FR2951859A1

FR2951859A1 - Procede de refroidissement par caloducs integres d'un appareil electrique moyenne tension et systeme utilisant ce procede

Info

Publication number: FR2951859A1
Application number: FR0957484A
Authority: FR
Inventors: Denis Frigiere; Didier Rodrigues; Jean-Marc Willieme; Frank Jacquier
Original assignee: Areva T&D SAS
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2011-04-29
Anticipated expiration: 2029-10-26
Also published as: WO2011051202A1; EP2494569A1; EP2494569B1; FR2951859B1; US20120206863A1; CN102598175A; US8717745B2; JP2013508907A

Abstract

Le procédé selon l'invention permet de refroidir un appareil électrique fonctionnant à moyenne tension et fort ampérage, tel qu'un disjoncteur. Il consiste à insérer un ou plusieurs caloducs (11) à l'intérieur de ce dernier, en mettant une première extrémité (11A) du caloduc (11) dans une partie chaude (10A, 10C) du disjoncteur (10) et une deuxième extrémité (11B) du caloduc (11) dans une partie moins chaude (10B ou 10A). Une application particulière est prévue pour les disjoncteurs moyenne tension et fort ampérage.

Description

PROCEDE DE REFROIDISSEMENT PAR CALODUCS INTEGRES D'UN APPAREIL ELECTRIQUE MOYENNE TENSION ET SYSTEME UTILISANT CE PROCEDE DESCRIPTION

Domaine de l'invention et définition

L'invention concerne en particulier le domaine des disjoncteurs ou des sectionneurs de générateurs fonctionnant à moyenne tension, placés dans une gaine de protection et utilisant des dispositifs de refroidissement fonctionnant avec un fluide caloporteur à changement de phase, appelés "caloducs".

On rappelle qu'un caloduc se présente sous la forme d'une enceinte allongée hermétique renfermant un fluide en équilibre avec sa phase gazeuse et sa phase liquide, en l'absence de tout autre gaz.

Art antérieur et problème posé

Le souci permanent des constructeurs de ce type de matériel est d'augmenter la capacité de ces appareils à passer des courants d'ampérage de plus en plus importants, notamment au niveau des disjoncteurs et sectionneurs placés à l'intérieur de jeux de barres a la sortie de centrales productrices ou de distribution de courant électrique. C'est notamment le cas des disjoncteurs-d'alternateurs.

Une méthode, généralement utilisée, consiste à homogénéiser la température de l'air en 2 contact avec les différentes parties chauffantes et chauffées du disjoncteur concerné. Le refroidissement à l'intérieur d'une telle gaine de protection peut se faire par connexion naturelle ou forcée de l'air enfermé dans celle-ci et dans laquelle se trouve le disjoncteur, la température régnant à l'intérieur de celle-ci étant notablement supérieure à la température régnant à l'extérieur, c'est-à-dire de 30°C à au moins 40°C.

Une autre solution consiste à prévoir une augmentation de la section de passage du courant dans les différents éléments de transmission, donc de passer par une augmentation de la taille des pièces des disjoncteurs.

Une troisième solution consiste à refroidir l'appareil lui-même. Un exemple est décrit dans le document de brevet EP 1 657 731, on connaît un dispositif et un procédé de refroidissement d'un disjoncteur ou d'un sectionneur de haute tension. La figure 1 montre, en coupe, une réalisation décrite dans ce document. Elle représente principalement un conducteur de haute tension ou le carter d'un disjoncteur. Celui-ci est entouré d'évaporateurs 3 faisant partie d'un ensemble de refroidissement 1 de celui-ci. Un tel ensemble se complète d'un manchon d'isolation 7 entourant un dispositif fonctionnant avec un fluide caloporteur à changement de phase 5 pour évacuer la chaleur collectée par les évaporateurs 3. Un manchon élastique 9 complète l'ensemble. Le tout est placé l'intérieur d'une gaine de protection 8. L'ensemble de refroidissement débouche sur le toit de 3 cette gaine de protection 8 pour aboutir à un dispositif de condensation 4, par exemple à ailettes. Le but de l'invention est de proposer une solution différente de refroidissement de l'appareil.

On précise que les normes en vigueur imposent que les températures des contacts et des appareils faisant partie d'installations électriques à haute tension et fort ampérage soient inférieures à 105°C, ce qui limite le courant qui peut transiter dans l'appareil considéré.

Résumé de l'invention A cet effet, un premier objet principal de l'invention est un procédé de refroidissement d'un appareil électrique moyenne tension à fort ampérage, possédant des parties chaudes et des parties moins chaudes que les parties chaudes. Selon l'invention, ce procédé consiste à insérer des caloducs à l'intérieur de l'appareil en mettant une première extrémité des caloducs dans des parties chaudes et en mettant une deuxième extrémité des caloducs dans des parties moins chaudes. On permet ainsi d'extraire la chaleur régnant dans les parties particulièrement chaudes et donc d'homogénéiser la température dans l'appareil. De préférence, s'il existe une partie chaude plus chaude que l'autre partie chaude, il comprend un caloduc entre ces deux parties pour évacuer la chaleur de la partie la plus chaude vers la moins chaude des deux parties chaudes. 4 Un autre objet principal de l'invention est un système de refroidissement d'un appareil électrique du type disjoncteur ou sectionneur à moyenne tension et fort ampérage, possédant des parties chaudes et des parties moins chaudes que les parties chaudes. Selon l'invention, le système possède au moins un caloduc dont une première extrémité est placée dans une partie chaude et une deuxième extrémité est placée dans une partie moins chaude que la première partie chaude. De préférence, s'il existe une partie chaude plus chaude que l'autre partie chaude, on insère un caloduc entre ces deux parties pour évacuer la chaleur de la partie la plus chaude vers la moins chaude des deux parties chaudes.

Liste des figures

L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, d'une réalisation de l'invention. Elle est accompagnée de deux figures représentant, respectivement : figure 1, déjà décrite, en coupe transversale, un système de refroidissement d'un appareil moyenne tension à fort ampérage selon l'art antérieur ; et - figure 2, en coupe longitudinale, une réalisation du système selon l'invention.30 Description détaillée d'une réalisation de

Sur la figure 2, on distingue un appareil électrique à haute tension fonctionnant sous fort ampérage, tel qu'un disjoncteur 10. Celui-ci est placé dans une gaine 15, sur des supports isolants 18. Des organes de manoeuvre 17 ont été représentés, notamment à l'extérieur de la gaine 15. Celle-ci est alors placée elle-même sur des supports 19. Le disjoncteur 10 possède des parties fixes et des parties mobiles. Dans l'ensemble de ces parties, figurent des parties ou des pièces d'une épaisseur non négligeable.

De plus, certaines de ces pièces ou parties possèdent des parties chaudes 10C et 10A, notamment le centre du disjoncteur 10 On précise que les parties chaudes 10C sont plus chaudes que les parties chaudes 10A qui sont dans la région des contacts du disjoncteur 10. En contre partie, ce dernier possède également des parties moins chaudes 10B, qui sont donc moins chaudes que les parties chaudes 10A et 10C, placées de façon excentrée par rapport au centre du disjoncteur qui est matérialisé par un axe A. On note que d'autres parties moins chaudes peuvent être situées vers le centre du disjoncteur 10, à condition qu'elles soient éloignées des contacts de passage du courant assigné On comprend ainsi qu'une partie de la chaleur des parties les plus chaudes 10C soit évacuée, en premier lieu, par un premier caloduc 11 horizontal vers les deuxièmes parties chaudes 10A. La chaleur de l'invention

6 ces dernières est alors évacuée vers les parties moins chaudes 10B par l'intermédiaire du caloduc 11 qui est incliné. On peut ainsi favoriser le maintien des parties chaudes 10C à une température inférieure à 105°C, définie par les normes en vigueur. L'appareil peut ainsi être refroidi plus facilement. La position des six caloducs 11, représentés sur cette figure avec un exemple de réalisation, d'autres caloducs pouvant être placés dans d'autres sections que celles représentées sur la figure 2, y compris vers le bas, pour certaines technologies de caloducs dotés de dispositifs internes favorisant le retour de la phase liquide vers les parties chaudes grâce à l'utilisation des forces de capillarité. Cette technique peut également s'adapter pour d'autres appareils électriques, tels que des sectionneurs et des disjoncteurs, mais utilisant d'autres technologies de fonctionnement.

Avantages de l'invention

Le procédé et l'appareil selon l'invention font appel à des technologies de caloducs éprouvées. La chaleur est puisée directement à sa source et acheminée vers l'extérieur de l'appareil.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de refroidissement d'un appareil électrique (10) à moyenne tension et fort ampérage, possédant des parties chaudes (10A, 10C) et des parties moins chaudes (10B), moins chaudes que les parties chaudes (10A, 10C), caractérisé en ce qu'il consiste à insérer des caloducs (11) à l'intérieur de l'appareil (10), en mettant une première extrémité (11A) du caloduc dans une partie chaude (10A) et une deuxième extrémité (11B) du caloduc (11) dans une partie moins chaude (10B) que ladite partie chaude (10C).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que s'il existe une partie chaude (10C) plus chaude que l'autre partie chaude (10A), on insère un caloduc (11) entre ces deux parties pour évacuer la chaleur de la partie la plus chaude (10C) vers la moins chaude (10A) des deux parties chaudes.
3. Système de refroidissement d'un appareil électrique à moyenne tension et fort ampérage possédant des parties chaudes (10A), (10C) et des parties moins chaudes (10B), moins chaudes que les parties chaudes (10A), (10C), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un caloduc (11) dont une première extrémité (11A) est placée dans une partie chaude (10A, 11C) et une deuxième extrémité (11B) qui est placée dans une partie moins chaude (10B) que ladite partie chaude (10A, 11C).8
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que s'il existe une partie chaude (10C) plus chaude que l'autre partie chaude (10A), il 5 comprend un caloduc (11) entre ces deux parties chaudes pour évacuer la chaleur de la partie la plus chaude (10C) vers la moins chaude (10A) des deux parties chaudes.