Brevet FR2412917A1 — publié le 19790720

La présente invention concerne un ensemble de conducteur de courant pour charge élevées notamment pour installations à haute tension, avec un conducteur intérieur en forme de tuyau rempli d'un liquide facilement vaporisable (comme moyen de transport dechaleur). La possibilité de charge d'un conducteur électrique dépend de la conductibilite du matériau du conducteur, de ses dimensions, notamment de la surface de section transversale, et de l'efficacité des mesures qui sont prévues pour ltévacuation de la chaleur produite. L'amélioration de l'évacuation de la chaleur peut apporter dans de nombreux cas d'emploi, un avantage consi dérable. Par exemple, le cout d'une installation utilisant la haute tension est déterminé essentiellement par les dimensions adoptées pour le carter isolant consistant généralement en porcelaine. Sa longueur est en général déterminée par la tension qui est transmise par le conducteur intérieur.Un autre facteur, qui influence de manière importante le diamètre du carter isolant et de ltenroulement de condensateur, réside dans le diamètre du conducteur intérieur qui dépend du courant à transmettre. Etant donné que l'enroulement de condensateur, avec son épaisseur de paroi souvent très grande, dérive très mal la chaleur résultant du courant dans le conducteur intérieur, et est également, la plupart du temps, très sensible à la chaleur, il est nécessaire de prévoir pour le conducteur intérieur des dimensions supérieures à celles qui seraient suffisantes pour un conducteur à l'air libre. I1 est connu, suivant le principe du tube conducteur de chaleur, de prevoir un tube partiellement rempli d'un liquide facilement vaporisable avec, dans l'intérieur, une structure capillaire pour l'utilisation de lténergie solaire. Cependant, ces utilisations connues d'un tube conducteur de chaleur ne donnent aucune indication pour l'utilisation de ce principe dans des conducteurs électriques. On connaît également une réalisation électrique dans laquelle un conducteur interieur usuel est entouré avec une chambre remplie d'un liquide facilement vaporisable qui assure une repartition uniforme de la chaleur le long du conducteur intérieur (US-PS 627 899). Cependant, cette disposition présente l'inconvénient d'augmenter le diamètre du conducteur et ainsi celui de l'enroulement condensateur et de l'enveloppe isolante, ce qui est très coûteux en comparaison avec l'effet bénéfique obtenu. Cet effet est faible car il n'est prévu aucuns évacuation de la chaleur produite. La presente invention a par conséquent pour but de réaliser un conducteur pour charge élevée, notamment pour des installations de condensateurs, ayant un diamètre aussi redtvTt que possible et ainsi un coût plus réduit, avec une meilleure évacuation de la chaleur produite. Dans ce but, l'invention est caractérisée en ce que le conducteur de courant est constitué comme un tube conducteur de chaleur avec une structure capillaire, dont une extra'mité est pourvue dVun dispositif pour ltévacuation de la chaleur. Les avantages obtenus grace à l'invention resident en ce que, avec cette constitution, il est possible de doubler environ la charge de courant, tout en réduisant le diamètre de l'enveloppe isolante d'environ 25 %. I1 en résulte une réduction correspondante du coût de réalisation de l'ensemble. L'invention est en outre caractérisée par les divers modes de réalisation suivants La structure capillaire est formée par des rainures longitudinales sur la paroi intérieure du tube conducteur de chaleur La structure capillaire est constituée comme une mèche ou un réseau de fils à 1'intérieur du tube conducteur de chaleur. Le conducteur de courant est constitué en cuivre ou en aluminium. Le liquide de transfert de chaleur est constitue par un fluide de refroidissement usuel de réaction neutre par rapport au materiau du tube, par exemple un dérivé halogéné du méthane. Le liquide de transport de chaleur est un liquide non conducteur électriquement à 1pétant chimique pur, notamment de l'eau chimiquement pure dans le cas d'un conducteur de courant en cuivre. Le dispositif de refroidissement est un organe refroidisseur pourvu de nervures de refroidissement qui est entoure par un carter métallique ouvert, à aretes arrondies. Le dispositif de refroidissement est utilise comme un echangeur de chaleur. La longueur axiale forme avec la verticale un angle de O à 900 maximum. Dans un ensemble de conducteur destine à un condensateur à haute tension, le carter entourant le dispositif de refroidissement est relié à conduction électrique avec l'extrémité du conducteur de courant et il portes-à son extrémité opposée à l'isolateur d'enveloppe, plusieurs bornes de branchement pour sa connexion avec des cables conducteurs à haute tension à faisceau. Le carter de dispositif de refroidissement est ouvert à son extrémité tournée vers l'isolateur, et, dans sa partie opposée portant les bornes de branchement, il est pourvu d'ouvertures pour le passage du courant d'air de rçfroidissement. La description ci-après se rapporte à des modes de réalisation donnés à titre d'exemples avec reférence aux dessins joints, dans lesquels - La figure 1 est une vue schematique en coupe de ltensemble conforme à l'invention; - La figure 2 est une vue en coupe partielle. La figure 1 montre une réalisation vue en coupe longitudinale avec un conducteur intérieur en forme de tube conducteur de chaleur. Ce conducteur intérieur 1 porte à son extrémité libre 2 un dispositif à nervures de refroidissement 3. La paroi intérieure 4 du conducteur intérieur 1 est pourvue de rainures longitudinales 5 qui sont simplement indiquées dans la figure. Dans la partie inférieure 2 du conducteur intérieur, se trouve un liquide de transport de chaleur facilement vaporisable 6. On peut choisir pour cela de l'eau, ou un fluide de refroidissement usuel approprié. Le conducteur intérieur 1 est entoure sur son côt ext e rieur par un enroulement de condensateur 7, qui sert à la répartition désirée du champ électrique. Une enveloppe exterieure entourant l'enroulement de condensateur 7, telle qu'elle serait nécessaire pour une installation à l'air libre, n'est pas représentée dans la figure. La bride 9 servant à fixer le dispositif à une paroi est prévue ici directement sur la face exterieure de 1' enroulement de condensateur 7. Le raccordement du conducteur est reallsé aux bornes de branchement 8 et 8a. Le fonctionnement d'un tube conducteur de chaleur est considére comme connu Le liquide conducteur de chaleur 6 est vaporise aux emplacements chauds du conducteur intérieur 1 et il prend au conducteur la chaleur nécessaire à sa vaporisation. Le liquide de transfert de chaleur 6 vaporisé se condense sur les emplacements refroidis du conducteur intérieur 1, c'est-àdire, ici, sur les extrémités libres 2 et y abandonne sa chaleur de vaporisation. Dans les rainures 5, le liquide condensé 6 est rassemblé par effet de capillarité et est dirige, principalement par gravité, dans la partie inférieure du conducteur 1. La chaleur qui a été abandonnée par condensation dans la partie libre 2 du conducteur 1 est évacuée à l'extôrieur par le dispositif à plaques de refroidissement 3. Grace à cette disposition, il est possible de réduire de manière importante la section transversale exigée par la charge de courant et ainsi le diamètre du conducteur intérieur 1, sans que lçenroulement de condensateur 7 risque d'atteindre une température trop élevée. Le diamètre extérieur réduit du conducteur permet egalement de prévoir un enroulement de condensateur 7 plus petit de sorte que l'isolation extérieure est plus petite. Le cout de l'installation est ainsi notablement diminué. Dans la figure 2 est représenté partiellement en coupe longitudinale un exemple de réalisation, avec les memes chiffres de référence que dans la figure 1. Ce conducteur d'une longueur supérieure à 4 mètres est prévu pour une tension de service de 400 KV et un courant permanent de 4 ooe ampères. Le diamètre de la bride de fixation 9 est de 70 centimètres, celui de 1'isolateur 10 prévu pour une installation à l'air libre est égal à environ 55 centimètres. Sans une réalisation conforme à l'invention du conducteur intérieur 1 sous la forme d'un tube conducteur de chaleur, on pourrait admettre au maximum une charge de 2 oeo ampères. Une réalisation pour 4 ooe ampères sans refroidissement nécessiterait un isolateur 10 d'environ 75 centimètres de diamètre et un coût de fabrication plus élevé correspondant. Le raccord inférieur de branchement de conducteur 8a et la bride de fixation 9 sont réalises pour le raccordement à des cibles à très haute tension remplis de SF6. En conséquence, tous les espaces vides entre le conducteur interieur et l1iso- lateur 10 sont également remplis de SF6. L espace intérieur du conducteur tubulaire 1 est mis sous vide et rempli en partie avec un fluide de refroidissement, par exemple un dérivé halogène du methane approprié à ce but et est ensuite hermétiquement ferme. La liaison mécanique entre le conducteur intérieur 1 et l'enveloppe isolante 10 est assurée, à l'extrômitô supérieure, par la pièce de 3onction il qui est mastiquee à 3oint étanche sur leenveloppe isolante 10. Sur cette pièce est vissé le dispositif à nervures de refroidissement 3 et le raccord supérieur en plusieurs pièces 8 du conducteurs qui est constitué pour le råccordement de conducteurs à faisceau utilises aujourd'hui dans les canalisations à très haute tension pour diminuer les pertes par diffusion. Cet ensemble est entoure par un carter de protection 12 conducteur de lVélasticité à angles arrondis évitant, avec les pressions de service élevées, les pertes de convection et de diffusion. Le carter de protection 12 est ouvert à son extrémité tournée vers l'isolateur et il présente, entre les bornes de branchement 8 du conducteur, des ouvertures pour s'opposer le moins possible à la circulation de l'air le long des nervures de refroidissement. REVENDICATIOS 10) Ensemble de conducteur de courant pour charge élevez5 notamment pour install Wion à haute tension, avec un conducteur intérieur en forme de tube rempli en partie par un liquide facilement vaporisable (pour transfert de chaleur), caractérisé en ce que le conducteur de courant (1) est constitué comme un tube conducteur de chaleur avec une structure capillaire, dont une extrémité (2) est reliez à un dispositif d'évacuation de la chaleur. 20) Ensemble conducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la structure capillaire est formée par des rainures longitudinales sur la paroi intérieure du tube conducteur de chaleur. 3 ) Ensemble conducteur suivant la revendication 1, caractérise en ce que la structure capillaire est constituée comme une mèche ou un réseau de fils à lZintérieur du tube conducteur de chaleur. 4e) Ensemble conducteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conducteur de courant (1) est constitué en cuivre ou en aluminium. 50) Ensemble conducteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le liquide de transfert de chaleur (6) est constitué par un fluide de refroidissement usuel de réaction neutre par rapport au matériau du tube, par exemple un dérivé halogéné du méthane. 60) Ensemble de conducteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le liquide de transport de chaleur (6) est un liquide non conducteur électriquement à l'état chimique pur, notamment de l'eau chimiquement pure dans le cas d'un conducteur de courant (1) en cuivre. 70) Ensemble de conducteur suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement est un organe refroidisseur pourvu de nervures de refroidissement (3) qui est entouré par un carter métallique (12) ouvert, à arêtes arrondies. 80) Ensemble de conducteur suivant l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement est considéré comme un échangeur de chaleur. 90) Ensemble de conducteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractériSé en ce que sa longueur axiale forme avec la verticale un angle de O à 900 maximum. 100) Ensemble de conducteur pour condensateur à très haute tension conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le carter (12) entourant le dispositif de refroidissement est relie à conduction electrique avec lgextrémité (2) du conducteur de courant et il porte, à son extrémité opposée à l'isolateur d'enveloppe (10) > plusieurs bornes de branchement (8) pour sa connexion avec des câbles conducteurs à haute tension à faisceau. 110) Ensemble de conducteur suivant la revendication 10, caractérise en ce que le carter (12) de dispositif de refroidissement est ouvert à son extrémité tourne vers lisolateur, et > dans sa partie opposee portant les bornes de branchement (8), il est pourvu d'ouvertures pour le passage du courant d'air de refroidissement.