Brevet FR2271641A1 — publié le 19751212

La présente invention concerne un systeme de refroidissement pour lignes électriques souterraines, et notamment pour lignes haute tension blindées et isoles par gaz sous pression, en vue de dériver la chaleur dissipee en service vers un radiateur. La puissance transmise limite d'une ligne électrique souterraine est determinée par la température de service maximale admissible en service continu. Cette température dépend du flux calorifique, produit dans la ligne devant etre évacuée, et de la résistance thermique du milieu tra -versé par le flux calorifique jsou a la surface du sol. Pour une structure donnee de la ligne, les pertes admissibles déterminent ainsi le courant maximal, car une température limite déterminée ne doit pas etre depassée; cette dernière est d'environ 70 0c a la surface de la ligne. Le sol entourant une ligne souterraine ne pouvant conduire qu' unie quantité de chaleur limitée, un système de refroidissement particulier est nécessaire pour accroître la puissance transmise limite. Divers dispositifs sont déjà connus pour le refroidissement de lignes électriques souterraines. C'est ainsi que la surface de la ligne dissipant de la chaleur peut etre augmentée par des tôles de refroidissement (brevet de la République fédérale d'Allemagne nO 2 153 721}.Il est en outre possible d'entourer la ligne avec un sol thermiquement favorable, présentant une très bonne conductibilité thermique Contrairement au cas des deux méthodes précitées, dans lesquelles la chaleur dissipée demeure pour l'essentiel dans le sol, qu'elle charge thermiquement et sèche, la chaleur peut aussi etre transmise a un radiateur situé au-dessus du sol, puis cédée ainsi a l'air. Ce systeme est appliqué pour des dispositifs de refroidissement connus, dans lesquels un refrigérant généralement liquide circule dans un circuit ferme, entre la surface de la ligne à refroidir et le radiateur au-dessus du sol. Une pompe alimentee par une énergie extérieure est nécessaire pour faire circuler le réfrigérant. L'invention a pour objet un système de refroidissement efficace, évitant une charge thermique du sol, fonctionnant sans entretien et n'exigeant en particulier aucune énergie extérieure. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le système de refroidissement comporte au moins une manchette en contact thermique avec la ligne électrique, un radiateur situé au-dessus du sol et au moins une canalisation reliant la manchette au radiateur pour la transmission calorifique, la manchette, les canalisations et le radiateur étant remplis partiellement par un liquide à bas point d'ébullition. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée-ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente un système de refroidissement selon l'invention, avec une canalisation montante et une canalisation descendante; la figure 2 représente un système de refroidissement fonctionnant comme celui de la figure 1, mais ne comportant qu'une canalisation de liaison; la figure 3 représente un dispositif de refroidissement fonctionnant selon le principe d'absorption connu; et la figure 4 représente la distribution de température le long d'une ligne électrique munie d'un système de refroidissement selon figure 3. La ligne haute tension blindée, isolée par un gaz sous pression et représentée en coupe sur la figure 1 comporte un conducteur intérieur 2 et un tube de blindage 1. Ce- dernier est entouré par une manchette creuse 3, en bon contact thermique avec sa surface. Une canalisation montante 4 relie la manchette 3 à un radiateur creux 10, muni d'ailettes de refroidissement et situé au-dessus du sol. La manchette 3 et la canalisation montante 4 comporte une isolation thermique par rapport au sol. Le circuit est fermé par une canalisation descendante 5, reliant le radiateur à-la face inférieure de la manchette. Le système de refroidissement est rempli par un liquide spécial 12 à bas point d'ébullition (40 OC environ), du type utilisé dans les machines frigorifiques connues.La manchette 3 est avantageusement réalisée sous forme d'un corps creux entièrement fermé, de sorte que le liquide 12 ne vient pas en contact direct avec le tube de blindage 1. La face intérieure 15 de la manchette 3 est avantageusement réalisée sous forme d'un corps creux entièrement fermé, de sorte que le liquide 12 ne vient pas en contact direct avec le tube de blindage 1. La face intérieure 15 de la manchette 3 doit alors présenter une résistance thermique aussi faible que possible. De courtes tôles de refroidissement 13 peuvent en outre être disposées sur la face intérieure 15 de la manchette 3, afin d'améliorer la transmission thermique au liquide 12. La manchette peut aussi être remplie de laine de cuivre 14, pour la même raison. Lorsque le courant circulant dans le conducteur intérieur 2 porte le tube de blindage 1 à une température supérieure au point d'ébullition du liquide 12, ce dernier commence à bouillir en absorbant beaucoup de chaleur et s'relève dans la canalisation 4, jusqu'au radiateur 10. La température plus faible du radiateur produit une condensation de la vapeur, la chaleur absorbée étant ainsi cédee au radiateur, puis à l'air extérieur. Le liquide condense s' accumule sur le fond du radiateur, puis revient dans la manchette 3 par la canalisation descendante-5. La circulation est entretenue par la pression hydrostatique dans la canalisation 5. L'emploi selon l'invention d'un liquide a bas point d'ébullition permet ainsi d1 évacuer des quantités de chaleur relativement importantes, par des tubes de faible diamètre. Le radiateur 10 ne doit pas nécessairement être disposé juste au-dessus de la ligne electrique; il peut également être disposé à un autre endroit favorable et connecté par une canalisation d'une certaine longueur. La figure 2 représente un dispositif de refroidissement fonctionnant selon le même principe et ne comportant qu'une canalisation. Il convient de prevoir dans ce cas une canalisation réalisée de façon connue en caloduc ("heat pipe"). t Les caloducs sont des tubes, dont la conductibilité thermique peut atteindre 400 fois celle du cuivre massif, pour un même diamètre. Ils ont jusqu'a présent essentiellement servi pour dériver la chaleur dissipée par des composants électroniques fortement chargés, mais leur emploi est également connu pour dissiper la chaleur produite par les contacts de disjoncteurs (brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 662 137). Sur la figure 2, la manchette 3 est constituée par un matériau massif bon conducteur de la chaleur et entoure la moitié supérieure du tube de blindage 1. La canalisation 6, réalisée en caloduc, relie la manchette au radiateur 10. La figure 3 représente un autre systeme de refroidissement selon l'invention, qui fonctionne de facqon connue selon le principe d'absorption et comporte pour ce faire une manchette servant de bouilleur, une seconde manchette servant de condenseur, le radiateur servant d'évapo- rateur et un absorbeur. Le tube de blindage 1 de la ligne électrique est représenté en élévation latérale; il est entouré par deux manchettes 3, 3', dont l'une constitue le bouilleur et l'autre le condenseur. Les canalisations 7, 8, 9 assurent la liaison avec le radiateur 10 fonctionnant en évaporateur, et l'absorbeur 1-1 supplémentaire. Le fonctionnement est identique à celui des réfrigérateurs par absorption connus, avec cette particularité que l'objet à refroidir sert simultanément ici au chauffage du bouilleur. La figure 4 représente la distribution thermique s'établissant en service sur une ligne électrique équipée d'un système de refroidissement selon figure 3. La température du tube de blindage 1 atteint une valeur maximale admissible d'environ 70 OC au voisinage du bouilleur et tombe à 20 "C environ au voisinage du condenseur. La température ne dépasse donc la valeur limite admissible de 70 OC en aucun point d'une ligne électrique équipée de plusieurs de ces dispositifs de refroidissement, à intervalles réguliers. La réalisation des canalisations 4-9 dans un matériau non conducteur, matière plastique par exemple, évite l'apparition à la surface d'un potentiel électrique dangereux, notamment en cas de court-circuit sur le blindage 1. Le dispositif de refroidissement de lignes électriques selon l'invention se prête particulièrement bien à l'emploi à des endroits critiques, où le sol est particulièrement mauvais conducteur de la chaleur, ou quand plusieurs lignes électriques doivent être enterrées à faible distance, par manque de place. Il peut en être ainsi quand la ligne électrique est enterrée sous une rue, dans une zone urbaine. L'utilisation du refroidissement par evaporation permet de dissiper des quantités de chaleur élevées, sans qu'un circuit de réfrigérant comportant une pompe soit nécessaire. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications i. Système de refroidissement pour lignes électriques souterraines, et notamment pour lignes haute tension blindées et isolées par gaz sous pression, en vue de dériver la chaleur produite en service vers un radiateur, ledit système étant caractérisé en ce qui comporte au moins une manchette en contact thermique avec la ligne électrique, un radiateur situé au-dessus du sol et au moins une canalisation reliant la manchette au radiateur pour la transmission de chaleur, la manchette, les canalisa- - tions et le radiateur étant partiellement remplis avec un liquide à bas point d' ébullition. 2. Système de refroidissement selon revendication 1, caractérise en ce que de courtes tôles de refroidissement sont disposées sur la face intérieure de la manchette pour améliorer la transmission thermique. 3. Système de refroidissement selon revendication 1, caractérisé en ce que la manchette est partiellement remplie par de la laine de cuivre. 4. Système de refroidissement selon revendication 1, caractérisé par une seule canalisation, réalisée de façon connue en caloduc. 5. Système de refroidissement selon revendication 1, caractérisé en ce qu'il fonctionne de façon connue selon le principe de l'absorption, avec une manchette servant de bouilleur, une seconde manchette servant de condenseur, le radiateur servant d'évaporateur et un absorbeur supplémentaire. 6. Système de refroidissement selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les canalisations sont réalisées dans un matériau isolant. 7. Système de refroidissement selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la température debullition du liquide contenu dans le systeme de refroidissement est comprise entre 20 et 60 OC.