Brevet FR2579365A1 — publié le 19860926

Condensateur à haute tension. La présente invention se rapporte à un conden- sateur à haute tension. Les condensateurs à haute tension usuels ont jusqu'à présent été fabriqués de la façon décrite ci- après, avec référence à la figure 1. On prépare d'abord des éléments de condensateur A par superposition, en alternance, de couches d'électrode et de couches diélec- triques, en papier isolant ou film de matière plasti- que, et enroulement de la feuille stratifiée obtenue. On loge une pluralité de tels éléments de condensateur dans un boîtier 4 en acier et on les raccorde les uns aux autres et à des bornes isolantes 7 à haute tension, au moyen de conducteurs 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 carac- téristique d'isolement très élevée, car cela inter- vient beaucoup dans la durée de vie du condensateur. Dans les condensateurs usuels à haute tension, on im- prègne les couches diélectriques avec une huile isolan- te pour haute tension, afin de former des couches iso- lantes entre les couches d'électrode. Toutefois, même avec cette disposition, les condensateurs ne sont pas totalement exempts de ruptures d'isolement ou d'éléva- tion anormale de température. S'il se produit un tel incident, la températu- re du condensateur lui-même s'élève à une valeur anor- male et les éléments de condensateur et l'huile iso- lante se dilatent sous l'effet de la chaleur. Cela peut entraîner une rupture ou une explosion du boîtier en acier et une pollution de l'environnement par des projections d'huile isolante. En outre, cela peut pro- voquer un incendie, puisqu'une huile isolante est un liquide combustible ayant un point d'éclair compris entre 130 et 2000C. Si un incendie éclate dans un endroit fréquen- té, 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 conse- quent, des caractéristiques d'incombustibilité et de résistance aux explosions sont exigées pour tous les équipements électriques. On a réalisé des dispositifs sans huile pour tous les appareillages électriques à l'exception des condensateurs à haute tension. Compte tenu de ce qui précède, la présente demanderesse a proposé, dans la demande de brevet japonais No. 59-3993, un condensateur à haute tension comprenant des éléments de condensateur dont les cou- ches diélectriques sont disposées entre les couches d'électrode et imprégnées de résine synthétique, les éléments de condensateur étant contenus dans un bol- tier étanche moulé en résine synthétique, le boîtier étant rempli d'hexafluorure de soufre gazeux (SF6) comme isolant. Même avec ce condensateur, la pression du gaz peut augmenter et provoquer l'explosion du bo tier, si le dispositif de protection fonctionne mal de sorte que le condensateur lui-même chauffe jusqu'à une valeur excessive. La présente invention a pour objet un condensateur à haute tension qui peut être fabriqué facilement et qui est exempt de risques d'incendie et d'explosion. L'invention a également pour objet un conden- sateur à haute tension qui assure une bonne dissipa- tion de la chaleur. 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 diélec- triques 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 condensateurs 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 pré- vues à des distances radiales régulières dans chaque élément de condensateur, afin d'éviter la fissuration des couches diélectriques et le décollement à la jonc- tion entre les couches d'électrode et les couches diélectriques. Enfin, selon l'invention, plusieurs passages pour l'air sont ménagés dans la couche isolante autour des éléments du condensateur pour dissiper la chaleur de chacun des éléments du condensateur et empêcher leur température de s'élever anormalement. Conformément à la présente invention, sans utilisation d'huile ou d'un milieu gazeux isolant, on obtient des condensateurs à haute tension de grande qualité, ininflammables et résistants à l'explosion. D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description ci-après de ses formes de réalisation, non limitati- ves, représentées sur les dessins annexés, dans les- quels: 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 sui- vant 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'exemples d'éléments de condensateurs; la figure 9 est une coupe de la couche diélec- trique; la figure 10 est une coupe de l'élément de condensateur, non enroulé; - la figure 11 est une vue en coupe d'encore un autre mode de réalisation analogue à celui de la figure 3, mais comportant plusieurs passages pour l'air; et la figure 12 est une vue en coupe d'un mode de réalisation analogue à celui de la figure 4, mais comportant plusieurs passages pour l'air. On se reporte maintenant aux dessins. La figure 9 illustre une couche diélectrique a qui comprend un matériau isolant 2, poreux et à haute ca- pacité 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 polypropylène. Les éléments de condensateur A, illus- trés par les figures 5 et 6, sont préparés par super- position 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 con- densateur A le long d'un câblage 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 manière à obtenir une configu- ration périphérique prédéterminée. L'ensemble des éléments de condensateur est ensuite placé dans une matrice métallique, comme représenté sur la figure 2, et soumis à un séchage à chaud et à un séchage sous vide, puis à une imprégnation avec une résine synthé- tique telle qu'une résine époxy sous vide poussé. La partie poreuse des couches diélectriques a et le maté- riau isolant sont imprégnés avec la même résine, en même temps. Pour obtenir une meilleure imprégnation, la température de la résine synthétique doit être maintenue à 1000 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 condensa- teur. Bien que, dans le mode préféré de réalisation, l'imprégnation des éléments de condensateur et la for- mation de la couche isolante autour des éléments de condensateur soient effectuées simultanément, on peut imprégner 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 syn- thétiques différentes, en particulier une résine possédant une très bonne imprégnabilité et une faible viscosité, pour les éléments de condensateur, et une résine possédant une bonne résistance mécanique et une forte viscosité, pour la couche isolante. Dans la préparation d'un élément de condensa- teur A par superposition des couches d'électrode b et des couches diélectriques 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 rela- xation absorbent la force de contraction lors du dur- cissement de la résine synthétique, ce qui évite la fissuration des couches diélectriques et le décolle- ment 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 rela- xation 9 peut être déterminée de façon appropriée.Par exemple, si l'épaisseur T de l'élément de condensateur est de 50 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. Le mode de réalisation de la figure 11 est analogue à celui de la figure 3, si ce n'est que plu- sieurs passages pour l'air de section carrée 10 sont ménagés dans la couche isolante autour des éléments de condensateur, dans le sens axial. De façon analogue, le mode de réalisation de la figure 12 est identique à celui de la figure 4, si ce n'est que plusieurs passages pour l'air 10' de section elliptique sont mé- nagés dans la couche isolante, dans le sens axial. Les passages pour l'air peuvent présenter toute sec- tion désirée. Les passages pour l'air 10 o L10' peuvent être formés lors du moulage de la couche isolante. Comme représenté sur la figure 11, les passages pour l'air peuvent être formés de façon qu'une partie de la périphérie extérieure des éléments du condensateur soit exposée aux passages d'air afin de les refroidir directement. L'air peut circuler dans les passages par ventilation naturelle ou forcée. Les passages pour l'air refroidissent les éléments du condensateur, ce qui prolonge leur durée de vie. REVENDICATIONS 1. Condensateur qui comprend une pluralité d'éléments de condensateur (A) compor- tant chacun des couches d'électrode b et des couches diélectriques a superposées en alternance et enrou- lées, les.éléments de condensateur (A) étant recou- verts d'une couche d'un matériau électriquement iso- lant (B, C) imprégné avec une résine synthétique, les couches diélectriques a étant imprégnées avec une résine synthétique, caractérisé en ce que des passages axiaux pour l'air (10, 10') sont ménagés dans ladite couche isolante. 2. Condensateur 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. 3. Condensateur suivant la re- 2C vendication 1, caractérisé en ce que les passages axiaux (10) pour l'air sont ménagés de façon qu'une partie de la périphérie extérieure des éléments de condensateur (A) soit exposée dans les passages axiaux.