Brevet FR2425710A1 — publié le 19791207

La présente invention concerne une traversez isolée et étanche pour le passage dtune liaison électrique à forte intensité par une ouverture pratiquée dans une paroi métallique verticale d'un appareil électrique rempli d'un fluide de refroidissement. Elle concerne en particulier une traversée à forte intensité et basse ou moyenne tension pour un transformateur. Une telle traversée comporte habituellement un isolateur creux, traversé en son centre par un conducteur électrique. L'isolateur est fixé sur la paroi. Le conducteur est raccordé au transformateur à l'intérieur de celui-ci d'une part, et à un autre conducteur de liaison à llextérieur du transformateur d'autre part. L'intensité~élevée qui traverse le conducteur de la traversée entraîne un dégagement important de calories qu'il est nécessaire d'éliminer. Un but de la présente invention est donc d'obtenir une traversée isolée et étanche comportant des moyens de refroidissement efficaces du conducteur intérieur. Un autre but de l'invention est la réalisation d'une traversée dans laquelle le refroidissement est obtenu par une circulation du fluide entre le conducteur et f'isolateur,.ce fluide étant par exemple l'huile de refroidissement du transformateur. Suivant une caractéristique de l'invention: - le conducteur intérieur est une barre conductrice de section sensiblement rectangulaire, son grand axe étant orienté verticalement, les dimensions de sa section étant sensiblement inférieures à cela'se la section intérieure de l'isolateur, afin de permettre un passage du fluide de refroidissement,et la barre conductrice comporte à ses extrémités des plages de raccordement intérieures et extérieures; - l'isolateur comporte un élément intérieur et un élément ex térieur s'emboîtant l'un dans l'autre , un couvercle d'étanchéite, et des moyens de fixation à la barre et de serrage des éléments de part et d'autre de la paroi; l'élément intérieur comportant d'une part une embase de dimension supérieure à celle de l'ouverture ayant une face d'appui sur la face interne de la paroi1 et d'autre part une partie mâle passant dans l'ouverture-avec un jeu permettant le passage du fluide; ltélément extérieur comportant une partie femelle s'emboitant sur la partie mâle de l'élément intérieur avec un jeu permettant le passage du fluide et des moyens d'étanché it sur la face extérieure de la paroi; et le couvercle comportant des moyens d'étanchéité entrela barre conductrice, I'élément exté rieur et le couvercle Les differents jeux existant entre les éléments de lti- isolateur d'une part, et entre l'isolateur et la barre conductrice d'autre part, ces jeux communiquant avec l'intérieur du transfor- mateur, permettent une circulation d'huile qui assure le refroidissement du conducteur intérieur Du fait de l'orientation verticale du conducteur interieur, cette circulation d'huile s'effectue par thermosiphon. Cette circulation d'huile assure donc un refroidis sement correct du conducteur interne de l'isolateur. L'isolateur étant constitue' de plusieurs parties indépendantes, dont une on particulier se trouvant iniquement à l'ex térieur du transformateur, il est possible de démonter celui-ci, notamment pour changer les joints d'étanchéité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente in Invention apparaîtront dans la description qui suit, illustrée par les figures qui représentent: - les figures i et 2, des vues en coupe partielle de la traver- sée suivant l'invention, et la figue 3, une vue en perspective avec une coupe partielle de la traversée montrant la circulation d'huile La traversée isolée et étanche, objet de la présente rn- vention, est destinée notamment à permettre le passage d'une liaison électrique de forte intensité a travers une paroi verticale métallique d'un transformateur.Le côté gauche de la paroi d est considéré comme l'intérieur du transformateur 2. L'extérieur du transformateur est référencé en 4 L'intérieur du transformateur est rempli d'un fluide de refroidissement 3, tel que de l'huile. Une ouverture 5 est pratiquée dans la paroi verticale 1. Cette ouverture a une forme déterminée et adaptée à la forme de la traversée. La traversez suivant l'invention comporte un conducteur interne 6, lequel comporte une plage de raccordement interne 10 destinée à outre reliée avec les organes du transformateur et une plage de raccordement externe 11 qui est reliée par exemple à des barres conductrices servant à transporter l'énergie électrique a d'antres appareils. La traversée comporte en outre un isolateur 7 en deux parties qui supporte le conducteur interne, maintient celui-ci à une distance sensiblement constante des bords de 1'ouverture 5 de la paroi 1, et assure le maintien mécanique de l'ensemble sur la paroi.Le conducteur 6 a une forme plate, ctest-à- dire une section sensiblement rectangulaire avec les chants demicirculaires permettant une densité optimale de courant d'une part, la suppression de pièces intermédiaires de raccordement d'autre part. La disposition du conducteur 6 est, comme l'indique la suite de la description, destinée à favoriser la circulation de l'huile autour du conducteur par tnermosiphon. Le grand axe de la section du conducteur 6-est donc oriente' verticalement. L'isolateur 7 de la traversée comporte deux parties essentielles: un élément intérieur 20 qui est monté par l'intèrieur du transformateur et qui est maintenu en place à l'aide d'éléments de montage et de serrage; et un élément extérieur 30 démontable de lwextérieur. L'isolateur comporte en outre un couvercle d'stanchéi- té et des moyens de fixation et de serrage des éléments externes de la traversée. L'isolateur dans son ensemble est un corps isolant creux épousant la forme du conducteur interne 6, avec cependant un jeu suffisant pour permettre son refroidissement par circulation du liquide 3.Il comporte en outre des rainures ou des cannelures destinées 2 augmenter la ligne due fuite entre les pièces sous tension et la paroi de la cuve du transformateur 1 oui est reliée au potentiel de la terre. Les figures 1, 2 et 3 montrent en détail les éléments de la traversée suivant l'invention. Ces éléments sont représentés sur les trois figures avec des repères identiques. Dans la suite de la description, il ne sera fait référence à chacune des figures, toutes ces figures représentant la même traversée Ltélémenb intérieur 20 de l'isolateur 7 comprend en fait deux parties1 bien qu'il soit réalisé d'une seule pièce et comprend d'abord une embase 21, dont les dimensions sont superieures à celles de l'ouverture 5, et aussi une partie maie 249 dont les dimensions sont legèrement inférieures à celles de l'ouverture 5, afin de pouvoir passer dans l'ouverture 5 avec un jeu 26 suffisant pour permettre le passage de l'huile 3. L'embase 21 permet de bloquer l'isolateur contre la paroi 1. Cette partie do l'isolateur positionne l'ensemble de la traversée par rapport a l'ouverture. Une cale 23 est de préférence intel^calée entre une face d'appui 22 de l'embase 21 et la face interne de la paroi 1. L t élément extérieur 30 de l'isolatour comporte une partie femelle 31, qui s'emboîte sur la partie mâle 24 de ltélément intérieur 20, avec également un jeu 32 permettant le passage de l'huile 3. Un joint d'étanchéité 33 emprisonné entre l'élément extérieur 30 et la face externe de la paroi t assure l'étancheité à ce niveau. L'étanchéité de l'autre côté de l'élément extérieur 30 est obtenuegrâce à un couvercle 40 qui prend appui sur l'élément extérieur 30 et qui maintient en place un joint d'étanchéité torique 41. Ce joint assure 1'étanchéité triplement entre 1'élément extérieur 30 et le couvercle 40, entre le couvercle 40 et le conducteur 6, et entre l'élément extérieur 30 et le conducteur 6. L'élément intérieur 20 et l'élément extérieur 30 de l'isolateur sont montés de part et d'autre de la paroi 1. Ces élé- ments sont serrés de chaque côté de la paroi i à l'aide de pièces de montage et de serrage. Du côté intérieur, une équerre 50 est fixée au conducteur 6 de chaque côté de celui-ci à l'aide de boulons et d'écrous 51, des cales 52 et 53 sont placées entre les équerres 50 et lob élément 20. Une cale 23 est aussi disposée de chaque côté du conducteur 6 entre l'e'le'ment intérieur 20 et la face interne de la paroi 1.L'ensemble est mis en place à l'inté- rieur du transformateur et la plage de raccordement 10 est couplée aux organes internes du transformateur Ensuite, l'élément exté rieur 30 de l'isolateur est mis on place avec son joint d'e'tanche'i- té torique 33. Buis le couvercle 40 et son joint 41 viennent s'ap- payer sur l'élément esterieur 30 et l'ensemble est serré à l'aide de vis de serrage 56 qui prennent appui sur des équerres 54 bou lonnées sur la barre 6 à l'aide de boulons et d'écrous 55, ces vis de serrage excerçant leur pression sur le couvercle 40. Les différents jeux qui existent entre l'isolateur 7 et la barre conductrice 6 dtune part, et entre l'isolateur et la paroi 1 d'autre part, -permettent le passage du liquide de refroidissement 3 à l'intérieur de l'isolateur. A l'intérieur de la traversee l'huile a donc la possibilité de circuler sur toute la surface du conducteur. Elle peut également circuler dans les jeux existant entre les deux parties de l'isolateur 7, notamment dans les jeux 32 et 34, entre l'élément intérieur 20 et llélénlent extérieur 30. Cet espace à 1'intérieur de la traversée est en communication avec l'intérieur du transformateur en plusieurs endroits. Ces communications se situent uniquement on bas et on haut de la traversées de sorte que une circulation du liquide par thermosiphon s'établit dès que la température du conducteur 6 s'élève Des communications existent donc au niveau des chants 27 et 28 du conducteur 6 entre celui-ci et 1'élément interne 20 de l'isolateur.Une autre commu nication,également réalisée en bas et en haut de la traversée,a lieu entre la face d'appui 22 de l'élément interne 20 et la face interne de la paroi 1, étant donné que les cales 23 ne sont disposées que sur les grands côtés de I'élément intérieur 20 et non sur ses extrémités. L'huile qui pénètre ainsi par le jeu 25 remonte le long de la partie mâle de l'élément 20 grâce au jeu 32, puis à l'aide du jeu 34, se repartit sur toute la surface du conducteur 6 à 1'intérieur de la traversée Grâce a 11 effet de thermosiphon, l'huile entée en bas de la traversée ressort de la meme manière en haut de la traversée par le jeu 28 et par le jeu 25.Bien entendu cette huile est emprisonnée à l'interieur de la traversée gra- ce auxjointstoriquesdétancheité 33 et 41. Cette circulation d'huile assure ainsi un refroidissement très efficace du conducteur 6. Le matériau de l'isolateur est un matériau à base de fibre de verre,ce qui lui confère une tenue mécanique élevée dans les conditions habituelles d'utilisation. Le choix de ce matériau assure aussi une plus grande facilité et une plus grande précision de fabrication de l'isolateur. En effet, celui-ci est réalisé par usinage plutôt que par moulage classique. Le choix pour le conducteur interne 6 d'une forme plate permet d'obtenir à la fois une densité optimale de courant,et aussi de larges faces verticales qui favorisent la circulation de l'huile par thermosiphon et par conséquent le refroidissement. L'isolateur 7 enfin étant constitué en plusieurs parties, il est possible de démonter la traversée par l'oxto'rieur en vue notamment de remplacer les joints d'étanchéité. REVENDICATIONS traversée isolée et étanche pour le passage d'une liai son électrique a forte intensité par une ouverture (5) pratiquée dans une paroi métallique(1) verticale d'un appareil electrique rempli d'un fluide de refroidissement(3), la paroi étant reliée electriquement à la terre, la traversée comportant un isolateur creux(7) fixé sur la paroi(l) et un conducteur électrique(6) au centre de l'isolateur, et étant caractérisé en ce que le conducteur(6) est de section rectangulaire, son grand axe étant orienté verticalement, les dimensions do sa section entant sensiblement inférieures à celles de la section intérieure de lVi- solateur(7) pour permettre le passage du fluide(3) et il comporte à ses extrémités des plages de raccordement nntérieures(10) et extérieures(11); 1'isolateur(3) comporte un élément intôrieur(20) et un élément exterieur(30) s'emboîtant l'un dans l'autre, un couvercle d'e'tan- chéité(40) et des moyens de fixation(50 à 56) à la barre et de serrage des éléments de part et d'autre de la paroi(1); l'élément intérieur(20) comportant d'une part une embase(21) de dimensions supérieures a celles de l'ouverture(5), ayant une face d'appui(22) sur la face interne de la paroi, et d'autre part une partie mâle(24) passant dans l'ouverture avec un jeu(26) permettant le passage du fluide(3); l'élément extérieur(30) comportant une partie femelle (31) s'emboîtant sur la partie mâle(24) de lSélémeut intérieur(20) avec un jeu(32) permettant le passage du fluide(3) et des moyens d'étanchéité(33) avec la face extérieure de la paroi(1); et le couvercle(40) comportant des moyens d'étanchéité(41) entre le con ducteur(6), 7'élément extérieur(30) et le couvercle(40). 2.- Traversée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les chants du conducteur électrique(6) sont demi-circulaires. 3.- Traversée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'unie cale(23) est intercalée entre la face d'appui(22) de l'élément intérieur(20) de l'isolateur et la face interne de la paroi(1), de chaque côté de l'élément intérieur, à l'exception des extrémités. 4.- Traversée selon l'une des revendications 2 et 3, caracté- risée en ce que les moyens d'étanchéité(33) entre l'élément extéç rieur(30) de l'isolateur et la paroi(1) comportent un joint torique. 5.- Traversée selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité(41)entre le conducteur(6), l'élément extérieur(30) et le couvercle(40) comportent un joint torique.