Brevet FR2565398A1 — publié le 19851206

L'invention est relative à un carter pour un transformateur, en particulier pour des transformateurs de distribution, suivant l'introduction de la revendication I. Les transformateurs de distribution sont des transformateurs avec des puissances atteignant 2500 kVA et qui sont prévus pour transformer une tension moyenne du côté tension supérieure (6 à 30 kV) en une tension basse (p.e. 0,4 kV) côté tension inférieure, qui convient pour I'alimentation de réseaux de distribution. Comme fluides isolants, on envisage des huiles minérales, des escareles et des fluides à base de silicone. Les huiles minérales présentent les- plus faibles coefficients de dilatation déterminés thermiquement. Elles ont un point d'inflammation très bas, de telle sorte que leur mise en oeuvre en particulier dans des zones sujettes à l'incendie ne peut guère avoir lieu. A leur place, on a prévu des escareles, un groupe de fluides isolant difficilement combustible à base de polybiphénylène (PCB), qui est incombustible. De nouvelles découvertes démontrent cependant les propriétés toxiques du PCB, à cause d'une décomposition thermique. Par conséquent, I'utilisation ultérieure d'escareles pour des transformateurs est sévèrement réglementée. Comme produit de remplacement, on a mis en oeuvre un fluide à base de silicone, qui est également très difficilement inflammable mais est cependant neutre du point de vue physiologique. Son point d'inflammation se situe nettement plus haut que celui de l'huile minérale. Il est connu (Rapport de discussion des journées ETC sur les transformateurs, 23 et 24 mars 1977, pages 101 à 104), de concevoir des transformateurs de répartition en construction ouverte, en construction fermée hermétiquement avec coussin gazeux et en construction fermée hermétiquement sans coussin gazeux. Le mode de construction ouvert. qui prévoit la liaison du fluide isolant avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'une ouverture dans le couvercle, ne se rencontre actuellement qu'occasionnellement, étant donné que le contact de grande superficie entre l'air et le fluide isolant favorise le vieillissement des matières isolantes et a par conséquent un effet désavantageux. Une variante du mode de construction ouvert présente en outre un récipient de dilatation distinct, qui est relié par l'intermédiaire d'une conduite au carter ou enveloppe du transformateur. Dans cette réalisation, le fluide isolant dans le récipient de dilatation a une température basse, ce qui ralentit le processus dc vieillissement. L'inconvénient avec cette variante est l'entretien requis, sans lequel un fonctionnement de longue durée sans perturbation n'est pas possible. Comme alternative, on a mis au point des carters fermés hermétiquement avec et sans coussin gazeux. On soustrait ainsi le fluide isolant aux actions de l'atmosphère et la dépense d'entretien est nettement réduite. Il apparaît cependant un autre problème dont il faut tenir compte pour la conception structurale. Le fluide isolant des transformateurs est soumis en fonctionnement àxune variation de volume résultant d'un échauffement déterminé thermiquement à partir de la température ambiante et fonction de la charge. Des systèmes ouverts laissent de la place à cette dilatation de l'huile, tandis que dans des systèmes fermés elle provoque au contraire des variations de pression qu'il faut compenser par des dispositions structurales, c'est-à-dire par exemple une modification sur le plan de la solidité. Pour la variation de volume possible, on prend pour base les températures dans la plage conforme à la destination (de 40 à 90"C). A cause des énormes variations de volume apparaissant en particulier en cas d'incendie à cause des températures ambiantes éievées (700 - 800"C), il faut tenir compte avec des constructions de carters connues du fait quelles fuient ou que le fluide isolant déborde. Le but de l'invention est, par conséquent, d'offrir un carter ou enveloppe qui assure avec une dépense aussi réduite que possible et en utilisant largement des éléments structuraux antérieurs, la sécurité contre l'incendie dans une structure compacte. La solution de ce problème réside suivant l'invention dans les caractéristiques de la partie revendicatrice de la revendication 1. Par conséquent, on prévoit dans un Carter de transformateur fermé hermétiquement, qui présente en tant que fluide isolant, un fluide à base de silicone, un coussin d'air qui est relié par l'intermédiaire de soupapes de limitation de pression pour une pression supérieure et une pression inférieure, à l'atmosphère ambiante. Le volume pour le coussin d'air est alors choisi de telle sorte que la dilatation déterminée thermiquement du fluide à base de silicone à la température d'un incendie (700 - S00 C) soit possible sans échappement hors du Carter. Les soupapes de limitation de pression sont ajustées de telle sorte que lors de l'atteinte d'une des valeurs prises pour base lors de la conception de la solidité du carter, de la pression interne, de l'air est laissé s'échapper ou pénétrer. Les matériaux utilisés doivent résister aux sollicitations aussi bien thermiques que mécaniques. Dans une variante du principe de l'invention, on peut prévoir pour la réception du coussin d'air, un prolongement ou couronnement en forme de chapeau ou de calotte, qui se raccorde par son bord semblable à une bride à une bride identique sur le carter proprement dit du transformateur ou sur une tubulure de couvercle. Les soupapes de limitation de pression précitées sont à raccorder dans ce cas à ce couronnement. Pour le calcul du volume du coussin d'air, il est avantageux de prévoir une réserve comme sécurité, pour laquelle on prend au moins 15 % de la quantité de remplissage de fluide isolant. En augmentant cette valeur jusqu'à 25 ó, on accroît la sécurité requise contre l'incendie. Dans des cas particuliers, une augmentation supplémentaire peut être utile. Il faut veiller à ce que l'endroit de mise en oeuvre permette les dimensions en résultant pour le carter ou l'enveloppe. Lors de l'utilisation d'un couronnement ou d'un prolongement, les isolateurs en porcelaine courants pour les traversées sont trop courts et doivent, par conséquent, être prolongés par exemple au moyen d'un matériau isolant. Des tubes isolants en papier imprégné sont particulièrement intéressants dans ce but. Afin d'éviter que lors dc l'échappement de l'air, du fluide isolant sorte, la soupape de surpression peut être précédée par un séparateur de liquide. En tenant compte de la sécurité requise contre l'incendie, il est avantageux de doter les composants extérieurs. par exemple les soupapes de limitation de pression, d'un nombre réduit de pièces fonctionnelles, qui doivent à leur tour être résistantes au feu. Avec la disposition indiquée. on obtiens un transformateur de répartition qui satisfait bien par ses dimensions structurales, I'exigence de la compacité et, d'autre part, est conçu largement de façon résistante à l'incendie, sans que des renforcements ou élargissements complexes soient requis. D'autres détails et particularités dc l'invention resortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un carter ou enveloppe de transformateur. La figure 2 est une vue en coupe schématique d'un carter de transformateur avec un couronnement ou prolongement. On a représenté à la figure 1, un carter fermé hermétiquement 10, dans lequel un noyau d'enroulement mis en place, la partie active 14, est complètement recouverte par un fluide ou liquide isolant 12. Entre le niveau de liquide 16 et un couvercle 18 du carter 10 se trouve un coussin d'air 20, qui peut être relié par une soupape de pression inférieure 22 ou une soupape de pression supérieure 24, à l'air ambiant. Les soupapes de pression inférieure et supérieure 22, 24 se raccordent au couvercle 18. En outre, des isolateurs 26 traversent le couvercle 18. A la figure 2, on a représenté un carter fermé hermétiquement 10, semblable à la réalisation de la figure 1, qui présente également une partie active 14 mise en place, complètement entourée par un liquide isolant. Le coussin d'air 20 se trouve ici aussi au-dessus du niveau de liquide 16, mais cependant il n'est pas limité par le couvercle 18 du carter 10, mais au contraire par un couronnement en forme de dôme 28. Le couronnement ou prolongement 28, qui reçoit sur sa face supérieure des soupapes de pression inférieure et supérieure 22, 24, ainsi que des traversées d'isolateur 27, est conçu de manière amovible et est relié à l'aide de moyens de fixation 30 et d'un joint intercalaire 32 résistant aux hautes températures, à une tubulure 19 sur le couvercle 18. La dimension de coussin d'air 20 est choisie de telle sorte qu'elle corresponde au moins à l'accroissement de volume du fluide ou liquide isolant se dilatant lors d'un échauffement extérieur à la suite d'un incendie, de telle sorte que dans ce cas le volume rempli à l'origine par le coussin d'air 20 dans le carter 10 ou le couronnement 25 soit rempli totalement ou partiellement de liquide isolant 12. L'air est alors refoulé dans le liquide isolant 12 se dilatant à travers la soupape de surpression ou pression supérieure 24. La soupape de surpression 24 est reglée à une valeur limitc déterminée de la pression interne qui a servi de base pour le choix de la solidité du carter 10, de telle sorte que dans ce dernier règne toujours au plus la pression interne fixée. Lors du refroidissement du liquide isolant 12 et de la contraction de volume en résultant, de l'air ambiant pénètre dans le carter 10 par la soupape de pression inférieure 22, afin d'éviter une pression inférieure dangereuse dans ce carter 10, de telle sorte qu'entre l'atmosphère ambiante et le coussin d'air 20 s'établit un équilibre de pression. Ce n'est que lors d'un nouvel échauffement, par exemple à cause d'un fonctionnement conforme aux prescriptions, que par suite de la dilatation réversible du fluide isolant 12, une certaine surpression s'établira, qui ne dépasse cependant jamais la valeur limite réglée pour la soupape de surpression ou de pression supérieure 24. Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1. Carter (10) ou enveloppe pour transformateur, en particulier un transformateur de répartition, qui reçoit un fluide ou liquide isolant, qui est sollicité par un coussin gazeux au-dessus du niveau de fluide, caractérisé en ce qu'il est conçu de manière à résister à l'incendie et le fluide isolant (12) ne peut s'en échapper, en prenant pour base pour la dimension du carter (10), l'augmentation de volume entraînée thermiquement du fluide isolant (12) en cas d'incendie, et en ce que des soupapes de pression inférieure et de pression supérieure (22, 24) communiquant avec l'air ambiant sont prévues, de telle sorte que l'apparition d'une fuite dans le carter (10) par suite d'une sollicitation excessive par la pression interne est exclue. 2. Carter suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le coussin gazeux est un coussin d'air (20). 3. Carter suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide isolant (12) est un fluide à base de silicone. 4. Carter suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coussin d'air (20) est limité par un couronnement ou prolongement (28). 5. Carter suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le couronnement (28) est relié à l'aide de moyens de fixation (30) et d'un joint (32) résistant aux hautes températures, de manière étanche à la pression, au carter (10). 6. Carter suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le couronnement (28) se raccorde au-dessus du carter (10) à une tubulure (19) de couvercle (18). 7. Carter suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour le passage du courant sont prévus des isolateurs (26,27) en porcelaine qui sont prolongés. 8. Carter suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les isolateurs (26, 27) sont prolongés à l'aide d'un tube isolant en papier imprégné. 9. Carter suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des séparateurs de liquide précèdent la soupape de surpression ('). 10. Carter de transformateur, tel que décrit ci-avant ou conforme aux dessins annexes.