CH369820A - Dispositif de préservation et de régénération de l'huile contenue dans une cuve fermée d'un appareil électrique - Google Patents

Description

Dispositif de preservation et de regeneration de 1'huile contenue dans une cuve fermee dun appareil electrique Dans ]es appareils electriques connus qui sont remplis d'huile isolante et relies ä un reservoir d'ex- pansion, denomme conservateur, une partie de l'huile est en contact avec Pair sous pression atmo- spherique et, de ce fait, subit une certaine det6rio- ration. Cette deterioration, provoquee par oxydation et par accumulation d'humidite, influence rapidement les caracteristiques dielectriques du liquide isolant. Ceci peut avoir des consequences graves surtout dans ]es appareils modernes ä grande puissance et tres haute tension, ä moins que 1'huile souillee ne soit regeneree par un processus de filtrage, de chauffage et de degazage sous vide, 1e tout necessitant un appareillage assez coüteux et la mise ä Farret de 1'appareil electrique.

L'emploi du conservateur cree, d'autre pari, un certain danger : lors d'un bris de borne par exemple et d'un incendie eventuel, ce reservoir d'expansion peut se vider sur Fendroit de defaut et accelerer ainsi la destruction de 1'appareil electrique.

0n connait dejä des dispositifs qui retardent la deterioration de 1'huile soit en dessechant Fair qui se renouvelle en contact avec 1'huile du conservateur par la respiration de 1'appareil, soit en coupant toute communication entre cet air et Fair exterieur ä Faide dune membrane deformable capable de suivre les variations de volume de 1'huile de Pappareil, conse- cutives aux variations de temperature de ladite huile, mais ces dispositifs n'assurent pas 1e degazage et la deshydratation permanente de 1'huile en Service.

0n conndt egalement des dispositifs qui em- pechent 1e conservateur de se vider lors d'un Maut Jans la cuve principale de 1'appareil.

11 serait simple de faire 1e vide ä la surface de 1'huile dans 1e conservateur et de sceller celui-ci, ce qui permettrait ä 1'huile de monter et descendre dans 1e conservateur, suivant les variations du volu- me de 1'huile contenue dans la cuve de 1'appareil electrique sans variation appreciable de la pression absolue qui regnerait ä la surface de 1'huile, si cette disposition n'entrainait pas la mise en forte de- pression de la cuve de 1'appareil, laquelle favorise- rait les rentrees d'air et d'humidite par les nombreux joints inevitables de ce genre de cuve. De plus, il est bien connu que cette mise sous depression de 1'huile qui baigne la partie active de Fappareil elec- trique est defavorable au point de vue de sa rigidite dielectrique.

Selon Finvention, 1e dispositif de preservation et regeneration de 1'huile contenue sous une pression au moins egale ä la pression atmospherique dann une cuve fermee d'un appareil electrique, comporte un conservateur clos communiquant avec 1'exterieur par une canalisation commandee par une soupape et est caracterise en ce qu'il comprend un element mobile agence de maniere ä -se deplacer en fonction des variations du volume de 1'huile contenue dans ladite cuve entre une premiere position dans la- quelle il est amene lorsque 1'huile de la cuve est en expansion et pour laquelle il decouvre un conduit permettant ä 1'huile de passer de la cuve au con- servateur, et une deuxieme position dans laquelle il est amene lorsque 1'huile de la cuve est en contrac- tion et pour laquelle il referme ce conduit de ma- niere ä supprimer toute possibilite d'aspiration d'air vers 1e conservateur maintenu en depression, cet element mobile assurant, dans cette deuxieme posi- tion, la mise en marche dune pompe refoulant de 1'huile du conservateur vers la cuve sans que cette derniere soit soumise ä la depression regnant au- dessus de 1'hulle dans 1e conservateur.

Lors du fonctionnement de ce dispositif, 1e con- servateur est soumis ä une depression, et peut meine etre soumis ä un vide pousse, au-dessus de la sur- face de 1'huile qu'il contient Pendant que la Pression dans la cuve de 1'appareil electrique est maintenue ä une valeur au moins egale ä la Pression atmo- sph6rique. Ainsi, 1e niveau de 1'huile montera dans 1e conservateur lorsque 1'huile refluera de la cuve vers ce dernier. Le vide ä sa surface permet ainsi d'eliminer les dernieres traces d'humidite ou de gaz dissous Jans l'huile et, gräce ä la Pression existant simultanement dans la cuve de 1'appareil electrique, aucune formation de bulles reduisant la rigidite di- electriq < ue de 1'huile West ä craindre ; enfin, en cas de _ r_upfare de la cuve de 1'appareil electrique ou dune des `tuyauteries la raccordant ä ses accessoires, 1'huile du conservateur ne peut s'epancher au dehors.

Deux formes d'cxecution de Pinvention sont de- crites ci-apres, ä titre d'exemple, en se referant au dessin annexe.

Les fig. 1 et 3 reprAentent schematiquement ces deux formes d'execution, la fig. 2 reprAentant une variante d'un detail.

Selon la fig. 1, 1e dispbsitif de preservation de regeneration est relie ä la cuve fermee d'un appareil 61ectrique non represente (par exemple un transfor- mateur) au moyen d'un tuyau de raccordement 6 et comporte un conservateur 1, une pompe 2, une soupape de refoulement 4 et un dispositif sensible aux variations du volume d'huile contenu dans la cuve fermee. Le dispositif sensible aux variations du volume d'huile est constitue par un cylindre 3 dans lequel debouche la conduite 6 et par un piston 13.

Le piston 13 est solidaire d'un organe, en Poc- currence d'un appendice 15 muni dune came 15' pour commander 1'enclenchement et 1e d6clenche- ment de la pompe 2 en fonetion des variations du volume d'huile Jans la cuve fermee, et d'un autre organe, en 1'occurrence d'un 6paulement 20 pour commander Pouverture de la soupape de refoulement 4 au moyen dune tige 9 lorsque ledit volume d'huile augmente. La pompe 2, actionnee au moyen d'un interrupteur 5 commande par la came 15', a comme fonction d'assurer 1e deplacement d'huile du con- servateur vers la cuve de l'appareil electrique. La tubulure de la pompe 2 est disposee en derivation sur une tubulure 18 directe. L'une et 1'autre de ces tubulures contiennent une soupape d'admission vers la cuve, respectivement sous forme d'un clapet 8 et d'un clapet 7.

Lorsque 1'huile de la cuve du transformateur est en expansion, venant de cette cuve par la tuyau- terie 6, elle ne trouve aucune issue, les clapets 7 et 8 6tant colles sur leur siege ; 1'huile, en traversant un Plateau d'appui d'un ressort 14, pousse 1e piston 13 ä fond de course vers 1e bas. Le mouvement de ce dernier entraine la tige 9, solidaire de la soupape 4 qui s'ouvre et permet 1e refoulement de 1'huile dans 1e conservateur par une tubulure 10, ä Pen- contre de la Pression exerc6e par 1e ressort 14 et ä Pencontre de la tendance de la soupape 4 ä se refermer par Suite du mouvement de 1'huile refoulee vers 1e conservateur. Dans cette Position de la tige 9 et du piston 13, 1'interrupteur 5 est ouvert et la pompe 2 est ä Parret.

L'arrivee d'huile dans 1e conservateur accroit la Pression de Pair dans celui-ci. Tenant compte du vide partiel qui regnait initialement dans 1e con- servateur, la Pression de Pair apres arnvee dune certaine quantite d'huile venant du transformateur peut, soit rester en dessous de la Pression atmo- spherique, auquel cas rien ne se passe, soit devenir superieure ä celle-ci. Dans ce cas et lorsqu'on ne prevoit pas de pompe ä vide, 1'excedent de Pression s'elimine par une sortie d'air via un tube 11 et une soupape 25.

Lorsque 1'huile de la cuve du transformateur est en contraction, Pappel d'huile par la tuyauterie 6 annule la Pression qui collait Je piston 13 ä fond de course vers 1e bas, 1e ressort 14 ramene 1e piston dans la Position de la fig. 1 en fermant la soupape 4. Le mouvement du piston 13 continue alors vors le haut, 1e piston entraine son appendice inferieur 15 et ferme au moyen de la came 15' 1'interrupteur 5 qui met la pompe 2 en marche. L'huile est Prise dans 1e conservateur 1 par la tubulure 16, traverse la pompe 2 et 1e clapet 8 et sort par la tubulure 6 dans la cuve de Pappareil electrique. Comme 1e debit de la pompe 2 est superieur ä Pappel maximum possible de la cuve de l'appareil electrique par la tubulure 6, 1e piston 13 reprend la Position hasse decrite ci-dessus. L'interrupteur 5 s'ouvre et la pompe 2 s'arrete jusqu'ä ce que, par suite du volume d'huile qui diminue, le piston 13 soit remonte et 1'enclenche ä nouveau.

Le rapport du debit de la pompe ä Pappel ma- ximum vers la cuve, lequel a lieu par temps froid et coupure totale de la charge, est calcule de telle fa@on que les cycles se succedent ä une cadence suffisamment lente.

L'appel d'huile dans 1e conservateur cree dans la chambre ä air du conservateur situee au-dessus du niveau d'huile un vide relatif favorable au d6ga- zage de 1'huile refoulee par la tubulure 10. En ser- vice normal, meine sans pompe ä vide speciale, 1e conservateur se trouvera theoriquement toujours sous une depression ; celle-ci est fonction de la difference entre 1e volume d'huile maximum qu'il a contenu et 1e volume contenu au moment considere.

Lorsque 1'huile de la cuve de Pappareil electrique est en contraction, et si la pompe 2 est hors service, par exemple en cas de Panne de courant, de mo- teur ou de pompe, Pappel par la tubulure 6 releve progressivement 1e piston 13. Celui-ci, ä un moment donne, debouche une ouverture 23 qui rompt 1e vide dans 1e conservateur en permettant ä Pair atmo- sph6rique d'y penetrer par cette ouverture 23, un assecheur 12 et 1e tube 11. La course du piston 13 entre sa Position normale et la Position dans, la- quelle il d6gage 1'ouverture 23 correspond ä un

certain volume de reserve d'huile qui retarde la rupture du vide Jans 1e conservateur en cas de panne de la pompe ä huile. Les clapets 7 et 8 etant alors soumis de part et d'autre ä la meme pression, peu- vent s'ouvrir pour laisser circuler 1'huile allant du conservateur vers la cuve. A ce moment, 1e conser- vateur fonctionne comme un conservateur normal, muni d'un assecheur d'air et 1'dcoulement d'huile se fait vers la cuve ä travers la tubulure 16, 1e clapet 7 et la tuyauterie 6 et aussi, par les fuites de la pompe 2 et 1e clapet B. Cette arrivde d'huile ramene 1e piston 13 dans la position representee sur la figure et 1e cycle recommence. Le rapport du volume d'huile appele vers la cuve au volume du cylindre 3 est calcule pour que la tubulure 23 ne se debouche qu'apres, une panne de courant, de moteur ou de pompe, dune duree determinee suffisamment lon- gue. A noter que 1'assecheur d'air West mis en com- munication avec Pair exterieur qu'en cas de panne de la pompe ä huile ; ses proprietes assecheuses sont donc conservees au maximum.

Comme 1e conservateur est presque constam- ment en depression et comme, s'il ne Pest pas, 1e leger ecoulement d'huile suivant 16-7-18-17-6 et 16- 2-8-18 cree cette depression, 1'huile du conservateur ne s'ecoule pas Tors de 1'ouverture de la cuve, de bris de Bornes ou d'un accident similaire. En effet, dans un cas pareil, les clapets 7 et 8 se collent sur leur siege. L'air s'engouffrant par Pouverture de la cuve remplace 1'huile dans 1e haut 17 du cylindre 3 et la partie 18 de la tubulure allant vers 1e conser- vateur. Dans ces conditions, 1e piston 13 ne subit ni pression, ni depression, mais uniquement 1'effort dü au poids de 1'huile contenue dans 1e cylindre 3 jus- qu'au niveau inferieur de la tubulure 6 ; il reste donc dans la position representee sur la figure, car ce poids d'huile est insuffisant pour vaincre 1'effort du ressort 14. La soupape 4 reste donc fermee et 1'huile du conservateur ne pourra s'ecouler vers la cuve.

Par Putilisation dune pompe ä vide, la pression Jans 1e conservateur peut etre maintenue toujours, en dessous dune valeur ddterminee, ce qui ameliore beaucoup 1e fonctionnement du conservateur en degazeur et deshydrateur.

Urre teile pompe ä vide 24 est de prefdrence commandee par la tige 15 au moyen dune came 15" fermant un interrupteur 21 lorsque la soupape de refoulement 4 s'ouvre. Pour eviter que la pompe ä vide ne reste en marche lorsque la depression Jans 1e conservateur est suffisamment grande, an peut mettre en serie avec 1'interrupteur 21 un inter- rupteur 22 commande par un manometre.

Pour parer au defaut possible d'etancheite du piston 13, an peut utiliser en variante un piston forme dune membrane elastique deformable 19 de type connu, comme represente ä la fig. 2.

Dans ce cas, 1'obturation de 1'orifice 23 en com- munication avec 1'assecheur 12 peut etre obtenue par l'application de la membrane Mormable contre 1'ouverture 23. Cette membrane formant egalement soupape permet la suppression de la soupape 25. L'air expulse du conservateur par la dilatation de 1'huile est alors oblige de passer d'abord dans Pas- secheur avant d'etre libere vers 1'exterieur, ce qui ne presente pas grand inconvenient.

Dans 1'exemple suivant la fig. 3, 1e dispositif de preservation et de regeneration est relie ä la cuve d'un transformateur au moyen d'un tuyau de raccordement 6 et comporte un conservateur 1, une pompe 2, un dispositif sensible aux variations du volume d'huile contenu dans la cuve fermee du transformateur et une soupape de refoulement for- mee par une ouverture 30 de la tubulure 10 et un piston obturateur 31.

Le dispositif sensible aux variations du vöTüme! d'huile est constitue par un cylindre --3" dans lequel debouche la conduite 6 et par - 1e piston 31 dejä mentionnd.

Le piston 31 est solidaire d'un organe, en Poc- currence d'un appendice 15 muni dune came 15' pour commander 1'enclenchement et 1e ddclenche- ment de la pompe 2 en fonction des variations du volume d'huile dann la cüve fermee, variations me- sur6es par la position du piston 31.

L'organe de commande de la soupape de refou- lement est constitue par 1e piston 31 lui-meme puis- que sa surface cylindrique forme clapet de fermeture de 1'ouverture 30. La pompe 2, actionnee au moyen d'un interrupteur 5, ainsi que les elements 7, 8 et 16, assurent ici les memes fonctions dejä decrites ä propos de la fig. 1.

Lorsque 1'huile de la cuve du transformateur est en expansion, venant de cette cuve, par la tuyau- terie 6, eile pousse 1e piston 31 vers 1e haut jus- qu'ä ce qu'il decouvre 1'ouverture 30 ce qui permet 1e refoulement de 1'huile par la tubulure 10, ä Pen- contre de la pression exercee par 1e poids du piston 31 et de son appendice 15.

Dans la position haute du piston 31, 1'interrup- teur 5 est ouvert et la pompe 2 est ä 1'arret. Lorsque 1'huile de la cuve du transformateur est en contraction, 1e piston 31 descend sous 1'effet de son poids et de celui de son appendice 15 et obture 1'ouverture 30. La came 15' ferme Pinterrupteur 5 qui irret la pompe 2 en marche. Comme 1e debit de la pompe 2 est superieur ä Pappel maximum possible par la cuve, 1e piston 31 reprend sa position haute et interrompt Palimentation de la pompe, jusqu'ä ce que 1'huile diminuant, 1e piston 31 redescend ä nou- veau en enclenchant la pompe.

En cas de panne de la tension auxiliaire alimen- tant la pompe 2 et la pompe ä vide 24, 1e piston 31 Wenclenche plus la pompe 2. De ce fait, il descend jusqu'ä un niveau suffisamment bas pour que Pou- verture 30 soit mise en communication avee 1'espace 32 relie ä Patmosphere libre ä travers un assecheur 36. Un peu avant la nüse en communication du conservateur 1 avec 1'atmosphere, 1e contact 21 est coupe, de sorte qu'il empecherait la pompe ä vide

24 de fonctionner si la tension reapparaissait ä ce moment.

Le temps que mettra 1e piston 31 pour descendre jusqu'ä la limite inferieure de sa course est suffi- sant pour que la pression atmosphdrique soit entiere- ment retablie dans 1e conservateur, ce qui permet ä celui-ei de fonctionner alors comme un conserva- teur normal muni d'un assecheur.

Ort voit que la pression qui regne Jans la cuve du transformateur est toujours egale ä la pression atmospherique qui regne au-dessus du piston aug- mentee du poids du piston et de la colonne d'huile contenue dans la tuyauterie 6 et Fespace 17 ä Fin- terieur du cylindre 3.

Pour dviter les rentrees d'air atmospherique vers 1'espäce libre du conservateur par les fuites du pis- ton, une gorge--34, situde vers 1e haut du piston 31, est mise en commünication par une mince tuyauterie 33 avec 1'huile situee sous 1e piston. Cette Borge 34 est ainsi continuellement remplie d'huile et, en cas de dUaut d'etancheitd du piston, c'est cette huile qui est aspiree par 1e condenstaeur, et non Fair atmo- spherique.

L'huile contenue dans- 'cette Borge 34 est en contact avec Pair atmospherique Jans 1'etroit espace situe entre 1e piston et 1e cylindre. Cette surface de contact est tellement petite quelle est incapable de polluer 1'huile dune fa@on appreciable. Neanmoins, an peut, comme representd ä la fig. 3, mettre Pespace 32 au-dessus du piston en communication avec un reservoir 38 raccorde par 1e bas avee un second reservoir 39 dont la partie superieure est en com- munication avec Fatmosphere par une tuyauterie 35 et un assecheur 12. Un certain volume d'huile con- tenu dans les rdservoirs 38 et 39 isole completement de Patmosphere Pair situd au-dessus du piston 31.

En variante, cet air peut eire remplace par un gaz inerte.

Les dimensions des reservoirs 38 et 39 et la quantite d'huile qu'ils. contiennent sont determinees de teile sorte qu'en cas de mise du conservateur ä la pression atmospherique, Pair atmospherique des- s6ch6 par 1'assecheur 12 passe du reservoir 39 au reservoir 38 par barbottage dans l'huile sans en- trainer 1'huile dans la conduite 37.

Enfin, 1e poids du piston 31 et 1e jeu entre 1e cylindre et 1e piston sont determines de teile sorte que 1e niveau atteint par 1'huile entre 1e piston et 1e cylindre se situe au-dessus de la Borge 34, sans toutefois depasser la partie superieure du piston.

Claims (13)

1. REVENDICATION Dispositif de preservation et de regeneration de 1'huile contenue sous une pression au moins egale ä la pression atmospherique dans une cuve fermee d'un appareil electrique, dispositif comportant un conservateur clos communiquant avec 1'exterieur par une canalisation commandee par une soupape, carac- teris6 par 1e fait qu'il comprend un element mobile agence de maniere ä se ddplacer en fonction des variations du volume de 1'huile contenue dans ladite cuve entre une premiere position dans laquelle il est amene lorsque 1'huile de la cuve est en expansion et pour laquelle il decouvre un conduit permettant ä 1'huile de passer de la cuve au conservateur, et une deuxieme position dans laquelle il est amene lorsque 1'huile de la cuve est en contraction et pour laquelle il referme ce conduit de maniere ä suppri- mer tonte possibilite d'aspiration d'air vers 1e con- servateur maintenu en depression, cet element mobile assurant, dans cette deuxieme position, la mise en marche dune pompe refoulant de 1'huile du conser- vateur vers la cuve sans que cette derniere soit soumise ä la depression regnant au-dessus de 1'huile clans 1e conservateur. SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif suivant la revendication, caracterise par 1e fait que 1'element mobile est constitue par un piston coulissant dans un cylindre relid directement ä la cuve, ce piston commandant la mise en marche de la pompe et une soupape de refoulement com- mandant 1e passage de 1'huile dans 1e conduit lui permettant de passer de la cuve au conservateur.
2. 2. Dispositif suivant la revendication et la sous- revendication 1, caracterise par 1e fait qu'il com- prend une soupape de non-retour commandant Pad- mission, dans la cuve, de 1'huile refoulee par la pompe.
3. 3. Dispositif suivant la revendication et les sous- revendications 1 et 2, caracterise par 1e fait que la pompe est montee en derivation sur une canalisation comportant egalement une soupape de non-retour dans la partie en parallele avec la pompe.
4. 4. Dispositif suivant la revendication, caracterise par 1e fait qu'il comprend une pompe ä viele reliee au conservateur.
5. 5. Dispositif suivant la revendication et la sous- revendication 4, caracterise par 1e fait que la pompe ä viele est mise en marche lorsque 1'element mobile decouvre 1e conduit faisant passer 1'huile de la cuve au conservateur.
6. 6. Dispositif suivant la revendication et les sous- revendications 4 et 5, caracterise par 1e fait qu'il comprend des moyens pour empecher la mise en marche de la pompe . ä viele tant que la ddpression dans 1e conservateur depasse une valeur determinee.
7. 7. Dispositif suivant la revendication, caracterise par 1e fait que la soupape montee dans la canalisa- tion entre 1e conservateur et 1'exterieur est agencee de maniere ä ne s'ouvrir que lorsque la pression dans 1e conservateur vient ä depasser legerement la pression atmospherique. B.
8. Dispositif suivant la revendication, caracterise par 1e fait que Pelement mobile est agence de ma- niere ä obturer la canalisation reliant 1e conserva- teur ä 1'exterieur et ä ne la decouvrir qu'au cas dune defaillance de la pompe au moment oü Pappel d'huile vers la cuve a absorbe un volume de reserve determine.
9. 9. Dispositif suivant la revendication et la sous- revendication 1, caracterise par 1e fait que 1e piston est recouvert par une membrane elastique defor- mable montee ä 1'interieur du cylindre relie direc- tement ä la cuve.
10. 10. Dispositif suivant la revendication et les sous- revendications 1 et 9, caracterise par le fait que la membrane deformable epouse la surface interieure du cylindre et obture la canalisation reliant 1e con- servateur ä 1'exterieur et ne la decouvre qu'en cas dune defaillance de la pompe au moment oü Pappel d'huile vers la cuve a absorbe un volume de reserve determine.
11. 11. Dispositif suivant la revendication et la sous- revendication 1, caracterise par 1e fait que la soupape de refoulement est disposee de telle maniere que 1'huile penetrant dans 1e conservateur ait tendance ä fermer ladite soupape.
12. 12. Dispositif suivant la revendication et les sous- revendications 1 et 11, caracterise par 1e fait que la soupape de refoulement est appliquee par un res- sort sur son siege lorsque 1e piston se trouve dans sa deuxieme position, la pression dans 1e cylindre etant alors egale ä la pression regnant dans 1e con- servateur.
13. 13. Dispositif suivant la revendication et les sous- revendications 1, 11 et 12, caracterise par 1e fait que la soupape de refoulement est ouverte directe- ment par 1e piston ä 1'encontre de 1'action du res- sort agissant sur ladite soupape.