Brevet FR2579368A1 — publié le 19860926

Condensateur à haute tension La présente invention se rapporte à un condensa- teur à haute tension. Les condensateurs à haute tension usuels ont jus- qu'à présent été fabriqués de la façon décrite ci-après, avec référence à la Figure 1. On prépare d'abord des élé- ments de condensateur A par superposition, en alternance, de couches d'électrode et de couches diélectriques, en papier isolant ou film de matière plastique, et enroule- ment de la feuille stratifiée obtenue. On loge une plu- ralité de tels éléments de condensateur dans un bottier 4 en acier et on les raccorde les uns aux autres et à des bornes isolantes 7 à haute tension, au moyen de con- ducteurs 6. Finalement, les éléments sont imprégnés sous vide avec une huile isolante 8 pour haute tension et ils sont scellés. Dans de tels condensateurs à haute tension, les couches diélectriques doivent posséder une caractéristi- que d'isolement très élevée, car cela intervient beaucoup dans la durée de vie du condensateur. Dans les condensa- teurs usuels à haute tension, on imprègne les couches diélectriques avec une huile isolante pour haute tension, afin de former des couches isolantes entre les couches d'électrode. Toutefois, même avec cette disposition, les condensateurs ne sont pas totalement exempts de ruptures d'isolement ou d'élévation anormale de température. S'il se produit un tel incident, la température du condensateur lui-même s'élève à une valeur anormale et les éléments de condensateur et l'huile isolante se dilatent sous l'effet de la chaleur. Cela peut entrai- ner une rupture ou une explosion du bottier en acier et une pollution de l'environnement par des projections d'huile isolante. En outre, cela peut provoquer un in- cendie, puisqu'une huile isolante est un liquide combus- tible ayant un point d'éclair compris entre 130 et 200 C. Si un incendie éclate dans un endroit fréquenté, par exemple des bâtiments de grande hauteur, des passages souterrains, des hôpitaux ou des écoles, il peut y avoir un grand nombre de victimes. Par conséquent, des carac- téristiques d'incombustibilité et de résistance aux ex- plosions sont exigées pour tous les équipements électri- ques. On a réalisé des dispositifs sans huile pour tous les appareillages électriques à l'exception des conden- sateurs à haute tension. Compte tenu de ce qui précède, la présente de- manderesse a proposé, dans la demande de brevet japonais n 59-3993, un condensateur à haute tension comprenant des éléments de condensateur dont les couches diélectri- ques sont disposées entre les couches d'électrode et im- prégnées de résine synthétique, les éléments de condensa- teur étant contenus dans un boîtier étanche moulé en ré- sine synthétique, le bottier étant rempli d'hexafluorure de soufre gazeux (SF6) comme isolant. Même avec ce con- densateur, la pression du gaz peut augmenter et provoquer l'explosion du bottier, si le dispositif de protection fonctionne mal de sorte que le condensateur lui-même chauffe jusqu'à une valeur excessive. La présente inven- tion a pour objet-un condensateur à haute tension qui peut être fabriqué facilement et qui est exempt de ris- ques d'incendie et d'explosion. Suivant la présente invention, on n'utilise pas de gaz ou de liquide comme milieu isolant. A la place, on imprègne non seulement les couches diélectriques dans les éléments de condensateur avec une résine synthétique, pour augmenter la valeur de l'isolement, mais les éléments de condensateur sont également isolés avec une résine synthétique, en ce que leur périphérie extérieure est moulée en résine synthétique. Cela procure des conden- sateurs à haute tension qui ne présentent pas de risque d'incendie ou d'explosion dus à un défaut d'isolement. En outre, suivant la présente invention, des couches de relaxation en matière élastique sont prévues à des distances radiales régulières dans chaque élément de condensateur, afin d'éviter la fissuration des couches diélectriques et le décollement à la jonction entre les couches d'électrode et les couches diélectriques. Conformément à la présente invention, on obtient des condensateurs à haute tension, de grande qualité, ininflammables et résistants à l'explosion. D'autres objets et avantages de la présente in- vention apparaîtront à la lumière de la description ci- après de ses formes de réalisation, non limitatives, représentées sur les dessins annexes dans lesquels: la figure 1 est une coupe d'un condensateur à haute tension, suivant l'art antérieur; la figure 2 est une coupe d'un condensateur à haute tension, conforme à la présente invention; la figure 3 est une coupe horizontale suivant la ligne X-X de la figure 2; la figure 4 est une vue d'un autre mode de réalisation, semblable à la figure 3; les figures 5 à 8 sont des vues en plan d'exem- ples d'éléments de condensateurs; la figure 9 est une coupe de la couche diélec- trique; et la figure 10 est une coupe de l'élément de con- densateur, non enroulé. On se reporte maintenant aux dessins. La figure 9 illustre une couche diélectrique a qui com- prend un matériau isolant 2, poreux et à haute capacité d'imprégnation, par exemple une toile tissée ou non- tissée, aux deux faces duquel est fixé un film 1 en résine synthétique, par exemple polyester ou polypro- pylene. Les éléments de condensateur A, illustrés par les figures 5 et 6, sont préparés par superposition des couches diélectriques a et des couches d'électrode b, en alternance, comme représenté sur la figure 10, et enroulement de la feuille stratifiée ainsi obtenue. On dispose une pluralité d'éléments de conden- sateur A le long d'un cablage 6', comme représenté sur la figure 2. Les intervalles C et la périphérie B sont remplis d'un matériau électriquement isolant et à haute capacité d'imprégnation, par exemple une bande en fibres de verre, un tissu de verre, une natte de verre, du verre fragmenté, une étoffe non-tissée ou un papier, de ma- nière à obtenir une configuration périphérique prédé- terminée. L'ensemble des éléments de condensateur est ensuite placé dans une matrice métallique, comme repré- senté sur la figure 2, et soumis à un séchage à chaud et à un séchage sous vide, puis à une imprégnation avec une résine synthétique telle qu'une résine époxy sous vide poussé. La partie poreuse des couches diélectriques a et le matériau isolant sont imprégnés avec la même résine, en même temps. Pour obtenir une meilleure impré- gnation, la température de la résine synthétique doit être maintenue à 100 C et sa viscosité abaissée à 20 cp environ et le vide poussé doit être maintenu pendant plus de trois heures. Cela assure aux couches diélec- triques a de bonnes caractéristiques d'isolement. En outre, l'enveloppe extérieure est moulée en résine synthétique, solidairement aux éléments de condensateur. Bien que, dans le mode préféré de réalisation, l'imprégnation des éléments de condensateur et la forma- tion de la couche isolante autour des éléments de con- densateur soient effectuées simultanément, on peut im- prégner les éléments de condensateur, les monter dans un moule métallique et former une couche isolante autour des éléments de condensateur. Ce procédé est avantageux en ce qu'on peut utiliser des résines synthétiques dif- férentes, en particulier une résine possédant une bonne imprégnabilité et une faible viscosité, pour les éléments de condensateur, et une résine possédant une bonne ré- sistance mécanique et une forte viscosité, pour la couche isolante. Dans la préparation d'un élément de condensateur A par superposition des couches d'électrode b et des couches diélectrique a, comme représenté sur les figures 7 et 8, on doit interposer à intervalles réguliers t des couches de relaxation 9 en matériau élastique, par exemple liège "Hycar", éponge de liège et panneau aggloméré. Les couches situées entre les couches de relaxation 9 sont reliées électriquement en parallèle les unes aux autres. Les couches de relaxation absorbent la force de contrac- tion lors du durcissement de la résine synthétique, ce qui évite la fissuration des couches diélectriques et le décollement à la jonction entre la couche d'électrode et la couche diélectrique et empêche ainsi la dégradation de l'isolement. La distance t entre les couches de relaxation 9 peut être déterminée de façon appropriée. Par exemple, si l'épaisseur T de l'élément de condensateur est de mm, la distance t doit être de 10 à 20 mm pour une meilleure facilité de travail, la valeur la plus faible étant la meilleure. REVENDICATIONS 1. Condensateur à haute tension qui comprend une pluralité d'éléments de condensateur (A) comportant cha- cun des couches d'électrode (b) et des couches diélec- triques (a) superposées en alternance et enroulées, caractérisé en ce que les éléments de condensateur (A) sont recouverts d'un matériau électriquement isolant (B, C) imprégné avec une résine synthétique, les couches diélectriques (a) étant imprégnées avec une résine syn- thétique. 2. Condensateur à haute tension suivant la re- vendication 1, caractérisé en ce que les éléments de condensateur (A) comportent chacun une pluralité de couches de relaxation (9) en matériau élastique, dis- posées à des distances radiales régulières (t) les unes des autres.