revendication 24, dans lequel la couche intermédiaire comprend un matériau élastomère moulé.

   26. Transformateur selon la revendication 24 ou la revendication 25 dans lequel chaque couche est munie d'un revêtement de régulation conducteur électriquement pour répartition capacitive de la tension. en annexe 4 dessins.